KR100327469B1 - Second harmonic generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제2고조파 발생 장치(Second Harmonic Generator)에 관한 것으로서 동작 준비 시간을 단축하고 주변 온도 변화에 대하여 안정된 제2고조파의 발생이 가능한 제2고조파 발생 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a second harmonic generator, and to a second harmonic generator capable of shortening operation preparation time and generating stable second harmonics with respect to changes in ambient temperature.
공진기(resonator)내에서의 주파수 배가(frequency doubling) 원리를 적용한 제2고조파 발생 장치는 소형화가 가능하고 단파장(short wave)의 가시광선을 발생하기 때문에 디지탈 비디오 녹화/재생 장치용 광원, 고해상 화상 처리기, 고속 정보 처리기에 폭 넓게 사용되고 있다.The second harmonic generator using the frequency doubling principle in the resonator can be miniaturized and generates short-wave visible light, so that it is a light source for a digital video recording / reproducing apparatus, a high resolution image processor. It is widely used in high-speed information processors.
제2고조파 발생 장치는 일반적으로 청녹색의 레이저를 발진하는 것으로 대향된 두개의 미러에 의해 광학적으로 가두어진 공동부(Intracavity), 즉 공진구간 내에 Nd:YAG 등과 같은 이득 매체(Gain Medium)와, 블루스터 플레이트(Brewster plate) 등과 같은 편광소자(polarizer), KTP(KTiOPO4) 등과 같은 비선형 단결정 소자(non-linear birefringent device)가 한 광축상에 마련되어 있는 구조를 가진다.The second harmonic generator generally has an intracavity optically confined by two mirrors opposed to oscillating a bluish green laser, i.e. a gain medium such as Nd: YAG, etc. within the resonance zone, and a blue A polarizer such as a Brewster plate or the like, and a non-linear birefringent device such as KTP (KTiOPO4) are provided on one optical axis.
상기 이득 매체는 외부 광원으로 부터 가해진 펌핑 레이저(pumping laser)로 부터 기본파(Fundamental Wave)를 발생하고 비선형 단결정 소자는 기본파로 부터 제2고조파를 발생한다. 그리고 상기 편광 소자는 기본파 중 특정 편광만을 통과시켜 비선형 단결정 소자에 입사되게 하는 것이다.The gain medium generates a fundamental wave from a pumping laser applied from an external light source, and the nonlinear single crystal device generates a second harmonic from the fundamental wave. In addition, the polarizing element passes only a specific polarization of the fundamental wave to be incident on the nonlinear single crystal element.
이상과 같은 다이오드 레이저에 의해 펌핑되는 내부 제2고조파 발생장치(Diode Laser Pumped Intracavity Second Harmonic Generator)는 동작중 상당한 열을 발생하고, 비선형 단결정 소자는 이와 같은 열적 변화에 그 특성이 매우 민감하게 변화된다. 일반적으로 제2고조파 발생 장치의 출력을 열적으로 안정화시키는 방법에는 두 가지 방안이 있는데, 하나는 출력 보상 방법이고, 다른 하나는 모드 선택법이다.The internal laser pumped intracavity second harmonic generator pumped by the diode laser generates considerable heat during operation, and the nonlinear single crystal device is very sensitive to such thermal change. . In general, there are two methods for thermally stabilizing the output of the second harmonic generator, one of which is an output compensation method and the other is a mode selection method.
첫째, 출력보상법은, 제2고조파 출력을 추적(모니터링)하면서 그 출력이 기준값으로 부터 변동될 때에 레이저 다이오드의 출력을 조절하여 제2고조파 출력을 규정치로 보상시키는 것이다.First, the output compensation method tracks (monitors) the second harmonic output and adjusts the output of the laser diode when the output varies from the reference value to compensate for the second harmonic output to a prescribed value.
이러한 출력보상구조를 가지는 종래 제2고조파 발생 장치는 대략 제1도에 도시된 바와 같은 공진기를 가진다. 제1도를 참조하면, 내부에 공동부를 가지는 케이싱(10)의 양측에 펌핑 레이저에 대해 높은 투과율을 가지며 기본파에 대해서는 고반사률을 가지는 입력 미러(11)와 제2고조파에 대해서만 높은 투과율을 가지는 출력 미러(15)가 마련되고, 이들 사이의 공진 구간에는 펌핑 레이저로부터 기본파를 발생하는 이득매체(12), 기본파의 특정 편광을 통과시키는 편광 소자(13) 그리고 입사된 기본파로 부터 제2고조파를 발생하는 비선형 단결정 소자(14)가 마련되어 있다. 이상과 같은 구조의 공진기의 전방, 즉 입력 미러(11)의 앞에는 펌핑 레이저를 발진하는 레이저 다이오드(21)와 펌핑 레이저를 공진기내부로 집속하는 포커스 렌즈(22)가 마련되어 있다. 그리고 공진기의 후방, 즉 출력미러(15)의 후방에는 고조파의 일부를 다른 경로로 분리하여 반사하는 빔스프리터(23)가 마련되어 있다. 그리고, 빔스프리터(23)로부터 일부 반사된 제2고조파의 진행 경로의 맞은 편(도면에서 빔스프리터의 하방)에는 입사된 제2고조파를 검지하는 포토 디텍터(24)가 마련되어 있다. 상기 포토 디텍터(24)는 상기 레이저 다이오드(21)의 출력을 제어하는 레이저 다이오드 제어회로(120)에 전기적으로 연결되어 있어서, 상기 레이저 다이오드의 제어를 위한 제2고조파의 모니터 출력치를 전기적 신호의 형태로 레이저 다이오드 제어회로(20)에 인가한다. 상기 제어 회로(20)는 제2고조파의 출력이 기준치를 넘었을 때 레이저 다이오드(21)의 출력을 낮추고 그 반대이면 높여준다.The conventional second harmonic generator having such an output compensation structure has a resonator as shown in FIG. Referring to FIG. 1, only the input mirror 11 and the second harmonic having high transmittance for the pumping laser and high reflectance for the fundamental wave are provided on both sides of the casing 10 having the cavity inside. The output mirror 15 is provided with a gain medium 12 having a fundamental wave from a pumping laser, a polarizing element 13 for passing a specific polarization of the fundamental wave, and an incident fundamental wave in a resonance period therebetween. A nonlinear single crystal element 14 that generates two harmonics is provided. In front of the resonator having the above structure, that is, in front of the input mirror 11, a laser diode 21 for oscillating the pumping laser and a focus lens 22 for focusing the pumping laser into the resonator are provided. A beam splitter 23 is provided at the rear of the resonator, that is, at the rear of the output mirror 15 to separate and reflect a part of the harmonics in another path. And the photodetector 24 which detects the incident 2nd harmonic is provided in the opposite side of the advancing path | route of the 2nd harmonic reflected partly from the beam splitter 23 (below the beam splitter in drawing). The photo detector 24 is electrically connected to the laser diode control circuit 120 for controlling the output of the laser diode 21, so that the monitor output value of the second harmonic for controlling the laser diode is in the form of an electrical signal. Is applied to the laser diode control circuit 20. The control circuit 20 lowers the output of the laser diode 21 when the output of the second harmonic exceeds a reference value, and raises the opposite.
모드 선택(Mode Selection) 방식에 있어서는, 레이저 다이오드의 출력은 일정하게 하고, 공진구간 내에 위치한 비선형 단결정 소자의 온도(Intracavity)를 정밀하게 조절하여 제2고조파 출력을 일정하게 유지하는 것이다. 이러한 모드 선택 구조를 갖는 종래 제2고조파 발생장치가 제2도에 도시되어 있다. 제2도를 참조하면, 앞에서 설명된 것과 같이 공진기의 구조를 유행하는 케이싱(10a)의 양극에 펌핑 레이저에 대해 고투과율을 가지며 기본파에 대해 고반사률을 가지는 입력 미러(11a)와 제2고조파에 대해서만 높은 투과율을 가지는 출력 미러(15a)가 마련되고, 이들 사이의 공진 구간에는 이득 매체(12a), 편광 소자(13a) 그리고 비선형 단결정 소자(14a)가 마련되어 있다. 그리고 비선형 단결정소자(14a)의 하부에는 열전 냉각 소자(Thermoelectric Cooler; 16a)가 마련되어 전술한 제2고조파 발생 장치에서와 같이 제2고조파 출력의 강도를 전기적으로 변환하여 제어회로(미도시)로 귀환(피이드 백)시켜 비선형 단결정 소자(14a)의 온도가 제어되도록 하고 있다.In the mode selection method, the output of the laser diode is made constant, and the second harmonic output is kept constant by precisely adjusting the temperature (Intracavity) of the nonlinear single crystal element located in the resonance section. A conventional second harmonic generator having such a mode selection structure is shown in FIG. Referring to FIG. 2, as described above, the input mirror 11a and the second reflector having a high transmittance with respect to the pumping laser and a high reflectance with respect to the fundamental wave at the anode of the casing 10a, which is popular with the structure of the resonator, as described above. An output mirror 15a having a high transmittance only with respect to harmonics is provided, and a gain medium 12a, a polarizing element 13a, and a nonlinear single crystal element 14a are provided in the resonance section therebetween. A thermoelectric cooler 16a is provided below the nonlinear single crystal element 14a to electrically convert the intensity of the second harmonic output to a control circuit (not shown), as in the second harmonic generator described above. (Feedback) to control the temperature of the nonlinear single crystal element 14a.
이러한 실제적인 구조에 관해서는 미국 특허 3,858,056 호에 구체적으로 개시되고 있는데, 이 구조에서는 빔 스프리터를 통해 출력광의 일부를 반사하여 이를 전기적 신호로 귀환 시키게 된다. 여기에서, 공진기내의 비선형 단결정 소자의 온도가 스텝핑 모터와 이에 의해 동작되는 포텐셔메터를 갖는 온도 제어기에 의해 조절된다. 그러나 이러한 구조는 제2고조파를 발생을 준비하기 위하여 5분 이상의 동작 준비 시간(warm-uptime)을 요구하며, 비선형 단결정 소자의 정밀한 온도 제어가 어려운 단점이 있다.This practical structure is specifically disclosed in US Pat. No. 3,858,056, which reflects a portion of the output light through a beam splitter and returns it to an electrical signal. Here, the temperature of the nonlinear single crystal element in the resonator is regulated by a temperature controller having a stepping motor and a potentiometer operated thereby. However, such a structure requires a warm-up time of 5 minutes or more in order to prepare for generating the second harmonic, and it is difficult to precisely control the temperature of the nonlinear single crystal device.
앞에서 서술된 모드 선택법에 있어서, 일반적으로 제2고조파 출력을 규정값에 대해 ± 3 퍼센트 범위 이내로 안정화시키기 위해서는 단결정 소자의 온도 편차를 약±0.01℃ 이내로 제한하여야 한다. 또한 다이오드 레이저 펌핑에 의한 제2고조파 발생 장치에서, 레이저를 발진하는 공진기를 유지하는 금속 지지체의 재질의 열 안정도가 출력 안정화에 매우 중요하다. 일반적으로 금속 지지체의 열적 안정도가 떨어지면, 레이저 출력의 증축(Axial) 모드가 튀게 되어(HOP) 출력이 불안정하게 된다.In the mode selection method described above, in general, in order to stabilize the second harmonic output within a range of ± 3 percent with respect to the specified value, the temperature deviation of the single crystal element should be limited to within about ± 0.01 ° C. In addition, in the second harmonic generator by diode laser pumping, the thermal stability of the material of the metal support holding the resonator for oscillating the laser is very important for stabilizing the output. In general, when the thermal stability of the metal support is lowered, the Axial mode of the laser output is splashed (HOP) and the output becomes unstable.
이를 제어하기 위하여 공진기 지지체의 재질은 선팽창 계수가 낮은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 흔히 사용되는 금속 재료로서는 알루미늄(선팽창 계수: 24×10-6/℃), 황동(19×10-6/℃)을 사용할 수 있으나, 가격이나 선팽창 계수 등을 고려하여 유리계통의 소재(참조: 미국특허 5,170,409)가 주로 사용되고 있다. 그러나, 공진기의 길이가 수십 ㎜이내이기 때문에 소형화에 있어서 어느 한계에 이르면 온도 편차가 1 내지 2℃ 범위 내에 있다 하더라도 출력이 튀게 되는 현상이 나타난다.In order to control this, it is preferable to use a material having a low linear expansion coefficient of the resonator support. As a commonly used metal material, aluminum (linear expansion coefficient: 24 × 10 -6 / ° C) and brass (19 × 10 -6 / ° C) can be used, but the glass-based material (see: U.S. Patent 5,170,409 is mainly used. However, since the length of the resonator is within several tens of millimeters, a phenomenon occurs in which the output is splashed even if the temperature deviation is within a range of 1 to 2 ° C. in a miniaturization.
따라서 공진기 길이가 극히 짧은 경우 모드의 튐(mode hop) 현상을 방지하기 위하여서는 선팽창 계수가 극히 낮은 (10-7/℃ 오더 이하의)재질을 사용하거나, 아니면 선팽창이 극히 적게 일어나도록 하는 구조가 마련되어야 한다. 현재 이용할 수 있는 소재 중 선팽창 계수가 10-7/℃오더 정도로 극히 낮은 선팽창 계수를 갖는 소재를 찾는 것은 거의 불가능한 일이며, 가격면에서도 매우 불리한 입장이다.Therefore, in order to prevent mode hop in the case of extremely short resonator, a material having extremely low coefficient of linear expansion (below 10 -7 / ℃ order) or a structure in which the linear expansion occurs very little is required. It must be prepared. It is almost impossible to find a material that has a very low coefficient of linear expansion of 10 -7 / ° C order among currently available materials, and it is very disadvantageous in terms of price.
본 발명은 주변 온도의 변화에도 열적 안정성이 유지되어 안정된 제2고조파의 출력이 가능한 개선된 제2고조파 발생 장치를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an improved second harmonic generating device capable of outputting stable second harmonics by maintaining thermal stability even when the ambient temperature changes.
또한 본 발명은 목적하는 출력 레벨의 빠른 선택이 가능하여 단시간내에 안정된 고조파를 출력할 수 있는 제2고조파 발생 장치를 제공함에 그 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a second harmonic generating device capable of quickly selecting a desired output level and outputting stable harmonics within a short time.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 제2고조파 발생장치는,In order to achieve the above object, the second harmonic generator according to the present invention,
광학적으로 가두어진 소정 거리의 공진 구간을 마련하는 입력미러와 출력 미러,An input mirror and an output mirror which provide an optically confined resonance section of a predetermined distance,
상기 공진 구간 내에 마련되어 외부로 부터 가해지는 펌핑 에너지로부터 제2고조파를 얻어내는 것으로 비선형 단결정 소자를 포함하는 제2고조파 발생부,A second harmonic generation unit provided in the resonance section to obtain a second harmonic from the pumping energy applied from the outside, the second harmonic generating unit including a nonlinear single crystal element;
상기 비선형 단결정 소자의 온도를 조정하는 온도 조정 장치와,A temperature adjusting device for adjusting the temperature of the nonlinear single crystal element,
상기 공진 구간을 에워싸며 상기 입력 미러 및 출력 미러와, 제2고조파 발생부를 지지하는 케이싱과,A casing surrounding the resonance section and supporting the input mirror and the output mirror, and a second harmonic generator;
상기 케이싱의 온도 변화에 의해 상기 케이싱 내의 입력 미러와 출력 미러 사이의 거리가 변화되는 것을 방지할 수 있도록 상기 케이싱의 외주면 길이 방향을 포괄하게 설치되어 있는 온도 보정 장치와,A temperature correction device that covers the longitudinal direction of the outer circumferential surface of the casing to prevent the distance between the input mirror and the output mirror in the casing from being changed by the temperature change of the casing;
상기 케이싱의 온도를 감지하여 설정된 온도 범위 내에 케이싱의 온도가 유지되도록 상기 온도 보정 장치를 제어하는 제어 수단을 구비하는 점에 그 특징이 있다.It is characterized in that it comprises a control means for sensing the temperature of the casing and controlling the temperature correction device so that the temperature of the casing is maintained within a set temperature range.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3도는 본 발명에 따른 제2고조파 발생 장치의 개략적 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a second harmonic generating device according to the present invention.
본 발명의 제2고조파 발생 장치는 광학적으로 가두어진 소정 거리의 공진 구간을 마련하는 대향된 입력 미러와 출력 미러의 사이에 외부로부터 가해지는 펌핑 에너지로 부터 제2고조파를 얻어내는 제2고조파발생부가 마련되어 있고, 상기 부품들을 보호 지지하는 케이싱이 마련되어 있다. 이에 더하여 상기 케이싱의 외주면에 마련되어 케이싱의 온도를 보정하는 온도 보정 장치와 상기 케이싱의 온도를 감지하여 설정된 온도 범위 내에 케이싱의 온도가 유지되도록 상기 온도 보정장치를 제어하는 제어 수단을 구비한다. 이를 구체적으로 살펴보면, 내부에 레이저 빔이 공진하는 공간을 마련하는 공동부를 가지는 케이싱(100)의 양측에 펌핑 레이저에 대해 높은 투과율을 가지며 기본파와 제2고조파에 대해서는 고반사률을 가지는 입력 미러(110)와 제2고조파에 대해서만 높은 투과율을 가지는 출력 미러(150)가 마련된다. 그리고 고조파 발생부를 이루는 것으로서 상기 케이싱(100)의 내부에는 펌핑 레이저로 부터 기본파를 발생하는 이득매체(120), 기본파의 특정 편광을 통과시키는 편광 소자(130) 그리고 입사된 기본자로부터 제2고조파를 발생하는 비선형 단결정 소자(140)가 마련되어 있다. 상기 단결정 소자(140)의 밑에는 펠티어 소자등의 열전 소자에 의한 온도 조정장치(141)가 위치하여 있다. 제4도는 온도의 변화에 따른 제2고조파출력의 변화를 보인 온도-출력 선도이다. 상기 온도 조정 장치(141)는 목적하는 출력에 상응하는 온도대로 펠티어 소자의 온도를 조정하여 목적하는 출력을 얻기 위한 것이다,The second harmonic generator of the present invention has a second harmonic generator that obtains a second harmonic from the pumping energy applied from the outside between an opposing input mirror and an output mirror that provide a resonance distance of an optically confined predetermined distance. A casing for protecting and supporting the parts is provided. In addition, a temperature correction device provided on an outer circumferential surface of the casing to correct the temperature of the casing and control means for detecting the temperature of the casing and controlling the temperature correction device to maintain the temperature of the casing within a set temperature range. Specifically, the input mirror 110 having high transmittance for the pumping laser and high reflectance for the fundamental wave and the second harmonic on both sides of the casing 100 having a cavity for providing a space in which the laser beam resonates therein. ) And an output mirror 150 having a high transmittance only for the second harmonic. In addition, a gain medium 120 generating a fundamental wave from a pumping laser, a polarizing element 130 for passing a specific polarization of the fundamental wave, and a second element from the incident basic element are formed inside the casing 100. A nonlinear single crystal element 140 that generates harmonics is provided. Under the single crystal element 140, a temperature adjusting device 141 by a thermoelectric element such as a Peltier element is located. 4 is a temperature-output diagram showing the change of the second harmonic output with the change of temperature. The temperature adjusting device 141 is to obtain the desired output by adjusting the temperature of the Peltier element according to the temperature corresponding to the desired output,
위의 구조에서 상기 케이싱(100)은 상기 광학 부품들을 지지하는 지지체로서의 기능을 갖는데, 이 케이싱(100)의 상하 또는 좌우 흑은 둘레에 하나 또는 그 이상 (도면에서는 2개)의 열전 온도 보정장치(300)가 부착되어 있고, 각 온도 보정 장치(300)에는 방열 또는 흡열을 위한 히이트 싱크(310)가 설치되어 있다. 상기 온도 보정장치장치(300)와 히이트 싱크(310)는 상기 케이싱(100)을 전반적으로 감쌀 수 있는 정도의 크기가 되어야 하는데, 공진기의 지지체로 작용하는 케이싱의 체적 팽창 또는 수축에 기인한 공진 거리의 변화 즉, 입력미러(110)와 출력미러(150)와의 간격의 변화론 줄일수 있도록 하여야 한다. 따라서, 상기 온도 보정 장치는 케이싱의 온도 변화에 의해 상기 케이싱 내의 입력 미러와 출력 미러 사이의 거리가 변화되는 것을 방지할 수 있도록 상기 케이싱의 외주면 길이 방향을 포괄하게 설치되는 것이 필요하다.In the above structure, the casing 100 has a function as a support for supporting the optical components, one or more (two in the figure) thermoelectric temperature correction device in the upper, lower, left and right black circumference of the casing 100 300 is attached, and the heat sink 310 for heat radiation or heat absorption is provided in each temperature correction apparatus 300. The temperature compensator 300 and the heat sink 310 should be large enough to cover the casing 100. The resonance may be caused by volume expansion or contraction of the casing serving as a support of the resonator. The change in distance, that is, the change in the distance between the input mirror 110 and the output mirror 150 should be reduced. Therefore, the temperature correction device needs to be installed to cover the longitudinal direction of the outer circumferential surface of the casing so as to prevent the distance between the input mirror and the output mirror in the casing from being changed by the temperature change of the casing.
그리고 상기 히이트 싱크(310)에는 온도 검지를 위한 서어미스터(400)가 설치되어 있고, 이 서어미스터(400)는 상기 온도 보정장치(300)를 제어하기 위한 온도 제어 회로(410)에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 온도 제어 회로(410)는 상기 온도 보정 장치(300)에 대한 전류의 방향과 그 양을 조절하여 온도 보정 장치(300)에 의해 케이싱(100)으로 부터 흡열 또는 이를 가열되도록 하는 것으로서, 온도보정 장치(300)와 병렬적 또는 도시된 바와 같이 직렬적 접속관계를 가질 수 있다. 상기 온도 보정 장치(300)는 일반적인 펠티어 효과를 이용한 소자, 즉 열전 가열/냉각 장치를 적용한다. 일반적인 환경 하에서는 케이싱(100)을 냉각하여야 하는 것이므로 상기 온도 보정 장치(300)는 단지 냉각 작용에 의해서만 케이싱(100)의 온도를 보상할 수 있으나, 특별한 극한 상황, 즉 주변온도가 극히 낮은 환경하에서는 안정된 레이징을 위하여 케이싱을 적정 온도로 가열하는 작용에 의해 케이싱(100)의 온도를 유지하게 할 수 있다. 그러므로 상기 온도 보정장치는 오로지 냉각 작용만을 가지게 하거나 아니면 가열 작용을 가지게 하거나, 또 아니면 냉각 작용과 가열 작용을 공히 가질 수도 있는데, 이것은 용도에 따라 선택될 것이다. 그리고, 상기 온도 제어 회로는 일반적인 구조를 가지는 것으로, 상기 서어미스터의 저항 변화를 초단에서 전기적 변화로 변환하는 변환부와, 얻어진 전기적 신호를 기준 레벨과 비교한 후 이를 증폭하는 차동 중폭부와, 차동 증폭부에서 얻어진 출력을 전력 증폭하는 전력 중폭부를 가진다. 이때에 출력되는 전류의 방향은 온도 보정 장치의 작용, 즉 냉각 또는 가열의 작용을 결정하기 때문에 내부적으로 전술한 바와 같은 선택적인 사양에 의거 전류의 방향을 전환할 수 있는 기능을 부여할 수 있다. 이러한 온도 보정 장치의 작용은 단지 상기 케이싱의 온도를 검출하고 검출된 값을 기준치에 비교하여 비교된 차에 해당하는 만큼을 온도 제어에 반영하여 상기 케이싱의 온도를 일정범위 내에 두도록 하는 것이므로 통상적인 다른 유형의 적용도 가능할 것이다.The heat sink 310 is provided with a thermistor 400 for detecting a temperature, and the thermistor 400 is electrically connected to a temperature control circuit 410 for controlling the temperature compensator 300. Connected. The temperature control circuit 410 adjusts the direction and the amount of the current to the temperature correction device 300 so as to endothermic or heated from the casing 100 by the temperature correction device 300, the temperature correction It may have a parallel connection with device 300 or in series as shown. The temperature correction device 300 applies a device using a general Peltier effect, that is, a thermoelectric heating / cooling device. Since the casing 100 is to be cooled under a general environment, the temperature compensating device 300 can compensate for the temperature of the casing 100 only by a cooling action. However, the temperature correction device 300 is stable under a special extreme situation, that is, in an environment where the ambient temperature is extremely low. It is possible to maintain the temperature of the casing 100 by the action of heating the casing to an appropriate temperature for lasing. Therefore, the temperature compensator may have only a cooling action or a heating action, or may have both a cooling action and a heating action, which will be selected according to the use. In addition, the temperature control circuit has a general structure, a conversion unit for converting the resistance change of the thermistor from the first stage to an electrical change, a differential heavy portion for comparing the obtained electrical signal with a reference level and then amplifying it; And a power medium width section for power amplifying the output obtained from the amplification section. At this time, since the direction of the output current determines the action of the temperature correction device, that is, the action of cooling or heating, the function of internally changing the direction of the current can be given based on the optional specification as described above. The function of such a temperature correction device is to detect the temperature of the casing and compare the detected value to a reference value so that the temperature of the casing is kept within a certain range by reflecting the temperature difference corresponding to the compared difference. Type applications will also be possible.
이상과 같은 구조의 본 발명 제2고조파 발생 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the second harmonic generator of the present invention having the above structure is as follows.
500 mW 정도의 출력을 가지는 레이저 다이오드로 809 nm 파장대의 적외색 레이저 빔을 상기 입력 미러(110)를 통해 공진기 내부로 입사시키면 이득 매체(120)에서의 기본파 발산, 편광 소자에 의한 특정 편광 필터링, 비선형 단결정 소자(140)에 의한 제2고조파 발생 등의 작용이 일어나게 되는데, 이때에 케이싱(100)은 약 30℃ 정도의 온도로 가열된다. 그러나 이 케이싱(100)은 그 주변의 온도 영향을 받아 가열온도 보다 낮게 냉각되거나 가열온도보다 높게 온도 상승한다. 이러한 주변 온도에 의한 케이싱(100)의 온도 변화는 주변 온도 변화가 심할 경우에 큰 문제가 되게 된다. 이에 따라 케이싱(100)은 수축 또는 팽창하게 되어 광학 부품간의 간격, 특히 입력 미러(110)와 출력미러(150)사이의 간격에 변화가 오게 된다. 그러나 이러한 현상이 나타나기 전에 본 발명을 특징지우는 케이싱(100)의 외주면에 마련된 열전 온도 보정 장치(300)가 케이싱(100)의 온도를 소정 범위 내에 두도록 제어되게 됨으로써 케이싱(100)의 이상 팽창이나 수축이 나타나지 않게 된다. 그리고 상기 비선형 단결정 소자가 목적하는 출력 보다 낮은 출력을 유지할 수 있는 정도로 상기 온도 조정 장치(141)에 상응하는 전류를 즉각적으로 흘려주어 상기 비선형 단결정 소자를 웜업 상태에 둔다.A laser diode with an output of about 500 mW is injected into the resonator with an infrared laser beam having a wavelength of 809 nm through the input mirror 110. The fundamental wave divergence in the gain medium 120 and specific polarization filtering by the polarizing element In this case, the second harmonic generation by the nonlinear single crystal element 140 occurs, and at this time, the casing 100 is heated to a temperature of about 30 ° C. However, the casing 100 is cooled below the heating temperature or rises above the heating temperature under the influence of the surrounding temperature. The temperature change of the casing 100 due to the ambient temperature becomes a big problem when the ambient temperature change is severe. As a result, the casing 100 contracts or expands, resulting in a change in the distance between the optical components, in particular, the distance between the input mirror 110 and the output mirror 150. However, before this phenomenon appears, the thermoelectric temperature correction device 300 provided on the outer circumferential surface of the casing 100, which characterizes the present invention, is controlled to keep the temperature of the casing 100 within a predetermined range, thereby causing abnormal expansion or contraction of the casing 100. Will not appear. The current corresponding to the temperature regulating device 141 is immediately flowed to the extent that the nonlinear single crystal element maintains an output lower than the desired output, thereby leaving the nonlinear single crystal element in a warm-up state.
이때에 웜업 온도에 대응하는 출력보다 높은 피이크치가 웜업상태의 온도와 그리고 목적하는 출력에 상응하는 온도 사이의 어느 온도에서 존재해서는 안된다. 따라서, 워밍업을 위한 온도와 목적 출력을 위한 온도는 목적하는 출력 보다 높은 인접한 두개의 피이크 출력에 상응하는 온도들의 사이의 범위에 있다.At this time, a peak value higher than the output corresponding to the warm-up temperature should not be present at any temperature between the temperature of the warm-up state and the temperature corresponding to the desired output. Thus, the temperature for warming up and the temperature for the desired output are in the range between the temperatures corresponding to two adjacent peak outputs higher than the desired output.
이때에 케이싱의 온도 보정은 두가지의 형태로 이루어 질 수 있는데, 하나는 주변 온도 보다 기준온도를 낮게 결정하여 케이싱의 온도가 주변온도에 의해 상승될 때에 상승된 온도를 일정범위 내에서 유지되게 하는 연속적인 냉각 과정이며, 다른 하나는 규정 온도를 주변 온도 보다 높게 하여 케이싱의 온도가 주변에 열을 빼앗김으로써 온도가 떨어질 때에 이를 적절히 가열하여 주변 온도 보다 높은 일정 범위내에서 케이싱의 온도가 유지되게 하는 가열 과정이다. 일반적으로는 상기 두가지의 온도 보정 유형에 있어서, 냉각에 의해 케이싱의 온도를 유지하는 것이 적용되겠으나, 전술한 바와 같이 특수한 상황 하에서 오히려 가열에 의해 온도를 유지하는 것이 있을 수도 있겠다. 이러한 두가지 유형의 공통점은 주변 온도의 변화와 내적 발열에도 불구하고 케이싱의 온도를 일정하게 유지하여 케이싱 내의 공진 거리의 변화를 최소화하는 것이다 케이싱의 온도 조절은 ±0.2 ℃ 범위 내에서 이루어지도록 하는 것이 바람직한데, 이러한 케이싱의 온도 유지작용에 의하면 주변의 온도가 ±25℃의 폭으로 변동되어도 케이싱의 온도는 규정된 온도에 대해 ±0.2 ℃ 범위 내에서 유지될 수 있다.At this time, the temperature compensation of the casing can be made in two forms. One is to determine the reference temperature lower than the ambient temperature so that the elevated temperature is maintained within a certain range when the casing temperature is increased by the ambient temperature. The other is a cooling process, and the other is the heating to ensure that the specified temperature is higher than the ambient temperature so that the temperature of the casing deprives the heat of the casing so that the temperature of the casing is appropriately heated to maintain the temperature of the casing within a certain range higher than the ambient temperature. It is a process. In general, in the above two types of temperature correction, it may be applied to maintain the temperature of the casing by cooling, but there may be one which maintains the temperature by heating under special circumstances as described above. Common to these two types is to keep the casing constant in spite of changes in ambient temperature and internal heat, minimizing changes in the resonance distance in the casing. It is desirable that the casing be controlled within a range of ± 0.2 ° C. However, according to the temperature maintaining action of the casing, the temperature of the casing can be maintained within the range of ± 0.2 ℃ for the prescribed temperature even if the ambient temperature fluctuates by a width of ± 25 ℃.
이상과 같은 과정을 거쳐 케이싱(100)의 온도 보정이 끝나면, 고조파 출력의 모드가 안정화되게 되는데, 이와 같이 모드가 안정화되었을 때에, 상기 온도 조정 장치(141)에 전류를 증가시켜 목적하는 출력에 대응하는 온도로 조절하여 목적하는 고조파 출력을 얻는다. 이와 같이 케이싱의 온도 안정화와 비선형 단결정 소자의 온도조정을 통한 고조파 출력의 선택을 포함하는 일련의 과정에 의하면 단 1분 만에 원하는 출력의 고조파를 얻을 수 있다.When the temperature correction of the casing 100 is completed through the above process, the mode of the harmonic output is stabilized. When the mode is stabilized in this way, the current is increased in the temperature adjusting device 141 to correspond to the desired output. To the desired harmonic output. Thus, according to a series of processes including the stabilization of the casing and the selection of harmonic output through the temperature control of the nonlinear single crystal element, harmonics of the desired output can be obtained in only one minute.
종래 일반적인 공진기에 있어서, 그 길이가 30㎜ 인 것의 경우, ±3% 이내의 제2고조파 광 출력 안정도를 얻기 위해서는 주변의 온도변화 폭이 ± 1 ℃ 이내 이어야 함을 고려할 때에 본 발명의 제2고조파 발생 장치는 주변 온도 변화 폭이 0 내지 50℃ 로 확장 될 수 있음을 감안하면 그 신뢰성에 있어서 매우 획기적임을 알 수 있다.In the conventional general resonator, when the length is 30 mm, the second harmonic of the present invention is considered that in order to obtain the stability of the second harmonic light output within ± 3%, the width of the temperature change should be within ± 1 ° C. It can be seen that the generator is very innovative in its reliability considering that the range of change in the ambient temperature can be extended from 0 to 50 ° C.
이와 같이 본 발명은 주변온도 변화에도 불구하고 매우 안정된 고조파의 발진 및 출력이 가능하며, 특히 목적하는 출력의 온도를 선택한 후 매우 짧은 시간(약 1분) 내에 안정된 광 출력을 얻게 되는데, 제품의 제작에 있어서 케이싱의 소재 선택에 어려움이 없으며, 특히 일반적인 알루미늄이나 스텐레스 등의 범용 소재를 적용할 수 있게 됨으로써 가격 면에 있어서 매우 유리하다.As described above, the present invention enables oscillation and output of very stable harmonics despite the change of ambient temperature, and particularly, the stable light output can be obtained within a very short time (about 1 minute) after selecting a desired output temperature. There is no difficulty in material selection of the casing, and it is particularly advantageous in terms of price by being able to apply general-purpose materials such as general aluminum or stainless steel.
제1도는 종래 제2고조파 발생 장치의 개략적 구조도,1 is a schematic structural diagram of a conventional second harmonic generator,
제2도는 종래 다른 제2고조파 발생 장치의 개략적 구조도,2 is a schematic structural diagram of another conventional second harmonic generator,
제3도는 본 발명에 따른 제2고조파 발생 장치의 개략적인 단면도,3 is a schematic cross-sectional view of a second harmonic generating device according to the present invention,
제4도는 비선형 단결정 소자(KTP)의 모드 특성 선도이다.4 is a mode characteristic diagram of a nonlinear single crystal element (KTP).
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100: 케이싱 110 : 입력미러100: casing 110: input mirror
120 : 이득매체 130 : 편광소자120: gain medium 130: polarizing element
140 : 비선형 단결정 소자 150 : 출력미러140: nonlinear single crystal element 150: output mirror
300 : 온도 보정 장치 310 : 히이트 싱크300: temperature correction device 310: heat sink
400 : 서어미스터 410 : 제어 회로400: thermistor 410: control circuit
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|---|---|---|---|---|
| KR100695733B1 (en) * | 2005-05-17 | 2007-03-15 | 학교법인단국대학 | System of second harmonic generation by which fast equilibrium phase-matching temperature of nonlinear optical crystal is reached |
| KR100790072B1 (en) * | 2006-03-29 | 2008-01-02 | 삼성전자주식회사 | Green optical module |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05235456A (en) * | 1992-02-24 | 1993-09-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Laser apparatus |
| JPH0621554A (en) * | 1992-06-30 | 1994-01-28 | Sony Corp | Laser light generating equipment |
-
1994
- 1994-12-12 KR KR1019940033753A patent/KR100327469B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05235456A (en) * | 1992-02-24 | 1993-09-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Laser apparatus |
| JPH0621554A (en) * | 1992-06-30 | 1994-01-28 | Sony Corp | Laser light generating equipment |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100695733B1 (en) * | 2005-05-17 | 2007-03-15 | 학교법인단국대학 | System of second harmonic generation by which fast equilibrium phase-matching temperature of nonlinear optical crystal is reached |
| KR100790072B1 (en) * | 2006-03-29 | 2008-01-02 | 삼성전자주식회사 | Green optical module |
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