KR102290176B1 - 레이저 장치 및 이의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로-세컨드 이하의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 출력하는 레이저 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레이저 장치는 외부로부터 입사된 광을 펌핑하여 제 1레이저 빔과 제 2레이저 빔 중 어느 하나로 유도 방출하는 레이저 발진부, 레이저 발진부로부터 발진된 제 1레이저 빔과 제 2레이저 빔 중 어느 하나는 투과하고 다른 하나는 반사하는 제 1광학유닛, 레이저 발진부로부터 발진된 레이저 빔의 광축 방향의 가로 방향에 배치되어 제 1광학유닛에 의해 반사되는 제 1레이저 빔과 제 2레이저 빔 중 다른 하나의 레이저 빔을 감지하는 감지유닛 및 레이저 발진부와 제 1광학유닛 사이에 배치되고 감지유닛으로부터 감지된 신호에 기초하여 레이저 발진부로부터 발진된 제 1레이저 빔과 제 2레이저 빔 중 제 1광학유닛을 투과하는 어느 하나의 레이저 빔으로 변환하는 제 2광학유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 레이저 장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로-세컨드 이하의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 출력하는 레이저 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
레이저 장치는 일반 자연광이나 램프로부터 방사되는 빛과 달리 단색성(monochromatic), 간섭성(coherence) 및 직진성(collimation)의 3가지 특성을 갖는 레이저 빔을 출력하는 장치이다. 레이저 장치로부터 출력되는 레이저 빔은 레이저 빔의 발진 조건 등 변경에 따라 상이한 파장 또는 상이한 펄스폭을 갖는 에너지로 출력된다.
이러한 레이저 장치로부터 출력되는 레이저 빔은 단색성, 간섭성 및 직진성의 특성 우수함 때문에 각종 산업분야에서 널리 사용되고 있는 추세이다. 예를 들어, 레이저 장치는 금속 산업, 건설 산업, 조선 산업 및 의료 산업 등과 같이 다양한 산업 분야에서 사용된다. 특히, 레이저 장치는 레이저 빔의 조사에 따른 치료 효율의 상승에 따라 의료 산업 분야에서 그 사용성이 증대되고 있다.
한편, 의료 산업 분야에서 사용되는 레이저 장치는 치료 목적 또는 치료 부위에 따라 다양한 파장 또는 펄스폭을 갖는, 즉 P파 또는 S파의 레이저 빔, 1064nm 또는 532nm 등의 레이저 빔, 그리고 나노-세컨드(nano-second), 피코-세컨드(pico-second) 또는 펨토-세컨드(femto-second)의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 출력한다. 여기서, 1/1,000,000 마이크로-세컨드에 해당하는 피코-세컨드의 펄스폭을 갖는 레이저 빔은 의료 산업 분야 중 피부 치료 또는 피부 미용 등의 목적으로 사용성이 증대되고 있다.
그런데, 종래의 피코-세컨드의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 출력하기 위한 레이저 장치는 포켈스 셀(pockels cell) 또는 어쿠스틱 옵틱(acoustic optic)을 사용하여 모드 락킹(mode locking)이나 공진기 내부의 광 밀도를 매우 빠른 시간 내에 변조 및 증폭하는 기술을 사용하기 때문에 전체적인 구조가 복잡하여 유지보수 비용 등의 증가를 초래하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 마이크로-세컨드 이하의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 출력하기 위한 구조를 단순화 하는 레이저 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 설정된 파장 및 마이크로-세컨드 이하의 펄스폭을 갖는 레이저 빔의 출력을 유지할 수 있도록 구조가 개선된 레이저 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 외부로부터 입사된 광을 펌핑하여 제 1레이저 빔과 제 2레이저 빔 중 어느 하나로 유도 방출하는 레이저 발진부와, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 어느 하나는 투과하고 다른 하나는 반사하는 제 1광학유닛과, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 레이저 빔의 광축 방향의 가로 방향에 배치되어 상기 제 1광학유닛에 의해 반사되는 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 다른 하나의 레이저 빔을 감지하는 감지유닛과, 상기 레이저 발진부와 상기 제 1광학유닛 사이에 배치되고 상기 감지유닛으로부터 감지된 신호에 기초하여 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 상기 제 1광학유닛을 투과하는 어느 하나의 레이저 빔으로 변환하는 제 2광학유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 레이저 발진부는 외부로부터 입사된 광을 펌핑하는 제 1레이저 매질과, 상기 제 1레이저 매질에 의해 펌핑된 광을 포화 흡수하여 각각 상이한 파장의 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 어느 하나로 출력하는 제 2레이저 매질을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 1레이저 매질과 상기 제 2레이저 매질은 각각 Nd:YAG와 Cr:YAG를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔은 각각 P파의 레이저 빔과 S파의 레이저 빔일 수 있다.
상기 제 1광학유닛은 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔을 선택적으로 편광시켜 투과 또는 반사하는 편광부를 포함할 수 있다.
상기 제 2광학유닛은 상기 감지유닛으로부터 감지된 신호에 기초하여, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 상기 감지유닛에 감지된 어느 하나를 상기 제 1광학유닛을 투과하는 다른 하나로 편광 시키도록 회전운동 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 레이저 장치는 상기 감지유닛으로부터 감지된 신호에 기초하여, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 상기 감지유닛에 감지된 어느 하나를 상기 제 1광학유닛을 투과하는 다른 하나로 편광 시키도록 상기 제 2광학유닛의 회전운동 각도를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제어부는 상기 감지유닛으로부터 감지된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 어느 하나의 광량에 대응하여, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 상기 감지유닛에 의해 감지된 어느 하나를 상기 제 1광학유닛을 투과하는 다른 하나로 편광 시키도록 상기 제 2광학유닛의 회전운동 각도를 조절할 수 있다.
상기 제 2광학유닛은 상기 레이저 발진부로부터 발진된 선형 광을 선형 광으로 편광 시키는 하프 웨이브플레이트(half waveplate)를 포함할 수 있다.
상기 감지유닛은 포토다이오드(photodiode), 에너지 미터(energy meter) 및 솔라 셀(solar cell) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 레이저 발진부와, 편광부와, 하프 웨이브플레이트를 갖는 레이저 장치를 포함하며, (a) 상기 레이저 발진부에 펌핑 광을 인가하여 P파의 레이저 빔과 S파의 레이저 빔 중 어느 하나로 유도 방출하는 단계와, (b) 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 어느 하나를 상기 편광부에 의해 선택적으로 투과 또는 반사하는 단계와, (c) 상기 레이저 발진부와 상기 편광부 사이에 상기 하프 웨이브플레이트를 배치하여 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 상기 편광부를 투과하는 어느 하나로 편광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치의 제어방법에 의해서도 이루어진다.
여기서, 상기 레이저 발진부는 외부로부터 입사된 광을 펌핑하는 Nd:YAG 및 상기 Nd:YAG에 의해 펌핑된 광을 포화 흡수하여 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 어느 하나로 출력하는 Cr:YAG를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계와 상기 (c) 단계 사이에는 (b') 상기 (b) 단계에서 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 선택적으로 반사되는 어느 하나를 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 (c) 단계는 상기 (b') 단계에서 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 감지된 어느 하나를 상기 편광부에서 투과하도록 상기 하프 웨이브플레이트를 회전할 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 (c) 단계는 상기 (b') 단계에서 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 감지된 어느 하나의 광량에 대응하여, 상기 편광부에서 투과하도록 상기 하프 웨이브플레이트의 회전 각도를 조절할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 레이저 장치 및 이의 제어방법의 효과는 다음과 같다.
첫째, 레이저 발진부, 제 1광학유닛 및 제 2광학유닛의 단순한 구성으로 배치하여 마이크로-세컨드 이하의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 출력할 수 있으므로, 제품의 유지보수 비용의 절감할 수 있다.
둘째, 감지유닛을 이용하여 제 1광학유닛으로부터 반사된 레이저 빔의 광량을 모니터링 하여 제 2광학유닛의 회전운동 각도를 조절할 수 있으므로, 출력되는 레이저 빔의 편광 출력 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 레이저 장치의 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 레이저 장치의 개략 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 제어블록도,
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 개략 작동 구성도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 제어흐름도이다.
도 2는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 레이저 장치의 개략 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 제어블록도,
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 개략 작동 구성도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 제어흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치 및 이의 제어방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예들에서는 S파의 레이저 빔을 출력하도록 설정되어 있으나, P파의 레이저 빔을 출력하도록 설정하는 방식도 적용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 레이저 장치의 개략 구성도, 도 2는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 레이저 장치의 개략 구성도, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 제어블록도, 그리고 도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 개략 작동 구성도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 레이저 장치(1)는 레이저 발진부(10), 제 1광학유닛(30), 제 2광학유닛(50) 및 감지유닛(70)을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 레이저 장치(1)는 펌핑 광(O)을 제공하는 광원(3) 및 감지유닛(70)의 감지신호에 따라 제 2광학유닛(50)의 작동을 제어하는 제어부(90)를 더 포함한다. 본 발명의 실시 예들에 따른 레이저 장치(1)는 S파의 레이저 빔이 출력되도록 설정되어 있으나, 상술한 바와 같이 P파의 레이저 빔이 출력되도록 설정 변경될 수 있다.
광원(3)은 레이저 발진부(10)로부터 유도 방출된 레이저 빔(L1)이 출력될 수 있도록 레이저 발진부(10)에 펌핑 광(O)을 인가한다. 광원(3)은 펌핑 광(O)을 레이저 발진부(10)에 인가할 수 있는 공지된 플래시램프 또는 레이저 다이오드 등이 사용될 수 있다.
레이저 발진부(10)는 입사된 광을 펌핑하여 마이크로-세컨드의 펄스폭을 갖는 제 1레이저 빔(P)과 제 2레이저 빔(S) 중 어느 하나로 유도 방출한다. 실질적으로 본 발명의 일 실시 예로서, 레이저 발진부(10)는 입사된 광을 펌핑하여 피코-세컨드(pico-second)의 펄스폭, 즉 1/1,000,000 마이크로-세컨드의 펄스폭을 갖는 제 1레이저 빔(P)과 제 2레이저 빔(S) 중 어느 하나로 유도 방출한다. 여기서, 본 발명의 실시 예로서 레이저 발진부(10)로부터 발진되는 제 1레이저 빔(P) 및 제 2레이저 빔(S)은 각각 P파의 레이저 빔 및 S파의 레이저 빔에 해당된다. 물론, 제 1레이저 빔(P) 및 제 2레이저 빔(S)은 각각 S파의 레이저 빔 및 P파의 레이저 빔으로 치환될 수 있다. 레이저 발진부(10)는 사용자의 설정에 따라 제 1레이저 빔(P)과 제 2레이저 빔(S) 중 어느 하나로 발진할 수 있다. 여기서, 레이저 발진부(10)는 본 발명의 실시 예로서 제 2레이저 빔(S)으로 발진되나, 실질적으로 레이저 발진부(10)로부터 발진되는 레이저 빔(L1)은 제 2레이저 빔(S) 이외에 제 1레이저 빔(P)도 일부 포함되어 발진된다. 즉, 레이저 발진부(10)로부터 발진된 레이저 빔(L1)은 사용자가 제 2레이저 빔(S)으로 설정하더라도 제 1레이저 빔(P)의 에너지는 O이 되지 않기 때문에 제 1레이저 빔(P)의 에너지가 일부 포함되어 출력된다.
레이저 발진부(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 제 1레이저 매질(12), 제 2레이저 매질(13), HR미러(High Reflective mirror)(15) 및 OC미러(Output Coupler mirror)(16)을 포함 또는 도 2에 도시된 바와 같이 제 1레이저 매질(12), 제 2레이저 매질(13), HR코팅부(18) 및 OC코팅부(19)를 포함할 수 있다.
제 1레이저 매질(12)은 입사된 광을 펌핑하는 Nd:YAG로 마련되고, 제 2레이저 매질(13)은 제 1레이저 매질(12)로부터 펌핑된 광을 포화 흡수하여 레이저 빔(L1)을 출력하도록 Cr:YAG로 마련된다. 각각 Nd:YAG 및 Cr:YAG로 마련된 제 1레이저 매질(12) 및 제 2레이저 매질(13)의 조합은 passively Q-switching을 하여 레이저 빔(L1)을 유도 방출한다.
HR미러(15)와 OC미러(16)는 제 1레이저 매질(12)과 제 2레이저 매질(13)에 의해 생성된 광을 증폭하여 발진하도록 마련된다. HR미러(15)는 일반적으로 오목 거울 형태의 전반사 거울로 마련되고, OC미러(16)는 일반적으로 평면 거울로 마련되어 증폭된 광을 레이저 빔(L1)으로 발진한다. 여기서, HR미러(15)와 OC미러(16)는 각각 제 1레이저 매질(12)과 제 2레이저 매질(13)에 코팅된 HR코팅부와 OC코팅부(19)로 마련될 수 있다. 물론, HR미러(15)와 OC코팅부(19)의 조합 또는 HR코팅부(18)와 OC미러(16)의 조합으로도 구성될 수 있다.
레이저 발진부(10)는 무편광 광을 발진하는 Nd:YAG의 제 1레이저 매질(12)을 사용했음에도 Cr:YAG의 제 2레이저 매질(13)의 방향 또는 결정축으로 커팅된 Cr:YAG의 제 2레이저 매질(13)을 사용하여 선형 편광된 P파의 레이저 빔 및 S파의 레이저 빔을 선택적으로 발진할 수 있다. 본 발명의 레이저 발진부(10)는 S파의 레이저 빔을 발진하도록 설정된다.
제 1광학유닛(30)은 레이저 발진부(10)로부터 발진된 제 1레이저 빔(P)과 제 2레이저 빔(S) 중 어느 하나는 투과하고 다른 하나는 반사한다. 제 1광학유닛(30)은 편광부로 마련되어 제 1레이저 빔(P)과 제 2레이저 빔(S)을 선택적으로 투과 또는 반사한다. 본 발명의 일 실시 예로서 제 1광학유닛(30)은 레이저 발진부(10)로부터 발진된 레이저 빔(L1)이 제 2레이저 빔(S)으로 설정되어 있기 때문에 제 2레이저 빔(S)은 투과하고 제 1레이저 빔(P)은 반사한다. 물론, 본 발명의 일 실시 예와 달리 제 1광학유닛(30)은 레이저 발진부(10)로부터 발진된 레이저 빔(L1)이 제 1레이저 빔(P)으로 설정되면 제 1레이저 빔(P)은 투과하고 제 2레이저 빔(S)은 반사하는 편광부로 마련된다. 즉, 제 1광학유닛(30)은 레이저 발진부(10)로부터 설정된 설정 값에 따라 레이저 장치(1)에 착탈 가능하게 배치하는 것이 바람직하다.
다음으로 제 2광학유닛(50)은 레이저 발진부(10)와 제 1광학유닛(30) 사이에 배치된다. 제 2광학유닛(50)은 레이저 발진부(10)로부터 발진된 레이저 빔(L1)이 설정된 레이저 빔(L1)(예를 들어, 제 1레이저 빔 또는 제 2레이저 빔)으로 제 1광학유닛(30)을 투과하도록 마련된다. 예를 들면, 제 2광학유닛(50)은 본 발명의 일 실시 예로서, 레이저 발진부(10)로부터 설정된 제 2레이저 빔(S)이 발진되면 제 1광학유닛(30)에서 제 2레이저 빔(S)이 투과되도록 마련된다. 제 2광학유닛(50)은 하프 웨이브플레이트(half waveplate)마련되어, 레이저 발진부(10)로부터 발진된 선형 레이저 빔(L1)을 지속적으로 제 1광학유닛(30)을 투과하도록 편광 레이저 빔(L2)으로 선형 편광 한다. 실질적으로 제 2광학유닛(50)은 감지유닛(70)에 의해 감지된 신호에 기초하여 회전 운동된다.
감지유닛(70)은 레이저 발진부(10)로부터 발진된 레이저 빔(L1)의 광축 방향의 가로 방향으로 배치되어, 제 1레이저 빔(P)과 제 2레이저 빔(S) 중 제 1광학유닛(30)에 의해 반사된 어느 하나를 감지한다. 감지유닛(70)은 제 1레이저 빔(P)과 제 2레이저 빔(S) 중 제 1광학유닛(30)에 의해 반사된 어느 하나의 광량을 감지한다. 감지유닛(70)은 포토다이오드(photodiode), 에너지 미터(energy meter) 및 솔라 셀(solar cell) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
제 2광학유닛(50)과 감지유닛(70)을 함께 설명하면, 감지유닛(70)으로부터 감지된 감지 신호에 기초하여 제 2광학유닛(50)은 레이저 발진부(10)로부터 발진된 제 1레이저 빔(P)과 제 2레이저 빔(S) 중 제 1광학유닛(30)을 투과하는 어느 하나로 선형 편광된 편광 레이저 빔(L2)으로 변환한다. 상세하게 제 2광학유닛(50)은 감지유닛(70)으로부터 감지된 신호에 기초하여, 레이저 발진부(10)로부터 발진된 제 1레이저 빔(P)과 제 2레이저 빔(S) 중 감지유닛(70)에 의해 감지된 어느 하나를 제 1광학유닛(30)을 투과하는 다른 하나로 편광 시키도록 회전운동 된다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 예로서 제 2광학유닛(50)은 감지유닛(70)에 의해 제 1레이저 빔(P)이 감지되기 시작하면 레이저 발진부(10)로부터 발진된 레이저 빔(L1)이 제 2레이저 빔(S)으로 선형 편광 되도록 회전운동 된다. 실질적으로 레이저 발진부(10)로부터 발진된 레이저 빔(L1)을 제 2레이저 빔(S)으로 설정하더라도 외부 온도 변화나 구조 정렬 변환 등의 이유에 의해 제 1레이저 빔(P)으로 스위칭될 수 있다. 이렇게 외부 요인에 의해 설정된 제 2레이저 빔(S)이 제 1레이저 빔(P)으로 스위칭될 수 있기 때문에 제 1광학유닛(30)에서 지속적으로 제 2레이저 빔(S)이 투과될 수 있도록 제 2광학유닛(50)은 레이저 발진부(10)로부터 발진된 레이저 빔(L1)의 성분 중 제 1레이저 빔(P)을 제 2레이저 빔(S)으로 선형 편광 시킨다.
한편, 제 2광학유닛(50)은 감지유닛(70)으로부터 감지된 제 1레이저 빔(P)과 제 2레이저 빔(S) 중 어느 하나의 광량에 대응하여 회전운동 각도가 조절된다. 예를 들어, 제 2광학유닛(50)의 회전 운동 각도는 감지유닛(70)에 의해 감지된 제 1레이저 빔(P)의 광량이 증가함에 따라 이에 대응하여 결정된다. 감지유닛(70)에 의해 감지된 제 1레이저 빔(P)의 광량 증가는 레이저 발진부(10)로부터 발진된 레이저 빔(L1) 중 제 1레이저 빔(P)이 증가하는 것으로 판단된다. 그러므로, 제 2광학유닛(50)의 회전 각도를 조절하여 레이저 빔(L1)을 제 2레이저 빔(S)으로 선형 편광 시키고, 이에 따라 제 1광학유닛(30)을 투과하는 제 2레이저 빔(S)의 광량이 유지될 수 있다.
제어부(90)는 감지유닛(70)으로부터 제공된 감지 신호에 기초하여 제 2광학유닛(50)의 작동을 제어한다. 제어부(90)는 감지유닛(70)으로부터 제공된 감지 신호, 상세하게 본 발명의 일 실시 예로서 제 1레이저 빔(P)의 광량에 대응하여 제 2광학유닛(50)의 회전 각도를 제어한다.
마지막으로 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 제어흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예들에 따른 레이저 장치(1)의 제어방법을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
우선, 레이저 발진부(10)에 펌핑 광(O)을 인가하여 P파의 레이저 빔과 S파의 레이저 빔 중 어느 하나로 유도 방출한다(S10). 레이저 발진부로부터 발진된 P파의 레이저 빔과 S파의 레이저 빔 중 어느 하나를 제 1광학유닛(30)에 의해 선택적으로 투과 또는 반사한다(S30). 여기서, P파의 레이저 빔은 반사되고 S파의 레이저 빔은 투과된다.
P파의 레이저 빔과 S파의 레이저 빔 중 선택적으로 반사되는 어느 하나를 감지, 예를 들어 본 발명의 실시 예에서 P파의 레이저 빔이 감지되는 지 판단한다(S50). S50 단계에서 P파의 레이저 빔이 감지되는 것으로 판단되면 레이저 발진부(10)로부터 발진된 레이저 빔(L1)이 제 1광학유닛을 투과하는 S파의 레이저 빔으로 선형 편광 되도록 제 2광학유닛(50)을 회전운동 한다(S70). S70 단계에서 제 2광학유닛(50)의 회전운동 각도 조절은 감지유닛(70)에 의해 감지되는 P파의 레이저 빔의 광량에 대응된다.
이에, 레이저 발진부, 제 1광학유닛 및 제 2광학유닛의 단순한 구성으로 배치하여 레이저 빔을 출력할 수 있으므로, 제품의 유지보수 비용의 절감할 수 있다.
또한, 감지유닛을 이용하여 제 1광학유닛으로부터 반사된 레이저 빔의 광량을 모니터링 하여 제 2광학유닛의 회전운동 각도를 조절할 수 있으므로, 출력되는 레이저 빔의 편광 출력 안정성을 확보할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 레이저 발진부 12: 제 1레이저 매질
13: 제 2레이저 매질 30: 제 1광학유닛
50: 제 2광학유닛 70: 감지유닛
90: 제어부
13: 제 2레이저 매질 30: 제 1광학유닛
50: 제 2광학유닛 70: 감지유닛
90: 제어부
Claims (15)
- 외부로부터 입사된 광을 펌핑하여 제 1레이저 빔과 제 2레이저 빔 중 어느 하나로 유도 방출하는 레이저 발진부와;
상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 어느 하나는 투과하고, 다른 하나는 반사하는 제 1광학유닛과;
상기 레이저 발진부로부터 발진된 레이저 빔의 광축 방향의 가로 방향에 배치되어, 상기 제 1광학유닛에 의해 반사되는 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 다른 하나의 레이저 빔을 감지하는 감지유닛과;
상기 레이저 발진부와 상기 제 1광학유닛 사이에 배치되고 상기 감지유닛으로부터 감지된 신호에 기초하여, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 상기 제 1광학유닛을 투과하는 어느 하나의 레이저 빔으로 변환하는 제 2광학유닛을 포함하며,
상기 제 2광학유닛은 상기 감지유닛으로부터 감지된 신호에 기초하여, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 상기 감지유닛에 감지된 어느 하나를 상기 제 1광학유닛을 투과하는 다른 하나로 편광 시키도록 회전운동 되는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 레이저 발진부는,
외부로부터 입사된 광을 펌핑하는 제 1레이저 매질과;
상기 제 1레이저 매질에 의해 펌핑된 광을 포화 흡수하여, 각각 파장이 상이한 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 어느 하나로 출력하는 제 2레이저 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제 2항에 있어서,
상기 제 1레이저 매질과 상기 제 2레이저 매질은 각각 Nd:YAG와 Cr:YAG를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔은 각각 P파의 레이저 빔과 S파의 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1광학유닛은,
상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔을 선택적으로 편광시켜 투과 또는 반사하는 편광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 레이저 장치는,
상기 감지유닛으로부터 감지된 신호에 기초하여, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 상기 감지유닛에 감지된 어느 하나를 상기 제 1광학유닛을 투과하는 다른 하나로 편광 시키도록 상기 제 2광학유닛의 회전운동 각도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제 7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 감지유닛으로부터 감지된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 어느 하나의 광량에 대응하여, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 제 1레이저 빔과 상기 제 2레이저 빔 중 상기 감지유닛에 의해 감지된 어느 하나를 상기 제 1광학유닛을 투과하는 다른 하나로 편광 시키도록 상기 제 2광학유닛의 회전운동 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2광학유닛은 상기 레이저 발진부로부터 발진된 선형 광을 선형 광으로 편광 시키는 하프 웨이브플레이트(half waveplate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 감지유닛은 포토다이오드(photodiode), 에너지 미터(energy meter) 및 솔라 셀(solar cell) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
- 레이저 발진부와, 편광부와, 하프 웨이브플레이트를 갖는 레이저 장치를 포함하며,
(a) 상기 레이저 발진부에 펌핑 광을 인가하여, P파의 레이저 빔과 S파의 레이저 빔 중 어느 하나로 유도 방출하는 단계와;
(b) 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 어느 하나를 상기 편광부에 의해 선택적으로 투과 또는 반사하는 단계와;
(c) 상기 레이저 발진부와 상기 편광부 사이에 상기 하프 웨이브플레이트를 배치하여, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 상기 편광부를 투과하는 어느 하나로 편광하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계와 상기 (c) 단계 사이에는, (b') 상기 (b) 단계에서 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 선택적으로 반사되는 어느 하나를 감지하는 단계를 더 포함하며,
상기 (c) 단계는 상기 (b') 단계에서 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 감지된 어느 하나를 상기 편광부에서 투과하도록 상기 하프 웨이브플레이트를 회전하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치의 제어방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 레이저 발진부는,
외부로부터 입사된 광을 펌핑하는 Nd:YAG 및 상기 Nd:YAG에 의해 펌핑된 광을 포화 흡수하여 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 어느 하나로 출력하는 Cr:YAG를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치의 제어방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 11항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 (b') 단계에서 상기 P파의 레이저 빔과 상기 S파의 레이저 빔 중 감지된 어느 하나의 광량에 대응하여, 상기 편광부에서 투과하도록 상기 하프 웨이브플레이트의 회전 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치의 제어방법.
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