KR101937393B1 - Laser oscillator and laser designator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 공진기 및 레이저조사기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 표적에 따라 선택적으로 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 공진기 및 레이저조사기에 관한 것이다.The present invention relates to a laser resonator and a laser irradiator. More particularly, the present invention relates to a laser resonator and a laser irradiator for selectively irradiating a laser beam according to a target.
일반적으로 단일 공진기 내에서 높은 첨두 출력 레이저 빔을 발생시키기 위해 고체 레이저를 사용한다. 고체 레이저는 단결정 유리 중에 활성원자를 함유한 고체를 레이저 매질로 하는 레이저를 나타낸다. 고체 레이저의 여기는 광여기에 의해서 이루어 지는데, 여기 광원으로서 프래시 램프 또는 아크램프 등이 사용된다.Generally, a solid-state laser is used to generate a high-peak output laser beam in a single resonator. Solid-state lasers represent lasers in which a solid containing active atoms in a single crystal glass is used as a laser medium. Excitation of the solid-state laser is performed by optical excitation, and a flash lamp or an arc lamp is used as the excitation light source.
그러나, 일반적으로 단일 공진기 내에서 출력되는 레이저 빔은 첨두 출력은 낮지만 고반복의 레이저 빔을 출력하거나, 저반복이지만 높은 첨두 출력의 레이저 빔을 출력할 수 있을 뿐 상술한 두 개의 레이저 빔을 표적에 따라 선택적으로 출력할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 민수용 또는 방상용과 같이 용도에 맞게 레이저 빔을 조사할 수 있는 기술의 필요성이 대두되고 있다.However, in general, a laser beam output in a single resonator is capable of outputting a laser beam having a low peak power but outputting a laser beam having a high peak power, or outputting a laser beam having a low peak but outputting a high peak power. There is a problem that it can not be output selectively. Therefore, there is a need for a technique capable of irradiating a laser beam to a specific application, such as for civil use or for residential use.
또한, 단일 공진기 내에서 레이저 빔의 크기를 증가시키기 위해 광 증폭기를 사용한다. 광 증폭기용 매질인 크리스탈에 여기빔을 입사 시킨 후 크리스탈에 레이저 빔을 통과시키면 증폭된 레이저 빔을 얻을 수 있다. 그러나 레이저 출력을 높이기 위해 크리스탈에 높은 여기빔을 입사시키면 크리스탈 내부에서는 열복굴절 현상이 발생하고, 이는 레이저 출력을 감소 시키는 문제점이 있다. 따라서, 광 증폭기용 매질에서 발생하는 열복굴절을 능동적으로 보상하여 레이저 빔을 증폭시키기 위한 기술의 필요성이 대두되고 있다.Also, an optical amplifier is used to increase the size of the laser beam in a single resonator. An excitation beam is incident on a crystal, which is a medium for an optical amplifier, and a laser beam is passed through the crystal to obtain an amplified laser beam. However, when a high excitation beam is incident on the crystal to increase the laser output, heat birefringence occurs inside the crystal, which causes a problem of reducing the laser output. Accordingly, there is a need for a technique for amplifying a laser beam by actively compensating for heat birefringence generated in a medium for an optical amplifier.
또한, 광 증폭기용에 의해 레이저 빔이 증폭되어도 최종적으로 출력되는 레이저 빔의 크기가 고정되어 있으므로, 다양한 표적에 레이저 빔을 조사해야 하는 경우 확장성이 떨어지는 문제점도 존재한다.In addition, even when the laser beam is amplified by the optical amplifier, the size of the finally output laser beam is fixed. Therefore, there is a problem that the expandability is poor when a laser beam is irradiated to various targets.
본 발명은 표적에 따라 적절한 레이저 빔을 조사하고, 또한 레이저 빔을 증폭시키기 위해 레이저 증폭기 사용시 발생되는 열복굴절 현상을 능동적으로 보상하기 위한 것으로, 표적에 따른 레이저 빔을 발진시키기 위해 복수 개의 광변조기들 중 하나의 광변조기를 선택하도록 레이저 빔의 광경로를 조절하여 레이저 빔을 발진시키는 레이저 공진기를 제공함에 있고, 또한 레이저 공진기에서 발진된 레이저를 증폭시키기 위해 탐침빔과 위상차 보상 변조기를 이용하여 열복굴절을 능동적으로 보상하는 레이저조사기를 제공함에 있다.The present invention is to actively compensate for the thermal birefringence phenomenon that occurs when a laser amplifier is used in order to irradiate an appropriate laser beam according to a target and amplify the laser beam. In order to oscillate a laser beam according to a target, a plurality of optical modulators And a laser beam is oscillated by adjusting the optical path of the laser beam so as to select one of the optical modulators. In order to amplify the laser oscillated by the laser resonator, the laser beam is amplified by a probe beam and a phase- The laser beam can be compensated actively.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기는 레이저 매질을 펌핑시키는 펌핑 레이저 빔을 방사하는 펌핑 레이저 광원을 이용하여 레이저 빔을 발생하는 레이저 빔 발생부; 상기 발생된 레이저 빔을 변조하는 복수 개의 광변조기들; 상기 발생된 레이저 빔의 광경로인 제1 광경로가 상기 복수 개의 광변조기들 중 하나의 광변조기를 향하도록 상기 제1 광경로를 조절하는 제1 광경로 조절부; 및 상기 조절된 제1 광경로가 향하는 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔을 상기 펌핑된 레이저 매질로 반사시켜 상기 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시키고, 상기 에너지가 증폭된 레이저 빔을 투과시키는 반사부;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a laser resonator comprising: a laser beam generator for generating a laser beam using a pumping laser beam source for emitting a pumping laser beam for pumping a laser medium; A plurality of optical modulators for modulating the generated laser beam; A first optical path control unit for controlling the first optical path such that a first optical path, which is an optical path of the generated laser beam, is directed to one of the plurality of optical modulators; And a reflector for reflecting the laser beam modulated by the optical modulator facing the adjusted first optical path to the pumped laser medium to amplify the energy of the modulated laser beam, ; ≪ / RTI >
상기 복수 개의 광변조기들은 초음파 진동에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 상기 발생된 레이저 빔을 변조하는 제1 광변조기; 및 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 상기 발생된 레이저 빔을 변조하는 제2 광변조기;를 포함할 수 있다.Wherein the plurality of optical modulators include a first optical modulator that modulates the generated laser beam using a change in refractive index generated by ultrasonic vibration; And a second optical modulator for modulating the generated laser beam using a refractive index change caused by a voltage application.
상기 제1 광경로 조절부는 상기 제1 광경로를 조절하도록 회전을 이용하여 상기 발생된 레이저 빔을 반사시키거나 통과시키는 제1 회전 반사경;을 포함할 수 있다.The first optical path adjusting unit may include a first rotating mirror for reflecting or passing the generated laser beam using rotation to adjust the first optical path.
상기 제1 광경로 조절부는 상기 제1 회전 반사경이 상기 발생된 레이저 빔을 반사시키거나 통과시키도록 회전될 제1 회전 각도를 측정하는 제1 회전 각도 측정기; 및 상기 측정된 제1 회전 각도로 상기 제1 회전 반사경을 회전시키는 제1 회전 각도 조정부;를 더 포함할 수 있다.The first light path control unit may include a first rotation angle measuring unit for measuring a first rotation angle to be rotated such that the first rotating reflector reflects or passes the generated laser beam; And a first rotation angle adjuster for rotating the first rotary reflector at the measured first rotation angle.
상기 제1 회전 각도 측정기는 상기 회전 반사경에 평행광을 투사하고, 상기 투사된 평행광이 반사된 반사광을 이용하여 상기 제1 회전 각도를 측정할 수 있다.The first rotation angle measuring device may measure the first rotation angle using the reflected light reflected by the projected parallel light.
상기 레이저 빔 발생부는 상기 발생된 레이저 빔이 상기 제1 광변조기에 입사되도록 상기 제1 광경로가 조절되면 상기 레이저 광원을 연속형으로 동작시켜 상기 레이저 빔을 발생하고, 상기 발생된 레이저 빔이 상기 제2 광변조기에 입사되도록 상기 제1 광경로가 조절되면 상기 레이저 광원을 펄스형으로 동작시켜 상기 레이저 빔을 발생할 수 있다.Wherein the laser beam generator generates the laser beam by continuously operating the laser beam source when the first optical path is adjusted so that the generated laser beam is incident on the first optical modulator, When the first optical path is adjusted so as to be incident on the second optical modulator, the laser light source may be operated in a pulse type to generate the laser beam.
상기 투과된 레이저 빔을 출력하도록 상기 투과된 레이저 빔의 광경로인 제2 광경로를 조절하는 제2 광경로 조절부;를 포함하고, 상기 제2 광경로 조절부는 상기 제2 광경로를 조절하도록 회전을 이용하여 상기 투과된 레이저 빔을 반사시키거나 통과시키는 제2 회전 반사경; 상기 제2 회전 반사경이 상기 투과된 레이저 빔을 반사시키거나 통과시키도록 회전될 제2 회전 각도를 측정하는 제2 회전 각도 측정기; 및 상기 측정된 제2 회전 각도로 상기 제2 회전 반사경을 회전시키는 제2 회전 각도 조정부;를 더 포함할 수 있다.And a second optical path adjusting unit adjusting the second optical path, which is an optical path of the transmitted laser beam, to output the transmitted laser beam, and the second optical path adjusting unit adjusts the second optical path A second rotating reflector for reflecting or passing the transmitted laser beam using rotation; A second rotation angle measuring unit for measuring a second rotation angle to be rotated so that the second rotating reflector reflects or passes the transmitted laser beam; And a second rotation angle adjusting unit that rotates the second rotating mirror at the measured second rotation angle.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기는 레이저 빔을 출력하는 레이저 공진기; 및 상기 출력된 레이저 빔을 증폭시키는 레이저 증폭기;를 포함하고, 상기 레이저 공진기는 제1 레이저 매질을 펌핑시키는 제1 펌핑 레이저 빔을 방사하는 제1 펌핑 레이저 광원을 이용하여 상기 레이저 빔을 발생하는 레이저 빔 발생부; 상기 발생된 레이저 빔을 변조하는 복수 개의 광변조기들; 상기 발생된 레이저 빔의 광경로인 제1 광경로가 상기 복수 개의 광변조기들 중 하나의 광변조기를 향하도록 상기 제1 광경로를 조절하는 제1 광경로 조절부; 상기 조절된 제1 광경로가 향하는 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔을 상기 펌핑된 제1 레이저 매질로 반사시켜 상기 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시키고, 상기 에너지가 증폭된 레이저 빔을 투과시키는 반사부; 및 상기 투과된 레이저 빔을 출력하도록 상기 투과된 레이저 빔의 광경로인 제2 광경로를 조절하는 제2 광경로 조절부;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a laser irradiator including: a laser resonator for outputting a laser beam; And a laser amplifier for amplifying the output laser beam, wherein the laser resonator uses a first pumping laser light source for emitting a first pumping laser beam for pumping a first laser medium, A beam generator; A plurality of optical modulators for modulating the generated laser beam; A first optical path control unit for controlling the first optical path such that a first optical path, which is an optical path of the generated laser beam, is directed to one of the plurality of optical modulators; The laser beam modulated by the optical modulator facing the adjusted first optical path is reflected by the pumped first laser medium to amplify the energy of the modulated laser beam and reflected by the laser beam transmitted through the amplified laser beam part; And a second optical path adjusting unit adjusting the second optical path, which is an optical path of the transmitted laser beam, to output the transmitted laser beam.
상기 레이저 증폭기는 상기 출력된 레이저 빔을 증폭시키는 제2 레이저 매질; 상기 제2 레이저 매질을 펌핑시키는 제2 펌핑 레이저 빔을 방사하는 제2 펌핑 레이저 광원; 상기 펌핑된 제2 레이저 매질에 입사시키도록 제1 편광 방향의 탐침빔을 발진시키는 탐침빔 발진부; 상기 제2 레이저 매질에 입사된 상기 발진된 탐침빔이 상기 제2 레이저 매질을 지나면서 발생되는 상기 발진된 탐침빔의 제1 편광 방향이 변환된 정도를 나타내는 제1 위상차를 측정하는 탐침빔 위상차 측정부; 및 상기 측정된 제1 위상차를 보상하여 상기 제2 레이저 매질을 지나면서 편광 방향이 변환된 탐침빔의 편광 방향을 상기 제1 편광 방향으로 변환시키는 위상차 보상 변조기;를 포함하고, 상기 위상차 보상 변조기는 상기 보상된 제1 위상차를 이용하여 상기 출력된 레이저 빔이 상기 제2 레이저 매질을 지나면서 발생되는 제2 위상차를 보상할 수 있다.Wherein the laser amplifier comprises: a second laser medium for amplifying the output laser beam; A second pumping laser light source for emitting a second pumping laser beam for pumping the second laser medium; A probe beam oscillation unit for oscillating a probe beam in a first polarization direction so as to be incident on the pumped second laser medium; Wherein the oscillating probe beam incident on the second laser medium is a probe beam phase difference measurement that measures a first phase difference indicative of a degree of conversion of a first polarization direction of the oscillated probe beam generated through the second laser medium part; And a phase difference compensation modulator for compensating for the measured first phase difference and converting the polarization direction of the probe beam having the polarization direction changed through the second laser medium to the first polarization direction, The compensated first phase difference may be used to compensate for the second phase difference generated when the output laser beam passes through the second laser medium.
상기 레이저 증폭기는 상기 출력된 레이저 빔의 위치를 판단하는 레이저 빔 위치 센싱 검출부;를 더 포함하고, 상기 위상차 보상 변조기는 상기 판단된 상기 출력된 레이저 빔의 위치에 따라 상기 보상된 제1 위상차를 이용하여 상기 출력된 레이저 빔이 상기 제2 레이저 매질을 지나면서 발생되는 제2 위상차를 보상할 수 있다.Wherein the laser amplifier further comprises a laser beam position sensing detector for determining a position of the output laser beam, wherein the phase difference compensation modulator uses the compensated first phase difference according to the determined position of the output laser beam So that the output laser beam can compensate for the second phase difference generated when passing through the second laser medium.
상기 위상차 보상 변조기는 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 상기 제1 위상차 및 상기 제2 위상차를 보상할 수 있다.The phase difference compensation modulator may compensate the first phase difference and the second phase difference using a refractive index change caused by voltage application.
상기 레이저 증폭기는 상기 제2 펌핑 레이저 빔을 집속시키는 렌즈;를 더 포함하고, 상기 렌즈는 상기 출력된 레이저 빔의 직경과 동일한 직경으로 상기 제2 펌핑 레이저 빔을 집속시키도록 곡률반경이 조절될 수 있다.Wherein the laser amplifier further comprises a lens for focusing the second pumping laser beam, the lens having a radius of curvature adjustable to focus the second pumping laser beam at a diameter equal to the diameter of the output laser beam have.
상기 증폭된 레이저 빔의 크기를 조절하는 레이저 빔 크기 조절부;를 더 포함할 수 있다.And a laser beam size controller for controlling the size of the amplified laser beam.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 표적에 따라 펄스 반복률은 높지만 첨두 출력이 낮은 레이저 빔을 조사하거나 펄스 반복률은 낮으나 첨두출력이 높은 레이저 빔을 선택적으로 조사할 수 있으므로, 민수용 또는 방산용과 같이 용도에 맞게 선정하여 사용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a laser beam having a high pulse repetition rate but a low peak output is irradiated or a laser beam having a low pulse repetition rate but a high peak output is selectively irradiated according to a target, Can be selected and used.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따라 레이저 증폭기의 열복굴절 현상을 능동적으로 제어할 수 있으므로, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 저출력에서 고출력으로 연속적으로 변하더라도 열복굴절을 능동적으로 보상하여 출력 저하를 보상할 수 있다.In addition, since the thermal birefringence phenomenon of the laser amplifier can be actively controlled according to an embodiment of the present invention, even if the laser beam output from the laser resonator continuously changes from a low output to a high output, active birefringence is compensated actively, You can compensate.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따라 표적의 크기 및 위치에 따라 레이저 빔의 크기를 제어할 수 있다.Also, the size of the laser beam can be controlled according to the size and position of the target according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood to those of ordinary skill in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기에 포함된 제1 광경로 조절부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 광변조기들의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광경로 조절부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기의 동작을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기의 동작을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기의 동작을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.
도 10 내지 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 레이저를 표적에 조준하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸 것이다.1 is a block diagram schematically showing a configuration of a laser irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically showing the configuration of a laser resonator according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a first optical path control unit included in a laser resonator according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a plurality of optical modulators according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a second optical path control unit according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are views for explaining the operation of the laser resonator according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram schematically showing the configuration of a laser amplifier according to an embodiment of the present invention.
8A to 8C are views for explaining the operation of the laser amplifier according to an embodiment of the present invention.
9A and 9B are views for explaining the operation of a laser irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figures 10-12 illustrate a flow chart for illustrating a method of aiming a laser at a target in accordance with an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms " first ", " second ", and the like in the present specification are for distinguishing one element from another element, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In the present description, the identification codes (e.g., a, b, c, etc.) in each step are used for convenience of explanation, and the identification codes do not describe the order of each step, Unless you specify a specific order, it can happen differently from the order specified. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.
본 명세서에서, “가진다”, “가질 수 있다”, “포함한다” 또는 “포함할 수 있다”등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.As used herein, the expressions " have, " " comprise, " " comprise, " or " comprise may " refer to the presence of a feature (e.g., a numerical value, a function, And does not exclude the presence of additional features.
또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터 구조들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.In addition, the term 'portion' as used herein refers to a hardware component such as software or a field-programmable gate array (FPGA) or an ASIC, and 'part' performs certain roles. However, 'part' is not meant to be limited to software or hardware. &Quot; to " may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors. Thus, by way of example, 'parts' may refer to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data structures and variables. The functions provided in the components and components may be further combined with a smaller number of components and components or further components and components.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing a configuration of a laser irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기(10)는 레이저 공진기(100), 레이저 증폭기(200) 및 레이저 빔 크기 조절부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)는 레이저 빔을 출력할 수 있다. 레이저 공진기(100)는 레이저 빔을 출력하기 위해 레이저 빔 발생부, 제1 광경로 조절부, 복수 개의 광변조기들, 반사부 및 제2 광경로 조절부를 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)가 레이저 매질에 포함된 원자들의 상태를 변화시켜 레이저 빔을 출력할 수 있다. 구체적으로, 레이저 매질에 포함된 원자들 각각이 안정한 에너지 레벨 상태(바닥 상태)에서 외부로부터 자극을 받아 에너지 레벨이 높은 상태인 여기 상태가 될 수 있고, 여기 상태가 된 원자들은 매우 불안정한 상태이므로 에너지 레벨이 낮은 안정상태로 돌아가기 위해 빛을 방출하는 원리를 이용하여 레이저 공진기(100)는 레이저 빔을 출력할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 2 내지 5에서 설명하도록 한다.The
상술한 원리를 이용한 레이저 공진기(100)는 큐-스위칭(Q-Switching)된 레이저 빔을 발생시켜 출력할 수 있다.The
Q 값(quality factor)은 레이저 공진기(100)에 저장된 에너지(stored energy)에 대한 에너지 손실(energy loss)의 비율을 나타낸다. 즉, Q 값은 한 발진 주기당의 부분적인 에너지 손실률의 역수를 나타낸다. 따라서, 레이저 공진기(100)의 에너지 손실률이 작을수록 Q 값이 커지고 또 발진이 시작되는 문지방의 역전비율이 작아진다.The quality factor represents the ratio of the energy loss to the stored energy in the
큐-스위칭 방법은 레이저 매질 안에 저장된 에너지를 점점 더 짧은 시간 안에 방출시키는 방법으로, 큐-스위칭 방법에 의해 레이저 매질이 펌핑되면서 발생된 레이저 빔은 펄스가 짧으면서 높은 첨두 출력(peak power)을 가진 거대 펄스일 수 있다. 레이저 빔의 첨두 출력은 레이저 빔의 에너지를 펄스폭으로 나눈 값을 나타낸다.The cue-switching method is a method of releasing the energy stored in the laser medium in an increasingly short period of time. The laser beam generated by the laser medium pumped by the cue-switching method has a short pulse and a high peak power It can be a giant pulse. The peak power of the laser beam represents the energy of the laser beam divided by the pulse width.
본 발명의 일 실시 예에 따라 레이저 공진기(100)에 포함된 레이저 매질이 펌핑 레이저 광원으로 계속 여기 되는 경우 밀도반전이 커지게 되어 레이저 공진기(100)는 레이저 빔을 발진시키지만, 그만큼 레이저 공진기(100)의 손실도 크다. 따라서, 레이저 매질의 밀도반전이 증가하지만 레이저 공진기(100)의 손실이 더욱 커지게 되어 레이저 공진기(100)는 레이저 빔을 발진하지 못하게 된다.When the laser medium included in the
따라서, 큐-스위칭 방법은 레이저 빔의 출력을 펄스로 만들기 위해 레이저 공진기(100)의 손실률에 주기적으로 변화를 주는 방법으로, 낮은 Q 값을 갖는 레이저 공진기(100)에서의 높은 손실률은 레이저 매질에 큰 에너지가 저장될 수 있게 해주며 다시 레이저 공진기(100)가 낮은 손실, 높은 Q 값의 상태로 스위칭 되면 레이저 매질에서 에너지가 빠르게 방출되어 레이저 공진기(100)는 펄스가 짧으면서 높은 첨두 출력(peak power)을 가진 거대 펄스의 레이저 빔을 방출할 수 있다.Accordingly, the cue-switching method is a method of periodically changing the loss ratio of the
상술한 원리를 이용하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)는 레이저 빔을 출력할 수 있다.The
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기(10)는 제어부를 더 포함할 수 있다. 제어부는 레이저 빔을 출력하도록 레이저 공진기(100)를 제어할 수 있다.In addition, the
레이저 빔을 출력하는 레이저 공진기(100)에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 도 1과 함께 설명하도록 한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.2 is a block diagram schematically showing the configuration of a laser resonator according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)는 레이저 빔 발생부(110), 제1 광경로 조절부(120), 복수 개의 광변조기들(130), 반사부(140) 및 제2 광경로 조절부(150)를 포함할 수 있다.2, a
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 빔 발생부(110)는 제1 레이저 매질 및 제1 펌핑 레이저 광원을 포함할 수 있으며, 레이저 빔 발생부(110)는 제1 레이저 매질을 펌핑시키는 제1 펌핑 레이저 빔을 방사하는 제1 펌핑 레이저 광원을 이용하여 레이저 빔을 발생할 수 있다.The laser beam generator 110 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a first laser medium and a first pumping laser light source 110. The laser beam generator 110 may include a first pumping unit 110 for pumping the first laser medium, A laser beam can be generated using a first pumping laser light source that emits a laser beam.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 펌핑 레이저 광원은 제1 레이저 매질에 펌핑 레이저 빔을 방사하여 제1 레이저 매질에 포함된 원자들의 상태를 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 제1 펌핑 레이저 광원에 의해 제1 레이저 매질에 포함된 원자들 각각은 여기될 수 있고, 여기된 원자들이 에너지를 방출하면서 제1 레이저 매질은 레이저 빔을 발생할 수 있다.The first pumping laser light source according to an embodiment of the present invention can change the state of atoms included in the first laser medium by emitting a pumping laser beam to the first laser medium. Specifically, each of the atoms contained in the first laser medium by the first pumping laser light source may be excited, and the first laser medium may emit a laser beam as the excited atoms emit energy.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 펌핑 레이저 광원은 제1 레이저 매질에 외부 에너지를 공급하여 제1 레이저 매질에 포함된 원자들을 여기 시키는 광원으로, 레이저 다이오드, 플래시 램프, 텅스텐-할로겐 램프 또는 아크 램프(arc ramp) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first pumping laser light source according to an embodiment of the present invention is a light source that excites atoms included in the first laser medium by supplying external energy to the first laser medium. The first pumping laser light source includes a laser diode, a flash lamp, a tungsten- An arc ramp, and the like may be used, but the present invention is not limited thereto.
레이저 다이오드는 레이저 빔의 전기 광학 변환 효율이 기존의 여기 방법보다 약 30% 이상 높다. 따라서, 수명 또한 다른 레이저 광원보다 길다. 또한, 기존의 레이저와 달리 동작하기 위한 전압이 낮은 장점이 있다. In the laser diode, the electro-optic conversion efficiency of the laser beam is about 30% higher than that of the conventional excitation method. Therefore, the lifetime is also longer than other laser light sources. In addition, there is an advantage that the voltage for operation is different from that of the conventional laser.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 레이저 매질은 레이저 빔의 파장을 결정하는 물질에 해당하며, 고체, 액체, 기체 또는 반도체의 종류가 이용될 수 있다. 고체 레이저 매질로 엔디야그(Nd:YAG), 루비, 유리, KCl 또는 RbCl이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 레이저 빔의 파장을 결정하여 레이저 빔을 발생시키는 다양한 레이저 매질이 사용될 수 있다.The first laser medium according to an embodiment of the present invention corresponds to a material for determining the wavelength of a laser beam, and may be a solid, a liquid, a gas or a semiconductor. (Nd: YAG), ruby, glass, KCl, or RbCl may be used as the solid state laser medium. However, the present invention is not limited thereto. Various laser media for generating a laser beam by determining the wavelength of the laser beam may be used.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 광변조기들(130)은 레이저 빔 발생부(110)에서 발생된 레이저 빔이 펄스 형태로 발진되도록 레이저 빔을 변조할 수 있다.The plurality of
본 발명의 일 실시 예에 따른 광변조기는 레이저 빔 신호의 진폭이나 위상, 주파수, 편광면 또는 진행방향 등을 제어하여 변조할 수 있다. 구체적으로, 레이저 빔의 모드에는 횡모드와 종모드가 있으며, 상술한 레이저 공진기(100)가 광변조기 없이 레이저 빔을 발진하는 경우 레이저 빔의 모드들 각각은 임의의 위상을 가지므로 레이저 빔의 출력은 시간적으로 불규칙한 변동을 나타낸다. 따라서, 레이저 빔의 모드들 간의 위상이 같고, 각 모드들 간의 간격이 일정하도록 모드 동기화를 해주면 레이저 빔은 일정한 시간 간격으로 출력될 수 있다. 또한, 레이저 빔의 모드가 동기화 되면 펄스폭이 짧은 레이저 펄스를 얻을 수 있다. 따라서, 상술한 모드 동기가 일어나도록 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)는 레이저 빔을 발진하기 위해 광변조기를 포함할 수 있다. 따라서, 상술한 레이저 공진기(100)는 광변조기에 의해 도 1에서 설명한 큐-스위칭 방법을 적용하여 레이저 빔을 발진시킬 수 있다.An optical modulator according to an embodiment of the present invention can modulate the amplitude, phase, frequency, polarization plane, or traveling direction of a laser beam signal. In particular, when the
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기는 표적에 따라 복수 개의 광변조기(130)들 중 하나의 광변조기를 선택할 수 있다. 따라서, 제1 광경로 조절부(120)는 레이저 빔 발생부(110)에서 발생된 레이저 빔의 광경로인 제1 광경로가 복수 개의 광변조기들(130) 중 선택된 광변조기를 향하도록 제1 광경로를 조절할 수 있다. 레이저 빔 발생부(110)에서 발생된 레이저 빔의 제1 광경로를 조절하는 제1 광경로 조절부(120)에 대해서는 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.The laser irradiator according to an embodiment of the present invention may select one of the plurality of
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기에 포함된 제1 광경로 조절부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.3 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a first optical path control unit included in a laser resonator according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 광경로 조절부(120)는 제1 회전 반사경(121), 제1 회전 각도 측정기(122) 및 제1 회전 각도 조정부(123)를 포함할 수 있다.3, the first optical
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 회전 반사경(121)은 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔의 제1 광경로를 조절하도록 회전을 이용하여 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 반사시키거나 통과시킬 수 있다.The first
구체적으로, 제1 회전 반사경(121)은 제1 광경로가 복수 개의 광변조기들 중 선택된 제1 광변조기를 향하도록 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 반사시키도록 회전할 수 있으며, 또는 제1 광경로가 복수 개의 광변조기들 중 선택된 제2 광변조기를 향하도록 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔이 제1 회전 반사경(121)을 투과하도록 제1 회전 반사경(121)은 회전할 수 있다.Specifically, the first
구체적으로, 상술한 제1 회전 반사경(121)의 회전은 제1 회전 각도 측정기(122) 및 제1 회전 각도 조정부(123)에 의해 이루어질 수 있다. 제1 회전 각도 측정기(122)는 제1 회전 반사경(121)이 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 반사 또는 통과시키도록 회전되어야 하는 제1 회전 각도를 측정할 수 있다. 제1 회전 각도 측정기(122)는 제1 회전 반사경(121)이 회전할 때마다 제1 광경로가 변경되는 것을 방지하도록 제1 회전 반사경(121)이 회전하는 제1 회전 각도를 측정할 수 있다.Specifically, the rotation of the first
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 회전 각도 측정기(122)는 제1 회전 반사경(121)에 평행광을 투사할 수 있으며, 제1 회전 반사경(121)에 투사된 평행광은 제1 회전 각도 측정기(122)로 반사될 수 있다. 제1 회전 각도 측정기(122)는 제1 회전 반사경(121)에서 반사된 반사광을 이용하여 제1 회전 반사경(121)의 제1 회전 각도를 측정할 수 있다. 따라서, 상술한 제1 회전 각도 측정기(122)는 비접촉식으로 반사체에 의해 반사된 측정 빔의 위치 관계가 기울기로 인하여 변했을 때 이미지 면에서 상의 위치가 이동하는 것을 이용하여 미소각도 측정이 가능한 자동 시준기(Autocollimator)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first rotation
제1 회전 각도 조정부(123)는 제1 회전 반사경(121)이 제1 회전 각도 측정기(122)에서 측정된 제1 회전 각도로 회전하도록 조정할 수 있다. 구체적으로, 제1 회전 각도 조정부(123)는 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 정렬하도록 제1 회전 각도 측정기(122)에서 측정된 제1 회전 각도로 제1 회전 반사경(121)이 회전하도록 조정할 수 있다.The first
따라서, 발생된 레이저 빔이 제1 회전 반사경(121)에 반사되거나 또는 제1 회전 반사경(121)이 소정의 각도로 회전하여 발생된 레이저 빔이 회전된 제1 회전 반사경(121)을 통과함에 따라 발생된 레이저 빔은 복수 개의 광변조기들 중 하나의 광변조기에 입사될 수 있다. 따라서, 광변조기에 입사된 레이저 빔은 펄스 형태로 발진되도록 변조될 수 있다.Accordingly, as the generated laser beam is reflected on the first
다시 도 2를 참조하면, 복수 개의 광변조기들(130) 중 선택된 광변조기인 제1 광경로 조절부(120)에 의해 조절된 제1 광경로가 향하는 광변조기는 레이저 빔 발생부(110)에서 발생된 레이저 빔을 변조시킬 수 있다. 이하 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.Referring again to FIG. 2, the optical modulator whose first optical path is controlled by the first optical path control
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 광변조기들의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.4 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a plurality of optical modulators according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 광변조기들(130)은 제1 광변조기(131) 및 제2 광변조기(132)를 포함할 수 있다.The plurality of
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 광변조기(131)는 초음파 진동에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 변조할 수 있다. 상술한 제1 광변조기(131)은 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 첨두 출력은 낮지만, 고속의 반복률을 가지는 레이저 빔으로 변조할 수 있다.The first
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 광변조기(131)는 음향광학 변조기(Acousto-Optic Modulator, AOM)일 수 있다. 음향광학 변조기는 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔이 통과하는 경로에 소정의 매질을 포함할 수 있으며, 상술한 매질에 대해 초음파를 발생시킬 수 있다. 초음파가 발생된 매질 내에서 발생한 음파로 인해서 굴절률의 주기적인 변화로 생기는 회절격자에 의한 빛의 회절현상을 이용해서 음향 광학 변조기는 레이저 빔을 변조할 수 있다. 따라서, 상술한 원리를 이용하여 음향 광학 변조기는 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔이 입사되는 매질에 초음파를 조절함으로써 투과율을 정밀하게 조절하여 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 변조할 수 있다.The first
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 광변조기(131)는 수십 kHz로 동작할 수 있다.The first
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광변조기(132)는 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 변조할 수 있다. 상술한 제2 광변조기(132)은 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 첨두 출력은 높지만, 저속의 반복률을 가지는 레이저 빔으로 변조할 수 있다.Also, the second
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광변조기(132)는 전기광학 변조기(Electro-Optic Modulator, EOM)일 수 있다. 전기광학 변조기는 물질에 정전물질에 정전계를 가함으로써 물질의 굴절률이 변화하는 효과인 전기광학 효과를 이용한 변조기로, 매질의 굴절률의 전압변화로 빛의 편광면이 회전하는 것을 이용하여 강도를 변조하는 변조기를 나타낸다. 따라서, 매질 및 매질에 전압을 인가하는 전압인가장치를 포함하는 전기광학 변조기는 매질에 전압을 가함으로써 매질에 생기는 굴절률 변화를 이용하여 레이저 빔 발생부에서 발생되는 레이저 빔을 변조할 수 있다. The second
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광변조기(132)는 수십 Hz로 동작할 수 있다. 따라서, 제2 광변조기(132)는 시간에 대해 정밀한 동작제어가 가능하다.The second
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 광변조기들(130) 중 제1 광변조기 (131) 또는 제2 광변조기(132)를 선택할지 여부는 표적에 따라 선택될 수 있다. 단, 상술한 복수 개의 광변조기들(130)의 개수는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며 레이저 공진기에는 광변조기 하나만 포함될 수 있고, 또한 레이저 공진기에는 3개 이상의 광변조기들이 포함될 수 있다.Whether to select the first
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 빔 발생부(110)는 표적에 따라 복수 개의 광변조기들(130) 중 제1 광변조기가 선택되면 제어부는 제1 펌핑 레이저 광원을 연속형으로 동작시킬 수 있다. 또한, 레이저 빔 발생부(110)는 표적에 따라 복수 개의 광변조기들(130) 중 제2 광변조기가 선택되면 제어부는 제1 펌핑 레이저 광원을 펄스형으로 동작시킬 수 있다.If the first optical modulator of the plurality of
다시 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 레이저 빔 발생부(110)에서 발생된 레이저 빔이 제1 광경로 조절부(120)에 의해 복수 개의 광변조기들(130) 중 선택된 하나의 광변조기로 입사되는 경우, 광변조기에 입사된 레이저 빔은 광변조기에 의해 변조될 수 있으며, 반사부(140)는 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔을 펌핑된 제1 레이저 매질로 반사시켜 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시킬 수 있고, 에너지가 증폭된 레이저 빔을 투과시킬 수 있다.Referring to FIG. 2 again, the laser beam generated by the laser beam generator 110 may be modulated by the first
본 발명의 일 실시 예에 따른 반사부(140)는 변조된 레이저 빔의 되먹임(round trip)을 유도하여 레이저 빔을 발진시키도록 제1 및 제2 반사경을 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 반사경은 입사되는 레이저 빔을 전반사 시킬 수 있고, 제2 반사경은 입사되는 레이저 빔의 일부는 반사시키고, 일부는 투과시킬 수 있다.The first reflector according to an embodiment of the present invention can totally reflect the incident laser beam, and the second reflector can reflect part of the incident laser beam and transmit a part of the laser beam.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)는 제1 레이저 매질, 제1 레이저 매질을 펌핑시키는 제1 펌핑 레이저 광원, 제1 반사경 및 제2 반사경을 이용하여 레이저 빔을 발진시킬 수 있다. 구체적으로, 제1 펌핑 레이저 광원에 의해 제1 레이저 매질에 포함된 소수의 원자들이 여기되어 유도 방출되는 레이저 빔만으로는 레이저 빔을 발진시킬 수 없다. 따라서, 제1 및 제2 반사경을 통해 생성된 레이저 빔을 레이저 빔의 되먹임을 유도하여 발진시킬 수 있다. 레이저 빔의 되먹임은 처음 활성영역에서 여기된 소수 원자들의 자연방출에 의해 서로 다른 파장, 위상 및 편광을 갖는 광이 생겨 여기저기에서 모든 방향으로 전파하게 된다. 이런 자연광의 방출이 계기가 되어 점점 유도방출이 일어나게 되고 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔은 증폭될 수 있다. 그 중 축 방향에서 진행하는 레이저 빔은 제1 반사경 또는 제2 반사경에 도달하고 반사되어, 반사된 레이저 빔이 다시 제1 레이저 매질에 포함된 활성영역 안으로 되돌아 온다. 따라서, 상술한 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔이 제1 및 제2 반사경을 통해 여러 차례 제1 레이저 매질에 포함된 활성영역을 왕복하면서, 전자의 밀도반전을 유도하여 레이저 빔의 에너지를 증폭시킨다. 따라서, 에너지가 증폭된 레이저 빔은 일부는 반사시키고 일부는 투과시키는 제2 반사경을 투과하여 출력될 수 있다.The
따라서, 상술한 방법에 의해 레이저 공진기(100)는 반사부(140)를 이용하여 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔을 발진시킬 수 있다.Therefore, by the above-described method, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광경로 조절부(150)는 반사부(140)에서 투과된 레이저 빔을 출력하도록 반사부(140)에서 투과된 레이저 빔의 제2 광경로를 조절할 수 있다. 이하 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.The second optical
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광경로 조절부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.5 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a second optical path control unit according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 제2 광경로 조절부(150)는 제2 회전 반사경(151), 제2 회전 각도 측정기(152) 및 제2 회전 각도 조정부(153)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the second optical
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 회전 반사경(151)은 반사부에서 투과된 레이저 빔의 제2 광경로를 조절하도록 회전을 이용하여 투과된 레이저 빔을 반사시키거나 통과시킬 수 있다.The second
구체적으로, 반사부가 복수 개의 광변조기들 중 선택된 제1 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔을 펌핑된 제1 레이저 매질로 반사시켜 제1 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시켜 에너지가 증폭된 레이저 빔을 투과시키는 경우, 제2 회전 반사경(151)은 반사부에서 투과된 레이저 빔을 반사시켜 출력하도록 회전할 수 있으며, 또는 반사부가 복수 개의 광변조기들 중 선택된 제2 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔을 펌핑된 제1 레이저 매질로 반사시켜 제2 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시켜 에너지가 증폭된 레이저 빔을 투과시키는 경우, 제2 회전 반사경(151)은 반사부에서 투과된 레이저 빔이 제2 회전 반사경(151)을 통과하여 출력하도록 회전할 수 있다.Specifically, the reflector reflects the laser beam modulated by the selected first optical modulator among the plurality of optical modulators to the pumped first laser medium to amplify the energy of the laser beam modulated by the first optical modulator, The second
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 회전 반사경(151)은 반사부에서 투과된 레이저 빔의 광경로가 레이저 증폭기를 향하도록 회전할 수 있다.The second
구체적으로, 반사부가 복수 개의 광변조기들 중 선택된 제1 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔을 펌핑된 제1 레이저 매질로 반사시켜 제1 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시켜 에너지가 증폭된 레이저 빔을 투과시키는 경우, 제2 회전 반사경(151)은 반사부에서 투과된 레이저 빔을 반사시켜 레이저 증폭기로 출력하도록 회전할 수 있으며, 또는 반사부가 복수 개의 광변조기들 중 선택된 제2 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔을 펌핑된 제1 레이저 매질로 반사시켜 제2 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시켜 에너지가 증폭된 레이저 빔을 투과시키는 경우, 제2 회전 반사경(151)은 반사부에서 투과된 레이저 빔이 제2 회전 반사경(151)을 통과하여 레이저 증폭기로 출력하도록 회전할 수 있다.Specifically, the reflector reflects the laser beam modulated by the selected first optical modulator among the plurality of optical modulators to the pumped first laser medium to amplify the energy of the laser beam modulated by the first optical modulator, The second
구체적으로 상술한 제2 회전 반사경(151)의 회전은 제2 회전 각도 측정기(152) 및 제2 회전 각도 조정부(153)에 의해 이루어질 수 있다. 제2 회전 각도 측정기(152)는 제2 회전 반사경(151)이 반사부에서 투과된 레이저 빔을 반사 또는 통과시키도록 회전되어야 하는 제2 회전 각도를 측정할 수 있다. 제2 회전 각도 측정기(152)는 제2 회전 반사경(151)이 회전할 때마다 투과된 레이저 빔의 제2 광경로가 변경되는 것을 방지하도록 제2 회전 반사경(151)이 회전하는 제2 회전 각도를 측정할 수 있다.Specifically, the rotation of the second
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 회전 각도 측정기(152)는 제2 회전 반사경(151)에 평행광을 투사할 수 있으며, 제2 회전 반사경(151)에 투사된 평행광은 제2 회전 각도 측정기(152)로 반사될 수 있다. 제2 회전 각도 측정기(152)는 제2 회전 반사경(151)에서 반사된 반사광을 이용하여 제2 회전 반사경(151)의 제2 회전 각도를 측정할 수 있다. 따라서, 상술한 제2 회전 각도 측정기(152)는 비접촉식으로 반사체에 의해 반사된 측정 빔의 위치 관계가 기울기로 인하여 변했을 때 이미지 면에서 상의 위치가 이동하는 것을 이용하여 미소각도 측정이 가능한 자동 시준기(Autocollimator)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second rotation
제2 회전 각도 조정부(153)는 제2 회전 각도 측정기(152)에서 측정된 제2 회전 각도로 제2 회전 반사경(151)을 회전시키도록 조정할 수 있다. 구체적으로 제2 회전 각도 조정부(153)는 반사부에서 투과된 레이저 빔을 정렬하도록 제2 회전 각도 측정기(152)에서 측정된 제2 회전 각도로 제2 회전 반사경(151)을 회전시키도록 조정할 수 있다.The second rotation
따라서, 반사부에서 투과된 레이저 빔이 제2 회전 반사경(151)에 반사되거나 또는 제2 회전 반사경(151)이 소정의 각도로 회전하여 반사부에서 투과된 레이저 빔이 회전된 제2 회전 반사경(151)을 통과함에 따라 출력될 수 있다.Therefore, when the laser beam transmitted through the reflective portion is reflected by the second
본 발명의 일 실시 예에 따라 출력되는 레이저 빔은 기 설정된 파장을 가질 수 있으며, 일정한 빔 발산각을 가질 수 있다. 상술한 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔의 기 설정된 파장은 1064nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 레이저 매질의 종류에 따라 달라질 수 있다. 이하 도면에서는 레이저 공진기(100)가 1064nm 파장을 가지는 레이저 빔을 출력하는 것으로 설명하도록 한다.According to an embodiment of the present invention, the output laser beam may have a predetermined wavelength and may have a constant beam divergence angle. The predetermined wavelength of the laser beam output from the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광경로 조절부(150)는 도 2 내지 도 3에서 상술한 제1 광경로 조절부(120)와 동기화되어 동작할 수 있다. 이에 대한 설명은 후술하는 도 6a 및 도 6b에서 설명하도록 한다.The second optical path control
다시, 도 1을 참조하면 상술한 도 2 내지 도 5에서 설명한 바와 같이 레이저 공진기(100)는 레이저 빔을 출력할 수 있으며, 레이저 증폭기(200)는 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔을 증폭시킬 수 있다. 레이저 빔 크기 조절부(300)는 레이저 증폭기(200)에서 증폭된 레이저 빔의 크기를 조절하여 표적에 레이저를 조사할 수 있다. 레이저 증폭기(200)에 대해서는 후술하는 도 7 내지 도 8c를 참조하여 설명하도록 한다.1, the
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기의 동작을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.6A and 6B are views for explaining the operation of the laser resonator according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기는 레이저 공진기(100) 및 제어부(도면에 미도시)를 포함할 수 있다. 제어부는 레이저 공진기(100)에서 레이저 빔이 출력되도록 레이저 공진기(100)을 제어할 수 있다.The laser irradiator according to an embodiment of the present invention may include a
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)는 도 2 내지 도 5에서 상술한 바와 같이 레이저 빔 발생부(110), 제1 광경로 조절부(120), 제1 광변조기(131), 제2 광변조기(132), 반사부(140) 및 제2 광경로 조절부(150)를 포함할 수 있다.2 to 5, the
도 6a를 참조하면, 레이저 빔 발생부(110)는 제1 레이저 매질(112)을 펌핑시키는 제1 레이저 빔을 방사하는 제1 펌핑 레이저 광원(111)을 이용하여 레이저 빔을 발생시킬 수 있다.Referring to FIG. 6A, the laser beam generator 110 may generate a laser beam using a first pumping
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 펌핑 레이저 광원(111)은 제1 레이저 매질(112)에 펌핑 레이저 빔을 방사하여 제1 레이저 매질(112)에 포함된 원자들의 상태를 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 제1 레이저 매질(112)에 포함된 원자들 각각을 여기 시킬 수 있고, 여기된 원자들이 에너지를 방출하면서 제1 레이저 매질(112)은 레이저 빔을 발생할 수 있다.The first pumping
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 펌핑 레이저 광원(111)은 제1 레이저 매질(112)에 외부 에너지를 공급하여 제1 레이저 매질(112)에 포함된 원자들을 여기 시키는 광원으로, 레이저 다이오드, 플래시 램프, 텅스텐-할로겐 램프 또는 아크 램프(arc ramp) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first pumping
상술한 제1 펌핑 레이저 광원(111)의 종류 중 레이저 다이오드는 레이저 빔의 전기 광학 변환 효율이 기존의 여기 방법보다 약 30% 이상 높다. 따라서, 수명 또한 다른 레이저 광원보다 길다. 또한, 기존의 레이저와 달리 동작하기 위한 전압이 낮은 장점이 있다. Among the types of the first pumping
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 레이저 매질(112)은 레이저 빔의 파장을 결정하는 물질에 해당하며, 고체, 액체, 기체 또는 반도체의 종류가 이용될 수 있다. 고체 레이저 매질로 엔디야그(Nd:YAG), 루비, 유리, KCl 또는 RbCl이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 레이저 빔의 파장을 결정하여 레이저 빔을 발생시키는 다양한 레이저 매질이 사용될 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)는 표적에 의해 제1 광변조기(131)가 선택된 경우를 나타낸다. 따라서, 제1 광경로 조절부(120)는 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔이 제1 광변조기(131)로 입사되도록 제1 광경로를 조절할 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따라 제1 광변조기(131)가 선택되는 경우, 제어부는 제1 펌핑 레이저 광원(111)을 연속형으로 동작시킬 수 있다.When the first
구체적으로, 제1 광경로 조절부(120)는 제1 회전 반사경(121), 제1 회전 각도 측정기(122) 및 제1 회전 각도 조정부(123)를 포함할 수 있다.The first light
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 회전 반사경(121)은 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔이 제1 광변조기(131)에 입사되도록 발생된 레이저 빔을 기 설정된 각도만큼 반사시키도록 회전할 수 있다. 제1 회전 각도 측정기(122)는 제1 회전 반사경(121)이 발생된 레이저 빔을 기 설정된 각도로 반사시키도록 회전시킬 제1 회전 반사경(121)의 제1 회전 각도를 측정할 수 있고, 제1 회전 각도 조정부(123)는 발생된 레이저 빔이 기 설정된 각도로 반사시키도록 제1 회전 각도 측정기(122)에서 측정된 제1 회전 각도를 조정할 수 있다. 따라서, 발생된 레이저 빔은 기 설정된 각도로 제1 회전 반사경(121)에서 반사되어 제1 광변조기(131)에 입사될 수 있다.The first
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 회전 각도 측정기(122)는 제1 회전 반사경(121)에 평행광을 투사할 수 있으며, 제1 회전 반사경(121)에 투사된 평행광은 제1 회전 각도 측정기(122)로 반사될 수 있다. 제1 회전 각도 측정기(122)는 제1 회전 반사경(121)에서 반사된 반사광을 이용하여 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔이 제1 광변조기(131)에 입사되도록 레이저 빔을 기 설정된 각도로 반사시키는 제1 회전 반사경(121)의 제1 회전 각도를 측정할 수 있다.The first rotation
따라서, 제1 회전 반사경(121)에 반사되어 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔은 제1 광변조기(131)에 입사될 수 있다. 제1 광변조기(131)에 입사된 레이저 빔은 펄스 형태로 발진되도록 변조될 수 있다.Therefore, the laser beam reflected by the first
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 광변조기(131)는 초음파 진동에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔을 변조할 수 있다. 상술한 제1 광변조기(131)는 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔을 첨두 출력은 낮지만, 고속의 반복률을 가지는 레이저 빔으로 변조할 수 있다.The first
본 발명의 일 실시 예에 따른 반사부(140)는 제1 광변조기(131)에 의해 변조된 레이저 빔의 되먹임(round trip)을 유도하여 변조된 레이저 빔을 발진시키도록 제1 및 제2 반사경(141, 142)을 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 반사경(141)은 입사되는 레이저 빔을 전반사 시킬 수 있고, 제2 반사경(142)은 입사되는 레이저 빔의 일부는 반사시키고, 일부는 투과시킬 수 있다.The
제1 광변조기(131)에서 변조된 레이저 빔은 제2 반사경(142)에 입사될 수 있다.The laser beam modulated by the first
제2 반사경(142)에 입사된 레이저 빔은 반사되어 제1 반사경(141)에 입사될 수 있다. 구체적으로, 제2 반사경(142)에 의해 반사된 레이저 빔은 제1 회전 반사경(121)에 의해 반사되어 제1 레이저 매질(112)를 투과하여 제1 반사경(141)에 입사될 수 있다. 제1 반사경(141)은 제2 반사경(142)으로부터 반사된 레이저 빔을 다시 반사시킬 수 있다. 따라서, 제1 반사경(141)에서 반사된 레이저 빔은 다시 제1 레이저 매질(112)를 투과하고 제2 반사경(142)에 입사될 수 있다. 상술한 방법에 의해 제1 광변조기(131)에 변조된 레이저 빔은 제1 레이저 매질(112)을 왕복하면서, 전자의 밀도반전을 유도하여 레이저 빔의 에너지를 증폭시킬 수 있다. 따라서, 에너지가 증폭된 레이저 빔은 일부는 반사시키고 일부는 투과시키는 제2 반사경(142)을 투과하여 출력될 수 있다.The laser beam incident on the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광경로 조절부(150)는 제2 반사경(142)을 투과한 레이저 빔을 출력시키도록 제2 광경로를 조절할 수 있다. 제2 광경로 조절부(150)는 제2 회전 반사경(151), 제2 회전 각도 측정기(152) 및 제2 회전 각도 조정부(153)를 포함할 수 있다.The second optical path control
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광경로 조절부(150)는 제2 반사경(142)을 투과한 레이저 빔이 제2 회전 반사경(151)에 입사될 수 있도록 제3 반사경(154a) 및 제4 반사경(154b)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2 반사경(142)을 투과한 레이저 빔은 제1 및 제2 반사경(154a, 154b)에 반사되어 제2 회전 반사경(151)에 입사될 수 있으며, 제2 회전 반사경(151)은 입사된 레이저 빔을 기 설정된 각도로 반사시키도록 회전할 수 있다.The second optical
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 회전 반사경(151)은 입사된 레이저 빔이 레이저 증폭기(200)로 향하도록 회전할 수 있다.The second
제2 회전 각도 측정기(152)는 제1 및 제2 반사경(154a, 154b)에 반사되어 제2 회전 반사경(151)에 입사된 레이저 빔을 기 설정된 각도로 반사시키는 제2 회전 반사경(151)의 제2 회전 각도를 측정할 수 있고, 제2 회전 각도 조정부(153)는 제2 회전 각도 측정기(152)에서 측정된 제2 회전 각도를 조정할 수 있다.The second rotational
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)에서 출력되는 레이저 빔(101)은 제2 회전 반사경(151)에서 반사된 레이저 빔(101)을 나타낼 수 있다.Therefore, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 회전 각도 측정기(152)는 제2 회전 반사경(151)에 평행광을 투사할 수 있으며, 제2 회전 반사경(151)에 투사된 평행광은 제2 회전 각도 측정기(152)로 반사될 수 있다. 제2 회전 각도 측정기(152)는 제2 회전 반사경(151)에서 반사된 반사광을 이용하여 제2 회전 반사경(151)의 제2 회전 각도를 측정할 수 있다.The second rotation
따라서, 상술한 방법에 의해 레이저 공진기(100)에서 레이저 빔(101)이 출력될 수 있다.Therefore, the
도 6b 참조하면, 레이저 빔 발생부(110)는 제1 레이저 매질(112)을 펌핑시키는 제1 레이저 빔을 방사하는 제1 펌핑 레이저 광원(111)을 이용하여 레이저 빔을 발생시킬 수 있다. 상술한 제1 레이저 매질(112) 및 제1 펌핑 레이저 광원(111)에 대해서는 도 6a에서 설명한 바와 동일하므로 생략하도록 한다.Referring to FIG. 6B, the laser beam generator 110 may generate a laser beam using a first pumping
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)는 표적에 의해 제2 광변조기(132)가 선택된 경우를 나타낸다. 따라서, 제1 광경로 조절부(120)는 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔이 제2 광변조기(132)로 입사되도록 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔의 광경로인 제1 광경로를 조절할 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따라 제2 광변조기(132)가 선택되는 경우, 제어부는 제1 펌핑 레이저 광원(111)을 펄스형으로 동작시킬 수 있다.When the second
구체적으로, 제1 광경로 조절부(120)는 제1 회전 반사경(121), 제1 회전 각도 측정기(122) 및 제1 회전 각도 조정부(123)를 포함할 수 있다.The first light
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 회전 반사경(121)은 발생된 레이저 빔이 제2 광변조기(132)에 입사되도록 기 설정된 각도만큼 회전될 수 있다. 따라서, 발생된 레이저 빔은 기 설정된 각도만큼 회전된 제1 회전 반사경(121)을 통과하여 제2 광변조기(132)에 입사될 수 있다.The first
제1 회전 각도 측정기(122)는 발생된 레이저 빔이 제1 회전 반사경(121)을 통과할 수 있도록 회전시킬 제1 회전 반사경(121)의 제1 회전 각도를 측정할 수 있고, 제1 회전 각도 조정부(123)는 제1 회전 각도 측정기(122)에서 측정된 제1 회전 각도를 조정할 수 있다. 따라서, 발생된 레이저 빔은 도 6a와 다르게 기 설정된 각도로 회전한 제1 회전 반사경을 통과하여 제2 광변조기(132)에 입사될 수 있다.The first rotation
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 회전 각도 측정기(122)는 제1 회전 반사경(121)에 평행광을 투사할 수 있으며, 제1 회전 반사경(121)에 투사된 평행광은 제1 회전 각도 측정기(122)로 반사될 수 있다. 제1 회전 각도 측정기(122)는 제1 회전 반사경(121)에서 반사된 반사광을 이용하여 제1 회전 반사경(121)의 제1 회전 각도를 측정할 수 있다.The first rotation
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 회전 반사경을 통과한 레이저 빔은 제1 편광자(132a)에 입사될 수 있고, 제1 편광자(132a)를 통과하여 편광된 레이저 빔이 제2 광변조기(132)에 입사될 수 있다. 제2 광변조기(132)는 입사된 레이저 빔을 펄스 형태로 발진되도록 변조할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the laser beam having passed through the first rotating reflector may be incident on the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광변조기(132)는 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔을 변조할 수 있다. 상술한 제2 광변조기(132)은 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔을 첨두 출력은 높지만, 저속의 반복률을 가지는 레이저 빔으로 변조할 수 있다.The second
상술한 제2 광변조기(132)는 편광을 이용하는 광학소자이기 때문에 제1 편광자(132a)가 함께 이용된 경우로 나타낸 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second
본 발명의 일 실시 예에 따른 반사부(140)는 변조된 레이저 빔의 되먹임(round trip)을 유도하여 변조된 레이저 빔을 발진시키도록 제1 및 제5 반사경(141, 143)을 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 반사경(141)은 입사되는 레이저 빔을 전반사 시킬 수 있고, 제5 반사경(143)은 입사되는 레이저 빔의 일부는 반사시키고, 일부는 투과시킬 수 있다.The
제5 반사경(143)에 입사된 변조된 레이저 빔은 반사되어 제1 레이저 매질(112)를 투과하여 제1 반사경(141)에 입사될 수 있다. 제1 반사경(141)은 제5 반사경(143)에서 반사된 레이저 빔을 다시 반사시킬 수 있다. 제1 반사경(141)에서 반사된 레이저 빔은 제1 레이저 매질(112)를 투과하여 제5 반사경(143)에 입사될 수 있다. 상술한 방법에 의해 제2 광변조기(132)에 변조된 레이저 빔은 제1 레이저 매질(112)을 왕복하면서, 전자의 밀도반전을 유도하여 레이저 빔의 에너지를 증폭시킬 수 있다. 따라서, 에너지가 증폭된 레이저 빔은 일부는 반사시키고 일부는 투과시키는 제5 반사경(143)을 투과하여 출력될 수 있다.The modulated laser beam incident on the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광경로 조절부(150)는 제5 반사경(143)을 투과한 레이저 빔을 출력시키도록 제5 반사경(143)을 투과한 레이저 빔의 광경로인 제2 광경로를 조절할 수 있다. 제2 광경로 조절부(150)는 제2 회전 반사경(151), 제2 회전 각도 측정기(152) 및 제2 회전 각도 조정부(153)를 포함할 수 있다.The second optical path control
제2 회전 반사경(151)은 제1 회전 반사경(121)과 마찬가지로 제5 반사경(143)을 투과한 레이저 빔(102)이 제2 회전 반사경(151)을 통과하도록 회전될 수 있다. 제2 회전 각도 측정기(152)는 제5 반사경(143)을 투과한 레이저 빔(102)이 제2 회전 반사경(151)을 통과하도록 제2 회전 반사경(151)을 회전시키는 제2 회전 각도를 측정할 수 있고, 제2 회전 각도 조정부(153)는 제2 회전 각도 측정기(152)에서 측정된 제2 회전 각도로 제2 회전 반사경(151)를 조정할 수 있다.The second
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 회전 각도 측정기(152)는 제2 회전 반사경(151)에 평행광을 투사할 수 있으며, 제2 회전 반사경(151)에 투사된 평행광은 제2 회전 각도 측정기(152)로 반사될 수 있다. 제2 회전 각도 측정기(152)는 제2 회전 반사경(151)에서 반사된 반사광을 이용하여 제2 회전 반사경(151)의 제2 회전 각도를 측정할 수 있다.The second rotation
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기(100)에서 출력되는 레이저 빔(102)은 제2 회전 반사경(151)을 통과한 레이저 빔(102)을 나타낼 수 있다.The
따라서, 상술한 방법에 의해 레이저 공진기(100)에서 레이저 빔(102)이 출력될 수 있다.Therefore, the
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.7 is a block diagram schematically showing the configuration of a laser amplifier according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 에에 다른 레이저 증폭기(200)는 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔을 증폭시킬 수 있다.Referring to FIG. 7, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기(200)는 탐침빔 발진부(210), 제2 펌핑 레이저 광원(220), 렌즈(230), 제2 레이저 매질(240), 탐침빔 위상차 측정부(250), 위상차 보상 변조기(260) 및 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)를 포함할 수 있다.The
제2 레이저 매질(240)은 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔이 통과하는 매질일 수 있으며, 제2 펌핑 레이저 광원(220)은 제2 레이저 매질(240)을 펌핑시키는 제2 펌핑 레이저 빔을 방사할 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 레이저 매질(240)은 레이저 빔의 파장을 결정하는 물질에 해당하며, 고체, 액체, 기체 또는 반도체의 종류가 이용될 수 있다. 고체 레이저 매질로 엔디야그(Nd:YAG), 루비, 유리, KCl 또는 RbCl이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 제2 레이저 매질(240)은 펌핑되어 레이저 빔을 발생시키는 다양한 레이저 매질이 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 펌핑 레이저 광원(220)은 레이저 다이오드, 플래시 램프, 텅스텐-할로겐 램프 또는 아크 램프(arc ramp) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
상술한 방법에 의해 제2 펌핑 레이저 광원(220)이 에너지가 높은 펌핑 레이저 빔을 방사하여 제2 레이저 매질(240)을 펌핑시키는 경우, 높은 여기빔에 의해 제2 레이저 매질(240)을 지나는 레이저 빔에서 열복굴절 현상이 나타날 수 있다.When the second pumping
열복굴절 현상은 펌핑 레이저 광원이 레이저 매질에 높은 여기빔을 입사시키는 경우 나타나는 현상으로, 열에 의하여 발생된 스트레스와 스트레인에 의해 레이저 매질에 입사되는 레이저 빔의 편광 상태를 변화시키는 현상을 나타낸다. 즉, 열복굴절은 열유기변형으로 인한 광탄성 효과에 의해 생성되는 복굴절을 나타낸다. 복굴절 현상은 등방성 매질에서 이방성 매질로 나아갈 때는 경계면에서 굴절파가 두 개로 나뉘어 굴절하게 되는 현상을 나타낸다.The thermal birefringence phenomenon is a phenomenon that occurs when a pumping laser light source enters a laser medium with a high excitation beam. This phenomenon changes the polarization state of the laser beam incident on the laser medium due to heat stress and strain. That is, the heat birefringence represents a birefringence produced by photoelastic effect due to thermal organic deformation. When the birefringence phenomenon proceeds from an isotropic medium to an anisotropic medium, the refraction waves are divided into two and refracted at the interface.
따라서, 상술한 열복굴절 현상을 보상하기 위해 레이저 증폭기(200)는 탐침빔을 이용하여 레이저 공진기(100)에서 출력되는 레이저 빔이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 발생되는 열복굴절 현상을 보상할 수 있다. 이하 구체적으로 설명하도록 한다.Therefore, in order to compensate for the thermal birefringence phenomenon, the
상술한 레이저 공진기(100)에서 출력되는 레이저 빔은 기 설정된 파장을 가질 수 있으며, 기 설정된 파장은 1064nm일 수 있다.The laser beam output from the
탐침빔 발진부(210)는 제2 펌핑 레이저 광원(220)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)에 입사시키도록 탐침빔을 발진시킬 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따라 탐침빔 발진부(210)에서 발진되는 탐침빔은 기 설정된 파장을 가질 수 있다. 레이저 공진기(100)에서 출력되는 레이저 빔의 파장(1064nm)과 간섭이 없도록 상술한 탐침빔의 기 설정된 파장은 632.8nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the probe beam oscillated in the
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기(200)는 탐침빔 발진부(210)에서 발진된 탐침빔이 기 설정된 편광 방향을 가지도록 편광판을 더 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 8a에서 후술하도록 한다.In addition, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 탐침빔 발진부(210)에서 발진된 탐침빔이 편광판을 통과하여 기 설정된 편광 방향을 갖는 탐침빔이 제2 레이저 매질(240)에 입사될 수 있다. 기 설정된 편광 방향을 갖는 탐침빔이 제2 레이저 매질(240)을 투과하는 경우 발진된 탐침빔의 기 설정된 편광 방향이 변환될 수 있다. 따라서, 발진된 탐침빔의 기 설정된 편광 방향이 변환된 정도를 나타내는 제1 위상차가 발생할 수 있으며, 탐침빔 위상차 측정부(250)는 기 설정된 편광 방향을 가지는 탐침빔이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 기 설정된 편광 방향이 변환된 정도를 나타내는 제1 위상차를 측정할 수 있다.The probe beam oscillated by the
본 발명의 일 실시 예에 따른 탐침빔 위상차 측정부(250)는 편광계 (Polarimeter)로 구현될 수 있다. 편광계는 편광자에 의해 평면 편광된 광을 광학 활성 물질에 비추고, 그때 생기는 광회전을 측정하는 소자를 나타낸다. 편광자(Polarizer)는 입사광의 수직 또는 수평 편파를 구분하여 통과시키거나 차단시킬 수 있는 성질의 필름을 나타낸다.The probe beam phase difference measuring unit 250 according to an embodiment of the present invention may be implemented with a polarimeter. A polarimeter is a device that shines plane-polarized light by a polarizer on an optically active material, and measures the optical rotation that occurs at that time. A polarizer is a film that can pass or block vertical or horizontal polarized waves of incident light separately.
위상차 보상 변조기(260)는 측정된 제1 위상차를 보상하도록 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 편광 방향이 변환된 탐침빔의 편광 방향을 다시 기 설정된 편광 방향으로 변조시킬 수 있다.The phase difference compensating modulator 260 may modulate the polarization direction of the probe beam converted in the polarization direction again to a predetermined polarization direction through the
본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 보상 변조기(260)는 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 제1 위상차를 보상할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 보상 변조기(260)는 전기광학 변조기로 구현될 수 있다.The phase difference compensation modulator 260 according to an exemplary embodiment of the present invention can compensate the first phase difference using a change in refractive index generated by voltage application. Accordingly, the phase difference compensation modulator 260 according to an exemplary embodiment of the present invention may be implemented as an electro-optical modulator.
따라서, 탐침빔 위상차 측정부(250) 및 위상차 보상 변조기(260)에 의해 상술한 열복굴절 현상을 보상할 수 있다.Therefore, the above-described thermal birefringence phenomenon can be compensated by the probe beam phase difference measuring unit 250 and the phase difference compensating modulator 260.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)는 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔의 위치 및 입사여부를 판단할 수 있다.The laser beam
위상차 보상 변조기(260)는 상술한 방법에 의해 보상된 제1 위상차를 이용하여 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 발생되는 열복굴절을 보상할 수 있다. 구체적으로, 위상차 보상 변조기(260)는 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)에서 판단된 레이저 빔의 위치에 따라 탐침빔을 이용하여 보상된 제1 위상차를 이용하여 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 발생되는 제2 위상차를 보상할 수 있다. 즉, 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)은 위상차 보상 변조기(260)의 동작을 위한 트리거 역할을 할 수 있다.The phase difference compensation modulator 260 can compensate the thermal birefringence generated by passing the laser beam output from the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부는 탐침빔 위상차 측정부(250) 및 위상차 보상 변조기(260)가 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)와 시간적인 동기를 맞추어 동작하도록 제어할 수 있다. 이에 대해서는 도 9a 및 도 9b에서 구체적으로 설명하도록 한다.The controller according to the embodiment of the present invention can control the probe beam phase difference measuring unit 250 and the phase difference compensating modulator 260 to operate synchronously with the laser beam
본 발명의 일 실시 예에 따른 위상차 보상 변조기(260)는 제1 위상차를 보상하는 것과 동일하게 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 제2 위상차를 보상할 수 있다.The phase difference compensation modulator 260 according to an exemplary embodiment of the present invention may compensate the second phase difference using a change in refractive index generated by applying a voltage in the same manner as compensating the first phase difference.
레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질(240)을 투과할 때 제2 펌핑 레이저 광원(220)에서 방사되는 제2 펌핑 레이저 빔의 직경이 동일한 경우 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔의 크기가 증폭될 수 있다.When the laser beam output from the
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기(200)는 제2 펌핑 레이저 광원(220)에서 방사되는 제2 펌핑 레이저 빔을 집속시키는 렌즈(230)를 더 포함할 수 있다. 상술한 렌즈(230)는 곡률반경(radius of curvature)이 조절될 수 있다. 구체적으로 렌즈(230)에 의해 집속된 제2 펌핑 레이저 빔의 직경과 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔의 직경이 동일하도록 렌즈(230)의 곡률반경이 조절될 수 있다. 따라서, 렌즈(230)의 곡률반경이 조절되는 경우 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔의 크기는 더욱 증폭될 수 있다.The
따라서, 상술한 방법에 의해 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔은 레이저 증폭기(200)에서 증폭될 수 있다. 이하, 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 레이저 증폭기(200)의 동작 방법에 대해 설명하도록 한다.Therefore, the laser beam outputted from the
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기의 동작을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.8A to 8C are views for explaining the operation of the laser amplifier according to an embodiment of the present invention.
도 8a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 탐침빔 발진부(211)는 기 설정된 파장을 가지는 탐침빔(211-1)을 발진시킬 수 있다. 상술한 기 설정된 파장은 632.8nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 8A, a
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기(200)는 탐침빔 발진부(211)에서 발진된 기 설정된 파장을 가지는 탐침빔(211-1)의 편파를 구분하여 기 설정된 선편광 방향의 탐침빔(211-1)만을 통과시키는 제2 편광자(212) 및 제2 편광자(212)에서 통과된 선편광 방향의 탐침빔(212-1)을 기 설정된 편광으로 변환시키는 파장판(213)을 더 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 편광자(212)는 탐침빔 발진부(211)에서 발진된 기 설정된 파장을 가지는 탐침빔(211-1)의 수직 또는 수평 편파를 구분하여 기 설정된 선편광의 방향만을 통과시킬 수 있는 성질의 필름을 나타낸다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 파장판(213)은 광의 편광상태를 바꾸어주는 광학 소자로, 본 발명의 일 실시 예에서 파장판(213)은 4분의 1 파장판(Quarterwave Plate)(213)으로 구현될 수 있다. 구체적으로, 4분의 1 파장판은 서로 수직 방향으로 진동하는 직선 편광 사이에 4분의 1 파장의 광로차를 일으키도록 두께가 정해진 복굴절판을 나타낸다. 4분의 1 파장판은 광축(optic axis)을 선편광 진동방향에 대해 45도 돌아간 방향으로 맞춤으로써 선편광을 원편광으로 변환시킨다.The
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따라 파장판(213)은 제2 편광자(212)에서 통과된 선편광 방향의 탐침빔(212-1)을 원편광으로 변환시켜 출력할 수 있다.Thus, according to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기(200)는 파장판(213)에 의해 원편광으로 변환된 기 설정된 파장의 탐침빔(213-1)이 제2 레이저 매질(240)에 입사되도록 파장판(213)에 의해 원편광으로 변환된 기 설정된 파장의 탐침빔(213-1)을 반사시키는 제1 빔 스플리터(250a)를 포함할 수 있다.The
따라서, 파장판(213)에 의해 원편광으로 변환된 기 설정된 파장의 탐침빔(213-1)은 제1 빔 스플리터(250a)에 입사될 수 있으며, 제1 빔 스플리터(250a)는 입사된 원편광으로 변환된 기 설정된 파장의 탐침빔(213-1)을 반사시켜 제2 레이저 매질(240)로 입사시킬 수 있다.Therefore, the probe beam 213-1 having a predetermined wavelength which is converted into the circularly polarized light by the
제2 레이저 매질(240)에 입사된 원편광의 방향을 가지는 탐침빔(213-1)은 제2 레이저 매질(240)을 투과할 수 있으며, 투과된 탐침빔(214-1)의 편광 방향은 제2 레이저 매질(240)에서 발생되는 열복굴절 현상에 의해 원편광을 기준으로 타원 편광으로 변환될 수 있다. 편광 방향이 원편광에서 타원 편광으로 변환된 탐침빔(214-1)의 일부는 제6 반사경(281)을 투과하여 제1 탐침빔 위상차 측정부(250-1)에 입사될 수 있고, 일부는 제6 반사경(281)에서 반사되어 제1 위상차 보상 변조기(261)에 입사될 수 있다.The probe beam 213-1 having the direction of the circularly polarized light incident on the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제6 반사경(281)은 레이저 공진기에서 출력되는 기 설정된 파장을 가지는 레이저 빔 및 기 설정된 파장을 가지는 탐침빔을 반사시킬 수 있고, 또한 기 설정된 파장을 가지는 탐침빔은 제6 반사경(281)을 투과할 수 있다.The
상술한 기 설정된 파장을 가지는 레이저 빔의 기 설정된 파장은 1064nm일 수 있고, 기 설정된 파장을 가지는 탐침빔의 기 설정된 파장은 632.8nm일 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 파장과 탐침빔의 파장과의 간섭은 없다. 단, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.The predetermined wavelength of the laser beam having the preset wavelength may be 1064 nm and the predetermined wavelength of the probe beam having the predetermined wavelength may be 632.8 nm. Therefore, there is no interference between the wavelength of the laser beam and the wavelength of the probe beam. It should be noted, however, that the above-described exemplary embodiments are merely examples for illustrating one embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
제1 탐침빔 위상차 측정부(250-1)는 입사된 타원 편광으로 변환된 탐침빔(214-1)의 제1 위상차를 측정할 수 있다. 제1 위상차는 원편광의 탐침빔(213-1)이 제2 레이저 매질(240)을 투과하면서 원편광을 기준으로 타원 편광으로 변환된 정도를 나타낼 수 있다.The first probe beam phase difference measuring unit 250-1 may measure the first phase difference of the probe beam 214-1 converted into the incident elliptically polarized light. The first phase difference may indicate the degree to which the probe beam 213-1 of the circularly polarized light is converted into the elliptically polarized light with reference to the circularly polarized light while passing through the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 위상차 보상 변조기(261)는 제1 탐침빔 위상차 측정부(250-1)가 측정한 제1 위상차를 보상하도록 제6 반사경(281)에서 반사된 타원 편광 방향을 가지는 탐침빔(214-1) 을 다시 원편광의 탐침빔으로 변조시킬 수 있다.The first phase
따라서, 제1 위상차 보상 변조기(261)에 의해 제1 위상차가 보상된 원편광 방향을 가지는 탐침빔은 다시 제3 펌핑 레이저 광원(222)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)에 입사될 수 있다. 따라서, 제1 위상차 보상 변조기(261)에 의해 변조된 원편광의 탐침빔은 다시 제3 펌핑 레이저 광원(222)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 투과하여 원편광을 기준으로 타원 편광으로 변환될 수 있으며, 제3 펌핑 레이저 광원(222)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 투과하면서 타원 편광으로 변환된 탐침빔(214-2)은 제7 반사경(282)을 투과하여 제2 탐침빔 위상차 측정부(250-2)에 입사될 수 있다. 또한, 제3 펌핑 레이저 광원(222)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 투과하면서 타원 편광으로 변환된 탐침빔(214-2)은 제7 반사경(282)에서 반사되어 제2 위상차 보상 변조기(262)에 입사될 수 있다.Therefore, the probe beam having the circularly polarized direction with the first phase difference compensated by the first phase
본 발명의 일 실시 예에 따른 제7 반사경(282)은 레이저 공진기에서 출력되는 기 설정된 파장을 가지는 레이저 빔 및 기 설정된 파장을 가지는 탐침빔을 반사시킬 수 있고, 또한 기 설정된 파장을 가지는 탐침빔은 제7 반사경(282)을 투과할 수 있다.The
제2 탐침빔 위상차 측정부(250-2)는 제3 펌핑 레이저 광원(222)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 투과하면서 타원 편광으로 변환된 탐침빔(214-2)의 제2 위상차를 측정할 수 있다. 제2 위상차는 원편광의 탐침빔이 제3 펌핑 레이저 광원(222)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 투과하면서 원편광을 기준으로 타원 편광으로 변환된 정도를 나타낼 수 있다.The second probe beam phase difference measuring unit 250-2 measures the second probe beam phase difference of the probe beam 214-2 converted into the elliptically polarized light while transmitting the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 위상차 보상 변조기(262)는 제2 탐침빔 위상차 측정부(250-2)가 측정한 제2 위상차를 보상하도록 제7 반사경(282)에서 반사된 타원 편광으로 변환된 탐침빔(214-2)을 다시 원편광의 탐침빔으로 변조시킬 수 있다.The second phase
상술한 방법과 동일한 방법으로, 제2 위상차 보상 변조기(262)에 의해 변조된 원편광의 탐침빔은 제4 펌핑 레이저 광원(223)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 원편광에서 타원 편광으로 변환된 탐침빔(214-3)이 제6 반사경(281)을 투과하여 제3 탐침빔 위상차 측정부(250-3)에 입사될 수 있고, 또한 제4 펌핑 레이저 광원(223)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 원편광에서 타원 편광으로 변환된 탐침빔(214-3)이 제6 반사경(281)에서 반사되어 제3 위상차 보상 변조기(263)에 입사될 수 있다.The probe beam of circularly polarized light modulated by the second phase
제3 탐침빔 위상차 측정부(250-3)는 제4 펌핑 레이저 광원(223)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 타원 편광으로 변환된 탐침빔(214-3)의 제3 위상차를 측정할 수 있으며, 제3 위상차 보상 변조기(263)는 제3 탐침빔 위상차 측정부(250-3)가 측정한 제3 위상차를 보상하도록 제6 반사경(281)에서 반사된 타원 편광으로 변환된 탐침빔(214-3)을 다시 원편광의 탐침빔으로 변조시킬 수 있다.The third probe beam phase difference measuring unit 250-3 measures the third probe beam phase difference between the third probe beam phase difference measuring unit 250-3 and the third probe beam phase difference measuring unit 250-3 through the
제3 위상차 보상 변조기(263)에 의해 변조된 원편광의 탐침빔은 제5 펌핑 레이저 광원(224)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 제4 위상차가 발생한 탐침빔(214-4)이 제7 반사경(282)을 투과하여 제4 탐침빔 위상차 측정부(250-5)에 입사될 수 있고, 또한 제5 펌핑 레이저 광원(224)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 제4 위상차가 발생한 탐침빔(214-4)이 제7 반사경(282)에서 반사되어 제4 위상차 보상 변조기(264)에 입사될 수 있다.The probe beam of circularly polarized light modulated by the third phase
제4 탐침빔 위상차 측정부(250-5)는 제4 위상차를 측정할 수 있고, 제4 위상차 보상 변조기(264)는 제4 탐침빔 위상차 측정부(250-5)가 측정한 제4 위상차를 보상할 수 있다.The fourth probe beam phase difference measuring unit 250-5 can measure the fourth phase difference and the fourth phase
상술한 방법에 의해 제4 위상차가 보상된 탐침빔은 제6 펌핑 레이저 광원(225)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 제5 위상차가 발생한 탐침빔(214-5)이 제6 반사경(281)을 투과하여 제5 탐침빔 위상차 측정부(250-5)에 입사될 수 있으며, 제5 탐침빔 위상차 측정부(250-5)는 제5 위상차를 측정할 수 있다. 또한, 제6 펌핑 레이저 광원(225)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 제5 위상차가 발생한 탐침빔(214-5)이 제6 반사경(281)에서 반사되어 제5 위상차 보상 변조기(265)에 입사될 수 있으며, 제5 위상차 보상 변조기(265)는 제5 탐침빔 위상차 측정부(250-5)가 측정한 제5 위상차를 보상할 수 있다.The probe beam having the fourth phase difference compensated by the above-described method passes through the
상술한 방법에 의해 제5 위상차가 보상된 탐침빔은 제7 펌핑 레이저 광원(226)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 제6 위상차가 발생한 탐침빔(214-6)이 제7 반사경(282)을 투과하여 제6 탐침빔 위상차 측정부(250-6)에 입사될 수 있으며, 제6 탐침빔 위상차 측정부(250-6)는 제6 위상차를 측정할 수 있고, 제6 위상차 보상 변조기(266)는 측정된 제6 위상차를 보상할 수 있다.The probe beam having the fifth phase difference compensated by the method described above passes through the
상술한 방법에 의해 제6 위상차가 보상된 탐침빔은 제8 펌핑 레이저 광원(227)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 제7 위상차가 발생한 탐침빔(214-7)이 제6 반사경(281)을 투과하여 제7 탐침빔 위상차 측정부(250-7)에 입사될 수 있으며, 제7 탐침빔 위상차 측정부(250-7)는 제7 위상차를 측정하여 제7 위상차 보상 변조기(267)가 측정된 제7 위상차를 보상할 수 있다.The probe beam having the sixth phase difference compensated by the above-described method passes through the
상술한 방법에 의해 제7 위상차가 보상된 탐침빔은 제9 펌핑 레이저 광원(228)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 제8 위상차가 발생한 탐침빔(214-8)이 제7 반사경(282)을 투과하여 제8 탐침빔 위상차 측정부(250-8)에 입사될 수 있으며, 제8 탐침빔 위상차 측정부(250-8)는 제8 위상차를 측정하여 제8 위상차 보상 변조기(268)가 측정된 제8 위상차를 보상할 수 있다.The probe beam compensated for the seventh phase difference by the method described above passes through the
상술한 방법에 의해 제8 위상차가 보상된 탐침빔은 제10 펌핑 레이저 광원(229)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 제9 위상차가 발생한 탐침빔(214-9)이 제6 반사경(281)을 투과하여 제9 탐침빔 위상차 측정부(250-9)에 입사될 수 있고, 제9 탐침빔 위상차 측정부(250-9)는 제9 위상차를 측정할 수 있다. 또한, 제10 펌핑 레이저 광원(229)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 제9 위상차가 발생한 탐침빔(214-9)이 제6 반사경(281)에서 반사되어 제9 위상차 보상 변조기(269)에 입사될 수 있으며, 제9 위상차 보상 변조기(269)는 제9 탐침빔 위상차 측정부(250-9)가 측정한 제9 위상차를 보상할 수 있다.The probe beam having the eighth phase difference compensated by the method described above passes through the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 내지 제9 위상차 보상 변조기(261 내지 269)는 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 제1 내지 제9 위상차를 보상할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 내지 제9 위상차 보상 변조기(261 내지 269)는 각각은 전기광학 변조기로 구현될 수 있다.The first to ninth phase
제9 위상차가 보상된 탐침빔(215)은 최종적으로 제10 탐침빔 위상차 측정부(250-10)에 입사될 수 있다.The ninth phase difference compensated
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기(200)는 제9 위상차가 보상된 탐침빔(215)의 최종 빔 상태를 확인하기 위한 빔 프로파일러(250-11)를 포함할 수 있다. 상술한 빔 프로파일러(250-11)는 제9 위상차가 보상된 탐침빔(215)의 분포 및 발산각 등을 측정할 수 있다.The
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기(200)는 제9 위상차가 보상된 탐침빔(215)이 제10 탐침빔 위상차 측정부(250-10) 및 빔 프로파일러(250-11)에 입사되도록 제2 및 제3 빔스플리터(250b, 250c)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기(200)는 제9 위상차가 보상된 탐침빔(215)을 집광시켜 빔 프로파일러(250-11)로 입사시키는 탐침빔 집광 렌즈(250d)를 더 포함할 수 있다. In addition, the
구체적으로, 제9 위상차가 보상된 탐침빔(215)은 제2 빔 스플리터(250b)에 반사될 수 있고, 제2 빔 스플리터(250b)에 의해 반사된 제9 위상차가 보상된 탐침빔(215)은 제3 빔 스플리터(250c)에 입사될 수 있다.Specifically, the ninth phase difference compensated
제3 빔 스플리터(250c)를 투과한 탐침빔(215a)은 제10 탐침빔 위상차 측정부(250-10)에 입사될 수 있고, 또한 제3 빔 스플리터(250c)에서 반사된 탐침빔(215b)은 탐침빔 집광 렌즈(250d)에 입사될 수 있다. 탐침빔 집광 렌즈(250d)에 집광된 탐침빔(216)은 빔 프로파일러(250-11)에 입사될 수 있다.The
따라서, 레이저 증폭기(200)는 탐침빔 발진부(211)에서 발진되는 탐침빔(211-1)을 이용하여 제2 내지 제10 펌핑 레이저 광원(221 내지 229)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)에서 발생되는 열복굴절을 측정 및 보상할 수 있고, 보상된 열복굴절을 이용하여 레이저 공진기(100)에서 출력되는 레이저 빔을 증폭시킬 수 있다. 단, 상술한 펌핑 레이저 광원, 탐침빔 위상차 측정부 및 위상차 보상 변조기에 개수는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. Accordingly, the
도 8b를 참조하면, 레이저 증폭기(200)는 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔을 증폭시켜, 증폭된 레이저 빔(100b)을 출력할 수 있다.Referring to FIG. 8B, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 레이저 매질(240)은 복수 개의 펌핑 레이저 광원(221a 내지 229a, 221b 내지 229b)에 의해 펌핑될 수 있으며, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔은 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 단계적으로 증폭될 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따르면 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔은 제2 레이저 매질(240)을 9번 지나면서 증폭될 수 있다. 단, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔은 제2 레이저 매질(240)을 10번 이상을 지나면서 증폭될 수도 있고, 9번 보다 적게 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 증폭될 수도 있다. According to an embodiment of the present invention, the laser beam output from the laser resonator can be amplified by passing through the
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 레이저 매질(240)은 제2-1 펌핑 레이저 광원(221a) 및 제2-2 펌핑 레이저 광원(221b)인 두 개의 펌핑 레이저 광원에 의해 펌핑될 수 있다. 이때, 제2-1 펌핑 레이저 광원(221a)이 제2 레이저 매질(240)을 펌핑시키도록 제2 레이저 매질(240)의 일측에 위치되면, 제2-2 펌핑 레이저 광원(221b)은 제2-1 펌핑 레이저 광원(221a)과 제2 레이저 매질(240)을 기준으로 대칭되도록 위치될 수 있다. 따라서, 제2 레이저 매질(240)의 양쪽에 위치된 제2-1 펌핑 레이저 광원(221a) 및 제2-2 펌핑 레이저 광원(221b)에 의해 제2 레이저 매질(240)은 펌핑될 수 있으며, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔은 제2-1 펌핑 레이저 광원(221a) 및 제2-2 펌핑 레이저 광원(221b)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 증폭될 수 있다. 단, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 펌핑 레이저 광원이 제2 레이저 매질(240)을 한쪽에서도 펌핑시킬 수 있다.The
레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔을 증폭시키도록 제2-1 펌핑 레이저 광원(221a) 및 제2-2 펌핑 레이저 광원(221b)이 동작하면서 방사하는 제2-1 및 제2-2 펌핑 레이저 빔은 제2-1 및 제2-2 렌즈(231a, 231b)에 의해 집속되어 제2 레이저 매질(240)에 입사될 수 있으며, 제2 레이저 매질(240)은 집속된 제2-1 및 제2-2 펌핑 레이저 빔에 의해 펌핑될 수 있다.The second-1 and second-2 pumping laser beams, which are emitted while the second-1 pumping
상술한 방법에 의해 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔은 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 1단계로 증폭될 수 있으며, 제1 단계로 증폭된 레이저 빔(100a)이 점차적으로 제2 단계 내지 제9 단계로 증폭되도록 제1 단계로 증폭된 레이저 빔은 제3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2, 7-1, 7-2, 8-1, 8-2, 9-1, 9-2, 10-1 및 10-2 펌핑 레이저 광원(222a 내지 229a, 222b 내지 229b)에 의해 각각 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 단계적으로 지나면서 증폭되어 제9 단계로 증폭된 레이저 빔(100b)이 출력될 수 있다.The laser beam output from the laser resonator can be amplified in one stage through the
또한, 제3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2, 7-1, 7-2, 8-1, 8-2, 9-1, 9-2, 10-1 및 10-2 펌핑 레이저 광원(222a 내지 229a, 222b 내지 229b)은 제2 레이저 매질(240)을 펌핑시키도록 각각 복수 개의 렌즈(232a 내지 239a, 232b 내지 239b)에 의해 집속되어, 집속된 펌핑 레이저 광원이 제2 레이저 매질(240)에 입사될 수 있다.In addition, it is also possible to use the first, second, third, fourth, fifth, fifth, sixth, seventh, eighth, , 9-1, 9-2, 10-1 and 10-2 pumping
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔은 도 8a에서 설명한 제6 반사경 및 제7 반사경에 반복적으로 반사되면서 제2 레이저 매질(240)을 지날 수 있고, 따라서 단계별로 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 증폭될 수 있다.The laser beam output from the laser resonator according to an embodiment of the present invention may be repeatedly reflected by the sixth reflector and the seventh reflector described in FIG. 8A to pass through the
또한, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔은 일정한 빔 발산각을 가지고 있기 때문에 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔의 직경과 동일하도록 제2-1, 2-2, 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2, 7-1, 7-2, 8-1, 8-2, 9-1, 9-2, 10-1 및 10-2 펌핑 레이저 광원(221a 내지 229a, 221b 내지 229b)에서 방사하는 펌핑 레이저 빔의 직경을 구성하면 레이저 증폭 효율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기(200)는 레이저 증폭 효율을 향상시키기 위해 제2-1, 2-2, 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2, 7-1, 7-2, 8-1, 8-2, 9-1, 9-2, 10-1 및 10-2 펌핑 레이저 광원(221a 내지 229a, 221b 내지 229b)에서 방사되는 펌핑 레이저 빔 각각을 집속시키는 복수 개의 렌즈(231a 내지 239a, 231b 내지 239b) 각각의 곡률반경은 복수 개의 렌즈(231a 내지 239a, 231b 내지 239b)에 의해 집속된 펌핑 레이저 빔 각각의 직경이 제2 레이저 매질(240)을 투과하는 레이저 빔의 직경과 동일하도록 조절될 수 있다. 상술한 예시를 구체적으로 설명하면, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2-1 및 2-2 펌핑 레이저 광원(221a, 221b)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나는 경우, 제2-1 및 2-2 펌핑 레이저 광원(221a, 221b)에서 제2-1 및 2-2 펌핑 레이저 빔을 제2-1 및 제2-2 렌즈(231a, 231b)로 방사하고, 곡률반경이 조절된 제2-1 및 제2-2 렌즈(231a, 231b)는 방사된 제2-1 및 2-2 펌핑 레이저 빔을 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔의 직경과 동일한 직경을 가지도록 집속시킬 수 있다.In addition, since the laser beam output from the laser resonator has a constant beam divergence angle, the laser beams emitted from the laser resonator are the same as the diameter of the laser beam output from the laser resonator in the order of 2-1, 2-2, 3-1, 3-2, , 4-2, 5-1, 5-2, 6-1, 6-2, 7-1, 7-2, 8-1, 8-2, 9-1, 9-2, 10-1 and 10 2 pumping
도 8c는 도 8a 및 도 8b의 레이저 증폭기(200) 구성을 X축 및 Z축으로 나타낸 도면으로, 도 8c를 참조하면 제2 레이저 매질(240)은 복수 개의 펌핑 레이저 광원(220a, 220b) 각각이 동작하면서 방사하는 복수 개의 펌핑 레이저 빔(220-1, 220-2)을 이용하여 펌핑될 수 있다. 구체적으로, 복수 개의 펌핑 레이저 광원(220a, 220b) 각각이 동작하면서 복수 개의 렌즈(230a, 230b)로 복수 개의 펌핑 레이저 빔(220-1, 220-2)을 방사하고, 복수 개의 렌즈(230a, 230b)는 방사된 복수 개의 펌핑 레이저 빔(220-1, 220-2) 각각을 집속시켜, 집속시킨 레이저 빔(230-1, 230-2)을 제2 레이저 매질(240)에 입사시켜 제2 레이저 매질(240)을 펌핑시킬 수 있다. 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔(100-1)은 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 증폭될 수 있다. 구체적으로, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔(100-1)은 제6 반사경(281) 및 제7 반사경(282)에 반복적으로 반사되어 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 단계적으로 지나면서 단계적으로 증폭될 수 있다.Referring to FIG. 8C, the
단, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔(100-1)이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 단계적으로 증폭되기 위해서는, 복수 개의 펌핑 레이저 광원(220a, 220b) 각각이 동작하면서 방사하는 복수 개의 펌핑 레이저 빔을 이용하여 펌핑된 제2 레이저 매질(240)에서 발생하는 열복굴절에 대한 보상이 필요하다.In order for the laser beam 100-1 output from the laser resonator to be amplified step by step through the
상술한 열복굴절을 보상하기 위해 탐침빔 발진부에서 발진된 탐침빔이 제6 반사경(281) 및 제7 반사경(282)에 반복적으로 반사될 수 있고, 반복적으로 반사된 탐침빔은 제2 레이저 매질(240)을 단계적으로 투과하여, 투과된 탐침빔(214a, 214b)이 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부(250a, 250b)로 입사될 수 있다. 반복적으로 반사된 탐침빔(214a, 214b)이 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부(250a, 250b)로 입사되는 경우, 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부(250a, 250b)는 각각의 단계에서 탐침빔이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 발생한 위상차를 측정할 수 있고, 복수 개의 위상차 보상 변조기(260a, 260b)는 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부(250a, 250b)에서 측정된 위상차를 각각 보상할 수 있다.In order to compensate for the above-mentioned heat birefringence, a probe beam emitted from the probe beam oscillation portion may be repeatedly reflected to the
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 위상차 보상 변조기(260a, 260b)는 상술한 탐침빔이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 발생된 위상차를 이용하여 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔(100-1)이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 발생되는 위상차를 보상할 수 있다. 구체적으로, 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부(250a, 250b)는 제2 파장을 갖는 탐침빔이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 발생되는 위상차를 측정하고, 복수 개의 위상차 보상 변조기(260a, 260b)는 측정된 위상차를 보상하고 측정된 위상차를 이용하여 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔(100-1)이 가지는 제1 파장에 해당하는 위상차를 만들어 레이저 공진기에서 출력되는 레이저 빔이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 발생되는 위상차를 보상할 수 있다.The plurality of phase
상술한 제1 파장은 1064nm일 수 있으며, 제2 파장은 632.8nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first wavelength may be 1064 nm and the second wavelength may be 632.8 nm, but the present invention is not limited thereto.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기의 동작을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.9A and 9B are views for explaining the operation of a laser irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 9a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기(10)는 표적에 따라 초음파 진동에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 변조하는 제1 광변조기(131)를 선택한 경우에 레이저 빔을 발생시켜 표적에 레이저를 조준하는 과정을 나타낸 것이다.Referring to FIG. 9A, a
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기(10)는 레이저 공진기(100), 레이저 증폭기(200), 레이저 빔 크기 조절부(300) 및 제어부(도면에 미도시)를 포함하며, 제어부는 제1 광변조기(131)가 선택됨에 따라 제1 회전 반사경 및 제2 회전 반사경(121, 151)을 ON으로 동작시킨다. 제어부는 또한 제1 펌핑 레이저 광원(111)을 연속형으로 동작시킬 수 있다. 따라서, 연속형으로 동작되는 제1 펌핑 레이저 광원(111)은 제1 펌핑 레이저 빔을 방사하여 제1 레이저 매질(112)을 펌핑시킬 수 있고, 펌핑된 제1 레이저 매질(112)은 레이저 빔을 발생시켜 제1 회전 반사경(121)으로 입사시킬 수 있다. 제1 회전 반사경(121)은 입사된 레이저 빔을 반사시켜 레이저 빔이 제1 광변조기(131)를 향하도록 광경로를 조절할 수 있다. 따라서, 제어부는 제1 광변조기(131)를 동작시켜 제1 회전 반사경(121)에서 반사된 레이저 빔을 변조시킬 수 있다. 변조된 레이저 빔은 제2 반사경(142)에 반사되어 제1 반사경(141)으로 입사될 수 있으며, 변조된 레이저 빔은 또한 제1 반사경(141)에 반사되어 다시 제2 반사경(142)에 입사되는 과정을 반복하면서 레이저 빔의 에너지를 증폭시켜 기 설정된 파장을 갖는 레이저 빔이 제2 반사경(142)을 투과하여 발진될 수 있다. 발진된 기 설정된 파장을 갖는 레이저 빔은 제3 반사경(154a) 및 제4 반사경(154b)을 통해 제2 회전 반사경(151)에 입사될 수 있다. 상술한 발진된 레이저 빔의 기 설정된 파장은 1064nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 회전 반사경(151)은 입사된 발진된 레이저 빔을 레이저 증폭기(200)로 출력할 수 있다.The
상술한 제1 및 제2 회전 반사경(121, 151)이 상술한 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔 및 발진된 레이저 빔의 광경로를 조절하도록 제1 및 제2 회전 각도 측정기(122, 152)가 제1 및 제2 회전 반사경(121, 151)을 회전시킬 제1 및 제2 회전 각도를 각각 측정할 수 있으며, 제1 및 제2 회전 각도 조정부(123, 153)가 제1 및 제2 회전 각도 측정기(122, 152)에 의해 측정된 제1 및 제2 회전 각도를 조정하여 제1 및 제2 회전 반사경(121, 151)이 정렬될 수 있다.The first and second
레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔(101)은 레이저 증폭기(200)에 입사될 수 있으며, 레이저 증폭기(200)는 출력된 레이저 빔(101)을 증폭시켜 증폭된 레이저 빔(101c)을 출력할 수 있다.The
제어부는 레이저 증폭기(200)에 포함된 제2 레이저 매질(240)을 각각 단계적으로 펌핑시키는 제2 내지 제10 펌핑 레이저 광원(221 내지 229)을 동작시킬 수 있다. 따라서, 제2 레이저 매질(240)은 제2 내지 제10 펌핑 레이저 광원(221 내지 229)에 의해 펌핑될 수 있다.The control unit may operate the second to tenth pumping
단, 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔(101)이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 증폭되기 위해서, 제어부는 제2 레이저 매질(240)에서 발생되는 열복굴절을 보상하기 위한 탐침빔을 발진시키는 과정을 먼저 수행할 수 있다. 상술한 탐침빔을 이용하여 열복굴절을 보상하는 방법은 도 8a에서 설명한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.In order for the
도 8a에서 설명한 바와 같이 레이저 증폭기(200)는 탐침빔 발진부(211)에서 발진되는 탐침빔(211-1)을 이용하여 제2 내지 제10 펌핑 레이저 광원(221 내지 229)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)에서 발생되는 열복굴절을 측정 및 보상할 수 있고, 보상된 열복굴절을 이용하여 레이저 공진기(100)에서 출력되는 레이저 빔(101)을 증폭시킬 수 있다. 즉, 제9 위상차가 보상된 탐침빔(215)인 기 설정된 파장을 갖는 최종 탐침빔(215a, 216)의 편광 상태 및 빔 상태를 측정하여 제1 내지 9 위상차 보상 변조기(261 내지 269)는 레이저 공진기(100)에서 출력되는 기 설정된 파장을 갖는 레이저 빔(101)에 대한 위상차 보상값을 계산할 수 있다.8A, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기(200)는 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔(101)의 위치를 판단하는 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)를 더 포함할 수 있다. 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)는 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔(101)의 위치를 확인하기 위한 소자로 구현될 수 있으며, 제1 내지 9 위상차 보상 변조기(261 내지 269)의 동작을 위한 트리거 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 레이저 공진기(100)에서 레이저 빔이 출력되지 않는 동안에는 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)가 레이저 공진기(100)에서 출력되는 레이저 빔의 위치 신호를 출력하지 않으므로 이때 도 8a에서 상술한 바와 같이 제1 내지 9 위상차 보상 변조기(261 내지 269)가 제1 내지 9 탐침빔 위상차 측정부(250-1 내지 250-9)에서 측정된 탐침빔의 위상차를 보상할 수 있고, 그 후 레이저 공진기(100)에서 레이저 빔(101)이 출력되는 경우 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)는 레이저 공진기(100)에서 출력되는 레이저 빔의 위치를 확인할 수 있으므로, 이때 제1 내지 9 위상차 보상 변조기(261 내지 269)는 레이저 공진기(100)에서 출력되는 기 설정된 파장을 갖는 레이저 빔(101)이 제2 레이저 매질(240)을 지나면서 발생되는 위상차를 보상할 수 있다. 따라서, 상술한 제1 내지 9 탐침빔 위상차 측정부(250-1 내지 250-9) 및 제1 내지 9 위상차 보상 변조기(261 내지 269)는 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)와 시간적인 동기를 맞추어 동작할 수 있다.The
따라서, 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔(101)은 제1 빔 스플리터(101a)에 입사되고, 제1 빔 스플리터(101a)에서 반사된 레이저 빔(101a)은 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)에 입사될 수 있다. 또한, 제1 빔 스플리터(101a)를 투과한 레이저 빔(101b)은 제2 펌핑 레이저 광원(221)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)에 입사될 수 있다.The
제2 펌핑 레이저 광원(221)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 투과한 레이저 빔은 제6 반사경(281)에 의해 반사되어 제1 위상차 보상 변조기(261)에 입사될 수 있다. 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270)가 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔(101)의 위치를 확인하면 제1 위상차 보상 변조기(261)는 탐침빔을 이용하여 계산된 위상차 보상값으로 제2 펌핑 레이저 광원(221)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 투과하여 제3 반사경(281)에서 반사된 레이저 빔의 위상차를 보상할 수 있다.The laser beam transmitted through the
마찬가지로, 제1 위상차 보상 변조기(261)에 의해 위상차가 변조된 레이저 빔은 다시 제3 펌핑 레이저 광원(222)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)에 입사될 수 있고, 제3 펌핑 레이저 광원(222)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 투과한 레이저 빔이 제7 반사경(282)에 반사되어 제2 위상차 보상 변조기(262)에 입사될 수 있다. 제2 위상차 보상 변조기(262)는 제1 위상차 보상 변조기(261)와 동일한 과정으로 레이저 빔의 위상차를 보상할 수 있다.Similarly, the laser beam whose phase difference is modulated by the first phase
상술한 과정과 동일한 방법으로 제2 위상차가 보상된 레이저 빔이 제4 내지 10 펌핑 레이저 광원(223 내지 229)에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질(240)을 단계적으로 지나면서 제3 내지 9 위상차 보상 변조기(263 내지 269)가 단계적으로 레이저 빔의 위상차를 보상할 수 있으며, 제2 레이저 매질(240)을 9번을 지나면서 처음에 레이저 공진기(100)에서 출력된 레이저 빔(101)은 증폭될 수 있다.The second phase difference compensated laser beam passes through the
따라서, 레이저 증폭기(200)에서 증폭된 레이저 빔(101c)은 레이저 빔 크기 조절부(300)로 입사될 수 있다. 레이저 빔 크기 조절부(300)는 증폭된 레이저 빔(101c)의 크기를 조절하여 출력할 수 있다.Therefore, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 빔 크기 조절부(300)는 제8 반사경(310), 제9 반사경(320) 및 레이저 빔 크기 확장부(330)를 포함할 수 있다. 레이저 증폭기(200)에서 증폭된 레이저 빔(101c)은 제8 반사경(310)으로 입사될 수 있으며, 제8 반사경(310)은 레이저 증폭기(200)에서 증폭된 레이저 빔(101c)을 반사시켜 제9 반사경(320)에 입사시킬 수 있다. 제9 반사경(320)은 입사된 레이저 빔을 레이저 빔 크기 확장부(330)로 반사시킬 수 있다. 따라서, 제9 반사경(320)에서 반사된 레이저 빔의 크기는 레이저 빔 크기 확장부(330)에서 확장될 수 있다. 따라서, 레이저 빔 크기 확장부(330)에서 크기가 확장된 레이저 빔(101d)이 최종적으로 출력되어 표적에 조준될 수 있다.The laser
단, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저 빔 크기 조절부(300)는 레이저 빔의 크기를 확장하는 것뿐만 아니라 표적에 따라 레이저 빔의 크기를 축소할 수도 있다.However, the present invention is not limited thereto. The laser
도 9b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기(10)는 표적에 따라 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔을 변조하는 제2 광변조기(132)를 선택한 경우에 레이저 빔을 조사하는 과정을 나타낸 것이다.Referring to FIG. 9B, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기(10)는 레이저 공진기(100), 레이저 증폭기(200), 레이저 빔 크기 조절부(300) 및 제어부(도면에 미도시)를 포함하며, 제어부는 제2 광변조기(132)가 선택됨에 따라 제1 및 제2 회전 반사경(121, 151)을 OFF로 동작시킨다. 즉, 제1 및 제2 회전 반사경(121, 151)은 제1 레이저 매질(112)에서 발생된 레이저 빔이 제2 광변조기(132)로 입사되도록 회전될 수 있다. 제어부는 또한 제1 펌핑 레이저 광원(111)을 펄스형으로 동작시킬 수 있다. 따라서, 연속형으로 동작되는 제1 펌핑 레이저 광원(111)은 제1 펌핑 레이저 빔을 방사하여 제1 레이저 매질(112)을 펌핑시킬 수 있고, 펌핑된 제1 레이저 매질(112)은 레이저 빔을 발생시켜 제2 광변조기(132)로 입사시킬 수 있다. 따라서, 제어부는 제2 광변조기(132)를 동작시켜 제2 광변조기(132)로 입사된 레이저 빔을 변조시킬 수 있다. 제2 광변조기(132)에 의해 변조된 레이저 빔은 제5 반사경(143)에 반사되어 제1 반사경(141)으로 입사될 수 있고, 제1 반사경(141)에 입사된 레이저 빔은 다시 반사되어 제5 반사경(143)에 입사되는 과정을 반복하면서 레이저 빔의 에너지를 증폭시켜 기 설정된 파장을 갖는 레이저 빔이 제5 반사경(143)을 투과하여 발진될 수 있다. 발진된 기 설정된 파장을 갖는 레이저 빔(102)은 레이저 증폭기(200)로 입사될 수 있다. 상술한 레이저 빔의 기 설정된 파장은 1064nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 8a에서 설명한 바와 같이 레이저 증폭기(200)에서 탐침빔을 이용하여 발진된 기 설정된 파장을 갖는 레이저 빔(102)의 위상차 보상값을 계산하는 과정은 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.Since the process of calculating the phase difference compensation value of the
따라서, 레이저 공진기(100)에서 발진된 기 설정된 파장을 갖는 레이저 빔(102)은 제1 빔 스플리터(101a)로 입사될 수 있고, 제1 빔 스플리터(101a)는 레이저 공진기(100)에서 발진된 기 설정된 파장을 갖는 레이저 빔(102)을 반사시킬 수 있다. 따라서, 제1 빔 스플리터(101a)에서 반사된 레이저 빔(102a)은 레이저 빔 위치 센싱 검출부(270) 입사될 수 있으며, 또한 레이저 공진기(100)에서 발진된 기 설정된 파장을 갖는 레이저 빔(102)은 제1 빔 스플리터(101a)를 투과할 수 있다. 제1 빔 스플리터(101a)를 투과한 레이저 빔(102b)은 제2 레이저 매질(240)에 입사될 수 있다. 이후, 제2 레이저 매질(240)을 단계적으로 지나면서 증폭되는 과정은 도 9a에서 설명한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.Therefore, the
따라서, 최종적으로 제2 레이저 매질(240)을 투과하여 증폭된 레이저 빔이 제2 빔 스플리터(250b)를 투과할 수 있으며, 제2 빔 스플리터(250b)를 투과한 레이저 빔(102c)은 레이저 빔 크기 조절부(300)로 입사될 수 있다. 레이저 빔 크기 조절부(300)에서 크기가 확장된 레이저 빔(102d)이 최종적으로 출력되어 표적에 조준될 수 있다.Therefore, the laser beam finally transmitted through the
단, 상술한 예시는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저 빔 크기 조절부(300)는 레이저 빔의 크기를 확장하는 것뿐만 아니라 표적에 따라 레이저 빔의 크기를 축소할 수도 있다.However, the present invention is not limited thereto. The laser
도 10 내지 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 레이저를 표적에 조준하는 방법을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸 것이다.Figures 10-12 illustrate a flow chart for illustrating a method of aiming a laser at a target in accordance with an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기는 레이저 공진기, 레이저 증폭기, 레이저 빔 크기 조절부 및 제어부를 포함할 수 있다.The laser irradiator according to an embodiment of the present invention may include a laser resonator, a laser amplifier, a laser beam size controller, and a controller.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 공진기는 레이저 빔 발생부, 제1 광경로 조절부, 제1 광변조기, 제2 광변조기, 반사부 및 제2 광경로 조절부를 포함할 수 있다.The laser resonator according to an exemplary embodiment of the present invention may include a laser beam generator, a first optical path controller, a first optical modulator, a second optical modulator, a reflector, and a second optical path controller.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 빔 발생부는 제1 레이저 매질 및 제1 펌핑 레이저 광원을 포함할 수 있고, 제1 광경로 조절부는 제1 회전 반사경, 제1 회전 각도 측정기 및 제1 회전 각도 조정부를 포함할 수 있으며, 제2 광경로 조절부는 제2 회전 반사경, 제2 회전 각도 측정기 및 제2 회전 각도 조정부를 포함할 수 있다.Also, the laser beam generator according to an embodiment of the present invention may include a first laser medium and a first pumping laser light source, wherein the first light path controller includes a first rotating reflector, a first rotating angle meter, And the second optical path adjusting unit may include a second rotating reflector, a second rotating angle measuring unit, and a second rotating angle adjusting unit.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 증폭기는 탐침빔 발진부, 제2 펌핑 레이저 광원, 렌즈, 제2 레이저 매질, 탐침빔 위상차 측정부, 위상차 보상 변조기, 레이저 빔 위치 센싱 검출부를 포함할 수 있다.Also, the laser amplifier according to an embodiment of the present invention may include a probe beam oscillation unit, a second pumping laser source, a lens, a second laser medium, a probe beam phase difference measurement unit, a phase difference compensation modulator, and a laser beam position sensing detection unit .
도 10을 참조하면, 제어부는 레이저조사기를 초기화한다(S1010).Referring to FIG. 10, the control unit initializes the laser irradiation apparatus (S1010).
제어부는 표적에 따라 제1 광변조기 및 제2 광변조기 중 어느 하나를 선택한다(S1020).The control unit selects either the first optical modulator or the second optical modulator according to the target (S1020).
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 광변조기는 초음파 진동에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔을 변조할 수 있다. 상술한 제1 광변조기는 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔을 첨두 출력은 낮지만, 고속의 반복률을 가지는 레이저 빔으로 변조할 수 있다.The first optical modulator according to an embodiment of the present invention can modulate the laser beam generated in the first laser medium by using the refractive index change generated by the ultrasonic vibration. The first optical modulator described above can modulate the laser beam generated in the first laser medium into a laser beam having a low peak output but a high repetition rate.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 광변조기는 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔을 변조할 수 있다. 상술한 제2 광변조기은 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔을 첨두 출력은 높지만, 저속의 반복률을 가지는 레이저 빔으로 변조할 수 있다.The second optical modulator according to an embodiment of the present invention can modulate the laser beam generated in the first laser medium using a refractive index change generated by voltage application. The second optical modulator described above can modulate a laser beam generated in the first laser medium into a laser beam having a high peak output but a low repetition rate.
상술한 제2 광변조기를 선택하는 경우 A 단계로 넘어간다. 이는 도 12에서 후술하도록 한다.When the above-mentioned second optical modulator is selected, step A is reached. This will be described later in Fig.
제1 광변조기를 선택하는 경우 제어부는 제1 회전 반사경을 ON으로 동작시킨다(S1030). 또한, 제어부는 제2 회전 반사경을 ON으로 동작시킨다(S1040). 제어부는 제1 펌핑 레이저 광원을 연속형으로 동작시킨다(S1050). 따라서, 제1 펌핑 레이저 광원이 연속형으로 동작하면서 제1 레이저 매질을 펌핑시킬 수 있고, 제1 레이저 매질은 레이저 빔을 발생할 수 있다.When the first optical modulator is selected, the control unit turns ON the first rotary reflector (S1030). In addition, the control unit operates the second rotary reflector to ON (S1040). The control unit operates the first pumping laser light source continuously (S1050). Thus, the first pumping laser light source can operate continuously to pump the first laser medium, and the first laser medium can emit a laser beam.
제어부는 제1 광변조기를 동작시킨다(S1060).The control unit operates the first optical modulator (S1060).
제1 회전 반사경은 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔을 상술한 제1 광변조기로 입사시키도록 회전할 수 있다.The first rotating reflector may be rotated to cause the laser beam generated in the first laser medium to enter the above-described first optical modulator.
제어부는 제1 회전 반사경의 위치를 제어하도록 제1 회전 반사경이 회전해야 하는 제1 회전 각도를 측정하는 제1 회전 각도 측정기를 제어하고, 제1 회전 각도 측정기에서 측정된 제1 회전 각도를 이용하여 제1 회전 반사경을 조정하도록 제1 회전 각도 조정부를 제어한다(S1601).The control unit controls the first rotation angle measuring unit to measure a first rotation angle at which the first rotating reflector should rotate so as to control the position of the first rotating reflector, and uses the first rotation angle measured by the first rotation angle measuring unit The first rotation angle adjusting unit is controlled to adjust the first rotating mirror (S1601).
또한, 제1 회전 반사경에 의해 제1 광변조기에 입사된 레이저 빔이 제1 광변조기에서 변조되고, 반사부가 제1 광변조기에서 변조된 레이저 빔을 펌핑된 제1 레이저 매질로 반사시켜 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시키고, 에너지가 증폭된 레이저 빔이 반사부를 투과하여 제2 회전 반사경에 입사될 수 있고, 제2 회전 반사경은 입사된 레이저 빔을 반사시켜 레이저 증폭기록 출력하도록 회전할 수 있다.Further, the laser beam incident on the first optical modulator by the first rotating mirror is modulated by the first optical modulator, the reflecting portion reflects the modulated laser beam by the first optical modulator to the pumped first laser medium, The energy of the beam can be amplified and the energy-amplified laser beam can be transmitted through the reflector and incident on the second rotary reflector. The second rotary reflector can be rotated to reflect the incident laser beam and output the laser beam.
제어부는 제2 회전 반사경의 위치를 제어하도록 제2 회전 반사경이 회전해야 하는 제2 회전 각도를 측정하는 제2 회전 각도 측정기를 제어하고, 제2 회전 각도 측정기에서 측정된 제2 회전 각도를 이용하여 제1 회전 반사경을 조정하도록 제2 회전 각도 조정부를 제어한다(S1603).The control unit controls the second rotation angle measuring unit to measure the second rotation angle at which the second rotating reflector should rotate so as to control the position of the second rotating reflector and uses the second rotation angle measured by the second rotation angle measuring unit And controls the second rotation angle adjusting unit to adjust the first rotating mirror (S1603).
제어부는 제1 회전 각도가 조정된 제1 회전 반사경의 정렬 여부를 판단한다(S1602). 또한, 제어부는 제2 회전 각도가 조정된 제2 회전 반사경의 정렬 여부를 판단한다(S1604). 판단된 결과 제1 회전 반사경이 정렬되어 있지 않으면, 제1 회전 각도 측정부 및 제1 회전 각도 조정부에 의해 다시 제1 회전 반사경의 위치를 제어하여 정렬시키도록 한다. 또한, 판단된 결과 제2 회전 반사경이 정렬되어 있지 않으면, 제2 회전 각도 측정부 및 제2 회전 각도 조정부에 의해 다시 제2 회전 반사경의 위치를 제어하여 정렬시키도록 한다.The controller determines whether the first rotary reflector whose first rotation angle is adjusted is aligned (S1602). In addition, the controller determines whether the second rotary reflector whose second rotation angle is adjusted is aligned (S1604). If it is determined that the first rotary reflector is not aligned, the position of the first rotary reflector is controlled and aligned by the first rotary angle measuring unit and the first rotary angle adjusting unit. If it is determined that the second rotary reflector is not aligned, the position of the second rotary reflector is controlled and aligned by the second rotary angle measuring unit and the second rotary angle adjusting unit.
판단된 결과 제1 회전 반사경 및 제2 회전 반사경이 정렬되어 있으면 B 단계로 넘어가도록 한다. 즉, 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔이 제1 회전 반사경에 의해 반사되어 제1 광변조기에 입사될 수 있고, 제1 광변조기에 변조된 레이저 빔이 반사부에 입사될 수 있으며, 반사부가 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시켜, 에너지가 증폭된 레이저 빔이 반사부를 투과할 수 있으며, 투과된 레이저 빔은 제2 회전 반사경에 반사되어 레이저 증폭기로 출력될 수 있다. 후술한 B단계는 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 레이저 증폭기에서 증폭되는 과정을 설명하는 단계로 후술하는 도 11에서 설명하도록 한다.If it is determined that the first rotating mirror and the second rotating mirror are aligned, the process proceeds to the B step. That is, the laser beam generated by the laser beam generator can be reflected by the first rotary reflector and incident on the first optical modulator, the laser beam modulated by the first optical modulator can be incident on the reflector, The energy of the modulated laser beam is amplified so that the amplified laser beam can be transmitted through the reflection part and the transmitted laser beam can be reflected to the second rotary reflector and output to the laser amplifier. The step B described later is a step for explaining the process of amplifying the laser beam outputted from the laser resonator in the laser amplifier, which will be described later with reference to FIG.
도 11을 참조하면, 도 10에서 제1 회전 반사경 및 제2 회전 반사경이 정렬되어 레이저 빔 발생부에서 발생된 레이저 빔이 제1 회전 반사경에 의해 반사되어 제1 광변조기에 입사될 수 있고, 제1 광변조기에 변조된 레이저 빔이 반사부에 입사될 수 있으며, 반사부가 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시켜, 에너지가 증폭된 레이저 빔이 반사부를 투과할 수 있으며, 투과된 레이저 빔은 제2 회전 반사경에 반사되어 레이저 증폭기로 출력될 수 있으면 제어부는 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔을 증폭시키도록 제2 레이저 매질을 펌핑시키는 제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원을 동작시킨다(S1110).Referring to FIG. 11, in FIG. 10, the first rotating mirror and the second rotating mirror are aligned so that the laser beam generated in the laser beam generating unit can be reflected by the first rotating mirror and incident on the first optical modulator, The laser beam modulated by the one optical modulator may be incident on the reflection section and the reflection section may amplify the energy of the modulated laser beam so that the laser beam whose energy is amplified may transmit the reflection section, If the laser beam can be reflected by the rotating reflector and output to the laser amplifier, the control unit operates the second to ninth pumping laser sources that pump the second laser medium to amplify the laser beam output from the laser resonator (S1110).
제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원에 의해 제2 레이저 매질이 펌핑되는 경우 발생되는 열복굴절 현상을 보상하여 레이저 공진기에서 출력되는 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 투과하는 경우 열복굴절 현상 없이 증폭될 수 있게 탐침빔 발진부는 탐침빔을 발진시킨다(S1120). 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부는 발진된 탐침빔의 위상차를 측정한다(S1121). 구체적으로, 탐침빔 발진부에서 발진된 탐침빔은 제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질에 입사될 수 있으며, 탐침빔은 제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질을 투과하는 경우 편광 방향이 변하는 정도를 나타내는 위상차가 발생할 수 있다. 따라서, 제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질을 투과한 탐침빔은 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부에 입사될 수 있으며, 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부 각각은 탐침빔이 제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질을 투과하면서 발생된 위상차를 측정할 수 있다. 상술한 탐침빔 위상차 측정부는 한 개가 이용될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.It is possible to compensate for the thermal birefringence phenomenon generated when the second laser medium is pumped by the second to ninth pumping laser light sources so that it can be amplified without heat birefringence phenomenon when the laser beam output from the laser resonator transmits through the second laser medium The probe beam oscillation unit oscillates the probe beam (S1120). The plurality of probe beam phase difference measuring units measure the phase difference of the oscillated probe beam (S1121). Specifically, the probe beam emitted from the probe beam oscillation section may be incident on the second laser medium pumped by the second to ninth pumping laser light sources, and the probe beam may be incident on the second pumping laser source pumped by the second through ninth pumping laser light sources. 2 laser medium, a phase difference indicating the degree of polarization direction variation may occur. Therefore, the probe beam transmitted through the second laser medium pumped by the second through ninth pumping laser sources can be incident on the plurality of probe beam phase difference measurement units, and each of the plurality of probe beam phase difference measurement units can detect 2 to the ninth pumping laser light source through the second laser medium pumped by the second laser medium. One probe beam phase difference measuring unit may be used, but the present invention is not limited thereto.
복수 개의 위상차 보상 변조기 각각은 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부에서 측정된 탐침빔의 위상차를 보상하도록 동작한다(S1122).Each of the plurality of phase difference compensating modulators operates to compensate the phase difference of the probe beam measured by the plurality of probe beam phase difference measuring units (S1122).
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 위상차 보상 변조기 각각은 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 위상차를 보상할 수 있다. 단, 위상차 보상 변조기는 한 개일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Each of the plurality of phase difference compensation modulators according to an embodiment of the present invention can compensate for the phase difference using a change in refractive index generated by voltage application. However, the number of phase difference compensation modulators may be one, but is not limited thereto.
또한, 탐침빔 위상차 측정부는 최종 탐침빔의 위상차 및 편광 상태를 측정한다(S1123). 빔 프로파일러는 최종 탐침빔의 빔 상태를 측정한다(S1124). 상술한 최종 탐침빔의 위상차 및 편광 상태를 측정하는 탐침빔 위상차 측정부 및 최종 탐침빔의 빔 상태를 측정하는 빔 프로파일러는 도 8a에서 설명하였으므로 생략하도록 한다.Further, the probe beam phase difference measuring unit measures the phase difference and the polarization state of the final probe beam (S1123). The beam profiler measures the beam state of the final probe beam (S1124). The probe beam phase difference measuring unit for measuring the phase difference and the polarization state of the final probe beam and the beam profiler for measuring the beam state of the final probe beam have been described with reference to FIG. 8A.
복수 개의 위상차 보상 변조기 각각은 레이저 공진기에서 출력된 레이저빔에 대한 위상차 보상값을 계산한다(S1130). 구체적으로, 복수 개의 위상차 보상 변조기 각각은 상술한 방법에 의해 보상된 위상차를 이용하여 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 통과하면서 발생되는 열복굴절을 보상할 수 있다.Each of the plurality of phase difference compensation modulators calculates a phase difference compensation value for the laser beam output from the laser resonator (S1130). In particular, each of the plurality of phase difference compensating modulators can compensate for the thermal birefringence generated when the laser beam output from the laser resonator passes through the second laser medium using the phase difference compensated by the above-described method.
레이저 빔 위치 센싱 검출부는 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔의 위치 및 입사 여부를 판단한다(S1140).The laser beam position sensing detector determines whether the laser beam output from the laser resonator is incident or not (S1140).
레이저 빔 위치 센싱 검출부가 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 입사되지 않는 것으로 판단하여 레이저 빔의 위치를 확인할 수 없으면 다시 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부가 탐침빔의 위상차를 측정하는 과정을 반복하도록 한다.If the laser beam position sensing detector determines that the laser beam output from the laser resonator is not incident and the position of the laser beam can not be confirmed, the plurality of probe beam phase difference measuring units repeat the process of measuring the phase difference of the probe beam.
레이저 공진기에서 레이저 빔이 출력되어 레이저 빔 위치 센싱 검출부에 입사되면, 레이저 빔 위치 센싱 검출부는 레이저 공진기에서 출력되는 레이저 빔의 위치를 판단할 수 있으며, 판단된 위치에 따라 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 지나면서 증폭될 수 있다. 이때, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 지나는 경우 위상차가 변환될 수 있으며, 상술한 복수 개의 위상차 보상 변조기가 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 지나면서 변화된 위상차를 보상하도록 동작한다(S1141).When the laser beam is output from the laser resonator and is incident on the laser beam position sensing detector, the laser beam position sensing detector can determine the position of the laser beam output from the laser resonator, and the laser beam output from the laser resonator, Can be amplified through the second laser medium. In this case, when the laser beam output from the laser resonator passes through the second laser medium, the phase difference can be converted, and the plurality of phase difference compensating modulators described above can detect the phase difference that the laser beam output from the laser resonator passes through the second laser medium (S1141).
즉, 복수 개의 위상차 보상 변조기 각각은 레이저 빔 위치 센싱 검출부에서 판단된 레이저 빔의 위치에 따라 탐침빔을 이용하여 보상된 위상차를 이용하여 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 통과하면서 발생되는 위상차를 보상할 수 있다. 레이저 빔 위치 센싱 검출부는 복수 개의 위상차 보상 변조기의 동작을 위한 트리거 역할을 할 수 있다.That is, each of the plurality of phase difference compensating modulators generates a laser beam output from the laser resonator through the second laser medium using the compensated phase difference according to the position of the laser beam determined by the laser beam position sensing detector Can be compensated for. The laser beam position sensing detector may serve as a trigger for the operation of the plurality of phase difference compensation modulators.
따라서, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 지나도 위상차가 보상되므로 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 지나면서 증폭될 수 있다. 레이저 증폭기에서 증폭된 레이저 빔은 레이저 빔 크기 조절부로 입사될 수 있다.Therefore, the laser beam output from the laser resonator can be amplified through the second laser medium, because the phase difference is compensated even when the laser beam output from the laser resonator passes through the second laser medium. The laser beam amplified by the laser amplifier may be incident on the laser beam size controller.
레이저 빔 크기 조절부는 증폭된 레이저 빔의 배율을 제어하고, 제어된 배율로 레이저 빔을 출력하도록 동작한다(S1150). 따라서, 레이저 빔 크기 조절부로부터 크기가 조절된 레이저 빔이 조준된 표적에 조사되면서 레이저 조사가 완료된다(S1160). 본 발명의 일 실시 예에서는 레이저 빔 크기 조절부가 레이저 증폭기에서 증폭된 레이저 빔의 크기를 확대할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 표적에 따라 레이저 증폭기에서 증폭된 레이저 빔의 크기를 축소시킬 수도 있다.The laser beam scaling unit controls the magnification of the amplified laser beam and operates to output the laser beam at a controlled magnification (S1150). Accordingly, the laser beam whose size has been adjusted from the laser beam size adjuster is irradiated onto the aimed target, and laser irradiation is completed (S1160). In an embodiment of the present invention, the size of the laser beam amplified by the laser amplifier may be enlarged, but the size of the laser beam amplified by the laser amplifier may be reduced according to the target.
도 12를 참조하면, 도 10에서 제2 광변조기를 선택하는 경우 제어부는 제1 회전 반사경을 OFF로 동작시키고(S1210), 제2 회전 반사경도 OFF로 동작시킨다(S1211). 제어부는 제1 펌핑 레이저 광원을 펄스형으로 동작시킨다(S1220).Referring to FIG. 12, when the second optical modulator is selected in FIG. 10, the controller operates the first rotary reflector to OFF (S1210) and turns off the second rotary reflector (S1211). The control unit operates the first pumping laser light source in a pulse type (S1220).
따라서, 제1 펌핑 레이저 광원이 펄스형으로 동작하면서 제1 레이저 매질을 펌핑시킬 수 있고, 제1 레이저 매질은 레이저 빔을 발생할 수 있다.Thus, the first pumping laser source can operate in a pulsed manner to pump the first laser medium, and the first laser medium can generate a laser beam.
제어부는 제2 광변조기를 동작시킨다(S1230).The control unit operates the second optical modulator (S1230).
제1 회전 반사경은 OFF로 동작하여 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔이 상술한 제2 광변조기로 입사시키도록 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔이 통과되도록 회전된 상태에서 OFF로 동작할 수 있다.The first rotary reflector may be operated in the OFF state while being rotated so that the laser beam generated in the first laser medium is passed so that the laser beam generated in the first laser medium is incident on the second optical modulator. have.
따라서, 제1 레이저 매질에서 발생된 레이저 빔은 제1 회전 반사경을 통과하여 제2 광변조기로 입사될 수 있고, 제2 광변조기는 입사된 레이저 빔을 변조시킬 수 있다. 제2 광변조기에 변조된 레이저 빔은 반사부에 입사될 수 있고, 반사부는 제2 광변조기에서 변조된 레이저 빔을 제1 레이저 매질로 반사시켜 에너지를 증폭시킬 수 있으며, 에너지가 증폭된 레이저 빔은 반사부를 투과할 수 있다. 반사부에서 투과된 레이저 빔은 제2 회전 반사경을 통과할 수 있다. 제2 회전 반사경은 반사부에서 투과된 레이저 빔이 통과하도록 회전된 상태에서 OFF로 동작할 수 있다. 따라서, 반사부에서 투과된 레이저 빔은 제2 회전 반사경을 통과하여 레이저 증폭기로 출력될 수 있다.Therefore, the laser beam generated in the first laser medium can be incident on the second optical modulator through the first rotating mirror, and the second optical modulator can modulate the incident laser beam. The laser beam modulated to the second optical modulator may be incident on the reflection portion, and the reflection portion may reflect the laser beam modulated by the second optical modulator to the first laser medium to amplify the energy, Can transmit the reflection portion. And the laser beam transmitted through the reflecting portion can pass through the second rotating mirror. And the second rotating mirror can be operated to be OFF in a state rotated so that the laser beam transmitted by the reflecting portion passes. Therefore, the laser beam transmitted through the reflecting portion can be output to the laser amplifier through the second rotating reflector.
제어부는 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔을 증폭시키도록 제2 레이저 매질을 펌핑시키는 제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원을 동작시킨다(S1240).The control unit operates the second to ninth pumping laser light sources that pump the second laser medium to amplify the laser beam output from the laser resonator (S1240).
제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원에 의해 제2 레이저 매질이 펌핑되는 경우 발생되는 열복굴절 현상을 보상하여 레이저 공진기에서 출력되는 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 투과하는 경우 열복굴절 현상 없이 증폭될 수 있게 탐침빔 발진부는 탐침빔을 발진시킨다(S1250). 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부는 발진된 탐침빔의 위상차를 측정한다(S1251). 구체적으로 탐침빔 발진부에서 발진된 탐침빔은 제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질에 입사될 수 있으며, 탐침빔은 제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질을 투과하는 경우 편광 방향이 변하는 정도를 나타내는 위상차가 발생할 수 있다. 따라서, 제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질을 투과한 탐침빔은 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부에 입사될 수 있으며, 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부 각각은 탐침빔이 제2 내지 제9 펌핑 레이저 광원에 의해 펌핑된 제2 레이저 매질을 투과하면서 발생된 위상차를 측정할 수 있다. 상술한 탐침빔 위상차 측정부는 한 개로 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.It is possible to compensate for the thermal birefringence phenomenon generated when the second laser medium is pumped by the second to ninth pumping laser light sources so that it can be amplified without heat birefringence phenomenon when the laser beam output from the laser resonator transmits through the second laser medium The probe beam oscillation unit oscillates the probe beam (S1250). The plurality of probe beam phase difference measuring units measure the phase difference of the oscillated probe beam (S1251). Specifically, the probe beam emitted from the probe beam oscillation portion may be incident on the second laser medium pumped by the second to ninth pumping laser light sources, and the probe beam may be incident on the second pumped laser light source A phase difference indicating the degree of change of the polarization direction may occur when the laser medium is transmitted. Therefore, the probe beam transmitted through the second laser medium pumped by the second through ninth pumping laser sources can be incident on the plurality of probe beam phase difference measurement units, and each of the plurality of probe beam phase difference measurement units can detect 2 to the ninth pumping laser light source through the second laser medium pumped by the second laser medium. The above-described probe beam phase difference measuring unit may be used as one, but is not limited thereto.
복수 개의 위상차 보상 변조기 각각은 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부에서 측정된 탐침빔의 위상차를 보상하도록 동작한다(S1252).Each of the plurality of phase difference compensating modulators operates to compensate the phase difference of the probe beam measured by the plurality of probe beam phase difference measuring units (S1252).
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수 개의 위상차 보상 변조기 각각은 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 위상차를 보상할 수 있다. 또한, 위상차 보상 변조기는 한 개일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Each of the plurality of phase difference compensation modulators according to an embodiment of the present invention can compensate for the phase difference using a change in refractive index generated by voltage application. The number of phase difference compensation modulators may be one, but is not limited thereto.
탐침빔 위상차 측정부는 최종 탐침빔의 위상차 및 편광 상태를 측정한다(S1253). 또한, 빔 프로파일러는 최종 탐침빔의 빔 상태를 측정한다(S1254). 상술한 최종 탐침빔의 위상차 및 편광 상태를 측정하는 탐침빔 위상차 측정부 및 최종 탐침빔의 빔 상태를 측정하는 빔 프로파일러는 도 8a에서 설명하였으므로 생략하도록 한다.The probe beam phase difference measuring unit measures the phase difference and the polarization state of the final probe beam (S1253). Further, the beam profiler measures the beam state of the final probe beam (S1254). The probe beam phase difference measuring unit for measuring the phase difference and the polarization state of the final probe beam and the beam profiler for measuring the beam state of the final probe beam have been described with reference to FIG. 8A.
복수 개의 위상차 보상 변조기 각각은 레이저 공진기에서 출력된 레이저빔에 대한 위상차 보상값을 계산한다(S1260). 구체적으로, 복수 개의 위상차 보상 변조기 각각은 상술한 방법에 의해 보상된 위상차를 이용하여 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 통과하면서 발생되는 열복굴절을 보상할 수 있다.Each of the plurality of phase difference compensation modulators calculates a phase difference compensation value for the laser beam output from the laser resonator (S1260). In particular, each of the plurality of phase difference compensating modulators can compensate for the thermal birefringence generated when the laser beam output from the laser resonator passes through the second laser medium using the phase difference compensated by the above-described method.
레이저 빔 위치 센싱 검출부는 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔의 위치 및 입사 여부를 판단한다(S1270).The laser beam position sensing detector determines whether the laser beam output from the laser resonator is incident or not (S1270).
레이저 빔 위치 센싱 검출부가 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 입사되지 않는 것으로 판단하여 레이저 빔의 위치를 확인할 수 없으면 다시 복수 개의 탐침빔 위상차 측정부가 탐침빔의 위상차를 측정하는 과정을 반복하도록 한다.If the laser beam position sensing detector determines that the laser beam output from the laser resonator is not incident and the position of the laser beam can not be confirmed, the plurality of probe beam phase difference measuring units repeat the process of measuring the phase difference of the probe beam.
레이저 공진기에서 레이저 빔이 출력되어 레이저 빔 위치 센싱 검출부에 입사되면, 레이저 빔 위치 센싱 검출부는 레이저 공진기에서 출력되는 레이저 빔의 위치를 판단할 수 있으며, 판단된 위치에 따라 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 지나면서 증폭될 수 있다. 이때, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 지나는 경우 위상차가 변환될 수 있으며, 상술한 복수 개의 위상차 보상 변조기가 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 지나면서 변화된 위상차를 보상하도록 동작한다(S1271).When the laser beam is output from the laser resonator and is incident on the laser beam position sensing detector, the laser beam position sensing detector can determine the position of the laser beam output from the laser resonator, and the laser beam output from the laser resonator, Can be amplified through the second laser medium. In this case, when the laser beam output from the laser resonator passes through the second laser medium, the phase difference can be converted, and the plurality of phase difference compensating modulators described above can detect the phase difference that the laser beam output from the laser resonator passes through the second laser medium (S1271).
즉, 복수 개의 위상차 보상 변조기 각각은 레이저 빔 위치 센싱 검출부에서 판단된 레이저 빔의 위치에 따라 탐침빔을 이용하여 보상된 위상차를 이용하여 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 통과하면서 발생되는 위상차를 보상할 수 있다. 레이저 빔 위치 센싱 검출부는 복수 개의 위상차 보상 변조기의 동작을 위한 트리거 역할을 할 수 있다.That is, each of the plurality of phase difference compensating modulators generates a laser beam output from the laser resonator through the second laser medium using the compensated phase difference according to the position of the laser beam determined by the laser beam position sensing detector Can be compensated for. The laser beam position sensing detector may serve as a trigger for the operation of the plurality of phase difference compensation modulators.
따라서, 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 지나도 위상차가 보상되므로 레이저 공진기에서 출력된 레이저 빔이 제2 레이저 매질을 지나면서 증폭될 수 있다. 레이저 증폭기에서 증폭된 레이저 빔은 레이저 빔 크기 조절부로 입사될 수 있다.Therefore, the laser beam output from the laser resonator can be amplified through the second laser medium, because the phase difference is compensated even when the laser beam output from the laser resonator passes through the second laser medium. The laser beam amplified by the laser amplifier may be incident on the laser beam size controller.
레이저 빔 크기 조절부는 증폭된 레이저 빔의 배율을 제어하고, 제어된 배율로 레이저 빔을 출력하도록 동작한다(S1280). 따라서, 레이저 빔 크기 조절부로부터 크기가 조절된 레이저 빔이 조준된 표적에 조사되면서 레이저 조사가 완료된다(S1290). 본 발명의 일 실시 예에서는 레이저 빔 크기 조절부가 레이저 증폭기에서 증폭된 레이저 빔의 크기를 확대할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 표적에 따라 레이저 증폭기에서 증폭된 레이저 빔의 크기를 축소시킬 수도 있다.The laser beam scaling unit controls the magnification of the amplified laser beam and operates to output the laser beam at a controlled magnification (S1280). Accordingly, the laser beam whose size has been adjusted from the laser beam size adjuster is irradiated onto the collimated target, and the laser irradiation is completed (S1290). In an embodiment of the present invention, the size of the laser beam amplified by the laser amplifier may be enlarged, but the size of the laser beam amplified by the laser amplifier may be reduced according to the target.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저조사기는 표적에 따라 펄스 반복률은 높지만 첨두 출력은 낮은 레이저 빔을 조사하거나 펄스 반복률은 낮으나 첨두출력은 높은 레이저 빔을 선택적으로 조사할 수 있다. 또한, 레이저 증폭기의 열복굴절 현상을 능동적으로 제어할 수 있다. 따라서, 레이저 공진기에서 레이저 빔 출력이 저출력에서 고출력으로 연속적으로 변하더라도 열복굴절을 능동적으로 보상하여 출력 저하를 보상할 수 있다. 마지막으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 조사기는 표적의 크기 및 위치에 따라 레이저 빔의 크기를 제어할 수 있다.Therefore, the laser irradiator according to an embodiment of the present invention can selectively irradiate a laser beam having a high pulse repetition rate but a low peak output, or a laser beam having a low peak repetition rate but a high peak output according to a target. In addition, the thermal birefringence phenomenon of the laser amplifier can be actively controlled. Therefore, even if the laser beam output from the laser resonator continuously changes from a low output to a high output, the output degradation can be compensated by actively compensating the heat birefringence. Finally, the laser irradiator according to an embodiment of the present invention can control the size of the laser beam according to the size and position of the target.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록 매체로서는 자기기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.It is to be understood that the present invention is not limited to these embodiments, and all elements constituting the embodiment of the present invention described above are described as being combined or operated in one operation. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. In addition, such a computer program may be stored in a computer readable medium such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., and read and executed by a computer to implement an embodiment of the present invention. As the recording medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, or the like can be included.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
10: 레이저조사기
100: 레이저 공진기
200: 레이저 증폭기
300: 레이저 빔 크기 조절부10: Laser Irradiator
100: laser resonator
200: laser amplifier
300: Laser beam size adjusting section
Claims (13)
상기 발생된 레이저 빔을 변조하는 복수 개의 광변조기들;
상기 발생된 레이저 빔이 상기 복수 개의 광변조기들 중 하나의 광변조기로 입사되도록 상기 발생된 레이저 빔의 광경로인 제1 광경로를 조절하는 제1 광경로 조절부; 및
상기 조절된 제1 광경로가 향하는 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔을 상기 펌핑된 레이저 매질로 반사시켜 상기 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시키고, 상기 에너지가 증폭된 레이저 빔을 투과시키는 반사부;를 포함하고,
상기 복수 개의 광변조기들은,
초음파 진동에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 상기 발생된 레이저 빔을 변조하는 제1 광변조기; 및
전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 상기 발생된 레이저 빔을 변조하는 제2 광변조기;를 포함하며,
상기 제1 광경로 조절부는,
표적에 따라 상기 발생된 레이저 빔이 상기 제1 광변조기 및 상기 제2 광변조기 중 어느 하나의 광변조기로만 입사되도록 상기 발생된 레이저 빔을 반사시켜 상기 제1 광경로를 조절하거나 제1 회전 각도로 회전하여 상기 발생된 레이저 빔을 통과시켜 상기 제1 광경로를 조절하는 제1 회전 반사경;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 공진기.A laser beam generator for generating a laser beam using a pumping laser light source for emitting a pumping laser beam for pumping the laser medium;
A plurality of optical modulators for modulating the generated laser beam;
A first optical path adjusting unit adjusting the first optical path, which is an optical path of the generated laser beam, such that the generated laser beam is incident on one of the plurality of optical modulators; And
A reflector for reflecting the laser beam modulated by the optical modulator facing the adjusted first optical path to the pumped laser medium to amplify energy of the modulated laser beam and transmitting the laser beam amplified; Lt; / RTI >
Wherein the plurality of optical modulators comprise:
A first optical modulator for modulating the generated laser beam using a change in refractive index generated by ultrasonic vibration; And
And a second optical modulator for modulating the generated laser beam using a refractive index change caused by a voltage application,
The first light path control unit includes:
The generated laser beam is reflected to adjust the first optical path so that the generated laser beam is incident on only one of the first optical modulator and the second optical modulator according to the target, And a first rotating mirror for rotating the first optical path and passing the generated laser beam to adjust the first optical path.
상기 제1 광경로 조절부는,
상기 제1 회전 각도를 측정하는 제1 회전 각도 측정기; 및
상기 측정된 제1 회전 각도로 상기 제1 회전 반사경을 회전시키는 제1 회전 각도 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 공진기.The method according to claim 1,
The first light path control unit includes:
A first rotation angle meter for measuring the first rotation angle; And
And a first rotation angle adjusting unit for rotating the first rotating mirror at the first rotation angle measured by the first rotation angle adjusting unit.
상기 제1 회전 각도 측정기는 상기 회전 반사경에 평행광을 투사하고, 상기 투사된 평행광이 반사된 반사광을 이용하여 상기 제1 회전 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이저 공진기.5. The method of claim 4,
Wherein the first rotation angle measuring device measures the first rotation angle using the reflected light reflected by the projected parallel light, and projects the parallel light to the rotating reflector.
상기 레이저 빔 발생부는,
상기 발생된 레이저 빔이 상기 제1 광변조기에 입사되도록 상기 제1 광경로가 조절되면 상기 레이저 광원을 연속형으로 동작시켜 상기 레이저 빔을 발생하고, 상기 발생된 레이저 빔이 상기 제2 광변조기에 입사되도록 상기 제1 광경로가 조절되면 상기 레이저 광원을 펄스형으로 동작시켜 상기 레이저 빔을 발생하는 것을 특징으로 하는 레이저 공진기.The method according to claim 1,
Wherein the laser beam generator comprises:
If the first optical path is adjusted so that the generated laser beam is incident on the first optical modulator, the laser beam source is continuously operated to generate the laser beam, and the generated laser beam is transmitted to the second optical modulator Wherein when the first optical path is adjusted to be incident, the laser light source is operated in a pulse-like manner to generate the laser beam.
상기 투과된 레이저 빔을 출력하도록 상기 투과된 레이저 빔의 광경로인 제2 광경로를 조절하는 제2 광경로 조절부;를 포함하고,
상기 제2 광경로 조절부는,
상기 투과된 레이저 빔을 반사시켜 상기 제2 광경로를 조절하거나 제2 회전 각도로 회전하여 상기 투과된 레이저 빔을 통과시켜 상기 제2 광경로를 조절하는 제2 회전 반사경;
상기 제2 회전 각도를 측정하는 제2 회전 각도 측정기; 및
상기 측정된 제2 회전 각도로 상기 제2 회전 반사경을 회전시키는 제2 회전 각도 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 공진기.The method according to claim 1,
And a second optical path adjusting unit adjusting the second optical path, which is an optical path of the transmitted laser beam, to output the transmitted laser beam,
Wherein the second light path control unit comprises:
A second rotating reflector that reflects the transmitted laser beam to adjust the second optical path or rotate at a second rotation angle to pass the transmitted laser beam to adjust the second optical path;
A second rotation angle measuring unit for measuring the second rotation angle; And
And a second rotation angle adjusting unit for rotating the second rotating mirror at the second rotation angle measured by the second rotation angle adjusting unit.
상기 출력된 레이저 빔을 증폭시키는 레이저 증폭기;를 포함하고,
상기 레이저 공진기는,
제1 레이저 매질을 펌핑시키는 제1 펌핑 레이저 빔을 방사하는 제1 펌핑 레이저 광원을 이용하여 상기 레이저 빔을 발생하는 레이저 빔 발생부;
상기 발생된 레이저 빔을 변조하는 복수 개의 광변조기들;
상기 발생된 레이저 빔이 상기 복수 개의 광변조기들 중 하나의 광변조기로 입사되도록 상기 발생된 레이저 빔의 광경로인 제1 광경로를 조절하는 제1 광경로 조절부;
상기 조절된 제1 광경로가 향하는 광변조기에 의해 변조된 레이저 빔을 상기 펌핑된 제1 레이저 매질로 반사시켜 상기 변조된 레이저 빔의 에너지를 증폭시키고, 상기 에너지가 증폭된 레이저 빔을 투과시키는 반사부; 및
상기 투과된 레이저 빔을 출력하도록 상기 투과된 레이저 빔의 광경로인 제2 광경로를 조절하는 제2 광경로 조절부;를 포함하고,
상기 복수 개의 광변조기들은,
초음파 진동에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 상기 발생된 레이저 빔을 변조하는 제1 광변조기; 및
전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 상기 발생된 레이저 빔을 변조하는 제2 광변조기;를 포함하며,
상기 제1 광경로 조절부는,
표적에 따라 상기 발생된 레이저 빔이 상기 제1 광변조기 및 상기 제2 광변조기 중 어느 하나의 광변조기로만 입사되도록 상기 발생된 레이저 빔을 반사시켜 상기 제1 광경로를 조절하거나 제1 회전 각도로 회전하여 상기 발생된 레이저 빔을 통과시켜 상기 제1 광경로를 조절하는 제1 회전 반사경;을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저조사기.A laser resonator for outputting a laser beam; And
And a laser amplifier for amplifying the output laser beam,
The laser resonator includes:
A laser beam generator for generating the laser beam using a first pumping laser beam source for emitting a first pumping laser beam for pumping a first laser medium;
A plurality of optical modulators for modulating the generated laser beam;
A first optical path adjusting unit adjusting the first optical path, which is an optical path of the generated laser beam, such that the generated laser beam is incident on one of the plurality of optical modulators;
The laser beam modulated by the optical modulator facing the adjusted first optical path is reflected by the pumped first laser medium to amplify the energy of the modulated laser beam and reflected by the laser beam transmitted through the amplified laser beam part; And
And a second optical path adjusting unit adjusting the second optical path, which is an optical path of the transmitted laser beam, to output the transmitted laser beam,
Wherein the plurality of optical modulators comprise:
A first optical modulator for modulating the generated laser beam using a change in refractive index generated by ultrasonic vibration; And
And a second optical modulator for modulating the generated laser beam using a refractive index change caused by a voltage application,
The first light path control unit includes:
The generated laser beam is reflected to adjust the first optical path so that the generated laser beam is incident on only one of the first optical modulator and the second optical modulator according to the target, And a first rotating mirror for rotating the first optical path and passing the generated laser beam to adjust the first optical path.
상기 레이저 증폭기는,
상기 출력된 레이저 빔을 증폭시키는 제2 레이저 매질;
상기 제2 레이저 매질을 펌핑시키는 제2 펌핑 레이저 빔을 방사하는 제2 펌핑 레이저 광원;
상기 펌핑된 제2 레이저 매질에 입사시키도록 제1 편광 방향의 탐침빔을 발진시키는 탐침빔 발진부;
상기 제2 레이저 매질에 입사된 상기 발진된 탐침빔이 상기 제2 레이저 매질을 지나면서 발생되는 상기 발진된 탐침빔의 제1 편광 방향이 변환된 정도를 나타내는 제1 위상차를 측정하는 탐침빔 위상차 측정부; 및
상기 측정된 제1 위상차를 보상하여 상기 제2 레이저 매질을 지나면서 편광 방향이 변환된 탐침빔의 편광 방향을 상기 제1 편광 방향으로 변환시키는 위상차 보상 변조기;를 포함하고,
상기 위상차 보상 변조기는 상기 보상된 제1 위상차를 이용하여 상기 출력된 레이저 빔이 상기 제2 레이저 매질을 지나면서 발생되는 제2 위상차를 보상하는 것을 특징으로 하는 레이저조사기.9. The method of claim 8,
The laser amplifier includes:
A second laser medium for amplifying the output laser beam;
A second pumping laser light source for emitting a second pumping laser beam for pumping the second laser medium;
A probe beam oscillation unit for oscillating a probe beam in a first polarization direction so as to be incident on the pumped second laser medium;
Wherein the oscillating probe beam incident on the second laser medium is a probe beam phase difference measurement that measures a first phase difference indicative of a degree of conversion of a first polarization direction of the oscillated probe beam generated through the second laser medium part; And
And a phase difference compensation modulator for compensating for the measured first phase difference and converting the polarization direction of the probe beam whose polarization direction is changed through the second laser medium to the first polarization direction,
Wherein the phase difference compensating modulator compensates for a second phase difference generated when the output laser beam passes through the second laser medium using the compensated first phase difference.
상기 레이저 증폭기는,
상기 출력된 레이저 빔의 위치를 판단하는 레이저 빔 위치 센싱 검출부;를 더 포함하고,
상기 위상차 보상 변조기는 상기 판단된 상기 출력된 레이저 빔의 위치에 따라 상기 보상된 제1 위상차를 이용하여 상기 출력된 레이저 빔이 상기 제2 레이저 매질을 지나면서 발생되는 제2 위상차를 보상하는 것을 특징으로 하는 레이저조사기.10. The method of claim 9,
The laser amplifier includes:
And a laser beam position sensing detector for determining a position of the output laser beam,
And the phase difference compensating modulator compensates the second phase difference generated by the output laser beam passing through the second laser medium using the compensated first phase difference according to the determined position of the output laser beam .
상기 위상차 보상 변조기는 전압 인가에 의해 발생되는 굴절률 변화를 이용하여 상기 제1 위상차 및 상기 제2 위상차를 보상하는 것을 특징으로 하는 레이저조사기.10. The method of claim 9,
Wherein the phase difference compensation modulator compensates the first phase difference and the second phase difference using a change in refractive index caused by a voltage application.
상기 레이저 증폭기는,
상기 제2 펌핑 레이저 빔을 집속시키는 렌즈;를 더 포함하고,
상기 렌즈는 상기 출력된 레이저 빔의 직경과 동일한 직경으로 상기 제2 펌핑 레이저 빔을 집속시키도록 곡률반경이 조절되는 것을 특징으로 하는 레이저조사기.10. The method of claim 9,
The laser amplifier includes:
And a lens for focusing the second pumping laser beam,
Wherein the lens has a radius of curvature adjusted to focus the second pumping laser beam at a diameter equal to the diameter of the output laser beam.
상기 증폭된 레이저 빔의 크기를 조절하는 레이저 빔 크기 조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저조사기.9. The method of claim 8,
And a laser beam size controller for controlling the size of the amplified laser beam.
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KR1020180071914A KR101937393B1 (en) | 2018-06-22 | 2018-06-22 | Laser oscillator and laser designator |
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KR1020180071914A KR101937393B1 (en) | 2018-06-22 | 2018-06-22 | Laser oscillator and laser designator |
Country Status (1)
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---|---|
KR (1) | KR101937393B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102202620B1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-13 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Apparatus and method for detecting target using multi-sensor |
KR102202621B1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-13 | 엘아이지넥스원 주식회사 | System for detecting target using multi-sensor |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130343413A1 (en) * | 2011-06-02 | 2013-12-26 | Gp Photonics Inc | External Cavity Tunable Laser |
-
2018
- 2018-06-22 KR KR1020180071914A patent/KR101937393B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20130343413A1 (en) * | 2011-06-02 | 2013-12-26 | Gp Photonics Inc | External Cavity Tunable Laser |
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KR102202620B1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-13 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Apparatus and method for detecting target using multi-sensor |
KR102202621B1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-13 | 엘아이지넥스원 주식회사 | System for detecting target using multi-sensor |
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