KR100714609B1 - 가시광선 레이저 장치 - Google Patents

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KR100714609B1
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wavelength light
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용재철
김유승
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은, 제1 파장광을 방출하는 여기광원부, 상기 여기광원부의 제1 파장광에 의해 여기되어 제2 파장광을 방출하며, 상기 제2 파장광의 광출사 방향에 반대되는 면에 위치한 상기 제2 파장광에 대한 고반사층을 갖는 이득구조체, 상기 이득구조체의 광출사방향에 배치되고, 상기 이득구조체의 고반사층과 함께 상기 제2 파장광에 대한 공진기로서 동작하는 출력측 미러, 및 상기 제2 파장광의 광출사방향에 위치하여, 상기 이득구조체에서 방출되는 제2 파장광을 가시광선에 해당하는 제3 파장광으로 변환시키기 위한 업컨버젼 광섬유 레이저부를 포함하는 가시광 레이저 장치를 제공한다.
업컨버젼 광섬유(up-conversion fiber), 레이저(laser), 광 여기 반도체(optically pumped semiconductor)

Description

가시광선 레이저 장치{VISIBLE LIGHT BEAM LASER DEVICE}
도1은 종래의 광 여기 반도체 레이저를 이용한 가시광 레이저 장치의 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가시광선 레이저 장치의 개략도이다.
도2은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 가시광선 레이저 장치의 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
21: 레이저 다이오드 22: 전달 광학계
23: 이득구조체 24: 고반사층
25: 입력측 미러 26a, 26b: 집광 광학계
27: 업컨버젼 광섬유 28: 출력측 미러
29: 히트싱크 35a: 폴드미러
본 발명은 레이저에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부환경(파장, 온도 등)에 대한 민감성을 완화시킨 고효율 가시광선 레이저 장치에 관한 것이다.
최근에 다양한 디스플레이 및 광 기록장치분야에서, 녹색 또는 청색의 단파장을 발광하는 레이저의 수요가 늘어나고 있다. 하지만 이러한 단파장광 레이저는 적외선 또는 적색광과 같은 장파장광 레이저에 비해 제조공정이 어렵고 단가가 매우 높다는 문제가 있다.
미국특허번호 6,683,901 (양수인: Coherent.Inc, 발명의명칭:High-power external-cavity optically-pumped semiconductor lasers)는 광 여기 반도체 레이저(Optically Pumped Semiconductor(OPS)lasers)를 사용해서 가시광을 발생시키는 방식을 제안하였다. 도1은 상기 종래방식에 의한 레이저 장치의 개략도이다.
도1을 참조하면, 반도체 레이저 다이오드(Pump Diode)(11)로부터 808nm(λ1) 광이 OPS 칩(13)을 광 여기하여 920nm(λ2) 빛을 생성한다. 920nm(λ2)광은 곡면미러(Curved Mirror)(18)를 지나 평면미러(Flat Mirror)(15a)에서 반사되어 다시 OPS 칩(13)으로 되돌아와 적외선광(920nm) 공진기를 구성한다. OPS칩(13)의 한 면은 DBR(Distributed Bragg Reflector) 미러(14)가 있어 적외선광 공진기의 반대편 미러 역할을 한다. 이 적외선광이 SHG 결정(Second Harmonic Generation Crystal)(17)에 입사하면 가시광(460nm(λ3))으로 변환된다. 이 가시광은 적외선광 왕복에 의해서 두 번 생성되며, 이 빛은 곡면미러(18)로 출력된다. 평면미러(15a)는 가시광에서 고반사로 되어있다(HR for Blue). 이 방식을 이용해서 고출력(수 W), 고품질의 가시광을 생성할 수 있었다.
그러나, 상기 종래기술은 다음과 같은 문제점이 있다.
파장변환 소자로 사용되는 SHG 결정(17)은 변환 효율을 결정하는 위상접합(phase matching)조건이 까다로워 적외선 파장을 정확히 유지해야 한다. 또한 위상접합 조건은 온도에 민감하기 때문에 SHG 결정(17)의 온도를 일정하게 유지해야 한다. 따라서 온도 조절을 위한 TEC 등의 냉각 소자가 요구되며, 일정한 온도에 도달해야 레이저가 정상 동작을 하므로 턴온(turn-on) 시간이 길어진다. 또한 적외선광의 파장폭도 가늘어야 변환 효율이 향상된다.
따라서 파장폭 및 파장 안정성을 향상 시키기 위해 추가의 복굴절 필터(Birefringent Filter, BRF)(15)등을 사용해야 하며, 이 복굴절 필터(15)도 온도 의존성이 있어 온도를 일정하게 유지시켜야 한다. 마지막으로 적외선광의 빔품질(M2 )도 좋아야 SHG 결정(17)의 파장 변환 효율이 향상되기 때문에 적외선광을 단일모드로 발진시켜야 한다. 이는 광 여기 반도체 레이저 구조에서 얻을 수 있는 최대 적외선광 출력을 제한하므로, 얻을 수 있는 가시광 출력도 역시 제한된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 업컨버젼 광섬유 레이저의 여기광원으로 광 여기 반도체 레이저(OPS laser)를 사용하여 기존의 가시광 레이저들의 문제점인 집광 광학계의 복잡성, 파장에 따른 고민감성, 온도 변화에 따른 고민감성을 개선하고, 공진기 구조를 최적화 하여 가시광 의 최대 출력을 향상시키는 가시광 레이저 장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 실현하기 위해서, 본 발명은
제1 파장광을 방출하는 여기광원부와, 상기 여기광원부의 제1 파장광에 의해 여기되어 제2 파장광을 방출하며, 상기 제2 파장광의 광출사방향에 반대되는 면에 위치한 상기 제2 파장광에 대한 고반사층을 갖는 이득구조체와, 상기 이득구조체의 광출사방향에 배치되고, 상기 이득구조체의 고반사층과 함께 상기 제2 파장광에 대한 공진기로서 동작하는 출력측 미러, 및 상기 제2 파장광의 광출사방향에 위치하여, 상기 이득구조체에서 방출되는 제2 파장광을 가시광선에 해당하는 제3 파장광으로 변환시키기 위한 업컨버젼 광섬유 레이저부를 포함하는 가시광 레이저 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 업컨버젼 광섬유 레이저부는 상기 공진기 내부에 위치하도록 상기 이득구조체와 상기 출력측 미러 사이에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 업컨버젼 광섬유 레이저부는, 희토류 이온이 코어에 도프된 업컨버젼 광섬유와, 상기 광섬유의 입력단과 상기 이득구조체 사이에 배치되어 상기 출력측 미러와 함께 제3 파장광에 대한 공진기를 형성하는 입력측 미러를 포함할 수 있다. 상기 입력측 미러는 상기 제2 파장광에 대해서는 무반사(예: 반사율이 0%) 코팅, 상기 제3 파장광에 대해서는 고반사(예: 반사율이 100%) 코팅이 되는 것이 바람직하다.
상기 업컨버젼 광섬유 레이저부는, 상기 입력측 미러와 상기 업컨버젼 광섬유의 입력단 사이에 배치되며, 상기 업컨버젼 광섬유로 입사되는 광을 집광시키기 위한 제1 집광 광학계와, 상기 출력측 미러와 상기 업컨버젼 광섬유의 출력단 사이에 배치되며, 상기 업컨버젼 광섬유로 입사되는 광을 집광시키기 위한 제2 집광 광학계를 더 포함할 수 있다.
상기 출력측 미러 및 상기 입력측 미러 중 적어도 하나는 광섬유 격자 미러로 구성될 수 있다.
상기 업컨버젼 광섬유는 단일모드 광섬유(single mode fiber), 멀티모드 광섬유(multimode fiber), 이중 클래딩 광섬유(double cladding fiber) 및 편광유지 광섬유(polarization maintaining fiber)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나일 수 있다.
상기 여기광원부는, 상기 제1 파장광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드와,상기 반도체 레이저 다이오드의 제1 파장광을 상기 이득구조체에 입사시키기 위한 전달광학계를 포함할 수 있다.
상기 반도체 레이저 다이오드는 복수의 반도체 레이저가 배열된 반도체 어레이인 것일 수 있다. 이렇게 복수의 반도체 레이저가 배열되는 경우에는 상기 이득구조체로 입사되는 제1 파장광의 세기가 증대되어 효율을 높일수 있다.
상기 이득구조체는 제1 파장광에 의해 여기되어 제2 파장광을 생성하는 광 여기 반도체(OPS:Optically Pumped Semiconductor)칩일 수 있다.
또한 상기 이득구조체는 제1 파장광에 의해 여기되어 제2 파장광을 생성하는 레이저 크리스탈일 수도 있다.
상기 고반사층은, 상기 제1 파장광에서 고반사성을 갖도록 서로 다른 굴절률을 갖는 2종의 유전체층이 적층되어 이루어진 DBR(Distributed Bragg Reflector)구조인 것이 바람직하다.
상기 출력측 미러는 상기 제2 파장광을 위한 공진기가 절곡되도록 배치되며, 상기 절곡된 지점에 배치되어 상기 이득구조체의 광출사 방향을 상기 출력측 미러로 향하도록 반사시키는 폴드 미러를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 폴드 미러의 위치는 상기 입력측 미러와 상기 업컨버젼 광섬유 레이저의 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가시광 레이저 장치의 개략도이다.
도2를 참조하면, 상기 가시광 레이저 장치(20)는 여기광원부(LS), 고반사층(24)이 부착된 이득구조체(23), 출력측 미러(28), 및 업컨버젼 광섬유 레이저부(RV)를 포함한다.
상기 여기광원부(LS)는 제1 파장광(λ1)을 방출하는 반도체 레이저 다이오드(21)와 상기 반도체 레이저 다이오드(21)로부터 방출되는 제1 파장광(λ1)을 상기 이득구조체(23)에 입사시키기 위한 전달 광학계(22)를 포함한다. 예를 들어, 렌즈등의 집광장치가 상기 전달 광학계(22)로 바람직하다.
상기 반도체 레이저 다이오드(21)는, 제1 파장광(λ1)을 상기 이득구조체(23)에 입사시켜 상기 이득구조체(23)로부터 제2 파장광(λ2)을 발진시킨다.
상기 이득구조체(23)는, 제1 파장광에 의해 여기되어 제2 파장광을 생성하는 광 여기 반도체(OPS:Optically Pumped Semiconductor)칩일 수 있고, 또한 레이저 크리스탈일 수도 있다. 바람직하게는 파장 및 온도의 민감성에 유리한 광 여기 반 도체(OPS)를 사용하는 것이 적절하다. 제2 파장광(λ2)으로 빔품질(발산각, 크기)이 우수한 광 여기 반도체 레이저(OPS laser)를 사용하므로 광섬유에 제2 파장광을 집광하기 위한 복잡한 집광광학계가 필요하지 않을 수 있다.
상기 제2 파장광(λ2)이 공진을 일으켜 광효율을 높게 하기 위해서, 상기 이득구조체(23)에 부착된 고반사층(24) 및 출력측 미러(28)를 양단으로 하는 제1 공진기(RI)가 형성된다. 상기 제1 공진기(RI)의 양단을 이루는 고반사층(24)과 출력측 미러(28)는 제2 파장광(λ2)에 대한 고반사 코팅이 됨이 바람직하다.
또한, 상기 이득구조체(23)에서 방출되는 제2 파장광(λ2)을 상기 제1 공진기(RI) 내의 한방향으로 집중시키기 위해, 상기 광출사방향에 반대되는 면에 위치한 상기 제2 파장광(λ2)에 대한 고반사층(24)을 접촉시킬수 있다. 상기 고반사층(24)은 제2 파장광(λ2)에서 고반사성(예: 반사율이 100%)을 갖도록 서로 다른 굴절률을 갖는 2종의 유전체층이 교대로 적층되어 이루어진 DBR(Distributed Bragg Reflector) 미러(24)인 것이 바람직하다.
상기 이득구조체(23)의 한쪽면은 DBR 미러(24)가 부착되어 있고 히트싱크(29)와 접촉되어 방열된다. 상기 이득구조체(23)가 광 여기 반도체(OPS)인 경우에 는, 상기 히트싱크(29)는 SiC 또는 다이아몬드로 구성된 열전도성이 뛰어난 물질을 사용함이 바람직하다.
제1 공진기(RI)에서 요구되는 제2 파장광(λ2)에 따라 상기 반도체 레이저 다이오드(21)의 파장이 변경되어야 하지만, 상기 반도체 레이저 다이오드(21)의 제1 파장광(λ1)은 제2 파장광(λ2)보다 파장이 짧아야 한다.
예를 들어, 상기 반도체 레이저 다이오드(21)로부터 600~800nm의 파장을 갖는 제1 파장광(λ1)이 상기이득구조체(23)에 입사되면, 상기 이득구조체가 여기되어 810~860nm의 제2 파장광(λ2)을 발진시킬 수 있다.
상기 이득구조체(23)로부터 방출된 제2 파장광(λ2)은 입력측 미러(25)로 입사된다. 상기 입력측 미러(25)를 통과한 제2 파장광(λ2)은 상기 업컨버젼 광섬유(27)로 입사된다.
상기 광섬유(27)에는 Pr/Yb와 같은 희토류 이온이 섞여있어 적외선광(λ2)이 흡수되는 것이 바람직하다. 상기 광섬유(27)에서는 업컨버젼 현상에 의해 제3 파장광(λ3) 영역에서 이득이 생성된다.
바람직한 실시형태로는, 상기 업컨버젼 광섬유(27)는 흡수할 수 있는 적외선광(IR)의 파장이 넓은(수 십 nm)것을 사용하여, 상기 이득구조체(23)에서 발진하는 적외선광의 파장(λ2)에 대한 민감성을 작게 하는 것이 적합하다.
본 발명에 따른 가시광선 레이저 장치는 상기 업컨버젼 광섬유(27)의 동작특성이 온도에 민감하지 않으므로 별도의 온도 조절수단이 요구되지 않으며, 이에 따라 전원이 공급되자마자 바로 정상 동작한다. 즉 턴온(turn-on) 시간이 짧아지는 이점이 있다.
이러한 상기 업컨버젼 광섬유(27)는 Pr/Yb 뿐만 아니라, Er,Tm 등 다양한 희토류 이온이 첨가된 광섬유를 사용할 수 있으며, 이에 따라 다양한 파장의 제3 파장광선(λ3)을 얻을 수 있다. 또한 광섬유의 구조도 단일모드 광섬유, 멀티모드 광섬유, 이중 클래딩 광섬유, 편광유지 광섬유 등을 적용할 수 있다. 상기 광섬유(27)를 이중 클래딩 광섬유를 사용하면, 광 여기 반도체 레이저의 적외선광이 단일모드일 필요도 없으므로 출력효율을 향상시켜 사용될 수 있으며, 빔품질을 유지하기 위한 별도의 노력도 줄어든다.
상기 이득구조체(23)에서 생성되는 제2 파장광(λ2)의 직경에 비해서 상기 광섬유(27)의 코아(core) 또는 클래딩(cladding)의 크기가 작은 경우에는 입력측 미러(25)와 업컨버젼 광섬유(27)사이에 제1 집광 광학계(26a)를 사용해서 집광효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 업컨버젼 광섬유(27)를 통과하여 방출되는 제3 파장광(λ3)이 출력측미러(28)에서 반사되어 다시 업컨버젼 광섬유(27)에 입사되는 집광 효율을 높 이기 위해서 상기 업컨버젼 광섬유(27)와 상기 출력측 미러(28) 사이에 제2 집광 광학계(26b)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 적용가능한 제1 및 제2 집광 광학계로는 볼록렌즈일 수 있다.
상기 업컨버젼 광섬유 레이저부(RV)내에서, 즉 상기 입력측 미러(25)와 출력측 미러(28) 사이에서 제3 파장광(λ3)은 공진을 일으키도록 해야 하므로, 상기 입력측 미러(25)는 제2 파장광(λ2)에서 무반사 코팅(예: 반사율이 0%), 제3 파장광(λ3)에서 고반사 코팅(예: 반사율이 100%)이 되는 것이 바람직하다.
제3 파장광(λ3) 출력은 출력측 미러(28)로 출력되거나, 별도의 미러 또는 빔분할기를 추가적으로 사용해서 출력될 수 있다. 따라서 출력측 미러(28)는 제2 파장광(λ2)에서 고반사 코팅이 되는 것이 바람직하며, 제3 파장광(λ3)에서는 공진기 조건에 따라 제3 파장광 출력이 최대가 되도록 반사율이 결정되어야 할 것이다. 또한 상기 출력측 미러(28)는 공진기 내부에서의 빔 요구조건에 따라 곡면미러 또는 평면미러가 선택될 수 있다.
예를 들어, 810~860nm의 파장을 갖는 적외선 영역의 제2 파장광(λ2)이 상기 입력측 미러(25)를 통해 입사되고, 상기 업컨버젼 광섬유(27)를 통과하면서 635nm 정도의 가시광 영역의 제3 파장광(λ3)으로 전환되고, 상기 출력측 미러(28)를 통해 서 외부로 출력된다.
도2에서 입력측 미러(25)는 이득구조체(23)표면, 또는 광섬유(27) 끝단에 제작될 수 있다. 또한 출력측 미러(28)도 광섬유(27) 끝단에 제작될 수 있다. 특수한 예로 입력측 미러(25)는 이득구조체(23)표면에 바로 만들어지고, 광섬유(27) 끝단이 여기에 바로 부착되고, 반대편 광섬유(27) 끝단에 출력측 미러(28)가 부착되면 광부품 조정 및 조립이 단순해져 양산성이 크게 향상될 수 있다.
도2의 실시형태에서 상기 업컨버젼 광섬유 레이저부(RV)와 제1 공진기(RI)는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 도2에서는 효율을 향상시키기 위해서 상기 업컨버젼 광섬유 레이저부(RV)가 상기 제1 공진기(RI)의 내부에 위치하도록 구성된 형태가 예시되었으나, 상기 업컨버젼 광섬유 레이저부(RV)의 위치는 이에 한정되지 아니하고, 상기 제1 공진기(RI)의 외부에 위치할 수도 있다.
또한 도2의 형태를 갖는 레이저 장치에서, 상기 제1 공진기(RI)와 상기 업컨버젼 광섬유 레이저부(RV)에 굴곡을 주어 굴절 공진(folded cavity) 구조를 갖는 가시광 레이저를 구현할 수 있으며, 도3에서 이에 대해 설명한다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 가시광 레이저 장치의 개략도이다.
도3을 참조하면, 본 실시형태는 상기 도2에서 살펴본 실시형태에서 상기 제2 파장광을 위한 제1 공진기(RI)가 절곡되도록 배치하고, 상기 절곡된 지점에 상기 이득구조체의 광출사방향을 상기 출력측 미러(38)로 향하도록 폴드미러(35a)를 배치하였다.
본 실시형태의 구조를 보면, 폴드미러(35a)가 업컨버젼 광섬유(37)와 입력측 미러(35) 사이에 위치하도록 상기 공진기에 굴절을 주었으나, 상기 폴드미러(35a)는 상기 광섬유(37)와 출력측 미러(38) 사이에 위치하도록 배치할 수도 있다.
그러나 굴절공진 구조에 의해 상기 광섬유(37)에 입사되는 파장광 빔의 직경을 폴드미러(fold mirror)(35a)의 곡률을 조정함으로써 변경할 수 있는 장점이 있으므로, 도3에 도시한 실시형태를 취함이 바람직하다.
또한 도3에서, 입력측 미러(35)는 폴드미러(35a)와 업컨버젼 광섬유(37)사이에 위치하도록 변형될 수도 있다.
본 실시형태의 제1 공진기(RI)는 DBR미러(34)와 출력측 미러(38)를 양단으로 한다. 업컨버젼 광섬유 레이저부(RV)는 입력측 미러(35)와 출력측 미러(38)를 양단으로한다.
입력측 미러(35)는 제2 파장광(λ2)에서는 무반사 코팅, 제3 파장광(λ3)에서는 고반사 코팅이 되는 것이 바람직하다.
출력측 미러(38)는 제2 파장광(λ2)에서 고반사 코팅이 되는 것이 바람직하며, 제3 파장광(λ3)에서는 공진기 조건에 따라 제3 파장광(λ3) 출력이 최대가 되도록 반사율이 결정되어야 한다. DBR미러(34)는 제2 파장광(λ2)에서 고반사 코팅되는 것이 바람직하다. 폴드미러(35a)는 제2 파장광(λ2) 및 제3 파장광(λ3) 모두에서 고반사 코팅되는 것이 바람직하다.
제3 파장광(λ3) 출력은 출력측 미러(38)를 통해서 뽑아낸다. 폴드미러(35a)에서 제3 파장광(λ3)을 뽑아낼 수도 있지만, 이 경우에는 빛의 왕복 방향 각도가 달라 2개의 출력빔이 나오게 되는 문제가 있다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기존의 광 여기 반도체 레이저의 문제점인 정확한 파장 조정(파장 민감성), 입사각 조정(각도 민감성), 온도조정(온도 민감성)의 단점을 극복할 수 있다. 따라서 고효율 및 실용성이 뛰어난 가시광 레이 저를 제작할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 낮은 빔품질의 적외선광을 사용할수 있어 가시광의 최대 출력을 향상시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 제1 파장광을 방출하는 여기광원부;
    상기 여기광원부의 제1 파장광에 의해 여기되어 제2 파장광을 방출하며, 상기 제2 파장광의 광출사방향에 반대되는 면에 위치한 상기 제2 파장광에 대한 고반사층을 갖는 이득구조체;
    상기 이득구조체의 광출사방향에 배치되고, 상기 이득구조체의 고반사층과 함께 상기 제2 파장광에 대한 공진기로서 동작하는 출력측 미러; 및
    상기 이득구조체의 광출사방향에 배치되고, 상기 이득구조체에서 방출되는 제2 파장광을 가시광선에 해당하는 제3 파장광으로 변환시키기 위한 업컨버젼 광섬유 레이저부를 포함하는 가시광 레이저 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 업컨버젼 광섬유 레이저부는 상기 공진기 내부에 위치하도록 상기 이득구조체와 상기 출력측 미러 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 업컨버젼 광섬유 레이저부는,
    희토류 이온이 코어에 도프된 업컨버젼 광섬유와, 상기 광섬유의 입력단과 상기 이득구조체 사이에 배치되어 상기 출력측 미러와 함께 제3 파장광에 대한 공진기를 형성하는 입력측 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 업컨버젼 광섬유 레이저부는,
    상기 입력측 미러와 상기 업컨버젼 광섬유의 입력단 사이에 배치되며, 상기 업컨버젼 광섬유로 입사되는 광을 집광시키기 위한 제1 집광 광학계와, 상기 출력측 미러와 상기 업컨버젼 광섬유의 출력단 사이에 배치되며, 상기 업컨버젼 광섬유로 입사되는 광을 집광시키기 위한 제2 집광 광학계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 출력측 미러 및 상기 입력측 미러 중 적어도 하나는 광섬유 격자 미러로 구성되는 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 업컨버젼 광섬유는 단일모드 광섬유(single mode fiber), 멀티모드 광섬유(multimode fiber), 이중 클래딩 광섬유(double cladding fiber) 및 편광유지 광섬유(polarization maintaining fiber)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여기광원부는, 상기 제1 파장광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드와,상기 반도체 레이저 다이오드의 제1 파장광을 상기 이득구조체에 입사시키기 위한 전달광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반도체 레이저 다이오드는 복수의 반도체 레이저가 배열된 반도체 어레이인 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이득구조체는 제1 파장광에 의해 여기되어 제2 파장광을 생성하는 광 여기 반도체(Optically Pumped Semiconductor)칩인 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이득구조체는 제1 파장광에 의해 여기되어 제2 파장광을 생성하는 레이저 크리스탈인 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 고반사층은, 상기 제1 파장광에서 고반사성을 갖도록 서로 다른 굴절률을 갖는 2종의 유전체층이 적층되어 이루어진 DBR(distributed bragg reflector)구조인 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 출력측 미러는 상기 제2 파장광을 위한 공진기가 절곡되도록 배치되며,
    상기 절곡된 지점에 배치되어 상기 이득구조체의 광출사방향을 상기 출력측 미러로 향하도록 반사시키는 폴드 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 레이저 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06283798A (ja) * 1993-03-30 1994-10-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ファイバレーザ及び光ファイバ増幅器
JP2005005377A (ja) 2003-06-10 2005-01-06 Fujikura Ltd 光ファイバレーザ、２．８μｍ帯のレーザ光の出射方法
US20050201427A1 (en) 2004-03-12 2005-09-15 Pavilion Integration Corporation High-power red, orange, green, blue (ROGB) fiber lasers and applications thereof
KR20060118851A (ko) * 2005-05-17 2006-11-24 한국생산기술연구원 가시광선 광섬유레이저

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06283798A (ja) * 1993-03-30 1994-10-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ファイバレーザ及び光ファイバ増幅器
JP2005005377A (ja) 2003-06-10 2005-01-06 Fujikura Ltd 光ファイバレーザ、２．８μｍ帯のレーザ光の出射方法
US20050201427A1 (en) 2004-03-12 2005-09-15 Pavilion Integration Corporation High-power red, orange, green, blue (ROGB) fiber lasers and applications thereof
KR20060118851A (ko) * 2005-05-17 2006-11-24 한국생산기술연구원 가시광선 광섬유레이저

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