JPH03217064A - 励起光共振型レーザ - Google Patents
励起光共振型レーザInfo
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- JPH03217064A JPH03217064A JP1169990A JP1169990A JPH03217064A JP H03217064 A JPH03217064 A JP H03217064A JP 1169990 A JP1169990 A JP 1169990A JP 1169990 A JP1169990 A JP 1169990A JP H03217064 A JPH03217064 A JP H03217064A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/082—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は励起光の外部への漏れを極めて小さ《した励起
光共振型レーザに関するものである。
光共振型レーザに関するものである。
[従来の技術]
従来の励起光源を半導体レーザ(LD)とした固体レー
ザの基本的構成図を第4図に示す。LDIから発振した
励起光は、凸レンズ2等の結合光学系により収束され共
振ミラー5を通じてYAG結晶等のレーザ媒質3へ入射
される。レーザ媒質3へ入射した励起光は、レーザ媒質
3を励起し発振光を生じ、該発振光は共振ミラー5,5
゜で構成される共振器により共振し、所定の強度に達し
たところで共振ミラー5゜より出射する。該発振光を短
波長化するためのKH2PO4, KTiOPO.KN
bO.等の非線形光学結晶4が該発振光の光軸上に配置
されており、短波長化しない場合は配置されない。従来
、共振ミラー5,5゜は発振光に対しては高い反射率で
励起光に対しては極力低い反射率となるような光学膜が
形成されていた。
ザの基本的構成図を第4図に示す。LDIから発振した
励起光は、凸レンズ2等の結合光学系により収束され共
振ミラー5を通じてYAG結晶等のレーザ媒質3へ入射
される。レーザ媒質3へ入射した励起光は、レーザ媒質
3を励起し発振光を生じ、該発振光は共振ミラー5,5
゜で構成される共振器により共振し、所定の強度に達し
たところで共振ミラー5゜より出射する。該発振光を短
波長化するためのKH2PO4, KTiOPO.KN
bO.等の非線形光学結晶4が該発振光の光軸上に配置
されており、短波長化しない場合は配置されない。従来
、共振ミラー5,5゜は発振光に対しては高い反射率で
励起光に対しては極力低い反射率となるような光学膜が
形成されていた。
[発明の解決しようとする課題]
ここで、例えばレーザ結晶としてYAGを用い、946
nmの光を発振する場合、あるいはさらにレーザ共振器
内に非線形光学結晶を挿入し、473nmの青色光を発
生させる場合、発振光の自己吸収の関係からレーザ結晶
の長さを1mm以下に抑えることが多い。
nmの光を発振する場合、あるいはさらにレーザ共振器
内に非線形光学結晶を挿入し、473nmの青色光を発
生させる場合、発振光の自己吸収の関係からレーザ結晶
の長さを1mm以下に抑えることが多い。
しかしながらこの場合結晶の長さが短いため励起光のう
ち約40%程度がYAG結晶に吸収され残りはそのまま
共振器の外部へ散逸する。そのため充分に高いレーザ出
力が得られない。
ち約40%程度がYAG結晶に吸収され残りはそのまま
共振器の外部へ散逸する。そのため充分に高いレーザ出
力が得られない。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、レーザ媒質を外部より励起する励起光源と、レーザ
媒質と、レーザ媒質より発振した発振光を共振させ所定
の強度に達した発振光を出力する共振ミラーと、該励起
光源からの励起光をレーザ媒質を挾んで多重反射させ共
振器外部への励起光の散逸を防ぐ励起光共振可能なミラ
ー対とからなることを特徴とする励起光共振型レーザを
提供するものである。
り、レーザ媒質を外部より励起する励起光源と、レーザ
媒質と、レーザ媒質より発振した発振光を共振させ所定
の強度に達した発振光を出力する共振ミラーと、該励起
光源からの励起光をレーザ媒質を挾んで多重反射させ共
振器外部への励起光の散逸を防ぐ励起光共振可能なミラ
ー対とからなることを特徴とする励起光共振型レーザを
提供するものである。
従来共振ミラーはレーザ発振光に対する波長に対しての
み共振器を構成していたが、本発明は以下に示すような
励起光に対しても共振を生ずる反射率を有する共振ミラ
ーを用いるか、あるいは励起光の共振を生ずる別個のミ
ラー対を用いるという2種の構成により、レーザ出力を
向上させ得る。
み共振器を構成していたが、本発明は以下に示すような
励起光に対しても共振を生ずる反射率を有する共振ミラ
ーを用いるか、あるいは励起光の共振を生ずる別個のミ
ラー対を用いるという2種の構成により、レーザ出力を
向上させ得る。
第1の方法として、共振ミラーと別個にもう1つのミラ
ー対をレーザ媒質を挟んで共振器外部に付加し、付加し
たミラー対の反射率を励起光に対して共振器を構成する
ように調整する。
ー対をレーザ媒質を挟んで共振器外部に付加し、付加し
たミラー対の反射率を励起光に対して共振器を構成する
ように調整する。
その基本的構成を第3図に示す。励起光源のLDIから
出た励起光は凸レンズ2等の結合光学系により収束され
、該励起光が入射する第1のミラー6を通じてレーザ媒
質3、非線形光学結晶4を通過した後、第2のミラー6
゜によって反射され再び非線形光学結晶4、レーザ媒質
3を通過してミラー対6,6゜間で反射を繰り返す。こ
のとき、ミラー対6,6゜はレーザ媒質を挟んで共振器
外部に、励起光の光軸が発振光の光軸と同一となるよう
設けてもよく、その場合共振ミラーは励起光に対しては
反射率を極力小さくする。また、励起光はレーザ媒質3
のみを通過するよう構成してもよい。
出た励起光は凸レンズ2等の結合光学系により収束され
、該励起光が入射する第1のミラー6を通じてレーザ媒
質3、非線形光学結晶4を通過した後、第2のミラー6
゜によって反射され再び非線形光学結晶4、レーザ媒質
3を通過してミラー対6,6゜間で反射を繰り返す。こ
のとき、ミラー対6,6゜はレーザ媒質を挟んで共振器
外部に、励起光の光軸が発振光の光軸と同一となるよう
設けてもよく、その場合共振ミラーは励起光に対しては
反射率を極力小さくする。また、励起光はレーザ媒質3
のみを通過するよう構成してもよい。
通常第2のミラー6゛の光学膜はその反射率をrout
とすると励起光に対して約100%の反射率とするが、
入力側の第1のミラー6の反射率r.。を、レーザ媒質
、非線形光学結晶等の共振器内部の合計の透過率をtと
して、rln・j” routとなるように選ぶとLD
からの励起光はほぼ100%共振器に入り、多重反射を
繰り返す。
とすると励起光に対して約100%の反射率とするが、
入力側の第1のミラー6の反射率r.。を、レーザ媒質
、非線形光学結晶等の共振器内部の合計の透過率をtと
して、rln・j” routとなるように選ぶとLD
からの励起光はほぼ100%共振器に入り、多重反射を
繰り返す。
r.。は100%以下の反射率であるのにもかかわらず
、励起光の光源側への反射(戻り)はほぼOになる。こ
の時、励起光は反射を繰り返しながらほとんどがレーザ
媒質に吸収される。
、励起光の光源側への反射(戻り)はほぼOになる。こ
の時、励起光は反射を繰り返しながらほとんどがレーザ
媒質に吸収される。
第2の方法は、レーザ光発振用の共振ミラーを励起光に
対する共振器としても兼用にするものである。その基本
的構成は第3図の従来例と同じであるが、共振ミラー5
,5゜の光学膜の励起光に対する反射率を上述のように
調整する。
対する共振器としても兼用にするものである。その基本
的構成は第3図の従来例と同じであるが、共振ミラー5
,5゜の光学膜の励起光に対する反射率を上述のように
調整する。
1つの光学膜で励起光と発振光の2つの波長?対ルてお
のおの最適の反射率となるよう調整する。即ち、発振光
に対しては高い反射率(励起光源側はほぼ100%で出
力側は90%以上100%未満)となるようにし、励起
光に対しては上述の共振を生ずる反射率とする。この場
合、共振ミラーが励起光の共振用のミラーを兼用してい
るので、第1の方法よりも構成が簡単になるという利点
がある。また、レーザ媒質3の励起光人射側の面に光学
膜を形成して共振器を構成してもよ《、その場合共振ミ
ラー5がなくなるのでさらに簡単な構成になる。
のおの最適の反射率となるよう調整する。即ち、発振光
に対しては高い反射率(励起光源側はほぼ100%で出
力側は90%以上100%未満)となるようにし、励起
光に対しては上述の共振を生ずる反射率とする。この場
合、共振ミラーが励起光の共振用のミラーを兼用してい
るので、第1の方法よりも構成が簡単になるという利点
がある。また、レーザ媒質3の励起光人射側の面に光学
膜を形成して共振器を構成してもよ《、その場合共振ミ
ラー5がなくなるのでさらに簡単な構成になる。
これらの方法はYAGの946nmの発振光だけでなく
、たとえばルビー(Ti:Al■Oa)、アレキサンド
ライト(Cr:BeAl20+)等を600 〜700
nmの短波長の半導体レーザで励起する時にも有効であ
る。従来、この波長帯の励起光に対しては、これらのレ
ーザ媒質は吸収率が低く、従来の方法では励起が困難で
あったものが、本発明により高出力のレーザ発振が可能
になる。
、たとえばルビー(Ti:Al■Oa)、アレキサンド
ライト(Cr:BeAl20+)等を600 〜700
nmの短波長の半導体レーザで励起する時にも有効であ
る。従来、この波長帯の励起光に対しては、これらのレ
ーザ媒質は吸収率が低く、従来の方法では励起が困難で
あったものが、本発明により高出力のレーザ発振が可能
になる。
本発明においては、励起光源としてLD以外の各種固体
レーザ、ガスレーザ、液体レーザ、dye色素レーザ等
が使用できるが、LDがコンパクト化、軽量化の点で好
ましい。レーザ媒質としては上記の固体のものの他に気
体、液体等各種のものが使用できる。また、非線形光学
結晶は青色レーザ等の短波長化されたレーザを得る場合
、発振光の光軸上の出力側へ設けられるが、短波長化し
ない場合は設けない。その材料としてはKNbO.,K
TiOPO4,KH.P04, β−BaB204結晶
等が用いられる。
レーザ、ガスレーザ、液体レーザ、dye色素レーザ等
が使用できるが、LDがコンパクト化、軽量化の点で好
ましい。レーザ媒質としては上記の固体のものの他に気
体、液体等各種のものが使用できる。また、非線形光学
結晶は青色レーザ等の短波長化されたレーザを得る場合
、発振光の光軸上の出力側へ設けられるが、短波長化し
ない場合は設けない。その材料としてはKNbO.,K
TiOPO4,KH.P04, β−BaB204結晶
等が用いられる。
[作用]
本発明の励起光共振による励起光共振器外への励起光の
散逸を防ぐという機能について以下に示す。
散逸を防ぐという機能について以下に示す。
今、励起光源から出た励起光の強度なP1、励起光共振
器内部を通過し励起光源側の第1のミラーから励起光源
へ戻ってくる励起光の強度をPrとし、励起光源側の第
1のミラーの励起光に対する反射率をran、レーザ媒
質を挾んで反対側の位置にある第2のミラーの励起光に
対する反射率をr0。い励起光共振器内部の励起光が通
過するレーザ媒質、非線形光学結晶等の励起光に対する
合計の透過率をtとすると、P1とPrの比は ?あらわされる。但し、φは励起光共振器内部の位相シ
フト量で、r■” ’l:2routである。このとき
、励起光共振器長あるいは励起光波長をψ=O、即ち最
も強い共振状態にするよう選ぶと、となる。ここで、r
+++ = rm= t2r++utとするとPr/P
+=Oとなり、反射波の強度をOにできる。即ち、すべ
てのP1は励起光共振器内に入り外部へ出てこない。
器内部を通過し励起光源側の第1のミラーから励起光源
へ戻ってくる励起光の強度をPrとし、励起光源側の第
1のミラーの励起光に対する反射率をran、レーザ媒
質を挾んで反対側の位置にある第2のミラーの励起光に
対する反射率をr0。い励起光共振器内部の励起光が通
過するレーザ媒質、非線形光学結晶等の励起光に対する
合計の透過率をtとすると、P1とPrの比は ?あらわされる。但し、φは励起光共振器内部の位相シ
フト量で、r■” ’l:2routである。このとき
、励起光共振器長あるいは励起光波長をψ=O、即ち最
も強い共振状態にするよう選ぶと、となる。ここで、r
+++ = rm= t2r++utとするとPr/P
+=Oとなり、反射波の強度をOにできる。即ち、すべ
てのP1は励起光共振器内に入り外部へ出てこない。
このことの物理的意味は、第1のミラーで直接励起光源
側へ反射される励起光P1゜と、励起光共振器内で多重
反射している励起光が第1のミラーから励起光源側へ漏
れてくる励起光P2とが、強度が同じで互いに逆位相の
とき反射波がOとなり、このときr+n =t2rou
tであり1ψ;0である。
側へ反射される励起光P1゜と、励起光共振器内で多重
反射している励起光が第1のミラーから励起光源側へ漏
れてくる励起光P2とが、強度が同じで互いに逆位相の
とき反射波がOとなり、このときr+n =t2rou
tであり1ψ;0である。
[実施例]
本発明の1実施例を第1図に示す。
レーザ媒質のNd : YAG結晶16の励起光入力側
の面15と出力側の共振ミラー19(曲率半径はR=
5 cm )で共振器を構成する。面15の反射率ri
nは発振波長(946nm)に対して99.9%、励起
光波長( 809nm)に対して約36%である。Nd
:YAG結晶の長さは1mmである。共振ミラーl9の
反射面l8の反射率routは946nm及び809n
mに対して99.9%である。励起光源のLD1には、
GaAIAs半導体レーザでSony社製SLD−30
3−Vである。結合光学系にはコリメータレンズ12、
シリンドリ力ルレンズ13、フォー力シングレンズ14
を使用する。レーザ媒質と非線形光学結晶であるκNb
0. 1 7の励起光に対する透過率は合計で約60%
なので、j”rouiは0.36となりrlnは36%
とした。このとき、809nmで200mWの励起光に
対して473nmで2mWの青色出力が得られた。非線
形光学結晶のKNb031 7はβ=3.7mmのもの
を使用した。
の面15と出力側の共振ミラー19(曲率半径はR=
5 cm )で共振器を構成する。面15の反射率ri
nは発振波長(946nm)に対して99.9%、励起
光波長( 809nm)に対して約36%である。Nd
:YAG結晶の長さは1mmである。共振ミラーl9の
反射面l8の反射率routは946nm及び809n
mに対して99.9%である。励起光源のLD1には、
GaAIAs半導体レーザでSony社製SLD−30
3−Vである。結合光学系にはコリメータレンズ12、
シリンドリ力ルレンズ13、フォー力シングレンズ14
を使用する。レーザ媒質と非線形光学結晶であるκNb
0. 1 7の励起光に対する透過率は合計で約60%
なので、j”rouiは0.36となりrlnは36%
とした。このとき、809nmで200mWの励起光に
対して473nmで2mWの青色出力が得られた。非線
形光学結晶のKNb031 7はβ=3.7mmのもの
を使用した。
第2の実施例を第2図に示す。励起光源のLD21には
、GaAIAs半導体レーザで波長809nmのSon
y社製SLD−303−Vであり、結合光学系にはコリ
メータレンズ22、シリンドリ力ルレンズ23、フォー
カシングレンズ24を使用した。
、GaAIAs半導体レーザで波長809nmのSon
y社製SLD−303−Vであり、結合光学系にはコリ
メータレンズ22、シリンドリ力ルレンズ23、フォー
カシングレンズ24を使用した。
レーザ媒質は長さ1mmのNd : YAG結晶27で
、非線形光学結晶は長さ3.7mm (D KNbOs
である。
、非線形光学結晶は長さ3.7mm (D KNbOs
である。
共振器用の共振ミラー26、26゜は凹型内面の曲率半
径は1 0cmで、YAGレーザの発振光ω(波長94
6nm)と第2高調波2ω(波長473nm)に対する
各々の反対率は、r26(ω):=99.9%, r2
s’ (ω)=99.9%、r2g (2ω)=99.
9%、r26゜(2ω)=97%である。また、励起光
共振器用のミラー対25、25゜は凹型内面の曲率半径
は20cmで、励起光( 809nm)に対する反射率
はNd : YAG結晶27の励起光透過率が約61%
なので、r25=0.612rt5゜=0.61” x
O.999 =0.37となり37%とした。このとき
、波長809nmで200mWの励起光に対して、波長
473nmで1mWの青色レーザ出力が得られた。
径は1 0cmで、YAGレーザの発振光ω(波長94
6nm)と第2高調波2ω(波長473nm)に対する
各々の反対率は、r26(ω):=99.9%, r2
s’ (ω)=99.9%、r2g (2ω)=99.
9%、r26゜(2ω)=97%である。また、励起光
共振器用のミラー対25、25゜は凹型内面の曲率半径
は20cmで、励起光( 809nm)に対する反射率
はNd : YAG結晶27の励起光透過率が約61%
なので、r25=0.612rt5゜=0.61” x
O.999 =0.37となり37%とした。このとき
、波長809nmで200mWの励起光に対して、波長
473nmで1mWの青色レーザ出力が得られた。
[発明の効果]
本発明は、励起光源からの励起光が共振器の外部へほと
んど散逸せず、同じ励起光源で高出力のレーザ発振が可
能、即ち、高効率のレーザ発振が可能になるという優れ
た効果を有する。
んど散逸せず、同じ励起光源で高出力のレーザ発振が可
能、即ち、高効率のレーザ発振が可能になるという優れ
た効果を有する。
例えばNd:YAGレーザの場合高効率の946nmレ
ーザの発振及び473nmの第2高調波発振が可能とな
り、また従来InGaAIP系半導体レーザの波長60
0〜700nmの励起光がほとんど透過して励起が困難
であったTi:Al203レーザの励起が、前記の小型
化された半導体レーザで可能となるものである。
ーザの発振及び473nmの第2高調波発振が可能とな
り、また従来InGaAIP系半導体レーザの波長60
0〜700nmの励起光がほとんど透過して励起が困難
であったTi:Al203レーザの励起が、前記の小型
化された半導体レーザで可能となるものである。
第1図〜第3図は本発明の実施例を示し、励起光共振型
レーザの基本的構成図であり、l1 第4図は従来例の基本的構成図である。 1,11 ・・・LD, 5. 5 16.19・・・共振ミラー 3,l6 ・・・レーザ媒質。 渚・ l 2
レーザの基本的構成図であり、l1 第4図は従来例の基本的構成図である。 1,11 ・・・LD, 5. 5 16.19・・・共振ミラー 3,l6 ・・・レーザ媒質。 渚・ l 2
Claims (5)
- (1)レーザ媒質を外部より励起する励起光源と、レー
ザ媒質と、レーザ媒質より発振した発振光を共振させ所
定の強度に達した発振光を出力する共振ミラーと、該励
起光源からの励起光をレーザ媒質を挟んで多重反射させ
共振器外部への励起光の散逸を防ぐ励起光共振可能なミ
ラー対とからなることを特徴とする励起光共振型レーザ
。 - (2)該励起光共振用ミラー対は、レーザ媒質を挟んで
励起光源側の第1のミラーとそれに反対する位置にある
第2のミラーとからなり、第1のミラーの反射率をr_
i_n、第2のミラーの反射率をr_o_u_t、該共
振器内部の励起光に対する透過率ををとするとr_i_
n=t^2r_o_u_tである請求項1記載の励起光
共振型レーザ。 - (3)該励起光共振用ミラー対は、該共振ミラーを兼用
して設けられ、該共振ミラーの励起光源側のミラーは発
振光に対してはほぼ100%の反射率で励起光に対して
はr_i_n=t^2r_o_u_tであり、出力側の
ミラーは発振光に対しては 90%以上100%未満の反射率で励起光に対してはr
_o_u_tである請求項1又は2記載の励起光共振型
レーザ。 - (4)該励起光共振用ミラー対は、該共振器外部で励起
光の光軸が発振光の光軸と異なる位置に設けられる請求
項1又は2記載の励起光共振型レーザ。 - (5)該励起光共振用ミラー対は、該共振器外部で励起
光の光軸が発振光の光軸と同一の位置に設けられる請求
項1又は2記載の励起光共振型レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1169990A JP2870918B2 (ja) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | 励起光共振型レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1169990A JP2870918B2 (ja) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | 励起光共振型レーザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03217064A true JPH03217064A (ja) | 1991-09-24 |
JP2870918B2 JP2870918B2 (ja) | 1999-03-17 |
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ID=11785288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1169990A Expired - Fee Related JP2870918B2 (ja) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | 励起光共振型レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2870918B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004520709A (ja) * | 2001-01-24 | 2004-07-08 | ハイ キュー レーザー プロダクション ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | コンパクトな超高速レーザー |
CN111092360A (zh) * | 2018-10-23 | 2020-05-01 | 海罗尼克株式会社 | 激光系统 |
-
1990
- 1990-01-23 JP JP1169990A patent/JP2870918B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004520709A (ja) * | 2001-01-24 | 2004-07-08 | ハイ キュー レーザー プロダクション ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | コンパクトな超高速レーザー |
CN111092360A (zh) * | 2018-10-23 | 2020-05-01 | 海罗尼克株式会社 | 激光系统 |
KR20200045788A (ko) * | 2018-10-23 | 2020-05-06 | 주식회사 하이로닉 | 레이저 시스템 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2870918B2 (ja) | 1999-03-17 |
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