KR101191707B1 - 펄스 레이저 구동시스템 - Google Patents

펄스 레이저 구동시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101191707B1
KR101191707B1 KR1020110015995A KR20110015995A KR101191707B1 KR 101191707 B1 KR101191707 B1 KR 101191707B1 KR 1020110015995 A KR1020110015995 A KR 1020110015995A KR 20110015995 A KR20110015995 A KR 20110015995A KR 101191707 B1 KR101191707 B1 KR 101191707B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switch
voltage
light source
control signal
laser
Prior art date
Application number
KR1020110015995A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120096726A (ko
Inventor
변희주
방경욱
Original Assignee
주식회사 이피코
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 이피코 filed Critical 주식회사 이피코
Priority to KR1020110015995A priority Critical patent/KR101191707B1/ko
Publication of KR20120096726A publication Critical patent/KR20120096726A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101191707B1 publication Critical patent/KR101191707B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123Q-switching
    • H01S3/115Q-switching using intracavity electro-optic devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0615Q-switching, i.e. in which the quality factor of the optical resonator is rapidly changed
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06203Transistor-type lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

본 발명은, 광원입력전압에 의해 발광하는 광원(110)과, 상기 광원(110)의 빛에 의해 펌핑(Pumping)되는 활성매질(120)과, 상기 활성매질(120)을 사이에 두고 복수 개의 반사체(131,132)로 구비되는 레이저공진기 및, 상기 레이저공진기 내의 광로 상에 배치되며 인가되는 Q 스위치입력전압에 따라 선택적으로 개폐되는 Q 스위치(140)를 포함하는 광학장치부(100); 전원공급부(220)로부터 전압을 전달받아 상기 광원(110)에 소정의 크기를 갖는 광원입력전압을 인가하는 PFN(210)과, 상기 전원공급부(220)로부터 전압을 전달받아 소정의 크기로 증폭시켜 상기 Q 스위치(140)에 Q 스위치입력전압을 인가하는 Q 스위치드라이버(230) 및, 설정된 레이저 발진 세기에 따라 상기 광원입력전압을 제어하고, 상기 활성매질(120)의 펌핑 소요시간에 따라 Q 스위치구동 지연시간이 경과한 후에 상기 Q 스위치(140)가 구동되도록 제어하는 컨트롤블록(240)을 포함하는 레이저구동부(200); 및 레이저 발진 세기에 따라 구분되는 상기 광원입력전압의 크기 및 Q 스위치구동 지연시간에 대한 레이저 발진 제어신호 데이터가 저장되며, 유무선 통신망을 통해 레이저 발진 제어신호를 상기 레이저구동부(200)로 출력하는 제어콘솔부(300);를 포함하는 펄스 레이저 구동시스템을 개시한다.

Description

펄스 레이저 구동시스템{Pulse Laser Operating System}
본 발명은 펄스 레이저 구동시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설정된 레이저 발진 세기에 따라 활성매질이 상기 설정된 레이저 발진 세기에 대응하는 적정 에너지량으로 펌핑되는데 소요되는 시간인 Q 스위치구동 지연시간이 경과한 후에 자동적으로 Q 스위치가 구동되도록 제어함으로써, 최소의 전기 에너지량으로 최대의 레이저 출력을 발진할 수 있는 펄스 레이저 구동시스템에 관한 것이다.
종래의 펄스 레이저 구동시스템은, 전반사 거울과 부분반사 거울로 구성되는 레이저공진기 사이에 광원의 빛에 의해 펌핑되는 활성매질을 구비하고 상기 레이저공진기의 광로 상에 Q 스위치를 배치한 상태에서, 상기 광원을 발광시키면 활성매질이 펌핑되는데, 상기 활성매질의 증폭이득이 원하는 값에 도달했을 때 상기 Q 스위치에 Q 스위치입력전원을 인가하여 상기 광로를 개방하게 되면, 위상과 파장이 같은 빛이 상기 전반사 거울과 부분반사 거울에 반사되어 무수히 왕복하게 되며, 이 과정에서 차례로 유도방출이 생겨 빛이 증폭되어 상기 부분반사 거울을 통과하여 레이저가 출력되도록 구비되었다.
또한, 상기 활성매질이 동일한 조건 하에서 발진되는 레이저의 세기를 조절하기 위해서는, 발광하는 광원에 의해 상기 활성매질이 펌핑되는 시간을 고려하여, Q 스위치를 제어하는 Q 스위치드라이버에 회로연결된 가변저항을 조절함으로써 상기 Q 스위치의 구동지연 시간을 조절하여 적절한 레이저출력이 발진되는 방식이 적용되었다.
그러나, 사용자들이 광원에 인가되는 광원입력전압에 대응하여 활성매질이 최대의 증폭이득을 갖는 상태에서 Q 스위치가 개방되도록 상기 가변저항을 조절하기가 제한되었으며, 이로 인해 활성매질의 펌핑소요 시간에 따른 Q 스위치의 구동 지연시간은 고정된 상태에서 상기 광원입력전압을 증가시키거나 감소시키는 것으로만 레이저의 발진되는 세기를 조절하여 이용되고 있는 실정이였다.
따라서, 증가된 광원입력전압을 인가할 경우 상기 활성매질이 최대 증폭이득을 갖기 이전에 Q 스위치가 개방되어 레이저가 발진되었으며, 감소된 광원입력전압을 인가할 경우 상기 활성매질이 최대 증폭이득을 초과한 후 광에너지가 방출된 상태에서 레이저가 발진될 수 있었기 때문에, 원하는 세기로 레이저를 조절하여 출력하는데 제한되는 것은 물론, 입력되는 광원입력전압의 전기 에너지 효율을 제대로 발휘하지 못한 상태에서 시스템이 구동되어 불필요한 전기 에너지가 낭비되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 설정된 레이저 발진 세기에 따라 활성매질이 상기 설정된 레이저 발진 세기에 대응하는 적정 에너지량으로 펌핑되는데 소요되는 시간인 Q 스위치구동 지연시간이 경과한 후에 자동적으로 Q 스위치가 구동되도록 제어함으로써, 최소의 전기 에너지량으로 최대의 레이저 출력을 발진할 수 있는 펄스 레이저 구동시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 펄스 레이저 구동시스템은, 소정의 펄스주기로 레이저를 발진시키는 펄스 레이저 구동시스템에 있어서, 광원입력전압에 의해 발광하는 광원(110)과, 상기 광원(110)의 빛에 의해 펌핑(Pumping)되는 활성매질(120)과, 상기 활성매질(120)을 사이에 두고 복수 개의 반사체(131,132)로 구비되는 레이저공진기 및, 상기 레이저공진기 내의 광로 상에 배치되며 인가되는 Q 스위치입력전압에 따라 선택적으로 개폐되는 Q 스위치(140)를 포함하는 광학장치부(100); 전원공급부(220)로부터 전압을 전달받아 상기 광원(110)에 소정의 크기를 갖는 광원입력전압을 인가하는 PFN(210)과, 외부전압을 전달받아 소정의 크기로 증폭시켜 상기 Q 스위치(140)에 Q 스위치입력전압을 인가하는 Q 스위치드라이버(230) 및, 설정된 레이저 발진 세기를 기초로 하여, 상기 활성매질(120)이 광원(110)에 의해 적정 에너지량으로 펌핑되는데 소요되는 시간에 따라 결정되는 소정의 Q 스위치구동 지연시간이 경과한 후에 상기 Q 스위치(140)가 구동되도록 제어하는 컨트롤블록(240)을 포함하는 레이저구동부(200); 및 설정될 수 있는 레이저 발진 세기에 따라 구분되는 Q 스위치구동 지연시간에 대한 레이저 발진 제어신호 데이터가 저장되며, 유무선 통신망을 통해 레이저 발진 제어신호를 상기 레이저구동부(200)로 출력하는 제어콘솔부(300);를 포함한다.
여기서, 상기 제어콘솔부(300)는, 상기 펄스 레이저 구동시스템의 동작상태 및 설정상태를 나타내는 화면표시부(310)와, 사용자입력신호를 입력하는 키입력부(320) 및, 상기 레이저 발진 세기에 따라 구분되는 상기 Q 스위치구동 지연시간에 대한 레이저 발진 제어신호 데이터가 저장되는 데이터베이스(330)를 포함하여 구비되며, 설정된 레이저 발진 세기에 따라 대응하는 해당 레이저 발진 제어신호를 상기 데이터베이스(330)에서 독출하여 상기 레이저구동부(200)의 컨트롤블록(240)으로 출력하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤블록(240)은, 상기 제어콘솔부(300)로부터 상기 레이저 발진 제어신호를 전달받아 상기 레이저 발진 제어신호에 대응하는 Q 스위치입력전압 제어신호(a), Q 스위치구동 제어신호(b) 및 광원구동 제어신호(c)를 출력하는 MCU(241)와, 상기 Q 스위치입력전압 제어신호(a)를 전달받아 아날로그 전압으로 변환하여 기준전압값(A)으로 지정하며, 상기 아날로그 전압에 대응하여 Q 스위치 드라이버의 전압생성부(231)에서 피드백되는 실제인가전압값 궤환신호와 상기 기준전압값(A)을 상호 비교한 결과에 따라 실제인가전압 제어신호를 출력하여 상기 전압생성부(231)에 의해 증폭되는 실제인가전압의 크기를 제어하는 Q 스위치입력전압 제어부(242)와, 상기 Q 스위치구동 제어신호(b)를 전달받아 아날로그 전압으로 변환하여 기준전압값(B)으로 지정하며, 상기 아날로그 전압에 대응하여 D 플립플롭(246)에서 피드백되는 반전출력값(/Q)과 상기 기준전압값(B)을 상호 비교한 결과에 따라 Q 스위치 구동지연 시간이 제어되며, 제어된 Q 스위치 구동지연 시간경과 후에 상기 Q 스위치드라이버(230)에 Q 스위치 구동 제어신호를 입력하는 Q 스위치구동 제어부(243) 및, 상기 광원구동 제어신호(c)를 전달받아 상기 PFN(210)의 SCR 스위치에서 인식 가능하도록 신호 변환하는 광원구동 제어부를 포함하여 구비될 수 있다.
한편, 상기 광원구동 제어부는, 상기 MCU(241)로부터 상기 광원구동 제어신호(c)를 입력단자(+T)로 입력받아, 저항(R1)과 커패시터(C1)에 의해 제어된 형태의 광원구동 제어신호(c')를 출력단자(Q)로 출력하여 상기 PFN(210)에 입력하며, 출력단자(/Q)에서 출력되는 상기 광원구동 제어신호(c')의 반전출력값(/Q)을 상기 D 플립플롭(246)의 입력단자(CLK)에 입력하는 제1멀티바이브레이터(248)를 포함하여 구비되며, 상기 Q 스위치구동 제어부(243)는, 상기 MCU(241)로부터 상기 Q 스위치구동 제어신호(b)를 전달받아 아날로그 전압으로 변환하는 제2DAC(244b)와, 상기 제2DAC(244b)의 출력단자(8)에 기준신호 입력단자(3)가 접속되고, 비교신호 입력단자(2)에는 커패시터(C4)와 트랜지스터(Q1)이 접속되어 회로구성되며, 출력단자(1)는 상기 D 플립플롭(246)의 입력단자(/R)에 접속되도록 구비되는 제2비교기(245b) 및, 상기 D 플립플롭(246)의 출력단자(Q)에 입력단자(-T)가 접속되고, 출력단자(Q)에서 출력되는 Q 스위치구동 제어신호(b')를 상기 Q 스위치드라이버(230)에 입력하는 제2멀티바이브레이터(247)를 포함하여 구비되되, 상기 제1멀티바이브레이터(248)의 반전출력값(/Q)이 상기 D 플립플롭(246)의 입력단자(CLK)에 입력되면 상기 D 플립플롭(246)의 반전출력값(/Q)은 High에서 Low로 출력되어 상기 트랜지스터(Q1)가 Off되고 상기 커패시터(C4)에 전압이 충전되며, 상기 제2비교기(245b)는 상기 기준전압값(B)과 상기 커패시터(C4)의 충전전압값을 상호 비교하여 상기 충전전압값이 더 클 경우, 제2비교기(245b)의 출력값은 Low로 출력되고 D 플립플롭(246)의 출력단자(Q)의 출력값은 Low가 되어 상기 제2멀티바이브레이터(247)의 출력단자(Q)에서 Q 스위치구동 제어신호(b')가 상기 Q 스위치드라이버(230)로 출력되도록 제어될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 설정된 레이저 발진 세기에 따라 자동적으로 광원입력전압이 조절되어 인가되며, 상기 광원입력전압에 대응하는 최적의 Q 스위치구동 지연시간이 경과한 타이밍에 Q 스위치를 구동시킴으로써 최소의 전기 에너지량으로 최대의 레이저 출력하여 발진할 수 있으므로 전기 에너지를 절감할 수 있음은 물론, 원하는 레이저의 발진되는 세기를 정확하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 설정된 레이저 발진 세기에 필요한 적정 크기의 광원입력전압이 인가되므로, 광원 및 광학장치를 포함한 펄스 레이저 구동시스템의 수명을 최대로 사용할 수 있으며, 입력되는 Q 스위치입력전압 제어신호에 따라 전압생성부에서 증폭되는 Q 스위치입력전압의 크기가 미리 설정된 전압의 크기에 맞게 보정되도록 제어함으로써, 사용자가 요구하는 레이저의 발진 세기를 정밀하고 정확하게 출력할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 레이저 구동시스템의 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 레이저 구동시스템에 의해 광원입력전압, Q 스위치입력전압 및 Q 스위치 구동지연 시간이 제어되는 신호체계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컨트롤블록의 회로구성을 나타낸 회로도이며,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PFN의 회로구성을 나타낸 회로도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 레이저 구동시스템의 구성을 나타낸 블록도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 레이저 구동시스템에 의해 광원입력전압, Q 스위치입력전압 및 Q 스위치 구동지연 시간이 제어되는 신호체계를 나타낸 블록도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컨트롤블록의 회로구성을 나타낸 회로도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PFN의 회로구성을 나타낸 회로도이다.
본 발명에 따른 펄스 레이저 구동시스템은, 소정의 펄스주기로 레이저를 발진시키는 펄스 레이저 구동시스템으로서, 설정된 레이저 발진 세기에 따라 자동적으로 광원입력전압이 조절되어 인가되며, 상기 광원입력전압에 대응하는 최적의 Q 스위치구동 지연시간이 경과한 타이밍에 Q 스위치를 구동시킴으로써 최소의 전기 에너지량으로 최대의 레이저 출력하여 발진할 수 있는 펄스 레이저 구동시스템이다.
1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 레이저 구동시스템은, 광학장치부(100), 레이저구동부(200) 및 제어콘솔부(300)을 포함한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학장치부(100)는, 상기 레이저구동부(200)로부터 Q 스위치입력전압 및 광원입력전압을 인가받아 레이저를 외부로 발진시키는 구성요소로서, 광원입력전압에 의해 발광하는 광원(110)과, 상기 광원(110)의 빛에 의해 에너지량이 증폭되어 펌핑(Pumping)되는 활성매질(120)과, 상기 활성매질(120)을 사이에 두고 복수 개의 반사체(131,132)로 구비되는 레이저공진기 및, 상기 레이저공진기 내의 광로 상에 배치되며 인가되는 Q 스위치입력전압에 따라 선택적으로 개폐되는 Q 스위치(140)를 포함하여 구비된다.
상기 광원(110)은, 광학장치부(100) 내에서 활성매질(120)의 일측에 배치되며 인가되는 광원입력전압에 따라 발광되어 상기 활성매질(120)을 향해 빛을 발산하는 구성요소이다. 여기서, 상기 광원(110)의 일측에는 광원(110)에서 활성매질(120)의 반대방향으로 발산하는 빛을 반사시켜 다시 활성매질(120)로 입사하도록 하여 광효율을 증대시키는 반사판(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 광원(110)으로는 플래쉬 램프가 이용될 수 있다.
상기 활성매질(120)은, 상기 광원(110)에서 발산된 빛을 흡수하여 내부의 증폭이득이 상승함에 따라 펌핑되는 구성요소로서, 낮은 에너지 상태로 유도된 전자나 분자의 천이에 의해 간섭성 복사를 하는 매질을 의미하며, 루비(Ruby), 네오디뮴-야그(Nd-YAG), 네오디뮴- 유리(Nd-), 홀뮴(Holmium) 등의 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 펌핑(Pumping)은 전자나 이온에 빛을 흡수시켜 에너지가 낮은 상태에서 높은 상태로 끌어 올려지는 것을 의미한다.
상기 레이저공진기는, 유도방출에 의해 발산되는 빛을 더욱 강한 빛으로 발진시키기 위해 구비되며, 이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 활성매질(120)의 양측에 두 개의 반사체가 배치되어 구비될 수 있는데, 상기 반사체로서 상기 활성매질(120)의 일측에서 일정 거리 이격되어 배치되며 입사된 빛의 거의 100%를 반사하는 전반사거울(131)과 상기 활성매질(120)의 타측에 일정 거리 이격되어 배치되며 입사되는 빛의 일부분의 빛을 투과시키는 부분반사거울(132)로 구성될 수 있다.
여기서, 위상과 파장이 같은 형태로 상기 활성매질(120)에서 발진되는 빛이 양쪽의 거울(131,132)에 의해 반사되면서 레이저공진기 내에서 무수히 왕복하게 되며 이 과정에서 차례로 유도방출이 생겨 빛이 증폭된다. 이때 증폭된 빛은 광학부품에 의한 투과 및 산란에 의해 손실되기도 하는데, 레이저의 증폭이득이 레이저공진기의 손실보다 크면 레이저의 강도는 점점 증폭되어 상기 부분반사거울(132)을 통과하여 레이저가 발산되는 것이다.
상기 Q 스위치(140)는, Q 스위치입력전압의 인가 여부에 따라 선택적으로 상기 레이저공진기 상의 광로를 개방하거나 폐쇄함으로써 레이저공진기 내의 이득(Gain)을 조절하여 발산되는 레이저의 출력에너지를 조절하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 Q 스위치(140)는, Q 스위치드라이버(230)와 신호연결되어 Q 스위치입력전압을 전달받되, 상기 Q 스위치입력전압이 입력되면 상기 광로를 개방하여 상기 부분반사거울(132)를 통해 레이저가 발산되도록 제어되며, 상기 Q 스위치입력전압이 입력되지 않은 상태에서는 광로를 차단하여 상기 레이저가 발산되지 못하도록 막아주게 되고 이는 상기 활성매질(120)에서의 밀도반전을 높이게 되어 결과적으로 활성매질(120)의 증폭이득(Amplifier Gain)을 높이게 되는 효과를 가져온다.
즉, 상기 Q 스위치(140)는, 광원(110)에 의해 여기되어 활성매질(120)의 증폭이득이 커지고 있는 상태에서는 광로를 차단하고 있다가 상기 활성매질(120)의 증폭이득이 원하는 값에 도달했을 때에 개방되어 현재 증폭된 광에너지량을 갖는 레이저로 출력되도록 스위칭하는 기능을 수행하는 것이다.
또한, 상기 Q 스위치(140)에 사용되는 소자로는, Pockells Cell이 이용될 수 있으며, 상기 Pockells Cell은 재질과 그 구조에 따라 수백에서 수천볼트의 크기를 갖는 동작전압(Q 스위치입력전압)이 필요하다. 따라서, 상기 Q 스위치(140)를 구성하는 재질 및 구조에 따라 Q 스위치(140)를 구동시키기 위해 인가되는 Q 스위치입력전압의 크기가 달라져야 한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저구동부(200)는, 외부전원을 인가받아 PFN(210)에 전압을 전달하는 전원공급부(220)와, 상기 전원공급부(220)로부터 전압을 전달받아 상기 광원(110)에 소정의 크기를 갖는 광원입력전압을 인가하는 PFN(210)과, 외부전압을 전달받아 소정의 크기로 증폭시켜 상기 Q 스위치드라이버(230)에 Q 스위치입력전압을 인가하는 Q 스위치드라이버(230) 및, 설정된 레이저 발진 세기에 따라, 상기 광원입력전압의 크기를 제어하고, 상기 활성매질(120)의 펌핑 소요시간에 따라 Q 스위치동작 지연시간이 경과한 타이밍에 상기 Q 스위치(140)가 개방 구동되도록 제어하는 컨트롤블록(240)을 포함하여 구비된다.
상기 PFN(Pulse Forming Network;210)은, MCU(241)로부터 출력된 광원구동 제어신호에 의해 구동되어 상기 광원(110)에 광원입력전압을 인가하는 기능을 수행하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전원공급부(220)에서 출력되는 전압에 의해 상기 광원(110)에 인가되는 일정 크기의 전압이 충전되는 커패시터(C)와, 상기 커패시터(C)에 충전된 전압을 광원(110)으로 방전시키는 SCR(Silicon-Controlled Rectifier) 스위치와, 상기 광원(110)의 방전시간을 조절하는 인덕터(L)를 포함하여 회로구성될 수 있다.
따라서, 상기 전원공급부(220)에서 출력되는 전압이 PFN(210)의 커패시터(C)에 충전되고, 충전이 완료된 후에 상기 광원구동 제어신호가 상기 SCR 스위치에 인가되어 SCR 스위치가 도통되면 커패시터(C)에 충전된 전압이 방전되어 인덕터(L)를 통해 광원(110)에 펄스형태의 전류가 인가되고, 상기 광원(110)은 발광하게 된다. 이때 펄스 에너지(펄스의 진폭 크기)는 커패시터(C)에 충전되는 전압조절에 의해 제어된다. 즉, 상기 커패시터(C)와 인덕터(L)에 의해 상기 광원입력전압의 크기 및 인가되는 시간이 정해지며, 상기 SCR 스위치에 의해 광원입력전압이 광원(110)에 인가되는 타이밍이 정해지는 것이다.
상기 Q 스위치드라이버(230)는, Q 스위치(140)가 구동될 수 있는 Q 스위치입력전압을 생성함과 동시에 원하는 타이밍에 상기 Q 스위치(140)를 구동시키는 기능을 수행하는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 인가되는 전압을 증폭시키는 증폭회로가 구성된 전압생성부(231)가 구비되어, 상기 제어콘솔부(300)의 레이저발진 제어신호에 따른 컨트롤블록(240)의 Q 스위치입력전압 제어신호가 전압생성부(231)로 인가되면, 상기 전압생성부(231)에서 전원공급부(220)로부터 전달받는 전압을 미리 설정된 소정의 크기를 갖는 Q 스위치입력전압으로 증폭시킨다.
또한, 상기 제어콘솔부(300)의 레이저발진 제어신호에 따른 컨트롤블록(240)의 Q 스위치구동 제어신호가 Q 스위치드라이버(230)에 인가되면 상기와 같이 증폭된 Q 스위치입력전압을 Q 스위치(140)에 인가함으로써 Q 스위치(140)가 구동되어 레이저공진기 내의 광로가 개방되도록 제어한다.
이때, 상기 Q 스위치드라이버(230)는 상기 Q 스위치입력전압을 Q 스위치(140)에 인가하기 위해 두 개의 전압인가 신호라인으로 상기 Q 스위치(140)와 회로구성된다. 또한, 상기 Q 스위치드라이버(230)가 Q 스위치(140)에 Q 스위치입력전압을 인가함에 있어서 두 가지 전압인가 방식이 적용될 수 있는데, 첫 번째 방식은 먼저 상기 전압생성부(231)에 의해 Q 스위치입력전압이 증폭되면 상기 Q 스위치(140)와 회로구성된 두 개의 전압인가 신호라인에 증폭된 Q 스위치입력전압을 동시에 인가하여 전위차가 발생하지 않도록 한 상태에서, 상기 Q 스위치구동 제어신호가 전달되면 상기 두 개의 전압인가 신호라인 중 하나의 전압인가 신호라인의 전위가 0이 되도록 하여 상기 Q 스위치입력전압을 인가할 수 있다.
두 번째 방식은, 상기 Q 스위치드라이버(230)의 전압생성부(231)는 상기 Q 스위치입력전압 제어신호가 인가되면 전압생성부(231)으로부터 전달되는 전압을 증폭한 상태를 유지하며 상기 두 개의 전압인가 신호라인으로는 증폭된 Q 스위치입력전압을 인가하지 않으며, 이어서, 상기 Q 스위치구동 제어신호가 전달되며 상기 두 개의 전압인가 신호라인 중 하나의 전압인가 신호라인에는 증폭된 Q 스위치입력전압을 인가하며 다른 하나의 전압인가 신호라인에는 전위가 0이 되도록 하여 상기 Q 스위치(140)에 Q 스위치입력전압을 인가할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 펄스 레이저 구동시스템에서는, 상술한 두 가지의 Q 스위치입력전압 인가 방식이 모두 적용될 수 있으나, Q 스위치입력전압이 인가되는 속도를 고려하면 전자의 방식이 후자의 방식보다 반응속도가 짧기 때문에 보다 적합할 수 있다.
상기 컨트롤블록(240)은, 제어콘솔부(300)에 설정된 사항에 따라 광원(110)의 발광된 빛을 흡수하여 활성매질(120)이 최대 증폭이득을 갖는 순간에 Q 스위치(140)에 Q 스위치입력전압이 인가되도록 상기 Q 스위치드라이버(230)에 Q 스위치입력전압 제어신호와 Q 스위치구동 제어신호를 인가하는 구성요소로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, MCU(241), Q 스위치입력전압 제어부(242)와, Q 스위치구동 제어부(243) 및, 광원구동 제어부를 포함하여 구비된다.
먼저, MCU(Micro Controller Unit;241)는, 본 발명에 따른 펄스 레이저 구동시스템을 제어하기 위한 전용프로세서로서, 광학장치부(100)의 광원(110) 및 Q 스위치(140)가 최적의 조건으로 구동되어 최소의 전기에너지량으로 최대의 레이저가 출력되도록 제어하는 기능을 수행하며, 이를 위해 상기 제어콘솔부(300)로부터 상기 레이저 발진 제어신호를 전달받아 상기 레이저 발진 제어신호에 대응하는 Q 스위치입력전압 제어신호(a), Q 스위치구동 제어신호(b) 및 광원구동 제어신호(c)를 출력한다.
상기 Q 스위치입력전압 제어부(242)는, MCU(241)로부터 Q 스위치입력전압 제어신호(a)를 전달받아 아날로그 전압으로 변환하여 기준전압값(A)으로 지정하며, 상기 아날로그 전압에 대응하여 Q 스위치드라이버(230)의 전압생성부(231)에서 피드백되는 실제인가전압값 궤환신호와 상기 기준전압값(A)을 상호 비교한 결과에 따라 실제인가전압값이 조절되도록 하는 실제인가전압 제어신호를 출력하여 상기 전압생성부(231)에 의해 증폭되는 실제인가전압의 크기를 제어한다.
이를 위해, 상기 Q 스위치입력전압 제어부(242)는, 도 2와 같이 상기 Q 스위치입력전압 제어신호(a)를 전달받아 아날로그 전압의 형태로 변환하는 제1DAC(244a)와 상기 제1DAC(244a)로부터 변환된 신호를 전달받아 기준전압값(A)으로 지정하며, 상기 아날로그 전압에 대응하여 전원공급부(220)으로부터 전달되는 전압을 미리 설정된 크기로 증폭하는 전압생성부(231)의 Q 스위치입력전압의 실제인가전압값에 대한 궤환신호를 비교전압값으로 지정한 후, 상기 기준전압값(A)와 비교전압값을 비교하는 제1비교기(245a)를 포함하여 구비되며, 상기 Q 스위치입력전압 제어부(242)는 상기 기준전압값(A)보다 비교전압값이 작을 경우에는 상기 전압생성부(231)에서 생성된 실제인가전압의 크기가 미리 설정된 실제인가전압의 크기보다 작은 것으로 판단하여 상기 전압생성부(231)의 증폭회로의 설정값을 증가시키는 실제인가전압 제어신호를 상기 전압생성부(231)로 출력하여 현재의 실제인가전압의 크기가 증가되도록 한다. 반면에, 상기 기준전압값(A)와 비교전압값을 비교하여 상기 기준전압값(A)보다 비교전압값이 클 경우에는 상기 전압생성부(231)에서 생성된 실제인가전압의 크기가 미리 설정된 실제인가전압의 크기보다 큰 것으로 판단하여 상기 전압생성부(231)의 증폭회로의 설정값을 감소시키는 실제인가전압 제어신호를 상기 전압생성부(231)로 출력하여 현재의 실제인가전압의 크기가 감소되도록 한다.
여기서, 실제인가전압값은, 미리 설정된 사항에 따라 상기 Q 스위치입력전압 제어신호(a)에 따라 상기 전압생성부(231)에 증폭되어 Q 스위치(140)에 실제로 인가되는 Q 스위치입력전압에 대한 크기를 의미한다.
상술한 바와 같이, Q 스위치입력전압 제어부(242)는, MCU(241)으로부터 입력되는 Q 스위치입력전압 제어신호(a)에 따라 전압생성부(231)에서 증폭되는 Q 스위치입력전압의 크기가 미리 설정된 전압의 크기에 맞게 보정되도록 제어함으로써, 사용자가 요구하는 레이저의 발진 세기를 정밀하고 정확하게 출력할 수 있다.
상기 Q 스위치구동 제어부(243)는, 상기 MCU(241)로부터 상기 Q 스위치구동 제어신호(b)를 전달받아 아날로그 전압으로 변환하여 기준전압값(B)으로 지정하며, 상기 아날로그 전압에 대응하여 D 플립플롭(246)에서 피드백되는 반전출력값(/Q)과 상기 기준전압값(B)을 상호 비교한 결과를 기초로 하여 Q 스위치구동 지연시간을 제어하며, 제어된 Q 스위치구동 지연시간 경과 후에 상기 Q 스위치드라이버(230)에 Q 스위치구동 제어신호를 입력한다.
이를 위해, 상기 Q 스위치구동 제어부(243)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 MCU(241)로부터 상기 Q 스위치구동 제어신호(b)를 전달받아 아날로그 전압으로 변환하는 제2DAC(244b)와, 상기 제2DAC(244b)의 출력단자(8)에 기준신호 입력단자(3)가 접속되고, 비교신호 입력단자(2)에는 커패시터(C4)와 트랜지스터(Q1)이 접속되어 회로구성되며, 출력단자(1)는 상기 D 플립플롭(246)의 입력단자(/R)에 접속되도록 구비되는 제2비교기(245b) 및, 상기 D 플립플롭(246)의 출력단자(Q)에 입력단자(-T)가 접속되고 출력단자(Q)에서 출력되는 Q 스위치구동 제어신호(b')를 상기 Q 스위치드라이버(230)에 입력하는 제2멀티바이브레이터(247)를 포함하여 구비된다.
상기 광원구동 제어부는, 상기 MCU(241)로부터 광원구동 제어신호(c)를 전달받아 상기 PFN(210)의 SCR 스위치에서 인식 가능하도록 신호 변환하는 구성요소로서, 상기 MCU(241)로부터 상기 광원구동 제어신호(c)를 입력단자(+T)로 입력받아, 저항(R1)과 커패시터(C1)에 의해 제어된 형태의 광원구동 제어신호(c')를 출력단자(Q)로 출력하여 상기 PFN(210)에 입력하며, 출력단자(/Q)에서 출력되는 상기 광원구동 제어신호(c')의 반전출력값(/Q)을 상기 D 플립플롭(246)의 입력단자(CLK)에 입력하는 제1멀티바이브레이터(248)를 포함하여 구비된다.
상기 컨트롤블록(240)은, 상기 제1멀티바이브레이터(248)의 반전출력값(/Q)이 상기 D 플립플롭(246)의 입력단자(CLK)에 입력되면 상기 D 플립플롭(246)의 반전출력값(/Q)은 High에서 Low로 출력되어 상기 트랜지스터(Q1)가 On 상태에 Off 상태로 되어 상기 커패시터(C4)에 전압이 충전되며, 상기 제2비교기(245b)는 상기 기준전압값(B)과 상기 커패시터(C4)의 충전전압값을 상호 비교하여 상기 충전전압값이 더 클 경우, 제2비교기(245b)의 출력값은 Low로 출력되고 D 플립플롭(246)의 출력단자(Q)의 출력값은 Low가 되어 상기 제2멀티바이브레이터(247)의 출력단자(Q)에서 Q 스위치구동 제어신호(b')가 상기 Q 스위치드라이버(230)로 출력되도록 제어한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어콘솔부(300)는, 사용자가 펄스 레이저 구동시스템의 동작상태를 확인하거나, 레이저를 원하는 발진 세기로 출력되도록 각종 설정사항을 입력하며, 미리 설정된 사항에 따라 펄스 레이저 구동시스템를 구동시키기 위한 레이저 발진 제어신호를 출력하는 구성요소로서, 설정될 수 있는 레이저 발진 세기에 따라 구분되는 상기 광원입력전압의 크기 및 Q 스위치동작 지연시간에 대한 레이저 발진 제어신호 데이터가 저장되며, 유무선 통신방을 통해 상기 레이저 발진 제어신호를 상기 레이저구동부(200)로 출력한다.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제어콘솔부(300)는, 펄스 레이저 구동시스템의 동작상태 및 설정상태를 나타내는 화면표시부(310)와, 사용자입력신호를 입력하는 키입력부(320) 및, 상기 레이저 발진 세기에 따라 구분되는 상기 광원입력전압의 크기 및 Q 스위치동작 지연시간에 대한 레이저 발진 제어신호 데이터가 저장되는 데이터베이스(330)를 포함하여 구비되며, 설정된 레이저 발진 세기에 따라 대응하는 레이저 발진 제어신호를 상기 데이터베이스(330)에서 독출하여 상기 레이저구동부(200)의 컨트롤블록(240)으로 출력한다.
여기서, 상기 사용자입력신호는, 사용자가 요구되는 펄스 레이저 구동시스템의 동작상태로 제어하거나 상기 레이저의 발진 세기를 조절하기 위해 키입력부(320)를 통해 입력되는 신호를 의미한다. 또한, 상기 레이저 발진 제어신호 데이터는, 상기 키입력부(320)를 통해 입력된 사용자입력신호에 의해 펄스 레이저 구동시스템에 설정된 사항대로 광학장치부(100)의 광원(110), Q 스위치(140)가 구동되어 레이저가 발진되도록 되도록 레이저구동부(200)의 컨트롤블록(240), 전원공급부(220), PFN(210) 및 Q 스위치드라이버(230)를 제어하기 위한 제어신호인 레이저 발진 제어신호가 테이블 형태로 저장된 데이터를 의미하며, 상기 각 레이저 발진 제어신호는 레이저 발진 세기의 설정 사항에 대로 레이저구동부(200)를 구동시키기 위한 Q 스위치입력전압 제어신호(a), Q 스위치구동 제어신호(b) 및 광원구동 제어신호(c) 등의 기초 데이터가 포함되어 있다.
따라서, 설정된 레이저 발진 세기의 설정 사항에 따라 상기 Q 스위치입력전압 제어신호(a), Q 스위치구동 제어신호(b) 및 광원구동 제어신호(c)가 다르게 되며, 이로 인해 상기 Q 스위치입력전압 제어신호(a)를 아날로그 전압으로 변환한 기준전압값(A)과 상기 Q 스위치구동 제어신호(b)를 아날로그 전압으로 변환한 기준전압값(B)이 각각 다른 크기로 입력되는 것이다.
예를 들어, 레이저 발진 세기가 1단계일 경우 광원(110)에 입력되는 광원입력전압이 500V이며, 레이저 발진 세기가 2단계일 경우 광원(110)에 입력되는 광원입력전압이 1000V이라 할 때, 키입력부(320)에 의해 상기 레이저 발진 세기가 1단계로 설정되면, 상기 레이저 발진 제어신호에는 전원공급부(220)에서 전달되는 전압을 인가받는 전압생성부(231)는 500V까지 증폭하라는 증폭 제어신호가 포함되며, 상기 500V의 광원입력전압이 광원(110)에 인가되어 발광하는 빛에 의해 활성매질(120)이 펌핑되어 최대 증폭이득을 갖는데 소요되는 시간을 Q 스위치구동 지연시간으로 지정하여 상기 광원입력전압이 광원(110)에 인가되는 순간부터 상기 Q 스위치구동 지연시간이 경과하는 순간에 상기 Q 스위치(140)가 개방되도록 Q 스위치구동 제어부(243)에 회로구성되는 커패시터(C4)의 충전전압과 비교되는 기준전압값(B)이 적정값으로 갖도록 미리 정해진 제어신호가 포함된다.
다음으로는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 레이저 구동시스템의 동작원리를 설명하기로 한다.
먼저, 키입력부(320)를 입력된 사용자입력신호에 의해 레이저 발진 세기를 포함한 펄스 레이저 구동시스템의 동작상태가 설정되며, 이때 설정된 펄스 레이저 구동시스템의 각종 설정사항은 화면표시부(310)에 출력되어 표시된다.
이어서, 상기 제어콘솔부(300)는 설정된 사항에 대응하는 레이저 발진 제어신호를 데이터베이스(330)에 저장된 레이저 발진 제어신호 데이터에서 독출하여 유무선 통신망을 통해 컨트롤블록(240)의 MCU(241)로 출력한다.
이에 상기 MCU(241)는, 제어콘솔부(300)에 설정된 사항에 따라 상기 Q 스위치드라이버(230)에 의해 광원(110)에 인가되는 광원입력전압에 의해 활성매질(120)이 최대 증폭이득을 갖는 순간에 Q 스위치(140)에 Q 스위치입력전압이 인가되도록 상기 Q 스위치입력전압 제어부(242) 및 Q 스위치구동 제어부(243)에 Q 스위치입력전압 제어신호(a) 및 Q 스위치구동 제어신호(b)를 각각 입력하며, 설정된 레이저 발진 제어신호에 대응하여 광원(110)이 일정 밝기로 발광되도록 광원구동 제어신호(c)를 광원구동 제어부로 입력한다.
이어서, 상기 MCU(241)로부터 광원구동 제어신호(c)를 전달받은 광원구동 제어부는, 제1멀티바이브레이터(248)를 통해 PFN(210)의 SCR 스위치에서 인식 가능하도록 광원구동 제어신호(c')으로 신호변환하여 상기 PFN(210)의 SCR 스위치에 인가하며, 상기 광원구동 제어신호(c')에 의해 상기 SCR 스위치가 도통되어 커패시터(C)에 충전된 전압이 광원(110)으로 방전되어 제어하여 상기 광원(110)을 미리 설정된 일정 밝기로 발광시킨다.
또한, MCU(241)로부터 Q 스위치입력전압 제어신호(a)를 전달받은 Q 스위치입력전압 제어부(242)는, 상기 Q 스위치입력전압 제어신호(a)를 아날로그 전압으로 변환하여 기준전압값(A)으로 지정하며, 상기 아날로그 값에 대응하여 Q 스위치드라이버(230)의 전압생성부(231)에서 피드백되는 실제인가전압값 궤환신호와 상기 기준전압값(A)을 상호 비교한 결과에 따라 실제인가전압 제어신호를 출력하여 상기 전압생성부(231)에 의해 증폭되는 실제인가전압의 크기가 보정되도록 제어한다.
그리고, 상기 MCU(241)로부터 Q 스위치구동 제어신호(b)를 전달받은 Q 스위치구동 제어부(243)는, 상기 Q 스위치구동 제어신호(b)를 아날로그 전압으로 변환하여 기준전압값(B)으로 지정하며, 상기 아날로그 전압에 대응하여 D 플립플롭(246)에서 피드백되는 반전출력값(/Q)과 상기 기준전압값(B)을 상호 비교한 결과에 따라 Q 스위치구동 지연시간이 제어되며, 제어된 Q 스위치구동 지연시간 경과 후에 상기 Q 스위치드라이버(230)에 Q 스위치구동 제어신호를 입력한다.
이때, 트랜지스터(Q1)가 Off 됨에 따라 커패시터(C4)가 충전되기 시작하는데 상기 커패시터(C4)의 충전전압의 크기가 상기 기준전압값(B)보다 커지는 순간에 상기 Q 스위치구동 제어신호(b')가 Q 스위치드라이버(230)로 출력되어 전압생성부(231)에 의해 증폭된 광원입력전압이 Q 스위치(140)에 인가되어 레이저가 출력된다.
결국, 상기 기준전압값(B)의 값을 조절함에 따라 상기 Q 스위치(140)가 개방되도록 구동시키는 타이밍 즉, Q 스위치구동 지연시간이 조절되는 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 펄스 레이저 구동시스템에서는 설정된 레이저 발진 세기에 따라 상기 기준전압값(B)의 기초 데이터인 Q 스위치구동 제어신호(b)의 아날로그 전압값을 증감시켜 상기 Q 스위치구동 지연시간을 조절할 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스 레이저 구동시스템의 각 구성에 의해, 설정된 레이저 발진 세기에 따라 자동적으로 광원입력전압이 조절되어 인가되며, 상기 광원입력전압에 대응하는 최적의 Q 스위치구동 지연시간을 고려하여 Q 스위치(140)를 구동시킴으로써 최소의 전기 에너지량으로 최대의 레이저 출력하여 발진할 수 있으므로 전기 에너지를 절감할 수 있음은 물론, 원하는 레이저의 발진되는 세기를 용이하게 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 필요 이상의 고전압으로 광원입력전압이 인가되지 않으므로, 광원(110) 및 광학장치부(100)를 포함한 펄스 레이저 구동시스템의 수명을 최대로 사용할 수 있으며, MCU(241)으로부터 입력되는 Q 스위치입력전압 제어신호(a)에 따라 전압생성부(231)에서 증폭되는 Q 스위치입력전압의 크기가 미리 설정된 전압의 크기에 맞게 보정되도록 제어함으로써, 사용자가 요구하는 레이저의 발진 세기를 정밀하고 정확하게 를 출력할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100...광학장치부 110...광원
120...활성매질 131,132...반사체
140...Q 스위치 200...레이저구동부
210...PFN 220...전원공급부
230...Q 스위치드라이버 240...컨트롤블록
300...제어콘솔부 310...화면표시부
320...키입력부 330...데이터베이스

Claims (4)

  1. 소정의 펄스주기로 레이저를 발진시키는 펄스 레이저 구동시스템에 있어서,
    광원입력전압에 의해 발광하는 광원(110)과, 상기 광원(110)의 빛에 의해 펌핑(Pumping)되는 활성매질(120)과, 상기 활성매질(120)을 사이에 두고 복수 개의 반사체(131,132)로 구비되는 레이저공진기 및, 상기 레이저공진기 내의 광로 상에 배치되며 인가되는 Q 스위치입력전압에 따라 선택적으로 개폐되는 Q 스위치(140)를 포함하는 광학장치부(100);
    전원공급부(220)로부터 전압을 전달받아 상기 광원(110)에 소정의 크기를 갖는 광원입력전압을 인가하는 PFN(210)과, 외부전압을 전달받아 소정의 크기로 증폭시켜 상기 Q 스위치(140)에 Q 스위치입력전압을 인가하는 Q 스위치드라이버(230) 및, 설정된 레이저 발진 세기를 기초로 하여, 상기 활성매질(120)이 광원(110)에 의해 적정 에너지량으로 펌핑되는데 소요되는 시간에 따라 결정되는 소정의 Q 스위치구동 지연시간이 경과한 후에 상기 Q 스위치(140)가 구동되도록 제어하는 컨트롤블록(240)을 포함하는 레이저구동부(200); 및
    설정될 수 있는 레이저 발진 세기에 따라 구분되는 상기 광원입력전압 및 Q 스위치구동 지연시간에 대한 레이저 발진 제어신호 데이터가 저장되며, 유무선 통신망을 통해 레이저 발진 제어신호를 상기 레이저구동부(200)로 출력하는 제어콘솔부(300);를 포함하며,
    상기 컨트롤블록(240)은, 상기 제어콘솔부(300)로부터 상기 레이저 발진 제어신호를 전달받아 상기 레이저 발진 제어신호에 대응하는 Q 스위치입력전압 제어신호(a), Q 스위치구동 제어신호(b) 및 광원구동 제어신호(c)를 출력하는 MCU(241)와, 상기 Q 스위치입력전압 제어신호(a)를 전달받아 아날로그 전압으로 변환하여 기준전압값(A)으로 지정하며, 상기 아날로그 전압에 대응하여 Q 스위치 드라이버의 전압생성부(231)에서 피드백되는 실제인가전압값 궤환신호와 상기 기준전압값(A)을 상호 비교한 결과에 따라 실제인가전압 제어신호를 출력하여 상기 전압생성부(231)에 의해 증폭되는 실제인가전압의 크기를 제어하는 Q 스위치입력전압 제어부(242)와, 상기 Q 스위치구동 제어신호(b)를 전달받아 아날로그 전압으로 변환하여 기준전압값(B)으로 지정하며, 상기 아날로그 전압에 대응하여 D 플립플롭(246)에서 피드백되는 반전출력값(/Q)과 상기 기준전압값(B)을 상호 비교한 결과에 따라 Q 스위치 구동지연 시간이 제어되며, 제어된 Q 스위치 구동지연 시간경과 후에 상기 Q 스위치드라이버(230)에 Q 스위치 구동 제어신호를 입력하는 Q 스위치구동 제어부(243) 및, 상기 광원구동 제어신호(c)를 전달받아 상기 PFN(210)의 SCR 스위치에서 인식 가능하도록 신호 변환하는 광원구동 제어부를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 펄스 레이저 구동시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어콘솔부(300)는,
    상기 펄스 레이저 구동시스템의 동작상태 및 설정상태를 나타내는 화면표시부(310)와,
    사용자입력신호를 입력하는 키입력부(320) 및,
    상기 레이저 발진 세기에 따라 구분되는 상기 광원입력전압 및 Q 스위치구동 지연시간에 대한 레이저 발진 제어신호 데이터가 저장되는 데이터베이스(330)를 포함하여 구비되며,
    설정된 레이저 발진 세기에 따라 대응하는 해당 레이저 발진 제어신호를 상기 데이터베이스(330)에서 독출하여 상기 레이저구동부(200)의 컨트롤블록(240)으로 출력하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이저 구동시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광원구동 제어부는,
    상기 MCU(241)로부터 상기 광원구동 제어신호(c)를 입력단자(+T)로 입력받아, 저항(R1)과 커패시터(C1)에 의해 제어된 형태의 광원구동 제어신호(c')를 출력단자(Q)로 출력하여 상기 PFN(210)에 입력하며, 출력단자(/Q)에서 출력되는 상기 광원구동 제어신호(c')의 반전출력값(/Q)을 상기 D 플립플롭(246)의 입력단자(CLK)에 입력하는 제1멀티바이브레이터(248)를 포함하여 구비되며,
    상기 Q 스위치구동 제어부(243)는,
    상기 MCU(241)로부터 상기 Q 스위치구동 제어신호(b)를 전달받아 아날로그 전압으로 변환하는 제2DAC(244b)와,
    상기 제2DAC(244b)의 출력단자(8)에 기준신호 입력단자(3)가 접속되고, 비교신호 입력단자(2)에는 커패시터(C4)와 트랜지스터(Q1)이 접속되어 회로구성되며, 출력단자(1)는 상기 D 플립플롭(246)의 입력단자(/R)에 접속되도록 구비되는 제2비교기(245b) 및,
    상기 D 플립플롭(246)의 출력단자(Q)에 입력단자(-T)가 접속되고, 출력단자(Q)에서 출력되는 Q 스위치구동 제어신호(b')를 상기 Q 스위치드라이버(230)에 입력하는 제2멀티바이브레이터(247)를 포함하여 구비되되,
    상기 제1멀티바이브레이터(248)의 반전출력값(/Q)이 상기 D 플립플롭(246)의 입력단자(CLK)에 입력되면 상기 D 플립플롭(246)의 반전출력값(/Q)은 High에서 Low로 출력되어 상기 트랜지스터(Q1)가 Off되고 상기 커패시터(C4)에 전압이 충전되며, 상기 제2비교기(245b)는 상기 기준전압값(B)과 상기 커패시터(C4)의 충전전압값을 상호 비교하여 상기 충전전압값이 더 클 경우, 제2비교기(245b)의 출력값은 Low로 출력되고 D 플립플롭(246)의 출력단자(Q)의 출력값은 Low가 되어 상기 제2멀티바이브레이터(247)의 출력단자(Q)에서 Q 스위치구동 제어신호(b')가 상기 Q 스위치드라이버(230)로 출력되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 펄스 레이저 구동시스템.
KR1020110015995A 2011-02-23 2011-02-23 펄스 레이저 구동시스템 KR101191707B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110015995A KR101191707B1 (ko) 2011-02-23 2011-02-23 펄스 레이저 구동시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110015995A KR101191707B1 (ko) 2011-02-23 2011-02-23 펄스 레이저 구동시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120096726A KR20120096726A (ko) 2012-08-31
KR101191707B1 true KR101191707B1 (ko) 2012-10-16

Family

ID=46886562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110015995A KR101191707B1 (ko) 2011-02-23 2011-02-23 펄스 레이저 구동시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101191707B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11135870A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ励起qスイッチ発振固体レーザ装置
JP2000252571A (ja) 1999-03-03 2000-09-14 Fuji Electric Co Ltd レーザマーキング装置
JP2001353585A (ja) 2000-06-09 2001-12-25 Nec Corp レーザトリミング装置用レーザ照射装置およびレーザパルス幅制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11135870A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ励起qスイッチ発振固体レーザ装置
JP2000252571A (ja) 1999-03-03 2000-09-14 Fuji Electric Co Ltd レーザマーキング装置
JP2001353585A (ja) 2000-06-09 2001-12-25 Nec Corp レーザトリミング装置用レーザ照射装置およびレーザパルス幅制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120096726A (ko) 2012-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7656913B2 (en) Fiber pulse laser apparatus and method of controlling the same
US7953126B2 (en) Fiber laser processing method and fiber laser processing apparatus
US6931047B2 (en) Laser light source
CN110165539B (zh) 多台阶泵浦实现子脉冲组间隔可调输出方法及激光器
KR101191707B1 (ko) 펄스 레이저 구동시스템
JP6998127B2 (ja) 固体レーザ装置
JP7464049B2 (ja) 受動qスイッチレーザ装置、制御方法、及びレーザ加工装置
CN112186482B (zh) 一种激光输出状态可调的固体激光器
JP2016503239A (ja) 強力なパルスセルフシードco2レーザー
JP6651718B2 (ja) Qスイッチレーザ装置
JP5903740B2 (ja) 可変周期及び安定化したエネルギーのパルスを放出するレーザー
JP2003347636A (ja) Qスイッチレーザ装置及びqスイッチ制御方法
EP1026795A3 (en) Semiconductor laser-excitation solid-state laser oscillating device
JPH02260479A (ja) レーザ発振装置
Lührmann et al. High-average power Nd: YVO4 regenerative amplifier seeded by a gain switched diode laser
JP4137227B2 (ja) レーザ発振器
JP3188947B2 (ja) Qスイッチ制御装置
JP2986699B2 (ja) Qスイッチ制御装置
WO2020179834A1 (ja) ファイバレーザーの制御装置及び制御方法
JP2009212108A (ja) レーザ発振方法、レーザ、レーザ加工方法、及びレーザ測定方法
JPH1012956A (ja) 半導体レーザ励起固体レーザ発振方法
JPH05327078A (ja) 固体レーザ装置
JP2020043280A (ja) 受動qスイッチレーザ装置
CN203277957U (zh) 可调脉冲驱动器
CN115334715A (zh) 一种led回授稳压驱动装置

Legal Events

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

Payment date: 20151012

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161110

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171010

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181010

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191105

Year of fee payment: 8