KR100480701B1 - 레이저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고출력 반사형 T-타입 고체 레이저에 관한 것으로, 본 발명의 특징은 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드에서 나온 빔을 커플링해주는 파이버 관과, 상기 파이버 관을 통해 커플링된 빔을 집속시키는 렌즈계와, 상기 렌즈계를 통해 집속된 빔을 반사시켜 반사 거울 역할을 하는 45도 커팅된 비선형 물질과, 상기 비선형 물질을 통해 반사된 빔의 파장을 변환시키는 레이저 매질을 포함하여 구성된다.

Description

레이저{Laser}

본 발명은 레이저에 관한 것으로, 특히 고출력 반사형 T-타입 고체 레이저에서 45° 커팅된 비선형 물질을 사용하므로 레이저의 소형화 및 조정을 편리하게 하기 위한 레이저에 관한 것이다.

최근 고출력 고체 레이저 매질을 반사형으로 처리한 T-타입 구조에서 펑핑 소스를 레이저 매질로 반사시켜 주기 위해 45° 반사 거울이 사용된다.

이 반사 거울을 통해 45° 반사된 펌핑 소스는 레이저 매질로 입사되고 펌핑 소스가 다른 파장으로 변환되어 되반사된 빔이 비선형 물질을 거쳐 제 2 조화파로 전환된 후 공진거울을 빠져나가거나 혹은 공진 거울에 되반사 되어 다시 되돌아 반사 거울에 45°반사되어 나온다.

도 1은 종래의 레이저 구조를 보여주는 도면이고, 도 2는 종래의 레이저 구조에 따른 부품별 코팅 스펙을 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 레이저 다이오드(1)의 808nm의 빔이 파이버 관(fiber bundle)(2)을 통과하여 렌즈계(3)에 의해 모아진다. 이 모아진 빔은 808nm에서 45° 고반사 코팅된 반사 거울(4)에 의해 레이저 매질(5)인 Nd:YVO4에 의해 집속된다.

결국, 808 레이저 다이오드(1)에 의해 펌핑된 빔은 레이저 매질(5)을 통해 808nm를 914nm로 변환시킨다.

그리고 레이저 매질(5) 끝단(5a)과 공진 거울(7)에 914nm 고반사 코팅을 하여 914nm가 공진되도록 한다.

이때, 레이저 매질(5)과 공진 거울(7) 사이에 둔 45°반사거울(4)에 914nm가 통과하므로 도 2에 도시된 반사 거울(4)의 양단(4a, 4b)면에 914nm에 대한 45°에서의 고투과 코팅을 한다.

상기 914nm가 공진되면서 비선형 물질(6)인 LBO를 통과하면 제 2 조화파인 457nm가 생성된다.

이때, 반사 거울(4)의 한면(4b)에 457nm 고반사 코팅, 비선형 물질(6)인 LBO 양단에 457nm 고투과(6a), 공진 거울(7)에 457nm 고투과 코팅을 하여 생성된, 457nm가 공진 거울(7) 밖으로 빠져나가게 한다.

이와 같은 45° 반사 거울을 이용한 레이저의 공진기는 소형화가 어렵고, 레이저 부품에 여러 횟수의 코팅을 해야 하므로 제작이 번거럽고, 조정이 불편한 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 레이저를 소형화 시키며 코팅의 횟수를 줄여 제작이 용이하게 하는 레이저를 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드에서 나온 빔을 커플링해주는 파이버 관과, 상기 파이버 관을 통해 커플링된 빔을 집속시키는 렌즈계와, 상기 렌즈계를 통해 집속된 빔을 반사시켜 반사 거울 역할을 하는 45도 커팅된 비선형 물질과, 상기 비선형 물질을 통해 반사된 빔의 파장을 변환시키는 레이저 매질을 포함하여 구성된다.

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이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 레이저의 구조를 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저의 구조는 808nm의 레이저 다이오드(11)와, 상기 레이저 다이오드(11)에서 나온 빔을 커플링 해주는 파이버 관(fiber bundle)(12)과 빔을 집속시키는 렌즈계(13)와, 808nm를 914nm로 변환시키는 레이저 매질(14)인 Nd:YVO4와, 반사 거울 역할 및 제 2 조화파를 만드는 45° 커팅한 비선형 물질(15)인 LBO와, 공진 거울(16)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 레이저의 동작을 설명하면, 파이버 관(12)을 통과하여 나온 레이저 다이오드(11)의 808nm의 빔은 렌즈계(13)에 의해 모아진다.

이 모아진 808nm의 빔은 45°에서 고반사 코팅된 45°커팅 비선형 물질(15)에 반사하여 메이저 매질(14)인 Nd:YVO4에 집속된다.

결국, 808 레이저 다이오드(11)에 의해 펌핑된 빔은 레이저 매질(14)을 통해 808nm가 914nm로 변환된다.

그리고, 레이저 매질(14)의 끝단과 공진거울(16)에 914nm의 고반사 코팅을 하여 914nm가 공진하도록 한다.

상기 45° 커팅된 비선형 물질(15)에도 공진하는 914nm가 손실이 없도록 914nm 고반사 코팅을 하고, 공진하는 914nm가 비선형 물질(15)을 통과하면 제 2 조화파 457nm를 생성한다.

이때, LBO(15)에 457nm 고반사 코팅을 하여 공진기(19)로 빠져 나가도록 한다.

그리고, 상기와 같이 구성된 본 발명의 레이저는 도시된 도 1의 종래의 레이저 구성에서와 같이 반사거울(4), 레이저 매질(5)부분과, 렌즈계(3), 비선형 물질(6), 공진 거울(7)에 모두 맞도록 조정을 해야하나, 본 발명은 종래의 반사거울(4)을 제거한 레이저 구성으로 조정이 생략되므로 훨씬 간편해진다.

도 4는 본 발명에 따른 레이저 구조에서 비선형 물질의 사이즈를 비교한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기에서 설명한 도시된 도 1의 종래 반사 거울을 이용한 비선형 물질의 사이즈와 본 발명에 따른 45° 커팅된 비선형 물질을 이용하였을 경우 사이즈를 비교하여 보면, 본 발명의 45° 커팅된 비선형 물질이 BL에서 AL 만큼의 레이저 공진기가 축소됨을 볼 수 있는데, 기존의 반사 거울 조정을 반사거울과 비선형 물질 사이에 일정 거리를 두어야 하는 대신 본 발명에서는 조정거리가 불필요하므로 사이즈를 줄일 수 있다.

따라서, 비선형 물질의 길이는 제 2 조화파의 효율에 관계되는데, 즉 914nm가 비선형 물질을 통과하면서 457nm로 변환되며, 효율은 914nm 빔이 지나가는 비선형 물질의 길이에 관계하는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 레이저 구조에서 비선형 물질의 코팅 처리를 비교한 도면으로, 기존 구성에서는 반사 거울 양단과 비선형 물질에 코팅이 필요한데 비해 본 발명의 45° 커팅된 비선형 물질을 사용할 경우 커팅된 비선형 물질 한쪽면만 코팅을 하면 되므로 코팅 횟수를 1/3으로 줄일 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 레이저의 제 1 실시예를 보여주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 고출력 반사 T-타입 블루 레이저에서 공진기에 457nm 고반사 코팅을 하여 빔을 다시 반사시켜 화살표가 굵게 표시된 방향으로 457nm를 얻는 경우도 45° 커팅한 비선형 물질인 LBO가 사용된 것으로, 공진기에서 반사된 457nm 빔이 비선형 물질(21)의 457nm 고반사 코팅에 의해 45°각도로 빠져나간다.

이때, 비선형 물질(21)의 부분(22)에 457nm 고투과 코팅을 한다.

도 7은 본 발명에 따른 레이저의 제 2 실시예를 보여주는 도면이다.

도 7을 참조하면, 녹색 레이저에 45° 커팅한 비선형 물질 응용시 코팅 스펙에 관한 것으로 블루 레이저와 같이 녹색 레이저에도 같이 응용 가능하다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 고출력 반사형 T-타입 고체 레이저에서 비선형 물질 앞에 일반적으로 사용하는 반사 거울을 없애고, 비선형 결정을 45° 커팅하여 반사 거울 역할을 대행하게 만듦으로 레이저 공진기의 소형화 및 조정을 편리하게 하고 부품에 관한 코팅의 횟수를 줄여 제작을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

도 1은 종래의 레이저 구조를 보여주는 도면

도 2는 종래의 레이저 구조에 따른 부품별 코팅 스펙을 보여주는 도면

도 3은 본 발명에 따른 레이저의 구조를 보여주는 도면

도 4는 본 발명에 따른 레이저 구조에서 비선형 물질의 사이즈를 비교한 도면

도 5는 본 발명에 따른 레이저 구조에서 비선형 물질의 코팅 처리를 비교한 도면

도 6은 본 발명에 따른 레이저의 제 1 실시예를 보여주는 도면

도 7은 본 발명에 따른 레이저의 제 2 실시예를 보여주는 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11 : 레이저 다이오드 12 : 파이버 관(fiber bundle)

13 : 렌즈계 14 : 레이저 매질

15 : 비선형 물질 16 : 공진 거울

Claims (2)

1. 레이저 다이오드와;

   상기 레이저 다이오드에서 나온 빔을 커플링해주는 파이버 관과;

   상기 파이버 관을 통해 커플링된 빔을 집속시키는 렌즈계와;

   상기 렌즈계를 통해 집속된 빔을 반사시켜 반사 거울 역할을 하는 45도 커팅된 비선형 물질과;

   상기 비선형 물질을 통해 반사된 빔의 파장을 변환시키는 레이저 매질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저.
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