KR102165519B1

KR102165519B1 - 빔 적층 방법이 개선된 레이저 다이오드 모듈

Info

Publication number: KR102165519B1
Application number: KR1020190048013A
Authority: KR
Inventors: 김한글; 강승구; 김대경
Original assignee: (주)코셋
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2020-10-14

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈은, 동일한 높이로 레이저 빔을 발진하는 레이저 다이오드를 포함하는 복수의 레이저 다이오드부; 상기 레이저 다이오드 각각에서 발진된 레이저 빔을 평행광으로 변환하며, FAC와 SAC를 포함하는 콜리메이터들; 상기 각 레이저 다이오드에서 발진하여 평행광으로 변환된 레이저 빔을 반사하되 동일한 높이로 일치하는 광 경로 방향으로 레이저 빔을 반사하는 반사미러들; 및 상기 반사미러들 사이에 각각 배치되고, 레이저 빔이 투과되면서 레이저 빔의 진행 높이가 높아지도록 하는 광학 부재들을 포함하되, 여기서, 상기 광학 부재에 의해 높이가 높아진 레이저 빔은 상기 반사미러의 상부로 진행하고, 상기 반사미러에 의해 반사된 레이저 빔과 높이 방향으로 적층 되도록 하며, 적층 결합된 레이저 빔을 집광하여 광 섬유로 안내하는 포커싱 렌즈를 포함한다.

Description

빔 적층 방법이 개선된 레이저 다이오드 모듈{LASER DIODE MODULE IMPROVING BEAM STACKING METHOD}

본 발명은 레이저 다이오드 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 레이저 다이오드에서 발진되는 레이저 빔을 결합하여 고 출력을 구현하는 레이저 다이오드 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 레이저(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, LASER)란 외부의 자극에 의해 매질로부터 빛을 방출하게 하고, 공진기에 의해 증폭된 빛을 말한다.

이러한 레이저는 증폭 매질, 공진기, 펌핑 소스(Pump Source)로 구성되어 있으며, 매질의 종류에 따라 예컨대, 가스 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저, 그리고 광섬유 레이저 등으로 분류된다.

특히, 레이저는 사용이 용이하고 깨끗하며 신속한 가공결과를 제공하기 때문에 여러 산업분야에 응용되고 있으며, 고출력 레이저에 대한 요구 증가로 새로운 산업용 레이저 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.

이 중, 광섬유 레이저는 고체 레이저 중에서도 유례없이 높은 광-광 변환 효율을 갖고 있으며, 좋은 빔 품질을 갖고 있을 뿐 아니라 광섬유 자체에 공진기를 형성할 수 있으므로 일반 레이저와 같은 매질과 분리된 공진기를 갖지 않기 때문에 유지보수가 필요 없어 산업용 광원으로서 각광을 받고 있다. 현재 시장에서의 광섬유 레이저의 개발은 고출력 연속 동작레이저, 펄스 동작 레이저, 초고속 광원으로서의 개발이 이루어지고 있으며, 지난 수년간 많은 회사가 산업용으로 사용되는 KW급 레이저를 제작하고 있다.

고출력 레이저 다이오드 모듈은 다수의 레이저 다이오드에서 출력되는 빔을 적층 형태로 결합하여 고출력을 구현한 것으로, 일반적으로, 레이저 다이오드, FAC(Fast Axis Collimator), SAC(Slow Axis Collimator), 미러 (Mirror), 포커싱 렌즈(Focusing Lens), 광섬유(Fiber) 등의 구성요소들(components)을 포함한다. 레이저 다이오드는 서브마운트(submount)에 장착되어 COS(Chip On Submount) 형태로 제공되며, 이러한 구성요소들은 기판 상에 다수의 레이저 다이오드에서 발진된 빔이 결합되어 광 섬유로 입력되는 광 경로를 형성한다.

일반적인 레이저 다이오드 모듈에서는, 각 레이저 다이오드가 서로 다른 높이로 빔을 발진함으로써 레이저 빔들이 서로 간섭되지 않고, 적층 형태로 결합 즉, 빔 스택을 형성하도록 한다. 이를 위해 기판 상에는 기판 상에 단차진 계단 구조를 형성하고 각각의 계단 부분의 표면에 COS를 배치한다. 이러한 계단 구조는 가공, 열발산 측면에서 불리한 점 있으며, 미러 등의 다른 구성요소들의 배치도 제한하는 문제점이 있다.

본 발명은 각 레이저 다이오드에서 동일 높이로 레이저 빔을 발진하면서도 각 레이저 빔의 광 경로가 서로 일치하지 않으면서 적층 형태로 레이저 빔 결합이 가능한, 빔 적층 방법이 개선된 레이저 다이오드 모듈을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈은, 동일한 높이로 레이저 빔을 발진하는 레이저 다이오드를 포함하는 복수의 레이저 다이오드부; 상기 레이저 다이오드 각각에서 발진된 레이저 빔을 평행광으로 변환하며, FAC와 SAC를 포함하는 콜리메이터들; 상기 각 레이저 다이오드에서 발진하여 평행광으로 변환된 레이저 빔을 반사하되 동일한 높이로 일치하는 광 경로 방향으로 레이저 빔을 반사하는 반사미러들; 및 상기 반사미러들 사이에 각각 배치되고, 레이저 빔을 광 진행 경로는 평행하고 진행 높이는 높아지게 변위시키는 광학 부재들을 포함하되, 여기서, 광학 부재에 의해 높이가 높아진 레이저 빔이 광 진행 경로 상에 앞쪽으로 배치된 반사미러의 상부로 진행하면서 상기 앞쪽으로 배치된 반사미러에 의해 반사된 레이저 빔과 높이 방향으로 적층되는 방식으로 레이저 빔들이 적층되며, 또한 적층 결합된 레이저 빔을 집광하여 광 섬유로 안내하는 포커싱 렌즈를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 레이저 다이오드부는 상기 레이저 다이오드가 서브마운트 상에 장착된 COS(Chip On Submout) 형태로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 레이저 다이오드부는 기판의 일측으로 형성된 정렬 영역을 따라 서로의 측면 방향으로 일렬로 배치된다. 상기 정렬 영역은 기판의 다른 부분들과 구별되도록 인접한 다른 부분들과 다른 높이를 가지는 영역으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 반사미러들은 상기 기판의 타측으로 반사미러 배치라인을 따라 일렬로 배치된다. 각 반사미러들은 반사미러 배치라인에 대하여 동일한 배치각을 가지며, 기판 상의 동일한 높이에 표면을 부착되며, 동일한 높이로 형성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 광학 부재는 기판의 표면에 대하여 경사진 플레이트로 이루어진 광학 틸팅 플레이트를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 레이저 다이오드부에 대향한 위치에, 상기 기판에 대하여 수직하게 연장된 본딩 블록을 더 포함하고,

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 광학 틸팅 플레이트는 측면이 상기 본딩 블록에 에폭시 수지 등으로 본딩 고정된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 레이저 다이오드 모듈의 레이저 빔 적층방법이 제공된다. 상기 레이저 빔 적층방법은, 복수의 레이저 다이오드에서 레이저 빔들을 발진하고, 레이저 빔들을 콜리메이터에 의해 평행광으로 변환하며, 상기 평행광으로 변환된 레이저 빔들을 반사미러들로 반사하면서 레이저 빔들을 적층 결합하고, 포커싱 렌즈를 통해 적층 결합된 레이저 빔들을 집광하여 광 섬유로 안내하는, 레이저 다이오드 모듈의 레이저 빔 적층 방법으로서, 상기 복수의 레이저 다이오드는 각각 상기 레이저 빔을 동일 높이로 발진하며, 상기 반사미러들이 상기 레이저 빔들을 반사할 때, 상기 포커싱 렌즈에서 상대적으로 먼 쪽에 위치하는 제1 반사미러는 광학 부재를 사이에 두고 광 경로 상에 앞쪽으로 위치하는 제2 반사미러를 향해 레이저 빔을 반사하되, 상기 제1 반사미러에 의해 반사되어 상기 제2 반사미러를 향해 진행하는 레이저 빔이 상기 제1 반사미러와 상기 제2 반사미러 사이에 위치하는 광학 부재를 투과하면서 광 진행 경로는 평행하고 높이는 높아지게 변위되어 상기 제2 반사미러의 위쪽으로 진행하면서, 상기 제2 반사미러에서 반사된 레이저 빔과 높이 방향으로 적층 결합되도록 레이저 빔 적층이 수행된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 레이저 빔들은 상기 각 레이저 다이오드에서 서로 나란하게 발진되며, 상기 반사미러들은, 상기 레이저 빔들을 방향 전환하여 반사하도록 배치되되 동일 높이로 일치하는 광 경로 방향으로 레이저 빔들 반사하도록 배치된다.

본 발명에 따르면, 레이저 다이오드부, 예컨대 COS가 기판의 동일 높이의 표면을 따라 부착된다. 각 레이저 다이오드가 기판에 대하여 동일한 높이로 위치하므로 열 발산 및 레이저 다이오드의 레이저 빔 발진 온도 관리에 유리하다.

본 발명에 따르며, 종래의 각 레이저 다이오드부가 단차진 계단 부분에 설치되기 위해 필요했던 기판 가공의 어려움, 공간적 집약 설계의 어려움을 해소할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈을 위에서 바라본 평면도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈의 사시도이다.
도 3a 내지 도 3c 는 도 2 에 도시된 A, B, C 영역에서의 레이저 빔의 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈의 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에 나타난 각 구성요소의 크기, 형태, 형상은 다양하게 변형될 수 있고, 명세서 전체에 대하여 동일/유사한 부분에 대해서는 동일/유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 분산되어 실시되는 구성요소들은 특별한 제한이 있지 않는 한 결합된 형태로 실시될 수도 있다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈을 상부에서 바라본 평면도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈을 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈은 복수의 레이저 다이오드부(20a, 20b, 20c)를 포함한다.

레이저 다이오드부(20a, 20b, 20c)는 서브마운트(21a, 21b, 21c) 상에 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)가 장착된 LD COS(Chip On Submount)로 형성되어 기판(10)에 장착된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 레이저 다이오드부(20a, 20b, 20c)들은 동일한 높이로 레이저 빔을 발산하게 배치된다.

기판(10) 상에 동일한 높이로 형성된 정렬 영역(12)이 형성된다. 레이저 다이오드부(20a, 20b, 20c)를 정렬 영역(12)을 따라 서로의 측면 방향으로 일렬로 배치된다. 도면을 참조하면, 기판(20)의 일측에 X축 방향으로 정렬 영역(12)이 형성되고, 정렬 영역(12)에서 서로의 측면 방향으로, 나란하게 일렬로 배치된다. 그리고 레이저 다이오드부(20a, 20b, 20c)에서 발산하는 각 레이저 빔은 서로 나란하게 Y축 방향으로 진행된다.

정렬 영역(12)은 인접한 다른 부분과 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 정렬 영역(12)은 인접한 다른 부분과 대비하여 소정의 높이차를 갖는 표면으로 형성될 수 도 있다.

인접한 다른 부분과 대비하여 소정의 높이차를 갖는 표면으로 형성되는 정렬 영역(12)은, 기판(10)의 다른 부분과 높이차에 의해 구별된다. 따라서 레이저 다이오드부(20)인 LD COS를 기판(10)에 부착 고정할 때 정렬 기준면으로 작용하여 정렬 오차를 줄이는 데 도움이 된다.

정렬 영역(12)이 동일 높이로 형성되므로, 각 LD COS 는 기판(10) 상에서 동일한 높이를 갖는 표면에 부착되고, 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)는 기판(10)에 대하여 동일한 높이를 갖는다. 각 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)는 기판(10)의 표면에 대하여 동일한 높이로 배치되므로, 각 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)들의 균일한 열발산, 균일한 온도 관리에 유리하다.

각 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)의 광 경로를 따라 레이저 다이오드에서 발산되는 레이저 빔을 평행광으로 변환하는 콜리메이터(30)를 포함한다.

콜리메이터(30)는, FAC(Fast Axis Collimator)(32)와 SAC(Slow Axis Collimator)(34)를 포함한다. FAC(32)는 수직 성분의 레이저 빔을 평행광 형태로 변환하며, SAC(34)는 수평 성분의 레이저 빔을 평행광 형태로 변환한다. 예컨대, 하나의 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)에서 발산된 레이저 빔은 대응되는 콜리메이터(30) 즉, FAC(32)와 SAC(34)를 거치면서 평행광으로 변환되어 대응되는 반사미러(40)로 진행한다.

본 발명의 실시예에 의하면, FAC(32)는 레이저 다이오드부(20a, 20b, 20c)인 LD COS에 일체로 형성될 수 있다. 레이저 다이오드부(20a, 20b, 20c)에서 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)의 앞쪽으로 FAC(32)가 일체로 고정되고, FAC(32)와 이격하여 SAC(34)가 배치된다.

기판(10)의 타측에는 각 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)의 레이저 빔의 반사하여 포커싱 렌즈(60)로 안내하는 반사미러들(40, 40a, 40b)이 구비된다. 각 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)에서 발진된 레이저 빔은 Y축 방향으로 진행하여 콜리메이터(30)에 의해 평행광으로 변환된 후, 반사미러(40)에 도달하고, 반사미러(40)는 레이저 빔의 광 경로를 90° 전환하여 X축 방향으로 진행하도록 레이저 빔을 반사하다. 도 1 를 참조하면, 각 반사미러(40)는 진행되어 오는 레이저 빔에 대하여 반사 표면이 45°의 각도를 이루는 배치각으로 배치된다.

반사미러(40)가 레이저 빔에 대하여 이루는 배치각 및 전환된 광 경로의 방향은 레이저 다이오드 모듈의 설계에 따라 변경될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 반사미러들(40)은 반사미러 정렬선(ML)을 따라 일렬로 배치된다. 즉, 각 반사미러들(40)이 반사미러 정렬선(ML)을 대하여 동일한 배치각(45°)을 가지면서 반사미러 정렬선(ML)을 따라 일렬로 배치된다. 반사미러들(40)은 동일 높이를 가질 수 있다. 각 반사미러(40)는 레이저 빔을 광 경로 상에 앞쪽으로 위치하는 반사미러(40)을 향해 반사한다. 즉, 포커싱 렌즈에서 상대적으로 먼 쪽으로 위치하는 반사미러에 의해 반사된 레이저 빔은 광 경로 상에 앞쪽으로 위치하는 반사미러를 향해 레이저 빔을 반사한다. 반사미러에 의해 반사된 레이저 빔은 2개의 반사미러 사이에 배치된 광학 틸팅 플레이트(50)에 의해 △h 만큼 높이가 높아져, 광학 틸팅 플레이트(50)의 광 진행 방향 앞쪽으로 위치하는 반사미러(40)의 상부를 지나게 된다.

각 반사미러(40)에 반사된 레이저 빔들은 동일한 높이의 서로 일치하는 광 경로 방향으로 반사된다. 즉, 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)가 동일한 높이로 레이저 빔을 발산하고, 반사미러(40)가 동일한 배치각으로 반사미러 정렬선(ML)을 따라 일렬로 배치되므로, 각 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)에서 발진되어 콜리메이터(30)를 거친 후, 반사미러(40, 40a, 40b)에서 반사된 레이저 빔들은 서로 일치하는 광 경로 방향으로 진행하다. 따라서 본 발명에서와 같이 광학부재가 없다면 반사된 레이저 빔들은 서로 만나게 되고, 광 경로가 완전히 일치하게 된다.

본 발명은, 반사미러(40)와 반사미러(40) 사이에, 레이저 빔이 투과하면서 진행 높이가 변경되게 하는 광학 부재를 설치하여 각 레이저 빔의 광 경로가 서로 일치하는 문제점을 해결한다. 즉, 반사미러(40)에서는 동일한 높이로 동일한 광 경로 방향으로 반사되지만, 광학 부재를 투과할 때 마다 레이저 빔의 진행 높이가 △h 만큼 높아지므로, 레이저 빔이 서로 일치하는 않으면서 적층 형태로 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 광학 부재는 기판(10)의 표면에 대하여 경사지게 배치된 광학 틸팅 플레이트(50)로 형성된다. 광학 틸팅 플레이트(50)는 얇은 경사진 직사각형 프리즘으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 광학 틸팅 플레이트(50)는 하부에 기판에 평행한 장착면(52)을 구비하며, 장착면(52)에서 에폭시 수지 등을 통해 기판(10)에 고정된다.

광학 틸팅 플레이트(50)는 반사미러(40)에서 반사되어 진행되어 온 레이저 빔을 설정 높이만큼(△h) 높아지게 한다.

도 3a 내지 도 3c 는 도 2의 A, B, C 영역에서의 레이저 빔의 결합을 설명하기 위한 도면이다.

설명을 위해, 도 2에서, X축 방향을 따라 우측에서 좌측으로 배치된 각 레이저 다이오드를 제1 레이저 다이오드(22a), 제2 레이저 다이오드(22b), 제3 레이저 다이오드(22c)로 지칭하고, 각 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)에서 발진하여 콜리메이터(30)에 의해 평행광으로 전환된 후 반사미러(40)에 의해 반사되는 레이저 빔을 각각 제1 레이저 빔(25a), 제2 레이저 빔(25b), 제3 레이저 빔(25c)로 지칭한다. 그리고 제1 레이저 빔(25a)을 반사하는 반사미러를 제1 반사미러, 제2 레이저 빔(25b)을 반사하는 반사미러를 제2 반사미러, 제3 레이저 빔(25c)을 반사하는 반사미러를 제3 반사미러로 지칭한다.

도 3 (a)는 도 2 의 A 영역 지나는 레이저 빔을 도시한 도면이다. 도 2의 A 영역에는 제1 레이저 다이오드(22a)에 발진되고 제1 반사미러에 반사된 제1 레이저 빔(25a)이 통과한다. 제1 레이저 빔(25a)의 기준면에 대한 높이를 h로 지칭한다.

레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)에서 발진하여 콜리메이터(30)에 의해 평행광으로 변환된 레이저 빔은 수평방향으로 가늘게 길고 수직 방향으로 얇은 레이저 빔 형태를 지닌다.

도 3 (a)를 보면, 제1 레이저 빔(25a)은 높이 h로 진행한다.

도 3 (b)는 도 2의 B 영역을 지나는 레이저 빔을 도시한 도면이다. 도 3 (b)에서 보이는 바와 같이, 제1 레이저 빔(25a)은 광학 틸팅 플레이트(50)를 지나면서 진행경로가 △h 만큼 높아져, h+△h로 진행한다. 제2 레이저 빔(25b)은 제2 레이저 다이오드(21b)에서 발진되어 콜리메이터(30)에 의해 평행광으로 변환된 후 제2 반사미러에 의해 반사된 것으로 h로 진행한다. 제1 레이저 빔(25a)이 광학 틸팅 플레이트(50)를 투과하면서 높이가 △h 만큼 변경되므로, 제1 및 제2 레이저 빔(25a, 25b)은 서로 간섭되지 않는 방식으로 적층되어 빔 스택을 형성한다.

도 3 (c)는 도 2의 C 부분을 지나는 레이저 빔을 도시한 도면이다. 도 3 (c)에서 보이는 바와 같이, 제1 레이저 빔(25a)은 광학 틸팅 플레이트(50)를 2번 지나면서 진행경로가 2△h 만큼 높아져, h+2△h로 진행한다. 제2 레이저 빔(25b)은 광학 틸팅 플레이트(50)를 1번 지나면서 진행경로가 △h 만큼 높아져, h+△h로 진행한다. 제3 레이저 빔(25c)은 제3 반사미러에 의해 반사된 것으로 h로 진행한다. 제1 내지 제3 레이저 빔들(25a, 25b, 25c)이 h, h+△h, h+2△h로 서로 높이차를 지니면서 적층 결합되어 빔 스택을 형성한다. 따라서 서로 간섭되지 않으면서 진행되는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예에 의하면 각 레이저 다이오드에서 발진된 레이저 빔들은 위와 같은 방식으로 서로 간섭되지 않으면서 서로 다른 높이를 적층 결합되어 포커싱 렌즈(60)로 안내된다. 즉, 반사미러(40)에 의해 동일한 광 경로 방향으로 안내되지만, 광학 틸팅 플레이트(50)에 의해 서로 다른 높이를 지니게 되므로, 레이저 빔들이 서로 간섭되지 않으면서 진행한다.

포커싱 렌즈(60)는 레이저 빔을 집광하여 광 섬유(미도시)로 안내한다. 도 3a 내지 도 3b의 원은 포커싱 렌즈(60)에 대응된다.

도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈의 사시도이다.

도 4 에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈은 도 1 내지 도 3 에 도시된 실시예와 대비하여 광학 틸팅 플레이트을 위한 본딩 블록(70)을 더 포함하며, 나머지 구성은 동일한다.

본딩 블록(70)은 레이저 빔의 진행 방향과 나란하게 레이저 빔과 이격하여 기판(10)에 수직하게 고정된다.

각 광학 틸팅 플레이트(50)의 측면(56)이 본딩 블록(70)에 고정된다. 이러한 구조는 광학 틸팅 플레이트(50)를 고정하는 데 유리하다.

이하, 본 발명에 따른 레이저 다이오드 모듈의 레이저 빔의 적층 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 다시 설명한다.

본 발명에 따른 레이저 다이오드 모듈의 레이저 빔의 적층 방법에 의하면, 복수의 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)는 각각 레이저 빔을 기판에 대하여 동일 높이로 발진한다. 각 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)는 기판(10)에 대하여 동일한 높이로 위치하며, 서로 측면으로 나란하게 일렬로 배치되어 레이저 빔을 서로 나란하게 레이저 빔을 발진힌다.

각 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)에서 발진된 레이저 빔들은 콜리메이터(30)를 통해 평행광으로 변환된다.

평행광으로 변환된 레이저 빔들은 각각 대응되는 반사미러(40, 40a, 40b)에 의해 반사되면서 적층 결합되는 데, 반사미러들(40, 40a, 40b)과 광학 틸팅 플레이트들(50)의 조합에 의해 레이저 빔들의 적층이 수행된다.

도 2 및 도 3 을 참조하면, 제1 레이저 다이오드(22a)에서 발진된 레이저 빔(25a)은 제1 반사미러(40a)에서 반사되고, 제2 레이저 다이오드(22b)에서 발진된 레이저 빔(25b)은 제2 반사미러(40b)에서 반사된다. 제1 반사미러(40a)는 포커싱 렌즈(60)로부터 제2 반사미러(40b)보다 먼 쪽에 위치하고, 제2 반사미러(40b)는 레이저 빔이 반사되어 진행하는 광 경로의 앞쪽 즉, 포커싱 렌즈(60)로부터 제1 반사미러(40a) 보다 앞쪽으로 위치한다. 반사미러들은 반사미러 배치라인(ML)을 따라 일렬로 배치된다.

제1 반사미러(40a)는 레이저 빔을 광 경로 상에 앞쪽으로 위치하는 제2 반사미러(40b)를 향해 반사한다. 따라서 제1 반사미러(40a)와 제2 반사미러(40b) 사이에서 광 경로의 변경이 없다면 제1 반사미러(40a)에서 반사된 레이저 빔은 제2 반사미러(40b)와 만나게 된다.

그러나, 본 발명에 의하면, 제1 반사미러(40a)에서 상기 제2 반사미러(40b)를 향해 반사된 레이저 빔(25a)은 상기 제1 반사미러(40a)와 상기 제2 반사미러(40b) 사이에 위치하는 광학 틸팅 플레이트(50)를 투과하면서 광 진행 경로의 높이가 높아져 상기 제2 반사미러(40b)와 충돌하지 않고 그 위쪽으로 진행한다. 따라서 제2 반사미러(40b)에서 반사된 레이저 빔과 광의 진행 높이가 달라지면서 높이 방향이 적층되는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 레이저 다이오드 모듈의 레이저 빔의 적층 방법에 의하면, 각 레이저 다이오드(22a, 22b, 22c)에서 발진된 레이저 빔들은 동일한 높이로 발진되고, 동일한 높이로 서로 일치하는 광 경로 방향으로 반사되면서도 서로 일치하게 되는 것이 아니라 적층되는 빔 스택을 형성하는 것이 가능하게 된다.

상술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

동일한 높이로 레이저 빔을 발진하는 레이저 다이오드를 포함하는 복수의 레이저 다이오드부;
상기 레이저 다이오드 각각에서 발진된 레이저 빔을 평행광으로 변환하며, FAC와 SAC를 포함하는 콜리메이터들;
상기 각 레이저 다이오드에서 발진하여 평행광으로 변환된 레이저 빔을 반사하되 동일한 높이로 일치하는 광 경로 방향으로 레이저 빔을 반사하는 반사미러들; 및
상기 반사미러들 사이에 각각 배치되고, 레이저 빔을 광 진행 경로는 평행하고 진행 높이는 높아지게 변위시키는 광학 부재들을 포함하되,
여기서, 광학 부재에 의해 높이가 높아진 레이저 빔이 광 진행 경로 상에 앞쪽으로 배치된 반사미러의 상부로 진행하면서 상기 앞쪽으로 배치된 반사미러에 의해 반사된 레이저 빔과 높이 방향으로 적층되는 방식으로 레이저 빔들이 적층되며,
적층 결합된 레이저 빔을 집광하여 광 섬유로 안내하는 포커싱 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
제1항에 있어서,
상기 레이저 다이오드부는 상기 레이저 다이오드가 서브마운트 상에 장착된 COS(Chip On Submount) 형태인 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
제1항에 있어서,
상기 레이저 다이오드부는 기판의 일측으로 형성된 정렬 영역을 따라 서로 의 측면 방향으로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
제3항에 있어서,
상기 반사미러들은, 상기 기판의 타측에 반사미러 배치라인을 따라 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
제4항에 있어서,
상기 반사미러들은 동일한 높이를 가지며, 기판의 동일한 높이의 표면에 고정되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
제1항에 있어서,
상기 광학 부재는 기판의 표면에 대하여 경사진 플레이트로 이루어진, 광학 틸팅 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
제6항에 있어서,
상기 레이저 다이오드부에 대향하여, 상기 기판에 대하여 수직하게 연장된 본딩 블록을 더 포함하고,
상기 광학 틸팅 플레이트는 측면이 상기 본딩 블록에 고정되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈.
복수의 레이저 다이오드에서 레이저 빔들을 발진하고, 레이저 빔들을 콜리메이터에 의해 평행광으로 변환하며, 상기 평행광으로 변환된 레이저 빔들을 반사미러들로 반사하면서 레이저 빔들을 적층 결합하고, 포커싱 렌즈를 통해 적층 결합된 레이저 빔들을 집광하여 광 섬유로 안내하는, 레이저 다이오드 모듈의 레이저 빔 적층 방법으로서,
상기 복수의 레이저 다이오드는 각각 상기 레이저 빔을 동일 높이로 발진하며,
상기 반사미러들이 상기 레이저 빔들을 반사할 때, 상기 포커싱 렌즈에서 상대적으로 먼 쪽에 위치하는 제1 반사미러는 광학 부재를 사이에 두고 광 경로 상에 앞쪽으로 위치하는 제2 반사미러를 향해 레이저 빔을 반사하되,
상기 제1 반사미러에 의해 반사되어 상기 제2 반사미러를 향해 진행하는 레이저 빔이 상기 제1 반사미러와 상기 제2 반사미러 사이에 위치하는 광학 부재를 투과하면서 광 진행 경로는 평행하고 높이는 높아지게 변위되어 상기 제2 반사미러의 위쪽으로 진행하면서, 상기 제2 반사미러에서 반사된 레이저 빔과 높이 방향으로 적층 결합되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈의 레이저 빔 적층방법.
제8항에 있어서,
상기 레이저 빔들은 상기 각 레이저 다이오드에서 서로 나란하게 발진되며,
상기 반사미러들은, 상기 레이저 빔들을 방향 전환하여 반사하도록 배치되되 동일 높이로 일치하는 광 경로 방향으로 레이저 빔들 반사하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 모듈의 레이저 빔 적층방법.