• 제목/요약/키워드: 레이저헤드

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열유도된 왜곡편광을 이용하는 결합공진기를 갖는 선형 편광된 Nd:YAG 레이저 (A linearly polarized Nd:YAG laser with a coupled cavity utilizing thermally induced depolarization)

  • 김현수;이성만;고도경;문희종;임권;차병헌;이종민
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2000년도 하계학술발표회
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    • pp.104-105
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    • 2000
  • 다이오드 레이저로 펌핑되는 Nd:YAG 매질에 형성된 열 복굴절은 레이저 출력과 빔질의 저하를 초래한다. 선편광된 레이저 출력을 얻기 위해서는 주로 공진기 내에 선형 편광자를 삽입하게 되는데, 레이저 매질에 형성된 열 복굴절에 의한 왜곡 편광된 레이저 빔이 편광자에 의해 반사되어 공진기 손실을 초래한다. 편광 왜곡에 의한 레이저 빔의 손실을 줄이거나 이중 초점을 제거하기 위해 주로 사용되어지는 광 소자는 Faraday 회전자, λ/4 판, 석영 회전자 등이 사용되어진다.$^{(1-5)}$ 90$^{\circ}$ 석영 회전자와 Faraday 회전자는 공진기 내에 두 개의 동일한 구조를 갖는 레이저를 이용할 경우 사용되고 λ/4 판 과 45$^{\circ}$ Faraday 회전자는 주로 단일 레이저 헤드의 복굴절 보상을 위해 사용되어진다. 45$^{\circ}$ Faraday 회전자는 이론적으로 완벽히 열복굴절에 의한 편광 왜곡을 보상한다. 그러나, 열복굴절을 완벽히 보상하기 위해서는 레이저 빔이 항상 레이저 매질의 같은 지점을 통과해야 한다. 실제적으로 레이저 매질에서는 열에 의한 열 렌즈 효과가 있기 때문에 레이저 빔이 항상 같은 지점을 통과하지 않게 된다. 이런 문제를 해결하기 위해 공진기 내에 열 렌즈 효과를 보상하기 위한 렌즈를 삽입하거나 레이저 헤드를 공진기 거울 가까이 설치하여야 한다. Faraday 회전자는 길이가 길기 때문에 레이저 헤드를 공진기 거울 가까이 설치하기는 어렵고 항상 열 렌즈 효과를 보상해주는 광학 소자가 있어야 하는 단점이 있다. 반면 λ/4 판은 완벽한 편광 왜곡을 보상해주지 않아 레이저 손실을 초래하지만 두께가 얇아 레이저 헤드와 공진기 거울을 근접해서 설치할 수 있어서 몇몇 연구자에 의해 연구되어 졌다.$^{(3)}$ 본 연구에서는 λ/4 판을 이용하고 편광기에서 반사된 빔을 공진기에 되반사 시키는 구조를 사용하여 선 편광된 레이저의 출력과 빔의 질을 개선 시켰다. (중략)

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허상 디스플레이에 적용되는 레이저 다이오드의 출력 효율과 파장 변이에 대한 연구 (An Optical Quenching and Efficiency of Laser for the Virtual Display System)

  • 지용석
    • 전자공학회논문지
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    • 제53권9호
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    • pp.129-134
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    • 2016
  • 본 논문은 허상 디스플레이의 광원으로 적용되는 고휘도 레이저의 접합온도에 따른 파장 변이(an optical quenching) 제어와 광 출력 효율 증대를 위한 제어 방법에 대해 연구하였다. 차량용 헤드업 디스플레이(Head-up Display)와 같은 허상 디스플레이(Virtual Display)는 외부 조도 환경의 영향을 받는 디스플레이 특성으로 인하여 디스플레이 휘도와 광효율 측면의 기술요소에 대한 해결 방법이 요구된다. 태양광의 영향으로 인하여 헤드업 디스플레이는 고휘도 광원에 대한 필요가 증대되고 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고휘도 청색 레이저 광원이 검토되고 있다. 그러나 낮은 레이저 접합 온도 특성의 단점을 갖고 있어 수명 감소와 광효율 감소라는 문제점을 지니고 있으며 특히 청색 파장 변이를 일으키는 원인이 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고주파 펄스폭 변조 방식의 전류인가 방법과 황색 형광 물질을 사용한 칼라 휠 방식의 DMD(digital micro mirror device) 초소형 패널을 적용하였다. 적응형 펄스폭 변조 방식의 주파수와 듀티비 분석과 최적화를 통하여 청색 레이저의 파장 변이를 방지하고 37%의 광효율을 증대 효과를 얻었다.

금속 3D 프린팅 시스템 구축을 위한 2 kW 급 레이저헤드 광학설계 (Optical Design of a 2-kW-Level Laser Head for Metal 3D-Printing Systems)

  • 이주형
    • 한국기계가공학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.90-94
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    • 2022
  • Metal 3D-printing technology enables the manufacture of complex features or internal structures, which is not possible in fabrication by conventional cutting methods. The most successful types of metal 3D printing have been powder bed diffusion and directed energy deposition, which use laser heads exploiting high-power laser sintering metal powder. In this study, a cost-effective optical design was proposed for a 2-kW-level fiber laser head. Only two commercial lenses, a beamsplitter and a window, are used in the laser head, satisfying the technological requirements. According to the optical design, the spot size was 2.54 mm, and the stand-off distance from the laser head was 295 mm. The intensity distribution was Gaussian. Thus, smooth power sintering was possible without any laser spot marks. Monte Carlo analysis was employed to verify the consistency of the optical performance under conventional assembly tolerance.

난반사체를 이용한 다이오드 횡여기 Nd:YAG 레이저의 최적화 설계 및 분석 (Optimum design and analysis of a diode side-primped Nd:YAG laser with a diffusive reflector)

  • 이성만;윤미정;김선국;김현수;차병헌;문희종
    • 한국광학회지
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    • 제12권6호
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    • pp.489-495
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    • 2001
  • 난반사체를 이용한 다이오드 횡여기 Nd:YAG 레이저 헤드의 설계코드를 개발하여 레이저 결정 내 홉수된 빔의 균일성과 최대 레이저 출력을 갖는 설계요소의 조건에 관해 분석하고, 수치해석 방법으로 열렌즈 효과를 고려한 레이저 공진기의 레이저 출력을 계산하고 실험치와 비교 분석하였다. 1,080W의 여기광 출력에서 측정된 약 504 W의 레이저 출력은 열렌즈 효과를 고려하여 수치 해석적으로 계산된 레이저 출력과 레이저 공진기의 안정영역에서 거의 일치함을 확인하였다.

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유한요소법을 이용한 레이저 화선력의 보정 (Calibration of Laser Scribe Force Using Finite Element Method)

  • 정철섭
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제8권6호
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    • pp.1319-1324
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    • 2007
  • 입출력 헤드 구조의 형상을 정확하게 조절할 수 있는 기술은 하드디스크 드라이브의 성능에 결정적인 요소이다. 본 논문에서 연구한 슬라이더는 알루미나 티타늄 카아바이드로 구성되었으며 디스크를 통과할 때 공기 베어링 역할을 한다. 그러므로 슬라이더의 곡률을 조절하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서 곡률을 조절하기 위해 헤드 슬라이더에 잔류응력을 발생시켜 곡률을 생성하는 레이저 화선 시스템이 사용된다. 슬라이더 형상의 조절을 강화하기 위해 화선(scribe)의 형상에 따른 곡률을 예측할 수 있는 방법이 중요하다. 레이저 화선과 유사한 효과를 얻을 수 있는 응력을 발생하는 하중계를 유한요소 모델에 적용한다. 하중계에 의해 형성된 곡률은 측정값을 통해 보정된다.

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광/전기로 유도되는 광 암색화와 근접장 정보저장 (Optical & electrical induced nano-scale photo-darkening effect on non-oxide thin film and near-field data-storage)

  • 송기봉;김은경;김준호;이성규;박강호
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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    • pp.264-265
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    • 2003
  • 광 회절한계를 극복한 기록밀도 향상 기술로 대두된 근접장 응용 정보저장기술은 차세대 광 정보저장의 핵심기술로 간주되고 있다. 근접장을 응용한 기술에는, 근접장 헤드구조의 관점에서, 근접장 효과 렌즈(SIL), 탐침형, 미소구멍레이저, 안테나 구조 등 나노크기 Aperture를 가지는 구조 등이 있다. 그러나 각각의 근접장 헤드구조에 적합한 특히, 탐침형 근접장 방식에 적합한 근접장 매체에 대한 활발한 연구는 아직 진행되고 있지 않다. (중략)

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