KR101401866B1 - 레이저 배열체 - Google Patents

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엘피케이에프 레이저 앤드 일렉트로닉스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 접힌 공진기를 가진 고체 레이저를 위한 레이저 배열체에 관한 것으로, 상기 공진기의 공진기 브랜치 (1a, 1b) 들 안에는 각각 하나의 활성 매질이 배치되어 있다. 이를 위해, 폴딩 요소는 대물렌즈 (11) 의 포커싱 렌즈 (10) 의 만곡된 폴딩 미러 (9) 로서 설계되어 있으며, 상기 폴딩 요소를 통해 공진기 브랜치 (1a, 1b) 들은 별도의 2 개의 조준렌즈 (6) 를 수단으로 하여 한쪽에서 펌핑된다. 포커싱 렌즈 (10) 의 바깥면에서의 만곡된 폴딩 미러 (9) 는 펌프 에너지의 파장을 위해 상응하여 고투과적이며, 그리고 기본 파장에 대해 고반사적이고, 그리고 예컨대 포커싱 렌즈 (10) 의 적합한 코팅에 의해 실현될 수 있다. 이렇게 하여 실현 가능한 약 4°의 작은 접힘 각도 (
Figure 112012070359304-pat00005
) 를 근거로, 원치 않는 비점수차가 가능한 한 저지된다.

Description

레이저 배열체 {LASER ARRANGEMENT}
본 발명은 레이저 배열체, 특히 고체 레이저에 관한 것으로, 상기 레이저 배열체는 각각 공진기 미러 (resonator mirror) 를 구비한 2 개의 공진기 브랜치 (resonator branch) 를 가진 공진기 안의 적어도 하나의 활성 매질 (active medium) 을 구비하며, 상기 공진기 브랜치들은 광학계 (optical system) 를 수단으로 하여 하나의 공통의 대물렌즈를 통해 한쪽에서 펌핑되고 (pumped), 상기 대물렌즈는 상기 공진기 브랜치들의 V 배열체를 위한 폴딩 요소 (folding element) 를 형성한다.
고체 레이저에서는, 활성 매질이 통과 빛을 위한 열적으로 유도된 굴절력을 가진다는 문제가 생긴다. 펌핑 과정은 매질 안에서의 온도상승을 초래하는데, 왜냐하면 흡수된 펌프전력 (pump power) 의 일부만 이용 가능한 방사선으로 변환되고 나머지는 열의 형태로 재료에 방출되기 때문이다. 동시에 발생하는 바깥면들의 냉각은 온도 프로파일 (temperature profile) 을 초래한다. 이것은 굴절률의 온도 종속성 및 열광학적 응력으로 인해 굴절률 프로파일을 그 결과로 갖는다.
원칙적으로, 적합한 공진기들을 갖고 각각의 열적 렌즈 (thermal lens) 에 대처할 수 있다. 오목한 단부면을 레이저 로드 (laser rod) 의 일 단부에 또는 두 단부에 갈고, 개별적인 음화 렌즈를 공진기 안으로 삽입시키며, 또는 아주 일반적으로 적합한 공진기 컨피규레이션 (resonator configuration) 을 선택하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 레이저 스레스홀드 (laser threshold) (상기 레이저 스레스홀드 자체는 선택된 공진기에 크게 좌우된다) 로부터 최대 펌프전력까지의 펌프전력의 전체 범위를 위한 적합한 공진기들을 찾고자 할 때 특히 어려움이 발생한다.
다이오드에 의해 펌핑된 고체 레이저의 세로 방향 (longitudinal) 펌핑은 가로 방향 (transversal) 펌핑에 비해 결정적인 장점들을 제공한다. 반도체 레이저에 의해 방출된 방사선은 레이저 모드 축 (laser mode axis) 의 방향으로, 또는 증폭기에 있어서는 오실레이터 (oscillator) 광선의 방향으로 입사되며, 따라서 펌프 광선 부피와 모드 부피와의 또는 증폭기 안의 증폭되어야 하는 광선과의 최적의 오버랩이 발생한다. 펌프 광선 부피와 모드 부피와의 최적의 오버랩을 근거로 보다 높은 효율이 발생한다. 이 이외에, 개선된 광선 품질이 실현될 수 있는데, 왜냐하면 기본적인 레이저 모드 (laser mode) 만 여기되기 때문이다.
US 2005/0152426 A1 은 레이저 다이오드를 가진 레이저 공진기를 펌핑하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서 공진기의 세로 방향 단부면들은 특수한 광학적 특징들을 가진다. 레이저의 파장은 상기 단부면들에 의해 반사되지 않고, 펌프 광선의 파장은 부분적으로 반사된다.
WO 96/05637 A1 에는 레이저 시스템의 광선 경로에 배치된 요소들의, 레이저 광선에 의해 초래된 변형을 보정하기 위한 요소가 공지되어 있으며, 상기 요소는 열원 (heat source) 과 열적으로 커플링되어 있다.
EP 0 202 322 A1 은 온도에 좌우되는 굴절률 및 길이 팽창의 적합한 변화를 가진 광학적 요소들을 기술하고 있으며, 상기 요소들은, 고체 레이저 매질 안에서의 열적 이중굴절을 보정하기 위한 열적 렌즈 및 열적 이중굴절의 효과를 그들 안에서 특정적으로 발생시키기 위해 열원과 커플링되어 있다.
DE 197 14 175 A1 은 광학적으로 펌핑된 고체 레이저 매질 안에서의 열적 렌즈를 보정하기 위한 광학적 요소에 관한 것이다. 열적 렌즈의 보정은, 활성 매질 안의 열적 렌즈를 보정하는 상응하는 광학적 요소를 제공하기 위해 펌프빛의 일부 자체가 그의 변화하는 전력과 함께 이용됨으로써 달성된다. 이 요소는 수정된 입사용 미러이거나 또는 음의 (레이저 매질 안의 음화 열적 렌즈의 경우에는 양의) 초점거리를 가진 렌즈로서 작용하는, 추가적으로 삽입된 요소이어야 한다.
제 1 변형은 특별한 입사용 미러에 관한 것으로, 상기 입사용 미러는 펌프 광선을 위한 적합한 흡수, 및 양성 또는 음성 열팽창계수를 구비한 기판으로부터 제조되어 있으며, 그리고 미러 단부면의 발생하는 만곡을 근거로 공진기 모드를 위한 볼록 또는 오목 미러로서 작용한다.
제 2 변형은 바람직하게는 반사 방지 코팅된 플레이트에 관한 것으로, 상기 플레이트는 굴절률의 음성 또는 양성 열계수, 펌프 파장을 위한 적합한 흡수, 및 레이저 파장을 위한 적은 손실을 갖는다.
DE 10 2007 023 298 A1 은 다이오드에 의해 펌핑된 레이저에 관한 것으로, 상기 레이저에서 펌프 광선은 제 1 선형 편광 상태와 함께 증폭기 매질쪽으로 펌프축을 따라 향해 있다. 레이저축은 레이저 캐비티 (laser cavity) 의 내부 축이거나, 또는 그를 따라 레이저 광선이 방출되는 축일 수 있다. 펌프 광선이 레이저 캐비티 안에 수용되자 마자 레이저축을 따라 뻗기 위해 펌프축은 접혀 있다.
이 이외에, US 7,016,389 B2 는 마주하고 있는 쪽들로부터 펌핑되는 활성 매질을 가진 레이저에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 최적의 광선 품질 및 높은 성능을 간단한 방식으로 실현할 수 있는 가능성을 제공하는 것이다.
이 목적은 본 발명에 따르면 청구항 제 1 항의 특징들에 따른 레이저 배열체를 갖고 달성되며, 상기 레이저 배열체는 공진기 안의 활성 매질을 구비하고, 상기 공진기는 각각 공진기 미러를 구비하는 2 개의 공진기 브랜치를 포함하며, 상기 공진기 브랜치들은 광학계를 수단으로 하여 하나의 공통의 대물렌즈를 통해 한쪽에서 펌핑되어 있고, 상기 대물렌즈는 상기 공진기 브랜치들의 V 배열체를 위한 폴딩 요소를 구비한다. 본 발명은, 공진기의 접힘이 단 하나의 요소, 즉 대물렌즈를 갖고 실현되고, 상기 대물렌즈 안으로 펌프 에너지가 함께 입사되며, 이때 각 공진기 브랜치당 활성 용적 (active volume) 이 배치되어 있으면 간단한 방식으로 성능이 향상되고, 레이저의 광선 품질이 개선될 수 있다는 인식으로부터 출발한다. 이로 인해, 간단히 실현될 수 있는 구성이 제공되며, 상기 구성은 비교적 적은 개수의 구성요소들로 이루어진다 . 펌프 에너지는 광도파로들을 수단으로 하여 하나의 공통의 쪽으로부터 공급될 수 있으며, 이를 위해 광도파로들의 심한 굽힘이 필요하지 않다. 이때, 폴딩 요소는 펌프 에너지의 파장에 대해 고투과성이 있으며 (high transmissive), 그리고 기본 파장 (fundamental wavelength) 에 대해 고반사성 (high reflecting) 이 있다. 이 이외에, 폴딩 요소는 예컨대 평면 미러 (plane mirror) 로서 설계되어 있을 수 있다. 동시에, 광학적 구성요소들의 최소 개수로 인해, 사실상 생기는 손실이 최소화된다. 각각의 공진기 브랜치에 할당된 활성 용적은 바람직하게는 중앙에, 그리고 해당 공진기 브랜치의 광학적 축에 대해 동축적으로 (coaxially) 배치 및 정렬된다. 특히, 활성 용적들은 공간적으로 분리되어 있다. 이때, 공진기 브랜치들의 활성 용적들의 오버랩 (overlap), 또는 오버랩 영역이 저지된다. 활성 용적들과, 형성되는 공진기 모드 (resonator mode) 와의 가능한 한 가장 큰 오버랩에 의해 보다 높은 효율이 달성된다.
특히 바람직한 실시형태는, 리플렉터 (reflector) 가 구 모양으로 만곡된 (curved) 표면을 구비함으로써 실현된다. 입사용 요소를 형성하는, 펌프전력을 입사시키는 대물렌즈의 오목한 폴딩 미러 (folding mirror) 로서 작용하는 바깥 표면을 통해, 열적 렌즈 (thermal lens) 의 공통의 광학적 힘 (optical force) 의 감소가 초래된다.
본 발명의 그 밖의 특히 바람직한 구현형태는, 적어도 하나의 활성 매질이 구 모양의 전면 (front face) 을 구비함으로써 실현된다. 이로 인해, 펌프전력의 전력밀도 (power density) 를 근거로 나타나는 강한 양화 (positive) 열적 렌즈는 생성되는 열적 렌즈의 영역에서 조절된다. 이를 위해, 예컨대 오목하게 만곡된, 음화 렌즈 (negative lens) 로서 작용하는, 활성 매질의 단부면 또는 전면을 통해 열적 렌즈가 보정된다.
본 발명의 특히 실무에 가까운 변형에 따라 리플렉터가 대물렌즈의 포커싱 렌즈 (focussing lens) 의 바깥면에 의해 형성되어 있으면, 공진기 브랜치들을 향해 있는 포커싱 렌즈의 표면에 의해 리플렉터가 형성되어 있음으로써 필요한 광학적 구성요소들의 개수가 더욱 줄어들 수 있다.
이 이외에, 예컨대 한편으로는 펌프전력을 이미지화하는 시스템의, 다른 한편으로는 오목한 폴딩 요소의 독립적인 조정을 위한 기능들의 분리를 실현하기 위해, 리플렉터가 별도의 폴딩 미러로서, 특히 매니스커스 (meniscus)-폴딩 미러로서 설계되어 있으면 유리하다.
이때, 접힘 각도를 가능한 한 작게 유지하고, 그리고 이렇게 하여 비점수차 (astigmatism) 를 저지하는 것이 유리하다. 이때, 공진기 브랜치들은 그들 사이에 포함된 접힘 각도가 특히 약 4°이도록 배치되어 있다.
펌프전력은 그 자체가 공지되어 있는 방식으로 별도의 광도파로들을 수단으로 하여 공급되며, 이때 각각의 광도파로에는 광학적 펌프 이미징 시스템 (pump imaging system) 의 추가적인, 자기 자신의 포커싱 렌즈 또는 조준렌즈가 할당되어 있을 수 있다.
이 이외에, 레이저가 포커싱 렌즈들과 대물렌즈 사이에 배치된 (특히 방향전환 미러 및/또는 프리즘을 포함하는) 적어도 하나의 방향전환 요소를 구비하는 것이 특히 유망하다. 이로 인해, 비점수차를 저지하기 위한 공진기 브랜치들의 작은 접힘 각도가 실현될 수 있으며, 이는 동시에, 펌프전력의 공급에 있어서, 파이버 콜리메이터들 (fiber collimators) 또는 파이버 이미징 광학계의 큰 지름에 상응하여 대물렌즈를 형성하는 입사용 요소로부터의 큰 간격을 두고 배치되어야만 하는 광학계의 구조적으로 많은 비용이 드는 또는 단점을 가진 배열체를 초래하지 않는다. 이렇게 하여, 방향전환 요소에서의, 바람직하게는 공진기 브랜치들에 의해 결정된 대칭축에 이웃하여 배치될 수 있는 방향전환 미러 또는 프리즘에서의 편향 (deflection) 은 콤팩트한 실시형태를 가능하게 한다.
유사한 방식으로, 원하는 효과는, 원하는 편향을 실현하기 위해 방향전환 요소가 투과적으로 (transmissive), 특히 적어도 하나의 폴딩 쐐기 (folding wedge) 로서 설계되어 있음으로써 달성될 수도 있다.
바람직하게는, 작은 접힘 각도를 가능하게 하기 위해, 이미지 평면은 중간 이미지 (intermediate image) 들의 이미지화시 대칭축에 가까이 놓여 있다. 이를 위해, 방향전환은 펌프 광선들이 공간적으로 분리되어 있는 영역에서 수행될 수 있다.
또한, 펌프전력의 공급이 평행 (parallel) 광도파로들을 수단으로 하여, 특히 한 평면에 배치된 광도파로들의 전면들을 갖고 수행되면, 그리고 광학계가 텔리센트릭 (telecentric) 이미징 광학계 (imaging optics) 를 구비하면 특히 유리한데, 왜냐하면 이로 인해 특히 콤팩트한 디자인과 광학계의 그 밖의 간단화가 실현될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 레이저 배열체는 물론 각각의 공진기 브랜치 안에서의 각각 하나의 활성 매질을 갖고 실현될 수 있다. 이에 반해, 그 밖의 간단화된 실시형태는, 별도의 광도파로들을 수단으로 하여 공급된 펌프 에너지가 하나의 공통의 활성 매질 안으로 입사됨으로써 실현된다. 단 하나의 공통의 활성 매질을 사용함으로써, 폴딩 미러로서 쓰이는 리플렉터에 대한 그의 간격 및 광학계의 설치 크기를 더욱 줄이는 것이 가능하다.
대안적으로, 특히 실무에 가까운 그 밖의 변경에 따르면, 광도파로를 수단으로 하여 공급된 펌프 에너지를 2 개의 부분빔 (partial beam) 으로 분할하기 위한 광학계가 설계되어 있을 수 있다.
본 발명은 여러 가지 실시형태를 허용한다. 본 발명의 기본 원리를 더욱 분명히 보이기 위해 실시형태가 도면에 도시되어 있으며, 하기에서 설명된다. 각 도면은 접힌 공진기를 구비한 레이저 배열체의 원리를 보이고 있다.
도 1 은 각각 공진기 브랜치들에 할당된 활성 매질, 포커싱 렌즈, 및 평평한 바깥면을 가진 폴딩 미러를 보이고 있다;
도 2 는 각각 공진기 브랜치들에 할당된 활성 매질, 포커싱 렌즈, 및 대물렌즈의 만곡된 폴딩 미러를 보이고 있다;
도 3 은 리플렉터가 별도의 매니스커스-폴딩 미러로서 설계되어 있는 변형을 보이고 있다;
도 4 는 각각의 포커싱 렌즈와 대물렌즈 사이의 방향전환 요소의 배열을 보이고 있다;
도 5 는 각각의 광도파로와 대물렌즈 사이의 폴딩 쐐기의 배열을 보이고 있다;
도 6 은 2 개의 광도파로를 수단으로 하여 공급된 펌프 에너지가 하나의 공통의 활성 매질 안으로 입사되는 변형을 보이고 있다;
도 7 은 단 하나의 광도파로를 수단으로 하여 공급된 펌프 에너지가 하나의 공통의 활성 매질 안으로 입사되는 변형을 보이고 있다;
도 8 은 통틀어 4 개의 공진기 브랜치를 가지며 하나의 공통의 평면에 배치된 2 개의 V 배열체를 가진, 도 5 에 도시되어 있는 원리에 따라 구성된 변형을 보이고 있다;
도 9 는 펌프 에너지를 하나의 공통의 대물렌즈 안으로 입사시키는 4 개의 광도파로를 가진 변형을 보이고 있다;
도 10 은 공진기 브랜치 안의 비선형 모듈을 가진 변형을 보이고 있다.
도 1 은 특히 고체 레이저에서 적용될 수 있는 레이저 배열체를 보이고 있다. 상기 레이저 배열체는 공진기 브랜치 (1a, 1b) 들 사이의 접힘 각도 (
Figure 112012070359304-pat00001
) 를 가진 접힌 공진기 (folded resonator) 를 구비하며, 상기 공진기 브랜치들은 각각 활성 매질 (active medium, 2a, 2b) 및 공진기 미러 (resonator mirror, 3a, 3b) 를 구비한다. 별도의 광도파로 (4a, 4b) 를 수단으로 하여 공급된 펌프전력은 각각의 조준렌즈 (collimating lens, 5a, 5b) 를 수단으로 하여 대물렌즈 (11) (상기 대물렌즈는 평평한 바깥면을 가진 폴딩 요소 (7) 를 구비한다) 를 통해 한쪽에서 펌핑된다. 두 조준렌즈 (5a, 5b) 는 대물렌즈 (11) 와 함께 펌프 이미징 시스템 (25) 을 형성한다. 두 활성 매질 (2a, 2b) 은 각각, 할당된 공진기 미러 (3a, 3b) 를 향해 있는 구 모양의 (spherical) 전면 (front face, 8a, 8b) 을 구비하는데, 왜냐하면 상기 활성 매질들 안에 생긴 열적 렌즈 (thermal lens) 를 필요시 보정하기 위해서이다.
이와는 달리, 도 2 에 도시되어 있는 변형에서, 폴딩 요소는 대물렌즈 (11) 의 렌즈 (10) 의 구 모양으로 만곡된 폴딩 요소 (9) 로서 설계되어 있으며, 상기 폴딩 요소를 통해 공진기 브랜치 (1a, 1b) 들은 별도의 두 조준렌즈 (5a, 5b) 를 수단으로 하여 한쪽에서 펌핑된다. 두 조준렌즈 (5a, 5b) 는 대물렌즈 (11) 와 함께 펌프 이미징 시스템 (25) 을 형성한다. 렌즈 (10) 의 만곡된 바깥면 (9) 은 펌프 파장에 대해 상응하여 고투과성이 있으며 (high transmissive), 그리고 레이저의 기본 파장에 대해 고반사성이 있고 (high reflecting), 그리고 예컨대 렌즈 (10) 의 적합한 코팅에 의해 실현될 수 있다. 도 1 에 도시되어 있는 변형과 비교하여 상기 만곡된 폴딩 요소 (9) 를 수단으로 하여 실현 가능한, 열적 렌즈의 보정 (compensaiton) 을 근거로, 전면들의 단지 평평한 성질을 위한 두 활성 매질의 전면들의 오목한 (concave) 형태가 생략될 수 있다. 이때, 약 4°의 작은 접힘 각도 (
Figure 112012070359304-pat00002
) 에 의해 비점수차를 사실상 저지하는 것이 실현될 수 있다. 하지만 이 변형은 순전히 구조적인 면에서 볼 때 대물렌즈 (11) 로부터 조준렌즈 (5a, 5b) 들의 비교적 큰 간격을 초래한다.
도 3 에는, 폴딩 요소가 별도의 매니스커스 미러 (meniscus mirror, 18) 로서 설계되어 있고, 대물렌즈 (17) 와 함께 펌프 이미징 시스템 (25) 안에 배치되어 있는 변형이 도시되어 있다. 펌프전력의 공급을 위한 광도파로 (4a, 4b) 는 평행으로 대물렌즈 (17) 앞에 배치되어 있다.
설치 길이를 줄이기 위해, 도 4 에 도시되어 있는 변형에서, 포커싱 렌즈 (focussing lens, 6a, 6b) 들과 대물렌즈 (11) 사이에는 각각 이중 방향전환이 방향전환 요소 (12) 를 수단으로 하여 제공되어 있으며, 상기 방향전환 요소는 한편으로는 각각의 포커싱 렌즈에 할당된 별도의 방향전환 미러 (13a, 13b) 를 구비하고, 다른 한편으로는 직각 삼각형에서 직각을 끼고 있는 쪽들에 제공된 2 개의 미러의 지지체로서의 하나의 공통의 프리즘 (14) 을 구비한다. 이로 인해, 동시에 대물렌즈 (11) 로부터 각각의 포커싱 렌즈 (6a, 6b) 의 광도파로 (4a, 4b) 의 파이버 단부 (fiber end) 의 간격이 작으면서 공진기 브랜치들의 작은 접힘 각도 (
Figure 112011012697810-pat00003
) 가 실현될 수 있으며, 이때 파이버 단부들의 이미지 평면 (15a, 15b) 은 광선 경로 (ray path) 에서는 방향전환 미러 (13a, 13b) 의 뒤에 놓일 수 있고, 그리고 그 밖의 편향 (deflection) 전에는 프리즘 (14) 에 놓일 수 있다. 펌프 이미징 시스템 (25) 은 두 포커싱 렌즈 (6a, 6b), 방향전환 요소 (12) 및 대물렌즈 (11) 를 구비한다.
설치 길이의 유사한 감소는, 도 5 에 도시되어 있는 변형에 따르면, 대물렌즈 (11) 에 근접한 포지셔닝 (positioning) 을 허용하는, 파이버들 사이에 포함된 보다 큰 각도 (γ) 를 실현하기 위해, 각각의 광도파로 (4a, 4b) 와 대물렌즈 (11) 사이에 각각 폴딩 쐐기 (folding wedge, 16a, 16b) 로서 설계되어 있는 투과적 (transmissive) 방향전환 요소의 배열에 의해서도 발생한다.
이에 비해 더욱 간단화된 변경은 도 6 및 도 7 에 도시되어 있다. 공진기 브랜치 (1a, 1b) 들의 그 자체가 변경되지 않은 또는 단지 약간의 편차를 나타내는 접힘 각도 (
Figure 112012070359304-pat00004
) 에 있어서, 2 개의 활성 용적 (active volume, 26a, 26b) 을 가진 단 하나의 공통의 활성 매질 (19) 이 이용된다. 이 활성 용적 (26a, 26b) 들 안으로, 광도파로 (4, 4a, 4b) 를 수단으로 하여 공급된 펌프전력은 매니스커스-폴딩 미러 (18) 로서 설계된 폴딩 요소를 통해 중앙에, 그리고 해당 공진기 브랜치 (1a, 1b) 의 광학적 축 (27a, 27b) 에 대해 동축적으로 입사된다. 광도파로 (4a, 4b) 들은 하나의 공통의 대물렌즈 (17) 안으로 통하며, 상기 대물렌즈는 매니스커스-폴딩 미러 (18) 와 함께 펌프 이미징 시스템 (25) 을 형성한다. 알아볼 수 있는 바와 같이, 레이저 배열체의 더욱 줄여진 설치길이가 실현될 수 있으며, 또한 동시에 이를 위해 요구된 부품들의 개수가 줄어들 수 있다.
보충적으로, 도 7 에는 대물렌즈 (17) 와 매니스커스-폴딩 미러 (18) 사이에 분할 프리즘 (24) 이 배치되어 있으며, 따라서 펌프 에너지는 단 하나의 광도파로 (4) 를 수단으로 하여 공급될 수 있다.
도 8 에는, 도 5 에 도시되어 있는 원리에 따라 구성되어 있으나 요소들의 중복이 제공되어 있는 변형이 도시되어 있다. 하나의 공통의 평면에서 뻗어 있는 4 개의 별도의 광도파로 (4a, 4b, 4a', 4b') 를 수단으로 하여 공급된 펌프 에너지는, 각각 대물렌즈 (11, 11') 를 포함한 2 개의 펌프 이미징 시스템 (25, 25') 에 공급된다. 하나의 공통의 평면에 배치된 4 개의 공진기 브랜치 (1a, 1a', 1b, 1b') 안에는 각각 활성 매질 (2a, 2b, 2a', 2b') 이 배치되어 있으며, 이때 공진기 브랜치 (1a, 1b') 들에는 각각 공진기 미러 (3a, 3b) 가 할당되어 있고, 그리고 추가적인 폴딩 미러 (3') 가 공진기 브랜치 (1b) 뿐만 아니라 공진기 브랜치 (1a') 에도 할당되어 있다.
보충적으로, 도 9 에는, 펌프 에너지가 4 개의 광도파로 (4) 를 통해 하나의 공통의 대물렌즈 (11) 안으로 상기 도시되어 있는 변형들과 유사하게 입사되는 변형이 도시되어 있다. 그 후, 상기 펌프 에너지는 4 개의 활성 용적을 구비한 하나의 공통의 활성 매질 (20) 안으로 들어간다. 공진기 브랜치들은 이 변형에 있어서 서로 수직으로 뻗어 있는 2 개의 평면 (X, Y) (Z 는 공진기 대칭축이다) 에 배치되어 있으며, 이때 각각의 공진기 브랜치에는 공진기 미러 (3a, 3b) 또는 추가적인 폴딩 미러 (3', 3'') 가 할당되어 있다.
도 10 에는 도 3 에 도시되어 있는 실시형태의 변형이 도시되어 있으며, 그의 제 1 공진기 브랜치 (1a) 안에는 각각 광학적 Q 스위치 (Q-Switch, 21) 가 제공되어 있고, 그의 제 2 공진기 브랜치 (1b) 안에는 공진기 안의 보다 높은 하모닉스 (harmonics) 를 발생시키기 위한 적어도 하나의 비선형 (non-linear) 요소 (23) 를 가진 적어도 하나의 모듈 (module, 22) 이 제공되어 있다.

Claims (19)

  1. 세로 방향으로 (longitudinally) 다이오드로 펌핑된 고체 레이저의 레이저 배열체로서, 상기 레이저 배열체는 단 하나의 활성 매질 (19 또는 20) 과 2 개의 공진기 브랜치 (1a, 1b) 의 V 배열체을 포함하는 광학적 공진기 및, 단 하나의 폴딩 요소 (9 또는 18) 와 하나의 공통의 대물렌즈 (11 또는 17) 을 포함하는 광학적 펌프 이미징 시스템 (25) 을 구비하고, 상기 2 개의 공진기 브랜치 (1a, 1b) 는 기본 파장에 대해 고반사성이 있는 (high reflecting) 상기 폴딩 요소 (9 또는 18) 를 통해 연결되는 레이저 배열체에 있어서, 2 개의 활성 용적 (active volume, 26a, 26b) 을 가지는 단 하나의 공통의 활성 매질 (19 또는 20) 이 상기 2 개의 공진기 브랜치 (1a, 1b) 를 포함하고, 상기 2 개의 공진기 브랜치 (1a, 1b) 에는 상기 2 개의 활성 용적 (26a, 26b) 이 각각 할당되어 있으며, 그리고 상기 2 개의 활성 용적 (26a, 26b) 은 상기 펌프 이미징 시스템 (25) 의 하나의 공통의 대물렌즈 (11 또는 17) 를 수단으로 하여, 펌프 파장에 대해 투과성이 있는 (transparent) 폴딩 요소 (9 또는 18) 를 통해 한쪽에서 펌핑되어 있고, 상기 활성 매질 (19 또는 20) 은 평평한 전면을 구비하며, 상기 폴딩 요소 (9 또는 18) 는 구 모양으로 설계되어 있고, 펌프전력은 별도의 두 개의 광도파로 (4a, 4b; 4a', 4b') 들을 수단으로 하여 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 폴딩 요소 (9) 는 상기 대물렌즈 (11) 의 바깥면에 기본 파장에 대해 고반사성이 있는 (high reflecting) 표면으로서 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 폴딩 요소 (18) 는 미러로서 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 이미징 시스템 (25) 은 적어도 하나의 조준렌즈 (5a, 5b) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 이미징 시스템 (25) 은 중간 이미지 (intermediate image) 를 발생시키기 위한 적어도 하나의 포커싱 렌즈 (6a, 6b) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 이미징 시스템 (25) 은 방향전환 요소를 포함하고, 상기 방향전환요소는 방향전환 미러 (13a, 13b), 프리즘 (14) 또는 광학 쐐기 (optical wedge, 16a, 16b) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  11. 제 1 항에 있어서, 펌프전력의 공급은 한 평면에 배치된 광도파도로 (4) 들의 전면을 갖는 평행 광도파로 (4a, 4b) 에 의해 실행되며, 상기 대물렌즈 (11) 는 물체쪽에서 텔리센트릭인 (telecentric) 이미징 광학계 (imaging optics) 로서 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 배열체는 적어도 2 개의 V 배열체를 포함하며, 상기 V 배열체들은 추가적인 폴딩 미러 (3') 를 통해 광학적으로 커플링되어 (coupled) 있는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 배열체는 2 개의 V 배열체, 및 상기 2 개의 V 배열체를 위한 하나의 공통의 대물렌즈 (11) 를 포함하며, 상기 V 배열체들은 서로 수직으로 놓여 있는 평면 (X, Y) 들에서 방향지워져 있고, 그리고 추가적인 폴딩 미러 (3', 3'') 들을 통해 광학적으로 커플링되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 공진기의 공진기 브랜치 (1a) 안에는, 펄스화된 (pulsed) 레이저 광선을 발생시키기 위한 적어도 하나의 Q 스위치-모듈레이터 (Q-Switch-Modulator)(21) 가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 공진기의 공진기 브랜치 (1b) 안에는, 하모닉스를 발생시키기 위한 비선형 요소 (23) 를 가진 모듈 (22) 이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  18. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 공진기 브랜치 (1a, 1b) 에 할당된 활성 용적 (26a, 26b) 은 중앙에, 그리고 해당 공진기 브랜치 (1a, 1b) 의 광학적 축 (27a, 27b) 에 대해 동축적으로 (coaxially) 배치 및 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
  19. 제 6 항에 있어서, 상기 폴딩 요소 (18) 는 매니스커스 미러 (meniscus mirror) 인 것을 특징으로 하는 레이저 배열체.
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