KR100862518B1 - 광파라메트릭 공진기 - Google Patents

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Abstract

보다 넓은 범위의 파장변환이 가능하고 높은 효율의 출력광을 발생시킬 수 있는 광파라메트릭 공진기가 제안된다. 본 발명에 따른 광파라메트릭 공진기는 레이저로부터 펌핑된 광을 광파라메트릭 변환하는 비선형 광학물질, 광파라메트릭 변환광을 비선형 광학물질로 진행시켜 공진시키는, 서로 대향하는 입력광학계 및 출력광학계;를 포함하는 광파라메트릭 공진기로서, 입력광학계는 펌핑광을 공진기 내부로 입력시키는 입력광학거울을 갖고, 출력광학계는 광파라메트릭 변환광을 공진기 외부로 출력시키고, 광파라메트릭 변환광의 파장에 대한 반사율이 서로 다른 복수의 출력광학거울을 갖는다.
광파라메트릭 공진기, 레이저, 비선형 광학물질

Description

광파라메트릭 공진기{Optical parametric oscillator}
도 1은 종래의 파장가변형 레이저 장치에서의 광파라메트릭 공진기 및 레이저의 개략 구성도이다.
도2는 종래의 광파라메트릭 공진기의 출력광학거울에서의 광의 파장에 대한 반사율을 도시한 그래프이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 광파라메트릭 공진기 및 레이저의 개략 구성도이다.
도4는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 출력광학거울 및 입력광학거울을 각각 복수개구비하는 광파라메트릭 공진기, 및 레이저의 개략 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 레이저 200 광파라메트릭 공진기
210 입력광학거울 220 비선형 광학물질
230 제1출력광학거울 240 제2출력광학거울
본 발명은 광파라메트릭 공진기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 보다 넓은 범위의 파장변환이 가능하고 높은 효율의 출력광을 발생시킬 수 있는 광파라메트릭 공진기에 관한 것이다.
레이저는 현재 가스레이저(예를 들면, CO2, 또는 HeNe), 고체레이저(예를 들면 Ti:사파이어 또는 Nd:YAG), 반도체레이저(예를 들면, AlGaAs 또는 GaN), 또는 섬유레이저(예를 들면, Er:Fiber)와 같이 많은 종류가 발명되었으나, 레이저의 특성상 넓은 파장범위의 광을 출력할 수 없다. 따라서, 파장가변을 위한 고체레이저로 전이금속의 이온(예를 들면, Mn, Co, 또는 Ti)을 활성물질로 한 여러 가지 레이저가 개발되었으나 가변되는 파장영역이 제한적이라는 단점을 가지고 있었다.
레이저의 발명 이후 파장 가변형 레이저의 요구가 절실해 졌다. 가변파장 레이저의 응용으로는 순수 연구(라만 분광기 등)분야에서부터 의료장비, 계측장비와 같은 상업적 응용까지 그 범위가 매우 다양하다고 할 수 있다. 즉, 모든 영역의 파장에서 레이저 공진이 필요해졌다.
또한 고출력 펄스 레이저(나노 내지 펨토초 레이저)의 개발에 힘입어 비선형 매질의 2차 비선형성을 이용한 2차 조화파 발생(Second Harmonic Generation, SHG) 현상이 발견된 이후 이를 이용한 파장변환 기술이 발달되었다. 그러나 이는 기본파 의 1/2되는 파장을 갖는 광을 출력하기 때문에 연속적으로 변화할 수 있는 파장 레이저를 만들기에는 한계가 있었다.
이러한 한계를 극복하고자 비선형 매질의 2차 비선형성 현상 중의 하나인 차주파수 발생(Different Frequency Generation, DFG)를 이용하여 광파라메트릭 공진기(Optical Parametric Oscillator, OPO)를 제작하는 기술이 개발되었다. 이는 높은 에너지의 빛이 비선형 매질에 입사되어 낮은 에너지의 빛으로 나누어지는 현상으로 연속적인 파장 가변형 레이저의 공진이 가능하다. 예를 들어, Nd:YAG 레이저의 3차 조화파 발생(Third Harmonic Generation, THG)된 355nm 빛을 BaB2O4 결정에 입사시킨 후 결정 양 끝에 공진기를 두어 OPO 시스템을 만들게 되면 405nm 내지 2,000nm까지 연속적으로 파장변환이 가능한 레이저를 만들 수 있다.
OPO 시스템의 공진기에는 캐비티 미러로서 입력 및 출력광학거울이 필요하고, 기본광이 입사되면 광학거울들 사이에서 공진되어 일정 수준으로 증폭된다. 따라서, 입력광학거울 및 출력광학거울의 반사율이나 투과율에 따라 출력되는 광의 파워가 결정된다. 즉, 펌핑(pumping)광, 시그널광, 및 아이들러 광의 반사율을 조절하는 코팅기술이 중요하다고 할 수 있다. 그러나 OPO의 가변파장대역이 넓은 경우(예, 400nm내지 2,000nm인 경우)에는 전체 파장영역에 걸쳐 광학거울의 반사율을 균일하게 만들기는 용이하지 않다.
도 1은 종래의 파장가변레이저에서의 광파라메트릭 공진기(20) 및 레이저(10)의 개략 구성도이다. 광파라메트릭 공진기(20)는 입력광학거울(21), 출력광학거울(23) 및 양 광학거울 사이에 위치하는 비선형 광학물질(22)을 포함한다.
레이저(10)로부터 펌핑된 펌핑광(L1)은 입력광학거울(21)을 통과하여, 비선형 광학물질(22)내부로 진입한다. 비선형 광학물질(22)을 통하여 펌핑광(L1)은 광파라메트릭 변환되고, 광파라메트릭 변환된 광(L3)은 출력광학거울(23)에서 일부는 투과(L4)되고, 일부는 반사(L5)된다. 반사된 광(L5)은 다시 비선형 광학물질(22)에 진입하여 증폭되어 이탈(L6)하고, 입력광학거울(21)은 이탈된 광을 반사한다. 다시, 비선형 광학물질(22)로 진입하는 단계를 거치게 되고, 이러한 과정을 거치는 동안 펌핑광(L1)은 비교적 높은 출력의 두가지 파장을 갖는 광들(시그널광 및 아이들러광)로 변환된다. 이때, 공진기 내에는 3가지 종류의 다른 파장을 가진 빛(펌핑광(L1), 시그널 및 아이들러광(L4))들이 서로 상호작용을 하면서 파장변환 과정을 겪게 되며, 출력광의 세기는 출력광학거울의 투과율(또는 반사율)에 의해 결정된다.
여기서 투과율은 반사율에 반비례하는 요소로서, 이러한 투과율(또는 반사율)을 결정하는 요소는 광학거울표면에 도포되어 있는 박막에 의해 결정된다. 그러나 여러 종류의 파장을 가지는 빛들의 투과율(또는 반사율)을 동시에 만족시키기는 거의 불가능하다. 특히 변환되는 파장의 영역이 넓으면 넓을수록 거울의 투과율을 조절하기는 더욱 어려워진다.
도2는 종래의 광파라메트릭 공진기의 출력광학거울에서의 광의 파장에 대한 반사율을 도시한 그래프이다. 도2를 참조하면, 특정 파장의 경우, 약 355nm에서는 반사율이 95%이상이나, 다른 파장에서는 반사율이 10%내외로 매우 낮은 값을 나타낸다.
따라서, 보다 넓은 범위의 파장의 레이저광을 사용가능한 수준으로 출력할 수 있는 광파라메트릭 공진기의 개발이 요청되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 보다 넓은 범위의 파장변환이 가능하고 높은 효율의 출력광을 발생시킬 수 있는 광파라메트릭 공진기를 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 광파라메트릭 공진기는 레이저로부터 펌핑된 광을 광파라메트릭 변환하는 비선형 광학물질; 광파라메트릭 변환광을 비선형 광학물질로 진행시켜 공진시키는, 서로 대향하는 입력광 학계 및 출력광학계;를 포함한다.
본 발명에 따른 광파라메트릭 공진기는 펌핑광을 공진기 내부로 입력시키는 입력광학계를 포함하는데, 이를 위해 입력광학계는 펌핑광을 공진기 내부로 입력시키기 위한 구성의 입력광학거울을 포함할 수 있다.
출력광학계는 광파라메트릭 변환광을 공진기 외부로 출력시킬 수 있다. 출력광학계는 출력광학거울을 복수개 포함하는데, 출력광학거울은 광파라메트릭 변환광의 파장에 대한 반사율이 조절되어 적절히 배치된다. 복수의 출력광학거울 중 적어도 하나의 출력광학거울은 광파라메트릭 변환광을 반사시킬 수 있는 것이 바람직하다.
출력광학거울은 유전체층이 도포된 거울일 수 있고, 유전체 도포층은 여러층이 도포된 복수의 층일 수 있다. 또한, 출력광학거울은 금속층이 도포된 거울일 수도 있다. 이외에, 출력광학거울은 LiNbO3, LiIO3, AgGaS2, ZnGeP2, Te 및 유리로 구성된 군으로부터 선택되는 물질과 같이 굴절률이 비교적 높은 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
입력광학계는 제1입력광학거울 및 제2입력광학거울을 포함할 수 있는데, 제1 입력광학거울은 레이저로부터의 펌핑광을 반사시켜 공진기 내부로 입력시키고, 광파라메트릭 변환광은 투과시킬 수 있고, 제2입력광학거울은 제1입력광학거울을 통하여 투과된 광파라메트릭 변환광을 반사킬 수 있다.
이 중, 제1입력광학거울은 색선별거울(dichroic mirror)일 수 있다. 제1입력광학거울은 레이저로부터의 펌핑광을 반사시켜 공진기 내부로 입력하여야 하므로 가능한 펌핑광에 대한 반사율이 높을 필요가 있는데 예를 들면, 제1입력광학거울은 레이저로부터의 펌핑광에 대한 반사율이 95% 이상일 수 있다.
제2입력광학거울의 표면에는 알루미늄, 은, 및 금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속이 도포되어 있어 비선형물질을 통하여 광파라메트릭 변환된 광을 반사시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 광파라메트릭 공진기 및 레이저의 개략 구 성도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 광파라메트릭 공진기(200)는 레이저(100)로부터 펌핑된 광(L11)을 광파라메트릭 변환하는 비선형 광학물질(220); 광파라메트릭 변환광(L13)을 비선형 광학물질(220)로 진행시켜 공진시키는, 서로 대향하는 입력광학계 및 출력광학계;를 포함하는 광파라메트릭 공진기(200)이다.
입력광학계는 펌핑광(L11)을 공진기(200) 내부로 입력시키는 입력광학거울(210)을 포함하고, 출력광학계는 광파라메트릭 변환광(L13)을 공진기(200) 외부로 출력시키고, 광파라메트릭 변환광(L13)의 파장에 대한 반사율이 서로 다른 복수의 출력광학거울(230, 240)을 포함한다. 이하, 본 실시예에서는 입력광학계는 입력광학거울(210)로서, 그리고, 출력광학계는 복수의 출력광학거울(230, 240)로 구성된 것으로 상정하여 설명하기로 한다.
레이저(100)는 단일 파장의 펌핑광(L11)을 발생시킨다. 레이저(100)로부터의 펌핑광(L11)은 비선형 광학물질(220)을 통하여 펌핑광(L11)의 파장과 다른 파장의 광으로 광파라메트릭 변환된다. 광파라메트릭 변환된 광은 광파라메트릭 공진기(200)내부에서 공진된다. 따라서, 레이저(100), 및 비선형광학물질(220)과 복수개의 광학거울을 포함하는 광파라메트릭 공진기(200)를 이용하여 파장가변형 레이저 장치를 구성할 수 있다.
펌핑광(L11)은 입력광학거울(210)로 입사된다. 입력광학거울(210)은 외부로 부터 입력되는 광인 펌핑광(L11)을 투과시켜 광파라메트릭 공진기(200)내부로 입력시킨다. 그리고, 입력광학거울(210)은 출력광학거울(230, 240)에서 반사되어(반사된 광은 L16, L17, 및 L18), 비선형 광학물질(220)을 통과한 광(L18, L20)을 반사시킨다. 입력광학거울(210)로부터 반사된 광(L18, L20)은 다시 비선형 광학물질(220)을 향하여 진행하고, 광파라메트릭 공진기(200)내에서 진행을 반복하여 공진되어 최종적으로 광파라메트릭 공진기(200)로부터 출력되는 광(L15)은 광파라메트릭 변환된 광에 비해 증폭된다.
비선형 광학물질(220)은 입력광학거울(210)를 투과하여 입사되는 광(L12)을 광파라메트릭 변환한다. 비선형 광학물질(220)의 비선형 특성은 어떤 물질, 즉 비선형 광학물질에 외부 전기장을 가하는 경우, 물질의 분극특성의 변화로 광학적 성질이 변하는 특성이다. 이러한 비선형 특성의 예로는 외부전기장과 물질내부의 분극과의 비선형 관계식 중 전기장과 관련된 항의 차수에 따라 분류할 수 있는 선형광학 현상, 2차 비선형 광학 현상, 및 3차 비선형 광학 현상을 들 수 있다.
이 중, 2차 비선형 광학 현상에는 입사광의 주파수의 2배를 갖는 출력광을 발생시키는 2차 조화파 발생 현상, 두개의 입사광의 주파수의 합과 차의 주파수를 발생시키는 합 및 차 주파수 발생 현상 및 하나의 입사주파수가 두개의 서로 다른 주파수를 갖는 광을 발생시키는 광파라메트릭 발생 현상이 있다.
광파라메트릭 공진기(200)는 이 중, 하나의 주파수를 갖는 광을 광파라메트릭 변환시켜 두개의 서로 다른 주파수를 갖는 광을 발생시키는 현상을 이용한다. 두개의 서로 다른 주파수를 갖는 광은 더 높은 주파수를 갖는 광을 시그널(signal)광으로, 낮은 주파수를 갖는 광을 아이들러(idler)광으로 칭한다. 따라서, 입력광학거울(210)를 통하여 입사된 광(L12)은 비선형 광학물질(220)을 통과하면 비선형 광학물질(220)과 상호작용을 일으켜 광파라메트릭 변환되어 다른 주파수를 갖는 시그널광 및 아이들러 광을 포함하는 광(L13)으로 변환된다.
비선형 광학물질(220)은 입사된 광(L12)을 시그널광 및 아이들러광을 포함하는 변환광(L13)으로 출력하는데 변환광(L13)의 파장은 비선형 광학물질(220)의 특성 및 배치에 따라 달라질 수 있다. 만약, 비선형 광학물질(220)이 비선형 결정인 경우에는 결정격자의 위치변화를 통하여 변환광(L13)의 파장을 조절할 수 있다.
출력광학거울(230, 240)은 광파라메트릭 변환된 광(L13)을 반사시킨다. 보다 상세하게, 출력광학거울(230, 240)은 광파라메트릭 변환광(L13) 중 일부는 반사시켜 다시 공진기 내부로 도입하고 일부는 투과시켜 출력시킨다. 종래의 광파라메트릭 공진기와는 달리(도1 및 도3참조), 본 발명에 따른 광파라메트릭 공진기(200)는 복수의 출력광학거울(230, 240)을 포함한다. 도 3에서는 비록 출력광학거울(230, 240)을 2개로 도시하였으나, 광파라메트릭 변환광의 파장에 대한 반사율이 서로 다 른 출력광학거울을 3개 이상 사용하여 원하는 변환출력광의 파장범위를 포괄하도록 할 수 있다.
도 3에서, 복수의 출력광학거울(230, 240)을 구성하는 출력광학거울 중 비선형 광학물질(220)과 더 근접한 출력광학거울을 제1출력광학거울(230)이라고 하고, 다른 출력광학거울을 제2출력광학거울(240)라고 하면, 제1출력광학거울(230)과 제2출력광학거울(240)이 소정수준이상으로 반사하는 광(각각 L13 및 L14)의 파장은 서로 상이하다.
즉, 제1출력광학거울(230)과 제2출력광학거울(240)은 동일한 파장의 광, 예를 들어 L13의 파장에 대하여 서로 다른 반사율을 갖거나, L14의 파장에 대하여 서로 다른 반사율을 갖는다. 예를 들어, 제1출력광학거울(230)은 L13의 파장에 대하여 80%의 반사율을 갖고, L14의 파장에 대하여는 20%의 반사율을 가질 수 있다. 이에 반해 제2출력광학거울(240)은 L13의 파장에 대하여는 25%의 반사율을 갖고, L14의 파장에 대하여는 80%의 반사율을 가질 수 있다. 이 경우의, 광파라메트릭 공진기(200)는 서로 다른 파장을 갖는 L13 또는 L14의 광을 광파라메트릭 변환 및 증폭하여 출력할 수 있는 것이다. 그러므로, 광파라메트릭 공진기(200)는 레이저(100)로부터 입사된 단일파장광(L11)을 두가지의 파장범위로 변환출력할 수 있다.
다시 예를 든다면, L13의 파장은 400nm 내지 600nm범위에 있고, L14의 파장 은 600nm 내지1000nm범위에 있을 수 있다. 이 경우, 레이저(100)로부터 입사된 광을 355nm의 단일파장광으로 가정하면, 비선형 광학물질(220)의 특성 및 배치를 조절하여 L13 또는 L14를 출력할 수 있다. 이 때, L13으로 변환하는 경우에는 제1출력광학거울(230)에서 소정수준이상 반사되어 다시 공진기 내부로 도입되어 공진된다. 반대로 L14로 변환되는 경우 제2출력광학거울(240)에서 소정수준이상 반사되어 공진될 수 있는 것이다. 이 결과로 광파라메트릭 공진기(200)는 출력광(L15)의 파장을 400nm 내지 600nm이거나 또는 600nm 내지1000nm 범위로 조절할 수 있다. 만약, 1000nm 내지 1400nm의 파장을 갖는 광을 소정수준이상으로 반사시키는 출력광학거울(미도시)를 더 사용한다면 동일한 355nm의 입사광으로 1000nm 내지1400nm의 광을 출력할 수 있다. 여기서, '소정수준이상'이라는 표현은 반사된 광이 공진기 내부로 도입되어 증폭될 수 있도록 하는 충분한 수준 이상인 것을 의미한다.
또는, 입사된 펌핑광(L11)에 대한 비선형 광학물질(220)의 변환률이 100%가 아닌 경우에는, 제1출력광학거울(230)에서는 비선형 광학물질(220)에서 변환되지 않은 펌핑광을 반사시키도록 구성하고, 제2출력광학거울(240)에서는 광파라메트릭 공진기(400)를 통하여 변환된 광을 반사시키도록 하여 펌핑광의 광손실을 고려한 공진기(400)의 구성이 가능할 수 있다.
출력광학거울(230, 240)은 유전체층이 도포된 거울일 수 있고, 유전체 도포층은 여러층이 도포된 다층일 수 있다. 또한, 출력광학거울(230, 240)은 금속층이 도포된 거울일 수도 있다. 이외에, 출력광학거울(230, 240)은 LiNbO3, LiIO3, AgGaS2, ZnGeP2, Te와 같은 굴절율이 높은 결정 및 비정질 물질인 유리 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 또는 유리에 단일층으로 또는 다층으로 유전체를 도포하여 굴절율을 조절한 물질이 사용될 수 있다.
이외에도, 출력광학거울(230, 240)의 광파라메트릭 공진기(200)내부에서 상대적인 위치조절을 통하여 펌핑광(L11 또는 L12), 광파라메트릭 변환된 광(L13)의 시그널광 및 아이들러광의 상대위상차가 조절될 수 있다.
펌핑광(L11)이 입력광학거울(210)를 통하여 광파라메트릭 공진기(200)로 도입되고, 비선형 광학물질(220)을 통과하여 광파라메트릭 변환되면(L13), 변환광(L13)은 그 파장에 따라 출력광학거울(230, 240) 중 어느 하나의 출력광학거울에서 반사된다. 만약, 제1출력광학거울(230)이 L13의 파장광을 반사시킬 수 있다면 변환광(L13)은 반사(L17)되어 다시 비선형 광학물질(220)로 귀환된다. 만약, 제1출력광학거울(230)이 변환광(L13)을 반사시킬 수 없다면, 변환광(L13)은 제1출력광학거울(230)을 투과하고, 제2출력광학거울(240)에 도달한다. 제2출력광학거울(240)은 제1출력광학거울(230)을 투과한 광(L14)을 반사(L16)시켜 다시 광파라메트릭 공진기(200)로 귀환시킨다. 귀환된 광(L17 또는 L18)은 비선형 광학물질(220)을 투과하고, 다시 입력광학거울(210)에서 반사되어 비선형 광학물질(220)을 투과하는 과정 을 반복하게 된다.
출력광학거울(230, 240)은 도달하는 광의 파장과 파장 조건이 일치할 때, 도달하는 광의 일부를 반사하고 일부는 투과하거나, 또는 파장조건이 일치하지 않으면 전부 투과시킨다. 출력광(L15)은 투과되는 광의 출력을 모두 합한 출력값을 갖는다. 광파라메트릭 변환광(L13)이 광파라메트릭 공진기(200)내에서 여러번 비선형 광학물질(220)을 통과되어 이득을 얻게 되면 출력광의 출력이 높아져 원하는 출력의 출력광(L15)을 얻는다.
도 3에는 도시되어 있지 않으나, 광파라메트릭 공진기(200)에는 레이저(100)로부터의 펌핑광을 집광하기 위한 집광렌즈(미도시)를 사용할 수 있어 레이저(100)로부터의 광도입에 높은 효율을 기대할 수 있다. 또한, 출력광(L15)으로부터 시그널광 및 아이들러광을 분리하기 위한 프리즘(미도시)이 더 포함될 수 있다.
도4는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 출력광학거울(440, 450) 및 입력광학거울(410, 420)을 각각 두개씩 구비하는 광파라메트릭 공진기(400), 및 레이저(110)의 개략 구성도이다. 도4에서, 레이저 및 광파라메트릭 공진기 중 비선형 광학물질, 제1출력광학거울, 및 제2출력광학거울은 도3에서와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4에 개시된 광파라메트릭 공진기(400)는 2개의 입력광학거울(410, 420)을 구비한다. 입력광학거울(410, 420) 중 제1입력광학거울(420)은 레이저(110)로부터의 펌핑광을 반사시키고, 비선형 광학물질(430)을 통과하여 광파라메트릭 변환된 광은 투과시킨다. 제2입력광학거울(410)은 제1입력광학거울(420)에서 투과된 광파라메트릭 변환광을 반사시킨다.
레이저(110)로부터 펌핑광이 P1경로를 통하여 광파라메트릭 공진기(400)에 도입되면, 제1입력광학거울(420)에서 반사된다. 바람직하게는 95%이상 반사된다. 반사된 펌핑광은 비선형 광학물질(430)로 진입하고(P3경로), 광파라메트릭 변환되어 제1출력광학거울(440)에 도달(P4경로)한다. 변환광의 파장에 따라 제1출력광학거울(440) 또는 제2출력광학거울(450)에서 반사(P4경로 또는 P5경로)되면, 다시 비선형 광학물질(430)로 귀환된다.
비선형 광학물질(430)을 투과한 변환광은 P3경로를 통하여 제1입력광학거울(420)에 도달하는데, 제1입력광학거울(420)는 펌핑광은 반사하나, 광파라메트릭 변환광은 투과하므로 변환광은 P2경로를 통하여 제2입력광학거울(410)에 도달한다. 제2입력광학거울(410)은 도달되는 변환광을 반사하여 다시 광파라메트릭 공진기(400)내부로 귀환시킨다. 이러한 과정을 통하여 단일 입력광학거울의 경우에 투과되어 손실될 변환광까지 다시 광파라메트릭 공진기(400)내부로 귀환시킬 수 있어 최종 출력광의 출력에 유리한 영향을 미치게 된다.
제1입력광학거울(420)은 색선별거울(dichroic mirror)일 수 있다. 특정 파장의 광을 반사시키고, 특정파장의 광을 투과시키기 위하여 색선별 거울을 사용할 수 있는데, 색선별거울은 평면 유리를 비금속 물질로 여러 층 피막하여 그 간섭을 이용한다. 재료나 막의 두께, 층수 등을 조절하여 반사/투과 파장을 선택할 수 있다. 특히 흡수에 의한 광손실이 낮아, 광손실을 감소시키기 위한 본 실시예의 구성에 적절하다.
제2입력광학거울(410)의 표면에는 알루미늄, 은, 및 금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속이 도포되어 있어 비선형물질을 통하여 광파라메트릭 변환된 광을 반사시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 광파라메트릭 공진기는 복수의 출력광학거울을 구비하는 하나의 광파라메트릭 공진기를 이용하여 보다 넓은 파장영역 으로 레이저광을 변환할 수 있다. 또한, 광손실을 최소한으로 하여 보다 높은 효율의 레이저광 출력이 가능한 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 레이저로부터 펌핑된 광을 광파라메트릭 변환하는 비선형 광학물질;
    상기 광파라메트릭 변환광을 비선형 광학물질로 진행시켜 공진시키는, 서로 대향하는 입력광학계 및 출력광학계;를 포함하는 광파라메트릭 공진기로서,
    상기 입력광학계는 상기 펌핑광을 상기 공진기 내부로 입력시키는 입력광학거울을 포함하고,
    상기 출력광학계는 상기 광파라메트릭 변환광을 상기 공진기 외부로 출력시키고, 상기 광파라메트릭 변환광의 파장에 대한 반사율이 서로 다른 복수의 출력광학거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 광파라메트릭 공진기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 출력광학거울은 유전체층이 도포된 거울인 것을 특징으로 하는 광파라메트릭 공진기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 유전체 도포층은 복수의 층인 것을 특징으로 하는 광파라메트릭 공진기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 출력광학거울은 금속층이 도포된 거울인 것을 특징으로 하는 광파라메트릭 공진기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 출력광학거울은 LiNbO3, LiIO3, AgGaS2, ZnGeP2, Te 및 유리로 구성된 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광파라메트릭 공진기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 출력광학거울 중 적어도 하나의 출력광학거울은 상기 광파라메트릭 변환광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 광파라메트릭 공진기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 입력광학거울은,
    상기 펌핑광을 반사시켜 상기 비선형 광학물질로 진입시키고, 상기 광파라메트릭 변환광은 투과시키는 제1입력광학거울; 및
    상기 제1입력광학거울을 투과한 상기 광파라메트릭 변환광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 제2입력광학거울;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광파라메트릭 공진기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1입력광학거울은 색선별거울(dichroic mirror)인 것을 특징으로 하는 광파라메트릭 공진기.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제1입력광학거울은 상기 레이저로부터의 펌핑광에 대한 반사율이 95% 이상인 것을 특징으로 하는 광파라메트릭 공진기.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 제2입력광학거울의 표면에는 알루미늄, 은, 및 금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속이 도포된 것을 특징으로 하는 광파라메트릭 공진기.
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