KR101400983B1 - 스위칭유닛 및 레이저장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 파장을 갖는 레이저를 출력함과 함께 각각의 파장을 갖는 레이저의 변환을 고속으로 스위칭할 수 있도록 구조가 개선된 스위칭유닛 및 레이저장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레이저장치의 스위칭유닛은 전원의 인가 유무에 따라 레이저 발진부로부터 발진되어 입사된 제1파장 레이저를 편광 또는 투과시키는 제1광학유닛, 제1광학유닛으로부터 출사된 제1파장 레이저를 반사 또는 투과하는 제2광학유닛, 제2광학유닛에 의해 반사된 제1파장 레이저를 제2파장 레이저로 변환하는 제1파장변환유닛 및 제1파장변환유닛으로부터 출사된 제2파장 레이저를 제3파장 레이저로 변환하여 출력하는 제2파장변환유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 제1광학유닛에 인가되는 전원유무에 따라 사용자가 요구하는 제1파장 레이저 및 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력하여 제품의 사용성을 증대시킬 수 있다.

Description

스위칭유닛 및 레이저장치{SWITCHING UNIT AND LASER APPARATUS}
본 발명은 스위칭유닛 및 레이저장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상이한 파장을 갖는 복수의 레이저를 출력할 수 있는 스위칭유닛 및 레이저장치에 관한 것이다.
레이저장치는 일반 자연광이나 램프로부터 방사되는 빛과는 상이한 단색성(monochromatic), 간섭성(coherence) 및 직진성(collimation)의 3가지 특성을 갖는 레이저를 출력하는 장치이다. 여기서, 레이저장치에 의해 출력되는 레이저는 파장에 따라 상이한 에너지를 출력한다.
이러한 레이저장치로부터 출력되는 레이저는 단색성, 간섭성 및 직진성의 특성 우수함 때문에 각종 산업분야에서 널리 사용되고 있는 추세이다. 예를 들어, 레이저장치는 금속 산업, 건설 산업, 조선 산업 및 의료산업 등과 같이 다양한 산업분야에서 사용된다. 특히, 레이저장치는 레이저의 조사에 따른 치료 효율의 상승에 따라 의료산업 분야에서 사용성이 증대되고 있다.
한편, 레이저장치는 레이저를 출력하기 위해 레이저발진부를 포함한다. 레이저장치의 레이저발진부로부터 발진되는 레이저는 일반적으로 단일 파장을 가지기 때문에 이를 보완하기 위해 단일 파장의 레이저를 상이한 파장 대역의 레이저로 발진하기 위해 파장 필터 등을 부가적으로 구비할 수 있다. 이러한 종래의 레이저장치는 "대한민국 공개특허공보 제10-2011-0101016호"인 "파장 가변 레이저장치"에 개시되어 있다. 상술한 선행문헌에 개시된 "파장 가변 레이저장치"는 레이저 다이오드칩, 시준화렌즈, 파장 가변성 필터 및 반사거울로 이루어지며, 파장의 조절이 가능하도록 위상보정판이 삽입된다.
그런데, 종래의 선행문헌인 "파장 가변 레이저장치"는 상이한 파장 대역의 레이저를 출력하기 위해 파장 가변성 필터 및 파장 가변성 필터에서 선택되어지는 파장의 변화와 동일하게 공진 모드 파장을 변환시키는 위상보정판을 포함함으로써, 레이저장치 구조의 복잡함에 따라 유지 보수비용과 함께 생산 비용을 증가시킬 수 있는 문제점이 있다. 또한, 종래의 레이저장치는 레이저의 파장 대역 조절을 위해 파장 가변성 필터 등을 사용하여 파장 대역 조절의 소요 시간이 증대와 요구되는 파장 대역의 레이저를 출력하기 어려울 수도 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0101016호: 파장 가변 레이저 장치
본 발명의 목적은 복수의 파장을 갖는 레이저를 출력함과 함께 각각의 파장을 갖는 레이저의 변환을 고속으로 스위칭할 수 있도록 구조가 개선된 스위칭유닛 및 레이저장치를 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 레이저 발진부를 갖는 레이저장치의 스위칭유닛에 있어서, 전원의 인가 유무에 따라 상기 레이저 발진부로부터 발진되어 입사된 제1파장 레이저를 편광 또는 투과시키는 제1광학유닛과, 상기 제1광학유닛으로부터 출사된 상기 제1파장 레이저를 반사 또는 투과하는 제2광학유닛과, 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 방향의 가로 방향으로 배치되어 상기 제2광학유닛에 의해 반사된 상기 제1파장 레이저를 제2파장 레이저로 변환하는 제1파장변환유닛과, 상기 제1파장변환유닛으로부터 출사된 상기 제2파장 레이저를 제3파장 레이저로 변환하여 출력하는 제2파장변환유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 제1광학유닛과 상기 제2광학유닛은 각각 포켈스 셀(pokels cell)과 편광부를 포함하고, 상기 제1파장변환유닛과 상기 제2파장변환유닛은 각각 비선형결정부와 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함할 수 있다.
상기 제1광학유닛에 인가되는 전원의 유무에 따라 상기 제1파장 레이저와 상기 제3파장 레이저 중 어느 하나를 출력하는 것이 바람직하다.
상기 레이저발진부로부터 생성된 상기 제1파장 레이저는 P파 이고, 바람직하게 상기 제1파장 레이저는 상기 제1광학유닛에 전원이 인가될 때 S파로 편광되어 상기 제2광학유닛의 반사에 따라 상기 제1파장변환유닛으로 안내될 수 있다.
상기 레이저발진부로부터 생성된 상기 제1파장 레이저는 P파 이고, 바람직하게 상기 제1파장 레이저는 상기 제1광학유닛에 전원이 인가되지 않을 때 상기 제2광학유닛을 투과하여 출력될 수 있다.
반면, 상기 레이저발진부로부터 생성된 상기 제1파장 레이저는 S파 이고, 상기 제1파장 레이저는 상기 제1광학유닛에 전원이 인가되지 않을 때 상기 제2광학유닛의 반사에 따라 상기 제1파장변환유닛으로 안내되는 것이 바람직하다.
그리고, 바람직하게 상기 레이저발진부로부터 생성된 상기 제1파장 레이저는 S파 이고, 상기 제1파장 레이저는 상기 제1광학유닛에 전원이 인가되면 P파로 편광되어 상기 편광부를 투과하여 출력될 수 있다.
상기 제1파장변환유닛으로부터 출사되는 상기 제2파장 레이저는 상기 제1파장 레이저의 1/2 파장을 갖는 것이 바람직하다.
상기 제2파장변환유닛으로부터 출사되는 상기 제3파장 레이저의 파장은 상기 제1파장 레이저의 파장 보다 작고 상기 제2파장 레이저의 파장 보다 큰 것이 바람직하다.
바람직하게 상기 제1파장 레이저, 상기 제2파장 레이저 및 상기 제3파장 레이저는 각각 1064nm, 532nm 및 755nm 파장을 가질 수 있다.
그리고, 상기 제1파장변환유닛과 상기 제2파장변환유닛 사이에 배치되어 상기 제1파장 레이저는 반사하고 상기 제2파장 레이저는 투과하는 제1필터부와, 상기 제2파장변환유닛을 사이에 두고 상기 제1필터부와 대향 배치되어 상기 제2파장 레이저는 반사하고 상기 제3파장 레이저는 투과하는 제2필터부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1파장변환유닛의 상기 비선형결정부는 티탄인산칼리(KTP)와 붕산염 결정(LBO) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위칭유닛은 상기 제1파장변환유닛과 상기 제2파장변환유닛 사이에 배치되어 상기 제2파장변환유닛의 흡수율을 조절하는 1/2파장 위상지연부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제의 해결수단은, 본 발명에 따라, 본체와, 상기 본체에 연결되는 굴절암과, 상기 굴절암에 연결되는 핸드피스를 갖는 레이저장치에 있어서, P파와 S파 중 어느 하나의 제1파장 레이저를 생성하는 레이저발진부와, 상기 레이저발진부로부터 발진된 상기 P파와 상기 S파 중 어느 하나의 상기 제1파장 레이저를 전원의 인가유무에 따라 투과 또는 편광시키는 포켈스 셀(pokels cell)과, 상기 포켈스 셀로부터 출사된 상기 P파와 상기 S파 중 상기 P파의 상기 제1파장 레이저는 투과하고 상기 S파의 상기 제1파장 레이저는 반사하는 편광부와, 상기 편광부에 의해 반사된 상기 제1파장 레이저의 광 경로 상에 배치되어 상기 제1파장 레이저를 1/2 파장의 제2파장 레이저로 변환하는 비선형결정부와, 상기 비선형결정부로부터 출사된 상기 제2파장 레이저를 상기 제1파장 레이저 보다 작고 상기 제2파장 레이저 보다 큰 파장을 갖는 제3파장 레이저로 변환하여 상기 핸드피스로 출력하는 파장변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치에 의해서도 이루어진다.
여기서, 상기 파장변환부는 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 포켈스 셀에 인가되는 전원의 유무에 따라 상기 제1파장 레이저와 상기 제3파장 레이저가 선택적으로 스위칭 되어 출력될 수 있다.
상기 레이저발진부로부터 상기 P파 및 상기 S파의 상기 제1파장 레이저가 각각 선택적으로 발진될 때, 상기 포켈스 셀에 전원이 인가되면상기 P파 및 상기 S파의 상기 제1파장 레이저는 각각 S파 및 P파의 제1파장 레이저로 편광되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 비선형결정부는 티탄인산칼리(KTP)와 붕산염 결정(LBO) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1파장 레이저, 상기 제2파장 레이저 및 상기 제3파장 레이저는 각각 1064nm, 532nm 및 755nm 파장을 갖는 것이 바람직하다.
상기 레이저장치는 상기 비선형결정부와 상기 파장변환부 사이에 배치되어 상기 제1파장 레이저는 반사하고 상기 제2파장 레이저는 투과하는 제1필터부와, 상기 파장변환부와 상기 핸드피스 사이에 배치되어 상기 제2파장 레이저는 반사하고 상기 제3파장 레이저는 투과하는 제2필터부를 더 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 스위칭유닛 및 레이저장치의 효과들은 다음과 같다.
첫째, 포켈스 셀로 마련된 제1광학유닛에 인가되는 전원유무에 따라 사용자가 요구하는 제1파장 레이저 및 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력하여 제품의 사용성을 증대시킬 수 있다.
둘째, 포켈스 셀로 마련된 제1광학유닛에 인가되는 전원유무에 따라 선택적으로 출력되는 제1파장 레이저 및 제3파장 레이저를 고속으로 스위칭할 수 있고, 이에 따라 제품의 사용성 및 만족성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도,
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도,
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도,
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도,
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도,
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도,
도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도,
도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 따른 스위칭유닛 및 레이저장치, 피부 치료용 레이저장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 이하에서 설명되는 본 발명의 실시 예들에 따른 레이저장치의 일부 구성요소에 대해서는 제1광학유닛, 제2광학유닛, 제1파장변환유닛 및 제2파장변환유닛으로 설명되나, 제1광학유닛, 제2광학유닛, 제1파장변환유닛 및 제2파장변환유닛은 각각 포켈스 셀(pokels cell), 편광부, 비선형결정부 및 파장변환부에 대응되는 것임을 미리 밝혀둔다.
또한, 본 발명에 따른 레이저장치는 제1 내지 제4실시 예로 구분되며 제1 및 제2실시 예는 레이저발진부로부터 P파의 레이저가 발진될 때의 실시 예들이고, 제3 및 제4실시 예는 레이저발진부로부터 S파의 레이저가 발진될 때의 실시 예들임을 밝힌다.
더불어, 본 발명에 따른 레이저장치는 제1 내지 제4실시 예로 구분되나, 실질적인 구성 요소가 유사하므로 동일 구성 명칭에 대해서는 동일 도면 부호로 기재되었음도 미리 밝혀둔다.
<제1실시 예>
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(10)는 본체(100), 레이저발진부(300), 출력유닛(500) 및 스위칭유닛(700)을 포함한다. 본 발명의 레이저장치(10)는 피부 치료용과 같은 다양한 의료 산업 분야 이외에도 본 발명의 레이저장치(10)로부터 출력되는 파장의 레이저를 이용하는 다양한 산업 분야에서도 사용될 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시 예로서, 레이저장치(10)는 Q-switched Nd:YAG 레이저가 사용된다.
본체(100)는 레이저장치(10)의 외관을 형성하며, 전술한 레이저발진부(300), 출력유닛(500) 및 스위칭유닛(700)을 수용한다. 또한, 본체(100)는 일 실시 예로서, 유닛화된 스위칭유닛(700)과 착탈 가능하게 결합할 수 있다.
레이저발진부(300)는 본체(100) 내부에 수용되어 제1파장 레이저(A)를 발진한다. 레이저발진부(300)는 미도시된 펌프 챔버 반사 및 출력미러 등으로 구성되어 P파의 제1파장 레이저(A)를 출력한다. 여기서, 레이저발진부(300)로부터 발진되는 제1파장 레이저(A)는 1064nm의 파장을 갖는다.
출력유닛(500)은 레이저발진부(300)로부터 발진된 제1파장 레이저(A)를 외부로 출력한다. 또한, 출력유닛(500)은 스위칭유닛(700)에 의해 스위칭 되어 파장이 변환된 후술할 제3파장 레이저(D)를 외부로 출력한다. 출력유닛(500)은 피부 치료용 레이저장치의 경우, 굴절암(미도시) 또는 핸디피스(미도시)로 사용될 수 있다.
다음으로 스위칭유닛(700)은 레이저발진부(300)로 발진된 제1파장 레이저(A) 및 제1파장 레이저(A)를 파장 변환한 제3파장 레이저(D) 중 어느 하나를 선택적으로 출력하도록 마련된다. 상세하게, 스위칭유닛(700)은 제3파장 레이저(D)를 출력하기 위해 레이저발진부(300)로부터 발진된 제1파장 레이저(A)를 제3파장 레이저(D)로 스위칭 한다. 스위칭유닛(700)은 본 발명의 일 실시 예로서, 제1광학유닛(705), 제2광학유닛(710), 제1파장변환유닛(715) 및 제2파장변환유닛(720)을 포함한다.
제1광학유닛(705)은 본 발명의 일 실시 예로서, 포켈스 셀로 구성된다. 제1광학유닛(705)은 전원(P)의 인가 유무에 따라 레이저발진부(300)로부터 발진되어 입사된 제1파장 레이저(A)를 편광 또는 투과시킨다. 여기서, 레이저발진부(300)로부터 발진된 레이저는 P파의 제1파장 레이저(A)이고, 제1광학유닛(705)은 전원(P) 인가유무에 따라 P파의 제1파장 레이저(A)를 S파의 제1파장 레이저(B)로 편광 시키거나 P파의 제1파장 레이저(A)를 그대로 투과시킨다. 상세하게 설명하면, 제1광학유닛(705)은 전원(P)이 인가되지 않으면 P파의 제1파장 레이저(A)를 그대로 투과시키고, 제1광학유닛(705)은 λ/2의 전압을 갖는 전원(P)이 인가되면 P파의 제1파장 레이저(A)를 S파의 제1파장 레이저(B)로 편광 시킨다.
제2광학유닛(710)은 제1광학유닛(705)으로부터의 광을 선택적으로 반사 또는 투과시키는 편광부를 포함한다. 제2광학유닛(710)은 제1광학유닛(705)으로부터 출사된 P파의 제1파장 레이저(A)를 투과하거나, S파의 제1파장 레이저(B)를 반사하여 제1파장변환유닛(715)으로 안내한다. 즉, 제2광학유닛(710)은 제1광학유닛(705)에 의해 편광되지 않은 P파의 제1파장 레이저(A)를 출력유닛(500)으로 출력시키고, 제1광학유닛(705)에 의해 편광된 S파의 제1파장 레이저(B)를 제3파장 레이저(D)로 출력하도록 제1파장변환유닛(715)으로 안내한다.
제1파장변환유닛(715) 및 제2파장변환유닛(720)은 P파의 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 방향의 가로 방향으로 배치되어 제2미러(730)에 의해 반사되어 유도된 S파의 제1파장 레이저(B)를 제3파장 레이저(D)로 변환하여 출력하기 위해 마련된다. 본 발명의 제1파장변환유닛 및 제2파장변환유닛은 각각 비선형결정부 및 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함한다.
제1파장변환유닛(715)은 제2광학유닛(710)에 의해 반사된 S파의 제1파장 레이저(B)를 제2파장 레이저(C)로 변환하여 출력한다. 제1파장변환유닛(715)에 의해 변환된 제2파장 레이저(C)는 1064nm인 S파의 제1파장 레이저(B)의 1/2 파장인 532nm의 파장을 갖는다. 본 발명의 일 실시 예로서, 비선형결정부로 마련된 제1파장변환유닛(715)은 티탄인산칼리(KTP; KTiOP4)와 붕산염 결정(LBO; LiB3O3) 중 어느 하나를 포함한다. 물론, 제1파장변환유닛(715)은 전술한 티탄인산칼리 또는 붕산염결정 이외에도 제1파장 레이저(B)를 1/2파장으로 변환하는 LINbO3 또는 KDP와 같은 다양한 비선형결정부가 사용될 수 있다. 상세하게 제1파장변환유닛(715)은 입사되는 제1파장 레이저(B)의 파장을 1/2 파장으로 변환할 수 있는 위상정합 각도를 갖는 결정을 사용한다. 그리고, 제1파장변환유닛(715)은 제1파장 레이저(B)는 반사하고 제2파장 레이저(C)를 투과할 수 있도록 코팅되어 있는 것이 바람직하다.
제2파장변환유닛(720)은 제1파장변환유닛(715)에 의해 변환된 제2파장 레이저(C)를 제3파장 레이저(D)로 변환하여 출력한다. 여기서, 제2파장변환유닛(720)에 의해 변환된 제3파장 레이저(D)는 755nm의 파장을 갖는다. 즉, 제2파장변환유닛(720)에 의해 변환된 제3파장 레이저(D)는 1064nm인 제1파장 레이저(B) 보다는 작고 532nm인 제2파장 레이저(C) 보다 큰 파장을 갖는다. 여기서, 제2파장변환유닛(720)은 상술한 바와 같이 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함한다. 제2파장변환유닛(720)으로 사용되는 알렉산드라이트 로드는 입사되는 532nm 파장인 제2파장 레이저(C)를 755nm 파장인 제3파장 레이저(D)로 변환한다. 제2파장변환유닛(720)은 입사되는 제2파장 레이저(C)를 반사하고, 입사된 제2파장 레이저(C)에서 변환된 제3파장 레이저(D)가 출력유닛(500)으로 출력되도록 코팅되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(10)의 스위칭유닛(700)은 제1미러(725), 제2미러(730) 및 제3미러(735)를 포함한다. 제1미러(725)는 레이저발진부(300)로부터 발진된 P파의 제1파장 레이저(A)를 투과하도록 P파의 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 상에 배치된다. 그리고, 제1미러(725)는 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 방향의 가로 방향에 배치된 스위칭유닛(700)으로부터 출력된 제3파장 레이저(D)를 출력유닛(500)으로 안내하도록 제3파장 레이저(D)를 반사한다. 제2미러(730) 및 제3미러(735)는 제1파장변환유닛(715) 및 제2파장변환유닛(720)을 사이에 두고 상호 대향 배치된다. 제2미러(730)는 제2광학유닛(710)에 의해 제1파장 레이저(A)의 출력 방향의 가로 방향으로 반사된 제1파장 레이저(B)를 레이저발진부(300)로부터 출력된 제1파장 레이저(A)의 출력 방향과 평행한 방향으로 안내하도록 제1파장 레이저(B)를 제1파장변환유닛(715)으로 반사한다. 제3미러(735)는 제2파장변환유닛(720))으로부터 출사된 제3파장 레이저(D)를 제1미러(725)로 안내하도록 제3파장 레이저(D)를 반사한다.
<제2실시 예>
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도이다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(10)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본체(100), 레이저발진부(300), 출력유닛(500) 및 스위칭유닛(700)을 포함한다. 물론, 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(10)의 스위칭유닛(700)은 제1미러(725), 제2미러(730) 및 제3미러(735)도 포함한다. 그러나, 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(10)는 본 발명의 제1실시 예와 달리, 제1필터부(740), 제2필터부(745) 및 1/2파장 위상지연부(750)를 더 포함한다. 이하에서 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(10)는 제1필터부(740), 제2필터부(745) 및 1/2파장 위상지연부(750) 이외에 제1실시 예와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1필터부(740)는 제1파장변환유닛(715)과 제2파장변환유닛(720) 사이에 배치되어 제1파장 레이저(B)는 반사하고 제2파장 레이저(C)는 투과한다. 제1필터부(740)는 제1파장 레이저(B)를 반사하여 제1파장 레이저(B)의 입력에 따른 제2파장변환유닛(720)의 파손을 방지할 수 있는 이점이 있다.
제2필터부(745)는 제2파장변환유닛(720)을 사이에 두고 제1필터부(740)와 대향 배치된다. 제2필터부(745)는 제2파장 레이저(C)는 반사하고 제3파장 레이저(D)는 투과한다. 제2필터부(745)는 사용자가 요구하는 제3파장 레이저(D)만을 출력하기 위해 제2파장 레이저(C)는 반사한다.
1/2파장 위상지연부(750)는 제1파장변환유닛(715)과 제2파장변환유닛(720) 사이에 배치된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 상세하게 1/2파장 위상지연부(750)는 제1필터부(740)와 제2파장변환유닛(720) 사이에 배치된다. 1/2파장 위상지연부(750)는 펌핑광의 편광 방향에 의존하는 알렉산드라이트 로드로 마련된 제2파장변환유닛(720)의 흡수율을 조절하기 위해 배치된다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제1 및 제2실시 예들에 따른 레이저장치(10)의 작동 과정을 이하에서 설명하면 다음과 같다. 설명하기에 앞서, 대표적으로 제1실시 예에 따른 레이저장치(10)의 작동 과정만을 기재하였음을 미리 밝혀둔다.
우선, 레이저발진부(300)를 작동하여 1064nm의 파장을 갖는 제1파장 레이저(A)를 발진한다. 여기서, 레이저발진부(300)로부터 발진되는 제1파장 레이저(A)는 P파의 레이저이다. 레이저발진부(300)로부터 발진된 제1파장 레이저(A)를 그대로 출력하기 위해 제1광학유닛(705)에 전원(P)을 인가하지 않으면 제1파장 레이저(A)는 편광 없이 제1광학유닛(705) 및 제2광학유닛(710)을 투과하여 출력유닛(500)으로 출력된다.
한편, 755nm의 파장을 갖는 제3파장 레이저(D)를 출력하기 위해서 제1광학유닛(705)에 λ/2 전압을 갖는 전원(P)을 인가한다. 그러면 제1광학유닛(705)은 레이저발진부(300)로부터 발진되어 입사된 제1파장 레이저(A)를 편광 시킨 S파의 제1파장 레이저(B)로 출력한다. 제1광학유닛(705)에 의해 편광된 제1파장 레이저(B)는 제2광학유닛(710)에 의해 제1파장 레이저(A)의 출력 방향의 가로 방향으로 반사된다.
제2광학유닛(710)에 의해 반사되어 안내된 제1파장 레이저(B)는 제2미러(730)에 의해 반사되어 제1파장변환유닛(715)으로 안내된다. 제1파장변환유닛(715)은 입사된 제1파장 레이저(B)를 1/2 파장인 532nm의 파장을 갖는 제2파장 레이저(C)로 변환하여 출력한다. 제1파장변환유닛(715)으로부터 입사된 제2파장 레이저(C)는 제2파장변환유닛(720)에 의해 755nm의 파장을 갖는 제3파장 레이저(D)로 변환된다. 제2파장변환유닛(720)에 의해 변환된 제3파장 레이저(D)는 제3미러(735) 및 제1미러(725)에 의해 반사되어 출력유닛(500)으로 안내된다.
<제3 및 제4실시 예>
본 발명의 제3 및 제4실시 예에 따른 레이저장치는 상술한 제1 및 제2실시 예에 따른 레이저장치와 동일한 구성 요소를 갖는다. 이에, 구성 요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도, 도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도, 도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도, 그리고 도 8은 본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예에 따른 레이저장치(10)는 본체(100), 레이저발진부(300), 출력유닛(500) 및 스위칭유닛(700)을 포함한다. 한편, 본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치(10)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1필터부(740), 제2필터부(745) 및 1/2파장 위상지연부(750)를 더 포함한다.
레이저발진부(300)는 제1 및 제2실시 예와 달리, S파의 제1파장 레이저(a)를 생성하여 발진한다.
스위칭유닛(700)은 제1광학유닛(705), 제2광학유닛(710), 제1파장변환유닛(715), 제2파장변환유닛(720), 제1미러(725), 제2미러(730) 및 제3미러(735)를 포함한다.
제1광학유닛(705)은 전원(P)인가 유무에 따라 S파의 제1파장 레이저(a)를 투과하거나 편광시킨다. 상세하게 설명하면, 제1광학유닛(705)에 전원(P)이 인가되면 S파의 제1파장 레이저(a)는 P파의 제1파장 레이저(b)로 편광된다. 반면, 제1광학유닛(705)에 전원(P)이 인가되지 않으면 S파의 제1파장 레이저(a)는 투과된다.
이렇게, 제1광학유닛(705)에 인가되는 전원(P) 유무에 따라 출사되는 P파의 제1파장 레이저(b) 또는 S파의 제1파장 레이저(a)는 제2광학유닛(710)에 의해 투과되거나 반사된다. 즉, 제2광학유닛(710)은 제1 및 제2실시 예와 같이, P파의 제1파장 레이저(b)가 출력되도록 투과시키고 S파의 제1파장 레이저(a)는 제3파장 레이저(d)로 변환되어 출력되도록 S파의 제1파장 레이저(a)를 반사하여 제1파장변환유닛(715)으로 안내한다.
제1파장변환유닛(715) 및 제2파장변환유닛(720)은 본 발명의 제3실시 예와 같이, 각각 비선형결정부 및 알렉산드라이트 로드로 구성되고, 본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치(10)은 제1필터부(740), 제2필터부(745) 및 1/2파장 위상지연부(750)를 더 포함한다. 제1파장변환유닛(715), 제2파장변환유닛(720), 제1필터부(740), 제2필터부(745) 및 1/2파장 위상지연부(750)에 대한 상세한 설명은 제1 및 제2실시 예에서 설명되었으므로 생략하기로 한다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제3 및 제4실시 예에 따른 레이저장치(10)의 작동 과정을 이하에서 설명하면 다음과 같다. 설명하기에 앞서, 대표적으로 제3실시 예에 따른 레이저장치(10)의 작동 과정만을 기재하였음을 미리 밝혀둔다.
우선, 레이저발진부(300)를 작동하여 1064nm의 파장을 갖는 S파의 제1파장 레이저(a)를 발진한다. 레이저발진부(300)로부터 발진된 제1파장 레이저(a)를 1064nm의 파장으로 출력하기 위해 제1광학유닛(705)에 전원(P)을 인가한다. 그러면, S파의 제1파장 레이저(a)는 P파의 제1파장 레이저(b)로 편광되어 출사됨으로써, 제2광학유닛(710)을 투과하여 출력된다.
한편, 755nm의 파장을 갖는 제3파장 레이저(d)를 출력하기 위해서 제1광학유닛(705)에 전원(P)을 인가하지 않고, 이에 따라 S파의 제1파장 레이저(a)는 편광 없이 제1광학유닛(705)을 투과한다. 제1광학유닛(705)을 투과한 S파의 제1파장 레이저(a)는 제2광학유닛(710)에 의해 반사되어 제1파장변환유닛(715)으로 안내된다.
제1파장변환유닛(715)으로 안내된 S파의 제1파장 레이저(a)는 제2파장 레이저(c)로 변환되어 출력된다. 제2파장 레이저(c)는 제2파장변환유닛(720)에 의해 변환되어 제3파장 레이저(d)로 출력된다.
이에, 포켈스 셀로 마련된 제1광학유닛에 인가되는 전원유무에 따라 사용자가 요구하는 제1파장 레이저 및 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력함으로써, 제품의 사용성을 증대시킬 수 있다.
또한, 포켈스 셀로 마련된 제1광학유닛에 인가되는 전원유무에 따라 선택적으로 출력되는 제1파장 레이저 및 제3파장 레이저를 고속으로 스위칭할 수 있고, 이에 따라 제품의 사용성 및 만족성을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 레이저장치 100: 본체
300: 레이저발진부 500: 출력유닛
700: 스위칭유닛 705: 제1광학유닛
710: 제2광학유닛 715: 제1파장변환유닛
720: 제2파장변환유닛 740: 제1필터부
745: 제2필터부 750: 1/2파장 위상지연기

Claims (20)

  1. 레이저 발진부를 갖는 레이저장치의 스위칭유닛에 있어서,
    전원의 인가 유무에 따라 상기 레이저 발진부로부터 발진되어 입사된 제1파장 레이저를 편광 또는 투과시키는 제1광학유닛과;
    상기 제1광학유닛으로부터 출사된 상기 제1파장 레이저를 반사 또는 투과하는 제2광학유닛과;
    상기 제1파장 레이저의 출력 경로 방향의 가로 방향으로 배치되어 상기 제2광학유닛에 의해 반사된 상기 제1파장 레이저를 제2파장 레이저로 변환하는 제1파장변환유닛과;
    상기 제1파장변환유닛으로부터 출사된 상기 제2파장 레이저를 제3파장 레이저로 변환하여 출력하는 제2파장변환유닛과;
    상기 제1파장변환유닛과 상기 제2파장변환유닛 사이에 배치되어, 상기 제1파장 레이저는 반사하고 상기 제2파장 레이저는 투과하는 제1필터부와;
    상기 제2파장변환유닛을 사이에 두고 상기 제1필터부와 대향 배치되어, 상기 제2파장 레이저는 반사하고 상기 제3파장 레이저는 투과하는 제2필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1광학유닛과 상기 제2광학유닛은 각각 포켈스 셀(pokels cell)과 편광부를 포함하고,
    상기 제1파장변환유닛과 상기 제2파장변환유닛은 각각 비선형결정부와 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1광학유닛에 인가되는 전원의 유무에 따라, 상기 제1파장 레이저와 상기 제3파장 레이저 중 어느 하나를 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레이저발진부로부터 생성된 상기 제1파장 레이저는 P파 이고,
    상기 제1파장 레이저는 상기 제1광학유닛에 전원이 인가될 때 S파로 편광되어, 상기 제2광학유닛의 반사에 따라 상기 제1파장변환유닛으로 안내되는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 레이저발진부로부터 생성된 상기 제1파장 레이저는 P파 이고,
    상기 제1파장 레이저는 상기 제1광학유닛에 전원이 인가되지 않을 때 상기 제2광학유닛을 투과하여 출력되는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 레이저발진부로부터 생성된 상기 제1파장레이저는 S파 이고,
    상기 제1파장 레이저는 상기 제1광학유닛에 전원이 인가되지 않을 때 상기 제2광학유닛의 반사에 따라 상기 제1파장변환유닛으로 안내되는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 레이저발진부로부터 생성된 상기 제1파장 레이저는 S파 이고,
    상기 제1파장 레이저는 상기 제1광학유닛에 전원이 인가되면 P파로 편광되어, 상기 제2광학유닛을 투과하여 출력되는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1파장변환유닛으로부터 출사되는 상기 제2파장 레이저는 상기 제1파장 레이저의 1/2 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2파장변환유닛으로부터 출사되는 상기 제3파장 레이저의 파장은 상기 제1파장 레이저의 파장 보다 작고 상기 제2파장 레이저의 파장 보다 큰 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1파장 레이저, 상기 제2파장 레이저 및 상기 제3파장 레이저는 각각 1064nm, 532nm 및 755nm 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1파장변환유닛의 비선형결정부는 티탄인산칼리(KTP)와 붕산염 결정(LBO) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭유닛은,
    상기 제1파장변환유닛과 상기 제2파장변환유닛 사이에 배치되어, 상기 제2파장변환유닛의 흡수율을 조절하는 1/2파장 위상지연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  14. 본체와, 상기 본체에 연결되는 굴절암과, 상기 굴절암에 연결되는 핸드피스를 갖는 레이저장치에 있어서,
    P파와 S파 중 어느 하나의 제1파장 레이저를 생성하는 레이저발진부와;
    상기 레이저발진부로부터 발진된 상기 P파와 상기 S파 중 어느 하나의 상기 제1파장 레이저를 전원의 인가유무에 따라 투과 또는 편광시키는 포켈스 셀(pokels cell)과;
    상기 포켈스 셀로부터 출사된 상기 P파와 상기 S파 중 상기 P파의 상기 제1파장 레이저는 투과하고, 상기 S파의 상기 제1파장 레이저는 반사하는 편광부와;
    상기 편광부에 의해 반사된 상기 제1파장 레이저의 광 경로 상에 배치되어, 상기 제1파장 레이저를 1/2 파장의 제2파장 레이저로 변환하는 비선형결정부와;
    상기 비선형결정부로부터 출사된 상기 제2파장 레이저를 상기 제1파장 레이저 보다 작고 상기 제2파장 레이저 보다 큰 파장을 갖는 제3파장 레이저로 변환하여 상기 핸드피스로 출력하는 파장변환부와;
    상기 비선형결정부와 상기 파장변환부 사이에 배치되어, 상기 제1파장 레이저는 반사하고 상기 제2파장 레이저는 투과하는 제1필터부와;
    상기 파장변환부와 상기 핸드피스 사이에 배치되어, 상기 제2파장 레이저는 반사하고 상기 제3파장 레이저는 투과하는 제2필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 파장변환부는 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  16. 제14항 또는 15항에 있어서,
    상기 포켈스 셀에 인가되는 전원의 유무에 따라 상기 제1파장 레이저와 상기 제3파장 레이저가 선택적으로 스위칭 되어 출력되는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 레이저발진부로부터 상기 P파 및 상기 S파의 상기 제1파장 레이저가 각각 선택적으로 발진될 때,
    상기 포켈스 셀에 전원이 인가되면 상기 P파 및 상기 S파의 상기 제1파장 레이저는 각각 S파 및 P파의 제1파장 레이저로 편광되는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 비선형결정부는 티탄인산칼리(KTP)와 붕산염 결정(LBO) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1파장 레이저, 상기 제2파장 레이저 및 상기 제3파장 레이저는 각각 1064nm, 532nm 및 755nm 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
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