KR20120060618A - Double-pass Singly-Resonant Optical Parametric Oscillator laser system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An OPO(Optical Parametric Oscillator) laser system in a double pumped single resonator is provided to control the intensity of pump light reflecting back to a pump laser by controlling one of the radiation degree of the pump light, the distance between the pump laser and the lens, and a focal distance of the lens. CONSTITUTION: An OPO(Optical Parametric Oscillator) laser system(100) in a double pumped single resonator comprises a pump laser(110), a polarized light splitter(116), a lens(119), and an OPO apparatus(120). The pump laser is composed of a laser back mirror(112), an AOM(Acoustic-Optic Modulator)(113), a load, a rod and diode pumping module(114), and a laser output mirror(115). The pump laser emits pump light. The polarized light splitter divides the pump light into penetrated and polarized pump light and reflected and polarized pump light. The lens concentrates the pump light emitted from the pump laser. The OPO apparatus outputs OPO laser beams by receiving the concentrated pump light.

Description

이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치{Double-pass Singly-Resonant Optical Parametric Oscillator laser system}Double pump single resonator opio laser device {Double-pass Singly-Resonant Optical Parametric Oscillator laser system}

본 발명은 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파라데이 로테이터와 같은 옵티컬 아이솔레이터를 포함하지 않고도, 펌프 레이저로부터 발산되는 펌프광의 발산 정도, 펌프 레이저와 렌즈 사이의 거리 및 렌즈의 초점 거리 중 어느 하나를 조절함으로써 펌프 레이저로 되반사되는 펌프광의 세기를 제어하여 보다 안정된 오피오 레이저를 방출할 수 있는 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a dual pump single resonator opio laser device, and more particularly, to the degree of divergence of the pump light emitted from the pump laser, the distance between the pump laser and the lens, and without including an optical isolator such as a Faraday rotator. A dual pump single resonator opio laser device capable of emitting a more stable opio laser by controlling the intensity of the pumped light reflected back to the pump laser by adjusting any one of the focal lengths.

오피오(OPO; Optical Parametric Oscillator) 레이저는 파장을 변화시킬 수 있는 레이저로서, 파장 가변 영역이 가시광선 영역에서 적외선 영역까지로 그 범위가 대단히 넓고 이득 매질의 수명이 길기 때문에 응용 분야가 매우 다양하다. OPO (Optical Parametric Oscillator) laser is a laser that can change the wavelength. Its application range is wide because the wavelength variable range is very wide from visible to infrared and the life of gain medium is long. .

이러한 오피오 레이저는 비선형 결정 양단에 배치되는 거울의 반사율에 따라서 몇 가지 형태로 나눌 수 있는데, 그 중에서도 높은 효율의 파장 가변 광원을 얻기 위해서 출력경의 반사율을 펌프광에 대해서 투과하지 않고 전반사 되도록 하는 오피오 레이저 형태가 많이 이용되는 실정이다. These opio lasers can be divided into several types according to the reflectances of the mirrors disposed at both ends of the nonlinear crystal. Among them, the opio lasers allow the total reflectance of the output mirror without being transmitted through the pump light in order to obtain a highly efficient wavelength variable light source. Laser forms are used a lot.

이 경우, 되반사되는 펌프광의 세기가 초기 오피오 장치에 입사되는 펌프광의 세기의 약 15% 이상이 된다면 되반사되는 펌프광은 펌프 레이저를 불안정하게 만들며, 지나치게 세기가 높은 경우 레이저의 rod 혹은 거울 등의 펌프 레이저 부품에 손상을 입힐 수도 있다는 문제가 발생한다.In this case, if the intensity of the reflected pump light is about 15% or more of the intensity of the pump light incident on the initial opio device, the reflected pump light causes the pump laser to become unstable. There is a problem that may damage the pump laser components.

이러한 위험을 방지하기 위하여 펌프광이 되반사되는 형태의 오피오 레이저 장치의 구성 시에는 펌프 레이저와 오피오 장치 사이에 되반사되는 펌프광을 차단하는 파라데이 로테이터와 같은 옵티컬 아이솔레이터(Optical Isolator)가 반드시 오피오 장치 구성에 포함이 되어야 한다. In order to prevent this risk, the optical isolator such as a Faraday rotator that blocks the pump light reflected between the pump laser and the opio device must be used when constructing the opio laser device in which the pump light is reflected back. It should be included in the device configuration.

그러나, 상기와 같이 오피오 장치를 구성하는데 있어서 고가의 파라데이 로테이터와 같은 옵티컬 아이솔레이터는 오피오 장치 구성의 단가를 높여 제조 비용을 증가시키고, 그로 인해 생산성 및 효율성이 저하된다는 문제점이 발생하며, 다수의 구성 요소를 구비함으로써 인해 제품의 크기가 커질 수도 있으며, 제품의 유지 및 보수 비용이 증가된다는 문제점이 발생한다.
However, the optical isolator, such as expensive Faraday rotator in the construction of the opio device as described above increases the manufacturing cost by increasing the unit cost of the opio device configuration, resulting in a problem that productivity and efficiency decreases, Due to the components of the product may be increased in size, the problem arises that the cost of maintenance and repair of the product is increased.

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 파라데이 로테이터와 같은 옵티컬 아이솔레이터를 포함하지 않고도, 펌프 레이저로부터 발산되는 펌프광의 발산 정도, 펌프 레이저와 렌즈 사이의 거리 및 렌즈의 초점 거리 중 어느 하나를 조절함으로써 펌프 레이저로 되반사되는 펌프광의 세기를 제어하여 보다 안정된 오피오 레이저를 방출할 수 있는 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a degree of divergence of pump light emitted from a pump laser, a distance between a pump laser and a lens, without including an optical isolator such as a Faraday rotator. It is to provide a dual pump single resonator opio laser device capable of controlling the intensity of the pump light reflected back to the pump laser by adjusting any one of the focal lengths of the lens to emit a more stable opio laser.

즉, 본 발명의 목적은 펌프 레이저와 오피오 장치 사이에 오피오 장치로부터 돌아가는 펌프광에 의한 레이저의 손상을 막기 위해 사용되는 고가의 파라데이 로테이터를 제공하지 않고도, 레이저의 손상이 없이 안정된 고출력을 제공할 수 있는 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치를 제공하는 것이다.
That is, an object of the present invention is to provide a stable high power without damaging the laser without providing an expensive Faraday rotator used between the pump laser and the opio device to prevent the laser damage by the pump light returned from the opio device. It is to provide a dual pump single resonator opio laser device.

본 발명에 따른 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치는, 펌프 레이저; 상기 펌프 레이저에서 발산되는 펌프광을 집광하는 렌즈; 및 상기 렌즈로부터 집광된 펌프광을 받아 오피오 레이저 광선을 출력하는 오피오 장치;를 포함하고, 상기 펌프광의 발산 정도, 상기 펌프 레이저와 렌즈 사이의 거리 및 상기 렌즈의 초점 거리 중 어느 하나를 조절함으로써, 상기 펌프 레이저로 되반사되는 펌프광의 세기를 감소시키는 것을 특징으로 한다.The dual pump single resonator opio laser device according to the present invention comprises a pump laser; A lens for condensing the pump light emitted from the pump laser; And an opio device receiving the pump light condensed from the lens and outputting an opio laser beam, by adjusting any one of a divergence degree of the pump light, a distance between the pump laser and the lens, and a focal length of the lens. It is characterized in that for reducing the intensity of the pump light reflected back to the pump laser.

바람직하게는, 상기 펌프 레이저의 출력부 위치에서 펌프광의 반지름(r1)보다 같은 위치에서 되반사되는 펌프광의 반지름(r3)이 더 큰 것을 특징으로 한다.Preferably, the radius r 3 of the pump light reflected back at the same position is greater than the radius r 1 of the pump light at the position of the output portion of the pump laser.

바람직하게는, r3 > r1 이 되도록 상기 펌프광의 발산 정도, 상기 펌프 레이저와 렌즈 사이의 거리 및 상기 렌즈의 초점 거리 중 어느 하나가 조절되는 것을 특징으로 하며, 여기서, r3은 하기의 식에 의하며, L은 펌프 레이저의 출력부에서 렌즈까지의 거리, t1은 순방향 발산 기울기, r1은 순방향 펌프광의 반지름, f는 렌즈 초점 거리, F1은 순방향에서 실제 초점이 맺히는 거리, l은 렌즈의 초점에서 오피오 장치의 출력 거울 사이의 거리이다.Preferably, any one of the degree of divergence of the pump light, the distance between the pump laser and the lens, and the focal length of the lens is adjusted such that r 3 > r 1 , wherein r 3 is Where L is the distance from the output of the pump laser to the lens, t 1 is the forward divergence slope, r 1 is the radius of the forward pump light, f is the lens focal length, F 1 is the actual focus distance in the forward direction, and l is The distance between the focal point of the lens and the output mirror of the opio device.

Figure pat00001
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바람직하게는, 상기 펌프광의 발산 정도를 증가시키고, 상기 펌프 레이저와 렌즈 사이의 거리를 증가시키고, 그리고 상기 렌즈의 초점 거리를 감소시킴으로써, 상기 펌프 레이저로 되반사되는 펌프광의 세기를 감소시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the intensity of the pump light reflected back to the pump laser is reduced by increasing the divergence of the pump light, increasing the distance between the pump laser and the lens, and decreasing the focal length of the lens. It is done.

바람직하게는, 상기 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치는, 상기 펌프 레이저와 상기 렌즈 사이에 편광 스프리터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Advantageously, said dual pump single resonator opio laser device further comprises a polarizing splitter between said pump laser and said lens.

바람직하게는, 상기 펌프 레이저는, 레이저 뒷거울, 음향-광학 변조기(acousto-optic modulator, AOM), 로드 및 다이오드 펌핑 모듈(Rod & Diode pumping module) 및 레이저 출력 거울을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the pump laser is characterized in that it comprises a laser back mirror, an acoustic-optic modulator (AOM), a rod and diode pumping module and a laser output mirror.

본 발명에 따르면, 파라데이 로테이터와 같은 옵티컬 아이솔레이터를 포함하지 않고도, 펌프 레이저로부터 발산되는 펌프광의 발산 정도, 펌프 레이저와 렌즈 사이의 거리 및 렌즈의 초점 거리 중 어느 하나를 조절함으로써 펌프 레이저로 되반사되는 펌프광의 세기를 제어하여 보다 안정된 오피오 레이저를 방출할 수 있다는 효과가 발생한다. According to the present invention, without including an optical isolator such as a Faraday rotator, it is reflected back to the pump laser by adjusting any one of the degree of divergence of the pump light emitted from the pump laser, the distance between the pump laser and the lens, and the focal length of the lens. The effect that the more stable opio laser can be emitted by controlling the intensity of the pump light is made.

또한 본 발명에 따르면, 오피오 장치 구성의 단가를 낮추어 제조 비용을 감소시키고, 그로 인해 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있게 된다.In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the manufacturing cost of the opio device configuration, thereby reducing the manufacturing cost, thereby increasing productivity and efficiency.

더욱이, 종래에 사용되던 다수의 구성 요소를 감소시킴으로 인해 제품의 크기가 작아질 수 있으며, 제품의 유지 및 보수 비용도 감소시킬 수 있다는 효과가 발생한다.
Furthermore, by reducing the number of components used in the related art, the size of the product can be reduced, and the cost of maintenance and repair of the product can be reduced.

도 1은 종래의 이중펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치의 전체적인 구성도이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치(100)의 전체적인 구성도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치(100)의 거리 및 펌프광의 크기를 나타낸 구성도이다. 1 is a general configuration diagram of a conventional dual pump single resonator opio laser device,
2 is an overall configuration diagram of a dual pump single resonator opio laser device 100 according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing the distance and the size of the pump light of the dual pump single resonator opio laser device 100 according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
Hereinafter, a preferred embodiment of a dual pump single resonator opio laser device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

<실시예> <Examples>

도 1은 종래의 이중펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치의 전체적인 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치(100)의 전체적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치(100)의 거리 및 펌프광의 크기를 나타낸 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram of a conventional dual pump single resonator opio laser device, FIG. 2 is an overall configuration diagram of a dual pump single resonator opio laser device 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the distance and the size of the pump light of the dual pump single resonator opio laser device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치(100)를 설명하기로 한다.1 and 3, a dual pump single resonator opio laser device 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1을 참조하면, 종래의 이중펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치가 설명된다. Referring to FIG. 1, a conventional dual pump single resonator opio laser device is described.

종래의 이중펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치는 기본적으로 펌프광을 출력할 수 있는 DPSS 레이저(10), 펌프광을 투과 편광된 펌프광과 반사 편광된 펌프광으로 분리하며 투과 편광된 펌프광을 후단의 오피오 장치(10)로 투과시키는 편광 스프리터(Splitter)(6), 펌프 레이저와 오피오 장치 사이에 되반사되는 펌프광을 차단하는 파라데이 로테이터(7), 하프 웨이브 플레이트(half wave plate; λ/2 plate)(8), 상기 펌프 레이저에서 발산되는 펌프광을 집광하는 렌즈(9), 및 상기 렌즈로부터 집광된 펌프광을 받아 오피오 레이저 광선을 출력하는 오피오 장치(10)를 포함한다. The conventional dual pump single resonator opio laser device basically divides the pump light into a DPSS laser 10 capable of outputting the pump light, and transmits the polarized pump light and the reflected polarized pump light, and transmits the transmitted polarized pump light into the opio device of the rear stage ( 10) a polarizing splitter (6) transmitting through, a Faraday rotator (7) blocking a pump light reflected back between the pump laser and the opio device, a half wave plate (λ / 2 plate) ( 8), a lens 9 for condensing the pump light emitted from the pump laser, and an opio device 10 for receiving the pump light condensed from the lens and outputting an opio laser beam.

여기서, DPSS 레이저(10)는 레이저 뒷거울(2), 음향-광학 변조기(acousto-optic modulator, AOM)(3), 로드 및 다이오드 펌핑 모듈(Rod & Diode pumping module)(4) 및 레이저 출력 거울(5)를 포함할 수 있다. 또한 여기서 입력 펌프광은 도면 부호 11로 표시되며 되반사 펌프광은 도면 부호 12로 표시된다. Here, the DPSS laser 10 includes a laser rear mirror (2), an acoustic-optic modulator (AOM) (3), a rod & diode pumping module (4) and a laser output mirror. (5) may be included. Here, the input pump light is indicated by reference numeral 11 and the back reflection pump light is indicated by reference numeral 12.

이러한 종래의 이중펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치에서는 오피오 장치(10)의 출력 거울 부분에서 반사되어 DPSS 레이저(10)에 쪽으로 향하는 역방향의 광은 파라데이 로테이터(7)에 의해 전부 차단이 되도록 구성된다. In the conventional dual pump single resonator opio laser device, the light reflected from the output mirror of the opio device 10 and directed toward the DPSS laser 10 is completely blocked by the Faraday rotator 7. do.

이러한 종래의 구성에 의하면, 고가의 파라데이 로테이터와 같은 옵티컬 아이솔레이터가 제공됨에 따라 제조 비용이 증가되고, 그로 인해 생산성 및 효율성이 저하된다는 문제점이 발생하며, 다수의 구성 요소를 구비함으로써 인해 제품의 크기가 커질 수 있으며, 제품의 유지 및 보수 비용이 증가된다는 문제점이 발생한다.
According to this conventional configuration, there is a problem in that manufacturing cost increases due to the provision of an optical isolator such as an expensive Faraday rotator, thereby lowering productivity and efficiency, and the size of the product due to the provision of multiple components Can be increased, and the cost of maintenance and repair of the product increases.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치(100)가 설명된다. 2 and 3, a dual pump single resonator opio laser apparatus 100 in accordance with one embodiment of the present invention is described.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치(100)는 레이저 뒷거울(112), 음향-광학 변조기(acousto-optic modulator, AOM)(113), 로드 및 다이오드 펌핑 모듈(Rod & Diode pumping module)(114) 및 레이저 출력 거울(115)로 구성되며 펌프광을 발산할 수 있는 펌프 레이저(110); 펌프광을 투과 편광된 펌프광과 반사 편광된 펌프광으로 분리하며 투과 편광된 펌프광을 후단의 오피오 장치(120)로 투과시키는 편광 스프리터(Splitter)(116); 상기 펌프 레이저에서 발산되는 펌프광을 집광할 수 있는 일정한 크기 및 초점 거리를 갖는 렌즈(119); 및 상기 렌즈(119)로부터 집광된 펌프광을 받아 오피오 레이저 광선을 출력하는 오피오 장치(120);를 포함한다. 이때, 입력 펌프광은 도면 부호 131로 표시되며 되반사 펌프광은 도면 부호 132로 표시된다. Dual pump single resonator opio laser device 100 according to an embodiment of the present invention is a laser rear mirror 112, acoustic-optic modulator (AOM) 113, rod and diode pumping module (Rod) &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; a &lt; / RTI &gt; diode pumping module &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 114 &lt; / RTI &gt; A polarizing splitter 116 that separates the pump light into a transmission polarized pump light and a reflection polarized pump light and transmits the transmission polarized pump light to the opio apparatus 120 at a later stage; A lens 119 having a constant size and a focal length capable of collecting the pump light emitted from the pump laser; And an opio device 120 receiving the pump light condensed from the lens 119 and outputting an opio laser beam. At this time, the input pump light is indicated by reference numeral 131 and the back reflection pump light is indicated by reference numeral 132.

한편, 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치(100)에서 사용되는 구성 요소들은 기존의 공지된 요소들을 사용하며 본 발명에서 중심적인 기술 요소는 아니므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, the components used in the dual pump single resonator opio laser device 100 uses existing known elements and is not a central technical element in the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 2에 도시된 바와 같이, 펌프 레이저(110)에서 발산되는 펌프광(또는 입력 펌프광)은 편광 스프리터(116)를 통과하고 렌즈(119)를 투과하여 집광이 되는 형태로 오피오 장치(120)에 입사하게 되며, 입사광의 실제초점(F1)이 오피오공진기의 중심위치에 맺히도록 한다(도면 부호 131의 입력 펌프광 참조). 이러한 이유는 사광의 실제초점(F1)이 오피오공진기의 중심 위치에 맺히는 경우에 오피오 장치(120) 자체의 효율이 가장 높아지기 때문이다. As shown in FIG. 2, the pump light (or input pump light) emitted from the pump laser 110 passes through the polarizing splitter 116 and passes through the lens 119 to be condensed into the opio device 120. Incidentally, the actual focus F 1 of the incident light is formed at the center position of the opioresonator (see an input pump light 131). This is because the efficiency of the opio device 120 itself is the highest when the actual focus (F 1 ) of the projection is formed at the center position of the opio resonator.

이때, 오피오 장치(120)의 출력 거울의 위치가 집광된 빛의 초점이 아닌 초점보다 더 뒤쪽에 위치하여 있으므로 반사되어 역방향으로 진행하는 펌프광은 순방향으로 진행하였을 때와는 상이한 크기로 렌즈(119)에 입사된다(도면 부호 132의 되반사 펌프광 참조). At this time, since the position of the output mirror of the opio device 120 is located behind the focus rather than the focus of the collected light, the pump light reflected and traveling in the reverse direction has a different size than the lens 119 in the forward direction. (See back reflection pump light 132).

이러한 되반사 펌프광(또는 역방향 펌프광)은 렌즈를 지나 집광된 후에 다시 발산을 하게 되며, 이때 렌즈(119)와 펌프 레이저(110) 사이의 거리가 일정한 거리 이상으로 떨어져 있으면 되반사 펌프광의 크기는 펌프 레이저(110)에 도달하였을 경우 빔의 크기가 충분히 크게 된다. The back reflection pump light (or reverse pump light) is diverged again after being focused through the lens, and if the distance between the lens 119 and the pump laser 110 is more than a predetermined distance, the size of the back reflection pump light is When reaching the laser 110, the size of the beam is sufficiently large.

이러한 원리로 인하여, 즉 되반사 펌프광의 크기가 커질수록 그 세기는 광의 반지름의 제곱에 비례하여 작아지게 되므로, 되반사 펌프광가 펌프 레이저(110)에 미치는 영향이 작아지게 된다. Due to this principle, that is, as the size of the back reflection pump light increases, the intensity thereof decreases in proportion to the square of the radius of the light, thereby reducing the influence of the back reflection pump light on the pump laser 110.

즉, 본 발명은 펌프 레이저(110)에서 발산되는 펌프광이 렌즈를 사용하여 집광되어 오피오 장치에 입사되는 방식에 있어서, 렌즈를 사용하면 펌프광의 크기가 렌즈에 입사되는 각도와 빔의 크기에 따라서 변화한다는 점에 착안하여 파라데이 로테이터를 제거하여도 펌프 레이저(110)에 되반사되는 펌프 광원의 영향을 감소시키도록 구성되었다.
That is, in the present invention, the pump light emitted from the pump laser 110 is focused using the lens and is incident on the opio device. When the lens is used, the size of the pump light depends on the angle of the beam and the size of the beam. It is configured to reduce the influence of the pump light source reflected back to the pump laser 110 even by removing the Faraday rotator in consideration of the change.

이러한 본 발명에 따른 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치(100)의 원리를 Ray transfer matrix analysis을 이용하여 정량적으로 설명하기로 한다. The principle of the dual pump single resonator opio laser device 100 according to the present invention will be described quantitatively using Ray transfer matrix analysis.

도 3에 도시된 바와 같이, 펌프 레이저(110)의 출력부에서의 순방향 펌프광(131)의 출력부 위치에서의 반지름을 r1이라고 하며, 이때의 발산 기울기를 t1라고 하며, 렌즈(119) 위치에서의 반지름을 r2라 한다.As shown in FIG. 3, the radius at the output position of the forward pump light 131 at the output of the pump laser 110 is referred to as r 1 , and the divergence slope at this time is referred to as t 1 , the lens 119. The radius at the position is called r 2 .

또한, 펌프 레이저(110)의 출력부에서 렌즈(119)까지의 거리를 L이라고 하며, 렌즈 초점 거리는 f라고 하며, 순방향으로 실제 초점이 맺히는 거리를 F1이라고 하며, 렌즈(119)의 초점에서부터 오피오 장치(120)의 출력 거울 사이의 거리를 l이라고 한다.Also, the distance from the output of the pump laser 110 to the lens 119 is referred to as L, the lens focal length is referred to as f, and the distance at which the actual focus is established in the forward direction is referred to as F 1 , from the focus of the lens 119. The distance between the output mirrors of the opio device 120 is referred to as l.

또한, 펌프 레이저(110)의 출력부에 다시 되반사되어 도달하는 되반사 펌프광(또는 역방향 펌프광)(132)의 출력부 위치에서의 반지름을 r3이라고 하며, 이때의 발산 기울기를 t3라고 한다.In addition, the radius at the output portion of the back reflection pump light (or reverse pump light) 132 that reaches and is reflected back to the output of the pump laser 110 is called r 3 , and the divergence slope at this time is called t 3 . .

이러한 상태에 있어서, r3 및 t3을 산출하면 하기의 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 의해 표현될 수 있다. In such a state, when r 3 and t 3 are calculated, they can be expressed by Equations 1 and 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서,

Figure pat00003
이며,
Figure pat00004
이다.here,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
to be.

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

이때, 상술된 바와 같이, r3 > r1 의 관계가 성립할 경우, 되반사되는 펌프광원의 세기는 작아지게 되므로 되반사되는 펌프광에 의한 펌프 레이저(110)에의 영향이 보다 작아지게 된다. At this time, as described above, when the relationship of r 3 > r 1 is established, the intensity of the pump light source reflected back becomes small, so that the influence on the pump laser 110 by the pump light reflected back becomes smaller.

즉, 본 발명에서는 펌프광의 발산 정도, 펌프 레이저와 렌즈 사이의 거리 및 렌즈의 초점 거리 중 어느 하나를 조절하여 r3 > r1 의 관계를 성립하게 함으로써, 펌프 레이저로 되반사되는 펌프광의 세기를 감소시킬 수 있는 것이다.
That is, in the present invention, by controlling any one of the divergence degree of the pump light, the distance between the pump laser and the lens, and the focal length of the lens to establish a relationship of r 3 > r 1 , the intensity of the pump light reflected back to the pump laser is adjusted. It can be reduced.

다음의 [표 1]은 특정한 경우의 예를 들어서 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 되반사되는 펌프광의 크기 r3을 r2 및 L에 따라 정리한 것이다. 여기서, r2의 값이 크다는 것은 펌프광의 자체 발산각이 크다는 것을 의미함을 유의한다 이때, 세 변수 r1, f, l의 값은 각각 0.5mm, 250mm, 20mm의 값으로 고정하였다.Table 1 below summarizes the size r 3 of the pump light reflected back using R 2 and L by using Equations 1 and 2, for example, in a specific case. Here, the large value of r 2 means that the divergence angle of the pump light is large. At this time, the values of the three variables r 1 , f, and l are fixed to 0.5 mm, 250 mm, and 20 mm, respectively.

r2=2mmr 2 = 2 mm r2=3mmr 2 = 3 mm r2=4mmr 2 = 4 mm r2=5mmr 2 = 5 mm r2=6mmr 2 = 6 mm L=1000mmL = 1000mm -0.11mm-0.11mm 0.07mm0.07mm 0.25mm0.25mm 0.43mm0.43 mm 0.61mm0.61 mm L=1200mmL = 1200mm 0.01mm0.01mm 0.25mm0.25mm 0.49mm0.49mm 0.74mm0.74mm 0.98mm0.98mm L=1400mmL = 1400mm 0.14mm0.14mm 0.44mm0.44 mm 0.74mm0.74mm 1.04mm1.04mm 1.35mm1.35mm L=1600mmL = 1600mm 0.26mm0.26mm 0.63mm0.63mm 0.99mm0.99mm 1.36mm1.36mm 1.72mm1.72mm L=1800mmL = 1800mm 0.39mm0.39mm 0.82mm0.82 mm 1.24mm1.24mm 1.67mm1.67 mm 2.1mm2.1mm L=2000mmL = 2000mm 0.52mm0.52mm 1.01mm1.01mm 1.50mm1.50mm 1.99mm1.99mm 2.48mm2.48mm

표 1에서 r2의 값이 1000mm일 때 음의 값이 나온 이유는 펌프광의 출력부 위치에서 펌프광이 발산이 아니라 집광이 되고 있기 때문이다. 또한, 표 1에 기재된 바와 같이, 되반사된 펌프광의 크기는 (1) L이 커질수록 그리고 (2) r2의 값이 커질수록(즉 펌프광의 발산 정도가 커질수록) 커지는 것을 알 수 있다. In Table 1, when the value of r 2 is 1000 mm, a negative value is obtained because the pump light is condensed instead of diverging at the output position of the pump light. In addition, as shown in Table 1, it can be seen that the size of the pump light reflected back increases as (1) L increases and (2) the value of r 2 increases (that is, as the divergence of the pump light increases).

즉, (1) L이 커질수록 그리고 (2) 즉 펌프광의 발산 정도가 커질수록 되반사된 펌프광의 크기는 커지며, 그로 인해 펌프 레이저(110)에 되반사되는 펌프 광원의 영향은 작아지게 됨을 알 수 있다.
That is, it is understood that the larger the amount of (1) L and (2) the divergence of the pump light is, the larger the size of the reflected pump light becomes, thereby reducing the influence of the pump light source reflected back to the pump laser 110. Can be.

다음의 [표 2]는 r2의 값이 4mm이고 L=1200mm의 조건에서 렌즈의 초점거리에 따라서 되반사되는 펌프광의 크기를 나타낸 것이다. 이때, r1, l의 값은 각각 0.5mm, 20mm의 값으로 고정하였다.[Table 2] shows the size of the pump light reflected back according to the focal length of the lens under the condition that r 2 is 4mm and L = 1200mm. At this time, the values of r 1 and l were fixed at values of 0.5 mm and 20 mm, respectively.

f=100mmf = 100mm f=150mmf = 150mm f=200mmf = 200mm f=250mmf = 250mm f=300mmf = 300mm L=1200mmL = 1200mm 7.66mm7.66 mm 2.83mm2.83mm 1.21mm1.21mm 0.49mm0.49mm 0.13mm0.13mm

표 2를 참조하면, 되반사된 펌프광의 크기는 (3) f가 작아질수록 커지는 것을 알 수 있다. 즉, (3) f가 작아질수록 되반사된 펌프광의 크기는 커지며, 그로 인해 펌프 레이저(110)에 되반사되는 펌프 광원의 영향은 작아지게 됨을 알 수 있다. Referring to Table 2, it can be seen that the size of the pump light reflected back increases as (3) f decreases. That is, it can be seen that the smaller the size (3) f is, the larger the size of the reflected pump light becomes, and therefore, the influence of the pump light source reflected back to the pump laser 110 becomes smaller.

이러한 결과를 토대로 살펴보면, 본 발명에 따르면, 이중펌프 단일공진기 오피오장치의 구성에 있어서 되반사되는 펌프광이 펌프 레이저에 미치는 영향을 감소시키기 위해 사용되는 파라데이 로테이터를 사용하지 않고도, 일정 각도의 발산각을 가지고 있는 광을 발진하는 레이저를 펌프 광원으로 사용하고, 펌프 레이저와 오피오 장치 사이의 일정 거리를 확보하고, 그리고 적절한 초점 거리의 렌즈를 선택함으로써, 되반사되는 펌프광이 펌프 레이저에 미치는 영향을 최소화할 수 있게 된다.
Based on these results, according to the present invention, in the configuration of the dual pump single resonator opio device, the angle of divergence is eliminated without using the Faraday rotator which is used to reduce the influence of the pump light reflected on the pump laser. The effect of the reflected pump light on the pump laser by using a laser that oscillates light having an angle as a pump light source, securing a constant distance between the pump laser and the opio device, and selecting a lens having an appropriate focal length. Can be minimized.

이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be readily apparent to those skilled in the art that the present invention can be modified and changed without departing from the scope of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>
100 : 오피오 레이저 장치
110 : 펌프 레이저
112 : 레이저 뒷거울
113 : 음향-광학 변조기
114 : 로드 및 다이오드 펌핑 모듈
115 : 레이저 출력 거울
116 : 편광 스프리터
119 : 렌즈
120 : 오피오 장치
131 : 입력 펌프광
132 : 되반사 펌프광<Description of Major Symbols in Drawing>
100: opio laser device
110: pump laser
112: laser rear mirror
113: Acoustic-Optic Modulator
114: Load and Diode Pumping Module
115: laser output mirror
116: polarized splitter
119 lens
120: Opio device
131: input pump light
132: back reflection pump light

Claims (6)

펌프 레이저;
상기 펌프 레이저에서 발산되는 펌프광을 집광하는 렌즈; 및
상기 렌즈로부터 집광된 펌프광을 받아 오피오 레이저 광선을 출력하는 오피오 장치;를 포함하고,
상기 펌프광의 발산 정도, 상기 펌프 레이저와 렌즈 사이의 거리 및 상기 렌즈의 초점 거리 중 어느 하나를 조절함으로써, 상기 펌프 레이저로 되반사되는 펌프광의 세기를 감소시키는 것을 특징으로 하는,
이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치.
Pump laser;
A lens for condensing the pump light emitted from the pump laser; And
And an opio device which receives the pump light condensed from the lens and outputs an opio laser beam.
Characterized in that the intensity of the pump light reflected back to the pump laser is reduced by adjusting any one of the degree of divergence of the pump light, the distance between the pump laser and the lens, and the focal length of the lens.
Dual pump single resonator opio laser device.
제1항에 있어서,
상기 펌프 레이저의 출력부 위치에서 펌프광의 반지름(r1)보다 같은 위치에서 되반사되는 펌프광의 반지름(r3)이 더 큰 것을 특징으로 하는,
이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치.
The method of claim 1,
Characterized in that the radius of the pump light r 3 reflected back at the same position is larger than the radius r 1 of the pump light at the output portion of the pump laser,
Dual pump single resonator opio laser device.
제1항 또는 제2항에 있어서,
r3 > r1 이 되도록 상기 펌프광의 발산 정도, 상기 펌프 레이저와 렌즈 사이의 거리 및 상기 렌즈의 초점 거리 중 어느 하나가 것을 특징으로 하는,
이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치.
여기서, r3은 하기의 식에 의하며, L은 펌프 레이저의 출력부에서 렌즈까지의 거리, t1은 순방향 발산 기울기, r1은 순방향 펌프광의 반지름, f는 렌즈 초점 거리, F1은 순방향에서 실제 초점이 맺히는 거리, l은 렌즈의 초점에서 오피오 장치의 출력 거울 사이의 거리이다.
Figure pat00007

The method according to claim 1 or 2,
characterized in that any one of the degree of divergence of the pump light, the distance between the pump laser and the lens, and the focal length of the lens such that r 3 > r 1 ,
Dual pump single resonator opio laser device.
Where r 3 is the following equation, where L is the distance from the output of the pump laser to the lens, t 1 is the forward divergence slope, r 1 is the radius of the forward pump light, f is the lens focal length, and F 1 is the forward direction The actual focal length, l, is the distance between the focal point of the lens and the output mirror of the opio device.
Figure pat00007

 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 펌프광의 발산 정도를 증가시키고, 상기 펌프 레이저와 렌즈 사이의 거리를 증가시키고, 그리고 상기 렌즈의 초점 거리를 감소시킴으로써, 상기 펌프 레이저로 되반사되는 펌프광의 세기를 감소시키는 것을 특징으로 하는,
이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치.
The method according to claim 1 or 2,
Characterized by reducing the intensity of the pump light reflected back to the pump laser by increasing the divergence of the pump light, increasing the distance between the pump laser and the lens, and decreasing the focal length of the lens,
Dual pump single resonator opio laser device.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치는,
상기 펌프 레이저와 상기 렌즈 사이에 편광 스프리터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치.
The method according to claim 1 or 2,
The dual pump single resonator opio laser device,
Further comprising a polarizing splitter between the pump laser and the lens,
Dual pump single resonator opio laser device.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 펌프 레이저는,
레이저 뒷거울, 음향-광학 변조기(acousto-optic modulator, AOM), 로드 및 다이오드 펌핑 모듈(Rod & Diode pumping module) 및 레이저 출력 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는,
이중 펌프 단일 공진기 오피오 레이저 장치.
The method according to claim 1 or 2,
The pump laser,
Characterized by comprising a laser rearview mirror, an acoustic-optic modulator (AOM), a rod & diode pumping module and a laser output mirror,
Dual pump single resonator opio laser device.
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