혁신 고전력 슬롯 나라 시스템
"큰 유리 파라데이 요소"가 마침내 실현되었습니다

슬롯 나라 시스템의 필수 부분 인 광학 자리 요소의 세계를 크게 변화시킬 기술이 등장했습니다. NEC Glass는 기존의 광학 절연체를 크게 줄이는 유리 파라데이 요소를 개발했습니다. 또한, 우리는 110mm 정사각형의 대형 직경 유리로 만든 패러데이 요소를 성공적으로 개발했습니다. 고급 의학, 우주 개발, 핵 융합 등에 필요한 고출력 슬롯 나라 시스템에 큰 변화를 가져올 가능성이 있습니다.

산업, 통신 및 의료 분야를 포함한 다양한 분야에서 사용되는 슬롯 나라 시스템. 최근에는 정밀 가공 및 측정, 고급 의학, 우주 잔해 제거 및 회복 및 핵 융합과 같은 분야에서 더 높은 정밀도 및 고전력 슬롯 나라 시스템이 필요해졌습니다. 유리는 이러한 슬롯 나라 시스템의 개발에 크게 기여할 것으로 예상되는 재료입니다.

Nippon Electric Glass는 70 년 넘게 유리에 다양한 성능과 기능을 추가하는 "특수 유리"에서 작업 해 온 Nippon Electric Glass는 슬롯 나라 시스템의 광학 고립기에 대해 이전에 고려 된 유리 파라데이 요소를 개발했습니다. 기존의 단결정을 사용하여 Faraday 장치의 문제를 해결할 것이며, 이전에 실현할 수없는 크기와 특성을 가진 광학적 분리기를 개발할 수 있습니다.

Nippon Electric Glass 관리 경영 책임자 및 연구 개발 본부 책임자 인 Kakumi Masaaki는 "다양한 회사들은 오랫동안 패러데이 요소를위한 유리를 개발하려고 노력해 왔지만, 기존 제품에 사용되는 단일 결정보다 우수한 특성을 생산할 수는 없다고 말했다. 이 회사는 2 축 전략으로 Glass Faraday 비즈니스를 가속화 할 것입니다. 고출력 레이저에 사용할 수있는 대형 유리 파라데이 장치를 제공하고 이전보다 훨씬 작은 광학적 분리기를 제공합니다.

가벼운 차단기는 객체 등에 조사 된 슬롯 나라에 의해 반사되는 "반사 된 리턴 라이트"로부터 광원을 보호하는 장치입니다. 반사 백 빛이 슬롯 나라 시스템으로 들어가면 슬롯 나라 진동이 불안정 해지고 광원도 손상되어 노이즈가 발생할 수 있습니다. 이것은 광원을 보호하고 슬롯 나라 시스템의 안정성을 유지하는 데 필수적인 부분입니다.

FARADAY 요소는 광학 절연체의 핵심을 재생합니다. 광학 차단기는 자석, 그 안에 배치 된 파라데이 요소, 2 개의 편광기로 구성됩니다. 입사광이 자석으로 적용되고, 입사광이 자기장에서 패러데이 요소를 통과 할 때, 입사 광의 편광 평면이 45도 회전한다. 빛은 45 도로 기울어 진 편광기를 통과합니다. 반사 된 빛이 물체에서 돌아와 패러데이 요소를 통과하면 45도 회전합니다. 입사광과 비교하여 90도 회전하고 편광기에 수직이므로 빛이 통과 할 수 없습니다. 이런 식으로 리턴 표시등이 차단됩니다.

일반적인 슬롯 나라 시스템에서 시드 슬롯 나라는 섬유 증폭기로 증폭 된 다음 고형 상태 증폭기가있는 단계로 증폭되어 고출력 슬롯 나라를 생성합니다. 광학 자리자는이 증폭기 전후에 항상 사용됩니다. 광학 절연체의 직경 (유효 직경)은 증폭되고 성장되는 빔 직경에 따라 증가해야합니다. 섬유 증폭기와 호환되는 광섬유 절연체 외에도 NEC Glass는 개발 중이며 현재 다양한 효과적인 직경을 수용 할 수있는 여유 공간 유형 광학 자리 요소를 개발하고 있습니다.

또한, 핵 융합에 필요한 100J 클래스의 고출력 슬롯 나라 시스템에서는 슬롯 나라의 빔 직경이 매우 커지므로이를 수용 할 수있는 큰 파라데이 요소가 필요합니다. NEC Glass는 기존의 단결정 파라데이 장치에서 달성하기 어려운 더 큰 크기를 달성했으며 110mm 정사각형의 대규모 지휘계 유리 파라데이 장치를 성공적으로 개발했습니다.

Nippon Electric Glass Research and Development 본부 Development Department는 "우리는 애플리케이션의 요구에 맞게 맞춤화 된 유리 구성을 개발하고 유리를 개발하는 것을 전문으로하고 있으며, 우리는 패러데이 효과를 높이고 더 큰 크기에 적합한 유리를 만드는 것과 같은 다양한 요구를 충족시킬 수 있습니다."

이러한 강점을 활용함으로써 NEC Glass는 광학 고립기의 크기를 크게 줄이는 패러데이 장치 용 유리를 성공적으로 개발했습니다. 그것은 큰 Verde 상수가있는 FM-02 유리입니다.

편광 평면의 회전 각 (Faraday 회전 각도)은 "V (Faraday 요소의 재료의 Verdet 상수) x H (자기장) X L (Faraday 요소의 길이)로 표현 될 수 있습니다. Verde Constant가 높을수록 자기장이 작습니다. 다시 말해, 작은 자석을 사용할 수 있으므로 광학적 차단기를 더 작게 만들 수 있습니다.

이전에는 YIG (YTTRIUM IRON GARNET) 및 TGG (Terbium Gallium Garnet)와 같은 단결정이 Faraday 요소로 사용되었습니다. Yig는 큰 파라데이 효과를 가지고 있지만 철은 빛을 흡수하여 고출력 슬롯 나라를 다루기가 어렵습니다. 반면에 TGG는 근적외선 파장으로 보이고 빛을 흡수하지 않는 TB (Terbium) 자기를 사용하며, 빛을 흡수하는 철과 같은 재료가 없기 때문에 고출력 슬롯 나라를 수용 할 수 있다는 이점이 있습니다. 따라서 TGG Faraday 요소는 기존 고출력 슬롯 나라 시스템의 주류입니다.

FM-02 NEC Glass에 의해 개발 된 FM-02는 60 mol%이상의 TB 함량이 높고 Verde 상수는 TGG 단일 결정보다 1.7 배 더 높습니다. FM-02를 파라데이 요소로 사용함으로써, 자석의 크기가 줄어들 수 있으며, 광학 아이행 레이터는 TGG를 사용한 종래의 생성물에 비해 상당히 감소된다.

Nippon Electric Glass는 FM-02를 패러데이 요소로 사용하여 광섬유 형 광학 자리 분리기의 대량 생산을 시작했습니다. 크기는 20 x 20 x 53 mm (섬유 연결 제외)입니다. 또한 한 방향으로 순환 광의 기능을 갖는 광학 순환기에도 적용되기 시작했습니다. Kakumi는 "기존 광학 고립기는 너무 커서 장비에 설치하기가 어렵습니다. 소형화하는 동안 성능을 향상시켜야 할 필요가있었습니다."라고 Kakumi.

Nippon Electric Glass의 광학적 분리기는 모양과 크기를 사용자 정의 할뿐만 아니라 슬롯 나라의 파장 (색)과 일치하는 유리를 사용하는 것과 같은 패러데이 요소의 특성을 사용자 정의 할 수 있습니다.

이러한 종류의 사용자 정의는 유리에 대한``파손되기 쉬운 ''문제를 제거하는 데 도움이됩니다. 유리를 슬롯 나라 파장에 완전히 투명하게 만들면 에너지를 흡수하지 않아서 열 충격 저항을 증가시키기 때문입니다. 유리는 고객이 사용하는 슬롯 나라의 파장에 맞게 사용자 정의 할 수있어 열 충격 방지 광학 아이솔레이터를 제공합니다. 이것은 NEC 유리의 또 다른 주요 장점입니다.

광학 자리 분해기의 소형화와 함께 NEC Glass는 대규모 고출력 슬롯 나라를 대상으로하는 대규모 원자성 파라데이 요소를 개발하는 데 중점을두고 있습니다. 대상은 슬롯 나라 퓨전입니다. 핵 융합 발전은 깨끗한 발전 기술로 관심을 끌고 있습니다. 2022 년에 미국 로렌스 리버 모어 국립 실험실은 슬롯 나라를 사용하여 핵 융합을 성공적으로 점화시켜 큰 교반을 일으켰다는 소식이 발표되었습니다. 핵 융합 발전의 실질적인 사용 가능성이 갑자기 증가했기 때문입니다.

슬롯 나라 퓨전을 통해 전기를 생성하려면 단일 샷 대신 고속으로 슬롯 나라 조사를 반복적으로 수행하고 핵 융합 반응을 계속 유발해야합니다. 반사 된 리턴 라이트는 슬롯 나라가 조사 될 때마다 생성되므로이를 발생하지 않기 위해 광학적 차단기가 필수적입니다. 그러나 핵 융합에 사용되는 슬롯 나라 시스템은 한 장치에서 하나의 트레일러만큼 큰 거대한 장치이며 슬롯 나라의 최대 빔 직경은 φ90mm이며 매우 큽니다. 이를 처리 할 수있는 광학 자리 요소는 φ100mm 이상의 대형 직경의 파라데이 요소가 필요하지만, "우리가 아는 한, 그들은 현재 존재하지 않는다"고 Suzuki는 말했다. 유리는 이것을 달성 할 재료 일 것으로 예상됩니다.

YIG 및 TGG와 같은 단결정의 크기를 늘리는 것은 매우 어렵습니다. 결정에서 하나의 결함조차도 발생하면 사용할 수 없기 때문입니다. 결함이없는 깨끗한 결정을 재배하는 데는 시간이 걸리고 비용이 걸립니다. "TGG 세라믹도 개발되었지만 100mm의 큰 직경을 만드는 것은 어렵고 현재 한계는 약 50mm입니다. 대조적으로, 유리는 쉽게 더 크게 만들어지는 재료이므로 기대에 대한 기대가 높습니다."Suzuki

Nippon Electric Glass는 FM-02와는 다른 조성물을 갖는 유리를 사용하여 110 x 110 mm의 대규모 기수 유리 파라데이 요소를 성공적으로 개발했습니다. "Verde 상수가 높으면 유리를 더 크게 만드는 것이 어려워지는 것은 상충 관계가 있습니다. 따라서 Verde Constant는 TGG 단일 결정의 것과 거의 동일하지만 크기를 늘리는 조성물이있는 유리를 설계했습니다. 우리는 현재 큰 광학적 분리기에 적용하기 위해 노력하고 있습니다."Suzuki.

대규모 직경 파라데이 장치의 경우 NEC Glass는 장치를 제공 할 것이며 다른 기관/회사와의 파트너십을 통해 광학 고립기 개발이 수행 될 것입니다.

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MR. Kakumi는 다음과 같이 강조합니다. "슬롯 나라 퓨전은 일본에게 매우 중요한 발전 기술입니다. 우리의 재료 로이 분야에 기여하기 위해서는 가능한 한 빨리 광학적 절단기 및 패러데이 장치의 문제를 이해하고 해결해야합니다. 이는 광학적 분리기를 단독으로 설계하고 조립하는 것의 중요성입니다."

Glass Faraday 요소의 개발은 길고 여러 회사들이 수년에 걸쳐 이들을 개발하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 그러나 유리가있는 결정보다 더 나은 특성을 달성하기가 어려웠으며, 많은 회사가 열 충격 저항과 같은 유리에 고유 한 문제를 해결하기가 어려웠 기 때문에 철수했습니다. Kakumi는 "이러한 맥락에서 우리는 특수 유리 개발을 통해 축적 된 기술적 기능을 사용했으며 많은 도전을 극복했으며 대규모 유리로 만든 패러데이 장치를 개발하게되었습니다."라고 Kakumi.

유리 파라데이 요소의 존재는 점차 알려지고 있습니다. 가공 장비 및 반도체 제조 장비에 강력한 호소력이 있었으며 사용자 정의 요청도 증가했습니다. Kakumi는“우리는 유리 파라데이 요소와 광학 자리 요소에 대해 알기 위해 우리의 요구 사항을 충족시키는 광학적 분리기가 없기 때문에 슬롯 나라 시스템 개발을 포기한 개발자를 원합니다.

유리에 대한 모든 것을 알고있는 NEC Glass가 개발 한 Faraday 요소는 슬롯 나라 시스템의 개발에 큰 기여를해야합니다.

[재 인쇄 된 기사]
재 인쇄 출처 : EE Times Japan
EE Times Japan 2025 년 3 월 31 일에 출판 된 기사에서 재 인쇄
이 기사는 EE Times Japan의 허가로 게시되었습니다
기사 URL : https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2503/28/news005.html