KR102058574B1 - 마이크로칩 레이저 발진기 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 모듈은, 펌프광을 발생하는 VCSEL 다이오드 레이저; 상기 VCSEL 다이오드 레이저에서 방출되는 펌프광을 집속하는 구면 렌즈; 상기 구면 렌즈를 통과한 펌프광을 흡수하고 큐스위칭 되도록 배치되는 공진기; 및 상기 VCSEL 다이오드 레이저, 상기 구면 렌즈 및 상기 공진기를 내부에 일렬로 정렬시킨 상태로 수용하는 레이저 하우징을 포함할 수 있다.

Description

마이크로칩 레이저 발진기 장치{MICROCHIP LASER OSCILLATOR DEVICE}
아래의 설명은 마이크로칩 레이저 발진기 장치에 관한 것이다.
레이저는, 전기적 또는 분자 전이에 의한 광자방출을 낮은 에너지 준위로 자극함으로써 집중적, 응축적, 직접적 광학방사를 하는 장치이다. 레이저는 사용자의 요구 사항에 따라 매질형태, 출력파장, 크기, 발산각, 출력 등을 고려하여 여러 형태로 제작된다.
최근 레이저 발진기의 소형화에 대한 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있다. 레이저 발진기를 소형화하기 위하여서는 레이저의 크기가 작아져야 하지만 이에따라 출력되는 빔품질이 하락하는 문제점이 존재하였다.
일반적으로 레이저에 사용되는 펌프용 LD광원은 fast axis와 slow axis의 발산각 차이가 크게 발생한다, 이를 시준하기 위해서 원통형렌즈(cylindrical lens)와 구면렌즈를 조합하여 사용하여도 TEM00와 같은 양질의 펌프광을 만드는 데는 어려움이 존재하였고, 펌프광의 빔품질에 따라 레이저 발진기의 출력 빔품질이 영향을 받기 때문에 상대적으로 큰 광속확대기가 요구되어 레이저 발진기의 소형화에 어려움이 존재하였다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 마이크로칩 레이저 발진기 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 모듈은 펌프광을 발생하는 VCSEL 다이오드 레이저; 상기 VCSEL 다이오드 레이저에서 방출되는 펌프광을 집속하는 구면 렌즈; 상기 구면 렌즈를 통과한 펌프광을 흡수하고 큐스위칭 되도록 배치되는 공진기; 및 상기 VCSEL 다이오드 레이저, 상기 구면 렌즈 및 상기 공진기를 내부에 일렬로 정렬시킨 상태로 수용하는 레이저 하우징을 포함할 수 있다.
상기 공진기는, Er,Yb:Glass 재질로 형성된 이득 매질; Co:Spinel 결정 재질로 형성된 큐스위칭 매질을 포함할 수 있고, 상기 이득 매질 및 큐스위칭 매질은 광학접착을 통해 단일 블록으로 형성될 수 있다.
상기 이득 매질은 1 mm 내지 10 mm 범위의 두께를 가지고, 상기 큐스위칭 매질을 0.5 mm 내지 3 mm 범위의 두께를 가질 수 있다.
상기 공진기는, 상기 공진기의 일측에 형성되고 레이저 파장 1.5 nm에 대해 부분 반사하는 제 1 코팅층; 상기 공진기의 타측에 형성되고 레이저 파장 1.5 nm에 대해 전반사 하는 제 2 코팅층; 상기 공진기의 일측에 형성되고 펌프광에 대해 전반사하는 제 3 코팅층; 및 상기 공진기의 타측에 형성되고 펌프광에 대해 반사하지 않는 제 4 코팅층을 포함할 수 있다.
전술한 마이크로칩 레이저 모듈을 포함하는 일 실시 예의 레이저 발진기는 상기 마이크로칩 레이저 모듈에서 발생하는 레이저광을 확대하기 위한 광속 확대 모듈; 및 내부에 형성되는 내부 공간 및 상기 내부 공간에 배치되고 가운데 구멍이 형성된 격벽을 구비하는 발진기 하우징을 포함할 수 있고, 상기 발진기 하우징은 상기 격벽을 기준으로 일방향으로 상기 마이크로칩 레이저 모듈을 수용하고, 타방향으로 상기 광속 확대 모듈을 수용하고, 상기 마이크로칩 레이저 모듈 및 광속 확대 모듈의 광축이 일치하도록 고정하는 마이크로칩 레이저 발진기.
상기 광속 확대 모듈은, 광속을 확대하는 확대 렌즈; 광속을 시준하는 시준 렌즈; 및 상기 확대 렌즈 및 상기 시준 렌즈 사이에 배치되는 거리 유지기를 포함할 수 있다.
상기 마이크로칩 레이저 모듈은, 양단에 설치되는 O링을 더 포함할 수 있고, 상기 마이크로칩 레이저 모듈은 상기 O링을 통해 상기 발진기 하우징 내부에 끼워맞춤식으로 결합될 수 있다.
상기 광속 확대 모듈은, 상기 확대 렌즈의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 확대 렌즈 및 상기 발진기 하우징 내부 사이에 끼워 맞춤 결합되는 확대 렌즈 리테이너; 및 상기 시준 렌즈의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 발진기 하우징의 단부에 끼워 맞춤 결합되는 시준 렌즈 리테이너를 더 포함할 수 있고, 상기 광속 확대 모듈은, 상기 마이크로칩 레이저로부터 레이저가 입력되는 방향에 따라, 상기 확대 렌즈, 상기 거리 유지기 및 상기 시준 렌즈 순서로 배치될 수 있다.
상기 거리 유지기는, 상기 확대 렌즈 리테이너의 외경과 동일한 외경을 갖는 바디부; 및 상기 바디부로부터 돌출되고 상기 확대 렌즈와 접촉하며 상기 확대 렌즈의 외경과 동일한 외경을 갖는 결합 단부를 포함할 수 있고, 상기 확대 렌즈 리테이너는, 상기 확대 렌즈 및 상기 거리 유지기의 상기 결합 단부를 함께 감싸도록 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 발진기에 의하면, VCSEL 반도체 다이오드를 적용한 마이크로칩 레이저를 통하여 빔품질이 우수한 출력빔을 얻을 수 있다.
일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 발진기에 의하면, VCSEL 레이저 다이오드를 사용함으로써 일반적인 레이저 다이오드를 사용하는 경우보다, 집속에 사용되는 렌즈의 수를 줄일 수 있고, 광속 확대기의 크기를 줄일 수 있으므로 마이크로칩 레이저 발진기를 소형으로 제작하기 용이할 수 있다.
일 실시 예에 따른 공진기에 의하면, 이득 매질 및 큐스위칭 매질이 광학 접합을 통해 단일 블록으로 제공되기 때문에, 마이크로칩 레이저 모듈 내에서 차지하는 부피를 줄일 수 있고, 결과적으로 마이크로칩 레이저 모듈을 소형으로 제작할 수 있다.
일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 발진기에 의하면, 발진기 하우징의 양 끝단에서 마이크로칩 레이저 모듈 및 광속 확대 모듈을 모듈식으로 컴팩트하게 탈부착하는 것이 가능하기 때문에, 조립이 간편하고 모듈의 교체가 용이한 소형화된 마이크로칩 레이저 발진기를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 발진기의 단면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 발진기의 분해도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 모듈의 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 공진기의 분해도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 공진기의 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 광속 확대 모듈의 단면도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 발진기의 단면도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 발진기의 분해도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 발진기(1)는 눈 안전 파장을 발생하는 수동형 큐스위칭 레이저 발진기 일 수 있다. 예를 들어, 마이크로칩 레이저 발진기(1)는, 발진기 하우징(11), 마이크로칩 레이저 모듈(12) 및 광속 확대 모듈(13)을 포함할 수 있다.
발진기 하우징(11)은, 마이크로칩 레이저 발진기(1)의 외형을 형성하는 케이스일 수 있고, 내부 공간이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 발진기 하우징(11)은 원통형 형상을 가질 수 있지만, 단면의 외형은 삼각형, 사각형 및 다각형의 형상을 가질 수도 있다. 발진기 하우징(11)은, 마이크로칩 레이저 모듈(12) 및 광속 확대 모듈(13)을 수용할 수 있다.
예를 들어, 발진기 하우징(11)은 격벽(111), 제 1 내부 공간(112) 및 제 2 내부 공간(113)을 포함할 수 있다.
격벽(111)은, 발진기 하우징(11)의 내부 공간에서 발진기 하우징(11)의 길이 방향에 수직하게 형성되어 내부 공간(112, 113)을 2 개의 공간으로 구획할 수 있다. 예를 들어, 격벽(111)은 도 2와 같이, 내부 공간(112, 113)을 제 1 내부 공간(112) 및 제 2 내부 공간(113)으로 구획할 수 있다. 예를 들어, 격벽(111) 중앙에는 레이저광이 통과할 수 있는 구멍이 형성될 수 있다.
제 1 내부 공간(112)은, 도 2와 같이, 격벽(111)에 의해 구획된 발진기 하우징(11)의 내부 공간의 좌측 영역일 수 있다. 제 1 내부 공간(112)에는 광속 확대 모듈(13)이 탈부착 가능하게 삽입될 수 있다.
예를 들어, 제 1 내부 공간(112)의 외경의 크기 및 형태는 광속 확대 모듈(13)의 외경의 크기 및 형태와 동일하게 형성되어 있어서 광속 확대 모듈(13)은 제 1 내부 공간(112)에 컴팩트하게 삽입될 수 있고, 탈부착이 용이할 수 있다.
제 2 내부 공간(113)은, 도 2와 같이, 격벽(111)에 의해 구획된 발진기 하우징(11)의 내부 공간의 우측 영역일 수 있다. 제 2 내부 공간(113)에는 마이크로칩 레이저 모듈(12)이 탈부착 가능하게 삽입될 수 있다. 예를 들어, 제 2 내부 공간(113)의 외경의 크기 및 형태는 마이크로칩 레이저 모듈(12)의 외경의 크기 및 형태와 동일하게 형성되어 있어서 마이크로칩 레이저 모듈(12)은 제 2 내부 공간(113)에 컴팩트하게 삽입될 수 있다.
발진기 하우징(11)의 내부에서 탈부탁 가능한 마이크로칩 레이저 모듈(12) 및 광속 확대 모듈(13)에 의하면, 마이크로칩 레이저 모듈(12) 및 광속 확대 모듈(13)의 광축이 일치하도록 고정할 수 있다.
또한, 마이크로칩 레이저 모듈(12) 및 광속 확대 모듈(13)의 조립 및 분해가 용이하며, 유지 보수 및 교체를 위해 각각의 모듈을 용이하게 교체 및 수리할 수 있다.
마이크로칩 레이저 모듈(12)은 큐스위치된 레이저를 발생하기 위해 소형으로 컴팩트하게 형성될 수 있다. 마이크로칩 레이저 모듈(12)은 제 2 내부 공간(113)에 설치될 수 있고, 마이크로칩 레이저 모듈(12)에서 발생되는 큐스위치된 레이저는 격벽(111)의 구멍을 통과하여 제 1 내부 공간(112)에 설치된 광속 확대 모듈(13)로 입사될 수 있다. 마이크로칩 레이저 모듈(12)의 구체적인 구성은 도 3 내지 도 5를 통해 후술하기로 한다.
광속 확대 모듈(13)은 마이크로칩 레이저 모듈(12)에서 발생된 레이저를 입력받아 레이저의 광속을 확대하고, 레이저광의 발산각을 조절할 수 있다. 예를 들어, 광속 확대 모듈(13)은 제 1 내부 공간(112)에 설치될 수 있다. 광속 확대 모듈(13)의 구체적인 구성은 도 6을 통해 후술하기로 한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 모듈의 단면도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 공진기의 분해도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 공진기의 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 마이크로칩 레이저 모듈(12)은 레이저 하우징(121), VCSEL 다이오드 레이저(122), 구면 렌즈(123), 공진기(124) 및 O링(125)을 포함할 수 있다.
레이저 하우징(121)은, 마이크로칩 레이저 모듈(12)의 외형을 구성하는 케이스일 수 있다. 예를 들어, 레이저 하우징(121)은, 큐스위치된 레이저를 발생하기 위한 VCSEL 다이오드 레이저(122), 구면 렌즈(123) 및 공진기(124)를 컴팩트하게 수용할 수 있다. 예를 들어, 레이저 하우징(121)은 원통 형상의 케이스일 수 있다.
VCSEL 다이오드 레이저(122)는, VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, 수직 캐비티 표면 광방출 레이저) 레이저를 방출하는 반도체 레이저 다이오드일 수 있고, 공진기(124)에 펌프광을 제공할 수 있다.
예를 들어, VCSEL 다이오드 레이저(122)는, fast axis 및 slow axis의 발산각 차이가 일반적으로 사용되는 레이저 다이오드보다 작을 수 있다. 일반적인 레이저 다이오드의 경우, 레이저의 시준 및 광의 집속을 위해서 구면 렌즈(123)와 더불어 원통형 렌즈를 사용하는 것에 반해, VCSE 다이오드 레이저의 경우, 구면 형상의 집속 렌즈 하나만 사용하는 것이 가능할 수 있고, 또한, 양질의 펌프광을 만들어 낼 수 있기 때문에, 광속 확대 모듈(13)을 상대적으로 작게 구성할 수 있다. 따라서, VCSEL 다이오드 레이저(122)에 의하면, 마이크로칩 레이저 발진기(1)를 소형으로 구성할 수 있다.
구면 렌즈(123)는, VCSEL 다이오드 레이저(122)에서 발생하는 펌프광을 집속하여 공진기(124)에 전달할 수 있다.
공진기(124)는, 집속된 펌프광을 흡수하여 눈 안전 파장의 큐스위칭된 레이저를 방출할 수 있다. 공진기(124)는 VCSEL 다이오드 레이저(122) 및 구면 렌즈(123)와 함께 레이저 하우징(121) 내부에서 일렬로 정렬되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 공진기(124)는, 이득 매질(1241), 큐스위칭 매질(1242), 제 1 코팅층(1244), 제 2 코팅층(1245), 제 3 코팅층(1243) 및 제 4 코팅층(1246)을 포함할 수 있다.
이득 매질(1241)은, 펌프광을 입력받을 수 있고, 펌핑을 통해 밀도반전이 이루어질 수 있는 물질일 수 있으며, 펌프광을 증폭할 수 있다. 이득 매질(1241)을 통과하는 펌프광의 일부는 이득 매질(1241)에서 완전히 흡수되지 못하고 큐스위칭 매질(1242)로 전달될 수 있다.
예를 들어, 이득 매질(1241)은, 인산염유리(phosphate glass)소재의 Er,Yb:Glass 소재로 형성될 수 있다. 이 경우, 이득 매질(1241)은 1mm 내지 10 mm 범위의 두께를 가질 수 있다.
큐스위칭 매질(1242)은, 이득 매질(1241)을 통과한 펌프광을 입력받는 포화흡수체일 수 있다. 예를 들어, 큐스위칭 매질(1242)은 이득 매질(1241)에서 입력된 펌프광을 공진하도록 하여 큐스위치된 레이저를 발진할 수 있다.
예를 들어, 큐스위칭 매질(1242)은 Co:Spinel 결정(crystal)의 재질로 형성될 수 있고, 이 경우, 큐스위칭 매질(1242)은 0.5mm 내지 3 mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 이와 같은 큐스위칭 매질(1242)에 의하면, 단위 시간당 피크 파워를 향상시킴으로써 강한 첨두 출력을 발생시킬 수 있다.
예를 들어, 이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)은 VCSEL 다이오드 레이저(122)로부터 이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)의 순서로 배치될 수 있다.
예를 들어, 이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)은 하나의 단일 블록으로 형성될 수 있다. 이 경우, 이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)은 광학 접착을 통해 접착될 수 있다. 예를 들어, 광학 접착은 정밀표면 가공, 실온에서의 사전 결합 및 고온 어닐링 순으로 이루어질 수 있다.
이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)이 단일 블록으로 형성된 공진기(124)에 의하면, 그렇지 않은 경우와 비교하였을 때, 레이저 하우징(121) 내부에서 공진기(124)가 차지하는 공간을 줄일 수 있으므로, 결과적으로 레이저 하우징(121)의 부피를 축소할 수 있다.
제 1 코팅층(1244)은, 단일 블록으로 형성된 이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)의 양측 중 일측에 형성되는 반사 코팅층일 수 있다. 예를 들어, 제 1 코팅층(1244)은, 큐스위칭 매질(1242)의 양측 중 레이저가 발진되는 측에 형성될 수 있고, 레이저 파장, 예를 들면, 1.5 내지 1.6 nm에 대해서 부분 반사(Partial Reflection) 코팅 처리될 수 있다.
제 2 코팅층(1245)은, 단일 블록으로 형성된 이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)의 양측 중 제 1 코팅층(1244)의 반대쪽 측에 형성되는 반사 코팅층일 수 있다. 예를 들어, 제 2 코팅층(1245)은, 이득 매질(1241)의 양측 중 펌프광이 입사되는 측에 형성될 수 있고, 레이저 파장, 예를 들면, 1.5 내지 1.6 nm에 대해서 전 반사(High Reflection) 코팅 처리될 수 있다.
제 1 코팅층(1244) 및 제 2 코팅층(1245)에 의하면, 이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)을 통해 형성된 레이저 파장은 제 1 코팅층(1244) 및 제 2 코팅층(1245) 사이에서 공진되어 에너지가 여기(勵起)될 수 있다.
제 3 코팅층(1243)은, 단일 블록으로 형성된 이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)의 양측 중 일측에 형성되는 반사 코팅층일 수 있다. 예를 들어, 제 3 코팅층(1243)은, 큐스위칭 매질(1242)의 양측 중 레이저가 발진되는 측에 형성될 수 있고, 펌프광에 대해서 전 반사(High Reflection) 코팅 처리될 수 있다.
제 4 코팅층(1246)은, 단일 블록으로 형성된 이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)의 양측 중 제 3 코팅층(1243)의 반대쪽에 형성되는 반사 코팅층일 수 있다. 예를 들어, 제 4 코팅층(1246)은, 이득 매질(1241)의 양측 중 펌프광이 입사되는 측에 형성될 수 있고, 펌프광에 대해서 무 반사(Anti Reflection) 코팅 처리될 수 있다.
제 3 코팅층(1243) 및 제 4 코팅층(1246)에 의하면, 이득 매질(1241) 및 큐스위칭 매질(1242)을 통과한 잉여 펌프광이 다시 이득 매질(1241)로 회수될 수 있다.
O링(125)은, 레이저 하우징(121)의 양단에 배치될 수 있다. 예를 들어, O링(125)은, 레이저 하우징(121)의 양단 부분에서 레이저 하우징(121)의 둘레를 감싸도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 레이저 하우징(121)에서 O링(125)이 배치되는 부분의 둘레는 O링(125)이 고정되기 용이하도록 레이저 하우징(121)의 둘레를 따라서 O링(125)이 배치되기 위한 홈이 형성되어 있을 수 있다.
O링(125)에 의하면, 레이저 하우징(121)이 발진기 하우징(11)의 제 2 내부 공간(113)에 삽입될 때, 제 2 내부 공간(113) 및 레이저 하우징(121) 사이에 끼워 맞춰질 수 있고, 이에 따라, 레이저 하우징(121)이 발진기 하우징(11)의 제 2 내부 공간(113) 내부에서 단단히 고정될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 광속 확대 모듈의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 광속 확대 모듈(13)은, 확대 렌즈(131), 거리 유지기(132), 시준 렌즈(133), 확대 렌즈 리테이너(134) 및 확대 렌즈 리테이너(135)를 포함할 수 있다.
확대 렌즈(131)는, 마이크로칩 레이저 모듈(12)에서 출력되는 레이저광의 광속을 확대하는 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 확대 렌즈(131)는 제 1 내부 공간(112)에서 격벽(111)에 근접하게 배치될 수 있다.
확대 렌즈 리테이너(134)는, 확대 렌즈(131)의 일부를 감싸도록 형성될 수 있고, 확대 렌즈(131) 및 발진기 하우징(11)의 제 1 내부 공간(112)의 내벽 사이에 끼워 맞춤 결합 될 수 있다. 예를 들어, 확대 렌즈 리테이너(134)는 거리 유지기(132)의 결합 단부(1322) 및 확대 렌즈(131)를 함께 감싸도록 형성될 수 있어서, 제 1 내부 공간(112)에서 확대 렌즈(131) 및 거리 유지기(132)를 고정할 수 있고, 확대 렌즈(131) 및 거리 유지기(132) 사이의 결합을 지지할 수 있다. 확대 렌즈 리테이너(134)의 단부는 내측으로 절곡되어, 거리 유지기(132)의 결합 단부(1322)의 함몰된 부분에 삽입될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 확대 렌즈 리테이너(134) 및 거리 유지기(132) 사이에 확대 렌즈(131)를 올바르게 정렬된 상태로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 확대 렌즈 리테이너(134)는 탄성이 있는 재질로 형성될 수 있다.
거리 유지기(132)는, 확대 렌즈(131)를 통과한 레이저광의 이동 경로인 내부 통로가 형성되어 있는 관형 부재로, 확대 렌즈(131) 및 시준 렌즈(133) 사이의 거리를 유지시킬 수 있다.
예를 들어, 거리 유지기(132)는 확대 렌즈 리테이너(134)의 외경과 동일한 외경을 갖는 바디부(1321) 및 바디부(1321)로부터 돌출되고 확대 렌즈(131)와 접촉하며 확대 렌즈(131)의 외경과 동일한 외경을 갖는 결합 단부(1322)를 포함할 수 있다.
결합 단부(1322)에 의하면, 확대 렌즈 리테이너(134)는 확대 렌즈(131) 및 결합 단부(1322)를 함께 감싸도록 형성되어 확대 렌즈(131) 및 거리 유지기(132)를 발진기 하우징(11) 내에 고정할 수 있다.
예를 들어, 거리 유지기(132)의 내부 통로는 확대 렌즈(131)를 통과한 레이저광이 확대되는 정도를 고려하여, 단면적이 결합 단부(1322)에서 좁게 형성될 수 있고, 바디부(1321)에서는 넓게 확장되어 형성될 수 있다. 결합 단부(1322) 및 바디부(1321) 사이에는 경사부가 구비될 수 있다.
시준 렌즈(133)는, 확대된 레이저광의 광속을 시준하는 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 시준 렌즈(133)는 거리 유지기(132)의 확대 렌즈(131)와 접촉하는 결합 단부(1322)의 반대쪽 단부에 연결될 수 있다.
시준 렌즈 리테이너(135)는, 시준 렌즈(133)의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 발진기 하우징(11)의 단부에 끼워 맞춤 결합될 수 있다. 예를 들어, 시준 렌즈 리테이너(135)는 발진기 하우징(11)의 제 1 내부 공간(112)의 입구 부분에 배치될 수 있다.
예를 들어, 시준 렌즈 리테이너(135)는, 시준 렌즈(133) 및 거리 유지기(132) 사이에 밀착력을 제공하여 시준 렌즈(133) 및 거리 유지기(132)를 발진기 하우징(11)의 제 1 내부 공간(112)에서 고정시킬 수 있다. 시준 렌즈 리테이너(135)는 탄성이 있는 재질로 형성될 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 펌프광을 발생하는 VCSEL 다이오드 레이저와, 상기 VCSEL 다이오드 레이저에서 방출되는 펌프광을 집속하는 구면 렌즈와, Er,Yb:Glass 재질로 형성된 이득 매질 및 Co:Spinel 결정 재질로 형성된 큐스위칭 매질이 광학접착을 통해 단일 블록으로 형성되어 있는 공진기와, 상기 VCSEL 다이오드 레이저, 상기 구면 렌즈 및 상기 공진기를 내부에 일렬로 정렬시킨 상태로 수용하는 레이저 하우징을 구비하는 마이크로칩 레이저 모듈;
    상기 마이크로칩 레이저 모듈에서 발생하는 레이저광을 확대하는 확대 렌즈와, 광속을 시준하는 시준 렌즈와, 상기 확대 렌즈 및 상기 시준 렌즈 사이에 배치되는 거리 유지기를 구비하는 광속 확대 모듈; 및
    길이 방향을 따라서 내부에 형성되는 내부 공간 및 상기 내부 공간에서 길이 방향에 수직하게 배치되어 상기 내부 공간을 제 1 내부 공간과 제 2 내부 공간으로 구획하고, 가운데 구멍이 형성된 격벽을 구비하는 발진기 하우징을 포함하고,
    상기 제 1 내부 공간에는 상기 광속 확대 모듈이 탈부착 가능하게 삽입되고, 상기 제 2 내부 공간에는 상기 마이크로칩 레이저 모듈이 탈부착 가능하게 삽입되어, 상기 마이크로칩 레이저 모듈 및 광속 확대 모듈의 광축이 일치하도록 고정되는 마이크로칩 레이저 발진기.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 마이크로칩 레이저 모듈은, 양단에 설치되는 O링을 더 포함하고,
    상기 마이크로칩 레이저 모듈은 상기 O링을 통해 상기 발진기 하우징 내부에 끼워맞춤식으로 결합되는 마이크로칩 레이저 발진기.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 광속 확대 모듈은,
    상기 확대 렌즈의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 확대 렌즈 및 상기 발진기 하우징의 내부 사이에 끼워 맞춤 결합되는 확대 렌즈 리테이너; 및
    상기 시준 렌즈의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 상기 발진기 하우징의 단부에 끼워 맞춤 결합되는 시준 렌즈 리테이너를 더 포함하고,
    상기 광속 확대 모듈은, 상기 마이크로칩 레이저로부터 레이저가 입력되는 방향에 따라, 상기 확대 렌즈, 상기 거리 유지기 및 상기 시준 렌즈의 순서로 배치되는 마이크로칩 레이저 발진기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 거리 유지기는,
    상기 확대 렌즈 리테이너의 외경과 동일한 외경을 갖는 바디부; 및
    상기 바디부로부터 돌출되고 상기 확대 렌즈와 접촉하며 상기 확대 렌즈의 외경과 동일한 외경을 갖는 결합 단부를 포함하고,
    상기 확대 렌즈 리테이너는, 상기 확대 렌즈 및 상기 거리 유지기의 상기 결합 단부를 함께 감싸도록 형성되는 마이크로칩 레이저 발진기.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 이득 매질은 1 mm 내지 10 mm 범위의 두께를 가지고,
    상기 큐스위칭 매질을 0.5 mm 내지 3 mm 범위의 두께를 갖는 마이크로칩 레이저 발진기.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 공진기는,
    상기 공진기의 일측에 형성되고 레이저 파장 1.5 nm에 대해 부분 반사하는 제 1 코팅층;
    상기 공진기의 타측에 형성되고 레이저 파장 1.5 nm에 대해 전반사 하는 제 2 코팅층;
    상기 공진기의 일측에 형성되고 펌프광에 대해 전반사하는 제 3 코팅층; 및
    상기 공진기의 타측에 형성되고 펌프광에 대해 반사하지 않는 제 4 코팅층을 더 포함하는 마이크로칩 레이저 발진기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20120269214A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-25 Photop Suwtech, Inc. Passively Q-switched Microlaser

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3119394B2 (ja) * 1992-07-20 2000-12-18 富士通テン株式会社 車載用レーダ
US20120269214A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-25 Photop Suwtech, Inc. Passively Q-switched Microlaser

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