초고출력 반도체 레이저의 출력향상 및 응용(High Power Laser Diode and Applications for Energy Source)

전문가 제언

□ 반도체 레이저는 정보통신용 발광소자로 널리 사용되었으나, 소형, 경량, 에너지 변환의 고효율, 긴 수명의 장점이 있어 로봇용 기계가공, 재료가공 등에의 가능성이 있었으나 출력이 너무 작은 것이 문제점이었다. 그러나 최근 양자우물 및 변형이 있는 양자우물(Strained Quantum Well) 이론의 적용, 소자의 집적기술, 냉각기술의 발전 등이 눈부셔, 단일 소자로 연속동작(CW)형으로 6W까지 출력이 향상되었다.

□ 단일 소자를 직선으로 배열 고출력화한 LD 바(bar)는 일반적으로 길이 1cm당 40~50W의 실용출력을 낼 수 있다. 이 bar를 다시 적층하여 2차원으로 스택화한 배열로 집광성을 고려하여 통상 1.5kW의 단일 파장의 출력이 상용화되었으며, 고 출력화를 위한 파장, 편광까지 이용한 다파장의 집광방식으로 6kW까지 실용적인 고출력을 얻을 수 있었다.

□ 에너지용 광원으로서 전기-광 변환효율을 보면, 기존의 레이저 중에서도 효율이 가장 좋다는 탄산가스 레이저의 6%보다 약 4~5배의 큰 효율을 가지며, 쉽게 출력의 미세조정이 가능한 이점이 있다. 또한 재료에서의 흡수율을 보면 강철과 알루미늄에서의 흡수율이 탄산가스의 각각 12%, 2%에 비해, 반도체 레이저에서는 각각 40%, 13%에 달해 그 경제성을 알 수 있다. 이러한 장점으로 강철과 알루미늄의 가공 등에서 두각을 나타내어, 얇은 두께에서부터 이들을 대체하고 있다. Nd:YAG 레이저의 여기용 램프보다 에너지 변환효율이 6배이면서 면적 차지가 약 반 정도밖에 안되어 이의 대체용으로 시장에서 환영받고 있다.

□ 최근에 식물의 광합성 효율이 높은 고출력 적색의 반도체 레이저와 식물의 형태에 필요한 청색의 LED를 사용하여 벼의 재배와 같은 식물공장에 적용한 사례가 보고 되고 있어 이 방면의 응용발전이 기대된다. 앞으로 계속된 연구로 더 고출력화, 신뢰성의 향상, 저가격화로 재료 가공시장에서 꿈의 기술로 발전하기를 기대한다.

저자

H. Kan ; H. Miyajima ; H. Sekiguchi ; T. Hiruma

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2005

권(호)

125(2)

잡지명

Transactions of the institute of electrical engineers of Japan(C402)

과학기술
표준분류

재료

페이지

187~194

분석자

변*호

분석물

• 초고출력 반도체 레이저의 출력향상 및 응용.pdf [209,183 byte]

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