KR101082920B1 - Laser machining apparatus having multi-beam fiber laser generator - Google Patents

Laser machining apparatus having multi-beam fiber laser generator Download PDF

Info

Publication number
KR101082920B1
KR101082920B1 KR1020090064083A KR20090064083A KR101082920B1 KR 101082920 B1 KR101082920 B1 KR 101082920B1 KR 1020090064083 A KR1020090064083 A KR 1020090064083A KR 20090064083 A KR20090064083 A KR 20090064083A KR 101082920 B1 KR101082920 B1 KR 101082920B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
gain medium
units
optical fibers
optical
Prior art date
Application number
KR1020090064083A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110006448A (en
Inventor
김남성
김기혁
최창기
이승재
유길상
Original Assignee
주식회사 이오테크닉스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이오테크닉스 filed Critical 주식회사 이오테크닉스
Priority to KR1020090064083A priority Critical patent/KR101082920B1/en
Publication of KR20110006448A publication Critical patent/KR20110006448A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101082920B1 publication Critical patent/KR101082920B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

멀티빔 파이버 레이저 발진기를 구비한 레이저 가공 장치가 개시된다. 개시된 레이저 가공 장치는, 복수의 레이저빔을 출사하는 멀티빔 파이버 레이저 발진기와, 복수의 레이저빔을 전송하는 복수의 전송 광파이버와, 복수의 전송 광파이버를 통해 전송된 복수의 레이저빔을 평행광으로 만드는 복수의 콜리메이터 유닛과, 복수의 전송 광파이버를 복수의 콜리메이터 유닛에 착탈 가능하도록 결합하는 복수의 광 컨넥터와, 복수의 콜리메이터 유닛을 경유한 복수의 레이저빔을 가공하고자 하는 기판상의 원하는 위치로 편향시키기 위한 복수의 스캐너 유닛과, 복수의 스캐너 유닛을 경유한 복수의 레이저빔을 소정 직경의 스폿으로 집속시키기 위한 집속 렌즈를 구비한다. 상기 멀티빔 파이버 레이저 발진기는, 이득매질이 도핑된 코어와 2중 클래드 구조를 가진 복수의 광파이버와, 복수의 광파이버의 양단에 광학적으로 대향하여 배치된 복수의 광공진기와, 복수의 광파이버의 이득매질을 여기시키는 복수의 이득매질 여기유닛과, 복수의 이득매질 여기유닛을 제어하는 제어기를 구비한다. 상기 복수의 광파이버, 복수의 광공진기 및 복수의 이득매질 여기유닛은 하나의 케이스 내에 배치되고, 상기 복수의 이득매질 여기유닛은 하나의 베이스 플레이트상에 설치될 수 있다.

Figure R1020090064083

Disclosed is a laser processing apparatus having a multibeam fiber laser oscillator. The disclosed laser processing apparatus comprises a multi-beam fiber laser oscillator for emitting a plurality of laser beams, a plurality of transmission optical fibers for transmitting a plurality of laser beams, and a plurality of laser beams transmitted through the plurality of transmission optical fibers to make parallel light. A plurality of collimator units, a plurality of optical connectors that detachably couple the plurality of transmission optical fibers to the plurality of collimator units, and a plurality of laser beams via the plurality of collimator units for deflecting a desired position on a substrate to be processed. A plurality of scanner units and a focusing lens for focusing a plurality of laser beams via a plurality of scanner units into spots of a predetermined diameter are provided. The multi-beam fiber laser oscillator includes a plurality of optical fibers having a double clad structure, a core doped with a gain medium, a plurality of optical resonators optically opposed to both ends of the plurality of optical fibers, and a gain medium of the plurality of optical fibers. A plurality of gain medium excitation unit for exciting the excitation, and a controller for controlling the plurality of gain medium excitation unit. The plurality of optical fibers, the plurality of optical resonators and the plurality of gain medium excitation units may be disposed in one case, and the plurality of gain medium excitation units may be installed on one base plate.

Figure R1020090064083

Description

멀티빔 파이버 레이저 발진기를 구비한 레이저 가공 장치{Laser machining apparatus having multi-beam fiber laser generator}Laser machining apparatus having multi-beam fiber laser generator

본 발명은 레이저 가공 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 레이저빔을 출사할 수 있으며 구조가 콤팩트화된 멀티빔 파이버 레이저 발진기를 구비한 레이저 가공 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, to a laser processing apparatus having a multi-beam fiber laser oscillator which can emit a plurality of laser beams and has a compact structure.

통상적인 레이저 가공 장치는, 레이저빔을 가공하고자 하는 기판상에 조사하면서 드릴링(drilling), 마킹(marking), 또는 커팅(cutting) 등의 가공 작업을 수행하는 장치를 말한다. 이러한 레이저 가공 장치에는 레이저빔을 출사하는 레이저 발진기가 사용되고 있으며, 최근에는 광파이버를 이용하는 파이버 레이저 발진기의 사용이 증가하는 추세이다. Conventional laser processing apparatus refers to a device for performing a machining operation such as drilling, marking or cutting while irradiating a laser beam on a substrate to be processed. In such a laser processing apparatus, a laser oscillator for emitting a laser beam is used, and in recent years, the use of fiber laser oscillators using optical fibers is increasing.

도 1은 종래의 통상적인 레이저 가공 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 종래의 통상적인 파이버 레이저 발진기를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a configuration of a conventional conventional laser processing apparatus, and FIG. 2 is a view schematically showing a conventional conventional fiber laser oscillator shown in FIG.

도 1과 도 2를 함께 참조하면, 종래의 레이저 가공 장치에 있어서, 파이버 레이저 발진기(10)로부터 출사된 레이저빔은 콜리메이터 유닛(11)에서 평행광으로 된 뒤, 빔 익스팬더(beam expander, 12)에서 원하는 직경으로 조절된다. 상기 빔 익스팬더(12)를 통과한 레이저빔은 스캐너 유닛(14)과 집속렌즈(15)를 거쳐 지지대(17) 상에 안착된 가공하고자 하는 기판(16)상에 조사된다. 상기 스캐너 유닛(14)은 통상적으로 한 쌍의 X축 갈바노미터 스캐너와 Y축 갈바노미터 스캐너로 구성된다. 한편, 레이저빔의 조사 방향에 따라, 레이저빔의 경로상에는 레이저빔의 방향을 변경하기 위한 반사경(13)이 배치될 수 있다. 1 and 2 together, in the conventional laser processing apparatus, the laser beam emitted from the fiber laser oscillator 10 becomes parallel light in the collimator unit 11, and then a beam expander 12 To the desired diameter. The laser beam passing through the beam expander 12 is irradiated onto the substrate 16 to be processed on the support 17 via the scanner unit 14 and the focusing lens 15. The scanner unit 14 typically consists of a pair of X-axis galvanometer scanners and Y-axis galvanometer scanners. On the other hand, according to the irradiation direction of the laser beam, a reflector 13 for changing the direction of the laser beam may be disposed on the path of the laser beam.

그리고, 상기 파이버 레이저 발진기(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 이득매질이 도핑된 코어를 가진 광파이버(20)와, 상기 광파이버(20)의 양단에 광학적으로 대향하여 배치된 광공진기(31, 32)와, 광파이버(20) 내의 이득매질을 여기시키기 위한 레이저빔을 출사하는 레이저 다이오드(40)를 포함한다. 상기 광공진기(31, 32)는, 광파이버(20)의 출력단에 배치된 출력경(31)과 반대쪽 단부에 배치된 전반사경(32)으로 이루어져 있다. 상기 광파이버(20), 광공진기(31, 32) 및 레이저 다이오드(40)는 케이스(50) 내에 설치되어 보호된다. 그리고, 상기 파이버 레이저 발진기(10)는 도시되지는 않았지만 레이저 다이오드 전원과, 레이저빔의 출사를 제어하는 제어유닛을 가지고 있다. As shown in FIG. 2, the fiber laser oscillator 10 includes an optical fiber 20 having a core doped with a gain medium, and an optical resonator disposed optically opposite to both ends of the optical fiber 20. 31 and 32 and a laser diode 40 which emits a laser beam for exciting the gain medium in the optical fiber 20. The optical resonators 31 and 32 include a total reflection mirror 32 disposed at an end opposite to the output mirror 31 disposed at the output end of the optical fiber 20. The optical fiber 20, the optical resonators 31 and 32 and the laser diode 40 are installed in the case 50 and protected. Although not shown, the fiber laser oscillator 10 has a laser diode power supply and a control unit for controlling the emission of the laser beam.

상기 파이버 레이저 발진기(10)에 있어서, 레이저 다이오드(40)로부터 출사된 여기용 레이저빔이 광결합기(fiber combiner)(22)를 통해 광파이버(20) 내로 입사되면, 광파이버(20) 내의 이득매질이 여기되면서 레이저빔이 발생되고, 발생된 레이저빔은 광파이버(20)의 출력단에 배치된 출력경(31)을 통해 출사된다. In the fiber laser oscillator 10, when the excitation laser beam emitted from the laser diode 40 is incident into the optical fiber 20 through the fiber combiner 22, the gain medium in the optical fiber 20 is reduced. The laser beam is generated while being excited, and the generated laser beam is emitted through the output mirror 31 disposed at the output end of the optical fiber 20.

상기한 바와 같이, 레이저 발진기(10)로부터 출사되는 레이저빔은 레이저 가 공 장치의 레이저빔 전송수단, 예컨대 콜리메이터 유닛(11), 빔 익스팬더(12), 반사경(13), 스캐너 유닛(15), 및 집속렌즈(15) 등을 통해 전송된 후, 최종적으로 가공하고자 하는 기판(16)상에 조사되면서 상기한 가공 작업이 수행되는 것이다. As described above, the laser beam emitted from the laser oscillator 10 is a laser beam transmission means of the laser processing apparatus, such as collimator unit 11, beam expander 12, reflector 13, scanner unit 15, After the transmission through the focusing lens 15 or the like, the processing operation is performed while being irradiated onto the substrate 16 to be finally processed.

한편, 레이저 가공 속도의 향상 또는 다양한 가공 작업의 동시 수행 등을 위해 다수의 레이저빔이 사용되는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 종래에는 하나의 레이저 발진기로부터 출사된 레이저빔을 빔 스플리터를 이용하여 두 개 또는 네 개 이상의 레이저빔으로 분할하여 사용하거나, 레이저 가공 장치에 복수의 레이저 발진기를 설치하여 사용하였다. On the other hand, a plurality of laser beams may be used to improve the laser processing speed or to simultaneously perform various machining operations. In this case, conventionally, a laser beam emitted from one laser oscillator is divided into two or four or more laser beams using a beam splitter, or a plurality of laser oscillators are installed in a laser processing apparatus.

그런데, 전자의 경우에는 레이저빔이 빔 스플리터를 거치면서 출력 손실이 일어나게 되는 단점과, 복수의 레이저빔이 하나의 레이저 발진기로부터 출사된 것이어서 각각의 레이저빔을 별도로 제어하기 곤란한 단점이 있다. 따라서, 복수의 레이저빔이 동일한 가공 작업만 수행할 수 있는 단점이 있으며, 또한 레이저 발진기에 이상이 있을 경우 전체 가공 작업이 중단되는 단점도 있다. However, in the former case, there is a disadvantage in that output loss occurs while the laser beam passes through the beam splitter, and a plurality of laser beams are emitted from one laser oscillator, which makes it difficult to control each laser beam separately. Therefore, there is a disadvantage in that a plurality of laser beams can only perform the same machining operation, and there is also a disadvantage in that the entire machining operation is stopped when there is an abnormality in the laser oscillator.

그리고, 후자의 경우, 즉 레이저 가공 장치에 복수의 레이저 발진기를 설치할 경우에는, 설치 공간이 커지게 되는 단점과 비용이 증가하는 단점이 있다. In the latter case, that is, when a plurality of laser oscillators are installed in the laser processing apparatus, there are disadvantages in that the installation space becomes large and the cost increases.

또한, 후자의 경우, 복수의 레이저 발진기로부터 출사된 복수의 레이저빔과 그 각각의 전송수단의 광학계들 사이의 광축 정렬은 매우 어려운 작업이다. 그런데, 레이저 가공 장치에 대한 시험이 끝난 후, 다른 장소로 이동하여 재설치할 경우에는, 운송 및 설치 과정에서 레이저빔의 광축이 흔들릴 수 있으며, 이 경우에는 다시 광축 정렬을 하여야 하는 불편한 점이 있다. 그리고, 복수의 레이저 발진기 중 일부 또는 전부를 교체할 경우에도 다시 광축 정렬을 하여야 하는 불편한 점도 있다. In the latter case, the optical axis alignment between the plurality of laser beams emitted from the plurality of laser oscillators and the optical systems of the respective transmission means is a very difficult task. By the way, after the test for the laser processing apparatus, when moving to another place and reinstalled, the optical axis of the laser beam may be shaken during the transportation and installation process, in this case, there is an inconvenience in that the alignment of the optical axis must be aligned again. In addition, even when a part or all of the plurality of laser oscillators are replaced, it is inconvenient to perform optical axis alignment again.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 복수의 레이저빔을 출사할 수 있으면서 구조가 콤팩트화된 멀티빔 파이버 레이저 발진기를 구비한 레이저 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and in particular, to provide a laser processing apparatus having a multi-beam fiber laser oscillator having a compact structure capable of emitting a plurality of laser beams. have.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는, Laser processing apparatus according to the present invention for achieving the above technical problem,

복수의 레이저빔을 출사하는 멀티빔 파이버 레이저 발진기; 상기 복수의 레이저빔을 전송하는 복수의 전송 광파이버; 상기 복수의 전송 광파이버를 통해 전송된 복수의 레이저빔을 평행광으로 만드는 복수의 콜리메이터 유닛; 상기 복수의 전송 광파이버를 상기 복수의 콜리메이터 유닛에 착탈 가능하도록 결합하는 복수의 광 컨넥터; 상기 복수의 콜리메이터 유닛을 경유한 복수의 레이저빔을 가공하고자 하는 기판상의 원하는 위치로 편향시키기 위한 복수의 스캐너 유닛; 및 상기 복수의 스캐너 유닛을 경유한 복수의 레이저빔을 소정 직경의 스폿으로 집속시키기 위한 집속 렌즈;를 구비하는 것을 특징으로 한다.A multi-beam fiber laser oscillator for emitting a plurality of laser beams; A plurality of transmission optical fibers for transmitting the plurality of laser beams; A plurality of collimator units for making a plurality of laser beams transmitted through the plurality of transmission optical fibers into parallel light; A plurality of optical connectors for detachably coupling the plurality of transmission optical fibers to the plurality of collimator units; A plurality of scanner units for deflecting a plurality of laser beams via the plurality of collimator units to a desired position on a substrate to be processed; And a focusing lens for focusing a plurality of laser beams via the plurality of scanner units into spots of a predetermined diameter.

본 발명에 있어서, 상기 복수의 광 컨넥터는 각각 상기 전송 광파이버 각각의 출력단에 결합된 플러그와, 상기 복수의 콜리메이터 유닛 각각에 결합된 어댑터를 포함할 수 있다. In the present invention, each of the plurality of optical connectors may include a plug coupled to each output terminal of the transmission optical fiber, and an adapter coupled to each of the plurality of collimator units.

본 발명에 있어서, 상기 복수의 콜리메이터 유닛과 복수의 스캐너 유닛 사이에는 복수의 레이저빔의 직경을 조절하기 위한 복수의 빔 익스팬더가 배치될 수 있 다. In the present invention, a plurality of beam expanders for adjusting the diameter of the plurality of laser beams may be disposed between the plurality of collimator unit and the plurality of scanner units.

본 발명에 있어서, 상기 멀티빔 파이버 레이저 발진기의 일 예는, 이득매질이 도핑된 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 제1클래드층과, 상기 제1클래드층을 둘러싸는 제2클래드층을 포함하는 복수의 광파이버; 상기 복수의 광파이버의 양단에 광학적으로 대향하여 배치된 복수의 광공진기; 상기 복수의 광파이버의 이득매질을 여기시키는 복수의 이득매질 여기유닛; 및 상기 복수의 이득매질 여기유닛을 제어하는 제어기;를 구비하며, In the present invention, an example of the multi-beam fiber laser oscillator includes a core doped with a gain medium, a first cladding layer surrounding the core, and a second cladding layer surrounding the first cladding layer. A plurality of optical fibers; A plurality of optical resonators optically opposed to both ends of the plurality of optical fibers; A plurality of gain medium excitation units for exciting gain media of the plurality of optical fibers; And a controller controlling the plurality of gain medium excitation units,

상기 복수의 광파이버, 복수의 광공진기 및 복수의 이득매질 여기유닛은 하나의 케이스 내에 배치되고, 상기 복수의 광파이버의 출력단들을 통해 복수의 레이저빔이 출사되는 것을 특징으로 한다.The plurality of optical fibers, the plurality of optical resonators, and the plurality of gain medium excitation units are disposed in one case, and a plurality of laser beams are emitted through output terminals of the plurality of optical fibers.

상기 복수의 광공진기는, 상기 복수의 광파이버의 양단에 각각 배치된 전반사경과 출력경 또는 파이버 브래그 그레이팅을 포함할 수 있다. The plurality of optical resonators may include a total reflection mirror and an output mirror or fiber bragg grating disposed at both ends of the plurality of optical fibers.

한편, 상기 멀티빔 파이버 레이저 발진기의 다른 예는, 이득매질이 도핑된 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 제1클래드층과, 상기 제1클래드층을 둘러싸는 제2클래드층을 포함하는 공유 광파이버; 상기 공유 광파이버로부터 분할된 복수의 분할 광파이버; 상기 공유 광파이버의 일단과 복수의 분할 광파이버 각각의 출력단에 광학적으로 대향하여 배치된 광공진기; 상기 공유 광파이버의 이득매질을 여기시키는 복수의 이득매질 여기유닛; 및 상기 복수의 이득매질 여기유닛을 제어하는 제어기;를 구비하며, Meanwhile, another example of the multi-beam fiber laser oscillator may include: a shared optical fiber including a core doped with a gain medium, a first cladding layer surrounding the core, and a second cladding layer surrounding the first cladding layer; A plurality of split optical fibers divided from the shared optical fibers; An optical resonator optically opposed to one end of the shared optical fiber and an output end of each of the plurality of split optical fibers; A plurality of gain medium excitation units for exciting the gain medium of the shared optical fiber; And a controller controlling the plurality of gain medium excitation units,

상기 공유 광파이버, 복수의 분할 광파이버, 광공진기 및 복수의 이득매질 여기유닛은 하나의 케이스 내에 배치되고, 상기 복수의 분할 광파이버의 출력단들을 통해 복수의 레이저빔이 출사되는 것을 특징으로 한다. The shared optical fiber, the plurality of split optical fibers, the optical resonator, and the plurality of gain medium excitation units are disposed in one case, and a plurality of laser beams are emitted through output terminals of the plurality of split optical fibers.

상기 광공진기는, 상기 공유 광파이버의 일단에 배치된 전반사경과 상기 복수의 분할 광파이버 각각의 출력단에 배치된 출력경을 포함할 수 있다. 또는, 상기 광공진기는, 상기 공유 광파이버의 일단과 복수의 분할 광파이버 각각의 출력단에 배치된 파이버 브래그 그레이팅을 포함할 수 있다. The optical resonator may include a total reflection mirror disposed at one end of the shared optical fiber and an output mirror disposed at an output end of each of the plurality of divided optical fibers. Alternatively, the optical resonator may include fiber Bragg grating disposed at one end of the shared optical fiber and an output end of each of the plurality of divided optical fibers.

상기 복수의 분할 광파이버는 광결합기를 통해 상기 공유 광파이버에 연결될 수 있다. The plurality of split optical fibers may be connected to the shared optical fiber through an optical coupler.

상기 제1클래드층의 굴절률은 상기 코어의 굴절률보다 낮고, 상기 제2클래드층의 굴절률은 상기 제1클래드층의 굴절률보다 낮은 것이 바람직하다. It is preferable that the refractive index of the first cladding layer is lower than that of the core, and the refractive index of the second cladding layer is lower than that of the first cladding layer.

상기 복수의 이득매질 여기유닛을 구동하기 위한 복수의 전원이 마련되고, 상기 제어기는 상기 복수의 전원에 연결될 수 있다. A plurality of power sources are provided for driving the plurality of gain medium excitation units, and the controller may be connected to the plurality of power sources.

상기 복수의 이득매질 여기유닛은 하나의 베이스 플레이트상에 설치되는 것이 바람직하다. Preferably, the plurality of gain medium excitation units are provided on one base plate.

상기 복수의 이득매질 여기유닛 각각은 여기용 레이저빔을 출사하는 복수의 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. Each of the plurality of gain medium excitation units may include a plurality of laser diodes for emitting an excitation laser beam.

상기 복수의 이득매질 여기유닛 각각은 하나의 모듈로 구성되어 상기 베이스 플레이트에 착탈 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다. Each of the plurality of gain medium excitation units may be installed in a single module so as to be detachable from the base plate.

상기 베이스 플레이트의 하부에는 히트싱크가 설치될 수 있다. A heat sink may be installed below the base plate.

상기한 구성을 가진 본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 의하면, 멀티빔 파이버 레이저 발진기의 구성요소들이 하나의 케이스 내에 배치되고, 복수의 이득매질 여기유닛을 구성하는 모든 레이저 다이오드가 하나의 베이스 플레이트상에 설치되므로, 멀티빔 파이버 레이저 발진기의 구조가 콤팩트화되어 그 크기가 종래에 비해 훨씬 작아질 수 있다. 따라서, 상기한 멀티빔 파이버 레이저 발진기를 장착한 레이저 가공 장치의 크기도 종래 단순히 복수의 레이저 발진기를 장착한 경우에 비해 줄어들 수 있으며 제조 원가도 감소될 수 있는 장점이 있다. According to the laser processing apparatus according to the present invention having the above configuration, the components of the multibeam fiber laser oscillator are arranged in one case, and all the laser diodes constituting the plurality of gain medium excitation units are on one base plate. Since it is installed, the structure of the multibeam fiber laser oscillator can be made compact and its size can be much smaller than in the prior art. Therefore, the size of the laser processing apparatus equipped with the multi-beam fiber laser oscillator can also be reduced compared to the case of simply mounting a plurality of laser oscillators and the manufacturing cost can be reduced.

그리고, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 구비된 멀티빔 파이버 레이저 발진기는 복수의 이득매질 여기유닛 각각을 별도로 제어할 수 있도록 구성된다. 따라서, 복수의 레이저빔 각각이 독립적인 가공 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한, 필요에 의해 복수의 이득매질 여기유닛 전부를 제어하여 복수의 레이저빔을 출사할 수 있으며, 하나 또는 일부의 이득매질 여기유닛을 제어하여 하나 또는 일부의 레어저빔만 출사할 수 있는 장점이 있다. 또한, 어느 하나의 이득매질 여기유닛에 이상이 있을 경우, 그 이득매질 여기유닛만 분리하여 교체하거나 수리할 수 있는 장점이 있으며, 이때 다른 레이저빔은 사용이 가능한 장점도 있다. In addition, the multi-beam fiber laser oscillator provided in the laser processing apparatus according to the present invention is configured to separately control each of the plurality of gain medium excitation units. Therefore, there is an advantage that each of the plurality of laser beams can perform an independent machining operation. In addition, the plurality of gain medium excitation units can be controlled to emit a plurality of laser beams as needed, and one or part of the gain medium excitation units can be controlled to emit only one or some laser beams. . In addition, when any one of the gain medium excitation unit has an error, there is an advantage that only the gain medium excitation unit can be replaced and repaired, in which case another laser beam may be used.

그리고, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서는, 멀티빔 파이버 레이저 발진기와 콜리메이터 유닛이 전송용 광파이버와 광 컨넥터에 의해 착탈 가능하게 결합된다. 따라서, 레이저 가공 장치에 대한 시험이 끝난 후, 다른 장소로 이동하여 재설치할 경우와 레이저 발진기를 교체하거나 수리할 경우에도 광축 정렬을 다시 할 필요가 없는 장점이 있다. In the laser processing apparatus according to the present invention, the multi-beam fiber laser oscillator and the collimator unit are detachably coupled by the transmission optical fiber and the optical connector. Therefore, after the test of the laser processing device, there is an advantage that does not need to realign the optical axis when moving to another place and reinstallation, and even when replacing or repairing the laser oscillator.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다. Hereinafter, a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals denote the same elements.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 멀티빔 파이버 레이저 발진기의 일 예를 도시한 도면이다. 3 is a view showing the configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view showing an example of the multi-beam fiber laser oscillator shown in FIG.

도 3과 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 복수의 레이저빔을 출사하는 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)와, 상기 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)로부터 출사된 복수의 레이저빔을 가공하고자 하는 기판(108)상에 조사되도록 하는 레이저빔 전송수단을 포함한다. 3 and 4 together, the laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, the multi-beam fiber laser oscillator 100 for emitting a plurality of laser beams, and from the multi-beam fiber laser oscillator 100 And a laser beam transmitting means for irradiating the plurality of laser beams emitted onto the substrate 108 to be processed.

상기 파이버 레이저 발진기(100)는, 하나의 케이스(190) 내에 콤팩트하게 배치된 구조를 가지면서 복수의 레이저빔, 예컨대 2 개 이상, 바람직하게는 4 개의 레이저빔을 출사할 수 있는 구성을 가진다. 이에 대해서는 뒤에서 상세하게 설명하기로 한다. The fiber laser oscillator 100 has a structure that is compactly arranged in one case 190 and has a configuration capable of emitting a plurality of laser beams, for example two or more, preferably four laser beams. This will be described in detail later.

상기 레이저빔 전송수단은, 상기 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)로부터 출사된 복수의 레이저빔, 예컨대 4 개의 레이저빔 각각을 전송하는 4 개의 전송 광파이버(101)와, 4 개의 콜리메이터 유닛(103)과, 4 개의 스캐너 유닛(106)과, 적어도 하나의 집속 렌즈(107)를 포함한다. The laser beam transmission means may include four transmission optical fibers 101 for transmitting a plurality of laser beams emitted from the multi-beam fiber laser oscillator 100, for example, four laser beams, four collimator units 103, And four scanner units 106 and at least one focusing lens 107.

상기 4 개의 전송 광파이버(101)는 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)로부터 출사된 4 개의 레이저 빔을 4 개의 스캐너 유닛(103)으로 전송하기 위한 것이다. The four transmission optical fibers 101 are for transmitting four laser beams emitted from the multi-beam fiber laser oscillator 100 to four scanner units 103.

상기 4 개의 콜리메이터 유닛(103)은 각각 콜리메이터 렌즈(102a)를 가지고 있으며, 4 개의 레이저빔 각각을 평행광으로 만드는 역할을 하게 된다. The four collimator units 103 each have a collimator lens 102a, and serve to make each of the four laser beams into parallel light.

상기 4 개의 전송 광파이버(101)와 4 개의 스캐너 유닛(103)은 서로 대응되는 것끼리 광 컨넥터(102)에 의해 연결된다. 구체적으로, 상기 광 컨넥터(102)는 전송 광파이버(101)의 출력단에 결합된 플러그(102a)와, 스캐너 유닛(103)에 결합된 어댑터(102b)를 구비하고 있으며, 상기 플러그(102a)가 어댑터(102b)에 착탈 가능하도록 결합된다. The four transmission optical fibers 101 and the four scanner units 103 are connected to one another corresponding to each other by the optical connector 102. Specifically, the optical connector 102 has a plug 102a coupled to the output end of the transmission optical fiber 101 and an adapter 102b coupled to the scanner unit 103, wherein the plug 102a is an adapter. Removably coupled to 102b.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서는, 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)와 콜리메이터 유닛(102)이 전송용 광파이버(101)와 광 컨넥터(102)에 의해 착탈 가능하게 결합된다. 따라서, 레이저 가공 장치에 대한 시험이 끝난 후, 다른 장소로 이동하여 재설치할 경우에도 광축이 흔들릴 염려가 없으므로 레이저빔과 광학계들 사이의 광축 정렬을 다시 할 필요가 없는 장점이 있다. 그리고, 레이저 발진기(100)를 교체하거나 수리할 경우, 광 컨넥터(102)의 플러그(102a)와 어댑터(102b)를 서로 분리한 후, 교체나 수리 후에 다시 결합하면 되므로, 이 경우에도 광축 정렬을 다시 할 필요가 없는 장점이 있다. As described above, in the laser processing apparatus according to the present invention, the multi-beam fiber laser oscillator 100 and the collimator unit 102 are detachably coupled by the transmission optical fiber 101 and the optical connector 102. Therefore, even after moving to another place after the test for the laser processing apparatus, there is no fear that the optical axis is shaken, there is an advantage that does not need to realign the optical axis between the laser beam and the optical system. In the case of replacing or repairing the laser oscillator 100, since the plug 102a and the adapter 102b of the optical connector 102 are separated from each other and then recombined after replacement or repair, the optical axis alignment may be The advantage is that you don't have to do it again.

그리고, 상기 4 개의 스캐너 유닛(106) 각각은 입사된 레이저빔을 지지대(109)상에 안착된 기판(108)상의 원하는 위치로 편향시키기 위한 것으로, 입사된 레이저빔을 X축 방향으로 제어하기 위한 X축 갈바노미터 스캐너와, 입사된 레이저빔을 Y축 방향으로 제어하기 위한 Y축 갈바노미터 스캐너로 구성될 수 있다. Each of the four scanner units 106 is used to deflect the incident laser beam to a desired position on the substrate 108 seated on the support 109. X-axis galvanometer scanner, and Y-axis galvanometer scanner for controlling the incident laser beam in the Y-axis direction.

상기 집속 렌즈(107)는, 상기 스캐너 유닛(103)을 거친 레이저빔을 소정 직경의 스폿으로 집속시켜 가공하고자 하는 기판(108)상에 조사하기 위한 것이다. 도 3에서는 4 개의 레이저빔에 대해 하나의 집속 렌즈(107)가 마련된 것으로 도시되어 있으나, 4 개의 레이저빔 각각에 대해 하나씩의 집속 렌즈(107)가 마련될 수도 있다. The focusing lens 107 is for irradiating onto the substrate 108 to be processed by focusing the laser beam passed through the scanner unit 103 into a spot having a predetermined diameter. In FIG. 3, one focusing lens 107 is provided for four laser beams, but one focusing lens 107 may be provided for each of the four laser beams.

한편, 상기 4 개의 콜리메이터 유닛(103)과 4 개의 스캐너 유닛(106) 각각 사이에는 레이저빔을 원하는 직경으로 조절하기 위한 빔 익스팬더(104)가 배치될 수 있으며, 또한 레이저빔의 방향을 변경하기 위한 반사경(105)이 배치될 수 있다. Meanwhile, a beam expander 104 may be disposed between each of the four collimator units 103 and the four scanner units 106 to adjust the laser beam to a desired diameter, and also for changing the direction of the laser beam. The reflector 105 may be disposed.

도 4를 참조하면, 상기 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)는, 이득매질이 도핑된 코어와 2중 클래드 구조를 가진 4 개의 광파이버(110)와, 상기 4 개의 광파이버(110) 각각의 양단에 광학적으로 대향하여 배치된 4 쌍의 광공진기(121, 122)와, 4 개의 이득매질 여기유닛과, 상기 4 개의 이득매질 여기유닛을 제어하는 제어기(150)를 구비한다. Referring to FIG. 4, the multi-beam fiber laser oscillator 100 includes four optical fibers 110 having a gain-doped core and a double clad structure, and optical ends of each of the four optical fibers 110. And four pairs of optical resonators 121 and 122 arranged opposite to each other, four gain medium excitation units, and a controller 150 for controlling the four gain medium excitation units.

상기 4 개의 이득매질 여기유닛 각각은 소정 파장의 여기용 레이저빔을 출사하는 복수의 레이저 다이오드(130)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 레이저 다이오드(130)는 광결합기(fiber combiner)(115)를 통해 광파이버(110)에 연결될 수 있다. 상기 4 개의 이득매질 여기유닛 각각을 구성하는 복수의 레이저 다이오드(130)에는 전원(140)이 연결된다. 즉, 상기 4 개의 이득매질 여기유닛 각각에 대해 하나씩의 전원(140)이 마련된다. 상기 전원(140)은 상기 복수의 레이저 다이오드(130)를 구동하기 위한 것으로, 상기 제어기(150)에 연결된다. Each of the four gain medium excitation units may include a plurality of laser diodes 130 for emitting a laser beam for excitation of a predetermined wavelength. The plurality of laser diodes 130 may be connected to the optical fiber 110 through a fiber combiner 115. A power source 140 is connected to the plurality of laser diodes 130 constituting each of the four gain medium excitation units. That is, one power source 140 is provided for each of the four gain medium excitation units. The power source 140 is for driving the plurality of laser diodes 130 and is connected to the controller 150.

상기 제어기(150)는 상기 4 개의 이득매질 여기유닛 각각을 별도로 제어할 수 있도록 구성된다. 따라서, 복수의 레이저빔 각각이 독립적인 가공 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 필요에 의해 4 개의 이득매질 여기유닛 전부를 제어하여 4 개의 레이저빔을 출사하도록 할 수 있고, 하나 또는 일부의 이득매질 여기유닛을 제어하여 1 개 내지 3 개의 레이저빔을 출사하도록 할 수 있다. The controller 150 is configured to separately control each of the four gain medium excitation units. Therefore, there is an advantage that each of the plurality of laser beams can perform an independent machining operation. Then, if necessary, all four gain medium excitation units can be controlled to emit four laser beams, and one or some gain medium excitation units can be controlled to emit one to three laser beams. .

상기 광공진기(121, 122)는, 광파이버(110)의 출력단에 배치된 출력경(122)과 반대쪽 단부에 배치된 전반사경(121)으로 구성될 수 있다. 한편, 상기 광공진기는 전반사경(121)과 출력경(122) 대신에 파이버 브래그 그레이팅(FBG; Fiber Bragg Grating)으로 구성될 수도 있다.The optical resonators 121 and 122 may include a total reflection mirror 121 disposed at an end opposite to the output mirror 122 disposed at the output end of the optical fiber 110. The optical resonator may be formed of fiber bragg grating (FBG) instead of the total reflection mirror 121 and the output mirror 122.

도 5는 도 4에 도시된 광파이버의 단면 구조를 도시한 도면이고, 도 6은 도 4에 도시된 광파이버에 의한 레이저빔의 발진 메커니즘을 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure of the optical fiber shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing an oscillation mechanism of the laser beam by the optical fiber shown in FIG.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 4 개의 광파이버(110) 각각은 이득매질이 도핑된 코어(111)와, 상기 코어(111)를 둘러싸는 제1클래드층(112)과, 상기 제1클래드층(112)을 둘러싸는 제2클래드층(113)을 포함하는 구조를 가진다. As shown in FIG. 5, each of the four optical fibers 110 includes a core 111 doped with a gain medium, a first cladding layer 112 surrounding the core 111, and the first cladding layer. It has a structure including a second cladding layer 113 surrounding (112).

상기 코어(111)에 도핑되는 이득매질로는 Nd, Yb 등과 같은 희토류 원소가사용될 수 있다. 그리고, 상기 코어(111)의 굴절률이 가장 높고, 제1클래드층(112)의 굴절률이 코어(111)의 굴절률보다 낮으며, 제2클래드층(113)의 굴절률이 제1클래드층(112)의 굴절률보다 낮도록 구성된다. Rare earth elements such as Nd and Yb may be used as the gain medium doped in the core 111. In addition, the refractive index of the core 111 is the highest, the refractive index of the first cladding layer 112 is lower than that of the core 111, and the refractive index of the second cladding layer 113 is the first cladding layer 112. It is configured to be lower than the refractive index of.

도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드(130)로부터 출사된 여기용 레이저빔이 광파이버(110)의 제2클래드층(113)을 통과하여 제1클래드층(112)으로 입사 된다. 여기용 레이저빔은 제1클래드층(112)과 제2클래드층(113)의 경계면에서 전반사되면서 제1클래드층(112)을 따라 진행한다. 이때, 여기용 레이저빔은 코어(111)를 교차하여 통과하면서 코어(111)에 도핑된 이득매질을 여기시키게 되고, 이에 따라 파이버 레이저빔이 발생하게 된다. 이와 같이 발생된 레이저빔은 코어(111)를 따라 진행하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 출력경(122)을 통해 외부로 출사되는 것이다. As illustrated in FIG. 6, the excitation laser beam emitted from the laser diode 130 passes through the second cladding layer 113 of the optical fiber 110 and enters the first cladding layer 112. The excitation laser beam travels along the first cladding layer 112 while totally reflecting at the interface between the first cladding layer 112 and the second cladding layer 113. At this time, the excitation laser beam crosses the core 111 to excite the gain medium doped in the core 111, thereby generating a fiber laser beam. The laser beam generated as described above proceeds along the core 111 and is emitted to the outside through the output mirror 122 as shown in FIG. 4.

다시, 도 4를 참조하면, 상기한 구성을 가진 4 개의 광파이버(110), 4 개의 이득매질 여기유닛을 구성하는 다수의 레이저 다이오드(130), 4 쌍의 광공진기(121, 122)는 하나의 케이스(190) 내에 배치된다. 한편, 상기 제어기(150)는 상기 케이스(190) 외부에 설치될 수 있으며, 또는 케이스(190) 내에 설치될 수도 있다. 4, four optical fibers 110 having the above-described configuration, a plurality of laser diodes 130 constituting four gain medium excitation units, and four pairs of optical resonators 121 and 122 are provided. Disposed in the case 190. The controller 150 may be installed outside the case 190 or may be installed in the case 190.

도 7은 도 4에 도시된 복수의 레이저 다이오드가 하나의 기판상에 배치된 구조를 도시한 사시도이다. FIG. 7 is a perspective view illustrating a structure in which a plurality of laser diodes shown in FIG. 4 are disposed on a single substrate.

도 7을 참조하면, 상기 케이스(190)의 베이스 플레이트(192) 상에는 상기 4 개의 이득매질 여기유닛을 구성하는 다수의 레이저 다이오드(130) 모두가 배치된다. 즉, 본 실시예의 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)에 포함되는 모든 레이저 다이오드(130)가 하나의 베이스 플레이트(192) 상에 배치되는 것이다. 상기 베이스 플레이트(192)의 하부에는 다수의 레이저 다이오드(130)로부터 발생된 열을 방출하기 위한 히트싱크(194)가 설치될 수 있다. Referring to FIG. 7, all of the plurality of laser diodes 130 constituting the four gain medium excitation units are disposed on the base plate 192 of the case 190. That is, all the laser diodes 130 included in the multi-beam fiber laser oscillator 100 of the present embodiment are disposed on one base plate 192. A heat sink 194 for dissipating heat generated from the plurality of laser diodes 130 may be installed below the base plate 192.

그리고, 상기 4 개의 이득매질 여기유닛 각각을 구성하는 복수의 레이저 다 이오드(130)는 레이저 다이오드 어레이(132)를 구성할 수 있다. 즉, 상기 베이스 플레이트(192) 상에는 4 개의 레이저 다이오드 어레이(130)가 설치된다. 상기 4 개의 레이저 다이오드 어레이(132) 각각은, 도 7에 도시된 바와 같이, 예컨대 1열로 배열된 6 개의 레이저 다이오드(130)로 구성될 수 있으며, 또는 2열로 배열된 12개의 레이저 다이오드(130)로 구성될 수도 있다. The plurality of laser diodes 130 constituting each of the four gain medium excitation units may constitute a laser diode array 132. That is, four laser diode arrays 130 are installed on the base plate 192. Each of the four laser diode arrays 132 may be composed of, for example, six laser diodes 130 arranged in one row, or twelve laser diodes 130 arranged in two rows, as shown in FIG. 7. It may be configured as.

또한, 상기 4 개의 레이저 다이오드 어레이(132)는 각각 하나의 모듈로 구성되어 베이스 플레이트(192)에 착탈 가능하도록 설치될 수 있다. 이 경우, 어느 하나의 레이저 다이오드 어레이(132)에 이상이 있을 경우, 그 레이저 다이오드 어레이(132)만 분리하여 교체하거나 수리할 수 있는 장점이 있다. In addition, the four laser diode array 132 may be installed to be detachable to the base plate 192 is composed of one module each. In this case, when any one of the laser diode array 132 is abnormal, there is an advantage that only the laser diode array 132 can be removed and replaced or repaired.

상기한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 복수의 이득매질 여기유닛을 구성하는 모든 레이저 다이오드(130)가 하나의 베이스 플레이트(192)상에 설치되고, 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)의 구성요소들이 하나의 케이스(190) 내에 배치되므로, 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)의 구조가 콤팩트화되어 그 크기가 종래의 4 개의 레이저 발진기의 전체 크기에 비해 훨씬 작아질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)를 장착한 레이저 가공 장치의 크기도 종래 단순히 4 개의 레이저 발진기를 장착한 경우에 비해 줄어들 수 있으며 제조 원가도 감소될 수 있는 장점이 있다. As described above, according to the configuration of the present invention, all the laser diodes 130 constituting the plurality of gain medium excitation units are provided on one base plate 192, and the configuration of the multibeam fiber laser oscillator 100 is provided. Since the elements are disposed in one case 190, the structure of the multibeam fiber laser oscillator 100 can be compacted so that its size can be much smaller than the overall size of four conventional laser oscillators. Therefore, the size of the laser processing apparatus equipped with the multi-beam fiber laser oscillator 100 according to the present invention can also be reduced compared to the case of simply mounting four laser oscillators and the manufacturing cost can be reduced.

도 8은 도 3에 도시된 멀티빔 파이버 레이저 발진기의 다른 예를 도시한 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the multibeam fiber laser oscillator illustrated in FIG. 3.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티빔 파이버 레이저 발진 기(200)는, 이득매질이 도핑된 코어와 2중 클래드 구조를 가진 1 개의 공유 광파이버(210)와, 상기 공유 광파이버(210)로부터 분할된 4 개의 분할 광파이버(218)와, 상기 공유 광파이버(210)의 일단과 4 개의 분할 광파이버(218) 각각의 출력단에 광학적으로 대향하여 배치된 광공진기(221, 222)와, 4 개의 이득매질 여기유닛과, 상기 4 개의 이득매질 여기유닛을 제어하는 제어기(250)를 구비한다. Referring to FIG. 8, the multi-beam fiber laser oscillator 200 according to another embodiment of the present invention includes one shared optical fiber 210 having a core clad with a gain medium and a double clad structure, and the shared optical fiber. Four divided optical fibers 218 divided from 210, optical resonators 221 and 222 disposed optically opposed to one end of each of the shared optical fibers 210 and output ends of each of the four divided optical fibers 218, Four gain medium excitation units and a controller 250 for controlling the four gain medium excitation units.

상기 4 개의 이득매질 여기유닛 각각은 소정 파장의 여기용 레이저빔을 출사하는 복수의 레이저 다이오드(230)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 레이저 다이오드(230)는 광결합기(fiber combiner)(215)를 통해 공유 광파이버(210)에 연결될 수 있다. 상기 4 개의 이득매질 여기유닛 각각을 구성하는 복수의 레이저 다이오드(230)에는 전원(240)이 연결된다. 즉, 상기 4 개의 이득매질 여기유닛 각각에 대해 하나씩의 전원(240)이 마련된다. 상기 전원(240)은 상기 복수의 레이저 다이오드(230)를 구동하기 위한 것으로, 상기 제어기(250)에 연결된다. Each of the four gain medium excitation units may include a plurality of laser diodes 230 for emitting a laser beam for excitation of a predetermined wavelength. The plurality of laser diodes 230 may be connected to the shared optical fiber 210 through a fiber combiner 215. A power source 240 is connected to the plurality of laser diodes 230 constituting each of the four gain medium excitation units. That is, one power source 240 is provided for each of the four gain medium excitation units. The power source 240 is for driving the plurality of laser diodes 230 and is connected to the controller 250.

상기 제어기(250)는 상기 4 개의 이득매질 여기유닛 각각을 별도로 제어할 수 있도록 구성된다. 따라서, 필요에 의해 4 개의 이득매질 여기유닛 전부를 제어하여 4 개의 레이저빔을 출사하도록 할 수 있고, 하나 또는 일부의 이득매질 여기유닛을 제어하여 1 개 내지 3 개의 레이저빔을 출사하도록 할 수 있다. The controller 250 is configured to separately control each of the four gain medium excitation units. Therefore, if necessary, all four gain medium excitation units can be controlled to emit four laser beams, and one or some gain medium excitation units can be controlled to emit one to three laser beams. .

상기 광공진기(221, 222)는, 공유 광파이버(210)의 일단에 배치된 전반사경(221)과, 4 개의 분할 광파이버(218) 각각의 출력단에 배치된 출력경(222)으로 구성될 수 있다. 한편, 상기 광공진기는 전반사경(221)과 출력경(222) 대신에 파이버 브래그 그레이팅(FBG; Fiber Bragg Grating)으로 구성될 수도 있다.The optical resonators 221 and 222 may include a total reflection mirror 221 disposed at one end of the shared optical fiber 210 and an output mirror 222 disposed at an output end of each of the four split optical fibers 218. . The optical resonator may be formed of fiber bragg grating (FBG) instead of the total reflection mirror 221 and the output mirror 222.

상기 공유 광파이버(210)의 구조와 작용은 도 5와 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예의 광파이버(110)와 동일하다. 다만, 도 4에 도시된 파이버 레이저 발진기(100)의 광파이버(110)는 4 개의 이득매질 여기유닛 각각에 대해 하나씩, 모두 4 개가 마련되는데 반하여, 도 8에 도시된 파이버 레이저 발진기(200)에서는 4 개의 이득매질 여기유닛 모두에 대해 공유된 하나의 공유 광파이버(210)만 마련된다는 점에서 차이가 있다. 이와 같이, 공유 광파이버(210) 내에서 발생된 파이버 레이저빔은 4 개의 분할 광파이버(218)를 통해 분할되어 최종적으로는 4 개의 레이저빔으로 출사된다. 상기 4 개의 분할 광파이버(218)는 광결합기(217)를 통해 공유 광파이버(210)에 연결될 수 있다. The structure and operation of the shared optical fiber 210 is the same as the optical fiber 110 of the embodiment of the present invention shown in Figs. However, four optical fibers 110 of the fiber laser oscillator 100 shown in FIG. 4 are provided, one for each of four gain medium excitation units, while four in the fiber laser oscillator 200 shown in FIG. The difference is that only one shared optical fiber 210 is provided for all three gain medium excitation units. As such, the fiber laser beam generated in the shared optical fiber 210 is split through the four split optical fibers 218 and finally emitted into four laser beams. The four split optical fibers 218 may be connected to the shared optical fiber 210 through the optical coupler 217.

상기한 구성을 가진 한 개의 공유 광파이버(210), 4 개의 분할 광파이버(218), 4 개의 이득매질 여기유닛을 구성하는 다수의 레이저 다이오드(230), 광공진기(221, 222)는 하나의 케이스(290) 내에 배치된다. 한편, 상기 제어기(250)는 상기 케이스(290) 외부에 설치될 수 있으며, 또는 케이스(290) 내에 설치될 수도 있다. One shared optical fiber 210 having the above-described configuration, four divided optical fibers 218, a plurality of laser diodes 230 and four optical resonators 221 and 222 constituting four gain medium excitation units are provided in one case ( 290 is disposed within. The controller 250 may be installed outside the case 290 or may be installed in the case 290.

그리고, 도 8에 도시된 멀티빔 파이버 레이저 발진기(200)에 있어서도 도 7에 도시된 구성이 적용될 수 있다. 즉, 상기 4 개의 이득매질 여기유닛을 구성하는 다수의 레이저 다이오드(230) 모두는 상기 케이스(290)의 베이스 플레이트상에 배치될 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 멀티빔 파이버 레이저 발진기(200)에 포함되는 모든 레이저 다이오드(230)가 하나의 베이스 플레이트상에 배치되는 것이다. 또한, 상기 4 개의 이득매질 여기유닛 각각을 구성하는 복수의 레이저 다이오드(230)는 레이저 다이오드 어레이를 구성할 수 있다. 또한, 상기 4 개의 레이저 다이오드 어레이는 각각 하나의 모듈로 구성되어 베이스 플레이트에 착탈 가능하도록 설치될 수 있다. In addition, the configuration illustrated in FIG. 7 may also be applied to the multi-beam fiber laser oscillator 200 illustrated in FIG. 8. That is, all of the plurality of laser diodes 230 constituting the four gain medium excitation units may be disposed on the base plate of the case 290. That is, all the laser diodes 230 included in the multi-beam fiber laser oscillator 200 shown in FIG. 8 are disposed on one base plate. In addition, the plurality of laser diodes 230 constituting each of the four gain medium excitation units may constitute a laser diode array. In addition, the four laser diode array may be installed to be detachable to the base plate is composed of one module each.

상기한 구성을 가진 멀티빔 파이버 레이저 발진기(200)도 전술한 도 4에 도시된 멀티빔 파이버 레이저 발진기(100)와 동일한 장점을 가지므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. Since the multi-beam fiber laser oscillator 200 having the above-described configuration also has the same advantages as the multi-beam fiber laser oscillator 100 shown in FIG. 4 described above, a detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

도 1은 종래의 통상적인 레이저 가공 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a conventional laser processing apparatus.

도 2는 도 1에 도시된 종래의 통상적인 파이버 레이저 발진기를 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 2 is a schematic illustration of a conventional fiber laser oscillator shown in FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 도시한 도면이다.3 is a view showing the configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 멀티빔 파이버 레이저 발진기의 일 예를 도시한 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the multi-beam fiber laser oscillator illustrated in FIG. 3.

도 5는 도 4에 도시된 광파이버의 단면 구조를 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the optical fiber shown in FIG. 4.

도 6은 도 4에 도시된 광파이버에 의한 레이저빔의 발진 메커니즘을 도시한 도면이다. FIG. 6 is a view showing the oscillation mechanism of the laser beam by the optical fiber shown in FIG.

도 7은 도 4에 도시된 복수의 레이저 다이오드가 하나의 기판상에 배치된 구조를 도시한 사시도이다. FIG. 7 is a perspective view illustrating a structure in which a plurality of laser diodes shown in FIG. 4 are disposed on a single substrate.

도 8은 도 3에 도시된 멀티빔 파이버 레이저 발진기의 다른 예를 도시한 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the multibeam fiber laser oscillator illustrated in FIG. 3.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100,200...멀티빔 파이버 레이저 발진기100,200 ... multibeam fiber laser oscillators

101...전송 광파이버 102...광 컨넥터101 ... transmitting optical fiber 102 ... optical connector

103...콜리메이터 유닛 104...빔 익스팬더103 ... collimator unit 104 ... beam expander

105...반사경 106...스캐너 유닛105 ... Reflector 106 ... Scanner Unit

107...집속 렌즈 108...기판107 ... focusing lens 108 ... substrate

110...광파이버 111...코어110 Fiber optic 111 Core

112...제1클래드층 113...제2클래드층112 ... first cladding layer 113 ... second cladding layer

115,215,217...광결합기 121,122,221,222...광공진기115,215,217 ... optical combiners 121,122,221,222 ... optical resonators

130,230...레이저 다이오드 132...레이저 다이오드 어레이130,230 ... laser diode 132 ... laser diode array

140,240...전원 150,250...제어기140,240 ... power 150,250 ... controller

190,290...케이스 192...베이스 플레이트190,290 ... case 192 ... base plate

194...히트싱크 210...공유 광파이버194 Heatsink 210 Shared fiber

218...분할 광파이버 218 split optical fiber

Claims (15)

레이저 가공 장치에 있어서,In the laser processing apparatus, 복수의 레이저빔을 출사하는 멀티빔 파이버 레이저 발진기;A multi-beam fiber laser oscillator for emitting a plurality of laser beams; 상기 복수의 레이저빔을 전송하는 복수의 전송 광파이버;A plurality of transmission optical fibers for transmitting the plurality of laser beams; 상기 복수의 전송 광파이버를 통해 전송된 복수의 레이저빔을 평행광으로 만드는 복수의 콜리메이터 유닛;A plurality of collimator units for making a plurality of laser beams transmitted through the plurality of transmission optical fibers into parallel light; 상기 복수의 전송 광파이버를 상기 복수의 콜리메이터 유닛에 착탈 가능하도록 결합하는 복수의 광 컨넥터;A plurality of optical connectors for detachably coupling the plurality of transmission optical fibers to the plurality of collimator units; 상기 복수의 콜리메이터 유닛을 경유한 복수의 레이저빔을 가공하고자 하는 기판상의 원하는 위치로 편향시키기 위한 복수의 스캐너 유닛; 및A plurality of scanner units for deflecting a plurality of laser beams via the plurality of collimator units to a desired position on a substrate to be processed; And 상기 복수의 스캐너 유닛을 경유한 복수의 레이저빔을 소정 직경의 스폿으로 집속시키기 위한 집속 렌즈;를 구비하고,A focusing lens for focusing a plurality of laser beams via the plurality of scanner units into spots of a predetermined diameter; 상기 멀티빔 파이버 레이저 발진기는, The multi-beam fiber laser oscillator, 이득매질이 도핑된 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 제1클래드층과, 상기 제1클래드층을 둘러싸는 제2클래드층을 포함하는 공유 광파이버와; A shared optical fiber comprising a core doped with a gain medium, a first cladding layer surrounding the core, and a second cladding layer surrounding the first cladding layer; 상기 공유 광파이버로부터 분할된 복수의 분할 광파이버와;A plurality of split optical fibers divided from the shared optical fibers; 상기 공유 광파이버의 일단과 복수의 분할 광파이버 각각의 출력단에 광학적으로 대향하여 배치된 광공진기와; An optical resonator disposed optically opposite to one end of the shared optical fiber and an output end of each of the plurality of divided optical fibers; 상기 공유 광파이버의 이득매질을 여기시키는 복수의 이득매질 여기유닛; 및A plurality of gain medium excitation units for exciting the gain medium of the shared optical fiber; And 상기 복수의 이득매질 여기유닛을 제어하는 제어기;를 포함하며, And a controller for controlling the plurality of gain medium excitation units. 상기 공유 광파이버, 복수의 분할 광파이버, 광공진기 및 복수의 이득매질 여기유닛은 하나의 케이스 내에 배치되고, 상기 복수의 분할 광파이버의 출력단들을 통해 복수의 레이저빔이 출사되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. And said shared optical fiber, a plurality of split optical fibers, an optical resonator and a plurality of gain medium excitation units are arranged in one case, and a plurality of laser beams are emitted through output ends of the plurality of split optical fibers. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 광 컨넥터는 각각 상기 전송 광파이버 각각의 출력단에 결합된 플러그와, 상기 복수의 콜리메이터 유닛 각각에 결합된 어댑터를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.And the plurality of optical connectors each include a plug coupled to an output end of each of the transmission optical fibers, and an adapter coupled to each of the plurality of collimator units. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 콜리메이터 유닛과 복수의 스캐너 유닛 사이에는 복수의 레이저빔의 직경을 조절하기 위한 복수의 빔 익스팬더가 배치된 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.And a plurality of beam expanders for adjusting diameters of the plurality of laser beams between the plurality of collimator units and the plurality of scanner units. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광공진기는, 상기 공유 광파이버의 일단에 배치된 전반사경과 상기 복수의 분할 광파이버 각각의 출력단에 배치된 출력경을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. The optical resonator includes a total reflection mirror disposed at one end of the shared optical fiber and an output mirror disposed at an output end of each of the plurality of divided optical fibers. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광공진기는, 상기 공유 광파이버의 일단과 복수의 분할 광파이버 각각의 출력단에 배치된 파이버 브래그 그레이팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. And the optical resonator comprises fiber Bragg gratings disposed at one end of the shared optical fiber and at an output end of each of the plurality of divided optical fibers. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 복수의 분할 광파이버는 광결합기를 통해 상기 공유 광파이버에 연결된 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.And said plurality of split optical fibers are connected to said shared optical fiber via an optical coupler. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1클래드층의 굴절률은 상기 코어의 굴절률보다 낮고, 상기 제2클래드층의 굴절률은 상기 제1클래드층의 굴절률보다 낮은 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. The refractive index of the first cladding layer is lower than the refractive index of the core, the refractive index of the second cladding layer is laser processing apparatus, characterized in that lower than the refractive index of the first cladding layer. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 이득매질 여기유닛을 구동하기 위한 복수의 전원이 마련되고, 상기 제어기는 상기 복수의 전원에 연결된 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. A plurality of power sources are provided for driving the plurality of gain medium excitation units, and the controller is connected to the plurality of power sources. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 이득매질 여기유닛은 하나의 베이스 플레이트상에 설치된 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. And the plurality of gain medium excitation units are provided on one base plate. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 복수의 이득매질 여기유닛 각각은 여기용 레이저빔을 출사하는 복수의 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. And each of said plurality of gain medium excitation units comprises a plurality of laser diodes for emitting an excitation laser beam. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 복수의 이득매질 여기유닛 각각은 하나의 모듈로 구성되어 상기 베이스 플레이트에 착탈 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. Each of the plurality of gain medium excitation units comprises a single module and is installed to be detachable from the base plate. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 베이스 플레이트의 하부에는 히트싱크가 설치된 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. The lower portion of the base plate is a laser processing apparatus, characterized in that the heat sink is installed.
KR1020090064083A 2009-07-14 2009-07-14 Laser machining apparatus having multi-beam fiber laser generator KR101082920B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090064083A KR101082920B1 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Laser machining apparatus having multi-beam fiber laser generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090064083A KR101082920B1 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Laser machining apparatus having multi-beam fiber laser generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110006448A KR20110006448A (en) 2011-01-20
KR101082920B1 true KR101082920B1 (en) 2011-11-11

Family

ID=43613288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090064083A KR101082920B1 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Laser machining apparatus having multi-beam fiber laser generator

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101082920B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11605545B2 (en) 2019-04-18 2023-03-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Wafer cleaning equipment

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101288062B1 (en) * 2011-07-01 2013-07-22 한국알엠아이(주) Fly marking system
KR101825922B1 (en) * 2015-08-28 2018-03-22 주식회사 이오테크닉스 Apparatus and method for laser processing
GB201701355D0 (en) 2017-01-27 2017-03-15 Renishaw Plc Direct laser writing and chemical etching
JP7437745B2 (en) * 2020-03-13 2024-02-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Laser oscillator and laser processing equipment

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000031564A (en) * 1998-07-15 2000-01-28 Mitsubishi Electric Corp Laser controller
KR100665312B1 (en) * 2006-07-12 2007-01-04 주식회사 쿠키혼 Laser manufacturing apparatus and laser mold manufacturing apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000031564A (en) * 1998-07-15 2000-01-28 Mitsubishi Electric Corp Laser controller
KR100665312B1 (en) * 2006-07-12 2007-01-04 주식회사 쿠키혼 Laser manufacturing apparatus and laser mold manufacturing apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11605545B2 (en) 2019-04-18 2023-03-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Wafer cleaning equipment

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110006448A (en) 2011-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3430692B1 (en) Spectrally multiplexing diode pump modules to improve brightness
US6208679B1 (en) High-power multi-wavelength external cavity laser
US8411712B2 (en) Beam diagnostics and feedback system and method for spectrally beam-combined lasers
US7233442B1 (en) Method and apparatus for spectral-beam combining of high-power fiber lasers
US7199924B1 (en) Apparatus and method for spectral-beam combining of high-power fiber lasers
KR101062192B1 (en) Caution for harmonic laser light, laser light harmonic light source and exposure apparatus
CN110299668B (en) Construction of multiple diode laser modules and method of operating the same
KR101082920B1 (en) Laser machining apparatus having multi-beam fiber laser generator
US20120301097A1 (en) Fiber holder and fiber laser apparatus
US20040076197A1 (en) Fibre laser
EP1601070A2 (en) Wavelength stabilized laser
US6434177B1 (en) Solid laser with one or several pump light sources
JP2011243717A (en) Semiconductor laser module and fiber laser using the same
US9001850B2 (en) Excitation unit for a fiber laser
CN103608707A (en) Apparatus and method for optically isolating a light beam from a laser
EP1703601A1 (en) Fiber laser oscillator
KR20070078992A (en) Fiber laser beam processing apparatus
US7769058B2 (en) Optical fiber laser
JP2020145327A (en) Semiconductor laser module and device thereof
US10864600B2 (en) Laser machining device
JP3939816B2 (en) Laser equipment
JP2022523693A (en) Systems and methods for wavelength beam coupled resonator alignment
US20100027569A1 (en) Uv diode-laser module with optical fiber delivery
JP5543760B2 (en) Light source device, microscope system, and laser beam multiplexing method
Bachmann Goals and status of the German national research initiative BRIOLAS (brilliant diode lasers)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140703

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150714

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160805

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170804

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180619

Year of fee payment: 8