Migration Enhanced Molecular Beam Epitaxy를 통해 성장한 GaAs 기반 1300 nm 파장대역 InAs 양자점 레이저 다이오드의 발진 특성을 연구하였다. 펄스 및 상온 연속 동작에서 전류 주입 및 동작 온도 변화에 따른 L-I 특성과 발진 스펙트럼 측정을 통해 바닥준위(1302 nm)에서 여기준위(1206 nm)로의 발진 파장의 전환을 관찰하였으며 이는 양자점 바닥준위 이득의 포화로 이해된다. 상온 펄스 동작시 문턱전류 밀도는 92 A/$cm^2$, 발진 파장은 1311 nm이며, 상온 연속 동작시 문턱전류 밀도는 247 A/$cm^2$, 발진 파장은 1320 nm이다.
최근 청색반도체레이저의 실현을 위하여 ZnSe가 대표하는 II-Ⅵ족 화합물반도체와 Gan가 대표하는 III족 질화물반도체분야에서 집중적인 연구가 이루어지고 있으며, 아직까지 실용화 되지 않고 있는 청색반도체레이저의 출현에 대하여 많은관심이 모아지고 있다. III족 질화물반도체는 InM(Eg:1.9eV)부터 AIN(Eg: 6.2eV)에 이르기까지 전 조성영역에서 완전한 고용체를 이루며, 실온에서 직접천이형 에너지 대구조를 가지므로 청색 혹은 자외영역에서 동작하는 발광소자를 제작하는데 있어 유망시 되고 있는 소재이다. 특히 GaN와 InN의 3원흔정인 GaInN를 활성층으로 이용하면 그 발전파장을 370nm부터 650nm까지 즉 가시 전 영역으로부터 근 자외영역을 포함할 수 있게 된다. 이 연구에서는 AIGaN/GaInN 이중이종접합(DH) 구조의 고아여기에 의한 유도방출고아의 편광 특성을 조사하였다. 유기금속기상에피텍셜(MOVPE)법으로 성장한 AIGaN/GaInN DH 구조의 표면에 수직으로 펄스 발진 질소레이저(파장: 337.1cm, 주기 10Hz, 폭: 8nsec) 빔을 조사하고 DH구조의 단면으로부터의 유도방출광을 편광기를 통과 시킨 후 스펙트럼을 측정하였다. 입사고아 밀도가 증가함에 따라 약 402nm의 파장에서 유도발출에 의한 가도가 큰 피크가 나타났고, 그 반치폭은 약 18meV이었다. 실온에서 AIGaN/GaInN DH 구조로 부터의 유도방출에 필요한 입사광밀도의 임계치는 약 130㎾/$\textrm{cm}^2$이었다. 한편 편광각이 90$^{\circ}$일때는 발광스펙트럼의 강도가 매우 낮고 단지 자연방출에 의한 스펙트럼만이 나타났다. 편광각이 0$^{\circ}$일 때 최대의 방출광 강도를 나타내었으며, 편광각이 -90$^{\circ}$로 회전함에 따라 발고아강도의 강도가 감소하였다. 이와 같은 결과는 광여기에 의하여 AIGaN/GaInN DH 로 부터의 유도방출광이 GaInN활성층의 단면에 평행한 전기장의방향으로, 즉 TE모드로 선형적으로 편광됨을 의미한다. AIGaN/GanN DH 로 부터의 유도방출이 선형적으로 TE모드로 편광되는 것은 이 구조를 이용한 청색 및 자외선 반도체 레이저다이오드의 실현에 매우 유익한 것이다.
XeCl 엑시머 레이저를 횡방향의 전자빔으로 여기하여 이의 출력특성을 조사하였다. 전자빔의 출력은 880kV, 21kA(70ns, FWHM)이며 전자빔의 전류밀도는 다이오드(A-K) 간격과 공진기 외부에 설치한 펄스자계코일(4.7kG)로 제어하였다. 레이저 매질에 주입되는 전자빔의 축적에너지는 35J(4기압)이다. 축적에너지는 Radcolor film의 감광면적과 압력상승법에 의해 측정한 가스매질의 상승압력으로부터 환산된 수치이며, 이 때의 여기체적은 $320cm^{3}$이었다. 레이저 가스의 혼합비율은 HCl/Xe/Ar=0.2/6.3/93.5%이고 총압력이 3기압일 때, 최대효율 1.7%를 얻었다. 이 때의 출력에너지, 특성에너지는 각각 0.52J, 1.7J/l이었다. 실험결과의 분석을 위해 컴퓨터 시뮬레이션코드를 완성하였다. 시뮬레이션 결과는 실험결과와 잘 부합하고 있음을 확인하였고 그 결과를 이용하여 XeCl의 형성채널, 완화채널, 308nm의 흡수채널을 이론적으로 설명하였다.
반사도 가변형 출력경을 갖는 긴 공진기형 선편광 Yb:YAG 레이저를 제안하고 그 출력 특성을 조사하였다. 반사도 가변형 출력경은 편광 광 분할기와 1/4 파장판로 구성되어 있다. 제안된 레이저 공진기 길이는 약 3.7 m 이다. 제안된 레이저의 기울기 효율은 19%이고 빔질 ($M^2$)는 약 1.2이었다.
3준위 레이저 rate equation 및 overlap integral로부터 파장 1.48 ${\mu}m$에서 여기된 E$r^{3+}$ 첨가 광섬유 광증폭기를 위한 광섬유 매개 변수의 최적 조건을 계산하였다. 이 계산으로부터 Er3+ 첨가 광섬유 광섬유 광증폭기의 소신호 이득(small signal gain) 특성을 개구수 (N.A.), V값, 광섬유 길이, 차단 파장(cutoff wavelength) 등의 함수로 알아 보았으며 또한, 최대 소신호 이득을 갖기 위한 광섬유 매개 변수를 결정하였다.
We report a hybrid DPSSL with a pulse parameter variable LD seed, all-fiberized polarization-maintained pulsed Yb-doped fiber preamplifier chains, and a bulk Nd:$YVO_4$ power amplifier. Pulse parameter of LD seed was controlled by direct current modulation. The hybrid DPSSL generates 1064 nm laser pulses with an average power of 40W, a pulse duration of 20-40ns, and a repetition rate of 100-500kHz.
Resistance trimming and cutting processes of printed circuit board by making use of high power UV laser with nano-second pulse width have been proposed and investigated experimentally. Also laser-based application system with high flexibility and complex has been designed and adopted power controller, auto beam size control, auto-focusing and control program developed for ourselves. The function of each module shows that they can be reliable for industrial equipments. Resistance trimming method used a plunge and double cut process with $20{\mu}m$ spot size beam. Results show that double cut process is more effective to control resistance trimming in precision than plunge cut process.
High speed cutting processes of rigid flexible printed circuit board by making use of high power UV laser with nano-second pulse width have been proposed and investigated experimentally. Also robust laser cutting system has been designed and developed in order to obtain a good cutting quality of rigid and flexible PCB with multi-layers (2-6 layers). Power controller module developed for ourselves is adapted to control the laser output power in the range less than 1%. The systems show the good performance of cutting speed, cutting width and cutting accuracy, respectively. Especially we have confirmed that the short circuit problem due to the carbonized contamination occurred in cross section of multi-layers by thermal effect of high power laser has been improved largely by using multi-pass cutting process with low power and high speed.
전자소자 및 광전소자의 최적화 조건을 확립하기 위해 반도체 나노양자구조의 물리적 현상에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 반도체 양자세선은 일차원 구조의 기초 물리 특성 관찰과 소자로서의 응용 가치가 높다. 양자세선을 사용한 단전자 트랜지스터, 공명터널 다이오드, 발광다이오드, 광탐지기 및 레이저 소자 제작과 관련한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 나노양자구조들 중에서 양자우물과 양자점에 대한 실험적 및 이론적 연구가 많이 진행되었으나, 복잡한 공정 과정과 물리적 이론의 복잡함으로 양자세선에 대한 연구는 상대적으로 미흡하다. 양자세선을 이용한 전자소자와 광전소자의 효율을 증진하기 위해서는 양자세선의 전자적 성질에 대한 연구가 중요하다. 본 연구에서는 InAs/InP 양자세선에 대한 기저상태와 여기상태의 전하분포, 부띠천이 및 전자적 성질을 고찰하였다. 가변 메시 유한 차분법을 이용하여 양자세선의 이산적 모델을 확립하여 변형효과가 양자세선 구조에서 부띠에 영향을 주는지 조사하였다. 변형효과와 비포물선효과를 고려한 슈뢰딩거 방정식을 사용하여 변형 포텐셜을 계산하였으며 양자세선의 포텐셜 변화를 관찰하였다. 양자세선의 포텐셜 변화에 따라 전하구속분포, 에너지 준위 및 파동 함수를 계산하였다. 기저상태의 부띠 간에 발생하는 천이와 여기상태의 부띠 간에 발생하는 부띠 간의 엑시톤 천이 에너지 값을 계산하였다. 계산한 부띠 에너지 천이 값이 광루미네센스로 측정한 엑시톤 천이와 잘 일치하였다. 이 결과는 양자세센의 이차원적인 전자적 구조를 이해하고 양자세선을 사용하여 제작된 전자소자 및 광전소자의 전자적 성질을 연구하는데 도움을 주며, 저전력 나노양자소자를 제작하는 기초지식을 제공하는 중요한 역할을 할 것이다.
최근에 희토류 이온이 도핑된 텅스텐산(tungstates) 형광체에 대한 연구가 재조명되고 있다. 텅스텐산 형광체는 우수한 광학적 특성과 높은 화학적 안정성을 나타내기 때문에 X-선 증강 스크린(X-ray intensifying screens), 광고판용 형광 램프, 발광 다이오드, 레이저, 섬광체(scintillator), 전계방출 디스플레이 영역에 그 응용성을 넓히고 있다. 본 연구는 모체 결정 MgWO4에 희토류 이온인 Tb3+와 융제(flux)의 몰 비를 변화 시켜 고상반응법을 사용하여 합성을 하였다. 합성한 형광체를 여기 파장 281 nm로 제어하였을 시, 545 nm의 녹색 발광 스펙트럼을 관찰 하였다. Tb3+이온이 0.10 mol일 때, 가장 발광 세기가 컸으며, 몰비가 증가 할수록 발광의 세기는 점차 커지다가 0.12 mol에서 작아졌다. 주 발광 신호 이외에도 489 nm, 586 nm, 621 nm에서 상대적으로 작은 발광 스펙트럼을 보였다. XRD를 통해 분석한 결정구조는 단사정계임을 알 수 있었으며 주 피크는 $23.9^{\circ}$에서 발생 하였고 이는 (110)면에서 발생한 회절 신호이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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