광소용돌이 레이저빔은 일반 가우시안 레이저빔과는 달리 링 형태의 빔 프로파일을 가지며 궤도 각운동량을 보유하고 있어 학문 산업, 군사 분야 등 다양한 분야에서 많은 관심을 받고 있는데, 최근 들어 고차 궤도 각운동량을 가지는 광소용돌이 레이저빔은 중력파 간섭계와 같은 정밀 간섭계, 양자 광학 및 암호 통신 등의 응용에서 새로운 광원으로 주목받고 있다. 더 나아가 광소용돌이 레이저 빔은 선형/원형/타원 편광 뿐 아니라 방사형/방위형 편광을 가질 수 있는데, 이는 드릴링, 커팅, 소결 등의 레이저 가공시 선형 편광빔에 비해 가공의 정밀도가 높아지고 가공 품질이 크게 향상된다는 보고가 있어 마이크로 가공, 유리 가공, 3차원 가공 등 정밀 고속 가공에 주목받고 있다. 본 연구는 다양한 궤도 각운동량 차수를 가지는 방사형/방위형 편광 광소용돌이 레이저빔의 생성과 특성, 편광과 차수와의 상관관계, SCF를 사용한 MOPA 시스템 구축을 통한 출력 증강 및 펄스 작동, 그리고 이를 이용한 비선형 광학 현상을 연구하는 것을 목표로 한다. 우선 1차년도에서는 다양한 궤도 각운동량 차수, 특히 고차 궤도 각운동량 광소용돌이 레이저 빔을 생성 후 빔의 전파 특성을 조사함과 동시에 방사형/방위형 편광을 유도하고, 궤도 각운동량 차수와 방사형/방위형 편광 특성과의 상관 관계를 조사한다. 아울러 레이저빔이 아닌 가간섭성 길이가 매우 짧고 선폭 조절이 가능한 광섬유 형광빔을 이용하여 광소용돌이 빔을 생성해보고 그 특성에 대해 연구하고자 한다. 2차년도에서는 고출력 고효율 출력 증강 소자로 최근 많은 관심을 받고 있는 단결정 광섬유(SCF)를 사용하여 MOPA 시스템을 구축하고 방사형/방위형 편광을 가지는 광소용돌이 레이저빔의 출력 증강 및 펄스 작동을 구현하고자 한다. 그리고 3차년도에서 2차년도에서 구축한 고출력 광소용돌이 레이저빔을 사용하여 파장 변환을 비롯한 여러 가지 비선형 광학 현상을 유도하고, 이를 바탕으로 광소용돌이 레이저빔과 물질의 상호 작용 및 비선형 광학 현상에 대해서 이론적, 실험적으로 연구하고자 한다. 본 연구 결과는 최근 들어 관심이 점점 증대되고 있는 방사형/방위형 편광 및 광소용돌이 레이저 빔의 생성 및 특성에 대한 이해를 돕고, 고출력 레이저 빔을 얻을 수 있는 가능성을 알아봄과 동시에 비선형 광학 연구 및 물질과의 상호 작용에 대한 기초 연구로 활용될 수 있어, 향후 방사형/방위형 편광 광소용돌이 레이저빔을 이용한 새로운 연구 및 응용 분야를 개척하기 위한 기반이 될 수 있을 것으로 기대한다.