KR20150086719A - Method for forming a laser beam and Laser System adopting the method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a laser generation method capable of using a small output laser system to obtain a large output and the laser system applying the method. The laser generation method includes the steps of: generating multiple laser beams having the same phase; combining the laser beams into a single laser beam; and outputting the combined laser beam.

Description

레이저 빔 형성 방법 및 이를 적용하는 레이저 시스템{Method for forming a laser beam and Laser System adopting the method}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a laser beam forming method,

본 발명은 레이저 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 출력 증배가 용이한 레이저 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser system, and more particularly, to a laser system in which output multiplication is easy.

레이저 시스템은 고출력의 광 에너지를 이용하여 다양한 기계적 가공에 적용된다. 예를 들어 기계 가공뿐 아니라 미세 패턴의 형성 및 가공이 요구되는 반도체 소자 제조 공정 등에도 사용된다.The laser system is applied to various mechanical processes using high-power light energy. For example, it is used not only for machining but also for a semiconductor device manufacturing process requiring formation and processing of a fine pattern.

이러한 고출력 레이저 시스템 중, 기체 레이저인 엑시머 레이저 시스템은 발진 파장이 짧은 고출력의 레이저 빔을 효율적으로 발생할 수 있다. 그러나, 이러한 기체 레이저 시스템은 구조적으로 독성 물질을 사용할 뿐 아니라, 기체의 순도를 유지시키기 위하여 주기적으로 기체 및 펌프 챔버의 주기적 교환이 필요하다.Among such high power laser systems, excimer laser systems, which are gas lasers, can efficiently generate high output laser beams with short oscillation wavelengths. However, such gas laser systems require not only structurally toxic materials but also periodic exchange of gas and pump chambers periodically to maintain gas purity.

본 발명에 따라, 저출력의 레이저 발생기를 이용해 고출력의 레이저 발생이 가능한 레이저 빔 발생 방법 및 이를 적용하는 레이저 시스템이 제시된다.According to the present invention, a laser beam generating method capable of generating a high output laser using a low output laser generator and a laser system using the same are proposed.

본 발명에 따르면 독성 물질을 이용하지 않고 시스템 관리 부담이 적은 레이저 빔 형성방법 및 이를 적용하는 레이저 시스템이 제시된다.According to the present invention, a laser beam forming method and a laser system using the laser beam forming method which do not use a toxic substance and have less system management burden are presented.

본 발명에 따른 레이저 빔 형성 방법:은A laser beam forming method according to the present invention comprises:

동위상을 가지는 복수의 레이저 빔을 발생하는 단계;Generating a plurality of laser beams having the same phase;

상기 복수의 레이저 빔을 하나로 결합하는 단계; 그리고Coupling the plurality of laser beams into one; And

상기 결합된 레이저 빔을 출력하는 단계;를 포함한다.And outputting the combined laser beam.

본 발명에 따른 레이저 빔 형성 방법의 구체적인 실시 예에 따르면, 상기 레이저 빔의 발생을 위한 동기신호와 캐리어 주파수 신호를 발생하는 단계; 그리고 상기 동기신호와 캐리어 주파수 신호를 이용해 상기 다수의 레이저 빔을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of forming a laser beam, comprising: generating a synchronization signal and a carrier frequency signal for generating the laser beam; And forming the plurality of laser beams using the synchronization signal and the carrier frequency signal.

본 발명에 따른 레이저 빔 형성 방법의 구체적인 다른 실시 예에 따르면, 상기 다수의 레이저 빔을 PBS를 이용해 하나로 결합할 수 있다.According to another embodiment of the laser beam forming method according to the present invention, the plurality of laser beams can be combined into one using PBS.

본 발명에 따른 레이저 시스템:은The laser system according to the invention:

동기화 신호에 의해 동위상의 레이저 빔을 발생하는 것으로 레이저 공진기와 상기 레이저 공진기를 구동하는 RF 드라이버를 포함하는 다수의 단위 레이저 시스템; A plurality of unit laser systems including a laser resonator for generating a laser beam on the same phase by a synchronization signal and an RF driver for driving the laser resonator;

상기 각 레이저 공진기로부터의 레이저 빔을 하나로 결합하는 광학적 결합부; 그리고An optical coupling unit coupling the laser beams from the laser resonators to each other; And

상기 동기화 신호를 발생하는 신호 발생부;를 구비한다.And a signal generator for generating the synchronization signal.

본 발명에 따른 레이저 시스템의 구체적인 실시 예에 따르면, 상기 신호 발생부:는 상기 다수의 단위 레이저 시스템 중 어느 하나의 RF 드라이버에 포함될 수 있다.According to a specific embodiment of the laser system according to the present invention, the signal generator may be included in any RF driver among the plurality of unit laser systems.

본 발명에 따른 레이저 시스템의 구체적인 다른 실시 예에 따르면, 상기 다수의 단위 레이저 시스템의 RF 드라이버 각각은, 상기 동기 신호를 목표 시점으로 이동시키는 지연회로를 구비할 수 있다.According to another embodiment of the laser system according to the present invention, each of the RF drivers of the plurality of unit laser systems may include a delay circuit for moving the synchronization signal to a target time point.

본 발명에 따른 레이저 시스템의 구체적인 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 신호 발생부는 상기 동기신호를 발생하는 동기 신호 발생 블럭과 상기 레이저의 발진을 위한 캐리어 주파수 신호를 발생하는 캐리어 주파수 신호 발생 블록을 포함할 수 있다. According to another embodiment of the laser system according to the present invention, the signal generator includes a sync signal generating block for generating the sync signal and a carrier frequency signal generating block for generating a carrier frequency signal for oscillating the laser .

작은 출력의 반도체 레이저를 이용해서 고출력을 얻을 수 있으므로, 독성 물질을 사용하고 관리 부담이 있는 기체 레이저를 사용하지 않아도 된다. 이로써 적은 비용으로도 고출력 레이저의 얻을 수 있다.Since a high output can be obtained by using a semiconductor laser with a small output, it is not necessary to use a gas laser which uses toxic substances and has a management burden. As a result, a high output laser can be obtained at a low cost.

도1은 본 발명에 따른 레이저 시스템의 개략적 구성도이다.
도2는 다수의 레이저 공진기로부터의 레이저 빔이 동기되지 않았을 때와 동기화 되었을 때의 합성 빔의 파워 변화를 설명하는 도면이다.
도3은 본 발명에 따른 레이저 시스템의 보다 구체적인 구조를 보이는 구성도이다.
도4는 본 발명에 따라 레이저 시스템에서 적용되는 광 결합부의 일 실시 예를 도시한다.
도5는 본 발명에 따라 레이저 시스템에서 적용되는 광 결합부의 일 실시 예를 도시한다.1 is a schematic configuration diagram of a laser system according to the present invention.
Fig. 2 is a view for explaining a change in the power of a composite beam when the laser beams from a plurality of laser resonators are synchronized and synchronized. Fig.
3 is a block diagram showing a more specific structure of the laser system according to the present invention.
4 shows an embodiment of a light coupling part applied in a laser system according to the present invention.
5 shows an embodiment of a light coupling part applied in a laser system according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 레이저 시스템의 바람직한 실시 예를 설명한다. 도1은 본 발명에 따른 레이저 시스템의 개념을 설명하는 블록 다이어그램이다. Hereinafter, preferred embodiments of the laser system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a block diagram illustrating the concept of a laser system according to the present invention.

본 발명에 따른 레이저 빔 발생방법은 기본적으로 아래의 3 단계를 포함한다.The laser beam generating method according to the present invention basically includes the following three steps.

가. 동위상을 가지는 복수의 레이저 빔을 발생하는 단계end. Generating a plurality of laser beams having the same phase

나. 상기 복수의 레이저 빔을 하나의 레이저 빔으로 결합하는 단계I. Combining the plurality of laser beams into one laser beam

다. 상기 결합된 레이저 빔을 출력하는 단계All. And outputting the combined laser beam

이러한 방법을 수행하는 본 발명에 따른 레이저 시스템은 동기화 신호에 의해 동위상의 레이저 빔을 발생하는 것으로 레이저 공진기와 상기 레이저 공진기를 구동하는 RF 드라이버를 포함하는 다수의 단위 레이저 시스템, 상기 각 레이저 공진기로부터의 레이저 빔을 하나로 결합하는 광학적 결합부, 그리고 상기 동기화 신호를 발생하는 신호 발생부;를 구비한다.The laser system according to the present invention for performing this method comprises a plurality of unit laser systems including a laser resonator and an RF driver for driving the laser resonator by generating a laser beam of the same phase by a synchronization signal, An optical coupling unit for coupling the laser beams together, and a signal generator for generating the synchronization signal.

도1을 참조하면 본 발명에 따른 레이저 시스템은 병렬 구조의 레이저 공진기가 적용됨을 알 수 있다. 즉, 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)이 다수 병렬로 배치되고 그 들로부터의 레이저 빔이 하나의 광학 합성부(200)를 통해 하나의 빔으로 결합되어 출력된다. Referring to FIG. 1, it can be seen that a laser resonator of a parallel structure is applied to the laser system according to the present invention. That is, a plurality of unit laser systems 110, 120, and 130 are arranged in parallel, and laser beams from the unit laser systems 110, 120, and 130 are combined and output through a single optical combiner 200 as a single beam.

도1에서, 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)는 동일한 위상 또는 타이밍을 가지는 레이저 빔을 발생하며, 따라서 각 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)의 레이저 빔을 하나의 출력 빔(300)으로 결합함으로써 그 출력이 증가한다. 각 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)은, RF 드라이버를 포함하는 이는 파워 스테이션(111, 121, 131)의 한 요소이다. 상기 RF 드라이버는 공진기(112, 122, 132)를 구동하는 것으로 동위상의 레이저 빔을 발생하도록 제어한다.In FIG. 1, the unit laser systems 110, 120, and 130 generate laser beams having the same phase or timing, and thus the laser beams of each unit laser system 110, 120, The output is increased. Each unit laser system 110, 120, 130 includes an RF driver, which is an element of the power station 111, 121, 131. The RF driver controls the resonators 112, 122 and 132 to generate laser beams on the same phase.

본 실시 예에 따른 레이저 시스템은 3개의 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)을 구비하는 것으로 기술하고 있으나, 본 발명의 다른 실시 에에 따라, 둘 또는 4 개 이상의 단위 레이저 시스템을 구비할 수도 있다. 이러한 단위 레이저 시스템의 개수를 단위 레이저 시스템의 출력을 고려한 최종 목표 출력에 의해 결정될 것이다.Although the laser system according to the present embodiment is described as having three unit laser systems 110, 120, and 130, according to another embodiment of the present invention, two or more unit laser systems may be provided. The number of such unit laser systems will be determined by the final target output considering the output of the unit laser system.

상기 광학 결합부(200)는 동위상의 복수의 레이저 빔을 하나로 레이저 빔을 결합하는 것으로서, 레이저 빔 진행 경로를 하나로 일치시킴으로써 레이저 빔의 결합이 가능하며, 이에 대해서는 다시 설명된다.The optical coupler 200 couples a laser beam to a plurality of laser beams in the same phase, and the laser beam can be coupled by matching the laser beam propagation paths to one another, which will be described again.

도2는 복수의 레이저 공진기로부터의 레이저 빔들이 출력 시점이 일치할 때와 일치하지 않아 시차가 발생했을 때의 출력 빔의 증가와 출력 빔의 감쇄를 비교 도시한다.2 shows the comparison between the increase of the output beam and the attenuation of the output beam when the parallax occurs because the laser beams from the plurality of laser resonators do not coincide with the output times coincide with each other.

도2에서 첫 번째와 두 번째 라인은 두 공진기로부터의 출력을 시축 상에 나타내 보이며, 세 번째 라인은 광 결합기에서 출력되는 출력 빔을 나타내 보인다.In FIG. 2, the first and second lines show the output from two resonators on the time axis, and the third line shows the output beam output from the optical coupler.

도2에 도시된 바와 같이 두 공진기에서의 출력 시점이 일치하는 경우(a) 출력이 최대화(Maximum power)되고, 그리고 그 양측(b, c)에서 두 공진기에서의 출력 시점이 일치하지 않는 경우, 레이저 빔의 감쇄가 이루어진다.As shown in FIG. 2, when the output times of two resonators coincide with each other, (a) when the output is maximized (maximum power), and when the output points of the two resonators on both sides (b and c) A laser beam is attenuated.

따라서, 본 발명에 따른 레이저 시스템의 단위 레이저 시스템(110,120,130)들은 동일 시점에 레이저 빔이 출사함으로써, 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)으로부터의 동일 위상의 레이저 빔을 하나로 결합하여 증강된 출력을 실현하다.Therefore, the unit laser systems 110, 120, and 130 of the laser system according to the present invention emit laser beams at the same time point, thereby combining the laser beams of the same phase from the unit laser systems 110, 120, Realize.

도3은 단위 레이저 시스템들이 동일 위상의 레이저 빔을 출력할 수 있도록 하는 동기화 시스템을 구비하는 레이저 시스템을 예시한다.Figure 3 illustrates a laser system having a synchronization system that allows unit laser systems to output laser beams of the same phase.

본 발명의 일 실시 예에 따른 첫 번째 단위 레이저 시스템(110)은 다른 단위 레이저 시스템(120, 130)을 제어하여 모든 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)의 레이저 출력 시점을 일치시키기 위한 신호를 발생하는 마스터 레이저 시스템으로서의 기능을 가진다. 이러한 첫 번째 레이저 시스템(110)의 파워스테이션(111)에 마련된 RF 드라이버는 신호발생부를 포함한다. 이 신호 발생부는 동기신호 발생블록(SyncGen)과 캐리어 주파수 발생블록(Carrier Freq Gen)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 RF 드라이버는 상기 두 블록(SyncGen, Carrier Freq Gen)이 각각 연결되는 지연회로로서 캐리어 주파수 신호와 동기신호를 지연시키는 지연발생 블록(DelayGen), 그리고 두 지연발생 블록으로부터의 신호에 따라 해당 공진기(112, 122, 132)를 구동하는 RF 앰프(Radio Frequency Amplifier)를 구비한다. The first unit laser system 110 according to an embodiment of the present invention controls signals from the unit laser systems 120 and 130 to match the laser output times of all the unit laser systems 110, And has a function as a master laser system to be generated. The RF driver provided in the power station 111 of this first laser system 110 includes a signal generator. The signal generating unit may include a sync signal generating block (SyncGen) and a carrier frequency generating block (Carrier Freq Gen). The RF driver is a delay circuit to which the two blocks (SyncGen and Carrier Freq Gen) are connected. The delay driver includes a delay generation block (DelayGen) for delaying the carrier frequency signal and the synchronization signal, And an RF amplifier (Radio Frequency Amplifier) for driving the resonators 112, 122 and 132.

그리고 상기 첫 번째 단위 레이저 시스템(110)에 의해 제어되는 두 번째 단위 레이저 시스템(120) 및 세 번째 단위 레이저 시스템(130)의 파워 스테이션(121, 131)의 RF 드라이버는 상기 첫 번째 단위 레이저 시스템으로부터의 동기 신호 발생 블록과 캐리어 주파수 발생 부로부터의 신호를 각각 받아들이는 지연 발생 블록(DelayGen)을 구비한다.The RF drivers of the power units 121 and 131 of the second unit laser system 120 and the third unit laser system 130 controlled by the first unit laser system 110 are connected to the first unit laser system 120 And a delay generation block (DelayGen) for receiving a signal from the carrier frequency generation unit.

도3에 도시된 본 발명에 따른 레이저 시스템에서, 첫 번째 단위 레이저 시스템의 동기신호 발생 블록(SyncGen) 모든 단위 레이저 시스템의 동기화를 위한 동기 신호를 발생한다. 이 동기 신호는 모든 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)의 지연 발생 블록(DelayGen)으로 전송되고, 이 신호에 의해 각 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)의 지연 발생 블록(DelayGen)은 해당 시스템의 공진기(112, 122, 132)의 고유 지연시간을 보상한다. 한편, 첫 번째 단위 레이저 시스템(110)의 캐리어 주파수 발생 블록(Carrier FreqGen)은 RF 앰프의 캐리어 주파수(Carrier frequency) 신호를 발생시키고 이 신호는 모든 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)의 지연발생블록(DelayGen)으로 전송된다. 상기 지연발생블럭은 동기화된 신호를 원하는 시점을 이동시키기 위한 지연회로이다. 따라서, RF 앰프에서는 상기 동기 신호 및 캐리어 주파수 신호에 대응하는 캐리어 주파수를 발생한다.In the laser system according to the present invention shown in FIG. 3, a synchronization signal generating block (SyncGen) of the first unit laser system generates a synchronization signal for synchronization of all unit laser systems. The synchronization signal is transmitted to a delay generation block (DelayGen) of all the unit laser systems 110, 120, and 130, and the delay generation block (DelayGen) of each unit laser system 110, 120, Compensates for the inherent delay time of the resonators 112, 122, and 132 of the system. The carrier frequency generating block of the first unit laser system 110 generates a carrier frequency signal of the RF amplifier and outputs the carrier frequency signal of the unit amplifiers 110, Block (DelayGen). The delay generation block is a delay circuit for shifting the synchronized signal to a desired point in time. Therefore, the RF amplifier generates a carrier frequency corresponding to the synchronization signal and the carrier frequency signal.

이러한 동작에 의해 모든 단위 레이저 시스템(110, 120, 130)의 RF 앰프는 동일한 캐리어 주파수(Carrier Frequency)를 가지며 그리고 동일한 시간에 변조(Modulation)할 수 있는 조건을 갖게 된다. By this operation, the RF amplifiers of all of the unit laser systems 110, 120, and 130 have the same carrier frequency and conditions that can be modulated at the same time.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 신호 발생부, 구체적으로 상기 동기신호 발생블록(SyncGen)과 캐리어 주파수 발생블록(Carrier Freq Gen)은 다수의 단위 레이저 시스템 중 어느 하나에 마련될 수 있으며, 다른 실시 예에 따르면 단위 레이저 시스템(110)으로부터 분리되어 별도의 독립적인 요소로 마련될 수 있다. 이러한 신호 발생부, 구체적으로 동기신호 발생블록(SyncGen)과 캐리어 주파수 발생블록(Carrier Freq Gen)의 설치 위치 등은 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다. According to another embodiment of the present invention, the signal generating unit, specifically, the synchronization signal generating block (SyncGen) and the carrier frequency generating block (Carrier Freq Gen) may be provided in any one of a plurality of unit laser systems, According to the embodiment, the unit laser system 110 may be separated from the unit laser system 110 and provided as a separate independent element. The technical scope of the present invention is not limited to the positions of these signal generators, specifically, the sync signal generating block (SyncGen) and the carrier frequency generating block (Carrier Freq Gen).

이러한 본 발명이 고체 레이저 시스템에 적용하면, 0.15ns 스텝(step) 단위로 단위 레이저 시스템으로부터의 레이저 출력시점을 제어할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 레이저 시스템은 복수의 단위 레이저 시스템의 레이저 출력 시점을 제어하고, 이들로부터의 레이저 출력을 하나의 광 경로상에 결합함으로써 하나의 단위 레이저 시스템으로부터 얻을 수 없는 고출력 레이저의 실현이 가능하다. When the present invention is applied to a solid state laser system, it is possible to control the laser output time from the unit laser system in steps of 0.15 ns. Therefore, the laser system according to the present invention can realize a high output laser which can not be obtained from one unit laser system by controlling the laser output timing of a plurality of unit laser systems and coupling the laser output from these to one optical path. Do.

도4는 복수의 레이저 빔을 하나로 결합하는 광 결합부를 설명하기 위한 것으로서 두 개의 레이점 빔을 하나의 출력 빔으로 합성 또는 결합하는 광 결합부(210)를 예시한다. 여기에서, 도4에 도시된 광 결합부(21)는 두 공진기(112, 122)가 나란하게 배치되고 그리고 동일 방향의 편광성분을 가지는 레이저 빔을 발생하는 경우에서의 광 결합부(210)의 구조를 보인다. FIG. 4 illustrates an optical coupling unit 210 for combining a plurality of laser beams into one laser beam, which combines or combines two laser beams into one output beam. The optical coupling unit 21 shown in FIG. 4 includes two resonators 112 and 122, which are arranged in parallel and generate a laser beam having a polarization component in the same direction, Structure.

도4를 참조하면, 예를 들어, 두 개의 단위 레이저 시스템(112, 122)의 공진기로부터의 두 레이저 빔(112a, 122a)가 광 결합부(210)에 의해 하나로 결합된다. 구체적으로 두 레이저 빔(112a, 122a)의 결합은 PBS(Polarizing Beam Splitter, 213)에 의해 이루어진다. PBS(213)는 잘 알려진 바와 같이 특정 방향의 편광은 통과시키고 다른 특정방향의 편광은 반사한다. 예를 들어 P파에 대해서는 투과성을 가지면 S파에 대해서는 반사성을 가진다. 이러한 성질을 이용하면 두 공진기(111, 121)로부터의 레이저 빔(112a, 122a)을 하나의 광 축 상에 결합할 수 있다. 즉, PBS(213)로 입사하는 레이저 빔이 하나의 광축으로 진행할 수 있도록 서로 다른 방향의 성분을 가지는 레이저 빔을 입사시키되, 하나의 레이저 빔은 레이저 빔은 PBS(213)를 통과할 수 있는 편광 성분을 가지며, 그리고 다른 하나의 레이저 빔은 PBS(213) 내부에서 반사할 수 있는 편광축을 가지도록 한다.Referring to FIG. 4, for example, two laser beams 112a and 122a from a resonator of two unit laser systems 112 and 122 are coupled together by an optical coupling part 210. In FIG. Concretely, the coupling of the two laser beams 112a and 122a is performed by a polarizing beam splitter (PBS) 213. The PBS 213 passes polarized light in a specific direction and reflects polarized light in other specific directions as is well known. For example, if it has permeability for P wave, it has reflectivity for S wave. By using this property, the laser beams 112a and 122a from the two resonators 111 and 121 can be coupled onto one optical axis. In other words, a laser beam having components in different directions is incident on the PBS 213 so that the laser beam incident on the PBS 213 can travel on one optical axis. The laser beam passes through the PBS 213, And the other laser beam has a polarization axis that can be reflected within the PBS 213. [

예를 들어 나란히 배치된 두 공진기(112, 122)가 P파의 레이저 빔을 출사하는 경우 PBS(213)는 P파에 대해 투과성을 가지도록 한다. 따라서, 두 번째 공진기(122)로부터의 레이저 빔(122a)은 PBS(213)의 제1면(213a)과 그 반대편의 제3면(213c)을 통해 출사광축(214)으로 출사한다. For example, when two resonators 112 and 122 arranged side by side emit a laser beam of a P wave, the PBS 213 has a permeability to the P wave. The laser beam 122a from the second resonator 122 is output to the output optical axis 214 through the first surface 213a of the PBS 213 and the third surface 213c opposite thereto.

한편, 두 번째 공진기(122)와 나란히 배치된 첫 번째 공진기(112)로부터의 레이저 빔(112a)을 반사 미러(211)의 의해 상기 PBS(213)의 제1면과 제3면에 직교하는 제2면(213b)을 통해 입사시킨다. 이때에 첫 번째 공지기(112)로부터의 레이저 빔(112a)이 PBS(213)의 제2면(213b)로 입사하기 전 반파장판(212)을 통과시킨다. 이렇게 하면 레이저 빔(112a)의 편광 방향이 바뀌게 되며, 따라서 이 레이저 빔(112a)이 PBS의 제2면(213b)으로 입사한 후 반사하여 PBS(213)의 제3면(213c)을 통해 출사 광축(214)을 따라 진행한다. 그 결과, 상기 두 공진기(112, 122)로부터의 두 레이저 빔(112a, 122a)이 하나로 결합되어 하나의 출력광을 형성하며, 이때에 본 발명에 따라 이 두 빔이 동일한 위상을 가지면 이들로부터의 얻어지는 출력 광은 최대로 증가하게 된다. The laser beam 112a from the first resonator 112 arranged side by side with the second resonator 122 is reflected by the reflection mirror 211 on the first surface and the third surface of the PBS 213 And enters through the two surfaces 213b. At this time, the laser beam 112a from the first announcer 112 passes through the half wave plate 212 before entering the second surface 213b of the PBS 213. This causes the polarization direction of the laser beam 112a to change so that the laser beam 112a is incident on the second surface 213b of the PBS and then reflected and emitted through the third surface 213c of the PBS 213 And proceeds along optical axis 214. As a result, the two laser beams 112a and 122a from the two resonators 112 and 122 are combined to form one output light. When the two beams have the same phase according to the present invention, The resulting output light is maximally increased.

도5는 3개의 공진기로부터의 레이저 빔을 하나로 결합하는 구조의 광결합기를 예시한다.5 illustrates an optical coupler having a structure combining laser beams from three resonators in one.

도5의 광결합기는 도4의 광결합기의 구조를 기반으로 하며 두번째 공진기와 세번째 공진기로부터의 레이저 빔(122a, 132a)를 하나의 빔으로 결합하기 위한 제2PBS(215)와 결합된 빔을 선평광화하여 제1PBS(213)를 통과시키기 위한 1/4 파장판을 포함하는 선형편광변화기를 가진다. 도5에서 참조 번호 217은 반사미러이며, 216은 반파장판으로서, 세번째 공진기(132)로부터의 레이저 빔(132a)을 제2빔스플리터에서 반사될 수 있는 편광성분으로 변환한다. The optical coupler of FIG. 5 is based on the structure of the optical coupler of FIG. 4 and includes a beam coupled with a second PBS 215 for coupling the laser beam 122a, 132a from the second resonator and the third resonator into one beam, And a linear polarization changer including a 1/4 wavelength plate for passing light through the first PBS 213. Reference numeral 217 in Fig. 5 denotes a reflection mirror, and 216 denotes a half-wave plate, which converts the laser beam 132a from the third resonator 132 into a polarization component that can be reflected by the second beam splitter.

이상과 같은 광 결합 구조를 이용하며, 3 개 또는 그 이상의 레이저 빔을 결합할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 광결합부는 결합 또는 합성하는 레이저 빔 수에 의해 기술적 범위가 제한되지 않는다.The above-described optical coupling structure is used, and three or more laser beams can be combined. The optical coupling portion according to the present invention is not limited in its technical range by the number of laser beams to be combined or synthesized.

이상에서 설명된 바와 같은 본 발명에 따른 레이저 시스템은 20~200W 출력의 고체레이저를 이용해서도 200W를 넘는 기체 레이저에서와 같은 고출력의 레이저빔을 형성할 수 있다. 이에 따르면, 고출력의 레이저 빔을 얻기 위하여 사용되었던 기체 레이저 시스템의 단점, 예를 들어 기체의 사용에 따른 제반 비용을 절감할 수 있고, 독성 가스의 사용 및 관리에 수반하는 위험성 및 관리 부담으로부터 자유로울 수 있게 된다.As described above, the laser system according to the present invention can form a laser beam having a high output as in a gas laser of more than 200 W by using a solid laser having an output of 20 to 200 W. This makes it possible to reduce the disadvantages of the gas laser system used for obtaining a high-output laser beam, for example, the costs associated with the use of the gas, and to avoid the risks and management burdens associated with the use and management of the toxic gas .

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 전술한 실시 예의 이해를 통해 그 밖에도 다양한 변형 예가 가능함을 알 수 있을 것이다. 이러한 이유로, 본 발명의 기술적 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다. Although a number of matters have been specifically described in the above description, they should be interpreted as examples of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. For example, those skilled in the art will appreciate that various modifications are possible in light of the above teachings. For this reason, the technical scope of the present invention is not to be determined by the described embodiments but should be determined by the technical idea described in the claims.

110, 120, 130: 단위 레이저 시스템
111, 121, 131: 파워스테이션
112, 122,132: 공진기
200, 210: 광 결합기
112a, 122a: 레이저 빔
211: 반사 미러
212: 반파장판
213: PBS
214: 출력빔110, 120, 130: unit laser system
111, 121, 131: Power station
112, 122, 132:
200, 210: optical coupler
112a, 122a: laser beam
211: reflection mirror
212: half wave plate
213: PBS
214: Output beam

Claims (8)

동위상을 가지는 복수의 레이저 빔을 발생하는 단계;
상기 복수의 레이저 빔을 하나의 레이저 빔으로 결합하는 단계; 그리고
상기 결합된 레이저 빔을 출력하는 단계;를 포함하는 레이저 빔 형성방법. Generating a plurality of laser beams having the same phase;
Coupling the plurality of laser beams into one laser beam; And
And outputting the combined laser beam. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔의 발생을 위한 동기신호와 캐리어 주파수 신호를 발생하는 단계; 그리고
상기 동기신호와 캐리어 주파수 신호를 이용해 상기 다수의 레이저 빔을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 형성방법. The method according to claim 1,
Generating a synchronization signal and a carrier frequency signal for generating the laser beam; And
And forming the plurality of laser beams using the synchronization signal and the carrier frequency signal. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 다수의 레이저 빔을 PBS를 포함하는 광 결합부를 이용해 하나의 레이저으로 빔으로 결합하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 형성방법. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the plurality of laser beams are combined with a laser beam using an optical coupling unit including a PBS. 동기화 신호에 의해 동위상의 레이저 빔을 발생하는 것으로 레이저 공진기와 상기 레이저 공진기를 구동하는 RF 드라이버를 포함하는 다수의 단위 레이저 시스템;
상기 각 레이저 공진기로부터의 레이저 빔을 하나로 결합하는 광학적 결합부; 그리고
상기 동기화 신호를 발생하는 신호 발생부;를 구비하는 레이저 시스템. A plurality of unit laser systems including a laser resonator for generating a laser beam on the same phase by a synchronization signal and an RF driver for driving the laser resonator;
An optical coupling unit coupling the laser beams from the laser resonators to each other; And
And a signal generator for generating the synchronization signal. 제4항에 있어서,
상기 신호 발생부는 상기 다수의 단위 레이저 시스템 중 어느 하나의 RF 드라이버에 포함되는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템. 5. The method of claim 4,
Wherein the signal generator is included in one of the plurality of unit laser systems. 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 다수의 단위 레이저 시스템의 RF 드라이버 각각은, 상기 동기 신호를 목표 시점으로 이동시키는 지연회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템. The method according to claim 4 or 5,
Wherein each of the RF drivers of the plurality of unit laser systems has a delay circuit for moving the synchronization signal to a target point. 제6항에 있어서,
상기 신호 발생부는 상기 동기신호를 발생하는 동기 신호 발생블럭과 상기 레이저의 발진을 위한 캐리어 주파수 신호를 발생하는 캐리어 주파수 신호 발생 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템. The method according to claim 6,
Wherein the signal generator includes a synchronization signal generation block for generating the synchronization signal and a carrier frequency signal generation block for generating a carrier frequency signal for oscillation of the laser. 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 신호 발생부:는
상기 동기신호를 발생하는 동기 신호 발생블록; 그리고
캐리어 주파수 신호를 발생하는 캐리어 주파수 신호 발생 블록; 을 구비하며,
상기 RF 드라이버는 동기 신호와 캐리어 주파수 신호를 지연시키는 지연회로를 포함하는 것을 특징으로 레이저 시스템. The method according to claim 4 or 5,
The signal generator includes:
A synchronization signal generation block for generating the synchronization signal; And
A carrier frequency signal generating block for generating a carrier frequency signal; And,
Wherein the RF driver comprises a delay circuit for delaying the synchronization signal and the carrier frequency signal.
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