KR101815272B1 - Laser diode module - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 다이오드 모듈에 관한 것으로서, 다수의 레이저 다이오드가 횡방향으로 일렬 배치되며 레이저 다이오드로부터 발산되는 레이저 빔을 출력하는 면이 수평면에 대해 일정 각도(θ)로 경사지게 형성된 레이저 다이오드 어레이; 및, 상기 레이저 다이오드로부터 발산되는 레이저 빔에 대응하는 각각 다른 높이의 단차가 형성되며, 단차와 단차 사이의 수직면에 레이저 빔이 광섬유를 향해 반사되도록 반사면이 형성된 반사미러;를 포함한다.The present invention relates to a laser diode module, and more particularly, to a laser diode module in which a plurality of laser diodes are arranged in a row in a lateral direction and a surface on which a laser beam emitted from the laser diode is output is inclined at a certain angle? And a reflecting mirror on which a stepped portion having a different height corresponding to the laser beam emitted from the laser diode is formed and a reflecting surface on which a reflecting surface is formed so that the laser beam is reflected toward the optical fiber on a vertical surface between the stepped portion and the stepped portion.

Description

레이저 다이오드 모듈{LASER DIODE MODULE}Laser diode module {LASER DIODE MODULE}

본 발명은 레이저 다이오드 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 다이오드 모듈의 부품수를 줄이고 공정을 단순화하며, 제품의 크기도 소형화하여 의료분야 및 산업분야 등에 사용 가능한 고출력 레이저 다이오드 모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a laser diode module, and more particularly, to a high power laser diode module capable of reducing the number of components of a laser diode module, simplifying a process,

일반적으로 레이저(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, LASER)란 외부의 자극에 의해 매질로부터 빛을 방출하게 하고, 공진기에 의해 증폭된 빛을 말한다.Generally, a laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER)) is a light emitted from a medium by an external stimulus and amplified by a resonator.

이러한 레이저는 증폭 매질, 공진기, 펌핑 소스(Pump Source)로 구성되어 있으며, 매질의 종류에 따라 예컨대, 가스 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저, 그리고 광섬유 레이저 등으로 분류된다.Such a laser is composed of an amplification medium, a resonator, and a pumping source, and is classified into a gas laser, a solid laser, a semiconductor laser, and an optical fiber laser depending on the kind of the medium.

상기 레이저는 사용이 용이하고 깨끗하며 신속한 가공결과를 제공하기 때문에 여러 산업분야에 응용되고 있으며, 고출력 레이저에 대한 요구 증가로 새로운 산업용 레이저 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.Since the laser is easy to use, clean, and provides rapid processing results, it has been applied to various industrial fields, and new industrial lasers are being developed steadily due to the increased demand for high power lasers.

특히 상기 광섬유 레이저는 고체 레이저 중에서도 유례없이 높은 광-광 변환 효율을 갖고 있으며, 좋은 빔 품질을 갖고 있을 뿐 아니라 광섬유 자체에 공진기를 형성할 수 있으므로 일반 레이저와 같은 매질과 분리된 공진기를 갖지 않기 때문에 유지보수가 필요 없어 산업용 광원으로서 각광을 받고 있다.In particular, the fiber laser has unprecedented optical-to-optical conversion efficiency among solid-state lasers, has a good beam quality, and can form a resonator in the optical fiber itself, so that it does not have a resonator separated from a medium such as a general laser It does not require maintenance, and is receiving a lot of attention as an industrial light source.

현재 시장에서의 광섬유 레이저의 개발은 고출력 연속 동작레이저, 펄스 동작 레이저, 초고속 광원으로서의 개발이 이루어지고 있으며, 지난 수년간 많은 회사가 산업용으로 사용되는 KW급 레이저를 제작하고 있다.The development of optical fiber lasers in the present market is being developed as high power continuous operation lasers, pulse operation lasers and ultra high speed light sources. Over the past years, many companies have been making KW lasers for industrial use.

종래의 고출력 레이저 다이오드 모듈은, 평행 광 경로를 따라 레이저 빔을 안내하여 각각 펌프 파장 및 광학 구성 요소의 각각의 그룹에 레이저 빔을 발생시키는 다수의 등간격을 유지하는 레이저 다이오드로 구성된다.Conventional high power laser diode modules consist of a plurality of equally spaced laser diodes that guide a laser beam along a parallel optical path to generate a laser beam in each group of pump wavelengths and optical components, respectively.

상기 광학 구성 요소의 그룹은 각각 광 부품의 모든 그룹에 공통 출력 광섬유로의 레이저빔을 커플링하기 위해 구성된 렌즈 조립체와 미러(Mirror)를 포함한다. The group of optical components each include a lens assembly and a mirror configured to couple a laser beam to a common output optical fiber to all groups of optical components.

종래의 기술에 따르면, 레이저 다이오드, FAC(Fast Axis Collimation), SAC(Slow Axis Collimation), 미러(Mirror), 필터(Filter), 렌즈(Focusing Lens), 광섬유(Fiber) 등으로 연결되는 광 경로에 있어서, 상기 렌즈는 레이저 다이오드 어레이의 길이 방향으로 퍼져 있는 레이저 빔의 형태가 매우 넓은데 반해 수광되는 광섬유의 직경이 매우 작기 때문에 2개 이상의 실린더 렌즈를 사용하는 경우가 많아서, 레이저 다이오드 모듈의 크기가 매우 커지거나 수광되는 광섬유의 직경을 증대시켜야 하는 단점이 있었다. According to the related art, the optical path connected to the laser diode, Fast Axis Collimation (FAC), Slow Axis Collimation (SAC), Mirror, Filter, Lens (Focusing Lens) Since the shape of the laser beam spreading in the longitudinal direction of the laser diode array is very wide, but the diameter of the optical fiber received is very small, so that two or more cylinder lenses are often used, so that the size of the laser diode module There is a disadvantage that the diameter of the optical fiber which is very large or is received must be increased.

또한, 종래 기술에 따른 광섬유-결합 모듈은 광섬유 다발(fiber-bundle)을 사용하여 각각의 방출기에서 나오는 레이저 빔을 이와 대응되는 광섬유로 입사시킨 후 하나의 다발로 묶는 구성으로 이루어져, 구조가 매우 복잡하고 광출력 손실이 크며, 또한 이를 구현하기 위한 공정이 복잡하여 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
In addition, the optical fiber-coupling module according to the related art has a structure in which a laser beam emitted from each emitter is made incident on the corresponding optical fiber by using an optical fiber bundle and bundled into a bundle, And the optical output loss is large. In addition, there is a problem that the process for implementing this is complicated and the efficiency is lowered.

미국등록특허공보 제8,848,753호(2014.9.30)U.S. Patent Publication No. 8,848,753 (Apr. 30, 2014)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 광섬유의 원형 코어에 레이저 빔이 용이하게 수광될 수 있도록 레이저 다이오드 어레이와 반사미러를 특성화함으로써 부품의 수를 줄이고, 공정을 단순화할 뿐만 아니라 제품의 크기도 소형화하여 의료분야 및 산업분야 등에 사용 가능한 고출력 레이저 다이오드 모듈을 제공하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a laser diode array and a reflection mirror that can easily receive a laser beam on a circular core of an optical fiber, And to provide a high power laser diode module that can be used in medical fields and industrial fields by miniaturizing the product size as well as simplifying the process.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 레이저 다이오드 모듈에 의하면, 다수의 레이저 다이오드가 횡방향으로 일렬 배치되며 레이저 다이오드로부터 발산되는 레이저 빔을 출력하는 면이 수평면에 대해 일정 각도(θ)로 경사지게 형성된 레이저 다이오드 어레이; 및, 상기 레이저 다이오드로부터 발산되는 레이저 빔에 대응하는 각각 다른 높이의 단차가 형성되며, 단차와 단차 사이의 수직면에 레이저 빔이 광섬유를 향해 반사되도록 반사면이 형성된 반사미러;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a laser diode module, wherein a plurality of laser diodes are arranged in a row in a lateral direction, and a surface on which a laser beam emitted from the laser diode is output, An obliquely formed laser diode array; And a reflecting mirror on which a stepped portion having a different height corresponding to the laser beam emitted from the laser diode is formed and a reflecting surface on which a reflecting surface is formed so that the laser beam is reflected toward the optical fiber on a vertical surface between the stepped portion and the stepped portion.

본 발명에 의하면, 상기 반사미러의 반사면은 상기 레이저 다이오드 어레이가 기울어진 각도(θ)와 동일한 각도로 광섬유를 향해 배향 형성되며, 각각 다른 높이의 단차 사이에 수직 형태로 배치되는 것이 바람직하다. According to the present invention, it is preferable that the reflection surface of the reflection mirror is oriented toward the optical fiber at an angle equal to an angle ([theta]) at which the laser diode array is inclined, and is arranged vertically between steps of different heights.

본 발명의 제1실시예에 의하면, 상기 레이저 빔을 광섬유의 광축 상에서 반사미러의 반사면을 향해 바라볼 때, 상기 레이저 빔이 수평면에 대해 수직으로 일렬로 층 구조로 배치되도록 레이저 다이오드와 반사미러의 반사면 사이의 각 거리는 서로 동일한 것이 바람직하다. According to the first embodiment of the present invention, when the laser beam is viewed from the optical axis of the optical fiber toward the reflecting surface of the reflecting mirror, the laser beam is incident on the reflecting mirror so that the laser beams are arranged in a line- Are preferably equal to each other.

본 발명의 제2실시예에 의하면, 상기 레이저 빔을 광섬유의 광축 상에서 반사미러의 반사면을 향해 바라볼 때, 상기 레이저 빔은 레이저 다이오드가 수평면과 이루는 각도(θ)와 동일한 각도로 기울어져 그 경사진 방향으로 일렬로 층 구조로 배치되도록 레이저 다이오드와 반사미러의 반사면 사이의 거리는 반사미러의 상부로부터 하부로 갈수록 레이저 다이오드와 근접하게 형성될 수 있다. According to the second embodiment of the present invention, when the laser beam is viewed from the optical axis of the optical fiber toward the reflecting surface of the reflecting mirror, the laser beam is inclined at the same angle as the angle? The distance between the laser diode and the reflection surface of the reflection mirror may be formed so as to be closer to the laser diode from the upper portion to the lower portion of the reflection mirror so that the laser diode and the reflection mirror are arranged in a layered structure in an inclined direction.

본 발명에 의하면, 상기 반사미러의 반사면으로부터 반사되는 레이저 빔이 상기 반사미러의 단차진 상면에 간섭되지 않으면서 경로상에 방해됨이 없이 반사될 수 있도록 상기 반사미러의 단차진 상면들은 레이저 빔의 반사 방향을 향해 하향 경사지게 형성된 것이 바람직하다. According to the present invention, the stepped upper surfaces of the reflection mirror are arranged such that the laser beam reflected from the reflection surface of the reflection mirror can be reflected without being interrupted on the path without interfering with the stepped upper surface of the reflection mirror, As shown in FIG.

본 발명에 의하면, 상기 반사미러의 단차(s)는, 수식 s = 레이저 다이오드의 간격 * sinθ (여기서, θ는 레이저 다이오드 어레이에서, 레이저 다이오드의 경사진 각도이고, 반사미러(200)의 단차(s)는 최소 0.3mm에서 최대 0.6mm 사이의 값을 가진다)에 의해 획득된다. According to the present invention, the step (s) of the reflecting mirror is expressed by the following equation: s = spacing * sin? Of the laser diode (where? Is the tilting angle of the laser diode in the laser diode array, s) has a value between a minimum of 0.3 mm and a maximum of 0.6 mm.

본 발명에 의하면, 상기 레이저 다이오드로부터 발산되는 레이저 빔을 평행광으로 변환하여 상기 반사미러로 집중되도록 레이저 다이오드 어레이와 반사미러 사이에는 FAC렌즈 및 SAC렌즈가 구비된다. According to the present invention, a FAC lens and an SAC lens are provided between the laser diode array and the reflection mirror so that the laser beam emitted from the laser diode is converted into parallel light and converged to the reflection mirror.

본 발명에 의하면, 상기 레이저 다이오드 어레이의 측면에는 하나의 긴 FAC렌즈가 부착되는 모듈 형태로 구성된다. According to the present invention, a module type in which one long FAC lens is attached to the side of the laser diode array is formed.

본 발명에 의하면, 상기 SAC렌즈는 레이저 다이오드로부터 발산되는 각각의 레이저 빔에 대응하는 개수로 형성된다.
According to the present invention, the SAC lens is formed in a number corresponding to each laser beam emitted from the laser diode.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 레이저 다이오드 모듈에 의하면, 레이저 다이오드 어레이는 수평면에 대해 일정 각도 경사지게 형성하고, 반사미러는 레이저 빔의 반사면을 단차 배열을 통한 적층 구조로 형성할 경우 최종적으로 광섬유에 수광되는 레이저 빔의 크기가 작아지게 됨에 따라, 레이저 빔을 광섬유에 수광시키는 데 매우 유리할 뿐만 아니라, 포커스 렌즈를 하나만 사용하더라도 소형의 레이저 다이오드 모듈 안에서 고출력 레이저 다이오드 모듈의 구현이 가능하며, 레이저 다이오드 모듈의 크기를 소형화할 수 있는 효과가 있다. According to the laser diode module of the present invention having the above-described structure, when the laser diode array is formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal plane, and the reflecting mirror is formed into a laminated structure through the step arrangement of the reflecting surfaces of the laser beam, Since the size of the laser beam received by the optical fiber is reduced, it is very advantageous for receiving the laser beam by the optical fiber, and even if only one focus lens is used, it is possible to realize a high power laser diode module in a small laser diode module, There is an effect that the size of the diode module can be reduced.

다수의 독립적으로 분리된 레이저 다이오드를 사용할 경우 레이저 다이오드의 수만큼 FAC 렌즈를 레이저 다이오드에 정렬해야 하는데, 본 발명에서와 같이 하나의 긴 FAC 렌즈를 사용하여 레이저 다이오드 어레이에 정렬할 경우 부품의 수를 효과적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 공정을 단순화하여, 원가절감을 도모할 수 있다. When a plurality of independently separated laser diodes are used, the number of FAC lenses must be aligned with the number of laser diodes in the laser diode. As in the present invention, when one long FAC lens is used to align the laser diode array, Not only can it be effectively reduced, but also the process can be simplified and the cost can be reduced.

또한, 소형화된 고출력 레이저 다이오드 모듈을 구현함으로써, 치료, 진단, 그리고 다른 종류의 의료용 레이저 펌핑 등 의료분야에 사용되기도 하고, 마킹, 절단, 솔더링 등의 산업분야에 단독으로 사용되기도 할 뿐만 아니라 최근에 산업용 레이저로 각광을 받고 있는 파이버 레이저 펌핑 광원으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
In addition, by implementing a miniaturized high-power laser diode module, it can be used in medical fields such as treatment, diagnosis and other kinds of medical laser pumping, and is used not only in industrial fields such as marking, cutting and soldering, It has the advantage that it can be used as a fiber laser pumping light that is being spotlighted as an industrial laser.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈의 레이저 다이오드 어레이와 반사미러 사이의 레이저 빔의 발산 형태를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 반사미러를 통해 반사된 레이저 빔의 형태를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈의 레이저 다이오드 어레이와 반사미러 사이의 레이저 빔의 발산 형태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4 및 도 5의 반사미러를 통해 반사된 레이저 빔의 형태를 나타내는 도면이다.1 and 2 are views showing a divergence pattern of a laser beam between a laser diode array and a reflection mirror of a laser diode module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing the shape of the laser beam reflected through the reflection mirror of FIGS. 1 and 2. FIG.
4 and 5 are views showing a divergence pattern of a laser beam between a laser diode array and a reflective mirror of a laser diode module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing the shape of the laser beam reflected through the reflection mirror of FIGS. 4 and 5. FIG.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈은, 다수의 레이저 다이오드(110)가 횡방향으로 일렬 배치되는 레이저 다이오드 어레이(100)와, 상기 레이저 다이오드 어레이(100)로부터 방출되는 레이저 빔을 최종적으로 광섬유(미도시)를 향해 반사시키는 반사미러(200)를 포함한다.A laser diode module according to an embodiment of the present invention includes a laser diode array 100 in which a plurality of laser diodes 110 are arranged in a row in a transverse direction and a laser diode array 100 in which a laser beam emitted from the laser diode array 100 is finally passed through an optical fiber And a reflection mirror 200 for reflecting the light toward the light source (not shown).

상기 레이저 다이오드 어레이(100)는 레이저 다이오드(110)로부터 발산되는 레이저 빔을 횡방향으로 출력하는 면이 수평면에 대해 일정 각도(θ)로 경사지게 형성된다. The laser diode array 100 is formed such that the surface of the laser diode 110 outputting the laser beam in the horizontal direction is inclined at a certain angle? With respect to the horizontal plane.

상기 레이저 다이오드(110)로부터 발산되는 레이저 빔을 평행광으로 변환하여 상기 반사미러(200)로 집중되도록 하는 FAC(Fast Axis Collimation)렌즈(300) 및 SAC(Slow Axis Collimation)렌즈(400)가 레이저 다이오드 어레이(100)와 반사미러(200) 사이에 구비되어 있다. An FAC (Fast Axis Collimation) lens 300 and a SAC (Slow Axis Collimation) lens 400 for converting a laser beam emitted from the laser diode 110 into parallel light and focusing the laser beam on the reflection mirror 200 are formed by a laser And is provided between the diode array 100 and the reflection mirror 200.

상기 FAC렌즈(300)는 레이저 다이오드(110)로부터 발산되는 수직성분의 레이저 빔을 평행광으로 변환하고, 상기 SAC렌즈(400)는 레이저 다이오드(110)로부터 발산되는 수평성분의 레이저 빔을 평행광으로 변환하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 FAC렌즈(300)는 상기 레이저 다이오드 어레이(100)의 측면, 즉 레이저 빔이 발산되는 면에 한 개만 부착되는 모듈 형태로 구성되어 원가 절감 및 효율성 측면에서 우수하다. The FAC lens 300 converts the laser beam of the vertical component emitted from the laser diode 110 into parallel light and the SAC lens 400 converts the laser beam of the horizontal component emitted from the laser diode 110 into parallel light As shown in FIG. At this time, the FAC lens 300 is formed in a modular form in which only one side is attached to the side of the laser diode array 100, that is, the side on which the laser beam is diverted, and is excellent in terms of cost reduction and efficiency.

그리고, 상기 SAC렌즈(400)는 레이저 다이오드(110)로부터 발산되는 각각의 레이저 빔에 대응하는 개수로 형성된다. The SAC lens 400 is formed in a number corresponding to each laser beam emitted from the laser diode 110.

또한, 상기 반사미러(200)에는 각각 다른 높이의 단차가 형성되며, 단차와 단차 사이의 수직면에는 레이저 빔이 광섬유를 향해 반사되도록 반사면(210)이 형성된다.The reflecting mirror 200 is provided with a stepped portion having a different height, and a reflecting surface 210 is formed on a vertical surface between the stepped portion and the stepped portion so that the laser beam is reflected toward the optical fiber.

상기 FAC렌즈(300) 및 SAC렌즈(400)에 의해 평행광으로 변환된 복수의 레이저 빔은 각각 서로 다른 높이의 일렬 배치 구조를 이루면서 반사미러(200)를 향해 입사되며, 단차진 반사면(210)에 반사되어 최종적으로 하나의 광섬유의 코어에 레이저 빔이 수광된다.The plurality of laser beams converted into the parallel light by the FAC lens 300 and the SAC lens 400 are incident on the reflection mirror 200 in a line arrangement structure of different heights, And finally the laser beam is received by the core of one optical fiber.

한편, 상기 반사미러(200)와 광섬유 사이에는 반사미러(200)에 의해 반사된 레이저빔을 광섬유의 일단으로 집광시키는 포커스 렌즈(focus lens, 미도시)를 더 포함한다.A focus lens (not shown) is disposed between the reflective mirror 200 and the optical fiber to condense the laser beam reflected by the reflective mirror 200 into one end of the optical fiber.

상기 반사미러(200)의 반사면(210)은 상기 레이저 다이오드 어레이(100)가 기울어진 각도(θ)와 동일한 각도로 광섬유를 향해 배향 형성되며, 각각 다른 높이의 단차 사이에 수직 형태로 배치된다. The reflective surface 210 of the reflective mirror 200 is oriented toward the optical fiber at an angle equal to an angle θ of the laser diode array 100 and is arranged vertically between the steps of different heights .

여기서, 상기 레이저 다이오드 어레이(100)에서, 레이저 다이오드(110)의 경사진 각도(θ)는 일렬 배치된 하나의 레이저 다이오드(110)와 다른 레이저 다이오드(110)의 간격과 함께 반사미러(200)의 단차(s)를 결정하는 요소이다.In the laser diode array 100, the inclined angle? Of the laser diode 110 is set so that the angle of inclination of the reflection mirror 200 along with the distance between one laser diode 110 and another laser diode 110 arranged in a line, (S).

이와 같은 상관 관계를 수식으로 나타내면 아래와 같다.The correlation can be expressed as follows.

반사미러의 단차(s) = 레이저 다이오드의 간격 * sinθStep (s) of the reflecting mirror = gap of laser diode * sin?

일반적으로 반사미러(200)의 단차(s)는 최소 0.3mm에서 최대 0.6mm 사이의 값을 가지는데, 예컨대, 1) 레이저 다이오드의 간격이 1mm인 경우 θ는 18도에서 37도 사이의 값을 가질 경우 미러의 단차가 0.3mm에서 0.6mm 사이의 값을 가지고, 2) 레이저 다이오드의 간격이 0.6mm인 경우 θ는 30도에서 90도 사이의 값을 가질 경우 미러의 단차가 0.3mm에서 0.6mm 사이의 값을 가지게 된다. In general, the step (s) of the reflective mirror 200 has a value between a minimum of 0.3 mm and a maximum of 0.6 mm. For example, 1) when the distance between the laser diodes is 1 mm, The step of the mirror has a value between 0.3 mm and 0.6 mm, and 2) the distance between the laser diodes is 0.6 mm. When the angle is between 30 and 90 degrees, the step of the mirror is 0.3 mm to 0.6 mm Lt; / RTI >

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 레이저 빔을 광섬유의 광축 상에서 반사미러(200)의 반사면(210)을 향해 바라볼 때, 상기 레이저 빔은 수평면에 대해 수직으로 일렬로 층 구조로 배치되며, 레이저 빔의 단면 형태는 레이저 빔이 수평면과 이루는 각도(θ)와 동일한 각도로 기울어진 타원형 형상으로 형성된다.2 and 3, according to the first embodiment of the present invention, when the laser beam is viewed on the optical axis of the optical fiber toward the reflective surface 210 of the reflective mirror 200, And the laser beam is formed in an elliptical shape inclined at an angle equal to the angle (?) Formed by the laser beam with the horizontal plane.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈에 의하면, 상기 반사미러(200)의 반사면(210)에서 반사되는 복수의 레이저 빔이 수평면에 대해 수직으로 일렬로 배치됨에 따라 레이저 다이오드(110)와 반사미러(200)의 반사면(210) 사이의 각 거리는 서로 동일하게 된다. 3, in the laser diode module according to the first embodiment of the present invention, a plurality of laser beams reflected by the reflective surface 210 of the reflective mirror 200 are aligned in a line perpendicular to the horizontal plane The distances between the laser diode 110 and the reflecting surface 210 of the reflecting mirror 200 become equal to each other.

한편, 상기 반사미러(200)의 반사면(210)으로부터 반사되는 레이저 빔이 상기 반사미러(200)의 단차진 상면에 간섭되지 않으면서 경로상에 방해됨이 없이 반사될 수 있도록 상기 반사미러(200)의 단차진 상면들은 레이저 빔의 반사 방향을 향해 하향 경사지게 형성되어 있다.The laser beam reflected from the reflective surface 210 of the reflective mirror 200 is reflected by the reflective mirror 200 so that the reflected laser beam is not interfered with the path, 200 are formed to be inclined downward toward the reflection direction of the laser beam.

이때, 상기 반사미러(200)의 반사면(210)으로부터 반사되는 복수의 레이저 빔의 단면 배치 형태는 도 3의 점선으로 표시된 평행사변형 내부에서와 같이, 수평에서 기울어진 형태의 수집광으로 형성된다. At this time, the sectional configuration of the plurality of laser beams reflected from the reflective surface 210 of the reflective mirror 200 is formed as horizontal, inclined collecting light, as in the parallelogram interior shown by the dotted line in FIG.

이와 같이 상기 레이저 다이오드(110)로부터 발산되는 레이저 빔이 반사미러(200)의 반사면(210)에 도달 시 레이저 다이오드(110)와 반사미러(200)의 반사면(210) 사이의 거리가 서로 동일할 경우 최종적으로 광섬유의 코어에 형성되는 레이저 빔의 단면 배치 형태는 평행사변형 내부에 형성된 레이저 빔 형태로 구현된다. When the laser beam emitted from the laser diode 110 reaches the reflecting surface 210 of the reflecting mirror 200, the distance between the laser diode 110 and the reflecting surface 210 of the reflecting mirror 200 is different from each other In the same case, the shape of the end face of the laser beam finally formed on the core of the optical fiber is realized in the form of a laser beam formed inside the parallelogram.

각각의 레이저 다이오드(110)와 대응하는 각각의 반사미러(200)의 반사면(210) 사이의 거리가 서로 동일할 경우 반사면(210)으로부터 반사되는 레이저 빔의 단면 배치 형태는 기울어진 상태에서 적층되어 평행사변형 형태로 형성된다. 즉, 상기 레이저 빔의 타원형 단면 중 길이가 긴쪽으로 대각선의 길이가 길게 형성된 평행사변형 형태로서, 그 수집광이 광섬유의 원형 코어에 수광 가능하게 된다.
When the distances between the respective laser diodes 110 and the corresponding reflecting surfaces 210 of the respective reflecting mirrors 200 are equal to each other, the sectional configuration of the laser beam reflected from the reflecting surface 210 is in a tilted state And are formed into a parallelogram shape. That is, the laser beam has a parallelogram shape in which the length of the diagonal line is long in the longer side of the elliptical cross section of the laser beam, and the collected light can be received by the circular core of the optical fiber.

이하 본 발명에 따른 레이저 다이오드 모듈의 제2실시예를 설명함에 있어 본 발명의 제1실시예와 동일한 구성과 동일한 기능을 갖는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며 반복적인 구성을 피하기 위하여 이들 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.Hereinafter, a laser diode module according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are used for the same components as those of the laser diode module according to the first embodiment of the present invention. In order to avoid repetitive configurations, A detailed description thereof will be omitted.

도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 레이저 빔을 광섬유의 광축 상에서 반사미러(200)의 반사면(210)을 향해 바라볼 때, 상기 레이저 빔은 레이저 다이오드(110)가 수평면과 이루는 각도(θ)와 동일한 각도로 기울어져 그 경사진 방향으로 일렬로 층 구조를 이루게 된다.4 to 6, when the laser beam is viewed from the optical axis of the optical fiber toward the reflecting surface 210 of the reflecting mirror 200, the laser beam is incident on the laser diode 110 at an angle (&thetas;), and the layer structure is formed in a line in the inclined direction.

이때, 상기 레이저 빔의 단면 형태는 본 발명의 제1실시예와 마찬가지로, 레이저 빔이 수평면과 이루는 각도(θ)와 동일한 각도로 기울어진 타원형 형상으로 형성된다.At this time, the cross-sectional shape of the laser beam is formed in an elliptical shape inclined at the same angle as the angle? Formed between the laser beam and the horizontal plane, as in the first embodiment of the present invention.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 반사미러(200)의 반사면(210)에서 반사되는 레이저 빔이 수평면에 대해 θ 각도로 기울어져 배치됨에 따라 레이저 다이오드 어레이(100)와 반사미러(200) 사이의 거리가 서로 다르게 형성된다. According to the second embodiment of the present invention, since the laser beam reflected by the reflective surface 210 of the reflective mirror 200 is tilted at an angle θ relative to the horizontal plane, the laser diode array 100 and the reflective mirror 200 Are formed to be different from each other.

도4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 반사미러(200)는 레이저 다이오드(110)와 반사미러(200)의 반사면(210) 사이의 거리가 반사미러(200)의 상부방향으로 갈수록 멀어지고, 하부방향으로 갈수록 근접하는 형태가 되도록 반사면(210)의 위치가 조정된다. 4 and 5, the reflection mirror 200 is arranged such that the distance between the laser diode 110 and the reflection surface 210 of the reflection mirror 200 is farther toward the upper direction of the reflection mirror 200, The position of the reflecting surface 210 is adjusted so as to become closer to the lower direction.

상기 레이저 다이오드(110)와 대응하는 반사미러(200)의 각 반사면(210) 위치는 가장 하단에 위치한 하부 반사면(210)이 레이저 다이오드(110)로부터 가장 가깝고, 가장 상단에 위치한 상부 반사면(210)이 레이저 다이오드(110)로부터 가장 멀리 이격되어 형성된다. 즉, 상기 반사미러(200)의 반사면(210)에서 반사되는 레이저 빔의 단면 배치 형태가 수평면에 대해 θ 각도로 기울어져 배치되도록 상기 반사미러(200)의 반사면(210)의 위치가 조정되는 것이다. The positions of the respective reflective surfaces 210 of the reflective mirror 200 corresponding to the laser diode 110 are such that the lower reflective surface 210 located at the lowest position is closest to the laser diode 110, (210) is formed farthest from the laser diode (110). That is, the position of the reflecting surface 210 of the reflecting mirror 200 is adjusted such that the sectional configuration of the laser beam reflected by the reflecting surface 210 of the reflecting mirror 200 is inclined at an angle of? .

이때, 반사미러(200)의 반사면(210)으로부터 반사되는 복수의 레이저 빔의 단면 배치 형태는 도 6에 도시한 바와 같이, 광섬유의 원형 코어에 대각선의 길이가 서로 동일한 하나의 직사각형 형태의 수집광으로 형성된다. 6, a plurality of laser beams reflected from the reflective surface 210 of the reflective mirror 200 are arranged in a rectangular shape having a rectangular shape having diagonal lengths equal to each other on the circular core of the optical fiber, .

이와 같이 상기 레이저 다이오드(110)와 반사미러(200)의 경사면 사이의 거리가 상부로부터 하부로 갈수록 근접하게 형성될 경우 최종적으로 광섬유의 코어에 형성되는 레이저 빔의 단면 배치 형태는 직사각형 형태로 구현된다. If the distance between the laser diode 110 and the inclined plane of the reflective mirror 200 is set so as to become closer to the lower portion of the laser diode 110, the laser beam formed on the core of the optical fiber is arranged in a rectangular shape .

상기 광섬유의 코어에 형성되는 빔의 배치 형상이 본 발명의 제2실시예에 따른 직사각형 형태일 경우 본 발명의 제1실시예에 따른 평행사변형 형태와 대비하여 레이저 빔을 광섬유의 원형 코어에 수광시키는데 더욱 더 유리하다. 즉, 상기 광섬유의 원형 코어의 테두리에 초점이 집중되는 레이저 빔은 대각선의 길이가 서로 다른 평행사변형의 배치 형태보다 대각선의 길이가 서로 동일한 직사각형의 배치 형태로서 광섬유의 원형 코어에 용이하게 수광시킬 수 있게 된다. In contrast to the parallelogram according to the first embodiment of the present invention, when the arrangement shape of the beam formed on the core of the optical fiber is a rectangular shape according to the second embodiment of the present invention, the laser beam is received by the circular core of the optical fiber More advantageous. That is, the laser beam focused on the rim of the circular core of the optical fiber is arranged in a rectangular shape having diagonal lengths equal to each other than the parallelogram configuration in which the diagonal lengths are different from each other, .

즉, 상기 레이저 다이오드(110)가 수평면과 이루는 각도와 동일하게 반사미러(200)의 반사면(210)의 수평 위치를 조정하게 될 경우 광섬유의 코어에 수광되는 빔의 단면 배치 형태가 직사각형 형태가 되는데, 이는 레이저 다이오드(110)에서 발산되는 레이저 빔을 하나의 포커스 렌즈로도 충분히 집광할 수 있어 레이저 다이오드 모듈의 소형화를 구현할 수 있다. That is, when the horizontal position of the reflective surface 210 of the reflective mirror 200 is adjusted to be the same as the angle formed by the laser diode 110 and the horizontal plane, the sectional shape of the beam received by the core of the optical fiber is rectangular This allows the laser beam emitted from the laser diode 110 to be sufficiently condensed by one focus lens, thereby realizing miniaturization of the laser diode module.

따라서, 본 발명에 따른 레이저 다이오드 모듈은, 레이저 다이오드(110)로부터 발산되는 레이저 빔이 계단식 반사미러(200)를 통해 반사되어 적층 형태로 형성됨으로써 하나의 포커스 렌즈로 레이저 빔을 광섬유의 코어에 수광 시키는데 유리하므로 소형의 모듈 안에서 출력을 향상시킬 수 있게 되며, 포커스 렌즈의 초점 거리를 짧게 가져갈 수 있어 모듈의 크기를 소형화할 수 있는 장점이 있다. Therefore, in the laser diode module according to the present invention, the laser beam emitted from the laser diode 110 is reflected through the step-like reflection mirror 200 and is formed in a laminated form, so that the laser beam is received by the single focus lens into the core of the optical fiber Therefore, it is possible to improve the output in a small module, and the focal length of the focus lens can be shortened, thereby miniaturizing the size of the module.

특히, 하나로 길게 모듈화된 FAC렌즈(300)를 사용하여 레이저 다이오드 어레이에 정렬할 경우 부품 수를 효과적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 공정을 단순화하며, 이를 통한 원가절감을 도모할 수 있게 된다. In particular, when the FAC lens 300 is aligned with the laser diode array using a long modular FAC lens 300, the number of parts can be effectively reduced, and the process can be simplified, thereby reducing costs.

또한, 본 발명에 따르면 소형화된 고출력 레이저 다이오드 모듈을 구현함으로써, 치료, 진단, 그리고 다른 종류의 의료용 레이저 펌핑 등 의료분야에 사용되기도 하고, 마킹, 절단, 솔더링 등의 산업분야에 단독으로 사용되기도 할 뿐만 아니라 최근에 산업용 레이저로 각광을 받고 있는 파이버 레이저 펌핑 광원으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
Further, according to the present invention, by implementing a miniaturized high-power laser diode module, it can be used in medical fields such as treatment, diagnosis, and other types of medical laser pumping, and can be used singly in industrial fields such as marking, cutting and soldering In addition, there is an advantage that it can be used as a fiber laser pumping light source, which has recently been spotlighted as an industrial laser.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications made by the person skilled in the art are also within the scope of protection of the present invention.

100 : 레이저 다이오드 어레이 110 : 레이저 다이오드
200 : 반사미러 210 : 반사면
300 : FAC렌즈 400 : SAC렌즈100: laser diode array 110: laser diode
200: reflective mirror 210: reflective surface
300: FAC lens 400: SAC lens

Claims (9)

다수의 레이저 다이오드가 횡방향으로 일렬 배치되며 레이저 다이오드로부터 발산되는 레이저 빔을 출력하는 면이 수평면에 대해 일정 각도(θ)로 경사지게 형성된 레이저 다이오드 어레이; 및,
상기 레이저 다이오드로부터 발산되는 레이저 빔에 대응하는 각각 다른 높이의 단차가 형성되며, 단차와 단차 사이의 수직면에 레이저 빔이 광섬유를 향해 반사되도록 반사면이 형성된 반사미러;를 포함하되,
광섬유에 입사되는 레이저 빔이 일렬로 적층된 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
A laser diode array in which a plurality of laser diodes are arranged in a row in a horizontal direction and a surface on which a laser beam emitted from the laser diode is output is inclined at a certain angle? And
And a reflecting mirror having a reflecting surface on which a reflecting surface is formed so that a laser beam is reflected toward an optical fiber on a vertical plane between a step and a step,
Wherein a laser beam incident on the optical fiber is formed in a stacked structure.
제1항에 있어서,
상기 반사미러의 반사면은 상기 레이저 다이오드 어레이가 기울어진 각도(θ)와 동일한 각도로 광섬유를 향해 배향 형성되며, 각각 다른 높이의 단차 사이에 수직 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the reflective surface of the reflective mirror is oriented toward the optical fiber at an angle equal to an angle of inclination of the laser diode array and is vertically disposed between steps of different heights.
제2항에 있어서,
상기 레이저 빔을 광섬유의 광축 상에서 반사미러의 반사면을 향해 바라볼 때, 상기 레이저 빔이 수평면에 대해 수직으로 일렬로 층 구조로 배치되도록 레이저 다이오드와 반사미러의 반사면 사이의 각 거리는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
3. The method of claim 2,
When the laser beam is viewed from the optical axis of the optical fiber toward the reflecting surface of the reflecting mirror, the respective distances between the laser diode and the reflecting surface of the reflecting mirror are equal to each other so that the laser beams are arranged in a line- Features a laser diode module.
제2항에 있어서,
상기 레이저 빔을 광섬유의 광축 상에서 반사미러의 반사면을 향해 바라볼 때, 상기 레이저 빔은 레이저 다이오드가 수평면과 이루는 각도(θ)와 동일한 각도로 기울어져 그 경사진 방향으로 일렬로 층 구조로 배치되도록 레이저 다이오드와 반사미러의 반사면 사이의 거리는 반사미러의 상부로부터 하부로 갈수록 레이저 다이오드와 근접하게 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
3. The method of claim 2,
When the laser beam is viewed from the optical axis of the optical fiber toward the reflecting surface of the reflecting mirror, the laser beam is inclined at an angle equal to the angle (?) Between the laser diode and the horizontal surface, Wherein a distance between the laser diode and the reflective surface of the reflective mirror is set so as to be closer to the laser diode from the upper portion to the lower portion of the reflective mirror.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사미러의 반사면으로부터 반사되는 레이저 빔이 상기 반사미러의 단차진 상면에 간섭되지 않으면서 경로상에 방해됨이 없이 반사될 수 있도록 상기 반사미러의 단차진 상면들은 레이저 빔의 반사 방향을 향해 하향 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the stepped upper surfaces of the reflective mirror are directed toward the reflective direction of the laser beam so that the laser beam reflected from the reflective surface of the reflective mirror is not interfered with on the path without interfering with the stepped upper surface of the reflective mirror And wherein the laser diode module is formed to be inclined downward.
제5항에 있어서,
상기 반사미러의 단차(s)는, 수식 s = 레이저 다이오드의 간격 * sinθ
(여기서, θ는 레이저 다이오드 어레이(100)에서, 레이저 다이오드의 경사진 각도이고, 반사미러(200)의 단차(s)는 최소 0.3mm에서 최대 0.6mm 사이의 값을 가진다)에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
6. The method of claim 5,
The step (s) of the reflection mirror is expressed by the following equation: s = spacing of laser diodes * sin?
(Where? Is the inclined angle of the laser diode in the laser diode array 100 and the step (s) of the reflecting mirror 200 has a value between a minimum of 0.3 mm and a maximum of 0.6 mm) Features a laser diode module.
제1항에 있어서,
상기 레이저 다이오드로부터 발산되는 레이저 빔을 평행광으로 변환하여 상기 반사미러로 집중되도록 레이저 다이오드 어레이와 반사미러 사이에는 FAC렌즈 및 SAC렌즈가 구비된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
The method according to claim 1,
And a FAC lens and a SAC lens are provided between the laser diode array and the reflection mirror so as to be converged into the reflection mirror by converting the laser beam emitted from the laser diode into parallel light.
제2항에 있어서,
상기 레이저 다이오드 어레이의 측면에는 하나의 긴 FAC렌즈가 부착되는 모듈 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
3. The method of claim 2,
And a long FAC lens is attached to a side of the laser diode array.
제7항에 있어서,
상기 SAC렌즈는 레이저 다이오드로부터 발산되는 각각의 레이저 빔에 대응하는 개수로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.8. The method of claim 7,
Wherein the SAC lens is formed in a number corresponding to each laser beam emitted from the laser diode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016224376A (en) 2015-06-03 2016-12-28 株式会社フジクラ Laser apparatus

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