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세라믹 레이저재료 현황

전문가 제언: ○ 레이저 발진소자는 고체레이저, 기체레이저, 반도체레이저로 구분되며 각 특성에 따라 그 응용분야가 점점 다양화되고 있다. 이중 고체레이저는 가공분야에 많이 이용되고 있다. 그 외 의료용, 군사용, 정보처리, 산업분야 등에 응용되는 추세이며 고출력 고체레이저의 연구?개발에 대한 관심이 증대되고 있다.

○ 고체레이저 매질은 높은 열전도율과 화학적 안정성을 가지며 가공이 용이하여야 한다. 그리고 높은 값의 유도방출 단면적과 형광수명, 낮은 레이저 임계값과 펄스발진 모드에서의 안정성, 레이저 변환효율 등이 중요한 인자들이다. 처음에는 이러한 특성에 적합한 단결정이 사용되었다.

○ 한편 세라믹스 기술을 이용한 투명다결정 세라믹 레이저 개발은 오랫동안 고체레이저의 숙원이었다. 이는 다결정 세라믹스가 단결정에 비하여 많은 장점이 있기 때문이다. 큰 매질의 제작, 높은 도핑농도, 임의 형태의 제작, 비용 면에서 저렴한 레이저의 개발이 가능하기 때문이다. 최근에 많은 발전을 하고 있는 투명 세라믹스가 새로운 레이저 매질로서 다양한 장점을 가지고 있음이 증명되고 있다. 따라서 이 분야에 대한 연구가 많은 관심을 끌고 있으며 이에 따라 다양한 다결정 레이저의 개발이 진행되고 있다.

○ 본고에서는 투명 세라믹스 제조방법과 미세구조에 의한 물성 변화에 대하여 설명하였다. 또한 선진국에서 개발하고 있는 대 출력 세라믹 레이저의 개발내용을 소개하고 있다.

○ 레이저에 관한 기술은 미국, 독일, 일본, 프랑스 등이 가지고 있고 최근 중국도 많은 문헌을 발표하고 있다. 국내는 KAIST, 원자력연구소와 포항공대, 청주대학 등과 일부 기업에서 연구를 하고 있다. 설계나 시스템 제작기술은 상당한 수준이나 레이저 매질 개발은 낮은 수준으로 분석된다. 향후 세라믹 레이저 매질연구는 레이저 관련자와 세라믹 기술자가 협력하여야 좋은 결과를 기대할 수 있을 것으로 생각된다.

저자: Takagima Yanagitani, Hideki Yagi
자료유형: 학술정보