KR100947820B1

KR100947820B1 - 고체색소 공진기 및 이를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저

Info

Publication number: KR100947820B1
Application number: KR1020090068287A
Authority: KR
Inventors: 이희철
Original assignee: 주식회사 루트로닉
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2010-03-15
Also published as: US20120120979A1; WO2011013978A2; US8509279B2; WO2011013978A3

Abstract

본 발명은 고체색소 공진기 및 이를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저에 관한 것으로, 본 발명에 의한 고체색소 공진기는, 입력되는 펌핑광을 흡수하여 레이저 파장을 발진하는 레이저 이득 매질인 고체색소(110)와, 고체색소(110)의 일면에서 이격되어서 고체색소(110)로 펌핑광을 통과시키고 고체색소(110)에서 발진되는 광을 반사하는 전반사거울(High Reflection)(121)과, 고체색소(110)의 타면에서 전반사거울(121)과 대응 위치에서 평행하게 이격되어서 고체색소(110)에서 발진되는 광을 부분적으로 반사 및 투과하는 출력거울(Output Coupler)(122)을 포함하여 구성되는 고체색소 공진기에 있어서: 상기 전반사거울(121)을 장착하기 위한 제1 장착홈(131a)이 형성된 제1 장착플레이트(131); 상기 제1 장착플레이트(131)에서 이격 구비되고, 상기 제1 장착홈(131a)과 대응되는 위치에서 상기 출력거울(122)을 장착하기 위한 제2 장착홈(132a)이 형성되어 있는 제2 장착플레이트(132); 모터축이 상기 제2 장착플레이트(132)를 향하도록 상기 제1 장착플레이트(131)에 설치되는 구동모터(140); 상기 제1 장착플레이트(131)와 제2 장착플레이트(132)의 사이에 구비되고, 상기 구동모터(140)의 모터축에 연결되어서 상기 구동모터(140)의 회전에 연동하여 회전하는 회전축(160)을 더 포함하여 구성되고, 본 발명에 의한 고체색소 공진기를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저는 상기 고체색소 공진기(100); 상기 고체색소 공진기(100)를 내부에 실장하고 시술자가 파지하는 핸드피스 바디(200)를 포함하여 구성되며, 이에 의하면, 펌핑광이 한 곳에만 계속적으로 조사 되지 않도록 하여 고체색소의 수명과 펄스 반복율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

레이저, 핸드피스, 고체색소, 수명, 펄스 반복율

Description

고체색소 공진기 및 이를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저{Solid Dye Resonator and Solid-state Dye Handpiece LASER thereof}

본 발명은 고체색소 공진기에 관한 것으로, 특히 고체색소를 구동모터를 이용하여 회전시킴으로써 펌핑광이 조사되는 위치가 가변되도록 하여(즉 펌핑광이 한 곳에만 계속적으로 조사되지 않도록 하여) 고체색소의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있고 펄스 반복율을 증가시킬 수 있도록 하기에 적당하도록 한 고체색소 공진기 및 이를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저에 관한 것이다.

일반적으로 고체색소란 기존의 액체색소 레이저를 플라스틱 혹은 유리 안에 색소를 주입하여 고체화시킨 레이저 발진 매질이다.

여기서 색소란 일반적 생활에서 사용하는 색소가 아니라 레이저 발진이 가능하도록 하는 특이한 색소임은 물론이다.

그리고, 이러한 고체색소를 이용한 공진기를 의료용 레이저 장치의 핸드피스에 구비한 것을 고체색소 핸드피스 레이저라고 한다. 즉, 고체색소 핸드피스 레이저란 고체색소를 이용하여 핸드피스 형태로 작게 만든 레이저이다.

여기서, 핸드피스는 의료용 레이저에서 레이저빔의 방향을 조정하기 위해서 시술자가 손으로 파지하는 부분임은 물론이다.

이러한 고체색소 핸드피스 레이저에 관한 기술로서 예커대, 실용출원 2003-0037805호에 의한 "고체색소 핸드피스 레이저"가 알려져 있다.

그러나, 상기 실용출원 2003-0037805호에 의한 "고체색소 핸드피스 레이저"를 비롯한 종래의 고체색소 레이저는 다음과 같은 문제점이 있었다.

레이저들은 입력 에너지가 전부 출력 에너지로 변환되지 않고 그 변환되지 않은 양의 상당부분은 열로 변환되어서 소모된다.

종래의 고체색소 레이저의 경우에는 고체색소가 원통형으로 되어 있고 고체색소 매질로 입사하는 펌핑광이 항상 고정된 위치(즉, 계속 한 위치)에 조사가 되었기 때문에, 고체색소의 수명이 짧아지고 펄스 반복율(pusle repeatation rate, Hz)이 저하되는 문제점이 있었다.

즉, 종래의 고체색소 레이저의 경우에는 펌핑광이 입사되는 위치가 항상 일정하므로 장시간 사용하는 경우 열로 인해 고체색소의 표면이 망가지거나 고체색소안의 색소들이 빨리 파괴되고, 따라서 수명이 짧아지고 반복율이 저하되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 고체색소 공진기 및 이를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저의 목적은,

첫째, 고체색소를 구동모터를 이용하여 회전시킴으로써 펌핑광이 조사되는 위치가 가변되도록 하여(즉 펌핑광이 한 곳에만 계속적으로 조사되지 않도록 하여) 고체색소의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있고 펄스 반복율을 증가시킬 수 있도록 하고,

둘째, 고체색소의 형태를 종래의 원통형에서 디스크 형태로 구성함으로써 회전 제어를 용이하게 할 수 있도록 하고,

셋째, 고체색소의 회전시키는 구동원인 구동모터가 유저가 설정하는 펄스 반복율에 따라서 회전제어하도록 함으로써 고체색소의 수명을 더욱더 연장시킬 수 있고 동시에 펄스 반복율을 더 증가시킬 수 있도록 하기에 적당하도록 한 고체색소 공진기 및 이를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 고체색소 공진기는, 입력되는 펌핑광을 흡수하여 레이저 파장을 발진하는 레이저 이득 매질인 고체색소와, 고체색소의 일면에서 이격되어서 고체색소로 펌핑광을 통과시키고 고체색소에서 발진되는 광을 반사하는 전반사거울(High Reflection)과, 고체색소의 타면에서 전반사거울과 대응 위치에서 평행하게 이격되어서 고체색소에서 발진되는 광을 부분적으로 반사 및 투과하는 출력거울(Output Coupler)을 포함하여 구성되는 고체색소 공진기에 있어서: 상기 전반사거울을 장착하기 위한 제1 장착홈이 형성된 제1 장착플레이트; 상기 제1 장착플레이트에서 이격 구비되고 상기 제1 장착홈과 대응되는 위치에서 상기 출력거울을 장착하기 위한 제2 장착홈이 형성되어 있는 제2 장착플레이트; 모터축이 상기 제2 장착플레이트를 향하도록 상기 제1 장착플레이트에 설치되는 구동모터; 상기 제1 장착플레이트와 제2 장착플레이트의 사이에 구비되고 상기 구동모터의 모터축에 연결되어서 상기 구동모터의 회전에 연동하여 회전하는 회전축을 더 포함하여 구성되고, 상기 고체색소는 전반사거울과 출력거울에서 반사되는 펌핑광이 내부로 통과할 수 있도록 상기 회전축이 중심에 관통 구비되어서 회전축에 연동하여 회전함으로써, 상기 전반사거울을 통해서 상기 고체색소로 입사하는 펌핑광의 조사위치가 가변되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 고체색소 공진기를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저는 상기 고체색소 공진기; 상기 고체색소 공진기를 내부에 실장하고, 시술자가 파지하는 핸드피스 바디를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 고체색소 공진기 및 이를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 고체색소를 구동모터를 이용하여 회전시킴으로써 펌핑광이 조사되는 위치가 가변되도록 하여(즉 펌핑광이 한 곳에만 계속적으로 조사되지 않도록 하여) 고체색소의 수명을 획기적으로 연장시킬 수 있고 펄스 반복율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 고체색소의 형태를 종래의 원통형에서 디스크 형태로 구성함으로써 회전 제어를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 고체색소의 회전시키는 구동원인 구동모터가 유저가 설정하는 펄스 반복율에 따라서 회전제어하도록 함으로써 고체색소의 수명을 더욱더 연장시킬 수 있고 동시에 펄스 반복율을 더 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

다음은 본 발명인 고체색소 공진기 및 이를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기에 있어서 구동모터를 펄스 반복율에 따라서 제어하기 위한 블록 구성도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기(100)는, 입력되는 펌핑광을 흡수하여 레이저 파장을 발진하는 레이저 이득 매질인 고체색소(110)와, 고체색소(110)의 일면에서 이격되어서 고체색소(110)로 펌핑광을 통과시키고 고체색소(110)에서 발진되는 광을 반사하는 전반사거울(High Reflection)(121)과, 고체색소(110)의 타면에서 전반사거울(121)과 대응 위치에서 평행하게 이격되어서 고체색소(110)에서 발진되는 광을 일부 반사 일부 투과하는 출력거울(Output Coupler)(122)을 포함하여 구성되는 고체색소 공진기에 있어서, 상기 전반사거울(121)을 장착하기 위한 제1 장착홈(131a)이 형성된 박판 형상의 제1 장착플레이트(131)와, 상기 제1 장착플레이트(131)의 제1 장착홈(131a)에 구비되는 전반사거울(121)과, 상기 제1 장착플레이트(131)에서 이격 구비되고 상기 제1 장착홈(131a)과 대응되는 위치에서 상기 출력거울(122)을 장착하기 위한 제2 장착홈(132a)이 형성되어 있는 박판 형상의 제2 장착플레이트(132)와, 상기 전반사거울(121)과 대향하도록 상기 제2 장착플레이트(132)의 제2 장착홈(132a)에 구비되는 출력거울(122)과, 모터축이 상기 제2 장착플레이트(132)를 향하도록(즉 모터축이 제1 장착플레이트(131)와 제2 장착플레이트(132)를 가상으로 연결하는 길이방향에 나란하도록) 상기 제1 장착플레이트(131)에 설치되는 구동모터(140)와, 상기 제1 장착플레이트(131)와 제2 장착플레이트(132)의 사이에 구비되고 상기 구동모터(140)의 모터축에 연결되어서 상기 구동모터(140)의 회전에 연동하여 회전하는 회전축(160)과, 상기 전반사거울(121)을 투과하여 입사된 펌핑광을 증폭 발진하는 레이저 이득 매질인 고체색소(110)를 포함하여 구성되고, 상기 고체색소(110)는 전반사거울(121)과 출력거울(122)에서 반사되는 펌핑광이 내부로 통과할 수 있도록 상기 회전축(160)이 중심에 관통 구비되어서 회전축(160)에 연동하여 회전함으로써 상기 전반사거울(121)을 통해서 상기 고체색소(110)로 입사하는 펌핑광의 조사위치가 가변되는 것(즉 펌핑광이 고체색소(110)의 어느 한 곳에만 계속적으로 조사되지 않도록 하는 것)을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하면 고체색소로 펌핑광이 조사하는 위치를 가변시킬 수가 있고, 그 결과 고체색소의 수명을 연장시키고 동시에 펄스 반복율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

즉, 고체색소에 펌핑광이 조사되는 위치를 변경시킬 수 있으므로 펌핑과의 조사가 한 곳에만 계속적으로 집중되지 않고 따라서 고체색소(110)의 열적 손상을 종래에 비해서 현저하게 감소시킬 수 있어서 수명과 펄스 반복율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

상기 전반사거울(121)과 출력거울(122)은 각각 제1 장착홈(131a)과 제2 장착홈(132a)에 다양한 방식으로 구비될 수 있는데, 예컨대 끼움방식에 의해서 탈착 구비될 수 있을 것이고, 다양한 접착수단에 의해서 접착 고정구비될 수 있을 것이고, 나사에 의해서 나사체결되어서 구비될 수도 있을 것이다.

상기 제1 장착프레이트(131)와 제2 장착플레이트(132)는 다수의 폴(133)에 의해서 연결 고정될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기(100)는 상기 구동모터(140)의 회전을 상기 회전축(160)으로 원활하게 전달하기 위해서, 상기 구동모터(140)의 모터축과 회전축(160) 사이에는 동력전달수단(150)이 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 동력전달수단(150)은 상기 구동모터(140)와 회전축(160)에 축설되어서 상기 구동모터(140)의 회전을 회전축(160)에 전달하는 다수의 감속기어(150)로 구성될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기(100)에 있어서, 상기 고체색소(110)는 두께(d1)를 갖는 디스크 형태로 구성될 수 있을 것이다.

상기와 같은 구성에 의하면, 제품의 부피를 작게 하는 동시에 회전 제어를 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기(100)에 있어서, 반복율(Hz)을 설정하기 위한 반복율 설정부(171)와, 상기 반복율 설정부(171)에 의해서 입력된 반복율(Hz)에 기초하여 구동모터(140)의 회전수를 연산하여 연산된 구동모터(140)의 회전수를 회전수제어신호로서 출력하는 제어부(172)와, 상기 제어부(172)로부터 수신한 회전수제어신호에 기초로 구동모터(140)의 회전을 구동 제어하는 구동모터 드라이버(173)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 고체색소의 회전시키는 구동원인 구동모터가 유저가 설정하는 펄스 반복율에 따라서 회전제어하도록 함으로써 고체색소의 수명을 더욱더 연장시킬 수 있고 동시에 펄스 반복율을 더 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저의 분해 사시도가 도시되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저(A)는, 상기 고체색소 공진기(100)와 상기 고체색소 공진기(100)를 내부에 실장하고 시술자가 파지하는 핸드피스 바디(200)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저(A)는 고체색소 공진기(100)를 핸드피스 바디(200)에 실장하여 핸드피스형 레이저로 구현한 것을 특징으로 하고 있다.

한편, 고체색소 공진기(100)는 다양한 방법에 의해서 핸드피스 바디(200)의 내부에 장착될 수 있을 것인데, 예컨대 상기 제1 장착플레이트(131)와 제2 장착플레이트(132)를 핸드피스 바디(200)에 장착함으로써 고체색소 공진기(100) 전체를 장착할 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명에 의한 고체색소 공진기를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저(A)는 예컨대, Q-switched Nd: YAG 레이저의 굴절암(articulated arm)에 장착하여 펌핑광과 다른 파장의 레이저를 얻는 용도로도 사용할 수도 있을 것이다.

예컨대, 펌핑광이 532 nm 파장인 경우 전반사거울(121)을 532 nm의 광은 투과시키고 585 nm 및 650 nm의 광은 반사시키도록 코팅하고, 출력거울(122)을 532 nm의 광은 반사시키고 585 nm 및 650 nm의 광은 일부 반사되고 일부 투과도록 코팅시키면, 출력되는 레이저빔의 파장은 585 nm 또는 650 nm가 될 것이다.

다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 고체색소 공진기 및 이를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저의 동작과정에 대하여 기술한다.

전반사거울(121)을 투과하여 고체색소(110)로 입사한 펌핑광은 전반사거울(121)과 출력거울(122)에서 반사를 반복하면서 고체색소(110)에서 증폭된 레이저 펄스로 변환되어서 출력거울(122)을 통해서 출력된다.

그리고, 구동모터(140)가 소정 회전수로 회전하게 되면 고체색소(110)도 회전하게 되고 따라서 최초에 펌핑광이 입사되었던 부분이 아닌 다른 위치로 펌핑광이 입사하고 계속적으로 출력거울(122)과 전반사거울(121)에 반사되어서 증폭된 레이저 펄스가 만들어져서 출력된다.

한편, 구동모터(140)의 회전을 자동으로 제어할 수 있는데, 그 예로서 설정된 펄스 반복율에 기초하여 구동모터(140)의 회전을 제어하는 기술이다.

즉, 펄스 반복율이 높은 경우에는 모터의 회전을 빠르게 하고 펄스 반복율이 낮은 경우에는 모터의 회전을 느리게 함으로서 고체색소의 열적 손상을 더욱더 줄일 수 있게 하는 것이다.

상기의 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기의 사시도이다.

도 2는, 도 1의 분해 사시도이다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기에 있어서 구동모터를 펄스 반복율에 따라서 제어하기 위한 블록 구성도이다.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 의한 고체색소 공진기를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저의 분해 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

A ; 본 발명에 의한 고체색소 공진기를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저

100 ; 본 발명에 의한 고체색소 공진기

110 ; 고체색소 121 ; 전반사거울

122 ; 출력거울 131 ; 제1 장착플레이트

131a; 제1 장착홈 132 ; 제2 장착플레이트

132a; 제2 장착홈 133 ; 폴

140 ; 구동모터 150 ; 감속기어

160 ; 회전축 171 ; 반복율 설정부

172 ; 제어부 173 ; 구동모터 드라이버

200 ; 핸드피스 바디

Claims

입력되는 펌핑광을 흡수하여 레이저 파장을 발진하는 레이저 이득 매질인 고체색소(110)와, 고체색소(110)의 일면에서 이격되어서 고체색소(110)로 펌핑광을 통과시키고 고체색소(110)에서 발진되는 광을 반사하는 전반사거울(High Reflection)(121)과, 고체색소(110)의 타면에서 전반사거울(121)과 대응 위치에서 평행하게 이격되어서 고체색소(110)에서 발진되는 광을 부분적으로 반사 및 투과하는 출력거울(Output Coupler)(122)을 포함하여 구성되는 고체색소 공진기에 있어서:

상기 전반사거울(121)을 장착하기 위한 제1 장착홈(131a)이 형성된 제1 장착플레이트(131);

상기 제1 장착플레이트(131)에서 이격 구비되고, 상기 제1 장착홈(131a)과 대응되는 위치에서 상기 출력거울(122)을 장착하기 위한 제2 장착홈(132a)이 형성되어 있는 제2 장착플레이트(132);

모터축이 상기 제2 장착플레이트(132)를 향하도록 상기 제1 장착플레이트(131)에 설치되는 구동모터(140);

상기 제1 장착플레이트(131)와 제2 장착플레이트(132)의 사이에 구비되고, 상기 구동모터(140)의 모터축에 연결되어서 상기 구동모터(140)의 회전에 연동하여 회전하는 회전축(160)을 더 포함하여 구성되고,

상기 고체색소(110)는 전반사거울(121)과 출력거울(122)에서 반사되는 펌핑광이 내부로 통과할 수 있도록 상기 회전축(160)이 중심에 관통 구비되어서 회전축(160)에 연동하여 회전함으로써, 상기 전반사거울(121)을 통해서 상기 고체색소(110)로 입사하는 펌핑광의 조사위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 고체색소 공진기.
청구항 1에 있어서,

상기 구동모터(140)의 회전을 상기 회전축(160)으로 원활하게 전달하기 위해서, 상기 구동모터(140)의 모터축과 회전축(160) 사이에는 동력전달수단(150)이 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 고체색소 공진기.
청구항 2에 있어서,

상기 동력전달수단(150)은

상기 구동모터(140)와 회전축(160)에 축설되어서 상기 구동모터(140)의 회전을 회전축(160)에 전달하는 다수의 감속기어(150)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고체색소 공진기.
청구항 3에 있어서,

상기 고체색소(110)는 디스크 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 고체색소 공진기.
청구항 1에 있어서,

펄스 반복율(Hz)을 설정하기 위한 반복율 설정부(171);

상기 반복율 설정부(171)에 의해서 입력된 펄스 반복율(Hz)에 기초하여 구동모터(140)의 회전수를 연산하여 연산된 구동모터(140)의 회전수를 회전수제어신호로서 출력하는 제어부(172);

상기 제어부(172)로부터 수신한 회전수제어신호에 기초로 구동모터(140)의 회전을 구동 제어하는 구동모터 드라이버(173)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 고체색소 공진기.
청구항 1 내지 청구항 5 중에서 어느 하나의 청구항에 의한 고체색소 공진기(100);

상기 고체색소 공진기(100)를 내부에 실장하고, 시술자가 파지하는 핸드피스 바디(200)를 포함하여 구성되는 고체색소 공진기를 구비한 고체색소 핸드피스 레이저.