KR101540459B1 - 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈에 관한 것으로서, 표면이 평탄한 베이스 플레이트와, 하우징내에서 발생한 광을 하우징의 양측면에 노출되게 형성된 레이저 매질을 통해 출사하며 베이스 플레이트 위에 안착된 레이저광 소스 블록과, 레이저광 소스 블록의 레이저 매질의 일측과 대향되는 방향에 베이스 플레이트에 안착되어 레이저광 소스 블록에서 출사된 광을 레이저광 소스 블록을 향해 다시 반사시키는 제1미러블록과, 레이저광 소스 블록의 레이저 매질의 타측과 대향되는 방향에 베이스 플레이트에 안착되어 레이저광 소스 블록에서 출사되는 광을 일부 투과시키는 제2미러블록을 구비하고, 표면을 통해 상호 밀착되는 레이저광 소스 블록, 베이스 플레이트, 제1 및 제2미러블록의 표면들은 접착제 없이 상호 광학 접촉에 의해 접합될 수 있게 평탄도 첨두차 및 제곱평균거칠기가 설정된 조건을 갖도록 표면처리 되고, 열팽창계수가 낮은 물질로 형성되어 있다. 이러한 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈 및 그 제조방법에 의하면, 열팽창계수가 낮은 소재로 광학접촉 접합이 이루어질 수 있게 표면처리된 광학부품들을 단위 블록 형태로 베이스 플레이트에 일체화 할 수 있어 열적인 특성이 우수하며, 장시간에 걸친 레이저 광의 출력안정성을 제공할 수 있다.

Description

광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈 및 그 제조방법{Laser mono-block module by using optical contact and method of manufacturing the same}
본 발명은 광학접합형 레이저용 모노 블록 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 레이저 광을 생성하거나 제어 또는 전달하기 위한 광학 블록들이 베이스플레이트에 접착제 없이 마운트된 광학접합형 레이저용 모노 블록 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 레이저 공진기 또는 광빔 제어 전달용 광학 모듈은 광학부품들과 이를 마운트하고 정렬하는 기구, 열적 또는 전기적 제어 요소, 냉각용 부품 등의 조합들로 구성되어 있다.
고체 레이저 공진기는 통상적으로 금속재질(Metal) 기반인 베이스와, 베이스 위에 금속 재질 기반의 마운트를 이용하여 광학부품들을 고정하며, 광빔 제어 전달용 광학모듈은 상기 방식 외에 통상적으로 금속재질 또는 비 유리(glass)계 재질 기반인 경통(Housing)을 이용하여 광학부품들을 고정하기도 한다.
또한, 광학부품 중 열적인 특성 제어가 필요한 부품들은 냉각수가 관통하는 튜브나 온도제어소자(TEC) 등과 부가적으로 결합되기도 하며, 전기적 특성을 이용하는 광학부품의 경우 전기전자적 소자들과 전기선이 부가적으로 연결된 경우도 있다. 이와 같이 광학부품 또는 열적, 전기적, 기계적 특성을 부여하는 소자와 결합되는 광학부품들은 주로 금속재질을 기본으로 마운트되어 금속재질의 베이스 위에 배치시킨다.
각 배치된 광학부품들은 최종적으로 레이저 빔이 효율적으로 생성되거나 제어, 전달되도록 하기 위해서 광 정렬(Align)을 하게 되는데, 이러한 광 정렬은 각 광학부품을 지지하는 마운트에 내재된 기계적 방식의 위치 가변요소에 의해 통상 행해진다.
여기서 기계적 방식의 광 정렬은 먼저 광 정렬을 수행한 후 최적 정렬 상태에서 기계적으로 고정(Fix)시키는 방식을 사용하나 실제로는 정렬상태에 대한 항구적 고정이 쉽지 않고, 외부 충격이나 진동에 반응하여 틀어지며, 온습도 변화에 반응하여 정렬상태가 변한다.
또한 정렬을 위해 기계적으로 위치 가변하는 부분이 시간이 지남에 따라서 서서히 이완 또는 수축되어 정렬상태가 미세하게 틀어지는 상황이 발생한다. 이러한 통상적인 방식이 적용된 레이저 공진기용, 빔전달용 또는 빔제어용 광학모듈의 문제점을 정리하면 다음과 같다.
첫째, 레이저에 의해, 특히 고출력 레이저의 경우, 필연적으로 발생하는 발열로 열적 팽창이 일어나 정렬 상태가 틀어지거나 변동되면서 출력이 낮아지고 장시간 동작안정성이 저하된다.
둘째, 광학정렬은 마이크로 단위의 정밀도 유지가 필요하나, 광학정렬을 기계적인 방식으로 함으로써 외부 충격이나 진동, 그리고 온습도 변화에 매우 취약하고, 이에 따라 산업현장이나, 레이저 광학모듈을 이동시키거나 또는 시간이 지남에 따라 주기적으로 정렬상태를 재설정하는 부가적 노력이 요구된다.
셋째, 기계적 재질을 사용한 정렬장치, 마운트 및 베이스로써 부피와 무게가 증가되는 단점이 있다.
넷째, 레이저 또는 레이저 광학계의 동작 오류 발생시, 레이저 광학부품 성능저하 또는 동작오류 문제인지, 정렬이 틀어진 문제인지, 아니면 열팽창 또는 충격에 의한 변형이지 등의 오류 원인을 파악하는데 시간이 걸리는 구조이다.
한국 공개특허 제10-2010-0043709
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 외부로부터의 충격과 진동, 그리고 온도변화에 대한 내구성이 높아 레이저광의 출력안정성을 제공할 수 있는 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈은 표면이 평탄한 베이스 플레이트와; 하우징내에서 발생한 광을 상기 하우징의 양측면에 노출되게 형성된 레이저 매질을 통해 출사하며 상기 베이스 플레이트 위에 안착된 레이저광 소스 블록과; 상기 레이저광 소스 블록의 상기 레이저 매질의 일측과 대향되는 방향에 상기 베이스 플레이트에 안착되어 상기 레이저광 소스 블록에서 출사된 광을 상기 레이저광 소스 블록을 향해 다시 반사시키는 제1미러블록과; 상기 레이저광 소스 블록의 상기 레이저 매질의 타측과 대향되는 방향에 상기 베이스 플레이트에 안착되어 상기 레이저광 소스 블록에서 출사되는 광을 일부 투과시키는 제2미러블록;을 구비하고, 표면을 통해 상기 베이스플레이트에 상호 밀착되는 상기 레이저광 소스 블록, 상기 베이스 플레이트, 상기 제1 및 제2미러블록의 표면들은 접착제 없이 상호 광학 접촉에 의해 접합되며, 평탄도 첨두차(peak to valley flatness)가 상기 레이저광 소스 블록에서 출력되는 파장의 1/50 내지 1/10 이고, 제곱평균거칠기(root mean square roughness, rms value)는 0.2×10-10m 내지 2×10-10m 이고, 열팽창계수가 낮은 물질로 형성되어 있다.
상기 베이스 플레이트와 접촉되는 상기 레이저광 소스 블록 과, 상기 베이스 플레이트, 상기 제1 및 제2미러블록은 -20℃ 내지 80℃ 범위에서 열팽창계수가 0.001×10-6 내지 10×10- 6 인 소재로 형성된다.
바람직하게는 상기 베이스 플레이트와 접촉되는 상기 레이저광 소스 블록 과, 상기 베이스 플레이트, 상기 제1 및 제2미러블록은 -20℃ 내지 80℃ 범위에서 열팽창계수가 0.001×10-6 내지 0.03×10- 6 인 소재로 형성된다.
상기 레이저광 소스 블록의 상기 베이스 플레이트와 접촉되는 부분, 상기 베이스 플레이트, 상기 제1 및 제2미러블록은 유리, 크리스탈, 제로듀(zerodur), 유엘이(ULE) 소재 중 어느 하나로 형성된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 레이저광 소스 블록, 상기 제1미러블록 및 상기 제2미러블럭 중 적어도 하나는 열팽창계수가 0.0001×10-6 내지 0.03×10- 6 인 소재로 상기 평탄도 첨두차(peak to valley flatness)및 상기 제곱평균거칠기 범위를 갖게 표면처리된 보조블록을 통해 상기 베이스 플레이트에 광학 접촉에 의해 접합된다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 레이저용 모노 블록 모듈의 제조방법은 가. 열팽창계수가 0.001×10-6 내지 10×10- 6 인 소재로 표면이 평탄한 베이스 플레이트를 형성하는 단계와; 나. 열팽창계수가 0.001×10-6 내지 10×10- 6 인 소재로 상기 베이스 플레이트에 접촉될 표면이 평탄하게 형성되며 양측면에서 광을 출사하는 레이저광 소스 블록을 접착제 없이 광학접촉에 의한 접합에 의해 상기 베이스 플레이트에 안착시켜 접합하는 단계;를 포함하고, 상호 밀착에 의해 접합되는 상기 레이저광 소스 블록의 표면과 상기 베이스 플레이트의 표면은 평탄도 첨두차(peak to valley flatness)가 상기 레이저광 소스 블록에서 출력되는 파장의 1/50 내지 1/10 이고, 제곱평균거칠기(root mean square roughness, rms value)는 0.2×10-10m 내지 2×10-10m 이다.
본 발명에 따른 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈 및 그 제조방법에 의하면, 열팽창계수가 낮은 소재로 광학접촉 접합이 이루어질 수 있게 표면처리된 광학부품들을 단위 블록 형태로 베이스 플레이트에 일체화 할 수 있어 외부로부터의 충격과 진동에 대한 내구성이 강하고, 열적인 특성이 우수하며, 장시간에 걸친 레이저 광의 출력안정성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈의 일 예를 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈의 일 예를 나타내 보인 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈 및 그 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈을 나타내 보인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 레이저용 모노블록 모듈(100)은 베이스 플레이트(110), 레이저광 소스 블록(120), 제1미러블록(130) 제2미러블록(140), 파장변환기(150), 제3미러블록(160), 렌즈 유니트(170)를 구비한다.
베이스 플레이트(110)는 상면인 표면(112)이 평탄하게 형성되어 있다.
베이스 플레이트(110)는 레이저광 소스 블록(120), 제1미러블록(130) 제2미러블록(140)을 포함한 광학부품들을 광학접촉에 의한 접합이 이루어질 수 있도록 표면처리된 것을 적용한다.
베이스 플레이트(110)는 표면(112)의 평탄도 첨두차(peak to valley flatness)가 레이저광 소스 블록(120)에서 출력되는 광의 파장(λ)의 1/50 내지 1/10 즉, λ/50 내지 λ/10를 갖으며, 제곱평균거칠기(root mean square roughness, rms value)는 0.2×10-10m(0.2Å) 내지 2×10-10m(2Å) 을 갖게 형성된 것을 적용한다.
여기서, 레이저광 소스 블록(120)에서 출사되는 광의 파장(λ)이 1064nm일 때를 기준으로 베이스 플레이트(110)는 표면(112)의 평탄도 첨두차(peak to valley flatroughness)가 λ/50 내지 λ/10를 갖게 처리된 것을 적용한다.
또한, 베이스 플레이트(110)는 열팽창계수가 낮은 물질(Low temperature expansin material; LTEM)로 형성되어 있다.
베이스 플레이트(110)는 -20℃ 내지 80℃ 범위에서 열팽창계수가 0.001×10-6 내지 10×10- 6 인 소재로 형성된다.
바람직하게는 베이스 플레이트(110)는 -20℃ 내지 80℃ 범위에서 열팽창계수가 0.001×10-6 내지 0.03×10- 6 인 소재로 형성된다.
여기서, 열팽창계수는 선열창팽계수로서, 섭씨온도로 1℃ 온도가 증가할 때 1미터(meter) 당 변하는 길이량을 말한다.
베이스 플레이트(110)는 일 예로서, 유리, 크리스탈, 제로듀(zerodur), 유엘이(ULE) 소재 중 어느 하나로 형성된다.
여기서, 제로듀(zerodur)는 쇼트에이지(Schott AG) 사에서 제공하는 물질의 상표명으로서, 리튬(lithium), 알루미노실리케이트(alumonosilicate), 유리-세라믹(glass-ceramic)을 포함하여 형성된 것이다.
또한, 유엘이(ULE)는 코닝사(Corning incorporated)에서 제공하는 저 열팽창계수를 갖는 물질의 상표명으로 실리카에 10%정도의 타타윰디옥사이드(titanium dioxide)가 함유된 것이다.
레이저광 소스 블록(120)은 하우징(122)내에서 생성된 광을 하우징(122)의 양측면에서 출사하며 베이스 플레이트(110)의 표면(112) 위에 안착되어 있다.
레이저광 소스 블록(120)의 하우징(122)과, 하우징(122) 내에서 광을 공급하는 펌핑 광원(미도시)과, 펌핑 광원에서 출사된 광을 여기시키며 하우징 외부로 돌출되어 베이스 플레이트(110)의 표면(112) 위에 밀착되어 광학접촉에 의해 접합되고 생성된 광을 하우징(122)의 양측면으로 출사하는 레이저매질(125) 및 발생된 열을 냉각하는 요소를 갖는 구조로 되어 있다.
레이저광 소스 블록(120)의 레이저매질(125)로서 Nd:YAG가 적용될 수 있다.
파장변환기(150)는 레이저 매질(125)에서 생성된 광의 파장을 변환하여 출력한다.
파장변환기(150)는 이차조화파(SHG)를 발생시키는 비선형 크리스탈로 형성될 수 있다.
큐스위치(128)는 레이저광 소스 블록(120)의 레이저 매질(125)과 대향되게 베이스 플레이트(120)에 정렬되어 안착되어 있고, 레이저 광을 펄스 레이저광으로 만들며, 첨두파워(peak power)를 높여주며 파장변환기(150)의 파장변환 효율을 높여준다.
제1미러블록(130)은 레이저광 소스 블록(120)의 일측과 대향되는 방향에서 큐스위치(128)를 지나 베이스 플레이트(110)에 정렬되게 안착되어 레이저광 소스 블록(120)에서 출사된 광을 레이저광 소스 블록(120)을 향해 다시 반사시킨다.
제3미러블록(160)은 레이저광 소스 블록(120)의 레이저 매질(125)의 타측과 대향되는 방향을 따라 베이스 플레이트(110)에 정렬되게 안착되어 레이저광 소스 블록(120)에서 출사되는 광을 반사시키고 파장변환기(150)에서 출사되는 광을 투과시키는 미러로 되어 있다.
제2미러블록(140)은 레이저광 소스 블록(120)의 레이저 매질(125)의 타측과 파장변환기(150) 사이에 베이스 플레이트(110)에 정렬되게 안착되어 레이저광 소스 블록(120)에서 출사되는 광은 투과시키고 파장변환기(150)에서 출사되는 광은 반사키는 미러로 되어 있다.
여기서 제1 내지 제3미러블록(130)(140)(160)은 유엘이(ULE) 소재로 형성하는 것이 바람직하고, 레이저광이 지나가는 광경로 면에 파장에 따라 광을 반사 또는 투과시키기 위한 기능성 광학박막 코팅을 형성한 것을 적용한다.
레이저광 소스 블록(120), 큐스위치(128), 파장변환기(150), 제1미러블록(130), 제2미러블록(140) 및 제3미러블록(160)은 통상의 파장변환된 펄스형 레이저광 공진기 구조를 형성한다.
렌즈 유니트(170)는 제3미러블록(160)을 거쳐 진행되는 광을 집속, 시준 또는 제어할 수 있도록 마련되어 있고, 도시된 예에서는 제1 내지 제3렌즈(171 내지 173)가 예시되어 있고, 적용하고자 하는 광집속 구조 및 빔사이즈에 따라 도시된 예와 다른 다양한 렌즈 조합 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.
이러한 구조에서 베이스 플레이트(110)에 밀착되는 레이저광 소스 블록(120)의 레이저 매질(125), 제1 내지 제3미러블록(130)(140)(160), 파장변환기(150) 및 렌즈 유니트(170)의 베이스 플레이트(110)와 접촉되는 표면들은 접착제 없이 광학 접촉에 의해 접합되어 있다.
레이저광 소스 블록(120)을 포함한 제1 내지 제3미러블록(130)(140)(160), 파장변환기(150) 및 렌즈 유니트(170)의 베이스 플레이트(110)와 접촉되는 표면은 베이스 플레이트(110)와 마찬가지로, 평탄도 첨두차(peak to valley flatness)가 레이저광 소스 블록(120)에서 출력되는 파장(λ)의 1/50 내지 1/10 이고, 제곱평균거칠기(root mean square roughness, rms value)는 0.2×10-10m 내지 2×10-10m 이고, 앞서 설명된 바와 같이 열팽창계수가 -20℃ 내지 80℃ 범위에서 0.001×10-6 내지 10×10- 6 로 낮은 소재 즉, 예를 들면 유리, 크리스탈, 제로듀(zerodur), 유엘이(ULE) 소재 중 어느 하나로 형성된다.
바람직하게는 레이저광 소스 블록(120)을 포함한 제1 내지 제3미러블록(130)(140)(160), 파장변환기(150) 및 렌즈 유니트(170)의 베이스 플레이트(110)와 접촉되는 표면은 열팽창계수가 -20℃ 내지 80℃ 범위에서 0.001×10-6 내지 0.03×10- 6 인 소재로 형성된다.
이러한 레이저용 모노 블록 모듈(100)은 앞서 설명된 바와 같은 열팽창계수를 갖는 소재로 표면이 평탄한 베이스 플레이트(110), 레이저광 소스 블록(120), 큐스위치(128), 제1 내지 제3미러블록(130)(140)(160), 파장변환기(150), 렌즈 유니트(170)를 형성하고, 레이저광 소스블록(120), 큐스위치(128), 제1 내지 제3미러블록(130)(140)(160), 파장변환기(150), 렌즈 유니트(170)를 접착제 없이 광학접촉에 의한 접합에 의해 베이스 플레이트(110)에 안착시켜 접합하면 된다.
여기서, 베이스 플레이트(110)의 표면(112)과 광합접촉에 의해 접합되는 레이저광 소스 블록(120)을 포함한 요소들의 접촉 표면에는 직경 5㎛ 이상의 이물질이 존재하지 않도록 클리닝 처리한 후 안착시킨다.
표면처리된 베이스 플레이트(110)와 레이저광 소스 블록(120), 큐스위치(128), 제1 내지 제3미러블록(130)(140)(160), 파장변환기(150), 렌즈 유니트(170)사이의 접촉에 의한 접합력은 반데르 발스 힘(Van der Waal's force)과 같은 분자간 결합력의 일종인 광학 접촉 결합에 의해 결합된다.
한편, 제1미러블록 내지 제3미러블록(130)(140(160) 및 렌즈 유니트(170)는 유리 또는 석영유리(fused silica)를 가공한 것을 그대로 이용하거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 앞서 설명된 바와 같은 저열팽창계수, 평탄도 첨두차, 제곱평균 거칠기를 갖게 표면처리된 보조 블록(180)에 탑재한 후 보조블록(180)을 통해 베이스 플레이트(110)에 광학접촉에 의해 접합할 수 있음은 물론이다.
여기서 보조블록(180)은 레이저광 소스 블록(120), 큐스위치(128), 파장변환기(150) 등 타 요소에도 적용할 수 있음은 물론이다.
한편, 연속발진형 레이저 공진기의 구조로 형성하는 경우, 큐스위치(128), 파장변환기(150), 제3미러블록(160)은 생략하고, 제2미러블럭(140)은 레이저광 소스 블록(120)에서 출사되는 광을 일부 투과시키는 구조로 형성하면 된다.
이상에서 설명된 레이저용 모노 블록 모듈(100)은 베이스 플레이트(110) 위에 단위 블록을 이루는 광학부품들을 저열팽창계수를 갖는 소재로 광학접촉에 의한 접합이 가능하게 표면처리한 것을 정렬한 후 안착에 의해 접합하여 모노 블록화 함으로써, 진동, 충격, 열 등의 외부 환경요인 변화에도 레이저 광학계 성능이 변하지 않고 유지되는 장점을 제공한다.
즉, 종래의 메탈 베이스와 마운트, 그리고 기계적 정렬기 구조처럼 나사(Screw)를 포함한 여러 메탈 파트들이 기계적으로 결합되어 외부 충격이나 진동 및 외부 온도변화에 의해 변형되는 것이 본 발명의 레이저용 모노 블록 모듈(100)에서는 열팽창계수가 낮은 광학재료를 적용함으로써 억제되는 장점을 제공한다.
한편, 광학재료로써만 베이스 플레이트(110)에 광학 접촉에 의한 접합이 가능하지 않은 경우 앞서 설명된 바와 같이 보조블록(180)을 이용하면 되기 때문에 적용가능 부품에 대한 제약도 완화시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 모노블록화된 레이저 모듈 혹은 빔전달 광학모듈은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 열팽창계수가 매우 낮은 재료(LTEM)들간의 동종 모노블록화 광학접합이므로 열적인 특성이 매우 우수하며, 시간에 따른 변화가 없고 장시간에 걸친 레이저광 출력 안정성이 매우 높다.
둘째, 기계적인 부가적 정렬 고정 치구가 필요없이 광학접합면을 이용하여 정렬-고정(Align & Fix)하는 방식으로써 제작이 간편하고 부피가 작으며 경량이다.
셋째, 외부 충격 혹은 진동에 대한 레이저의 내구성 혹은 내환경성이 매우 뛰어나다.
넷째, 이동 후의 레이저 광정렬(Align) 재보정이 불필요하므로, 고출력 레이저 시스템에 대한 이동 및 환경적응이 용이하다.
다섯째, 레이저 공진모듈, 빔전달 광학모듈 뿐만 아니라 극초단펄스 정밀레이저 혹은 레이저 정밀계측기 등 광학부품에 적용되는 응용분야에 확대 적용이 용이하다.
110: 베이스 플레이트 120: 레이저광 소스 블록
125: 레이저 매질 128: 큐스위치
130: 제1미러블록 140: 제2미러블록
150: 파장변환기 160: 제3미러블록
170: 렌즈 유니트

Claims (8)

  1. 표면이 평탄한 베이스 플레이트와;
    하우징내에서 발생한 광을 상기 하우징의 양측면에 노출되게 형성된 레이저 매질을 통해 출사하며 상기 베이스 플레이트 위에 안착된 레이저광 소스 블록과;
    상기 레이저광 소스 블록의 상기 레이저 매질의 일측과 대향되는 방향에 상기 베이스 플레이트에 안착되어 상기 레이저광 소스 블록에서 출사된 광을 상기 레이저광 소스 블록을 향해 다시 반사시키는 제1미러블록과;
    상기 레이저광 소스 블록의 상기 레이저 매질의 타측과 대향되는 방향에 상기 베이스 플레이트에 안착되어 상기 레이저광 소스 블록에서 출사되는 광을 일부 투과시키는 제2미러블록;을 구비하고,
    표면을 통해 상기 베이스플레이트에 상호 밀착되는 상기 레이저광 소스 블록, 상기 베이스 플레이트, 상기 제1 및 제2미러블록의 표면들은 접착제 없이 상호 광학 접촉에 의해 접합되며, 평탄도 첨두차(peak to valley flatness)가 상기 레이저광 소스 블록에서 출력되는 파장의 1/50 내지 1/10 이고, 제곱평균거칠기(root mean square roughness, rms value)는 0.2×10-10m 내지 2×10-10m 이고, 열팽창계수가 낮은 물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 플레이트와 접촉되는 상기 레이저광 소스 블록 과, 상기 베이스 플레이트, 상기 제1 및 제2미러블록은 -20℃ 내지 80℃ 범위에서 열팽창계수가 0.001×10-6 내지 10×10- 6 인 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 베이스 플레이트와 접촉되는 상기 레이저광 소스 블록 과, 상기 베이스 플레이트, 상기 제1 및 제2미러블록은 -20℃ 내지 80℃ 범위에서 열팽창계수가 0.001×10-6 내지 0.03×10- 6 인 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈.
  4. 제2항에 있어서, 상기 레이저광 소스 블록의 상기 베이스 플레이트와 접촉되는 부분, 상기 베이스 플레이트, 상기 제1 및 제2미러블록은 유리, 크리스탈, 제로듀(zerodur), 유엘이(ULE) 소재 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 광학접촉 접합을 이용한 레이저용 모노 블록 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 레이저광 소스 블록, 상기 제1미러블록 및 상기 제2미러블럭 중 적어도 하나는 열팽창계수가 0.0001×10-6 내지 0.03×10- 6 인 소재로 상기 평탄도 첨두차(peak to valley flatness)및 상기 제곱평균거칠기 범위를 갖게 표면처리된 보조블록을 통해 상기 베이스 플레이트에 광학 접촉에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 레이저용 모노 블록 모듈.
  6. 가. 열팽창계수가 0.001×10-6 내지 10×10- 6 인 소재로 표면이 평탄한 베이스 플레이트를 형성하는 단계와;
    나. 열팽창계수가 0.001×10-6 내지 10×10- 6 인 소재로 상기 베이스 플레이트에 접촉될 표면이 평탄하게 형성되며 양측면에서 광을 출사하는 레이저광 소스 블록을 접착제 없이 광학접촉에 의한 접합에 의해 상기 베이스 플레이트에 안착시켜 접합하는 단계;를 포함하고,
    상호 밀착에 의해 접합되는 상기 레이저광 소스 블록의 표면과 상기 베이스 플레이트의 표면은 평탄도 첨두차(peak to valley flatness)가 상기 레이저광 소스 블록에서 출력되는 파장의 1/50 내지 1/10 이고, 제곱평균거칠기(root mean square roughness, rms value)는 0.2×10-10m 내지 2×10-10m 인 것을 특징으로 하는 레이저용 모노 블록 모듈 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 레이저광 소스 블록에서 출사된 광을 상기 레이저광 소스 블록을 향해 반사시키는 제1미러블록을 상기 레이저광 소스 블록의 일측과 대향되게 상기 베이스 플레이트에 안착시키고, 상기 레이저광 소스 블록에서 출사되는 광을 일부 투과시키는 제2미러블록을 상기 레이저광 소스 블록의 타측과 대향되게 상기 베이스 플레이트에 안착하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 베이스 플레이트에 안착되는 상기 제1 및 제2미러블록의 표면들은 평탄도 첨두차(peak to valley flatness)가 상기 레이저광 소스 블록에서 출력되는 파장의 1/50 내지 1/10 이고, 제곱평균거칠기(root mean square roughness, rms value)는 0.2×10-10m 내지 2×10-10m 이며,
    상기 제1 및 제2미러블록은 열팽창계수가 0.0001×10-6 내지 10×10- 6 인 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저용 모노 블록 모듈 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 레이저광 소스 블록, 상기 제1미러블록 및 상기 제2미러블럭 중 적어도 하나는 열팽창계수가 0.0001×10-6 내지 0.03×10- 6 인 소재로 상기 평탄도 첨두차(peak to valley flatness)및 상기 제곱평균거칠기 범위를 갖게 표면처리된 보조블록을 통해 상기 베이스 플레이트에 광학 접촉에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 레이저용 모노 블록 모듈 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000357834A (ja) * 1999-06-16 2000-12-26 Shimadzu Corp 固体レーザ装置
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