파이버 레이저는 과학기술 연구는 물론 산업 현장에 많은 변화를 가져 왔고, 앞으로도 그럴 것입니다. 앞으로 3개 포스트에 거쳐 파이버 레이저의 과거 발전과 현재의 모습 그리고 그 미래에 대한 가우시안의 생각을 여러분과 공유하고자 합니다.
그 첫 번째로 가장 먼저 파이버 레이저의 미래 모습에 대해 전망해 보겠습니다. 소재, 광섬유, 레이저의 성능 등을 생각해 보았을 때, 최근 몇 년 동안 파이버 레이저의 기술적 진보는 분명 과거에 비해 다소 둔화된 모습입니다. 한 가지 예외는 고출력 펌프 다이오드 인데, 출력과 가격 혁신에 상당한 진전이 있었습니다. 더욱 많은 제조사가 저마다의 특징을 살린 고출력 파이버 레이저를 합리적인 가격에 공급하게 되면서, 덕분에 고객은 상당히 저렴한 비용으로 제조 현장과 기술 연구에 레이저를 도입할 수 있게 되었습니다.
Transverse Mode Instability (TMI)는 파이버 레이저의 회절 한계 출력의 출력 크기를 상당히 저해합니다. IPG Photonics가 2010년에 기록한 10kW를 10년이 넘었지만 깨지지 않고 있습니다. 직접 다이오드 펌핑 형태의 고출력 파이버 레이저에 대한 기술 진전은 고차 모드 억제와 공진 펌핑 해제와 같은 기술에 의해 이루어 졌습니다.
최근의 이론적 연구에 따르면 직접 다이오드 펌핑된 고출력 파이버 레이저의 추가적인 출력 향상을 위해 더 짧은 레이저 파장과 오프 공진 펌핑이 유리하다는 것이 확인되고 있습니다. 다만, 오프 공진 펌핑에는 더 높은 수준의 이터븀 도핑이 필요하다는 한계가 있습니다. 그리고 열 전도도가 훨씬 낮은 YAG 또는 Lutetia로 만든 단결정 파이버 레이저를 개발할 수 있다면 추가적인 파워 스케일이 가능할 것으로도 기대되고 있습니다.
출력 상승 이외도 다양한 빔 성형 기술 또한 파이버 레이저의 중요한 발전 방향이 될 것입니다. 적층 제조와 같이 혁신적인 기술이 확산되면서 절단, 절삭과 같은 기존 공정에는 더욱 높은 정확도와 자유도가 요구되고 있습니다. 이에 더이상 범용이 아닌 특수 목적에 최적화된 빔 형상, 주파수, 배열 그리고 3D 포커스 조정이 요구됩니다.
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