KR102124077B1 - Assembling method of laser gain medium assembly solid-state solid lasers - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고체 레이저용 이득 매질 조립체 및 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 이득매질을 금속 접합부재로 감싸 케이싱 내에 안정적으로 고정시킨 고체 레이저용 이득 매질 조립체 및 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법에 관한 발명이다. The present invention relates to a method for assembling a gain medium assembly for a solid laser and a gain medium assembly for a solid laser, and more specifically, a gain medium assembly for a solid laser and a solid laser for stably fixing the gain medium with a metal bonding member in a casing. The invention relates to a method of assembling a gain medium assembly.
일반적으로 레이저 다이오드 여기 고체 레이저는, 레이저 다이오드의 방출 스펙트럼과 레이저 이득매질의 흡수 스펙트럼이 일치하여 높은 전기 광학 변환 효율을 갖는 한편, 레이저 다이오드의 긴 수명(100,000 시간 이상) 또한, 큰 장점으로 꼽힌다. In general, the laser diode-excited solid-state laser has high electro-optical conversion efficiency by matching the emission spectrum of the laser diode and the absorption spectrum of the laser gain medium, while the long lifetime (more than 100,000 hours) of the laser diode is also regarded as a great advantage.
이러한 장점으로 인하여 레이저 다이오드 여기 고체 레이저는 레이저 마킹 및 절단 장치, 환경 오염물질 검출, 비파괴 검사, 레이저 표적 지시 및 거리 측정 장치등 다양한 산업 및 군사적 분야에서 그 목적에 맞게 꾸준히 개발이 이루어지고 있다.Due to these advantages, laser diode-excited solid-state lasers are steadily developed for various purposes in industrial and military fields such as laser marking and cutting devices, environmental pollutant detection, non-destructive inspection, laser targeting and distance measuring devices.
높은 에너지를 갖는 고체레이저(SSL, Solid-State Laser)는 희토류 이온을 첨가한 결정이나 유리재질의 광학소재를 이용한다. 높은 전기광학 변환효율과 소형, 경량화 목적으로 레이저 다이오드 여기하는 고체레이저 개발이 주를 이루고 있다. Solid-state lasers (SSLs) with high energy use crystal or glass-based optical materials with rare earth ions added. The development of solid-state lasers that excite laser diodes for the purpose of high electro-optical conversion efficiency and small size and light weight is the main focus.
특히, 높은 에너지의 펄스 레이저는 감시정찰 체계에서 표적을 지시하거나 거리 측정하는 장비 또는 비선형 광학소자를 이용한 고조파 발생으로 물질 탐지 및 LIDAR 광원 등의 군사 목적으로 사용된다. In particular, high-energy pulsed lasers are used for military purposes such as material detection and LIDAR light sources due to harmonic generation using equipment or non-linear optical devices that point or target a target in a surveillance and reconnaissance system.
고체 레이저는 사용 목적에 따라 외부 환경변화에 둔감한 설계가 요구된다. 군용장비로 사용하는 레이저는 진동 및 충격에 쉽게 노출되고, 허용 온도 범위가 넓다. The solid laser needs to be designed to be insensitive to external environmental changes depending on the purpose of use. Lasers used as military equipment are easily exposed to vibration and shock, and have a wide allowable temperature range.
특히 레이저 이득매질에 스트레스가 인가될 경우, 레이저 빔 공간모드가 저하되는 특성이 있어 일반적으로 유기 접착제를 사용하여 금속의 기구물에 고정하여 기구적 안정성을 확보한다. In particular, when a stress is applied to the laser gain medium, the laser beam spatial mode is deteriorated, and thus an organic adhesive is generally used to fix the metal fixture to secure mechanical stability.
그러나, 장시간 저온과 고온환경에서 유기 접착제는 레이저 내부를 오염 및 손상시키고 레이저 성능을 떨어뜨리기 때문에 이득매질 조립체의 내환경성에 취약하다. However, the organic adhesive is vulnerable to the environmental resistance of the gain medium assembly because the organic adhesive contaminates and damages the laser interior and degrades laser performance in a low temperature and high temperature environment for a long time.
한편, 레이저 이득매질은 원기둥 형태로 레이저 공진기의 기준 축을 이루면서 측면에서 여기광원이 여기하여 높은 에너지의 펄스 레이저를 구현할 수 있다. On the other hand, the laser gain medium forms a reference axis of the laser resonator in the form of a cylinder, and the excitation light source is excited from the side to realize a high energy pulse laser.
이때 이득매질 내에 여기광원에 의한 빔의 흡수로 인해 열의 불균형이 발생하는데 이러한 불균형은 레이저의 빔질과 발산각에 직접 영향을 미치고 불안정한 에너지를 발생시킨다. At this time, heat imbalance occurs due to absorption of the beam by the excitation light source in the gain medium. This imbalance directly affects the beam quality and divergence angle of the laser and generates unstable energy.
최근 높은 에너지의 고체레이저는 소형 및 경량화를 목적으로 수냉식에서 공랭식으로 발전해왔으나, 일반적으로 이득매질 기구물 접촉면의 가공상태와 원형의 이득매질 측면 표면질에 따라서 방열효과가 낮은 단점이 있다. Recently, high-energy solid-state lasers have been developed from water-cooling to air-cooling for the purpose of miniaturization and weight reduction, but generally have a disadvantage of low heat dissipation effect depending on the processing state of the contact surface of the gain medium mechanism and the side surface quality of the circular gain medium.
본 발명의 목적은 이득매질부재를 금속 접합부재로 감싸 케이싱부재 내에 안정적으로 고정시켜 광학적으로 안정성을 갖도록 하는 고체 레이저용 이득 매질 조립체 및 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a gain medium assembly for a solid laser and a method for assembling a gain medium assembly for a solid laser to stably fix the gain medium member with a metal bonding member and stably fix it in the casing member to have optical stability.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예는 레이저 다이오드부에서 방출되는 여기 빔을 흡수하여 광자를 방출하는 이득매질부재, 상기 이득매질부재가 내부에 삽입되어 위치되는 이득매질 케이싱부재, 상기 이득매질 케이싱부재의 내부에 위치되어 상기 이득매질부재를 상기 이득매질 케이싱부재에 접합시켜 위치를 고정하는 금속 접합부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object of the present invention, an embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention is a gain medium member that absorbs an excitation beam emitted from a laser diode unit to emit photons, and the gain medium member is internal It characterized in that it comprises a metal member for fixing the position of the gain medium casing member, which is inserted into the position, is located inside the gain medium casing member to bond the gain medium member to the gain medium casing member to fix the position.
본 발명에서 상기 금속 접합부재는 금속 박판이 가열로 용융된 후 경화된 금속 접합층일 수 있다. In the present invention, the metal bonding member may be a metal bonding layer cured after the metal thin plate is melted by heating.
본 발명에서 상기 금속 접합부재는 인듐 또는 인듐을 포함한 합금일 수 있다. In the present invention, the metal bonding member may be indium or an alloy containing indium.
본 발명에서 상기 금속 접합부재는 상기 이득매질부재의 길이 방향으로 이격되어 복수로 위치될 수 있다. In the present invention, the metal joining member may be spaced apart in the longitudinal direction of the gain medium member to be positioned in plural.
본 발명에서 상기 이득매질 케이싱부재는 상부에 상기 이득매질부재의 원주 방향 둘레 중 일부분을 감싸 지지하는 제1이득매질 삽입부가 위치된 하부 케이싱; 및 하부에 상기 이득매질부재의 원주 방향 둘레 중 나머지 부분을 감싸 지지하는 제2이득매질 삽입부가 위치되고 하부 케이싱의 상부에 결합되는 상부 케이싱을 포함할 수 있다. In the present invention, the gain medium casing member includes a lower casing in which a first gain medium inserting part for wrapping and supporting a portion of the circumferential circumference of the gain medium member is located above; And a second casing for inserting a second gain medium that surrounds and supports the rest of the circumferential circumference of the gain medium member, and an upper casing coupled to an upper part of the lower casing.
본 발명에서 상기 이득매질 케이싱부재는 상기 상부 케이싱에 상, 하 이동 가능하게 결합되어 상기 금속 접합부재를 감싸 고정하고 상기 이득매질부재의 위치를 조정할 수 있는 이득매질 위치 조정블럭을 더 포함할 수 있다. In the present invention, the gain medium casing member may further include a gain medium position adjustment block capable of moving up and down on the upper casing to wrap and fix the metal bonding member and adjust the position of the gain medium member. .
본 발명에서 상기 이득매질 위치 조정블럭의 하부면에는 상기 이득매질부재의 상부 측 일부분과 상기 이득매질부재의 상부 측 일부분을 감싸 지지하는 금속 접합부재가 내부로 삽입되어 위치되는 이득매질 접합 삽입부가 위치될 수 있다. In the present invention, on the lower surface of the gain medium position adjustment block, a gain medium joint insertion part in which a metal joint member surrounding the upper side part of the gain medium member and an upper side part of the gain medium member is inserted and positioned therein is positioned. Can be.
본 발명에서 상기 상부 케이싱에는 상기 이득매질 위치 조정블럭이 삽입되는 블럭 삽입부가 위치될 수 있다. In the present invention, a block inserting portion into which the gain medium positioning block is inserted may be located in the upper casing.
본 발명에서 상기 상부 케이싱에는 상기 이득매질부재를 가압하여 상기 이득매질부재의 위치를 고정하기 위한 이득매질 위치 고정부재가 위치될 수 있다. In the present invention, in the upper casing, a gain medium position fixing member for pressing the gain medium member to fix the position of the gain medium member may be located.
본 발명에서 상기 상부 케이싱에는 상기 이득매질 위치 조정블럭의 상부를 가압하여 상기 이득매질부재의 위치를 고정하기 위한 이득매질 위치 고정부재가 위치될 수 있다. In the present invention, a gain medium position fixing member for fixing the position of the gain medium member by pressing the upper portion of the gain medium position adjustment block may be positioned on the upper casing.
본 발명에서 상기 이득 매질 위치고정부재는 상부 케이싱을 관통하여 체결되는 이득매질 고정볼트일 수 있다. In the present invention, the gain medium position fixing member may be a gain medium fixing bolt that is fastened through the upper casing.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법의 일 실시예는 이득매질부재를 이득매질 케이싱 내에 삽입하고 이득매질 케이싱과 이득매질부재 사이에 금속 박판을 위치시키는 이득매질 삽입단계, 금속 박판을 가열하여 용융시키는 가열단계, 냉각시켜 이득매질부재를 금속 접합부재로 이득매질 케이싱부재 내에서 접합 고정시키는 이득매질 접합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object of the present invention, an embodiment of a method of assembling a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention inserts a gain medium member into a gain medium casing, and a metal sheet is placed between the gain medium casing and the gain medium member. It characterized in that it comprises a step of inserting a gain medium to be positioned, a heating step to heat and melt the thin metal plate, and a gain medium bonding step to cool and secure the gain medium member to the metal bonding member within the gain medium casing member.
본 발명에서 상기 이득매질 삽입단계는 하부 케이싱의 제1이득매질 삽입부 내에 상기 이득매질부재를 위치시키는 과정, 상기 하부 케이싱의 상부로 돌출된 이득매질부재의 일부분을 덮는 금속 박판을 길이 방향으로 이격되게 복수로 위치시키는 과정, 상기 금속 박판의 상부 측으로 이득매질 위치 조정블럭을 위치시키는 과정 및 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 조립하는 과정을 포함할 수 있다. In the present invention, the step of inserting the gain medium is a process of locating the gain medium member in the first gain medium insert of the lower casing, and spaces the metal thin plate covering a part of the gain medium member protruding upward from the lower casing in the longitudinal direction. It may include a plurality of positioning process, the process of positioning the gain medium position adjustment block to the upper side of the thin metal plate and assembling the upper casing and the lower casing.
상기 이득매질 삽입단계는 상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 조립하는 과정 후에 상기 상부 케이싱에 위치된 이득매질 위치 고정부로 상기 이득매질 위치 조정블럭을 기설정된 압력으로 가압하는 과정을 더 포함할 수 있다. The step of inserting the gain medium may further include the step of pressing the gain medium position adjustment block with a predetermined pressure to a gain medium position fixing part located in the upper casing after the process of assembling the upper casing and the lower casing. .
본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법의 일 실시예는 상기 이득매질 접합단계 후 상기 이득매질부재의 양면 평행도가 일치되는지 검사하는 평행도 검사단계를 더 포함할 수 있다. One embodiment of a method of assembling a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention may further include a parallelism inspection step of checking whether the parallelism of the two sides of the gain medium member is consistent after the gain medium bonding step.
본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법의 일 실시예는 상기 이득매질 접합단계 후 상기 이득매질부재의 양면 평행도가 일치되는지 검사하는 평행도 검사단계를 더 포함하고, 상기 이득매질 접합단계는 냉각 중 상기 이득매질 위치 고정부를 상, 하 이동시켜 상기 이득매질부재의 양면 평행도를 조절하는 평행도 조절과정을 포함할 수 있다. One embodiment of a method of assembling a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention further comprises a parallelism inspection step of checking whether the parallelism of the two sides of the gain medium member is consistent after the gain medium bonding step, and the gain medium bonding step is During cooling, the gain medium position fixing part may be moved up and down to include a parallelism adjustment process for adjusting the parallelism on both sides of the gain medium member.
본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법의 일 실시예는 상기 평행도 검사단계에서 상기 이득매질부재의 양면 평행도가 일치되지 않은 경우 상기 가열단계와 상기 평행도 조절과정을 포함한 이득매질 접합단계를 반복하여 상기 이득매질부재의 양면 평행도를 일치시킬 수 있다. One embodiment of a method for assembling a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention includes a step of joining a gain medium including the heating step and the process of adjusting the parallelism when the parallelisms of the two sides of the gain medium member do not match in the parallelism inspection step. By repeating, the parallelism of both sides of the gain medium member can be matched.
본 발명은 금속 전성과 연성을 갖는 금속을 이용하여 이득매질부재를 이득매질 케이싱부재 내에서 스트레스를 받지 않도록 배치하고, 이득 매질부재를 이득매질 케이싱부재에 접합시켜 레이저 빔 공간모드 및 레이저 성능 저하가 방지되어 안정적인 성능을 유지할 수 있는 효과를 가진다.The present invention uses a metal having metal malleability and ductility to arrange the gain medium member so as not to be stressed within the gain medium casing member, and bonds the gain medium member to the gain medium casing member to reduce laser beam spatial mode and laser performance. It has the effect of being prevented and maintaining stable performance.
또한, 본 발명은 온도 변화에서 이득매질 케이싱부재의 수축과 팽창에 따른 이득매질부재의 축 변화가 없고 외부 진동과 기계적 충격 조건에서도 안정적인 광학 성능을 유지할 수 있는 효과를 가진다. In addition, the present invention has the effect of maintaining a stable optical performance even under external vibration and mechanical shock conditions without any change in the axis of the gain medium member due to contraction and expansion of the gain medium casing member at temperature changes.
또한, 본 발명은 이득매질부재의 위치를 고정하는 금속 접합부재가 열전도 매개체로서의 역할을 하여 이득매질부재와 이득매질 케이싱부재 사이에서 이득매질부재에서 발생된 열 전달을 용이하게 하여 이득매질의 열적 불균형을 최소화하는 효과가 있다.In addition, the present invention, the metal bonding member for fixing the position of the gain medium member serves as a heat conduction medium, thereby facilitating heat transfer generated in the gain medium member between the gain medium member and the gain medium casing member to reduce the thermal imbalance of the gain medium. It has the effect of minimizing.
본 발명은 레이저 성능 향상 및 기구적 안정성 확보가 가능하며, 높은 에너지의 펄스 레이저를 발생시키는 것을 가능하게 하는 효과가 있다. The present invention can improve the laser performance and secure mechanical stability, and has the effect of generating a high energy pulse laser.
도 1은 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예를 도시한 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법을 도시한 공정도. 1 is a perspective view showing an embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view showing an embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention.
3 is a schematic diagram showing one embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention.
Figure 5 is a process diagram showing a method of assembling a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention.
본 발명을 더욱 상세히 설명한다.The present invention will be described 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.If described in detail by the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention. Prior to the detailed description of the present invention, terms or words used in the present specification and claims described below should not be interpreted as being limited to a conventional or dictionary meaning. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, and thus can replace them at the time of application. It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예를 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예를 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예를 도시한 단면도이다.1 is a perspective view showing an embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing an embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention, and FIG. 3 is It is a schematic diagram showing an embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention.
도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예를 하기에서 상세하게 설명한다.An embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 4.
본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 일 실시예는 레이저 다이오드부에서 방출되는 여기 빔을 흡수하여 광자를 방출하는 이득매질부재(100)를 포함한다.One embodiment of a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention includes a
이득매질부재(100)는 둘레가 둥근 막대 형상으로 형상 즉, 봉체로 형성되는 것을 일 예로 한다.As an example, the
이득매질부재(100)는 이득매질부재(100)로 레이저 다이오드부에서 방출되는 여기 빔을 흡수하여 레이저 발진(laser generation)하기 위한 광자를 방출하는 공지의 것으로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다. The
이득매질부재(100)는 이득매질 케이싱부재(200) 내에 삽입되어 위치되고, 이득매질 케이싱부재(200)는 내부에 길이 방향으로 관통되고 이득매질부재(100)가 삽입되는 이득매질 삽입부가 위치된다. The
이득매질 케이싱부재(200)는 레이저 발진 시 발생되는 열을 빠르게 방열하기 위해 열전도도가 우수한 재질 즉, 구리, 알루미늄, 스테인레스 등의 재질로 제조되는 것을 일 예로 한다. For example, the gain
또한, 이득매질 케이싱부재(200)에는 내부에 위치된 이득매질부재(100)를 원주방향에서 개방시키는 빔투과창(200a)이 위치된다.In addition, a
빔투과창(200a)은 레이저 다이오드에서 방출되는 빔이 이득매질부재(100)로 전달될 수 있도록 개방된 부분으로 이득매질 케이싱부재(200)의 길이방향으로 복수로 위치되는 것을 일 예로 한다. For example, the
이득매질 케이싱부재(200)는 상부에 이득매질부재(100)의 원주 방향 둘레 중 일부분을 감싸 지지하는 제1이득매질 삽입부(211)가 위치된 하부 케이싱(210), 하부에 이득매질부재(100)의 원주 방향 둘레 중 나머지 부분을 감싸 지지하는 제2이득매질 삽입부(221)가 위치되고 하부 케이싱(210)의 상부에 결합되는 상부 케이싱(220)을 포함한다.The gain
제1이득매질 삽입부(211)의 내측면과 제2이득매질 삽입부(221)의 내측면에는 여기 빔을 반사하는 반사부(미도시)가 위치될 수 있다. A reflector (not shown) that reflects the excitation beam may be positioned on the inner surface of the first gain
반사부는 반사 가능한 금속 박판 또는 반사 가능한 화학물질을 도포하여 형성되는 반사층 등의 공지의 반사부재를 포함하며, 제1이득매질 삽입부(211)의 내측면과 제2이득매질 삽입부(221)의 내측면에서 여기 빔을 반사하여 이득매질부재(100)로 여기 빔의 흡수율을 높이게 된다. The reflecting portion includes a well-known reflecting member such as a reflective metal thin plate or a reflective layer formed by applying a reflective chemical, and includes the inner surface of the first gain
하부 케이싱(210)과 상부 케이싱(220)은 케이싱 조립볼트(200b)로 볼트 체결로 조립되는 것을 일 예로 한다.For example, the
하부 케이싱(210)의 일 측에는 복수의 하부 볼트공(212a)이 위치된 하부 체결부(212)가 돌출되게 위치되고, 상부 케이싱(220)의 일측에는 하부 체결부(212)와 겹쳐지고 하부 볼트공(212a)과 일치되는 복수의 상부 볼트공(222a)이 위치되는 상부 체결부(222)가 위치된다. On one side of the
상부 볼트공(222a)과 하부 볼트공(212a) 중 적어도 어느 하나는 케이싱 조립볼트(200b)가 체결될 수 있는 나사선이 내주면에 형성된 것을 일 예로 한다. As an example, at least one of the
케이싱 조립볼트(200b)는 상부 볼트공(222a)과 하부 볼트공(212a) 중 어느 하나를 관통하여 다른 하나에 체결됨으로써 하부 케이싱(210)과 상부 케이싱(220)을 볼트 체결로 조립하거나 상부 볼트공(222a)과 하부 볼트공(212a)을 관통한 후 별도의 너트에 체결되어 하부 케이싱(210)과 상부 케이싱(220)을 볼트 체결로 조립할 수 있다. The
하부 케이싱(210)과 상부 케이싱(220)은 조립되어 제1이득매질 삽입부(211)와 제2이득매질 삽입부(221)가 합쳐져 이득매질부재(100)가 삽입되어 위치되는 하나의 이득매질 삽입부가 내부에 형성된다. The
복수의 빔투과창(200a)은 레이저 다이오드부의 레이저 다이오드와 마주보게 위치되어 레이저 다이오드에서 방출되는 여기 빔이 통과되어 이득매질부재(100)로 조사될 수 있도록 한다. The plurality of
빔투과창(200a)은 레이저 다이오드부의 레이저 다이오드 크기와 대응되게 즉, 레이저 다이오드에서 방출되는 여기 빔의 방출범위와 대응되는 크기로 형성되어 각 레이저 다이오드부에서 방출되는 여기 빔이 손실 없이 이득매질부재(100)로 최대한 흡수될 수 있도록 한다. The
이득매질부재(100)는 이득매질 케이싱부재(200)의 내부에서 금속 접합부재(300)에 의해 이득매질 케이싱과 접합되어 위치가 고정된다.The
금속 접합부재(300)는 금속 박판이 가열로 용융된 후 경화된 금속 접합층인 것을 일 예로 한다. For example, the
그리고, 금속 접합부재(300)는 전성과 연성을 가지는 금속인 것을 일 예로 하고, 인듐 또는 인듐을 포함한 합금인 것을 일 예로 한다. Further, the
금속 접합부재(300)는 이득매질부재(100)의 길이 방향으로 복수로 위치되어 이득매질부재(100)의 위치를 이득매질 케이싱부재(200) 내에서 안정적으로 고정시킨다. The
이득매질 케이싱부재(200)는 상부 케이싱(220)에 상, 하 이동 가능하게 결합되어 금속 접합부재(300)를 감싸 고정하고 이득매질부재(100)의 위치를 조정할 수 있는 이득매질 위치 조정블럭(230)을 더 포함할 수 있다. The gain
이득매질 위치 조정블럭(230)은 상부 케이싱(220)의 길이 방향으로 이격되어 복수로 위치된다.The gain medium
이득매질 위치 조정블럭(230)의 하부면에는 이득매질부재(100)의 원주 방향 둘레 중 나머지 부분과 이득매질부재(100)의 나머지 부분 즉, 이득매질부재(100)의 상부 측 일부분을 감싸 지지하는 금속 접합부재(300)가 내부로 삽입되어 위치되는 이득매질 접합 삽입부(231)가 위치된다. The lower surface of the gain medium
이득매질부재(100)는 이득매질 접합 삽입부(231) 내에 위치되어 금속 접합부재(300)로 이득매질 위치 조정블럭(230)에 접합되어 고정된다.The
금속 접합부재(300)와 이득매질 위치 조정부는 상부 케이싱(220)의 중앙, 상부 케이싱(220)의 선단부 측, 상부 케이싱(220)의 후단부 측에 총 3개 위치되는 것을 일 예로 한다. For example, the
즉, 금속 접합부재(300)와 이득매질 위치 조정부는 측면 여기광원 즉, 레이저 다이오드부의 빔경로를 방해하지 않고 이득매질부재(100)의 상부에서 대칭이 되도록 하는 3군데 이상의 지점에 위치되는 것을 일 예로 한다. That is, the
또한, 금속 접합부재(300)는 이득매질부재(100)의 양측에서 각각 하부 케이싱(210)와 상부 케이싱(220) 사이에 적어도 일부분 위치되도록 하여 하부 케이싱(210)와 상부 케이싱(220)를 접합시키는 것을 일 예로 한다. In addition, the
상부 케이싱(220)에는 이득매질 위치 조정블럭(230)이 삽입되는 블럭 삽입부(223)가 위치된다.A
블럭 삽입부(223)는 상부 케이싱(220)의 길이 방향으로 이격되게 위치되고 이득매질 위치 조정블럭(230)이 끼워져 상, 하 이동 가능하게 결합된다. The
상부 케이싱(220)에는 이득매질부재(100)를 가압하여 이득매질부재(100)의 위치를 고정하기 위한 이득 매질 위치고정부재(240)가 위치된다. The
이득 매질 위치고정부재(240)는 이득매질부재(100)를 가압하여 이득매질부재(100)의 위치를 고정하여 이득매질부재(100)의 뒤틀림을 방지한다. The gain medium
이득 매질 위치고정부재(240)는 상부 케이싱(220)을 관통하여 위치되어 이득매질 위치 조정블럭(230)의 상부를 가압하여 이득매질부재(100)의 위치를 조절하고, 조절된 위치에서 이득매질부재(100)를 가압하여 고정시키는 것을 을 예로 한다. The gain medium
이득 매질 위치고정부재(240)는 상부 케이싱(220)을 관통하여 체결되고 이득매질 위치 조정블럭(230)의 상부를 가압하여 이득매질부재(100)의 위치를 고정하는 이득매질 고정볼트(241)인 것을 일 예로 한다. The gain
상부 케이싱(220)에는 블럭 삽입부(223)와 연결되고 이득매질 고정볼트(241)가 체결되는 볼트 체결공(224)이 위치된다.A
이득매질 고정볼트(241)는 볼트 체결공(224)을 관통하여 체결되어 블럭 삽입부(223) 내에 위치된 이득매질 위치 조정블럭(230)의 상부를 가압한다. The gain
이득매질부재(100)는 무른 재질의 금속 접합부재(300)로 접합되는 경우 광축이 고정되지 않고 틀어질 수 있다.When the
이득매질부재(100)는 하부 케이싱(210)의 제1이득매질 삽입부(211)를 기준으로 고정되어, 이득매질 위치 조정블럭(230)에 의해 가압된 상태에서 열과 압력을 받아 금속 접합부재(300)로 접합 후 경화되면서 금속 접합부재(300)의 무른 성질로 인한 축 변화가 방지된다. The
한편, 여기광원에 의해 측면에서 받은 에너지의 일부는 이득매질부재(100) 내에서 열로 축적되고 레이저의 공간모드와 빔질을 악화시킨다. On the other hand, some of the energy received from the side by the excitation light source is accumulated as heat in the
금속 접합부재(300)는 이득매질부재(100) 내에서 발생되는 열을 방출하는 열전도 매개체로 적용되어 이득매질부재(100)에서 발생되는 열이 이득매질 케이싱부재(200)로 부분적으로 전달됨으로써 방열효과를 향상시킬 수 있다. The
도 5는 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법을 도시한 공정도이고, 도 2 및 도 5를 참고하면 본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법의 일 실시예는 이득매질부재(100)를 이득매질 케이싱 내에 삽입하고 이득매질 케이싱과 이득매질부재(100) 사이에 금속 박판을 위치시키는 이득매질 삽입단계(S100), 금속 박판을 가열하여 용융시키는 가열단계(S200), 냉각시켜 이득매질부재(100)를 금속 접합부재(300)로 이득매질 케이싱부재(200) 내에서 접합 고정시키는 이득매질 접합단계(S300)를 포함한다. 5 is a process diagram illustrating a method of assembling a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention, and referring to FIGS. 2 and 5, an embodiment of a method of assembling a gain medium assembly for a solid laser according to the present invention is a gain
이득매질 삽입단계(S100)는 하부 케이싱(210)의 제1이득매질 삽입부(211) 내에 이득매질부재(100)를 위치시키는 과정, 하부 케이싱(210)의 상부로 돌출된 이득매질부재(100)의 일부분을 덮는 금속 박판을 길이 방향으로 이격되게 복수로 위치시키는 과정, 금속 박판의 상부 측으로 이득매질 위치 조정블럭(230)을 위치시키는 과정, 상부 케이싱(220)과 하부 케이싱을 조립하는 과정을 포함한다. The gain medium inserting step (S100) is a process of positioning the
또한, 이득매질 삽입단계(S100)는 상부 케이싱(220)과 하부 케이싱(110)을 조립하는 과정 후에 상부 케이싱(220)에 위치된 이득매질 위치 고정부로 이득매질 위치 조정블럭(230)을 기설정된 압력으로 가압하는 과정을 더 포함한다. In addition, the gain medium insertion step (S100) is based on the gain medium position fixing block located in the
가열단계(S200)는 이득매질 삽입단계(S100)로 이득매질부재(100)가 내부에 삽입된 이득매질 케이싱부재(200)를 금속 박판이 용융될 수 있는 온도로 가열하여 금속 박판을 용융시킨다.The heating step (S200) is a gain medium inserting step (S100), in which the gain
이때 이득매질부재(100)는 이득매질 케이싱부재(200)의 내부에서 이득매질 위치 조정블럭(230)과 하부 케이싱(210) 사이에서 열과 압력을 받아 금속 박판이 용융된 후 경화되는 금속 접합부재(300)로 뒤틀림없이 안정적으로 고정될 수 있다. At this time, the
본 발명에 따른 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법은 이득매질 접합단계(S300) 후 이득매질부재(100)의 양면 평행도가 일치되는지 검사하는 평행도 검사단계(S400)를 더 포함할 수 있다. The method for assembling the gain medium assembly for a solid laser according to the present invention may further include a parallelism inspection step (S400) for checking whether the parallelism of both sides of the
그리고, 이득매질 접합단계(S300)는 냉각 중 이득매질 위치 고정부를 상, 하 이동시켜 이득매질부재(100)의 양면 평행도를 조절하는 평행도 조절과정을 포함할 수 있다. And, the gain medium bonding step (S300) may include a parallelism adjustment process to adjust the parallelism of both sides of the
평행도 조절과정은 이득매질 위치 고정부인 복수의 이득매질 고정볼트(241)를 각각 조이거나 풀어 복수의 금속 접합부재(300)로 접합된 이득매질부재(100)가 길이방향에서 균일한 힘을 받아 가압될 수 있도록 하고, 양면 평행도의 틀어짐을 방지한다. In the process of adjusting the degree of parallelism, the
이득매질부재(100)의 양면 평행도가 틀어지는 경우 직접 레이저 공간 모드에 영향을 미치게 되는 문제점이 있다. When the parallelism on both sides of the
평행도 검사단계(S400)에서 이득매질부재(100)의 양면 평행도가 일치되지 않은 경우 가열단계(S200)와 평행도 조절과정을 포함한 이득매질 접합단계(S300)를 반복하여 이득매질부재(100)의 양면 평행도를 정확하게 일치시킬 수 있도록 한다. If the parallelism of the two sides of the
이득매질부재(100)는 복수의 금속 접합부재(300)로 접합된 상태에서 균일한 힘을 받아 가압될 수 있도록 하고, 양면 평행도의 틀어짐없이 안정적으로 위치가 고정될 수 있다. The
본 발명은 금속 전성과 연성을 갖는 금속을 이용하여 이득매질부재(100)를 이득매질 케이싱부재(200) 내에서 스트레스를 받지 않도록 배치하고, 이득 매질부재(100)를 이득매질 케이싱부재(200)에 접합시켜 레이저 빔 공간모드 및 레이저 성능 저하가 방지되어 안정적인 성능을 유지할 수 있다.According to the present invention, the
또한, 본 발명은 온도 변화에서 이득매질 케이싱부재(200)의 수축과 팽창에 따른 이득매질부재(100)의 축 변화가 없고 외부 진동과 기계적 충격 조건에서도 안정적인 광학 성능을 유지할 수 있다. In addition, according to the present invention, there is no axial change of the
또한, 본 발명은 이득매질부재(100)의 위치를 고정하는 금속 접합부재(300)가 열전도 매개체로서의 역할을 하여 이득매질부재(100)와 이득매질 케이싱부재(200) 사이에서 이득매질부재(100)에서 발생된 열 전달을 용이하게 하여 이득매질의 열적 불균형을 최소화한다. In addition, according to the present invention, the
본 발명은 레이저 성능 향상 및 기구적 안정성 확보가 가능하며, 높은 에너지의 펄스 레이저를 발생시키는 것을 가능하게 한다. The present invention makes it possible to improve laser performance and secure mechanical stability, and to generate a high energy pulse laser.
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, but can be carried out by variously changing within a range not departing from the gist of the present invention, and it is revealed that it is included in the configuration of the present invention.
100 : 이득매질부재 200 : 이득매질 케이싱부재
200a : 빔투과창 200b : 케이싱 조립볼트
210 : 하부 케이싱 211 : 제1이득매질 삽입부
212 : 하부 체결부 212a : 하부 볼트공
220 : 상부 케이싱 221 : 제2이득매질 삽입부
222 : 상부 체결부 222a : 상부 볼트공
223 : 블럭 삽입부 230 : 이득매질 위치 조정블럭
231 : 이득매질 접합 삽입부 240 : 이득 매질 위치고정부재
300 : 금속 접합부재
S100 : 이득매질 삽입단계
S200 : 가열단계
S300 : 이득매질 접합단계
S400 : 평행도 검사단계100: gain medium member 200: gain medium casing member
200a:
210: lower casing 211: first gain medium insertion section
212:
220: upper casing 221: second gain medium insertion section
222:
223: block inserting section 230: gain medium position adjustment block
231: gain medium joint insertion part 240: gain medium position fixing member
300: metal bonding member
S100: Insertion step of gain medium
S200: heating stage
S300: bonding step of gain medium
S400: Parallelism inspection step
Claims (17)
상기 금속 박판을 가열하여 용융시키는 가열단계;
냉각시켜 상기 이득매질부재를 금속 접합부재로 상기 이득매질 케이싱부재 내에서 접합 고정시키는 이득매질 접합단계; 및
상기 이득매질 접합단계 후 상기 이득매질부재의 양면 평행도가 일치되는지 검사하는 평행도 검사단계를 포함하고,
상기 이득매질 삽입단계는,
상기 하부 케이싱의 제1이득매질 삽입부 내에 상기 이득매질부재를 위치시키는 과정;
상기 하부 케이싱의 상부로 돌출된 이득매질부재의 일부분을 덮는 금속 박판을 길이 방향으로 이격되게 복수로 위치시키는 과정;
상기 금속 박판의 상부 측으로 이득매질 위치 조정블럭을 위치시키는 과정;
상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 조립하는 과정; 및
상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 조립하는 과정 후에 상기 상부 케이싱에 위치된 이득매질 위치 고정부로 상기 이득매질 위치 조정블럭을 기설정된 압력으로 가압하는 과정을 포함하며,
상기 이득매질 접합단계는 냉각 중 상기 이득매질 위치 고정부를 상, 하 이동시켜 상기 이득매질부재의 양면 평행도를 조절하는 평행도 조절과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법.
A gain medium inserting step of inserting a gain medium member into a gain medium casing member separated into an upper casing and a lower casing and placing a thin metal plate between the gain medium casing member and the gain medium member;
A heating step of heating and melting the thin metal plate;
A cooling medium bonding step of cooling and bonding the gain medium member to the metal bonding member within the gain medium casing member; And
And a parallelism inspection step of inspecting whether the parallelism of both sides of the gain medium member is consistent after the bonding step of the gain medium,
The step of inserting the gain medium,
Positioning the gain medium member in the first gain medium insertion portion of the lower casing;
Placing a plurality of metal thin plates covering a portion of the gain medium member protruding upward from the lower casing to be spaced apart in the longitudinal direction;
Positioning a gain medium positioning block on an upper side of the thin metal plate;
Assembling the upper casing and the lower casing; And
After the step of assembling the upper casing and the lower casing, the step of pressing the gain medium position adjustment block with a predetermined pressure to a gain medium position fixing part located in the upper casing,
The method of assembling the gain medium assembly for a solid laser, wherein the gain medium bonding step includes a parallelism adjustment process to adjust the parallelism of both sides of the gain medium member by moving the gain medium position fixing part up and down during cooling.
상기 평행도 검사단계에서 상기 이득매질부재의 양면 평행도가 일치되지 않은 경우 상기 가열단계와 상기 평행도 조절과정을 포함한 이득매질 접합단계를 반복하여 상기 이득매질부재의 양면 평행도를 일치시키는 것을 특징으로 하는 고체 레이저용 이득 매질 조립체의 조립 방법. The method according to claim 12,
If the parallelism of the two sides of the gain medium member is not coincident in the parallelism inspection step, the heating step and the gain medium bonding step including the parallelism adjustment process are repeated to match the parallelism of both sides of the gain medium member. How to assemble the dragon gain medium assembly.
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2019
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