첨단레이저 연구실은 고출력 고체 레이저와 광섬유 레이저 시스템의 설계, 제작 및 특성 분석에 중점을 두고 있습니다. 고출력 고효율 CW 및 펄스 레이저 공진기, MOPA 시스템, 그리고 다양한 도핑 농도와 펌핑 빔 모양을 활용한 열 발생 및 온도 분포, 열렌즈 효과 분석 등 레이저의 근본적인 발진 특성에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 이를 통해 수 와트(W)에서 1킬로와트(kW)를 초과하는 고출력, 고에너지 레이저 빔의 안정적이고 효율적인 생성이 가능하도록 시스템을 최적화하고 있습니다. 특히, 양방향 펌핑 구조와 단일 모드 공진기 설계를 통해 국내 최고 수준의 3 kW 단일 모드 Yb 광섬유 레이저를 개발하는 등, 고출력 광섬유 레이저 분야에서 선도적인 연구 성과를 내고 있습니다. 또한, Self-pulsing 억제 기술, 열 분산 및 빔 품질 개선을 위한 다양한 이론적 시뮬레이션과 실험적 접근을 병행하여, 레이저 시스템의 신뢰성과 성능을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 산업용 레이저 가공, 의료용 레이저, 국방 및 과학기술 응용 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 국내외 특허 출원 및 SCI 논문 발표, 국제 학회 초청 발표 등으로 그 우수성을 인정받고 있습니다. 앞으로도 첨단레이저 연구실은 고출력 레이저 시스템의 한계를 극복하고, 새로운 응용 분야를 개척하기 위한 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다.

첨단레이저 연구실은 비선형 광학 현상을 활용한 파장 변환 레이저 개발에도 집중하고 있습니다. 비선형 결정(예: LBO, BBO, MgO:PPSLT 등)을 이용한 이차 조화파(Second Harmonic Generation, SHG) 및 합주파(Sum Frequency Generation, SFG) 변환 기술을 통해, 적외선 레이저를 가시광선 및 자외선(UV) 영역으로 변환하는 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 이를 통해 고출력 녹색 레이저, 지문 감식용 레이저, 산업 및 과학용 특수 파장 레이저 등 다양한 응용이 가능해졌습니다. 특히, Figure-8 구조의 극초단 펄스 레이저, GHz급 고반복률 펄스 레이저 증폭기, 그리고 비선형 증폭 루프 거울(NALM) 기반의 모드 잠금 레이저 등 첨단 비선형 광학 기술을 접목하여, 초고속, 초고출력 레이저 빔의 생성과 특성 제어에 성공하였습니다. 이러한 기술은 정밀 가공, 초고속 분광, 생명과학 이미징 등 첨단 산업 및 연구 분야에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 비선형 광학 연구는 단순히 새로운 파장 레이저의 개발에 그치지 않고, 레이저 빔의 공간 모드, 편광 상태, 위상 특성 등 다양한 광학적 특성을 정밀하게 제어할 수 있는 기반 기술로 확장되고 있습니다. 첨단레이저 연구실은 앞으로도 비선형 광학을 활용한 혁신적인 레이저 응용 기술 개발에 앞장설 것입니다.

첨단레이저 연구실은 고출력 하이브리드 레이저, 즉 광섬유 레이저로 펌핑하는 고체 레이저 시스템의 연구 및 개발에도 주력하고 있습니다. Er, Tm, Ho 등 다양한 도핑 원소를 활용한 하이브리드 레이저는 고에너지, 고효율, 그리고 특수 파장 영역에서의 레이저 발진이 가능하여, 의료, 국방, 정밀 가공 등 다양한 첨단 분야에 적용되고 있습니다. 예를 들어, Er 광섬유 레이저로 펌핑한 Er:YAG 레이저, Tm 광섬유 레이저로 펌핑한 Ho:YAG 및 Ho:LLF 레이저 등은 세계적으로도 경쟁력 있는 성능을 자랑합니다. 이와 더불어, 레이저 빔의 공간 모드(예: Laguerre-Gaussian, HG 모드), 편광(방사형/방위형 편광), 소용돌이 파면 등 특수 광학 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 이중공진기 구조, S-waveplate, etalon 등 다양한 광학 소자를 활용한 레이저 시스템을 개발하고 있습니다. 이러한 기술은 고정밀 가공, 광학 트래핑, 양자 광학, 고해상도 이미징 등 차세대 광학 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 첨단레이저 연구실은 특허 출원 및 산업체 협력, 정부 과제 수행 등을 통해 실용화와 기술 이전에도 적극적으로 나서고 있습니다. 앞으로도 하이브리드 및 특수 응용 레이저 시스템의 혁신을 통해, 국내외 레이저 산업 및 과학기술 발전에 기여할 것입니다.