• 대한임베디드공학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.321-327
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• 2019

Spectral Beam Combining (SBC) is used for a high-power fiber laser in order to overcome the power limitation of single fiber laser. In SBC, several laser bwams with different wavelengths are combined to obtain a single-aperture beam by diffraction grating. The combining efficiency is dependent on a linewidth, beam quality and specific wavelength of each beam among others. In this paper, we consider the method of a wavelength monitoring and a feedback control of laser diodes used as seeds of laser beams to obtain optimum combining conditions. In order to measure the wavelengths of multi-beam, we use the high resolution camera and diffraction grating with 1,800l/mm. The experiment results show the possibility of feedback control of a current and temperature of multi-seed laser diodes to obtain optimum wavelengths for SBC.

• Current Optics and Photonics
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• 제7권6호
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• pp.665-672
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• 2023

This study focuses on investigating the impact of the spectral linewidth of a seed laser in a master-oscillator power amplifier (MOPA) configuration on stimulated Brillouin scattering and the beam quality of the output diffracted by a grating. To conduct the study, a distributed feedback (DFB) laser is modulated in a pseudorandom binary sequence (PRBS) and amplified by a two-stage Yb-doped fiber amplifier to achieve an output power of over 1 kW. The spectral linewidth of the seed laser is systematically varied from 1 to 12 GHz in the frequency domain by varying the PRBS modulation parameters. The experimental results reveal a tradeoff between suppressing stimulated Brillouin scattering and enhancing beam quality with increased spectral linewidth. Therefore, the study provides valuable insights into optimizing spectral beam combining to achieve high beam quality and scalable power upgrade in fiber lasers.

• 한국광학회지
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• 제31권6호
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• pp.247-258
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• 2020

본 논문에서는 대기외란에 따른 SPGD 위상제어 알고리즘 기반 결맞음 빔결합 시스템의 위상제어 동작성능을 논의한다. 대기의 외란에 대한 통계적 이론을 바탕으로 전산모사를 통해 대기외란에 의한 레이저빔의 위상 및 파면 왜곡에 대한 분석과 왜곡된 빔을 통해 얻게 되는 7채널 및 19채널 결맞음 빔결합 결과를 도출하고, 이를 통해 대기외란의 정도에 따른 빔결합 시스템의 위상제어 동작성능 및 효율을 수치적으로 비교분석한다. 분석 결과, 7채널 결맞음 빔결합의 경우, 대기외란 파라미터 cn2 값이 10-13 m-2/3 까지 증가한 상황에서도 SPGD 위상제어 알고리즘을 적절히 적용할 경우 90% 이상의 빔결합 효율로 시스템의 위상 잠금이 가능하다는 것을 확인하였다. 19채널 결맞음 빔결합의 경우, 동일한 대기외란 조건에서도 대기의 굴절률 비균질성(refractive index inhomogeneity)의 영향이 더 커서 빔결합 효율이 60% 수준으로 급격하게 감소할 수 있음을 확인하였다. 또한, 대기외란이 있는 상황에서 위상잠금시점까지 요구되는 알고리즘의 반복연산 횟수와 대기현상의 변화간격을 비교분석함으로써, 다채널 결맞음 빔결합 시스템이 ㎲의 간격을 가지는 대기외란 상황에서도 정상동작을 하기 위해서는 SPGD 위상제어 알고리즘의 연산대역폭이 수백 MHz에서 수 GHz까지 확장되어야 한다는 것을 확인하였다. 향후, 대기외란이 SPGD 위상제어 알고리즘 기반 결맞음 빔결합 시스템의 위상제어 동작성능에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고 예측하는 데 있어서 본 논문의 결과가 유용하게 활용될 수 있을 것이라 기대된다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 1991년도 광학 및 양자전자학 워크샵
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• pp.77-82
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• 1991

여러개의 레이저 빔을 결합하여 대표적인 방법의 장단점을 비교 분석하였다. incoherent 방법으로는 wavelength multiplexing, spatial multiplexing, polarization multiplexing을 분석하였고 coherent 방법으로는 binary phase grating과 travelng-were amplification을 고려하였다. 특히 고출력 laser diode array를 이용한 대출력 증폭기 시스템을 분석하였다.

• 한국광학회지
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• 제33권6호
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• pp.245-251
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• 2022

타일형 결맞음 빔결합 연구를 위하여 시드 공유형 다채널 광섬유 레이저 및 출력단, 다중 빔 정렬 기술을 개발하였다. 광섬유 레이저는 7개의 채널을 갖고, 각각의 채널당 출력 10 W 이상으로 시드, 전치 증폭기, 광 분배기, 주 증폭기로 구성된 master oscillator power amplifier 구조이다. 레이저 빔 시준 및 정렬을 위하여 틸팅 기능이 가능한 출력단을 개발하였다. 출력단은 채움값을 높이기 위하여 원통형 구조로 제작하였으며, 광섬유 엔드캡의 결합이 가능하게 하였고, 출력단 내부에 PZT를 장착하여 틸팅 기능을 구현하였다. 다중 채널 레이저의 각 채널 빔을 표적의 한 점으로 정렬하기 위하여 stochastic parallel gradient decent (SPGD) 알고리즘을 적용하였다. SPGD 알고리즘을 이용한 PZT 제어를 통해 다중 빔 정렬을 성공적으로 구현하였다. 다중 빔 정렬 기술을 이용한 결맞음 빔결합 기술 개발이 기대된다.

• 한국광학회지
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• 제31권4호
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• pp.169-175
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• 2020

격자의 구조가 간단하고 격자의 대조비가 낮은 SBC 시스템 구성을 위한 무편광 유전체 다층박막 회절격자를 설계하였다. SBC 방법으로 결합한 빔의 빔 품질을 높게 유지하기 위하여 회절격자의 파면 왜곡이 최소화되는 구조를 제안하였으며, 오염에 의한 흡수가 발생하지 않고 회절격자를 제작할 수 있는 구조로 회절격자를 최적화 설계하였다. 설계된 회절격자는 1055 nm 중심파장에서 Littrow 각도로 입사하는 경우 무편광 -1차 회절 효율이 99.36%이었으며, 96% 이상의 무편광 회절 효율을 나타내는 공정 여분이 확보되어 있음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제31권6호
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• pp.290-294
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• 2020

본 논문에서는 타일형 결맞음 빔 결합 시스템에서 렌즈의 수차가 빔 결합 효율 저하에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 렌즈의 수차를 정량화하기 위하여 Zernike 다항식 방법을 사용하고, 프레넬 회절을 적용하여 빔 결합 상황에서 첨두강도의 변화를 수치적으로 시뮬레이션하였다. 본 논문의 결과는 향후, 실제 상황에서 주어진 렌즈의 수차에 의해 저하되는 빔 결합 효율에 대한 정량적인 예측과 또한, 실제 타일형 결맞음 빔 결합 시스템의 최적 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국광학회지
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• 제32권1호
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• pp.1-8
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• 2021

단일 레이저의 출력 한계를 뛰어넘기 위한 빔결합 방법으로서, 보강간섭 원리를 이용한 타일형 결맞음 빔결합 시스템에 대해 연구하였다. 와트급 출력의 3 채널 결맞음 광섬유 레이저 및 삼각형 배치의 팁-틸트(tip-tilt) 기능을 갖춘 3 채널 출력단을 자체제작 하였다. 모니터링 시스템, 위상제어기, 3 채널 위상변조기 간의 궤환 제어 시스템(closed-loop system)을 구성하고 SPGD 알고리즘을 적용하여, 위상잠금 속도 5~67 kHz, 이상적인 계산값 대비 중심부 광세기 효율 53.3%의 성공적인 3 채널 위상잠금을 구현하였다. 빔결합 소자가 필요 없고, 가장 고출력 가능성을 가진 타일형 결맞음 빔결합을 위한 요소기술 개발이 완료되어, 향후 다채널, 고출력, 고속 제어 연구로 이어질 수 있을 것으로 기대된다.

• Current Optics and Photonics
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• 제2권5호
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• pp.431-435
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• 2018

A modified setup of a CMD technique for high power coherent beam combining was presented to address an issue of low damage threshold of electro-optic modulators. The feasibility of the modified setup was demonstrated by combining eight fiber beams, and it was successfully performed with ${\lambda}/44$ of residual phase error and 100 Hz of control bandwidth. It is expected that the modified CMD setup facilitates ultra-high power coherent beam combination without a limitation caused by the low damage threshold of electro-optic modulators.

• 한국정밀공학회지
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• 제31권12호
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• pp.1121-1126
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• 2014

To compensate location error of ultrasonic horn, the laser scanning system based on the galvanometer scanner is developed. It consists of the 3-Axis linear stage and the 2-Axis galvanometer scanner. To measure surface shape of three-dimensional free form surface, the dynamic focusing unit is adopted, which can maintain consistent focal plane. With combining the linear stage and the galvanometer scanner, the scanning area is enlarged. The scanning CAD system is developed by stage motion teaching and NURBS method. The laser scanning system is tested by marking experiment with the semi-cylindrical sample. Scanning accuracy is investigated by measured laser marked line width with various scanning speed.