의료용 광섬유 펨토초 레이저 기술
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최고관리자 0 Comments 1 Views 20-11-10 15:46 기계본문
- 분야 : 기계 개발상태 5 9
기술완성도
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TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
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TRL08
시작품 인증/
표준화- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
- 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
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TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
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TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
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TRL05
시제품 제작/
성능평가- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
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TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
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TRL03
연구실 규모의
성능 검증- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
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TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
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TRL01
기초 이론/
실험- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
- 주요기술구성
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▶ 항온/항습이 되지 않는 열악한 환경에서도 안정적으로 동작하는 광섬유 펨토초 레이저 기술
▶ 공진기를 구성하는 각 구성 부품에서 특성 편차로 인하여 레이저의 중심 파장에 오차가 발생하더라도 이를 용이하게 조정할 수 있음
▶ 파장에 따른 증폭비로 레이저를 증폭하는 이득 광섬유, 이득 광섬유가 구동될 수 있도록 펌핑하는 펌핑 광원, 파장에 따른 광손실을 조절하는 광손실 조절부를 포함하는 공진기를 구비하여 광손실 조절부를 이용해 공진기에서의 파장에 따른 광손실을 조절하여, 모드잠금에 의해 생성되는 레이저의 중심 파장을 조정하는 광섬유 펨토초 레이저 장치
- 적용분야 및 적용제품
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▶ 온도, 습도에 안정적인 안과용 레이저 수술기
▶ 고감도 신호 검출을 위한 광원
▶ 바이오 및 정밀 미세가공 등에 활용 가능
- 시장동향
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▶ 의료용 레이저 시장은 5억 달로 규모로 매년 10 % 에 가까운 높은 성장률을 보이고 있으며, 그 중 안과용 레이저와 피부과용 레이저가 전체 의료용 레이저 시장의 각각 39.1%, 35.3% 를 차지하며 성장을 주도하고 있음
▶ 세계 산업용 고출력 레이저의 시장규모는 2015년 582백만 달러, 2016년 731백만 달러였으며, 향후 2021년까지 1950백만 달러 수준까지 성장할 것으로 전망됨
- 특장점
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- 기존 기술의 문제점
- ▶ 극초단파를 유지하면서 이득을 얻어 광섬유 펨토초 레이저의 발진을 유도하기 위해서 피동형 모드잠금을 사용함
▶ 모드잠금에 의해 생성되는 광섬유 펨토초 레이저의 중심 파장은 각 구성 부품에서의 특성 편차로 인하여 설계치 또는 계산치와 정확하게 일치하기 어려워 오차가 발생함
▶ 또한, 광섬유 펨토초 레이저 공진기를 마스터 오실레이터로 하고 고체 증폭단을 함께 사용하는 하이브리드 형태의 고출력 팸토초 레이저 시스템의 경우는 마스터 오실레이터와 고체 증폭단의 중심 파장을 일치시키는 것이 고출력을 얻기 위해 중요함
▶ 이에 따라, 광섬유 펨토초 레이저 공진기의 중심 파장을 정확하게 조정하기 위한 여러 가지 기법들이 개발되고, 그중 격자(grating)를 이용하는 방법이 있으나, 이는 중심 파장이 1550nm인 경우 등 격자 제작이 용이한 파장 대역에서만 적용이 가능하고 비용과 안정성에 문제가 있음
- 기존 기술과의 차별성
- ▶ 편광유지 광섬유 기반의 광섬유 펨토초 레이저 마스터 오실레이터 기술
▶ 광섬유 기반의 펄스 확장/증폭/압축 기술을 통한 고출력 광섬유 펨토초 기술
▶ 외부의 기계적 진동뿐만 아니라 온도/습도가 유지되지 않는 열악한 산업/의료 환경에서 모드 잠금이 유지되며 안정적으로 동작