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레이저집광 페데스탈성장

전문가 제언: ○ 결정체를 세선모양의 섬유로 성장하는 기술은 1970년대에 개발되었다. 결정성섬유는 주로 수지, 경금속의 보강재가 된다. 고강도, 경량화가 오구 되는 항공기, 자동차, 선박 등의 구조재료에 그 용도가 증가하고 있다. LHPG(Laser Heated Pedestal Growth)기술은 정밀 광학섬유를 생산하는 유일한 방법으로 알려져 있다.

○ 섬유결정을 성장할 때에는 결정축방위, 굵기, 길이를 자유로 제어하는 기술이 필요하다. 섬유결정을 성장하는 원리는 미소량의 원료 융액을 먼저 형성하고, 이 융액을 연속적으로 공급하면서 긴 세선결정으로 육성하는 것이다. 융액의 융점, 반응성, 유동성, 점성 등을 고려하여 원료가 가지는 특성에 맞게 육성방법을 선택한다.

○ 높은 융점을 가지고 있는 화합물을 결정성장할 때에는 용융도가니를 사용할 수 없어 FZ(Floating Zone), 페데스탈(pedestal)법으로 성장한다. 열원으로는 고주파가열이나 적외선램프를 사용하다가, 1970년부터 CO2레이저로 가열하는 FZ법이 나오게 되었다. 이 특허에는 별로 특징적인 제조방법이 보이지 않는다.

○ 레이저는 미소부분을 국소적으로 가열할 수 있을 뿐 아니라 원료의 전도성에 관계없이 가열이 가능하다. 흡수효율이 높아서 산화물 단결정섬유 제조에 최적 열원이다. 섬유결정의 굴기를 일정하게 뽑아내는 기술은 원료봉의 균일가열이다. 2개의 레이저빔으로는 세경화가 어렵다. 특허에서 Yb-섬유레이저로 보강한 것으로 보인다.

○ 레이저광의 출력제어에 CdTe-강도변조기를 광 조사에 부착하고, 반사거울과 방물거울을 보완하면 2개의 레이저빔으로도 세경화가 가능하다. Brice, J.C.의 논문[J. Cryst. Growth 42(1977) 427] “온도구배와 균열”에 대한 이론적인 수리방정식을 실험적으로 확인한 내용을 특허로 출원한 것으로 보인다.

저자: Standifer, et al.
자료유형: 특허정보