2020년 1월 29일 파나소닉 코퍼레이션이 세계 최고 수준의 휘도를 자랑하는 블루 레이저를 시연하는 데 성공했다고 발표했다.
이는 파장빔 결합(WBC) 기술[1]을 디렉트 다이오드 레이저(DDL)에 적용하여 고품질 아웃풋 빔[2]을 만들어냄으로써 가능했다고 한다. 이 기술을 통해 파워 스케일링이 가능해졌고 그와 동시에 단순히 레이저 광원의 수를 늘림으로써 빔의 품질을 유지할 수 있게 됐다. 이번의 시연은 기존의 블루 레이저 시스템에 비해 100배나 더 높은 강도의 레이저를 만들 수 있는 가능성을 열었다. 이 기술은 새롭게 개발 중인 미세제조 프로세스 완성에 기여할 것으로 예상되며 이 프로세스에 대한 수요는 자동차 산업 등 산업용 애플리케이션에서 급속하게 성장할 것으로 보인다.
오늘날 자동차 산업은 점차 ‘전자화’ 및 ‘극소화’ 방향으로 치닫고 있는 한편 ‘고강도’ ‘디자인 유연성’ ‘생산성’ 측면에서의 요구도 높아지고 있는 추세이다. 이러한 환경 속에서 동, 금, 플라스틱 등 다양한 재료를 처리할 수 있는 미세제조 용도의 레이저에 대한 기대가 갈수록 높아지고 있다. 이 가운데서도 특히 높은 광학적 흡수효율을 갖춘 블루 레이저는 자동차 엔진과 배터리 등 동(copper) 제조 분야에서 높은 수요가 존재한다. 높은 수준의 정밀 프로세싱 과정에서는 높은 아웃풋 파워와 우수한 빔 품질을 갖춘 레이저 빔 광원을 필요로 한다.
그러한 빔 광원을 개발하기 위해 파나소닉은 2013년 미국 매사추세츠 소재 회사 테라다이오드(TeraDiode, Inc., TDI)와 손을 잡고 다수의 상이한 파장을 한데 결합한 빔인 WBC 기술을 개발해왔다. 2014년에 파나소닉은 WBC 기술[1]을 사용한 적외선 DDL를 장착한 세계 최초의 레이저 용접 로봇 시스템인 LAPRISS를 공개했다. 한편 2017년 회사는 TDI를 100% 소유 자회사로 인수하고[2] WBC 상에서의 아웃풋 파워 최적화와 파장 단축화 작업에 돌입했다.
고품질 빔 블루 레이저(파장대역폭 400~450nm)의 아웃풋 파워 최적화 작업은 WBC 기술을 통해 다수의 다이오드 바[3]로부터 나오는 100개 이상의 방사체를 결합시킴으로써 성공할 수 있었다.
이 WBC 기술은 각 파장 각도에서의 회절격자에 따른 각기 다른 파장을 갖는 다수의 방사체로부터 나오는 빔을 결합시켜준다. 그런 다음 부분적으로 투명한 거울들과 각 방사체 표면 가장자리 사이에서 공진기가 형성된다. 그런 결과 아웃풋 빔은 BPP 1.5mm·mrad라는 높은 수준의 빔 품질을 갖춘 135W의 출력을 낼 수 있게 된다.
추후에 파나소닉은 이 레이저 빔 광원이 장착된 프로세싱 시스템과 레이저 프로세싱 최적화 기술을 개발할 예정이다.
파나소닉은 2020년 2월 1일부터 6일[3] 사이에 샌프란시스코에서 개최되는 PHOTONICS WEST 2020 행사에 참가하여 회사의 기술적 성과를 설명하는 전시회와 강의 세션을 가질 예정이다.
이 연구개발 사업은 일본 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)가 의뢰한 TACMI 프로젝트(“고휘도·고효율 차세대 레이저 기술 개발”)의 데이터의 일부를 활용해서 이뤄진 것이다.
