KR102124084B1 - 고차 조화파를 발생시키는 레이저 시스템 - Google Patents

고차 조화파를 발생시키는 레이저 시스템 Download PDF

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조기호
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은, 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔을 제1 방향을 따라 발생시키는 레이저 발진기; 및 상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔을 발생시키는 파장 변환부를 포함하고, 상기 파장 변환부는, 제1 광축을 갖는 제1 비선형 결정부; 및 제2 광축을 갖는 제2 비선형 결정부를 포함하고, 상기 제1 광축 및 상기 제2 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어진다.

Description

고차 조화파를 발생시키는 레이저 시스템{LASER SYSTEM FOR GENERATING HIGH HARMONIC WAVE}
본 발명의 실시예는 고차 조화파를 발생시키는 레이저 시스템, 특히 열악한 외부 환경에서도 요구되는 출력 에너지의 고차 조화파를 발생시키는 레이저 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 레이저의 파장 변환 시, 장치 구조의 구현이 용이하고, 변환 효율이 높은 비선형 광학 현상을 이용한 방식이 많이 이용되고 있다.
레이저의 초기 파장보다 낮은 파장으로 변환시키는 경우, 2차 조화파 발생(SHG; Second Harmonic Generation) 및 3차 조화파 발생(THG; Third Harmonic Generation)이 적용된 조화파 발생장치가 이용되고 있다. 또한, 레이저의 초기 파장보다 높은 파장으로 변환시키는 경우, OPO(Optical Parametric Oscillator)가 이용되고 있다.
비선형 광학 현상을 이용한 레이저 파장 변환이 적용되고 있는 분야들 중 군사분야의 경우, 레이저 시스템은 열악한 환경 조건에서도 정상적으로 동작해야 한다.
조화파 발생시키는 레이저 시스템은 비선형 결정의 정렬 상태에 따라 레이저의 출력 에너지가 민감하게 변경된다. 따라서, 열악한 외부 환경에서도 정상적으로 동작할 수 있는 레이저 시스템이 요구된다. 또한, 오정렬이 발생된 비선형 결정을 원상태로 복귀시키기 위해서는 장비를 분해 후 재정렬 작업을 수행해야 하는 불편함이 있어 이를 개선할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
이와 관련하여, 한국 등록 특허 제10-1658564호는 "파장선택이 가능한 고차 조화파 발생장치"에 관한 내용을 개시하고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 비선형 결정의 적절한 배치를 통해, 열악한 외부 환경에서도 요구되는 출력 에너지의 고차 조화파를 발생시키는 레이저 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은, 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔을 제1 방향을 따라 발생시키는 레이저 발진기; 및 상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔을 발생시키는 파장 변환부를 포함하고, 상기 파장 변환부는, 제1 광축을 갖는 제1 비선형 결정부; 및 제2 광축을 갖는 제2 비선형 결정부를 포함하고, 상기 제1 광축 및 상기 제2 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어진다.
본 발명에서, 상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부는, 상기 제1 방향을 따라 배열된다.
본 발명에서, 상기 제1 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제1 각도만큼 기울어지고, 상기 제2 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제2 각도만큼 기울어지고, 상기 제1 각도 및 상기 제2 각도는, 크기는 같고 방향이 반대이다.
본 발명에서, 상기 파장 변환부는, 상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 2차 조화파인 상기 제2 레이저 빔을 발생시키고, 상기 제2 파장은, 상기 제1 파장의 1/2 이다.
본 발명에서, 상기 파장 변환부는, 상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부의 온도를 제어하는 온도 제어 소자; 상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부의 위치를 고정시키기 위한 고정부; 및 상기 제1 레이저 빔을 반사시키고, 상기 제2 레이저 빔을 투과시키는 광학 필터를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 광학 필터에 의해 반사된 제1 레이저 빔을 흡수하는 빔 블록; 상기 제2 레이저 빔의 일부를 반사시키는 부분 반사경; 상기 부분 반사경에 의해 반사된 제2 레이저 빔으로부터, 출력 에너지를 검출하는 광 검출부를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 광 검출부에 의해 검출된 상기 출력 에너지에 기초하여, 상기 레이저 발진기 및 상기 온도 제어 소자 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부는, 베타 붕산 바륨 결정을 포함한다.
본 발명에서, 상기 제1 광축 및 상기 제2 광축은, 상기 제1 레이저 빔으로부터 상기 제2 레이저 빔으로의 변환 효율이 각각의 결정이 22.5% 이상을 갖도록 설계된다.
본 발명에서, 상기 레이저 발진기는, Nd:YAG 고체 레이저를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은, 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔을 제1 방향을 따라 발생시키는 레이저 발진기; 상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔을 출력하는 제1 파장 변환부; 및 상기 제2 레이저 빔에 기초하여, 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔을 출력하는 제2 파장 변환부를 포함하고, 상기 제1 파장 변환부는, 제1 광축을 갖는 제1 비선형 결정부; 및 제2 광축을 갖는 제2 비선형 결정부를 포함하고, 상기 제2 파장 변환부는, 제3 광축을 갖는 제3 비선형 결정부; 및 제4 광축을 갖는 제4 비선형 결정부를 포함하고, 상기 제1 광축 및 상기 제2 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어지고, 상기 제3 광축 및 상기 제4 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어진다.
본 발명에서, 상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부는, 상기 제1 방향을 따라 배열되고, 상기 제3 비선형 결정부 및 상기 제4 비선형 결정부는, 상기 제1 방향을 따라 배열된다.
본 발명에서, 상기 제1 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제1 각도만큼 기울어지고, 상기 제2 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제2 각도만큼 기울어지고, 상기 제1 각도 및 상기 제2 각도는, 크기는 같고 방향이 반대이다.
본 발명에서, 상기 제3 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제3 각도만큼 기울어지고, 상기 제4 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제4 각도만큼 기울어지고, 상기 제3 각도 및 상기 제4 각도는, 크기는 같고 방향이 반대이다.
본 발명에서, 상기 제1 파장 변환부는, 상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 2차 조화파인 상기 제2 레이저 빔을 발생시키고, 상기 제2 파장 변환부는, 상기 제2 레이저 빔에 기초하여, 4차 조화파인 상기 제3 레이저 빔을 발생시키고, 상기 제2 파장은, 상기 제1 파장의 1/2 이고, 상기 제3 파장은, 상기 제2 파장의 1/2 이다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은, 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔을 제1 방향을 따라 발생시키는 레이저 발진기; 상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔을 출력하는 제1 파장 변환부; 및 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔에 기초하여, 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔을 출력하는 제2 파장 변환부를 포함하고, 상기 제1 파장 변환부는, 제1 광축을 갖는 제1 비선형 결정부; 및 제2 광축을 갖는 제2 비선형 결정부를 포함하고, 상기 제2 파장 변환부는, 제3 광축을 갖는 제3 비선형 결정부; 및 제4 광축을 갖는 제4 비선형 결정부를 포함하고, 상기 제1 광축 및 상기 제2 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어지고, 상기 제3 광축 및 상기 제4 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어진다.
본 발명에서, 상기 제1 파장 변환부는, 상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 2차 조화파인 상기 제2 레이저 빔을 발생시키고, 상기 제2 파장 변환부는, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔에 기초하여, 3차 조화파인 상기 제3 레이저 빔을 발생시키고, 상기 제2 파장은, 상기 제1 파장의 1/2 이고, 상기 제3 파장은, 상기 제1 파장의 1/3 이다.
본 발명에서, 상기 제1 파장 변환부는, 상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부의 온도를 제어하는 온도 제어 소자; 및 상기 제1 비선형 결정부, 상기 제2 비선형 결정부 및 상기 온도 제어 소자의 위치를 고정시키기 위한 고정부를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 제2 파장 변환부는, 상기 제3 비선형 결정부 및 상기 제4 비선형 결정부의 온도를 제어하는 온도 제어 소자; 상기 제3 비선형 결정부, 상기 제4 비선형 결정부 및 상기 온도 제어 소자의 위치를 고정시키기 위한 고정부; 및 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 반사시키고, 상기 제3 레이저 빔을 투과시키는 광학 필터를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은 열악한 외부 환경에서도 요구되는 출력 에너지의 고차 조화파를 발생시킬 수 잇고, 안정적으로 장비를 운용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은 출력 에너지가 기준치 이하로 저하되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라, 장비 보수에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 상기 효과들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 비교예에 따른 레이저 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 비교예에 따른 비선형 결정부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 레이저 시스템의 출력 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 비선형 결정부 및 제2 비선형 결정부를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템의 출력 에너지를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비선형 결정부를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 시스템의 출력 에너지를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 시스템을 나타내는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함할 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
설명의 편의를 위하여, 도 1 내지 도 4에서는 본 발명의 비교예에 따른 레이저 시스템(10R)에 대한 내용이 설명된다.
도 1은 본 발명의 비교예에 따른 레이저 시스템(10R)을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 레이저 시스템(10R)은 레이저 발진기(100), 파장 변환부(200), 빔 블록(400), 부분 반사경(500), 광 검출부(600) 및 제어부(700)를 포함할 수 있다.
레이저 발진기(100)는 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔(LB1)을 발생시킬 수 있다. 본 명세서에서, 레이저 발진기(100)에 의해 발생된 제1 레이저 빔(LB1)의 진행 방향은 제1 방향으로 지칭된다.
레이저 발진기(100)는 제어부(700)의 제어에 따라, 제1 레이저 빔(LB1)의 세기를 조절할 수 있다. 즉, 레이저 발진기(100)는 제어부(700)로부터 수신한 출력 제어 신호(OCS)를 기초로, 전류의 세기를 조절함으로써, 제1 레이저 빔(LB1)의 세기를 조절할 수 있다.
파장 변환부(200)는 제1 레이저 빔(LB1)에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔(LB2)을 발생시킬 수 있다.
파장 변환부(200)는 비선형 결정부(210), 온도 제어 소자(220), 고정부(230) 및 광학 필터(240)를 포함할 수 있다.
비선형 결정부(210)는 광축을 갖는 비선형 결정을 의미할 수 있다. 비선형 결정부(210)는 제1 레이저 빔(LB1)에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔(LB2)을 발생시킬 수 있다. 제1 레이저 빔(LB1)은 비선형 결정부(210)를 투과하며 진행하고, 제2 레이저 빔(LB2)은 비선형 결정부(210)로부터 발생하여 외부로 출력될 수 있다.
온도 제어 소자(220)는 제어부(700)의 제어에 따라, 비선형 결정부(210)의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 온도 제어 소자(220)는 제어부(700)로부터 수신한 온도 제어 신호(TCS)에 기초하여, 비선형 결정부(210)의 온도를 제어할 수 있다.
고정부(230)는 비선형 결정부(210)의 위치를 고정시킬 수 있다.
광학 필터(240)는 제1 레이저 빔(LB1)을 반사시키고, 제2 레이저 빔(LB2)을 투과시킬 수 있다. 이때, 광학 필터(240)는 제1 레이저 빔(LB1)을 빔 블록(400)을 향하여 반사시킬 수 있다.
빔 블록(400)은 광학 필터(240)에 의해 반사된 제1 레이저 빔(LB1)을 흡수할 수 있다.
부분 반사경(500)은 파장 변환부(200)에 의해 발생된 제2 레이저 빔(LB2)의 일부를 광 검출부(600)를 향하여 반사시킬 수 있다.
광 검출부(600)는 부분 반사경(500)에 의해 반사된 제2 레이저 빔(LB2)을 검출하고, 제2 레이저 빔(LB2)의 출력 에너지(LI)를 측정할 수 있다. 광 검출부(600)는 출력 에너지(LI)를 제어부(700)로 전송할 수 있다.
제어부(700)는 레이저 시스템(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 특히, 제어부(700)는 출력 에너지(LI)에 기초하여, 레이저 발진기(100) 및 온도 제어 소자(220)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(700)는 출력 에너지(LI)를 수신하고, 출력 에너지(LI)가 적절한 수준인지를 판단할 수 있다.
제어부(700)는 출력 에너지(LI)가 적절한 수준이 아니라고 판단하는 경우, 레이저 발진기(100)의 출력을 증가시키거나, 온도 제어 소자(220)를 통해 비선형 결정부(210)의 온도를 적정한 수준으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(700)는 레이저 발진기(100)로 출력 수준에 대한 내용을 포함하는 출력 제어 신호(OCS)를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 온도 제어 소자(220)로 적정 온도에 대한 내용을 포함하는 온도 제어 신호(TCS)를 전송할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 비교예에 따른 비선형 결정부(210)의 배열을 나타내는 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 온도 제어 소자(220) 및 고정부(230)가 함께 도시된다. 도 4는 본 발명의 비교예에 따른 레이저 시스템(10R)의 출력 에너지(LI)를 나타내는 그래프이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 비선형 결정부(210)는 광축(LA)을 가질 수 있다. 본 명세서에서, 광축이라 함은 조화파의 최대 변환 효율을 갖는 위상 정합 조건에 따른 광축을 의미한다. 위상 정합 조건은 비선형 결정의 파장에 따른 굴절률에 의존한다. 비선형 결정의 파장에 따른 굴절률은 물리적인 결정 축과 입사되는 기본파의 각도와의 관계 및 온도에 따라 변화할 수 있다.
비선형 결정부(210)는 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔(LB1)에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔(LB2)을 발생시킬 수 있다. 제1 레이저 빔(LB1)은 비선형 결정부(210)를 투과하며 진행하고, 제2 레이저 빔(LB2)은 비선형 결정부(210)로부터 발생하여 외부로 출력될 수 있다. 이때, 제2 레이저 빔(LB2)은 제1 레이저 빔(LB1)의 진행 방향과 동일한 제1 방향을 따라 진행할 수 있다.
도 2에서는 초기 설정에 따라 배열된 비선형 결정부(210)가 도시된다. 초기 설정된 비선형 결정부(210)는 제1 레이저 빔(LB1)의 진행 방향(즉, 제1 방향)을 따라 배치되며, 비선형 결정부(210)의 광축(LA)은 제1 방향에 평행할 수 있다. 즉, 제1 레이저 빔(LB1)이 위상 정합 조건에 따른 광축(LA)에 따라 입사될 때, 비선형 결정부(210)는 제2 레이저 빔(LB2)을 최대 효율로 발생시킬 수 있다. 광축(LA)이 제1 레이저 빔(LB1)의 진행 방향(즉, 제1 방향)에 어긋날수록, 비선형 결정부(210)의 변환 효율은 감소한다. 그리고, 광축(LA)이 일정 수준 이상으로 제1 방향에 어긋나게 되면, 제2 레이저 빔(LB2)은 거의 발생하지 않는다.
도 3에서는 외부 환경에 의해 배열이 틀어진 비선형 결정부(210)가 도시된다. 외부 환경에 의해 배열이 틀어진 비선형 결정부(210)는 온도 제어 소자(220) 및 고정부(230)와 함께 배열이 틀어진다. 이에 따라, 비선형 결정부(210)의 광축(LA)은 제1 방향에 대하여 경사 각도(TA)만큼 기울어질 수 있다.
도 4에서는 도 3에 도시된 경사 각도(TA)에 따른 레이저 시스템의 출력 에너지(LI)를 나타내는 그래프가 도시된다.
도 4를 참조하면, 출력 에너지(LI)는 0의 경사 각도(TA)에서 최대값을 가질 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 상기 최대값에 대한 80% 수준을 레이저 시스템에 요구되는 출력 수준인 것으로 가정한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 레이저 시스템(10R)이 요구되는 출력 수준을 만족하려면, 경사 각도(TA)를 정상 구동 범위(DR)로 유지해야 한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 정상 구동 범위(DR)는 -0.9 내지 0.9(mrad)일 수 있다.
경사 각도(TA)가 정상 구동 범위(DR)를 벗어나는 경우, 본 발명의 비교예에 따른 레이저 시스템(10R)은 적절한 출력 수준을 유지하기 위하여, 레이저 발진기(100)의 출력을 조절하거나, 온도 제어 소자(220)를 통해 비선형 결정부(210)의 온도를 제어할 수 있다.
그러나, 레이저 시스템(10R)이 레이저 발진기(100)의 출력을 조절하는 경우, 특히, 레이저 발진기(100)에 과부하가 걸리게 되어 레이저 시스템(10R)의 수명이 저하될 수 있으며, 장비의 소모전력이 증가할 수 있다.
또한, 레이저 시스템(10R)이 비선형 결정부(210)의 온도를 제어하는 경우, 정확히 어떠한 온도로 제어하여야 하는지에 대한 정보 없이 무작위로 온도를 제어하는 불확실성이 발생하고, 비선형 결정의 상태를 구체적으로 파악할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템(10)을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 레이저 시스템(10)은 레이저 발진기(100), 파장 변환부(200), 빔 블록(400), 부분 반사경(500), 광 검출부(600) 및 제어부(700)를 포함할 수 있다.
레이저 발진기(100)는 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔(LB1)을 발생시킬 수 있다. 본 명세서에서, 레이저 발진기(100)에 의해 발생된 제1 레이저 빔(LB1)의 진행 방향은 제1 방향으로 지칭된다.
레이저 발진기(100)는 제어부(700)의 제어에 따라, 제1 레이저 빔(LB1)의 세기를 조절할 수 있다. 즉, 레이저 발진기(100)는 제어부(700)로부터 수신한 출력 제어 신호(OCS)를 기초로, 전류의 세기를 조절함으로써, 제1 레이저 빔(LB1)의 세기를 조절할 수 있다.
실시예에 따라, 레이저 발진기(100)는 레이저 다이오드 펌핑 방식의 Nd:YAG(Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet) 고체 레이저를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 파장은 1064nm일 수 있다.
파장 변환부(200)는 제1 레이저 빔(LB1)에 기초하여, 제1 파장과 상이한 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔(LB2)을 발생시킬 수 있다.
실시예에 따라, 파장 변환부(200)는 2차 조화파를 발생시키는 2차 조화파 발생 장치로 구현될 수 있다. 이때, 제2 파장은 제1 파장의 1/2일 수 있다.
파장 변환부(200)는 제1 비선형 결정부(210), 제2 비선형 결정부(215), 온도 제어 소자(220), 고정부(230) 및 광학 필터(240)를 포함할 수 있다.
제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215) 각각은 비선형 결정을 의미할 수 있다. 예컨대, 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215) 각각은 베타 붕산 바륨(BBO(BaB2O4; Beta Barium Borate)) 결정을 포함할 수 있다.
제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)는 제1 레이저 빔(LB1)에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔(LB2)을 발생시킬 수 있다. 제1 레이저 빔(LB1)은 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)를 투과하며 진행하고, 제2 레이저 빔(LB2)은 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)로부터 발생하여 외부로 출력될 수 있다.
제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)는 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
제1 비선형 결정부(210)는 제1 광축을 갖고, 제2 비선형 결정부(215)는 제2 광축을 가질 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 광축 및 제2 광축은 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어질 수 있다. 이와 관련한 상세한 내용은 도 6 내지 도 8에서 설명된다.
온도 제어 소자(220)는 제어부(700)의 제어에 따라, 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 온도 제어 소자(220)는 제어부(700)로부터 수신한 온도 제어 신호(TCS)에 기초하여, 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)의 온도를 제어할 수 있다.
고정부(230)는 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)의 위치를 고정시킬 수 있다. 실시예에 따라, 고정부(230)는 마운트(mount)로 구현될 수 있다.
광학 필터(240)는 제1 레이저 빔(LB1)을 반사시키고, 제2 레이저 빔(LB2)을 투과시킬 수 있다. 이때, 광학 필터(240)는 제1 레이저 빔(LB1)을 빔 블록(400)을 향하여 반사시킬 수 있다.
빔 블록(400)은 광학 필터(240)에 의해 반사된 제1 레이저 빔(LB1)을 흡수할 수 있다.
부분 반사경(500)은 파장 변환부(200)에 의해 발생된 제2 레이저 빔(LB2)의 일부를 광 검출부(600)를 향하여 반사시킬 수 있다.
광 검출부(600)는 부분 반사경(500)에 의해 반사된 제2 레이저 빔(LB2)으로부터 제2 레이저 빔(LB2)의 출력 에너지(LI)를 검출할 수 있다. 광 검출부(600)는 출력 에너지(LI)를 제어부(700)로 전송할 수 있다.
제어부(700)는 레이저 시스템(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 특히, 제어부(700)는 출력 에너지(LI)에 기초하여, 레이저 발진기(100) 및 온도 제어 소자(220) 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(700)는 출력 에너지(LI)를 수신하고, 출력 에너지(LI)가 적절한 수준인지를 판단할 수 있다.
제어부(700)는 출력 에너지(LI)가 적절한 수준이 아니라고 판단하는 경우, 레이저 발진기(100)의 출력을 증가시키거나, 온도 제어 소자(220)를 통해 비선형 결정부들의 온도를 적정한 수준으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(700)는 레이저 발진기(100)로 출력 수준에 대한 내용을 포함하는 출력 제어 신호(OCS)를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 온도 제어 소자(220)로 적정 온도에 대한 내용을 포함하는 온도 제어 신호(TCS)를 전송할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)를 나타내는 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 온도 제어 소자(220) 및 고정부(230)가 함께 도시된다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템(10)의 출력 에너지(LI)를 나타내는 그래프이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 비선형 결정부(210)는 제1 광축(LA1)을 갖고, 제2 비선형 결정부(215)는 제2 광축(LA2)을 가질 수 있다. 본 명세서에서, 광축(LA)이라 함은 조화파의 최대 변환 효율을 갖는 위상 정합 조건에 따른 광축을 의미한다. 위상 정합 조건은 비선형 결정의 파장에 따른 굴절률에 의존한다. 비선형 결정의 파장에 따른 굴절률은 물리적인 결정 축과 입사되는 기본파의 각도와의 관계 및 온도에 따라 변화할 수 있다.
예컨대, 제1 파장이 1064nm이고, 제2 파장이 532nm인 2차 조화파를 발생시키는 레이저 시스템의 경우, BBO(BaB2O4; Beta Barium Borate)의 결정의 위상 정합 조건에 따른 광축은, 온도 30℃를 기준으로, 결정 축에 대하여 22.86 degree 만큼 기울어질 수 있다.
제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)는 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔(LB1)에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔(LB2)을 발생시킬 수 있다. 제1 레이저 빔(LB1)은 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)를 투과하며 진행하고, 제2 레이저 빔(LB2)은 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)로부터 발생하여 외부로 출력될 수 있다. 이때, 제2 레이저 빔(LB2)은 제1 레이저 빔(LB1)의 진행 방향과 동일한 제1 방향을 따라 진행할 수 있다.
도 6에서는 초기 설정에 따라, 배열된 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)가 도시된다. 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)는 제1 방향에 따라 배치될 수 있다. 그리고, 제1 비선형 결정부(210)의 제1 광축(LA1)은 제1 방향을 기준으로 제1 각도(A1)만큼 기울어지고, 제2 비선형 결정부(215)의 제2 광축(LA2)은 제1 방향을 기준으로 제2 각도(A2)만큼 기울어질 수 있다. 실시예에 따라, 제1 각도(A1) 및 제2 각도(A2)는 크기가 같고 방향이 반대일 수 있다.
실시예에 따라, 제1 광축(LA1) 및 제2 광축(LA2)은 제1 레이저 빔(LB1)으로부터 제2 레이저 빔(LB2)으로의 변환 효율이 각각 22.5% 이상을 갖도록 설계될 수 있다. 예시적으로, 제1 각도(A1)가 22.8(degree)이고, 제2 각도(A2)가 -22.8(degree)인 경우, 변환 효율이 각각 22.5% 이상 일 수 있다.
도 7에서는 외부 환경에 의해 배열이 틀어진 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)가 도시된다. 예컨대, 외부 환경에 의해 고정부(230)가 틀어지면, 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)는 고정부(230)와 함께 배열이 틀어진다. 이에 따라, 제1 비선형 결정부(210) 및 제2 비선형 결정부(215)는 제1 방향에 대하여 경사 각도(TA)만큼 기울어질 수 있다.
도 8에서는 도 7에 도시된 경사 각도(TA)에 따른 레이저 시스템의 출력 에너지(LI)를 나타내는 그래프가 도시된다.
설명의 편의를 위하여, 상기 최대값에 대한 80% 수준을 레이저 시스템에 요구되는 출력 수준인 것으로 가정한다.
도 8을 참조하면, 레이저 시스템(10)이 요구되는 출력 수준을 만족하려면, 경사 각도(TA)를 정상 구동 범위(DR)로 유지해야 한다. 이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 정상 구동 범위(DR)는 -2.8 내지 2.8(mrad)일 수 있다.
도 4에 도시된 그래프와 도 8에 도시된 그래프를 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템(10)의 정상 구동 범위(DR)가 비교예에 비해 3배 이상으로 증가됨을 확인할 수 있다.
결론적으로, 본 발명 실시예에 따른 레이저 시스템(10)은 온도를 일정하게 유지시키는 경우, 위상 정합 조건이 비선형 결정의 광축과 입사되는 입사광의 각도에만 의존하는 특성을 응용한 것이다.
구체적으로는, 본 발명 실시예에 따른 레이저 시스템(10)은 서로 대칭인 광축을 갖는 2개의 비선형 결정들을 통하여, 비선형 결정들을 고정하고 있는 고정부의 정렬 각도가 일 방향으로 틀어지더라도, 별도의 추가 조치 없이 틀어진 양에 해당하는 굴절률 차이를 보상할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템(10)은 증가된 정상 구동 범위(DR)를 확보함으로써 외부 환경에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 시스템(10-1)을 나타내는 도면이다.
설명의 중복을 방지하기 위하여, 이하에서는, 도 5에 도시된 실시예와 차이점을 중심으로 설명된다.
도 9에 도시된 실시예에 따른 레이저 시스템(10-1)은 도 5에 도시된 실시예에 비해 제2 파장 변환부(300)를 더 포함한다.
즉, 도 5 및 도 9를 참조하면, 레이저 시스템(10-1)은 레이저 발진기(100), 제1 파장 변환부(200), 제2 파장 변환부(300), 빔 블록(400), 부분 반사경(500), 광 검출부(600) 및 제어부(700)를 포함할 수 있다.
제2 파장 변환부(300)는 제2 레이저 빔(LB2)에 기초하여, 제1 파장 및 제2 파장과 상이한 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔(LB3)을 발생시킬 수 있다.
실시예에 따라, 제2 파장 변환부(300)는 2차 조화파를 발생시키는 2차 조화파 발생 장치로 구현될 수 있다. 이때, 제3 파장은 제2 파장의 1/2일 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 제2 파장 변환부(300)는 3차 조화파를 발생시키는 3차 조화파 발생 장치로 구현될 수 있다. 이때, 제3 파장은 제2 파장의 1/3일 수 있다. 또한, 제2 파장 변환부(300)가 4차 조화파를 발생시키는 4차 조화파 발생 장치인 경우, 제3 파장은 제2 파장의 1/4일 수 있다.
제2 파장 변환부(300)는 제3 비선형 결정부(310), 제4 비선형 결정부(315), 온도 제어 소자(320), 고정부(330) 및 광학 필터(340)를 포함할 수 있다.
제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315) 각각은 비선형 결정을 의미할 수 있다. 예컨대, 제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(415) 각각은 베타 붕산 바륨(BBO(BaB2O4; Beta Barium Borate)) 결정을 포함할 수 있다.
제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315)는 제2 레이저 빔(LB2)에 기초하여, 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔(LB3)을 발생시킬 수 있다. 제2 레이저 빔(LB2)은 제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315)를 투과하며 진행하고, 제3 레이저 빔(LB3)은 제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315)로부터 발생하여 외부로 출력될 수 있다.
제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315)는 제1 방향을 따라 배열될 수 있다.
제3 비선형 결정부(310)는 제3 광축을 갖고, 제4 비선형 결정부(315)는 제4 광축을 가질 수 있다. 이때, 도 9에 도시된 바와 같이, 제3 광축 및 제4 광축은 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어질 수 있다. 이와 관련한 상세한 내용은 도 10 및 도 11에서 설명된다.
온도 제어 소자(320)는 제어부(700)의 제어에 따라, 제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315)의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 온도 제어 소자(220)는 제어부(700)로부터 수신한 제2 온도 제어 신호(TCS2)에 기초하여, 제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315)의 온도를 제어할 수 있다.
고정부(330)는 제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315)의 위치를 고정시킬 수 있다. 실시예에 따라, 고정부(330)는 마운트(mount)로 구현될 수 있다.
광학 필터(340)는 제2 레이저 빔(LB2)을 반사시키고, 제3 레이저 빔(LB3)을 투과시킬 수 있다. 이때, 광학 필터(340)는 제2 레이저 빔(LB2)을 빔 블록(400)을 향하여 반사시킬 수 있다.
빔 블록(400)은 광학 필터(240)에 의해 반사된 제2 레이저 빔(LB2)을 흡수할 수 있다.
부분 반사경(500)은 제2 파장 변환부(300)에 의해 발생된 제3 레이저 빔(LB3)의 일부를 광 검출부(600)를 향하여 반사시킬 수 있다.
광 검출부(600)는 부분 반사경(500)에 의해 반사된 제3 레이저 빔(LB3)으로부터 제3 레이저 빔(LB3)의 출력 에너지(LI)를 검출할 수 있다. 광 검출부(600)는 출력 에너지(LI)를 제어부(700)로 전송할 수 있다.
제어부(700)는 레이저 시스템(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 특히, 제어부(700)는 출력 에너지(LI)에 기초하여, 레이저 발진기(100) 및 온도 제어 소자들(220, 320) 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(700)는 출력 에너지(LI)를 수신하고, 출력 에너지(LI)가 적절한 수준인지를 판단할 수 있다.
제어부(700)는 출력 에너지(LI)가 적절한 수준이 아니라고 판단하는 경우, 레이저 발진기(100)의 출력을 증가시키거나, 온도 제어 소자들(220, 320)을 통해 비선형 결정부들의 온도를 적정한 수준으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(700)는 레이저 발진기(100)로 출력 수준에 대한 내용을 포함하는 출력 제어 신호(OCS)를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 온도 제어 소자들(220, 320)로 적정 온도에 대한 내용을 포함하는 재1 및 제2 온도 제어 신호들(TCS1, TCS2)을 전송할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 내지 제4 비선형 결정부들(210, 215, 310, 315)를 나타내는 도면이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 시스템(10-1)의 출력 에너지(LI)를 나타내는 도면이다.
설명의 중복을 방지하기 위하여, 이하에서는, 도 6에 도시된 실시예와 차이점을 중심으로 설명된다.
도 6 및 도 10을 참조하면, 제3 비선형 결정부(310)는 제3 광축(LA3)을 갖고, 제4 비선형 결정부(315)는 제4 광축(LA4)을 가질 수 있다.
제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(415)는 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔(LB2)에 기초하여, 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔(LB3)을 발생시킬 수 있다. 제2 레이저 빔(LB2)은 제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315)를 투과하며 진행하고, 제3 레이저 빔(LB3)은 제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(415)로부터 발생하여 외부로 출력될 수 있다. 이때, 제3 레이저 빔(LB3)은 제1 방향(즉, 제1 레이저 빔(LB1)의 진행 방향)을 따라 진행할 수 있다.
제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315)는 제1 방향에 따라 배치될 수 있다. 그리고, 제3 비선형 결정부(310)의 제3 광축(LA3)은 제1 방향을 기준으로 제3 각도(A3)만큼 기울어지고, 제4 비선형 결정부(315)의 제4 광축(LA4)은 제1 방향을 기준으로 제4 각도(A4)만큼 기울어질 수 있다. 실시예에 따라, 제3 각도(A3) 및 제4 각도(A4)는 크기가 같고 방향이 반대일 수 있다.
실시예에 따라, 제3 광축(LA3) 및 제4 광축(LA4)은 제2 레이저 빔(LB2)으로부터 제3 레이저 빔(LB3)으로의 변환 효율이 각각 22.5% 이상을 갖도록 설계될 수 있다. 예시적으로, 제3 각도(A3)가 22.8(degree)이고, 제4 각도(A4)가 -22.8(degree)인 경우, 변환 효율이 22.5% 이상 일 수 있다.
외부 환경에 의해 고정부(330)가 틀어지면, 제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(415)는 고정부(330)와 함께 배열이 틀어진다. 이에 따라, 제3 비선형 결정부(310) 및 제4 비선형 결정부(315)는 제1 방향에 대하여 경사 각도(TA)만큼 기울어질 수 있고, 도 11에서는 경사 각도(TA)에 따른 레이저 시스템의 출력 에너지(LI)를 나타내는 그래프가 도시된다.
설명의 편의를 위하여, 상기 최대값에 대한 80% 수준을 레이저 시스템(20-1)에 요구되는 출력 수준인 것으로 가정한다.
도 11을 참조하면, 레이저 시스템(10-1)이 요구되는 출력 수준을 만족하려면, 경사 각도(TA)를 정상 구동 범위(DR)로 유지해야 한다. 이때, 도 11에 도시된 바와 같이, 정상 구동 범위(DR)는 -0.9 내지 0.9(mrad)일 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 시스템(10-2)을 나타내는 도면이다.
설명의 중복을 방지하기 위하여, 이하에서는, 도 9에 도시된 실시예와 차이점을 중심으로 설명된다.
도 12에 도시된 실시예에 따른 레이저 시스템(10-2)은 도 9에 도시된 실시예에 비해 제1 파장 변환부(200)가 광학 필터(240)를 포함하지 않는다. 즉, 제1 파장 변환부(200)는 제1 비선형 결정부(210), 제2 비선형 결정부(215), 온도 제어 소자(220) 및 고정부(230)를 포함하며, 제2 파장 변환부(300)의 광학 필터(340)는 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)을 반사시키고, 제3 레이저 빔(LB3)을 투과시킬 수 있다.
제1 파장 변환부(200)가 광학 필터(240)를 포함하지 않으므로, 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)은 제2 파장 변환부(300)로 진행할 수 있다.
제2 파장 변환부(300)는 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)에 기초하여, 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔(LB3)을 발생시킬 수 있다.
이때, 제3 파장은 [수학식 1]에 의해 결정된다.
[수학식 1]
W3=W1*W2/(W1+W2), 여기서, W3은 제3 파장이고, W2는 제2 파장이고, W1은 제1 파장이다.
즉, 실시예에 따라, 제1 파장 변환부(200)는 2차 조화파인 제2 레이저 빔(LB2)을 발생시킬 수 있다. 이때, 제1 파장이 1064nm이면, 제2 파장은 제1 파장의 1/2인 532nm일 수 있다.
이때, 제3 파장은 제1 파장의 1/3인 355nm 로 결정되며, 제2 파장 변환부(300)는 3차 조화파인 제3 레이저 빔(LB3)을 발생시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 제1 파장 변환부(200)는 3차 조화파인 제2 레이저 빔(LB2)을 발생시킬 수 있다. 이때, 제1 파장이 1064nm이면, 제2 파장은 제1 파장의 1/3인 355nm 일 수 있다.
이때, 제3 파장은 제1 파장의 1/4인 266nm로 결정되며, 제2 파장 변환부(300)는 4차 조화파인 제3 레이저 빔(LB3)을 발생시킬 수 있다.
상술한 방식에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은 열악한 외부 환경에서도 요구되는 출력 에너지의 고차 조화파를 발생시킬 수 잇고, 안정적으로 장비를 운용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은 출력 에너지가 기준치 이하로 저하되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라, 장비 보수에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은 증가된 정상 구동 범위를 확보함으로써 외부 환경에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10, 10-1, 10-2: 레이저 시스템 100: 레이저 발진기
200: 제1 파장 변환부 300: 제2 파장 변환부
400: 빔 블록 500: 부분 반사경
600: 광 검출부 700: 제어부

Claims (19)

  1. 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔을 제1 방향을 따라 발생시키는 레이저 발진기; 및
    상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔을 발생시키는 파장 변환부를 포함하고,
    상기 파장 변환부는,
    제1 광축을 갖는 제1 비선형 결정부;
    제2 광축을 갖는 제2 비선형 결정부;
    상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부의 온도를 제어하는 온도 제어 소자;
    상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부의 위치를 고정시키기 위한 고정부; 및
    상기 제1 레이저 빔을 반사시키고, 상기 제2 레이저 빔을 투과시키는 광학 필터를 포함하고,
    상기 제1 광축 및 상기 제2 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어진 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부는, 상기 제1 방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제1 각도만큼 기울어지고,
    상기 제2 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제2 각도만큼 기울어지고,
    상기 제1 각도 및 상기 제2 각도는, 크기는 같고 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파장 변환부는, 상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 2차 조화파인 상기 제2 레이저 빔을 발생시키고,
    상기 제2 파장은, 상기 제1 파장의 1/2 인 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광학 필터에 의해 반사된 제1 레이저 빔을 흡수하는 빔 블록;
    상기 제2 레이저 빔의 일부를 반사시키는 부분 반사경;
    상기 부분 반사경에 의해 반사된 제2 레이저 빔으로부터, 출력 에너지를 검출하는 광 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 검출부에 의해 검출된 상기 출력 에너지에 기초하여, 상기 레이저 발진기 및 상기 온도 제어 소자 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부는, 베타 붕산 바륨 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광축 및 상기 제2 광축은, 상기 제1 레이저 빔으로부터 상기 제2 레이저 빔으로의 변환 효율이 각각 22.5% 이상을 갖도록 설계된 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 발진기는, Nd:YAG 고체 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  11. 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔을 제1 방향을 따라 발생시키는 레이저 발진기;
    상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔을 출력하는 제1 파장 변환부; 및
    상기 제2 레이저 빔에 기초하여, 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔을 출력하는 제2 파장 변환부를 포함하고,
    상기 제1 파장 변환부는,
    제1 광축을 갖는 제1 비선형 결정부; 및
    제2 광축을 갖는 제2 비선형 결정부를 포함하고,
    상기 제2 파장 변환부는,
    제3 광축을 갖는 제3 비선형 결정부; 및
    제4 광축을 갖는 제4 비선형 결정부를 포함하고,
    상기 제1 광축 및 상기 제2 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어지고,
    상기 제3 광축 및 상기 제4 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어진 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부는, 상기 제1 방향을 따라 배열되고,
    상기 제3 비선형 결정부 및 상기 제4 비선형 결정부는, 상기 제1 방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제1 각도만큼 기울어지고,
    상기 제2 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제2 각도만큼 기울어지고,
    상기 제1 각도 및 상기 제2 각도는, 크기는 같고 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제3 각도만큼 기울어지고,
    상기 제4 광축은, 상기 제1 방향에 대하여 제4 각도만큼 기울어지고,
    상기 제3 각도 및 상기 제4 각도는, 크기는 같고 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환부는, 상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 2차 조화파인 상기 제2 레이저 빔을 발생시키고,
    상기 제2 파장 변환부는, 상기 제2 레이저 빔에 기초하여, 4차 조화파인 상기 제3 레이저 빔을 발생시키고,
    상기 제2 파장은, 상기 제1 파장의 1/2 이고,
    상기 제3 파장은, 상기 제2 파장의 1/2 인 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  16. 제1 파장을 갖는 제1 레이저 빔을 제1 방향을 따라 발생시키는 레이저 발진기;
    상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 제2 파장을 갖는 제2 레이저 빔을 출력하는 제1 파장 변환부; 및
    상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔에 기초하여, 제3 파장을 갖는 제3 레이저 빔을 출력하는 제2 파장 변환부를 포함하고,
    상기 제1 파장 변환부는,
    제1 광축을 갖는 제1 비선형 결정부; 및
    제2 광축을 갖는 제2 비선형 결정부를 포함하고,
    상기 제2 파장 변환부는,
    제3 광축을 갖는 제3 비선형 결정부; 및
    제4 광축을 갖는 제4 비선형 결정부를 포함하고,
    상기 제1 광축 및 상기 제2 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어지고,
    상기 제3 광축 및 상기 제4 광축은, 상기 제1 방향을 기준으로 서로 반대 방향을 따라 기울어진 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환부는, 상기 제1 레이저 빔에 기초하여, 2차 조화파인 상기 제2 레이저 빔을 발생시키고,
    상기 제2 파장 변환부는, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔에 기초하여, 3차 조화파인 상기 제3 레이저 빔을 발생시키고,
    상기 제2 파장은, 상기 제1 파장의 1/2 이고,
    상기 제3 파장은, 상기 제1 파장의 1/3 인 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환부는,
    상기 제1 비선형 결정부 및 상기 제2 비선형 결정부의 온도를 제어하는 온도 제어 소자; 및
    상기 제1 비선형 결정부, 상기 제2 비선형 결정부 및 상기 온도 제어 소자의 위치를 고정시키기 위한 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 파장 변환부는,
    상기 제3 비선형 결정부 및 상기 제4 비선형 결정부의 온도를 제어하는 온도 제어 소자;
    상기 제3 비선형 결정부, 상기 제4 비선형 결정부 및 상기 온도 제어 소자의 위치를 고정시키기 위한 고정부; 및
    상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 반사시키고, 상기 제3 레이저 빔을 투과시키는 광학 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 시스템.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080010922A (ko) * 2006-07-28 2008-01-31 삼성전기주식회사 동일한 광 방출 위치를 갖는 레이저 장치
KR20140020147A (ko) * 2012-08-08 2014-02-18 주식회사 루트로닉 스위칭유닛 및 레이저장치
KR101658564B1 (ko) * 2015-08-13 2016-09-21 국방과학연구소 파장선택이 가능한 고차 조화파 발생장치

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