반도체성과 금속성 탄소 나노튜브 각각에서 , , ,
, 다섯 가지 두께 차이를 둔 샘플의 흡수 특성을 측정 살 펴보았다.
400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Normalized absorption [a.u.]
Wavelength [nm]
200nm 400nm 600nm 800nm 1000nm
그림 3.3.6. 반도체성 탄소 나노튜브 두께에 따른 흡수 특성
그림 3.3.6.에서 살펴볼 수 있듯이 반도체성 탄소 나노튜브는 앞서 1.
분자 비대칭성에 살펴본 것처럼 1060nm 파장대역 근처에서 탄소 나노튜 브가 가장 많은 흡수를 일으키는 것을 확인할 수 있었고, 두께가 증가함 에 따라서 흡수가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Normalized absorption [a.u.]
Wavelength [nm]
200nm 400nm 600nm 800nm 1000nm
그림 3.3.7. 금속성 탄소 나노튜브 두께에 따른 흡수 특성
그림 3.3.7.에서 살펴볼 수 있듯이 금속성 탄소 나노튜브도 파 장대역 근처에서 탄소 나노튜브가 가장 많은 흡수를 일으키는 것을 확인 할 수 있었다. 마찬가지로 두께가 증가함에 따라서 흡수가 증가하는 것 을 확인할 수 있었다.
제 4 장 결론
본 논문에서는 탄소 나노튜브가 포화성 흡수체 성질을 가지고 있는 것을 이용, 간단한 제작과정과 프린팅 방식을 통해 탄소 나노튜브 포화 성 흡수체를 제작하였다. 모드 잠금 레이저를 구성해 제작한 탄소 나노 튜브 포화성 흡수체와 기존 상용 포화성 흡수체와 비교를 하고, 분자 비 대칭성을 구분한 반도체성과 금속성 탄소 나노튜브의 파장에 대한 흡수 특성을 살펴보았다.
이터븀 첨가 광섬유에서는 파장대역 근처에서 레이저가 발진 되고, 그 파장대역은 탄소 나노튜브의 파장 대비 흡수 특성에서 전 이에 알맞은 파장대역이다. 탄소 나노튜브 포화성 흡수체와 기존 상용 포화성 흡수체를 이용한 모드 잠금 레이저는 유사한 파장대역에서 모드 잠금이 이루어지는 것을 확인 할 수 있었다. 낮은 에너지 영역에서 흡수 가 적게 일어나서 완벽한 모드 잠금이 가능하진 않았지만, 반복률, 파워, 파장대역이 유사한 것을 확인할 수 있었고, 전체적인 경향성은 두 포화 성 흡수체가 유사한 결과를 냈다.
또한, 반도체성 탄소 나노튜브와 금속성 탄소 나노튜브를 구분해서 흡수 특성을 살펴보았을 때, 파장대역 근처에서는 반도체성 탄 소 나노튜브의 흡수 가 우세하고, 파장대역 근처에서는 금속성
탄소 나노튜브의 흡수 이 우세함을 확인할 수 있었다. 또한, 다른 분 자 비대칭성을 가진 두 탄소 나노튜브를 같은 조건에서 비교하였을 때, 반도체성 탄소 나노튜브의 최고 흡수가 우세했고, 이는 앞 실험에서 사 용한 혼재된 탄소 나노튜브의 흡수 특성을 설명할 수 있다.
이 연구는 프린팅 방식으로 측면 연마 광섬유에 직접 박막을 형성, 간단하고 빠른 방식을 통해서 제작한 포화성 흡수체로서 처음으로 모드 잠금 레이저까지 제작, 활용함에 의미가 있다. 또한, 탄소 나노튜브의 분 자 비대칭성과 포화성 흡수체 특성에 대한 연구 결과는 후에 탄소 나노 튜브 포화성 흡수체가 상용화 되었을 때 제작하고자 하는 레이저의 파장 대역에 맞는 탄소 나노튜브 포화성 흡수체를 선택하고 빠르게 제작하여 사용할 수 있을 것이다. 이 연구가 발전한다면, 모드 잠금 레이저 시스템 을 설계하는데 자유도가 더 높아질 것이다. 더 나아가 패턴 형성이 가능 한 프린팅 방식은 이를 기반으로 제작된 도파로를 제작하는 데에도 응용 가능할 것이라고 생각된다.
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Abstract
Development of
Carbon-Nanotubes-Based Saturable Absorber by the Inkjet-Printing Method and
Characterization of their Chirality
Dongyoung Lee Electrical Engineering & Computer Science The Graduate School Seoul National University
A saturable absorber is an important optical component where its role is to generate short pulses in applications such as passive mode locking and Q-switching of lasers. Carbon nanotubes with an optical characteristic similar to saturable absorber can be applied to various fields by taking an advantage of simple and low cost in fabricating a
saturable absorber with carbon nanotubes.
Unlike the conventional methods like spray and spin-coating to simply form a film on a substrate, a printing method introduced in this paper can facilitate to control the thickness and density of thin film consisting of carbon nanotubes. This enables to increase uniformity of carbon nanotubes, and it will significantly enhance the quality consistency in developing of commercialized devices using carbon nanotubes saturable absorber. Moreover, a printing method can be applied on multiple substances: graphene, and so on. Further application on waveguide based on pattern-forming printing method is another merit.
Therefore, a saturable absorber based on carbon nanotubes printed on the side-polished optical fiber was firstly developed and analyzed.
After configuration of passively mode-locked fiber laser for both saturable absorber alone and with carbon nanotubes, We could confirm that there was no substantial difference in output characteristics.
Carbon nanotubes can alter its characteristic between metallic and semiconducting by selecting molecule chirality. As a final step, the characteristics of the carbon nanotubes saturable absorber was