KR102211816B1 - 레이저 빔 결합기 - Google Patents

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    • H01S3/067—Fibre lasers

Abstract

레이저 빔 결합기를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광섬유 레이저의 레이저 빔 결합기에 있어서, 광섬유 레이저 엔진으로부터 출사되는 레이저 빔을 입사시켜 출력부로 전송하는 입력부 및 상기 입력부로부터 전송된 레이저 빔을 결합하여 외부로 발진하는 출력부를 포함하며, 상기 입력부는, 상기 광섬유 레이저 엔진으로부터 출사되는 레이저 빔을 입사시키는 복수 개의 입력 광섬유, 상기 복수 개의 입력 광섬유의 결합 형태에 따라 발생하는 빈 공간에 배치되며, 상기 출력부에서 되반사된 반사광을 입사시키는 모니터링 광섬유 및/또는 상기 복수 개의 입력 광섬유의 결합 형태에 따라 발생하는 빈 공간에 배치되며, 상기 광섬유 레이저의 내부로 가이드 빔이 입사되도록 상기 가이드 빔을 가이딩하는 가이드 빔 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 결합기를 제공한다.

Description

레이저 빔 결합기{Laser Beam Combiner}
본 발명은 광섬유 레이저 엔진으로부터 출력되는 고출력의 레이저 빔을 결합하며, 되반사되는 출력광을 모니터링할 수 있는 레이저 빔 결합기에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근 다양한 산업군에서 레이저를 이용한 가공 기술이 발전하고 있으며, 이에 따라, 빔(Beam) 품질이 우수하며, 가격 경쟁력이 뛰어난 광섬유 레이저가 각광받고 있다. 특히, 광원의 손실은 적은 반면, 높은 출력을 얻을 수 있는 고출력 광섬유 레이저에 대한 수요가 증가하고 있는 추세이다.
도 1은 종래의 광섬유 레이저의 구성을 도시한 도면이다.
종래의 광섬유 레이저(100)는 펌프 모듈(110), 광섬유 레이저 엔진(120) 및 레이저 빔 결합기(130)를 포함한다.
펌프 모듈(110)은 시그널 빔 및 복수 개의 펌프 빔을 하나로 결합하여 이를 광섬유 레이저 엔진(120)으로 출사한다. 시그널 빔 및 복수 개의 펌프 빔은 펌프 빔 결합기(미도시)에 의해 합쳐지며, 펌프 빔 결합기는 펌프 광원(미도시)의 수(n)×출력(1)의 형태로 구성될 수 있다.
광섬유 레이저 엔진(120)은 펌프 모듈(110)로부터 입사된 펌프 빔을 광섬유 브래그 격자(미도시) 및 이득 매질 광섬유(미도시)를 이용하여 선택적으로 증폭시킨 후, 레이저 빔 결합기(130)로 출사한다. 광섬유 레이저 엔진(120)은 복수 개로 구성될 수 있으며, 단위 광섬유 레이저 엔진(120) 당 1kW 내외의 출력값을 갖는다.
레이저 빔 결합기(130)는 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(120)으로부터 출력되는 레이저 빔을 하나로 결합한다. 상술한 바와 같이, 하나의 광섬유 레이저 엔진(120)은 1kW 내외의 출력값을 가지므로, 광섬유 레이저 엔진(120)이 세 개 이상으로 구성될 경우, 레이저 빔 결합기(130)에 의해 광섬유 레이저(100)의 출력값은 3kW 이상으로 향상될 수 있다. 레이저 빔 결합기(130)의 구조에 대해서는 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 종래의 레이저 빔 결합기의 구조를 도시한 도면이다.
종래의 레이저 빔 결합기(130)는 제1 입력 광섬유(210), 제2 입력 광섬유(220) 및 제3 입력 광섬유(230)를 포함한다.
레이저 빔 결합기(130)는 광섬유 레이저 엔진(120)의 수(n)×출력(1)의 형태로 구성될 수 있으며, 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(120)으로부터 출력된 레이저 빔을 하나로 결합한다.
제1 입력 광섬유(210), 제2 입력 광섬유(220) 및 제3 입력 광섬유(230)는 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(120)으로부터 출력된 레이저 빔을 코어(212, 222, 232)로 입사시켜 외부로 출력한다.
이와 같이, 레이저 빔 결합기(130)는 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(120)으로부터 출력된 레이저 빔을 결합함으로써 고출력의 레이저 빔을 제공한다.
고출력 광섬유 레이저는 높은 출력값을 갖지만, 의도하지 않은 되반사(Retro-reflection)에 의해 출력광이 광섬유 레이저의 입력부로 되돌아오는 현상이 발생할 수 있다. 이렇게 되반사된 출력광(이하, '반사광'으로 약칭함)은 광섬유 레이저 내의 광섬유 증폭기 또는 공진기로 유입되어, 광섬유 레이저 시스템의 출력 증폭 효율을 감소시킨다. 더욱이, 반사광은 첨두 출력이 높기 때문에, 증폭기 또는 공진기로 유입될 경우, 레이저 광원 및 레이저 엔진에 손상을 입힐 수 있다.
더욱이, 종래의 레이저 빔 결합기(130)의 구조는 반사광을 감지할 수 없다는 한계가 있다. 또한, 반사광을 감지할 수 있는 별도의 모니터링 장치를 레이저 빔 결합기(130)에 부착하여 사용할 경우, 장치의 부피가 증가하는 문제가 있다.
한편, 광섬유 레이저(100) 내부를 이동하는 빛은 적외선(IR) 대역의 파장이기 때문에, 눈으로 식별하기 어려운 문제가 있다. 이에 따라, 종래의 레이저 빔 결합기(130)의 구조를 변경하여, 반사광을 감지함과 동시에, 광섬유 레이저의 내부를 이동하는 빛의 이동을 육안으로 확인할 수 있는 광섬유 레이저의 개발이 요구된다.
본 발명의 일 실시예는, 광섬유 레이저 엔진으로부터 출력되는 레이저 빔을 하나로 결합하는 레이저 빔 결합기를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예는, 반사광에 의해 펌프 모듈 또는 광섬유 레이저 엔진이 손상되는 것을 방지할 수 있는 레이저 빔 결합기를 제공하는 데 일 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 광섬유 레이저 내부에서 빛의 이동 경로를 육안으로 확인할 수 있는 레이저 빔 결합기를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 광섬유 레이저의 레이저 빔 결합기에 있어서, 광섬유 레이저 엔진으로부터 출사되는 레이저 빔을 입사시켜 출력부로 전송하는 입력부 및 상기 입력부로부터 전송된 레이저 빔을 결합하여 외부로 발진하는 출력부를 포함하며, 상기 입력부는, 상기 광섬유 레이저 엔진으로부터 출사되는 레이저 빔을 입사시키는 복수 개의 입력 광섬유, 상기 복수 개의 입력 광섬유의 결합 형태에 따라 발생하는 빈 공간에 배치되며, 상기 출력부에서 되반사된 반사광을 입사시키는 모니터링 광섬유 및/또는 상기 복수 개의 입력 광섬유의 결합 형태에 따라 발생하는 빈 공간에 배치되며, 상기 광섬유 레이저의 내부로 가이드 빔이 입사되도록 상기 가이드 빔을 가이딩하는 가이드 빔 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 결합기를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 입력부는, 상기 출력부와 스플라이싱에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 입력부는, 테이퍼링에 의해 선단보다 후단의 외경이 작아지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 모니터링 광섬유는, 반사광 모니터링 장치와 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 가이드 빔 광섬유는, 가이드 빔 장치와 결합되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 광섬유 레이저 엔진으로부터 출력되는 레이저 빔을 하나로 결합함으로써, 가공 기술에 필요한 고출력의 레이저 빔을 제공할수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 빔 결합기에 연결된 장치를 이용하여 반사광을 모니터링함으로써, 광섬유 레이저의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 빔 결합기에 연결된 가이드 빔 제공 모듈을 이용하여, 광섬유 레이저 내부에서 이동하는 빛의 움직임을 육안으로 확인할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 광섬유 레이저의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 레이저 빔 결합기의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 결합기의 입체도이다.
도 5는 도 4의 A-A'의 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B' 단면도이다.
도 7은 도 4의 C-C'의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사광 모니터링 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 레이저의 구성을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 빔 결합기의 입력부 단면도의 일례를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가이드 빔 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광섬유 레이저의 구성을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 빔 결합기의 입력부 단면도의 일례를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 빔 결합기의 입력부 단면도의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반사광 모니터링 장치 및 가이드 빔 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 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. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저(300)는 펌프 모듈(310), 광섬유 레이저 엔진(320), 레이저 빔 결합기(330) 및 반사광 모니터링 장치(340)를 포함한다.
펌프 모듈(310)은 시그널 광원(312), 펌프 광원(314), 연결 광섬유(미도시) 및 펌프 빔 결합기(316)를 포함한다.
펌프 모듈(310)은 복수 개의 발광소자를 이용하여 시그널 빔 및 펌프 빔을 발진한다. 발진된 시그널 빔 및 펌프 빔은 연결 광섬유로 전송되며, 펌프 빔 결합기(316)에 의해 합쳐진다.
시그널 광원(312)은 시그널 빔을 발진하여 이를 광섬유 레이저 엔진(320)으로 입사시킨다. 시그널 광원(312)은 반도체 발광소자인 레이저 다이오드(Laser Diode)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
펌프 광원(314)은 펌프 빔을 발진하여 이를 연결 광섬유로 전송한다. 펌프 광원(314)은 복수 개의 레이저 다이오드 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 복수 개의 레이저 다이오드로부터 발진된 펌프 빔은 펌프 빔 결합기(316)에 의해 결합되어, 광섬유 레이저 엔진(320)으로 입사된다.
펌프 빔 결합기(316)는 시그널 광원(312) 및 펌프 광원(314)으로부터 발생한 시그널 빔 및 복수 개의 펌프 빔을 결합시킨다. 통상적으로, 펌프 빔 결합기(316)는 광섬유로 구성될 수 있으며, 광섬유는 펌프 광원(314)의 수(n)×출력(1)의 형태로 구성된다.
광섬유 레이저 엔진(320)은 광섬유 브래그 격자(FBG, 322) 및 이득매질 광섬유(324)를 포함한다.
광섬유 레이저 엔진(320)은 펌프 빔 결합기(316)에 의해 하나로 합쳐진 펌프 빔을 입사시킨다. 광섬유 레이저 엔진(320)은 입사된 펌프 빔을 증폭시켜 이를 레이저 빔 결합기(330)로 전송한다. 광섬유 레이저 엔진(320)은 1kW 내외의 출력값을 가질 수 있으며, 복수 개로 구성될 수 있다.
광섬유 브래그 격자(322)는 광섬유 코어에 형성되어 있는 굴절률 변화 패턴으로서, 펌프 빔의 특정 파장만을 선택적으로 반사 또는 투과시킨다. 광섬유 브래그 격자(322)에 의해 증폭된 펌프 빔은 광섬유 코어에서 커플링되거나 흡수된다.
이득매질 광섬유(324)는 펌프 광원(314)의 이득매질로서, 펌프 광원(314)에 의해 발생한 펌프 빔의 특정 파장만을 선택적으로 증폭시키는 구조를 포함할 수 있다. 이득매질 광섬유(324)는 펌프 빔 결합기(316)의 출력단과 결합되며, 코어(미도시) 및 클래딩(미도시)을 포함한다. 이득매질 광섬유(324)는 희토류가 첨가된 실리카(Silica) 재질의 코어를 포함하는 능동형(Active) 광섬유일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
레이저 빔 결합기(330)는 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(320)으로부터 출력된 레이저 빔을 하나로 결합시켜, 고출력의 레이저 빔을 외부로 발진한다. 이와 동시에, 레이저 빔 결합기(330)는 레이저 빔 결합기(330)로 입사된 반사광을 반사광 모니터링 장치(340)로 전달한다.
보다 구체적으로 설명하면, 레이저 빔 결합기(330)는 광섬유 레이저 엔진(320)으로부터 출력된 레이저 빔을 입력받아 외부로 조사하거나 전달하는 입력 광섬유(미도시) 및 반사광을 입사시켜 반사광 모니터링 장치(340)로 출력하는 모니터링 광섬유(미도시)를 포함한다. 레이저 빔 결합기(330)는 광섬유 레이저 엔진(320)의 수(n)+모니터링 광섬유(1)의 형태로 구성될 수 있으나, 광섬유 레이저 엔진(320)의 수(n)에 따라 형태는 변경될 수 있다. 레이저 빔 결합기(330)의 구조에 대한 상세한 설명은 도 4 내지 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.
반사광 모니터링 장치(340)는 모니터링 광섬유로부터 출력된 반사광의 정보를 분석하여, 경고음 또는 경고등을 발생시키거나, 광섬유 레이저(300)의 전원 공급을 차단시킴으로써, 펌프 모듈(310) 또는 광섬유 레이저 엔진(320)이 반사광에 의해 파손되지 않도록 한다. 반사광 모니터링 장치(340)는 레이저 빔 결합기(330)의 모니터링 광섬유의 종단에 연결되어 있으며, 반사광 모니터링 장치(340)의 구성에 대해서는 도 8을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 결합기의 입체도이며, 도 5는 도 4의 A-A'의 단면도이고, 도 6은 도 4의 B-B' 단면도이다. 그리고 도 7은 도 4의 C-C'의 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 결합기(330)는 입력부(410), 스플라이싱부(420) 및 출력부(430)를 포함한다.
레이저 빔 결합기(330)는 이종 광섬유의 형태로 구현될 수 있다. 레이저 빔 결합기(330)가 이종 광섬유의 형태로 구현됨에 따라, 레이저 빔 결합기(330)의 입력부(410) 및 출력부(430)의 구조는 상이하게 나타난다.
입력부(410)는 광섬유 레이저 엔진(320)으로부터 출력된 레이저 빔을 가이딩하여 출력부(430)로 전송한다. 또한, 도 5에서 후술하겠지만, 입력부(410)는 모니터링 광섬유(540)를 구비함으로써 반사광을 반사광 모니터링 장치(340)로 출력한다.
입력부(410)의 외측은 캐필러리 튜브(415)에 의해 둘러싸여 보호된다. 캐필러리 튜브(415)는 열가소성의 플라스틱으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
입력부(410)의 후단은 테이퍼링(Tapering) 공정에 의해 번들(Bundle) 형태로 구현되며, 스플라이싱(Splicing)부(420)에 의해 출력부(430)의 선단과 결합된다.
나아가, 도면에는 도시되지 않았지만, 레이저 빔 결합기(330)는 입력부(410)의 후단에 온도 센서(미도시)를 구비할 수 있다. 레이저 빔 결합기(330)가 온도 센서를 구비함으로써, 레이저 빔에 의해 발생하는 과열을 감지할 수 있다. 레이저 빔 결합기(330)는 온도 센서와 연결된 별도의 온도 모니터링 장치(미도시)를 구비함으로써, 광섬유 레이저(300)가 열에 의해 손상되지 않도록 한다.
도 5를 참조하면, 입력부(410)는 제1 입력 광섬유(510), 제2 입력 광섬유(520), 제3 입력 광섬유(530) 및 모니터링 광섬유(540)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 입력부(410)는 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(320)으로부터 출력된 레이저 빔을 입사받아 출력부(430)로 전송한다. 입력부(410)의 A-A'의 단면의 외경은 860㎛ 내외로 구성될 수 있으며, 내경은 500㎛ 내외로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 내지 제3 입력 광섬유(510, 520, 530)는 코어(512, 522, 532) 및 클래드(514, 524, 534)를 포함하며, 광섬유 레이저 엔진(320)으로부터 출력된 레이저 빔을 각각의 코어(512, 522, 532)로 입사시켜, 이를 출력부(430)까지 가이딩한다.
레이저 빔 결합기(330)의 출력부(430)에서 되반사된 출력광(반사광)은 다시, 레이저 빔 결합기(330)의 내부로 유입될 수 있다. 이때, 반사광은 레이저 빔 결합기(330)의 출력부(430)의 코어(710)를 따라 입력부(410)의 모니터링 광섬유(540)의 코어(미도시)로 입사된다. 보다 구체적으로 설명하면, 반사광은 주로, 레이저 빔 결합기(330)를 구성하는 각 광섬유의 코어 부분으로 집중되어 입사된다. 레이저 빔 결합기(330)는 이러한 반사광을 입사받아 반사광 모니터링 장치(540)로 전달하기 위해, 입력 광섬유(510, 520, 530)의 중앙에 형성된 공간에 배치된 모니터링 광섬유(540)를 이용하여 반사광을 입사받는다. 그리고 모니터링 광섬유(540)는 입사된 반사광을 종단에 연결된 반사광 모니터링 장치(340)로 출력한다. 모니터링 광섬유(540)가 반사광을 반사광 모니터링 장치(340)로 출력함으로써, 광섬유 레이저(300)의 내부로 반사광이 더 유입되지 않도록 한다.
모니터링 광섬유(540)는 제1 입력 광섬유(510), 제2 입력 광섬유(520) 및 제3 입력 광섬유(530)가 통상적으로 배치되는 형태에 따라 중앙에 형성된 약 80㎛ 내외의 공간에 배치될 수 있다. 모니터링 광섬유(540)는 코어(미도시) 및 클래드(미도시)를 포함하며, 레이저 빔 결합기(330)로부터 레이저 빔이 출력되는 반대 방향으로 연장되어 뻗어나와 있으며, 종단에는 반사광 모니터링 장치(340)가 결합된다.
본 발명의 일 실시예에서는 입력부(410)를 구성하는 입력 광섬유(510, 520, 530)의 수를 세 개로 도시하였지만, 입력 광섬유(510, 520, 530)는 광섬유 레이저 엔진(320)의 수(n)에 따라 네개 또는 여섯 개로 구현될 수도 있다. 광섬유 레이저 엔진(320)의 수(n)가 달라지더라도 배치된 광섬유 레이저 엔진(320)의 내부에 공간이 형성되므로, 모니터링 광섬유(540)는 형성된 내부 공간에 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 테이퍼링에 의해 입력부(410)의 후단은 제1 입력 광섬유(510), 제2 입력 광섬유(520), 제3 입력 광섬유(530) 및 모니터링 광섬유(540)가 번들(Bundle) 형태로 구성된다. 테이퍼링에 의해 번들로 구성된 입력부(410)의 외경은 160~170㎛, 내경은 100㎛ 내외로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 입력부(410)가 테이퍼링되어 선단에 비해 외경 및 내경의 크기가 축소됨에도 불구하고, 제1 입력 광섬유(510), 제2 입력 광섬유(520), 제3 입력 광섬유(530) 및 모니터링 광섬유(540)의 코어 및 클래드의 형태는 왜곡되지 않고 유지된다.
다시 도 4를 참조하면, 출력부(430)는 입력부(410)로부터 가이딩된 레이저 빔을 결합하여 외부로 출력한다. 출력부(430)가 복수 개의 레이저 빔을 결합함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저(300)는 고출력의 레이저 빔을 발진한다. 출력부(430)의 선단은 스플라이싱부(420)에 의해 입력부(410)의 후단과 연결된다. 보다 구체적인 출력부(430)의 구조에 대해서는 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 출력부(430)는 코어(710) 및 클래드(720)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 출력부는 입력부(410)에서 가이딩된 레이저 빔을 결합하여 고출력의 레이저 빔을 외부로 발진한다. 입력부(410)에서 가이딩된 레이저 빔은 주로, 출력부(410)의 코어(710)로 입사되며, 코어(710)를 따라 이동한 레이저 빔은 외부로 출력된다. 이때, 출력된 레이저 빔의 일부(반사광)가 되반사되어 출력부(430)의 코어(710)로 되돌아 오게 되는데, 반사광은 출력부(430)의 코어(710)를 따라 입력부(410)의 모니터링 광섬유(540)로 입사하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사광 모니터링 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 반사광 모니터링 장치(340)는 적분구(810), 광검출부(820), ADC컨버터(830), 제어부(840), 디스플레이부(850), 저장부(860) 및 알람출력부(870)를 포함한다.
적분구(810)는 모니터링 광섬유(540)의 종단에 연결되어 있으며, 반사광을 내부로 입사시켜 균일한 광도로 난반사시킨다. 적분구(810)의 내부는 높은 반사율을 가진 물질로 코팅되어 있으므로, 반사광은 적분구(810) 내에서 지속적으로 난반사된다. 반사광이 지속적으로 난반사됨에 따라, 반사광의 강도 및 광특성은 평균화되어 광검출부(820)로 출력된다. 이에 따라, 높은 출력을 갖는 반사광에 의한 광검출부(820)의 손상이 방지된다.
광검출부(820)는 적분구(810)의 일 측면에 결합되어 있으며, 적분구(810)에 의해 균일하게 분포된 광을 전류로 변환시켜, 그 값을 ADC컨버터(830)로 출력한다.
ADC컨버터(830)는 광검출부(820)로부터 출력된 전류의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(840)로 전송한다.
제어부(840)는 ADC컨버터(830)로부터 수신한 전류의 아날로그 신호를 분석하여, 경고등 또는 경고음이 발생하도록 반사광 모니터링 장치(340)의 각 구성요소를 제어한다.
제어부(840)는 ADC컨버터(830)로부터 수신한 디지털 신호를 토대로, 반사광의 전력값을 산출함으로써 디스플레이부(850)의 동작을 제어한다. 즉, 제어부(840)는 산출된 반사광의 전력값을 수치화하여, 디스플레이부(850)로 표시될 수 있도록 한다.
제어부(840)는 ADC컨버터(830)로부터 디지털 신호를 수신하여, 알람출력부(870)의 동작을 제어한다. 제어부(840)는 저장부(860)에 기록되어 있는 데이터와 비교 분석하여 ADC컨버터(830)로부터 수신한 신호가 기 설정된 레벨 이상일 경우, 경고등 또는 경고음이 발생하도록 알람출력부(870)를 제어한다.
나아가, 제어부(840)는 저장부(860)에 기록되어 있는 데이터와 비교하여 ADC컨버터(830)로부터 수신한 신호가 기 설정된 레벨 이상일 경우, 광섬유 레이저(300)의 전원 공급이 차단될 수 있도록 전원공급부(미도시)를 제어한다.
디스플레이부(850)는 제어부(840)의 제어에 의해 수치화된 반사광의 전력값을 디스플레이 장치를 이용하여 표시한다. 디스플레이부(850)가 반사광의 전력을 수치로 표시함으로써, 펌프 모듈(310) 또는 광섬유 레이저 엔진(320)으로 유입되는 반사광의 전력값을 파악할 수 있다.
저장부(860)는 반사광의 전류량을 디지털 신호로 저장하고 이를 데이터베이스화하여 제어부(840)로 제공한다.
알람출력부(870)는 제어부(840)의 제어에 따라, 반사광의 전류량이 기 설정된 레벨 이상일 경우, 제어부(840)에 의해 사용자가 인식할 수 있도록 경고등 또는 경고음 등을 발생시킨다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 레이저의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 레이저(900)는 펌프 모듈(910), 광섬유 레이저 엔진(920), 레이저 빔 결합기(930) 및 가이드 빔 장치(940)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 레이저(900)의 펌프 모듈(910) 및 광섬유 레이저 엔진(920)의 동작은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저(300)의 펌프 모듈(310) 및 광섬유 레이저 엔진(320)의 동작과 동일하므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
레이저 빔 결합기(930)는 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(920)으로부터 출력된 레이저 빔을 하나로 결합시켜, 고출력의 레이저 빔을 외부로 출력한다. 이와 동시에, 레이저 빔 결합기(930)는 가이드 빔 광섬유(미도시)를 구비함으로써, 가이드 빔 장치(940)로부터 출사된 가이드 빔을 광섬유 레이저(900) 내부로 가이딩한다. 펌프 모듈(910)에서 발진된 빛의 파장은 적외선 영역이기 때문에, 광섬유 레이저(900) 내부를 이동하는 빛의 이동 경로가 육안으로 확인되지 않는다는 불편이 있다. 따라서, 레이저 빔 결합기(930)는 가이드 빔 장치(940)를 이용하여 가시광선 영역의 가이드 빔을 가이드 빔 광섬유로 발진함으로써, 가이드 빔을 광섬유 레이저(900)의 내부로 가이딩하여, 사용자가 빛이 움직이는 경로를 확인할 수 있도록 한다.
레이저 빔 결합기(930)는 광섬유 레이저 엔진(920)의 수(n)+가이드 빔 광섬유(1)의 형태로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 광섬유 레이저 엔진(920)의 수(n) 또는 가이드 빔 광섬유의 갯수에 따라 구조는 변경될 수 있다. 레이저 빔 결합기(930)의 구조에 대한 상세한 설명은 도 10 내지 도 11을 참조하여 후술하도록 한다.
상술한 바와 같이, 가이드 빔 장치(940)는 가이드 빔 광섬유의 종단에 연결되어 있으며, 가이드 빔 광섬유로 가시광선 영역의 빛을 발진한다. 가이드 빔 장치(940)가 가이드 빔 광섬유로 가시광선 영역의 빛을 출력함으로써, 가이드 빔 장치(940)는 광섬유 레이저(900) 내부를 이동하는 빛의 움직임을 육안으로 확인할 수 있도록 한다. 가이드 빔 장치(940)의 구성에 대해서는 도 11을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 빔 결합기의 입력부 단면도의 일례를 도시한 도면이다.
도 4에서 상술한 바와 같이, 레이저 빔 결합기(930)는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 결합기(330)와 같이 이종 광섬유로 구성될 수 있으며, 이에 따라, 레이저 빔 결합기(930)는 입력부(1000) 및 출력부(미도시)를 포함할 수 있다.
입력부(1000)는 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(920)에서 발진된 레이저 빔을 입사시켜 이를 출력부로 가이딩한다. 입력부(1000)는 테이퍼링 공정에 의해 선단과 후단의 크기가 다르게 형성될 수 있으며, 입력부(1000)의 후단은 스플라이싱부(미도시)에 의해 출력부의 선단과 결합된 형태로 구성될 수 있다.
입력부(1000)는 제1 입력 광섬유(1010), 제2 입력 광섬유(1020), 제3 입력 광섬유(1030) 및 가이드 빔 광섬유(1040)를 포함한다.
제1 입력 광섬유(1010), 제2 입력 광섬유(1020), 제3 입력 광섬유(1030)는 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(920)으로부터 출사된 레이저 빔을 각각의 코어(1012, 1022, 1032)로 입사시켜 레이저 빔 결합기(930)의 출력부로 가이딩한다.
가이드 빔 광섬유(1040)는 가이드 빔 장치(940)로부터 발진되는 레이저 빔을 광섬유 레이저(900)의 내부로 가이딩한다. 가이드 빔 광섬유(1040)는 코어(미도시) 및 클래드(미도시)를 포함하며, 가이드 빔은 가이드 빔 광섬유(1040)의 코어를 따라 이동한다. 가이드 빔 광섬유(1040)가 가이드 빔을 광섬유 레이저(900) 내부로 가이딩함으로써, 광섬유 레이저(900)의 내부에는 가시광선 영역의 빛이 이동하게 된다.
가이드 빔 광섬유(1040)는 제1 입력 광섬유(1010), 제2 입력 광섬유(1020) 및 제3 입력 광섬유(1030)가 통상적으로 배치되는 형태에 따라 중앙에 형성된 약 80㎛ 내외의 공간에 삽입된다. 가이드 빔 광섬유(1040)는 레이저 빔 결합기(930)로부터 레이저 빔이 출력되는 반대 방향으로 연장되어 뻗어나와 있으며, 가이드 빔 광섬유(1040)의 종단에는 가이드 빔 장치(940)가 결합된다.
가이드 빔 광섬유(1040)는 복수 개로 구성될 수도 있다. 즉, 가이드 빔 광섬유(1040)는 제1 입력 광섬유(1010), 제2 입력 광섬유(1020) 및 제3 입력 광섬유(1030)가 통상적으로 배치되며 형성되는 중앙의 빈 공간에 삽입될 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니고, 이에 대체하거나 이와 동시에 각 입력 광섬유(1010, 1020, 1030) 사이의 공간에 배치될 수도 있다. 나아가, 가이드빔 광섬유(1040)는 전술한 공간 이외의 빈 공간상 어디에도 배치될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가이드 빔 장치의 구성을 도시한 도면이다.
가이드 빔 장치(940)는 가이드 빔 발진부(1110) 및 제어부(1120)를 포함한다.
가이드 빔 발진부(1110)는 제어부(1120)의 제어에 의해 가시광 영역의 파장을 갖는 가이드 빔을 출력한다. 가이드 빔 발진부(1110)로부터 출력된 가이드 빔은 가이드 빔 광섬유(1040)의 코어를 통과하여 광섬유 레이저(900)내부로 가이딩된다.
가이드 빔 발진부(1110)는 내부에 세기를 조절할 수 있는 세기 조절부(미도시)를 포함하고 있으며, 제어부(1120)의 제어에 의해 가이드 빔 발진부(1110)로부터 출력되는 레이저 빔의 세기가 조절될 수 있다.
제어부(1120)는 세기 조절부의 동작을 제어함으로써, 가이드 빔 발진부(1110)로부터 출력되는 레이저 빔의 세기를 조절한다.
나아가, 제어부(1120)는 전원공급부(미도시)를 제어함으로써, 가이드 빔 발진부(1110)의 전원을 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 전환시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광섬유 레이저의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 광섬유 레이저(1200)는 펌프 모듈(1210), 광섬유 레이저 엔진(1220), 레이저 빔 결합기(1230), 반사광 모니터링 장치(1240) 및 가이드 빔 장치(1250)를 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 펌프 모듈(1210) 및 광섬유 레이저 엔진(1220)의 동작은 본 발명의 일 실시예 및 제2 실시예에 따른 펌프 모듈(310, 910) 및 광섬유 레이저 엔진(320, 920)의 동작과 동일하기 때문에, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
레이저 빔 결합기(1230)는 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(1220)으로부터 출력된 레이저 빔을 하나로 결합시켜, 고출력의 레이저 빔을 외부로 발진한다. 동시에, 레이저 빔 결합기(1230)는 입사된 반사광을 반사광 모니터링 장치(1240)로 전송하며, 가이드 빔 장치(1250)로부터 발진된 가시광선 영역의 가이드 빔을 광섬유 레이저(1200) 내부로 가이딩한다.
레이저 빔 결합기(1230)는 광섬유 레이저 엔진(1220)의 수(n)+모니터링 및 가이드 빔 광섬유(미도시)(1) 또는 광섬유 레이저 엔진(1220)의 수(n)+모니터링 광섬유(미도시)의 수(n)+가이드 빔 광섬유(미도시)의 수(n)의 형태로 구성될 수 있으며, 광섬유 레이저 엔진(1220)의 수(n), 모니터링 광섬유의 수(n) 및 가이드 빔 광섬유의 수(n)에 따라 형태는 변경될 수 있다. 레이저 빔 결합기(1230)의 구조에 대한 상세한 설명은 도 13 내지 도 14를 참조하여 후술하도록 한다.
반사광 모니터링 장치(1240) 및 가이드 빔 장치(1250)는 모니터링 및 가이드 빔 광섬유에 함께 결합되는 형태로 구성될 수도 있고, 모니터링 광섬유 및 가이드 빔 광섬유에 각각 결합될 수도 있다. 반사광 모니터링 장치(1240) 및 가이드 빔 장치(1250)가 모니터링 및 가이드 빔 광섬유에 함께 결합되는 경우, 서큘레이터 또는 커플러에 의해 모니터링 및 가이드 빔 광섬유로부터 출력되는 반사광과 모니터링 및 가이드 빔 광섬유로 입사되는 가이드 빔은 결합 또는 분리된다. 반사광 모니터링 장치(1240) 및 가이드 빔 장치(1250)에 대해서는 도 15을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 빔 결합기의 입력부 단면도의 일례를 도시한 도면이다.
레이저 빔 결합기의 입력부(1300)는 제1 입력 광섬유(1310), 제2 입력 광섬유(1320), 제3 입력 광섬유(1330) 그리고 모니터링 및 가이드 빔 광섬유(1340)를 포함한다.
제1 입력 광섬유(1310), 제2 입력 광섬유(1320) 및 제3 입력 광섬유(1330)는 복수 개의 광섬유 레이저 엔진(1220)으로부터 출력된 레이저 빔을 각각의 코어(1512, 1522, 1532)로 입사시켜 결합한 후, 출력부(미도시)로 가이딩한다.
모니터링 및 가이드 빔 광섬유(1340)는 반사광을 반사광 모니터링 장치(1240)로 출력함으로써, 반사광이 광섬유 레이저(1200)의 내부 구성 요소에 손상을 입히지 않도록 한다. 동시에, 모니터링 및 가이드 빔 광섬유(1340)는 가이드 빔 장치(1250)로부터 발진된 가시광선 영역의 가이드 빔을 광섬유 레이저(1200) 내부로 가이딩함으로써, 광섬유 레이저(1200) 내부를 이동하는 빛의 이동 경로를 육안으로 확인할 수 있도록 한다. 모니터링 및 가이드 빔 광섬유(1340)는 서큘레이터 또는 커플러 등과 같이 장치를 구비함으로써, 모니터링 및 가이드 빔 광섬유(1340)로부터 출력되는 반사광과 모니터링 및 가이드 빔 광섬유(1340)에 의해 광섬유 레이저(1340) 내부로 가이드되는 가이드 빔이 결합 또는 분리될 수 있도록 한다.
모니터링 및 가이드 빔 광섬유(1340)는 제1 입력 광섬유(1310), 제2 입력 광섬유(1320) 및 제3 입력 광섬유(1330)가 통상적인 형태로 배치된 구조에 따라 중앙에 형성된 약 80㎛ 내외의 공간에 삽입되어 배치된다. 모니터링 및 가이드 빔 광섬유(1340)의 종단에는 반사광 모니터링 장치(1240) 및 가이드 빔 장치(1250)가 함께 결합될 수 있다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 빔 결합기의 입력부 단면도의 다른 예를 도시한 도면이다.
레이저 빔 결합기의 입력부(1400)는 제1 입력 광섬유(1410), 제2 입력 광섬유(1420), 제3 입력 광섬유(1430), 모니터링 광섬유(1440), 제1 가이드 빔 광섬유(1450), 제2 가이드 빔 광섬유(1460) 및 제3 가이드 빔 광섬유(1470)를 포함한다.
제1 입력 광섬유(1410), 제2 입력 광섬유(1420) 및 제3 입력 광섬유(1430)는 본 발명의 다른 실시예들과 동일한 동작을 수행하며, 제1 입력 광섬유(1410), 제2 입력 광섬유(1420) 및 제3 입력 광섬유(1430)가 통상적인 구조로 배치됨에 따라 레이저 빔 결합기(1230)의 중앙에 빈 공간이 형성된다. 상술한 바와 같이, 입력 광섬유는 네개 또는 여섯 개로도 구성될 수 있으며, 입력 광섬유의 배치에 따라 후술할 가이드 빔 광섬유(1450, 1460, 1470)의 배치는 변경될 수 있다.
모니터링 광섬유(1440)는 종단에 연결된 반사광 모니터링 장치(1240)로 반사광을 출력한다. 모니터링 광섬유(1440)는 제1 입력 광섬유(1410), 제2 입력 광섬유(1420) 및 제3 입력 광섬유(1430)가 통상적으로 배치된 형태에 따라 중앙에 형성된 약 80㎛ 내외의 공간에 삽입되어 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 가이드 빔 광섬유(1450, 1460, 1470) 중 적어도 어느 하나의 광섬유 종단에는 가이드 빔 장치(미도시)가 결합되며, 가이드 빔 장치(1250)로부터 발진된 가이드 빔은 제1 내지 제3 가이드 빔 광섬유(1450, 1460, 1470) 중 적어도 어느 하나의 코어(미도시)로 입사하여 광섬유 레이저(1200)로 가이딩된다. 제1 가이드 빔 광섬유(1450), 제2 가이드 빔 광섬유(1460) 및 제3 가이드 빔 광섬유(1470)는 각 입력 광섬유(1410, 1420, 1430) 사이의 공간에 배치될 수 있으며, 모니터링 광섬유(1440)가 배치된 공간 이외의 빈 공간상 어디에도 배치될 수 있다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반사광 모니터링 장치 및 가이드 빔 장치의 구성을 도시한 도면이다.
결합 및 분리부(1510)는 반사광 모니터링 장치(1240) 및 가이드 빔 장치(1250)를 결합 또는 분리하는 장치로서, 두 장치(1240, 1250) 간에 충돌이 발생하지 않도록 빛의 이동을 조절한다. 결합 및 분리부(1510)는 서큘레이터 또는 커플러로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
반사광 모니터링 장치(1240)는 적분구(1520), 광검출부(1530), ADC컨버터(1540), 제어부(1550), 디스플레이부(1560), 저장부(1570) 및 알람출력부(1580)를 포함한다.
적분구(1520)는 반사광을 내부로 입사시켜 균일한 광도로 난반사시킨다. 반사광이 지속적으로 난반사됨에 따라, 반사광의 강도 및 광특성은 평균화되어 광검출부(1530)로 출력된다. 이에 따라, 높은 출력을 갖는 반사광에 의한 광검출부(1530)의 손상이 방지된다.
광검출부(1530)는 적분구(1520)의 일 측면에 결합되어 있으며, 적분구(1520)에 의해 균일하게 분포된 광을 전류로 변환시켜, 그 값을 ADC컨버터(1540)로 출력한다.
ADC컨버터(1540)는 광검출부(1530)로부터 출력된 전류의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여, 이를 제어부(1550)로 전송한다.
제어부(1550)는 ADC컨버터(1540)로부터 수신한 전류의 아날로그 신호를 분석하여, ADC컨버터(1540)로부터 수신한 신호가 기 설정된 레벨 이상일 경우, 광섬유 레이저(1200)의 전원 공급을 차단하거나 경고등 또는 경고음이 발생하도록 알람출력부(1580)의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(1550)는 아날로그 신호를 전력값으로 산출하여 디스플레이부(1560)의 동작을 제어한다.
디스플레이부(1560)는 제어부(1550)의 제어에 의해 수치화된 반사광의 전력값을 디스플레이 장치를 이용하여 표시한다.
저장부(1570)는 반사광의 전류량을 디지털 신호로 저장하고 이를 데이터베이스화하여 제어부(1550)로 제공한다.
알람출력부(1580)는 제어부(1550)의 제어에 따라, 반사광의 전류량이 기 설정된 레벨 이상일 경우, 제어부(1550)에 의해 사용자가 인식할 수 있도록 경고등 또는 경고음 등을 발생시킨다.
가이드 빔 장치(1250)는 및 가이드 빔 발진부(1590) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
가이드 빔 발진부(1590)는 제어부의 제어에 의해 가시광선 영역의 파장을 갖는 가이드 빔을 출력한다. 가이드 빔 발진부(1590)는 내부에 세기를 조절할 수 있는 세기 조절부(미도시)를 포함하고 있으며, 제어부의 제어에 의해 가이드 빔 발진부(1590)로부터 출력되는 레이저 빔의 세기가 조절된다.
제어부는 세기 조절부의 동작을 제어함으로써, 가이드 빔 발진부(1590)로부터 출력되는 레이저 빔의 세기를 조절한다.
나아가, 제어부는 전원공급부(미도시)를 제어함으로써, 가이드 빔 발진부(1590)의 전원을 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 전환시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 종래의 광섬유 레이저
110: 펌프 모듈
120: 광섬유 레이저 엔진
130: 레이저 빔 결합기
210, 510, 1010, 1310, 1410: 제1 입력 광섬유
220, 520, 1020, 1320, 1420: 제2 입력 광섬유
230, 530, 1030, 1330, 1430: 제3 입력 광섬유
300, 900, 1200: 광섬유 레이저
310, 910, 1210: 펌프 모듈
320, 920, 1220: 광섬유 레이저 엔진
330, 930, 1230: 레이저 빔 결합기
340, 1240: 반사광 모니터링 장치
410, 1000, 1300, 1400: 레이저 빔 결합기의 입력부
415: 캐필러리 튜브
420: 스플라이싱부
430: 출력부
540, 1440: 모니터링 광섬유
710: 출력부 코어
720: 출력부 클래드
810, 1520: 적분구
820, 1530: 광검출부
830, 1540: ADC컨버터
840, 1550: 제어부
850, 1560: 디스플레이부
860, 1570: 저장부
870, 1580: 알람출력부
940, 1250: 가이드 빔 장치
1040, 1450, 1460, 1470: 가이드 빔 광섬유
1110, 1590: 가이드 빔 발진부
1120: 제어부
1340: 모니터링 및 가이드 빔 광섬유
1510: 결합 및 분리부

Claims (5)

  1. 광섬유 레이저의 레이저 빔 결합기에 있어서,
    광섬유 레이저 엔진으로부터 출사되는 레이저 빔을 입사시켜 출력부로 전송하는 입력부; 및 상기 입력부로부터 전송된 레이저 빔을 결합하여 외부로 발진하는 출력부를 포함하며,
    상기 입력부는,
    상기 광섬유 레이저 엔진으로부터 출사되는 레이저 빔을 입사시키는 복수 개의 입력 광섬유; 상기 복수 개의 입력 광섬유의 결합 형태에 따라 발생하는 빈 공간에 배치되며, 상기 출력부에서 되반사된 반사광을 입사시키는 모니터링 광섬유; 상기 복수 개의 입력 광섬유의 결합 형태에 따라 발생하는 빈 공간에 배치되며, 상기 광섬유 레이저의 내부로 가이드 빔이 입사되도록 상기 가이드 빔을 가이딩하는 가이드 빔 광섬유; 및 상기 모니터링 광섬유의 종단에 연결되어 상기 모니터링 광섬유로부터 출력된 반사광의 전류량을 분석하여 상기 광섬유 레이저로 유입되는 반사광의 전력값을 산출하고, 상기 분석된 반사광의 정보가 기 설정된 레벨 이상일 경우에 알람 발생 기능 또는 광섬유 레이저의 전원 공급 차단 기능이 수행되도록 제어하는 반사광 모니터링 장치를 포함하되,
    상기 모니터링 광섬유는 상기 복수 개의 입력 광섬유의 중앙에 형성된 공간에 배치되도록 상기 입력 광섬유의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성되고, 상기 출력부의 코어를 따라 상기 입력부의 모니터링 광섬유의 코어로 집중되는 반사광을 입사하며, 상기 입사된 반사광을 종단에 연결된 반사광 모니터링 장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 결합기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력부는,
    상기 출력부와 스플라이싱에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 결합기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입력부는,
    테이퍼링에 의해 선단보다 후단의 외경이 작아지는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 결합기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 빔 광섬유는,
    가이드 빔 장치와 결합되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 결합기.
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