KR100425593B1 - High power OPO laser - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가시광선 영역에서 적외선 영역까지의 광선을 출력하는 오피오(OPO ; Optical Parametric Oscillator) 레이저 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 장치(200)는, 펌핑 레이저(201)와, 펌핑 레이저의 광선을 펌핑광으로 사용 가능한 빔 크기로 조정하는 빔 리듀서(203)와, 빔 리듀서에서 출력되어 입사되는 펌핑광 중 오피오 레이저 광선을 출력하는데 사용되는 펌핑광은 반사하고 그 이외의 펌핑광은 빔 덤프(205)로 투과시키는 제1 부분반사경(204)과, 반사된 펌핑광과 상호작용을 통해 오피오 레이저 광선을 발생시키는 이득 매질(207)과, 이득 매질로부터 출력되는 펌핑광 중 오피오 레이저 광선은 투과시키고 그 이외의 펌핑광은 빔 덤프(211)로 반사하는 제2 부분반사경(209)과, 투과된 오피오 레이저 광선을 왕복 운동시켜 증폭시키는 공진기 및, 증폭된 오피오 레이저 광선을 아이들러 광선(214)과 시그널 광선(213)으로 분리하는 프리즘(212)을 포함한다. 본 발명의 장치는 펌핑광이 부분반사경에 입사되어 일련의 과정을 수행하고 공진기에는 입사되지 않도록 구성되어 있어, 펌핑을 강하게 하더라도 공진기가 손상되지 않으면서 고출력 오피오 레이저 광선을 출력하는 효과가 있다.The present invention relates to an OPO (Optical Parametric Oscillator) laser device for outputting light from the visible region to the infrared region, the apparatus 200 of the present invention, the pumping laser 201 and the light of the pumping laser The beam reducer 203 adjusts the beam size to be usable as the pumping light, and the pumping light used to output the opio laser beam is output from the beam reducer, and the other pumping light is beam dumped. A first partial reflector 204 that transmits to 205, a gain medium 207 that generates an opio laser beam through interaction with the reflected pumping light, and an opio laser beam of the pumped light output from the gain medium The second partial reflector 209 reflects the beam dump 211, the resonator reciprocates the transmitted opio laser beam, and the amplified opio ray A prism 212 that separates the low beam into an idler beam 214 and a signal beam 213. The apparatus of the present invention is configured so that the pumping light is incident on the partial reflector to perform a series of processes and is not incident on the resonator, so that the pumping light outputs a high output opio laser beam without damaging the resonator.
Description
본 발명은 오피오 레이저 장치에 관한 것이며, 특히, 고출력 오피오 레이저 광선을 출력시킬 수 있도록 펌핑성능을 향상시킨 오피오 레이저 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an opio laser device, and more particularly, to an opio laser device having improved pumping performance to output a high output opio laser beam.
오피오(OPO ; Optical Parametric Oscillator) 레이저는 파장을 변화시킬 수 있는 레이저로서, 파장 가변영역이 가시광선 영역에서 적외선 영역까지로 그 범위가 대단히 넓고 이득 매질의 수명이 길기 때문에 응용 분야가 다양하다.OPO (Optical Parametric Oscillator) laser is a laser that can change the wavelength, because the wavelength variable range from the visible region to the infrared region is very wide and the life span of the gain medium has a wide range of applications.
도 1은 종래기술에 따른 오피오 레이저 장치의 구성요소들을 도시한 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 레이저 장치(100)는 펌프 레이저(101)로부터 발생된 레이저 광선이 반사경(102)에서 반사한 후 빔 리듀서(103)에 입사하여 적당한 직경을 갖는 빔 크기로 조정되어 에너지를 공급하는 펌핑광으로 사용된다. 상기 빔 리듀서(103)를 통과한 펌핑광은 공진기를 구성하는 제1 거울(104)에 입사된 후, 반사광은 이득 매질(106)로 입사하고, 투과광은 제1 빔 덤프(105)에 입사하여 소멸된다.1 is a schematic diagram showing components of an opio laser device according to the prior art. As shown in FIG. 1, the laser device 100 of the related art has a beam size having an appropriate diameter after the laser beam generated from the pump laser 101 is reflected by the reflector 102 and then enters the beam reducer 103. It is used as a pumping light to regulate and supply energy. After the pumping light passing through the beam reducer 103 is incident on the first mirror 104 constituting the resonator, the reflected light is incident on the gain medium 106, and the transmitted light is incident on the first beam dump 105. It is destroyed.
상기와 같이 이득 매질(106)로부터 출력되는 펌핑광(오피오 레이저 광선을 포함함)은 공진기를 구성하는 제2 거울(107)에서 반사되어 제2 빔 덤프(108)에 입사하여 소멸되고, 오피오 레이저 광선은 제1, 제2 거울(104, 107)로 구성된 공진기를 통해 증폭된다. 이렇게 증폭된 오피오 레이저 광선은 제2 거울(107)을 투과한 후 프리즘(109)에 입사한다. 이렇게 프리즘(109)에 입사하는 오피오 레이저 광선은 굴절률의 차이에 의해 분산되어 시그널 광선(110)과 아이들러 광선(111)으로 분리된다.As described above, the pumping light (including the opio laser beam) output from the gain medium 106 is reflected by the second mirror 107 constituting the resonator, enters the second beam dump 108, and disappears. The o laser beam is amplified through a resonator composed of first and second mirrors 104 and 107. The amplified opio laser beam passes through the second mirror 107 and then enters the prism 109. The opio laser beam incident on the prism 109 is dispersed by the difference in refractive index and separated into the signal beam 110 and the idler beam 111.
일반적으로 상기와 같이 구성되는 레이저의 성능은 광선의 출력 세기로 평가된다. 특히, 오피오 레이저의 경우 강한 출력을 가진 레이저가 요구되는 경우가 많다. 출력을 강하게 하기 위해서는 펌핑광의 세기를 강하게 하여 주면 된다. 그러나, 종래의 레이저 장치의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 펌핑광이 오피오 레이저 공진기를 구성하는 거울에 직접 입사되도록 구성되어 있으므로, 펌핑광의 세기를 강하게 할 경우 공진기를 구성하고 있는 광학부품이 쉽게 파손되는 문제점이 있다. 따라서, 펌핑광은 공진기의 광학부품이 파손되지 않는 범위 내에서 사용되어야 하므로 출력을 증가시키는데 한계가 있다.In general, the performance of the laser configured as described above is evaluated by the output intensity of the light beam. In particular, in the case of an opio laser, a laser having a strong output is often required. In order to increase the output, the intensity of the pumping light may be increased. However, in the conventional laser device, as shown in FIG. 1, the pumping light is directly incident on the mirror constituting the opio laser resonator. Therefore, when the intensity of the pumping light is increased, the optical component constituting the resonator There is a problem that is easily broken. Therefore, the pumping light should be used within the range that the optical component of the resonator is not damaged, so there is a limit to increasing the output.
따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오피오 레이저의 공진기를 손상시키지 않고 펌핑을 강하게 함으로써 고출력 오피오 레이저 광선을 출력시키는 고출력 오피오 레이저 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, to provide a high power opio laser device that outputs a high power opio laser beam by strengthening the pumping without damaging the resonator of the opio laser. Its purpose is to.
도 1은 종래기술에 따른 오피오 레이저 장치의 구성요소들을 도시한 개략도이고,1 is a schematic diagram showing components of an opio laser device according to the prior art,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 고출력 오피오 레이저 장치의 구성요소들을 도시한 개략도이며,2 is a schematic diagram illustrating components of a high power opio laser device according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2에 도시된 고출력 오피오 레이저 장치를 통해 펌핑광의 세기에 따른 출력광선의 세기를 실험한 결과를 도시한 그래프이다.3 is a graph showing the results of experimenting with the intensity of the output light according to the intensity of the pumping light through the high power opio laser device shown in FIG.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠
200 : 레이저 장치 201 : 펌프 레이저200: laser device 201: pump laser
202 : 반사경 203 : 빔 리듀서202: reflector 203: beam reducer
204, 209 : 부분반사경 205, 211 : 빔 덤프204, 209: partial reflector 205, 211: beam dump
206, 210 : 거울 207 : 이득 매질206, 210: mirror 207: gain medium
208 : 회전 스테이지 212 : 프리즘208: rotating stage 212: prism
213 : 시그널 광선 214 : 아이들러 광선213: signal beam 214: idler beam
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오피오 레이저 장치는, 펌핑 레이저와, 상기 펌핑 레이저의 광선을 펌핑광으로 사용 가능한 빔 크기로 조정하는 빔 리듀서와, 상기 빔 리듀서에서 출력되어 입사되는 상기 펌핑광 중 오피오 레이저 광선을 출력하는데 사용되는 펌핑광은 반사하고 그 이외의 펌핑광은 빔 덤프로 투과시키는 제1 부분반사경과, 반사된 상기 펌핑광과 상호작용을 통해 오피오 레이저 광선을 발생시키는 이득 매질과, 상기 이득 매질로부터 출력되는 펌핑광 중 오피오레이저 광선은 투과시키고 그 이외의 펌핑광은 빔 덤프로 반사하는 제2 부분반사경과, 투과된 상기 오피오 레이저 광선을 왕복 운동시켜 증폭시키는 공진기 및, 증폭된 상기 오피오 레이저 광선을 아이들러 광선과 시그널 광선으로 분리하는 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 한다.The opio laser device of the present invention for achieving the above object comprises a pumping laser, a beam reducer for adjusting the beam of the pumping laser to a beam size usable as a pumping light, and the pumping light output from the beam reducer A benefit of generating the opio laser beam through interaction with the first partial reflector that reflects the pumping light used for outputting the opio laser beam and transmits the other pumping light to the beam dump, and the reflected pumping light. A resonator for reciprocating and amplifying the opio laser beam, and a second partial reflector for transmitting the opiolaser beam of the pumping light output from the gain medium and reflecting other pumping light to the beam dump, and the transmitted opio laser beam. And a prism separating the amplified opio laser beam into an idler beam and a signal beam. It is done.
아래에서, 본 발명에 따른 고출력 오피오 레이저 장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a high power opio laser device according to the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 고출력 오피오 레이저 장치의 구성요소들을 도시한 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 장치(200)는 펌프 레이저(201)로부터 발생된 레이저 광선이 반사경(202)에서 반사한 후 빔 리듀서(203)에 입사하여 적당한 직경을 갖는 빔 크기로 조정되어 에너지를 공급하는 펌핑광으로 사용된다. 상기 빔 리듀서(203)를 통과한 펌핑광은 제1 부분반사경(204)에 입사된 후, 반사광은 이득 매질(207)로 입사하고, 투과광은 제1 빔 덤프(205)에 입사하여 소멸된다.2 is a schematic diagram illustrating components of a high power opio laser device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the laser device 200 of the present invention has a beam size having an appropriate diameter by entering the beam reducer 203 after the laser beam generated from the pump laser 201 is reflected by the reflector 202. It is used as pumping light to supply energy by adjusting to. After the pumping light passing through the beam reducer 203 is incident on the first partial reflector 204, the reflected light is incident on the gain medium 207, and the transmitted light is incident on the first beam dump 205 and then disappears.
상기 이득 매질(207)에 입사되는 펌핑광은 이득 매질(207)과 상호작용을 일으켜 레이저 광선을 발생시킨다. 이렇게 발생된 레이저 광선은 이득 매질(207)로부터 출력되는데, 이 때 출력되는 오피오 레이저 광선의 파장은 이득 매질(207)이 고정되어 있는 회전 스테이지(208)를 회전시킴으로써 조정된다.The pumped light incident on the gain medium 207 interacts with the gain medium 207 to generate a laser beam. The laser beam thus generated is output from the gain medium 207, wherein the wavelength of the opio laser beam output is adjusted by rotating the rotating stage 208 on which the gain medium 207 is fixed.
상기와 같이 이득 매질(207)로부터 출력되는 펌핑광(오피오 레이저 광선을 포함함)은 제2 부분반사경(209)에서 반사되어 제2 빔 덤프(211)에 입사하여 소멸되고, 오피오 레이저 광선은 제1, 제2 거울(206, 210)로 구성된 공진기를 통해 증폭된다. 이렇게 증폭된 오피오 레이저 광선은 제2 거울(210)을 투과한 후 프리즘(212)에 입사한다.As described above, the pumping light (including the opio laser beam) output from the gain medium 207 is reflected by the second partial reflector 209, enters the second beam dump 211, and is extinguished. Is amplified by a resonator composed of first and second mirrors 206 and 210. The amplified opio laser beam passes through the second mirror 210 and then enters the prism 212.
오피오 레이저 광선에는 파장이 짧은 시그널 광선(가시광선 영역)과 파장이 긴 아이들러 광선(적외선 영역)이 섞여 있으며, 프리즘(212)을 통과하면서 이들 두 개의 광선은 굴절률의 차이에 의해 분산되어 시그널 광선(213)과 아이들러 광선(214)으로 분리된다.The opio laser beam is a mixture of a short wavelength signal beam (visible light region) and a long wavelength idler light (infrared region). As the light passes through the prism 212, the two light rays are dispersed by the difference in refractive index, and thus the signal light beam is scattered. 213 and idler rays 214.
이러한 시그널 광선(213)과 아이들러 광선(214)의 파장(가시광선 영역 또는 적외선 영역)은 회전 스테이지(208)를 통해 이득 매질(207)의 방향을 달리함으로써 조정된다.The wavelengths of these signal rays 213 and idler rays 214 (visible or infrared) are adjusted by varying the direction of the gain medium 207 through the rotating stage 208.
본 발명의 오피오 레이저의 공진기는 2개의 거울(206, 210)로 구성되어 있는데, 펌핑광이 제1 거울(206)에 직접 입사되지 않도록 구성되어 있다. 즉, 빔 리듀서(203)를 통과한 펌핑광은 제1, 제2 부분반사경(204, 209)을 통해 반사되고 투과되는 과정을 거쳐 오피오 레이저 광선을 출력하고, 이렇게 출력된 오피오 레이저 광선은 2개의 거울(206, 210)로 구성된 공진기를 통해 증폭된다. 이렇듯, 펌핑광이 공진기를 구성하는 제1, 제2 거울(206, 210)에 직접 입사되지 않아, 제1, 제2 거울(206, 210)에 손상을 입히지 않는다.The resonator of the opio laser of the present invention is composed of two mirrors 206 and 210, so that the pumping light is not directly incident on the first mirror 206. That is, the pumping light passing through the beam reducer 203 outputs an opio laser beam through a process of being reflected and transmitted through the first and second partial reflectors 204 and 209. It is amplified through a resonator composed of two mirrors 206 and 210. As such, the pumping light does not directly enter the first and second mirrors 206 and 210 constituting the resonator, and thus does not damage the first and second mirrors 206 and 210.
또한, 본 발명의 제1, 제2 부분반사경(204, 209)은 펌핑광에 의해 손상되지 않도록 그 배면이 하드 코팅되어 있다. 이렇게 구성된 제1, 제2 부분반사경(204, 209)은 펌핑광의 출력을 증가시키더라도 파손되지 않고 펌핑광을 반사 및 투과시키게 된다. 이러한 제1, 제2 부분반사경(204, 209) 및 이득 매질(207)은 공진기 내에 설치되는데, 이렇게 펌핑광을 받아들일 수 있는 제1, 제2 부분반사경(204, 209)을 공진기 내에 추가로 삽입함으로써, 펌핑광의 출력을 증가시키더라도 공진기를 구성하는 제1, 제2 거울(206, 210)에 손상을 입히지 않으면서 높은 오피오 레이저 광선을 출력하게 된다.In addition, the first and second partial reflection mirrors 204 and 209 of the present invention are hard-coated on the back thereof so as not to be damaged by the pumping light. The first and second partial reflection mirrors 204 and 209 configured as described above do not break even if the output of the pumping light is increased, thereby reflecting and transmitting the pumping light. The first and second partial reflectors 204 and 209 and the gain medium 207 are installed in the resonator. In addition, the first and second partial reflectors 204 and 209 capable of receiving the pumped light may be additionally installed in the resonator. By inserting, even if the output of the pumping light is increased, the high opio laser beam is output without damaging the first and second mirrors 206 and 210 constituting the resonator.
또한, 본 발명은 파워가 큰 펌핑광이 공진기를 구성하는 제1 거울(206)에 직접 입사하지 않으므로 공진기를 구성하는 제1 거울(206) 대신에 펌핑광에 의해 손상을 입기 쉬운 그레이팅을 사용하여도 무방한데, 그레이팅을 사용할 경우에는 단순히 제1 거울(206)의 위치에 그레이팅을 설치하면 된다. 이렇게 그레이팅으로 교체 설치할 경우에는 출력되는 출력광선의 선 폭을 좁게 할 수 있다. 이렇듯, 본 발명은 제1 거울(206) 대신에 그레이팅으로 교체 사용하더라도 펌핑광의 재배치에 따른 불편함이 전혀 없다.In addition, the present invention uses a grating that is susceptible to damage by the pumping light instead of the first mirror 206 constituting the resonator because the pumping light having a large power does not directly enter the first mirror 206 constituting the resonator. In the case of using the grating, the grating may be simply installed at the position of the first mirror 206. In this case, the line width of the output light beam can be narrowed. As such, even if the present invention replaces and uses the grating instead of the first mirror 206, there is no inconvenience due to the rearrangement of the pumping light.
도 3은 도 2에 도시된 고출력 오피오 레이저 장치를 통해 펌핑광의 세기에 따른 출력광선의 세기를 실험한 결과를 도시한 그래프이다. 도 3에 도시된 그래프는 파장 355nm인 Nd:YAG 레이저의 3차 조화파를 펌핑광으로 사용한 것으로서, 펌핑광의 에너지가 클수록 모든 파장에 걸쳐서 오피오 레이저 광선의 출력이 강하게 나타남을 알 수 있다. 또한, 도 3과 같은 본 발명의 실험결과, 펌핑광의 에너지를 증가시켜 오피오 레이저 광선의 출력을 강하게 하더라도, 공진기는 전혀 파손되지 않았다.3 is a graph showing the results of experimenting with the intensity of the output light according to the intensity of the pumping light through the high power opio laser device shown in FIG. The graph shown in FIG. 3 uses the third harmonic wave of the Nd: YAG laser having a wavelength of 355 nm as the pumping light. As the energy of the pumping light increases, the output of the opio laser beam is stronger over all wavelengths. Further, as a result of the experiment of the present invention as shown in FIG. 3, even if the energy of the pumping light is increased to increase the output of the opio laser beam, the resonator is not damaged at all.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 고출력 오피오 레이저 장치는 펌핑광이 부분반사경에 입사되어 일련의 과정을 수행하고 공진기에는 입사되지 않도록 구성되어 있어, 펌핑을 강하게 하더라도 공진기가 손상되지 않으면서 고출력 오피오 레이저 광선을 출력하는 효과가 있다.As described in detail above, the high power opio laser device of the present invention is configured such that the pumping light is incident on the partial reflector to perform a series of processes and is not incident on the resonator, so that even if the pumping is strong, the high power opio laser is not damaged. There is an effect of outputting a laser beam.
이상에서 본 발명의 고출력 오피오 레이저 장치에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.The technical details of the high power opio laser device of the present invention have been described above with the accompanying drawings, but this is only illustrative of the best embodiment of the present invention and is not intended to limit the present invention.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
Claims (4)
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| Publication number | Publication date |
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| KR20030053379A (en) | 2003-06-28 |
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Legal Events
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