KR102066971B1 - Fiber array structure for fiber lase with improving chnnel and fiber array method for fiber lase - Google Patents

Fiber array structure for fiber lase with improving chnnel and fiber array method for fiber lase Download PDF

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김태우
유준상
정민완
이강인
김상인
이영민
고광웅
김동환
조준용
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Abstract

The present invention relates to an optical fiber array structure for an optical fiber laser having a channel improving structure applied thereto. The optical fiber array structure for an optical fiber laser having a channel improving structure applied thereto comprises: a laser module transmission optical fiber member of an optical fiber laser module; and an output transmission optical fiber member having the same core size as the laser module transmission optical fiber member, having a diameter less than the diameter of the laser module transmission optical fiber member and fused and connected to an end side of the laser module transmission optical fiber member. Output of a laser module can be increased by increasing the number of channels within a limited length in an optical array and an optical fiber is arranged in a plurality of lines so as to reduce a cladding interval. Moreover, the output of the laser module can be further increased by further increasing the number of channels within the limited length in the optical fiber array.

Description

채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체 및 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 방법{FIBER ARRAY STRUCTURE FOR FIBER LASE WITH IMPROVING CHNNEL AND FIBER ARRAY METHOD FOR FIBER LASE}FIBER ARRAY STRUCTURE FOR FIBER LASE WITH IMPROVING CHNNEL AND FIBER ARRAY METHOD FOR FIBER LASE}

본 발명은 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체 및 레이저용 광섬유 어레이 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 광섬유 어레이의 채널을 증대시켜 결합빔의 출력을 높일 수 있는 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에 관한 발명이다.The present invention relates to an optical fiber array structure for an optical fiber laser and a method for arranging an optical fiber laser for applying a channel enhancement structure. The present invention relates to an optical fiber array structure.

일반적으로 광섬유 어레이를 이용한 광섬유 레이저빔은 광학 스위칭, 신호처리, 광학 단층촬영, 센싱, 그리고 다파장 빔결합 분야에서 널리 활용되고 있다. In general, fiber laser beams using fiber arrays are widely used in the fields of optical switching, signal processing, optical tomography, sensing, and multi-wavelength beam combining.

광섬유 레이저빔은 우수한 빔품질을 유지하면서 광섬유 레이저의 출력을 증대하기 위해 빔결합 방식이 널리 활용된다. The fiber laser beam is widely used in the beam combining method to increase the output of the fiber laser while maintaining excellent beam quality.

특히, 다파장 빔결합을 통한 출력 증대 방식은 그 구성이 간단하면서도 출력 증대가 용이해서 각광을 받고 있다. In particular, the method of increasing the output power through the multi-wavelength beam coupling has been spotlighted for its simple structure and easy output increase.

다파장 빔결합에는 단일 회절격자를 적용하는 방식과 이중 회절격자를 적용하는 방식 두 가지가 있는데 이중 회절격자 방식은 레이저 모듈의 선폭 허용 범위가 넓어 광섬유 레이저 모듈 제작 부분에서는 용이하지만 시준빔을 적용해야 하고 대형 회절격자 또는 복수의 회절격자가 필요해서 구성의 복잡도가 높고 시스템 크기도 커지게 된다. There are two types of multi-wavelength beam combining: a single diffraction grating and a double diffraction grating. The double diffraction grating has a wide line width of the laser module, so it is easy to manufacture a fiber laser module, but a collimation beam must be applied. In addition, large diffraction gratings or plural diffraction gratings are required, resulting in high complexity and system size.

반면 단일 회절격자 방식은 레이저 모듈의 선폭 허용 범위가 좁아서 레이저 모듈 출력 증대가 어려운 단점이 있지만 광섬유 어레이와 하나의 회절격자를 적용하기 때문에 시스템을 간단하게 구성할 수 있는 장점이 있다. On the other hand, the single diffraction grating method has a disadvantage in that it is difficult to increase the output of the laser module due to the narrow width of the laser module. However, since the optical fiber array and one diffraction grating are applied, the system can be easily configured.

광섬유 어레이에서 나온 빔은 발산하는 형태로 전송거울을 향하게 되고 전송 거울 반사 이후 시준빔의 형태로 회절격자를 향하게 된다. The beam from the optical fiber array is directed toward the transmission mirror in divergent form and then to the diffraction grating in the form of collimation beam after reflection of the transmission mirror.

빔품질을 위해 전송 거울은 비축 비구면을 적용하게 되는데 광섬유 어레이에서 출사되는 빔이 광축에서 멀어질수록 빔품질은 저하된다. For beam quality, the transmission mirror applies an aspheric aspheric surface. As the beam emitted from the optical fiber array moves away from the optical axis, the beam quality decreases.

이와 같은 광섬유 어레이 출력빔의 빔품질 저하를 막기 위해서는 특정 길이 내에서만 광원을 배치해야 한다. In order to prevent such beam quality degradation of the optical fiber array output beam, the light source should be disposed only within a specific length.

이처럼 광섬유를 제한된 공간에 배치하게 되면 채널 수는 제한될 수밖에 없어 최종적으로 출력되는 결합빔의 최종 출력을 증대시키는데 한계가 있는 것이다.As such, when the optical fiber is placed in a limited space, the number of channels is inevitably limited, and thus there is a limit in increasing the final output of the finally output combined beam.

0001)한국 특허등록 제1928406호 '광섬유 레이저 생성장치'(2018.12.06.등록)Registered Korea Patent No. 1928406 'Optical Fiber Laser Generating Device' (registered on Dec. 6, 2018)

본 발명의 목적은 코어 크기는 동일하고 클래딩 크기가 서로 다른 2개의 광섬유를 서로 융착시켜 광섬유 어레이에서 채널 개수를 늘릴 수 있는 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체 및 레이저용 광섬유 어레이 방법을 제공하는 데 있다. Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide an optical fiber array structure for an optical fiber laser and an optical fiber array method for a laser, in which a channel enhancement structure capable of increasing the number of channels in an optical fiber array by fusing two optical fibers having the same core size and different cladding sizes together. There is.

본 발명의 다른 목적은 광섬유를 복수의 줄로 배치하여 클래딩 간격을 줄임으로써 광섬유 어레이에서 채널 개수를 늘릴 수 있는 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체 및 레이저용 광섬유 어레이 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an optical fiber array structure for a laser and an optical fiber array method for a laser, to which a channel increasing structure capable of increasing the number of channels in the optical fiber array by reducing the cladding interval by arranging the optical fibers in a plurality of lines.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예는 광섬유 레이저 모듈의 레이저 모듈용 전송 광섬유부재 및 상기 레이저 모듈용 전송 광섬유부재와 코어 크기는 동일하고 클래딩 직경이 작으며 상기 레이저 모듈용 전송 광섬유부재의 단부 측에 융착되어 연결되는 출력용 전송 광섬유부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object of the present invention, an embodiment of the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied is a transmission optical fiber member for a laser module of the optical fiber laser module and a transmission optical fiber member and core for the laser module. The size is the same, the cladding diameter is small, characterized in that it comprises an output transmission optical fiber member fused and connected to the end side of the transmission optical fiber member for the laser module.

본 발명에서 상기 레이저 모듈용 전송 광섬유부재와 상기 출력용 전송 광섬유부재는 중심이 일치되게 융착될 수 있다. In the present invention, the transmission optical fiber member for the laser module and the transmission optical fiber member for output may be fused to match their centers.

본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예는 상기 출력용 전송 광섬유부재의 단부 측이 융착되어 고정되는 어레이 블럭부재를 더 포함할 수 있다. One embodiment of the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied may further include an array block member to which an end side of the output transmission optical fiber member is fused and fixed.

본 발명에서 상기 출력용 전송 광섬유부재는 클래딩부 및 상기 클래딩부를 감싸는 자켓부를 포함하고, 상기 출력용 전송 광섬유부재는 상기 어레이 블럭부재에 융착되는 일부분이 상기 자켓부가 제거된 클래딩부만으로 형성될 수 있다. In the present invention, the output transmission optical fiber member includes a cladding portion and a jacket portion surrounding the cladding portion, and the output transmission optical fiber member may be formed of only a cladding portion from which the jacket portion is removed from a portion fused to the array block member.

본 발명에서 복수의 상기 출력용 전송 광섬유부재는 2줄로 배치되되, 상기 자켓부가 2줄로 배치되고, 상기 자켓부가 제거된 클래딩부가 1줄로 배치될 수 있다. In the present invention, the plurality of transmission optical fiber members for output may be arranged in two lines, the jacket part may be arranged in two lines, and the cladding part from which the jacket part is removed may be arranged in one line.

본 발명에서 상기 출력용 전송 광섬유부재는 제1줄에 위치되는 복수의 자켓부를 포함하는 제1출력용 전송 광섬유 그룹 및 제1줄의 윗쪽에 위치되는 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부를 포함하는 제2출력용 전송 광섬유 그룹을 포함하며, 상기 제2출력용 전송 광섬유 그룹의 각 자켓부는 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부 사이에 위치되고, 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부와 일부분이 겹쳐지게 위치될 수 있다. In the present invention, the output transmission optical fiber member includes a first transmission optical fiber group including a plurality of jacket portions positioned in a first row and a second plurality of jacket portions located in a second row positioned above the first row. A transmission fiber group for output, wherein each jacket portion of the second transmission fiber group is positioned between the jacket portions of the first transmission fiber group, and a portion overlapping with the jacket portion of the first transmission fiber group Can be.

본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예는 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹, 상기 제2출력용 전송 광섬유 그룹이 통과되는 광섬유 지지통로가 구비되어 제1줄에 위치되는 복수의 자켓부와 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부의 위치를 지지하는 어레이 자켓부재를 더 포함할 수 있다. One embodiment of the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied is provided with an optical fiber support passage through which the first output transmission optical fiber group and the second output transmission optical fiber group are positioned in a first row. It may further include an array jacket member for supporting the position of the plurality of jacket portion and the plurality of jacket portion located in the second row.

본 발명에서 상기 광섬유 지지통로는 하부면에 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부가 각각 안착되는 복수의 제1V홈부가 연속되게 위치되고, 상부면에 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부가 안착되는 복수의 제2V홈부가 연속되게 위치되고, 상기 제1V홈부는 상기 제2V홈부 사이에 위치되고, 상기 제2V홈부는 상기 제1V홈부 사이에 위치될 수 있다. In the present invention, the optical fiber support passage is located on the lower surface of the plurality of first grooves in the grooves are respectively placed in the jacket portion of the transmission optical fiber group for the first output, the upper surface is seated jacket portion of the transmission optical fiber group for the first output A plurality of second V grooves may be continuously positioned, the first V grooves may be located between the second V grooves, and the second V grooves may be located between the first V grooves.

본 발명에서 상기 어레이 자켓부재는 상기 제1V홈부를 형성하는 제1경사면과 제2경사면에 각각 위치되고 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부를 지지하는 제1광섬유 지지부와 제2광섬유 지지부 및 상기 제2V홈부를 형성하는 제3경사면과 제4경사면에 각각 위치되고 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 제2출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부를 지지하는 제3광섬유 지지부와 제4광섬유 지지부를 구비할 수 있다. In the present invention, the array jacket member is located on the first inclined surface and the second inclined surface forming the first V-groove, respectively, and is elastically supported by a spring to support the first optical fiber support and the jacket of the transmission optical fiber group for first output. A third optical fiber support portion and a fourth optical fiber support portion which are respectively positioned on the third and fourth slopes forming the second optical fiber support portion and the second V groove, and are elastically supported by springs to support the jacket portion of the transmission optical fiber group for the second output; It can be provided.

본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예는 상기 어레이 블럭부재가 안착되는 베이스 받침부재 및 상기 베이스 받침부재 상에 위치되어 한줄로 배치되는 자켓부가 제거된 클래딩부가 상면에 안착되는 광섬유 받침부재를 더 포함할 수 있다. One embodiment of an optical fiber array structure for a fiber laser to which a channel augmentation structure is applied according to the present invention includes a base support member on which the array block member is seated, and a cladding portion from which a jacket part disposed in a row is disposed on the base support member. It may further include an optical fiber support member seated on.

본 발명에서 상기 어레이 블럭부재는 상기 베이스 받침부재 상에 접착되어 고정되고, 상기 광섬유 받침부재의 전면에 접착되어 고정될 수 있다. In the present invention, the array block member may be adhered and fixed on the base support member, and may be adhered to and fixed to the front surface of the optical fiber support member.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 방법은 광섬유 레이저 모듈에 연결되는 복수의 레이저 모듈용 전송 광섬유부재에 상기 레이저 모듈용 전송 광섬유부재와 코어 크기는 동일하고 클래딩 직경이 작은 출력용 전송 광섬유부재를 각각 융착시킨 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object of the present invention, the optical fiber array method for the optical fiber laser according to the present invention has the same core size as the transmission optical fiber member for the laser module and the cladding in the transmission optical fiber member for the plurality of laser modules connected to the optical fiber laser module. A transmission fiber member for output having a small diameter is fused.

본 발명에서 상기 레이저 모듈용 전송 광섬유부재와 상기 출력용 전송 광섬유부재는 중심이 일치되게 융착될 수 있다. In the present invention, the transmission optical fiber member for the laser module and the transmission optical fiber member for output may be fused to match their centers.

본 발명에서 상기 출력용 전송 광섬유부재에서 자켓부를 제거한 클래딩부를 어레이 블록블럭부 융착시켜 복수의 클래딩부를 1줄로 정렬할 수 있다. In the present invention, the cladding portion from which the jacket portion is removed from the output optical fiber member may be fused to the array block block portion to align the plurality of cladding portions in one line.

본 발명에서 복수의 상기 출력용 전송 광섬유부재는 2줄로 배치되되, 상기 자켓부가 2줄로 배치되고, 상기 자켓부가 제거된 클래딩부가 1줄로 배치되는 배치될 수 있다. In the present invention, the plurality of transmission optical fiber members for output may be arranged in two lines, the jacket part is arranged in two lines, and the cladding part from which the jacket part is removed may be arranged in one line.

본 발명에서 상기 출력용 전송 광섬유부재는 제1줄에 위치되는 복수의 자켓부를 포함하는 제1출력용 전송 광섬유 그룹 및 제1줄의 윗쪽에 위치되는 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부를 포함하는 제2출력용 전송 광섬유 그룹을 포함하며, 상기 제2출력용 전송 광섬유 그룹의 각 자켓부는 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부 사이에 위치되고, 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부와 일부분이 겹쳐지게 위치될 수 있다.In the present invention, the output transmission optical fiber member includes a first transmission optical fiber group including a plurality of jacket portions positioned in a first row and a second plurality of jacket portions located in a second row positioned above the first row. A transmission fiber group for output, wherein each jacket portion of the second transmission fiber group is positioned between the jacket portions of the first transmission fiber group, and a portion overlapping with the jacket portion of the first transmission fiber group Can be.

본 발명은 코어 크기는 동일하고 클래딩 크기가 서로 다른 2개의 광섬유를 서로 융착시켜 광섬유 어레이에서 채널 개수를 제한된 길이 내에서 늘림으로써 레이저 모듈의 출력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, two optical fibers having the same core size and different cladding sizes are fused to each other, thereby increasing the output of the laser module by increasing the number of channels within a limited length in the optical fiber array.

본 발명은 광섬유를 복수의 줄로 배치하여 클래딩 간격을 줄임으로써 광섬유 어레이에서 채널 개수를 제한된 길이 내에서 더 늘림으로써 레이저 모듈의 출력을 더 증대시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of further increasing the output of the laser module by increasing the number of channels in a limited length in the optical fiber array by reducing the cladding spacing by placing the optical fiber in a plurality of lines.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예를 도시한 개략도.
도 3은 일반적인 다파장 빔 결합 장치의 기본 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예에서 전송거울 초점거리 별 광섬유 어레이 채널 최대 간격을 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 다른 실시예를 도시한 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 또 다른 실시예를 도시한 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 또 다른 실시예에서 어레이 자켓부재의 일 실시예를 도시한 도면.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 광섬유의 종류에 따른 각각의 실시예를 도시한 도면.
도 11은 광섬유 종류별 채널 간격에 따른 광섬유 어레이 채널 개수를 나타내는 그래프.
도 12는 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 광섬유 레이저 모듈 출력별 최종 출력을 나타낸 그래프.1 and 2 are schematic diagrams showing one embodiment of an optical fiber array structure for a fiber laser to which a channel enhancement structure according to the present invention is applied.
3 is a basic conceptual view of a typical multi-wavelength beam combining device.
Figure 4 is a graph showing the maximum distance of the optical fiber array channel by the transmission mirror focal length in an embodiment of the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied.
Figure 5 is a schematic diagram showing another embodiment of the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied.
Figure 6 is a schematic diagram showing another embodiment of the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied.
7 is a view showing one embodiment of the array jacket member in another embodiment of the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied.
8 to 10 are views showing respective embodiments according to the type of optical fiber in the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied.
11 is a graph showing the number of optical fiber array channels according to the channel spacing for each optical fiber type.
12 is a graph showing the final output for each fiber laser module output in the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied.

본 발명을 더욱 상세히 설명한다.The present invention is explained in more detail.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.When described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention. Prior to the detailed description of the invention, the terms or words used in the specification and claims described below should not be construed as limiting in their usual or dictionary meanings. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예를 도시한 개략도이고, 더 상세하게 도 2의 (a)는 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 평면도이고, 도 2의 (b)는 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 측면도임을 밝혀둔다. 1 and 2 are schematic diagrams showing an embodiment of an optical fiber array structure for a fiber laser to which a channel enhancement structure according to the present invention is applied, and in more detail, (a) of FIG. 2 is applied to the channel enhancement structure according to the present invention. 2 is a plan view of the optical fiber array structure for the optical fiber laser, and FIG. 2B is a side view of the optical fiber array structure for the optical fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied.

도 1 및 도 2를 참고하면 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예는 광섬유 레이저 모듈의 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100) 및 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 코어 크기는 동일하고 클래딩 크기가 작으며 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)의 단부 측에 융착되어 연결되는 출력용 전송 광섬유부재(200)를 포함한다.1 and 2, an embodiment of an optical fiber array structure for a fiber laser to which a channel enhancement structure is applied according to the present invention is a transmission fiber member 100 for a laser module of a fiber laser module and a transmission fiber member 100 for a laser module. ) And the core size is the same, the cladding size is small, and includes an output transmission optical fiber member 200 is fused and connected to the end side of the transmission optical fiber member 100 for laser module.

레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 출력용 전송 광섬유부재(200)는 각각 복수로 구비되어 복수 채널을 구성함을 밝혀둔다. The transmission optical fiber member 100 and the transmission optical fiber member 200 for the laser module are provided in plural, respectively.

즉, 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 출력용 전송 광섬유부재(200)는 코어의 직경은 동일하고, 출력용 전송 광섬유부재(200)의 클래딩 직경은 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)의 클래딩 직경보다 작은 직경을 가지게 된다. That is, the diameter of the core of the transmission optical fiber member 100 and the transmission optical fiber member 200 for the laser module are the same, and the cladding diameter of the transmission optical fiber member 200 for the output is the cladding diameter of the transmission optical fiber member 100 for the laser module. It will have a smaller diameter.

그리고, 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체는 출력용 전송 광섬유부재(200)의 단부 측이 융착되어 고정되는 어레이 블럭부재(300)를 더 포함할 수 있다. In addition, the optical fiber array structure for the fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied may further include an array block member 300 on which an end side of the transmission optical fiber member 200 is fused and fixed.

어레이 블럭부재(300)는 유리 등과 같이 레이저 빔을 투과시킬 수 있고, 레이저 빔의 파장에 대해 흡수가 적은 공지의 재질로 제조되며 더 상세함 설명은 생략함을 밝혀둔다. The array block member 300 can transmit a laser beam, such as glass, and is made of a known material with less absorption for the wavelength of the laser beam, and more detailed description will be omitted.

레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 출력용 전송 광섬유부재(200)는 각각 1줄로 배치되고, 등간격으로 배치될 수 있다. The transmission optical fiber member 100 and the transmission optical fiber member 200 for the laser module may be arranged in one line, respectively, and may be arranged at equal intervals.

본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체는 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)보다 클래딩 직경이 작은 출력용 전송 광섬유부재(200)를 이용하여 제한된 공간 내에서 더 많은 개수로 배치가 가능하여 채널의 개수를 늘릴 수 있게 된다. The optical fiber array structure for the fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied is arranged in a larger number in a limited space by using the transmission fiber member 200 for output having a smaller cladding diameter than the transmission fiber member 100 for the laser module. It is possible to increase the number of channels.

또한, 출력용 전송 광섬유부재(200)는 어레이 블럭부재(300)에 융착되는 일부분이 자켓이 벗겨진 클래딩부분으로 형성될 수 있다.In addition, the transmission optical fiber member 200 for output may be formed of a cladding portion of the jacket portion is peeled off the array block member 300.

즉, 출력용 전송 광섬유부재(200)는 어레이 블럭부재(300)에 융착되는 단부 측 부분이 클래딩부분으로만 이루어짐으로써 제한된 공간 내에서 더 많은 개수로 배치가 가능하여 채널의 개수를 더 늘릴 수 있게 된다.That is, the output transmission optical fiber member 200 can be arranged in a larger number in the limited space because the end side portion fused to the array block member 300 only consists of the cladding portion, thereby increasing the number of channels. .

즉, 출력용 전송 광섬유부재(200)는 클래딩부(220), 클래딩부(220)를 감싸는 자켓부(210)를 포함하고, 출력용 전송 광섬유부재(200)는 어레이 블럭부재(300)에 융착되는 일부분이 자켓부(210)가 제거된 클래딩부(220)만으로 형성될 수 있다.That is, the output transmission optical fiber member 200 includes a cladding unit 220 and a jacket part 210 surrounding the cladding unit 220, and the output transmission optical fiber member 200 is a portion fused to the array block member 300. The jacket 210 may be formed of only the cladding portion 220 from which the jacket portion 210 is removed.

도 3은 일반적인 다파장 빔 결합 장치의 기본 개념도이고, 도 3을 참고하면 각기 파장이 다른 복수의 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)는 출력용 전송 광섬유부재(200)와 연결되고 출력용 전송 광섬유부재(200)에서 출력되어 어레이 블럭부재(300)를 통해 나온 빔은 발산하는 형태로 전송거울(10)로 향한다. 3 is a basic conceptual view of a general multi-wavelength beam combining apparatus, and referring to FIG. 3, a plurality of laser module transmission optical fiber members 100 having different wavelengths are connected to an output optical fiber member 200 and a transmission optical fiber member for output ( The beam output from 200 and exits through the array block member 300 is directed toward the transmission mirror 10 in a diverging form.

어레이 블럭부재(300)와 전송거울(10)간 거리는 전송거울 초점거리에 해당하고 전송거울(10)에서 반사된 레이저 빔은 시준빔이 되어 회절격자(20)를 향하게 된다. The distance between the array block member 300 and the transmission mirror 10 corresponds to the transmission mirror focal length, and the laser beam reflected from the transmission mirror 10 becomes a collimation beam to face the diffraction grating 20.

회절격자(20)는 전송거울(10)과 초점거리만큼 떨어져 있고 파장이 다른 레이저 빔은 각기 다른 각도로 회절격자(20)에 입사되게 된다. The diffraction grating 20 is separated from the transmission mirror 10 by a focal length, and laser beams having different wavelengths are incident on the diffraction grating 20 at different angles.

입사된 빔들은 회절격자(20)에서 하나의 빔으로 중첩이 되고 같은 각도로 회절되어 하나의 빔으로 결합된다. The incident beams are superimposed on one diffraction grating 20 into one beam, diffracted at the same angle, and combined into one beam.

복수의 레이저 빔이 하나의 빔으로 결합되기 위해서는 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 출력용 전송 광섬유부재(200)의 위치별 파장이 정확하게 제어되어야 한다. In order for the plurality of laser beams to be combined into one beam, wavelengths for each position of the transmission optical fiber member 100 and the transmission optical fiber member 200 for the laser module must be accurately controlled.

그리고 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 출력용 전송 광섬유부재(200)를 포함하는 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 위치별 레이저 파장은 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100), 출력용 전송 광섬유부재(200), 어레이 블럭부재(300)의 사양뿐만 아니라 전송거울(10), 그리고 회절격자(20)의 사양으로부터 계산할 수 있음을 밝혀둔다. And the laser wavelength for each position in the optical fiber array structure for the optical fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention including the transmission optical fiber member 100 and the output optical fiber member 200 for the laser module is applied to the transmission optical fiber member 100 for the laser module ), It can be calculated from the specifications of the transmission optical fiber member 200, the array block member 300, as well as the specifications of the transmission mirror 10, and the diffraction grating 20.

도 4는 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예에서 전송거울 초점거리 별 광섬유 어레이 채널 최대 간격을 나타내는 그래프이다. Figure 4 is a graph showing the maximum distance of the optical fiber array channel by the transmission mirror focal length in an embodiment of the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied.

도 4를 참고하면 전송거울은 수차를 최소화하기 위해 비축 비구면을 사용하게 되는데 광축에서 멀어질수록 빔품질이 저하된다. Referring to FIG. 4, the transmission mirror uses a non-axis aspheric surface to minimize aberration, and the farther away from the optical axis, the beam quality deteriorates.

본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 중심을 광축과 일치시키고 중심으로부터 얼마나 멀어질 때 회절한계를 벗어나는지를 확인하였다. In the optical fiber array structure for the fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied, it was confirmed that the center coincides with the optical axis and how far from the center deviates the diffraction limit.

초점거리가 증가할수록 빔크기도 커지고 그에 따른 비축 거리가 증가해서 특정 초점거리를 지나면 다시 허용간격이 작아짐을 확인할 수 있다. As the focal length increases, the beam size also increases, and the stockpile distance increases accordingly, and the allowable distance decreases again after passing a specific focal length.

도 5는 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 다른 실시예를 도시한 개략도이고, 도 5를 참고하면 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 다른 실시예는 출력용 전송 광섬유부재(200) 중 자켓부(210)를 복수의 줄로 배치하고, 자켓부(210)가 제거된 클래딩부(220)를 한 줄로 배치할 수 있다. FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of an optical fiber array structure for a fiber laser to which a channel enhancement structure is applied according to the present invention. Referring to FIG. 5, another optical fiber array structure for an optical fiber laser to which a channel enhancement structure is applied according to the present invention is illustrated. According to the embodiment, the jacket 210 may be arranged in a plurality of rows of the output optical fiber member 200, and the cladding unit 220 from which the jacket 210 is removed may be arranged in a row.

출력용 전송 광섬유부재(200)는 2줄로 배치되는 것을 일 예로 하고, 제1줄과 제2줄에 위치되는 자켓부(210)는 서로 일부분 겹쳐지도록 위치될 수 있다. As an example, the output transmission optical fiber member 200 is disposed in two lines, and the jacket 210 positioned in the first line and the second line may be partially overlapped with each other.

즉, 출력용 전송 광섬유부재(200)는 제1줄에 위치되는 복수의 자켓부(210a)를 포함하는 제1출력용 전송 광섬유 그룹(200a), 제1줄의 윗쪽에 위치되는 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부(210b)를 포함하는 제2출력용 전송 광섬유 그룹(200b)을 포함할 수 있다. That is, the output transmission optical fiber member 200 is located in the first output transmission optical fiber group 200a including a plurality of jacket portions 210a positioned in the first row, and the second transmission line located above the first row. A second output transmission optical fiber group 200b including a plurality of jacket portions 210b may be included.

제1줄에 위치되는 복수의 자켓부(210a) 즉, 제1출력용 전송 광섬유 그룹(200a)과 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부(210b) 즉, 제2출력용 전송 광섬유 그룹(200b)은 서로 나란하게 위치된다. The plurality of jacket portions 210a positioned in the first line, that is, the first transmission optical fiber group 200a and the plurality of jacket portions 210b positioned in the second line, that is, the second output transmission optical fiber group 200b Placed next to each other.

제2출력용 전송 광섬유 그룹(200b)의 각 자켓부(210b)는 제1출력용 전송 광섬유 그룹(200a)의 자켓부(210a) 사이에 위치되고, 제1출력용 전송 광섬유 그룹(200a)의 자켓부(210a)와 일부분이 겹쳐지게 위치된다. Each jacket portion 210b of the second transmission optical fiber group 200b is positioned between the jacket portions 210a of the first transmission optical fiber group 200a, and the jacket portion of the first transmission optical fiber group 200a is disposed. A portion overlaps with 210a).

즉, 제1출력용 전송 광섬유 그룹(200a)의 복수의 자켓부(200a)와 제2출력용 전송 광섬유 그룹(200b)의 복수의 자켓부(200b)는 가로 방향, 세로 방향에서 서로 일부분이 겹쳐지게 위치되면서 2줄의 배치공간을 최소화할 수 있다. That is, the plurality of jacket portions 200a of the first transmission optical fiber group 200a and the plurality of jacket portions 200b of the second transmission optical fiber group 200b are partially overlapped with each other in the horizontal and vertical directions. As a result, the layout space of two lines can be minimized.

도 6은 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 또 다른 실시예를 도시한 개략도이고, 도 7은 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 또 다른 실시예에서 어레이 자켓부재(400)의 일 실시예를 도시한 도면이다. 6 is a schematic view showing another embodiment of an optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied, and FIG. 7 is another view of an optical fiber array structure for the fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied. In the embodiment is a view showing an embodiment of the array jacket member 400.

도 6 및 도 7을 참고하면 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체는 제1줄에 위치되는 복수의 자켓부(210a)를 포함하는 제1출력용 전송 광섬유 그룹(200a), 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부(210b)를 포함하는 제2출력용 전송 광섬유 그룹(200b)이 통과되는 광섬유 지지통로(410)가 구비되어 제1줄에 위치되는 복수의 자켓부(210a)와 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부(210b)의 위치를 지지하는 어레이 자켓부재(400)를 더 포함할 수 있다. 6 and 7, the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied includes a first transmission optical fiber group 200a including a plurality of jacket portions 210a positioned in a first row; A plurality of jacket portions 210a positioned in the first row are provided with an optical fiber support passage 410 through which the second output optical fiber group 200b including the plurality of jacket portions 210b positioned in the second row passes. And an array jacket member 400 supporting the positions of the plurality of jacket portions 210b positioned in the second row.

광섬유 지지통로(410)는 하부면에 제1줄에 위치되는 복수의 자켓부(210a)가 각각 안착되는 복수의 제1V홈부(411)가 연속되게 위치되고, 상부면에 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부(210b)가 안착되는 복수의 제2V홈부(412)가 연속되게 위치된다. In the optical fiber support passage 410, a plurality of first V grooves 411 in which the plurality of jacket portions 210a positioned in the first row are respectively disposed on the lower surface is continuously disposed, and the second line is positioned in the second row on the upper surface. The plurality of second V-grooves 412 on which the plurality of jacket portions 210b are seated are continuously positioned.

제1V홈부(411)는 제2V홈부(412) 사이에 위치되고, 제2V홈부(412)는 제1V홈부(411) 사이에 위치되어 제1줄에 위치되는 복수의 자켓부(210a)와 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부(210b)가 가로 방향, 세로 방향에서 서로 일부분씩 겹쳐서 안정적으로 위치될 수 있도록 한다. The first V-groove 411 is positioned between the second V-groove 412, and the second V-groove 412 is positioned between the first V-groove 411 and positioned in the first row. The plurality of jacket portions 210b positioned in two rows may be stably overlapped with one another in the horizontal and vertical directions.

또한, 어레이 자켓부재(400)는 제1V홈부(411)를 형성하는 제1경사면과 제2경사면에 각각 위치되고 스프링에 의해 탄성 지지되어 제1줄에 위치되는 자켓부(210a)를 지지하는 제1광섬유 지지부(420)와 제2광섬유 지지부(430)를 구비할 수 있다.In addition, the array jacket member 400 is formed on the first inclined surface and the second inclined surface forming the first V-groove 411, respectively, and is elastically supported by a spring to support the jacket portion 210a positioned in the first row. The first optical fiber support 420 and the second optical fiber support 430 may be provided.

또한, 어레이 자켓부재(400)는 제2V홈부(412)를 형성하는 제3경사면과 제4경사면에 각각 위치되고 스프링에 의해 탄성 지지되어 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부(210b)를 지지하는 제3광섬유 지지부(440)와 제4광섬유 지지부(450)를 구비할 수 있다.In addition, the array jacket member 400 supports a plurality of jacket portions 210b positioned on the third and fourth slopes forming the second V-groove 412, respectively, and elastically supported by springs to be positioned on the second row. The third optical fiber support portion 440 and the fourth optical fiber support portion 450 may be provided.

제1광섬유 지지부(420)와 제2광섬유 지지부(430) 및 제3광섬유 지지부(440)와 제4광섬유 지지부(450)는 자켓부(210a, 210b)의 위치를 안정적으로 지지하며 다양한 직경의 자켓부(210a, 210b)의 위치를 지지할 수 있다. The first optical fiber support 420, the second optical fiber support 430, the third optical fiber support 440, and the fourth optical fiber support 450 stably support the positions of the jacket portions 210a and 210b and have jackets of various diameters. The positions of the portions 210a and 210b may be supported.

또한, 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체는 어레이 블럭부재(300)가 안착되는 베이스 받침부재(500), 베이스 받침부재(500) 상에 위치되어 한줄로 배치되는 복수의 출력용 전송 광섬유부재(200) 즉, 자켓부(210)가 제거된 클래딩부(220)가 상면에 안착되는 광섬유 받침부재(600)를 더 포함할 수 있다. In addition, the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied is located on the base support member 500 and the base support member 500 on which the array block member 300 is seated. The output optical fiber member 200, that is, the cladding portion 220 from which the jacket portion 210 is removed may further include an optical fiber support member 600 seated on an upper surface.

어레이 블럭부재(300)는 베이스 받침부재(500) 상에 접착되어 고정되고, 아울러 광섬유 받침부재(600)의 전면에 접착되어 고정되는 것을 일 예로 한다. The array block member 300 is bonded to and fixed on the base support member 500, and is attached to and fixed to the front surface of the optical fiber support member 600 as an example.

또한, 복수의 출력용 전송 광섬유부재(200)에서 자켓부(210)가 제거된 클래딩부(220)는 광섬유 받침부재(600) 상에서 에폭시 등의 광학용 접착제로 접착되어 고정될 수 있다. In addition, the cladding portion 220 from which the jacket portion 210 is removed from the plurality of output transmission optical fiber members 200 may be fixed and adhered with an optical adhesive such as epoxy on the optical fiber support member 600.

광섬유 받침부재(600)는 한줄로 배치되는 자켓부(210)가 제거된 복수의 클래딩부(220)가 상면에 안착되어 일렬로 균일한 간격을 두고 위치될 수 있도록 지지하며 출력용 전송 광섬유부재(200)가 측면에서 지면과 나란하게 위치될 수 있도록 지지할 수 있다. The optical fiber support member 600 supports the plurality of cladding portions 220 from which the jacket portions 210 arranged in a row are removed, so that the plurality of cladding portions 220 may be seated on the upper surface so as to be positioned at a uniform interval in a line, and the output optical fiber member 200 for output. ) Can be positioned side by side with the ground on the side.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 광섬유의 종류에 따른 각각의 실시예를 도시한 도면이다. 8 to 10 are diagrams showing respective embodiments according to the type of optical fiber in the optical fiber array structure for a fiber laser to which the channel enhancement structure according to the present invention is applied.

도 8은 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)에 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 코어 크기는 동일하고 클래딩 직경이 다른 출력용 전송 광섬유부재(200)가 어레이 블럭부재(300)에 융착된 예를 도시한 것이다. 8 shows an example in which the transmission optical fiber member 100 having the same core size and the different output cladding diameter is bonded to the array block member 300 to the transmission optical fiber member 100 for the laser module. It is shown.

또한, 출력용 전송 광섬유부재(200)는 자켓부(210)가 제거된 클래딩부(220)가 어레이 블럭부재(300)에 융착된다. In addition, in the output optical fiber member 200, the cladding unit 220 from which the jacket unit 210 is removed is fused to the array block member 300.

레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 출력용 전송 광섬유부재(200)는 중심이 일치되게 융착되고, 각각의 중심에 위치된 코어는 크기가 동일하여 신호빔의 손실이 융착에 의해 발생되는 손실로 매우 작게 발생된다.The transmission optical fiber member 100 for the laser module and the transmission optical fiber member 200 for output are fused at the same center, and the cores located at each center have the same size, so that the loss of the signal beam is caused by the fusion. It is small.

그리고, 출력용 전송 광섬유부재(200)에서 출력되는 레이저 빔은 융착에 의해 생기는 손실로 매우 작고 레이저 모듈에서 클래드광 제거기를 통해 제거되었기 때문에 클래딩 크기가 작은 광섬유를 사용해도 무방하다. In addition, since the laser beam output from the transmission optical fiber member 200 for output is very small due to the loss caused by the fusion and has been removed through the clad light remover in the laser module, the optical fiber having a small cladding may be used.

즉, 출력용 전송 광섬유부재(200)는 어레이 블럭부재(300)에 융착되는 클래딩부(220)에서 자켓부(210)가 제거되면서 크기가 작아졌기 때문에 1열로 배치해도 채널 개수를 늘일 수 있고 2줄 배치를 적용하면 보다 더 효과적으로 채널 개수를 늘일 수 있는 것이다. That is, since the output transmission optical fiber member 200 is smaller in size as the jacket portion 210 is removed from the cladding portion 220 fused to the array block member 300, the number of channels can be increased even if arranged in one column, and the number of channels is two. Applying the layout can increase the number of channels more effectively.

도 9는 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 출력용 전송 광섬유부재(200)가 각각 무편광 섬유인 예를 도시한 것이고, 무편광 광섬유인 출력용 전송 광섬유부재(200)와 어레이 블럭부재(300)의 접합면 형상을 보여준다. 도 9의 (a)는 본 발명의 비교예로 출력용 전송 광섬유부재(200)가 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 동일한 직경을 가지는 경우이고, 도 9의 (b)는 출력용 전송 광섬유부재(200)가 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100) 보다 클래딩 직경이 작은 것을 사용한 예이며 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와의 클래딩 직경 차이 만큼 폭 방향에서 길이 이득을 얻을 수 있어 채널 증대가 가능한 것이다. 9 illustrates an example in which the transmission optical fiber member 100 for outputting the laser module and the transmission optical fiber member 200 for outputting are each unpolarized fiber, and the output optical fiber member 200 and the array block member 300 which are unpolarized optical fibers. Shows the joint surface shape of. 9A illustrates a case in which the transmission optical fiber member 200 has the same diameter as the transmission optical fiber member 100 for the laser module as a comparative example of the present invention, and FIG. 200 is an example in which a cladding diameter is smaller than that of the transmission optical fiber member 100 for a laser module, and a length gain can be obtained in the width direction by the difference in the cladding diameter with the transmission optical fiber member 100 for a laser module.

도 10은 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 출력용 전송 광섬유부재(200)가 각각 편광유지 광섬유인 예를 도시한 것이고, 편광유지 광섬유인 출력용 전송 광섬유부재(200)와 어레이 블럭부재(300)의 접합면 형상을 보여준다. 도 10의 (a)는 출력용 전송 광섬유부재(200)가 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 동일한 직경을 가지는 경우이고, 도 10의 (b)는 출력용 전송 광섬유부재(200)가 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100) 보다 클래딩 직경이 작은 것을 사용한 예이며 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와의 클래딩 직경 차이 만큼 폭 방향에서 길이 이득을 얻을 수 있어 채널 증대가 가능한 것이다. 10 shows an example in which the transmission optical fiber member 100 and the output transmission optical fiber member 200 for the laser module are polarization maintaining optical fibers, respectively, and the output transmission optical fiber member 200 and the array block member 300 which are polarization maintaining optical fibers. Shows the joint surface shape of. 10A illustrates a case in which the transmission optical fiber member 200 for output has the same diameter as the transmission optical fiber member 100 for a laser module, and FIG. 10B illustrates the transmission optical fiber member 200 for a laser module. An example in which the cladding diameter is smaller than that of the transmission optical fiber member 100 is obtained, and the channel gain can be obtained by obtaining a length gain in the width direction by the difference in the cladding diameter with the transmission optical fiber member 100 for the laser module.

도 11은 광섬유 종류별 채널 간격에 따른 광섬유 어레이 채널 개수를 나타내는 그래프이다. 11 is a graph showing the number of optical fiber array channels according to the channel spacing for each optical fiber type.

도 11에서 광섬유 어레이의 허용 최대 간격은 도 4의 초점거리 180mm에 해당하는 22mm를 적용하였고, 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 출력용 전송 광섬유부재(200)의 클래딩과 코어 직경이 각각 400um와 30um으로 동일한 제1실시예와 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)의 클래딩직경이 400um이고, 출력용 전송 광섬유부재(200)의 클래딩 직경이 250um이고, 각각 코어의 직경이 30um인 제2실시예를 적용하였다. In FIG. 11, the allowable maximum spacing of the optical fiber array was 22 mm corresponding to the focal length of 180 mm of FIG. 4. The cladding and core diameters of the transmission optical fiber member 100 and the transmission optical fiber member 200 for the laser module were 400 μm and The second embodiment in which the cladding diameter of the first embodiment and the transmission optical fiber member 100 for a laser module is equal to 30 μm, the cladding diameter of the transmission optical fiber member 200 for output is 250 μm, and the diameter of the core is 30 μm, respectively. Applied.

출력용 전송 광섬유부재(200)의 클래딩 직경이 400um인 제1실시예는 1줄로 배치할 경우 최대 채널개수는 광섬유간 마진(50um)을 포함해서 37개이다. 그리고 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)를 2줄로 배열하는 구조를 적용할 경우 채널 간격을 좁힘에 따라 채널개수가 증가하는데 채널 간격이 450um일 경우 최대 채널은 48개로 늘어난다. In the first embodiment, in which the cladding diameter of the output transmission optical fiber member 200 is 400um, the maximum number of channels is 37 including the fiber-optic margin (50um). In addition, when applying the structure in which the transmission optical fiber member 100 for the laser module is arranged in two lines, the number of channels increases as the channel spacing is narrowed. When the channel spacing is 450um, the maximum channel increases to 48.

출력용 전송 광섬유부재(200)의 클래딩 직경이 250um인 제2실시예는 1줄로 배치한 경우 최대 채널 개수는 48개이고 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)를 2줄로 배열하는 구조를 적용할 경우 채널 간격을 줄일수록 채널 개수는 증가하고 채널 간격이 300um인 경우 최대 채널 개수는 73개로 증가한다. In the second embodiment where the cladding diameter of the output optical fiber member 200 for output is 250um, the maximum number of channels is 48 when arranged in one line, and the channel spacing is applied when the structure in which the optical fiber member for laser module 100 is arranged in two lines is arranged. As the number decreases, the number of channels increases and the maximum number of channels increases to 73 when the channel spacing is 300um.

이처럼 광섬유 종류를 다르게 사용하면서 2열 구조를 적용하면 광섬유 어레이 채널 개수를 늘일 수 있다. In this way, if two-column structure is used while using different types of optical fibers, the number of optical fiber array channels can be increased.

도 12는 광섬유 레이저 모듈 출력별 최종 출력을 나타낸 그래프이고, 채널 개수는 도 5에서 분석한 결과를 적용하였다. 12 is a graph showing the final output for each fiber laser module output, the number of channels was applied to the results analyzed in FIG.

레이저 모듈 출력은 1.0, 1.5, 2.0kW의 경우에 대해 분석을 수행하였다. 결합효율은 회절격자 효율을 반영해서 94%를 적용하였다. Laser module power was analyzed for the 1.0, 1.5 and 2.0 kW cases. Coupling efficiency was applied to 94% to reflect the diffraction grating efficiency.

채널 개수가 최대인 73채널 적용시 결합빔의 최대 출력은 레이저 모듈 출력 별 각각 69, 103, 137kW 이다. The maximum output of the combined beams is 69, 103 and 137kW for each laser module output when the maximum number of channels is 73 channels.

그리고 레이저 모듈 출력이 2.0kW인 경우 채널이 55개인 경우에도 출력100kW 이상을 확보할 수 있음을 확인하였다. And when the laser module output is 2.0kW, it is confirmed that even if there are 55 channels, the output 100kW or more can be secured.

즉, 본 발명에 따른 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 방법은 광섬유 레이저 모듈에 연결되는 복수의 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)에 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 코어 크기는 동일하고 클래딩 직경이 작은 출력용 전송 광섬유부재(200)를 각각 융착시킨 것이다.That is, the optical fiber array method for a fiber laser according to the present invention has a core size and a cladding diameter that are the same as those of a laser module transmission fiber member 100 to a plurality of laser module transmission fiber members 100 connected to the fiber laser module. The transmission optical fiber members 200 are welded to each other.

레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)와 출력용 전송 광섬유부재(200)는 중심이 일치되게 융착된다. The transmission optical fiber member 100 for the laser module and the transmission optical fiber member 200 for output are fused to match their centers.

그리고, 복수의 레이저 모듈용 전송 광섬유부재(100)는 2줄로 배치될 수 있고, 복수의 출력용 전송 광섬유부재(200)는 한줄로 배치될 수 있다. In addition, the plurality of transmission optical fiber members 100 for the laser module may be arranged in two lines, and the plurality of transmission optical fiber members 200 for the output may be arranged in one line.

본 발명은 코어 크기는 동일하고 클래딩 크기가 서로 다른 2개의 광섬유를 서로 융착시켜 광섬유 어레이에서 채널 개수를 제한된 길이 내에서 늘림으로써 레이저 모듈의 출력을 증대시킬 수 있다. According to the present invention, two optical fibers having the same core size and different cladding sizes are fused to each other, thereby increasing the output of the laser module by increasing the number of channels within a limited length in the optical fiber array.

본 발명은 광섬유를 복수의 줄로 배치하여 클래딩 간격을 줄임으로써 광섬유 어레이에서 채널 개수를 제한된 길이 내에서 더 늘림으로써 레이저 모듈의 출력을 더 증대시킬 수 있다. The present invention can further increase the output of the laser module by increasing the number of channels in the optical fiber array within a limited length by reducing the cladding spacing by placing the optical fibers in a plurality of lines.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention, which is understood to be included in the configuration of the present invention.

100 : 레이저 모듈용 전송 광섬유부재
200 : 출력용 전송 광섬유부재 210, 210a, 210b : 자켓부
220 : 클래딩부 300 : 어레이 블럭부재
400 : 어레이 자켓부재 410 : 광섬유 지지통로
411 : 제1V홈부 412 : 제2V홈부
420 : 제1광섬유 지지부 430 : 제2광섬유 지지부
440 : 제3광섬유 지지부 450 : 제4광섬유 지지부
500 : 베이스 받침부재 600 : 광섬유 받침부재100: transmission fiber member for laser module
200: transmission optical fiber member 210, 210a, 210b: jacket portion
220: cladding unit 300: array block member
400: array jacket member 410: optical fiber support passage
411: first V groove 412: second V groove
420: first optical fiber support 430: second optical fiber support
440: third optical fiber support portion 450: fourth optical fiber support portion
500: base support member 600: optical fiber support member

Claims (16)

광섬유 레이저 모듈의 레이저 모듈용 전송 광섬유부재; 및
상기 레이저 모듈용 전송 광섬유부재와 코어 크기는 동일하고 클래딩 직경이 작으며 상기 레이저 모듈용 전송 광섬유부재의 단부 측에 융착되어 연결되는 출력용 전송 광섬유부재를 포함하고,
상기 출력용 전송 광섬유부재는,
클래딩부; 및
상기 클래딩부를 감싸는 자켓부를 포함하고,
상기 출력용 전송 광섬유부재는,
제1줄에 위치되는 복수의 자켓부를 포함하는 제1출력용 전송 광섬유 그룹; 및
제1줄의 윗쪽에 위치되는 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부를 포함하는 제2출력용 전송 광섬유 그룹을 포함하며,
상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹, 상기 제2출력용 전송 광섬유 그룹이 통과되는 광섬유 지지통로가 구비되어 제1줄에 위치되는 복수의 자켓부와 제2줄에 위치되는 복수의 자켓부의 위치를 지지하는 어레이 자켓부재를 더 포함하고,
상기 광섬유 지지통로는 하부면에 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부가 각각 안착되는 복수의 제1V홈부가 연속되게 위치되고, 상부면에 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부가 안착되는 복수의 제2V홈부가 연속되게 위치되고,
상기 제1V홈부는 상기 제2V홈부 사이에 위치되고, 상기 제2V홈부는 상기 제1V홈부 사이에 위치되며,
상기 어레이 자켓부재는,
상기 제1V홈부를 형성하는 제1경사면과 제2경사면에 각각 위치되고 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 제1출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부를 지지하는 제1광섬유 지지부와 제2광섬유 지지부; 및
상기 제2V홈부를 형성하는 제3경사면과 제4경사면에 각각 위치되고 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 제2출력용 전송 광섬유 그룹의 자켓부를 지지하는 제3광섬유 지지부와 제4광섬유 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
Transmission optical fiber member for the laser module of the optical fiber laser module; And
The transmission optical fiber member for the laser module and the core size is the same, the cladding diameter is smaller, and comprises an output transmission optical fiber member fused and connected to the end side of the transmission optical fiber member for the laser module,
The transmission optical fiber member for output,
Cladding unit; And
A jacket portion surrounding the cladding portion,
The transmission optical fiber member for output,
A first transmission optical fiber group comprising a plurality of jacket portions positioned in a first row; And
A second output transmission optical fiber group including a plurality of jacket portions located in a second row located above the first row,
An array for supporting a position of a plurality of jacket portions positioned in a first line and a plurality of jacket portions positioned in a second line, including an optical fiber support passage through which the first output transmission optical fiber group and the second output transmission optical fiber group pass Further comprising a jacket member,
The optical fiber support passages include a plurality of first V-grooves in which a jacket portion of the first output transmission optical fiber group is respectively seated on a lower surface thereof, and a plurality of first recesses in which the jacket portion of the transmission optical fiber group for the first output is seated on an upper surface thereof. 2V grooves are continuously located,
The first V groove is located between the second V groove, the second V groove is located between the first V groove,
The array jacket member,
A first optical fiber support and a second optical fiber support, respectively positioned on the first inclined surface and the second inclined surface forming the first V groove and elastically supported by a spring to support the jacket of the first transmission optical fiber group; And
And a third optical fiber support part and a fourth optical fiber support part which are respectively positioned on the third inclined plane and the fourth inclined plane forming the second V groove, and are elastically supported by the spring to support the jacket of the transmission optical fiber group for the second output. An optical fiber array structure for a fiber laser to which a channel enhancement structure is applied.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 모듈용 전송 광섬유부재와 상기 출력용 전송 광섬유부재는 중심이 일치되게 융착되는 것을 특징으로 하는 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 1,
And the transmission optical fiber member for outputting the laser module and the transmission optical fiber member for outputting are fused in a center.
청구항 1에 있어서,
상기 출력용 전송 광섬유부재의 단부 측이 융착되어 고정되는 어레이 블럭부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 1,
And an array block member in which an end side of the output transmission optical fiber member is fused and fixed.
청구항 1에 있어서,
상기 출력용 전송 광섬유부재는 상기 어레이 블럭부재에 융착되는 일부분이 상기 자켓부가 제거된 클래딩부만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 1,
The output transmission optical fiber member is a fiber laser array structure for a fiber laser applied to the channel enhancement structure, characterized in that the portion fused to the array block member is formed of only the cladding portion from which the jacket portion is removed.
청구항 4에 있어서,
복수의 상기 출력용 전송 광섬유부재는 2줄로 배치되되, 상기 자켓부가 2줄로 배치되고, 상기 자켓부가 제거된 클래딩부가 1줄로 배치되는 것을 특징으로 하는 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 4,
A plurality of the transmission optical fiber member for output is arranged in two lines, the jacket portion is arranged in two lines, the cladding portion from which the jacket portion is removed, the optical fiber array structure for a fiber laser applied to the channel enhancement structure characterized in that arranged.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 4에 있어서,
상기 어레이 블럭부재가 안착되는 베이스 받침부재; 및
상기 베이스 받침부재 상에 위치되어 한줄로 배치되는 자켓부가 제거된 클래딩부가 상면에 안착되는 광섬유 받침부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 4,
A base support member on which the array block member is seated; And
And an optical fiber support member on which the cladding portion from which the jacket portion is disposed in a row disposed on the base support member is seated on an upper surface thereof.
청구항 10에 있어서,
상기 어레이 블럭부재는 상기 베이스 받침부재 상에 접착되어 고정되고, 상기 광섬유 받침부재의 전면에 접착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 채널 증대 구조가 적용된 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 10,
The array block member is bonded and fixed on the base support member, the optical fiber array structure for a fiber laser applied to the channel enhancement structure, characterized in that the adhesive is fixed to the front surface of the optical fiber support member.
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