KR102359965B1 - Optical amplifier and laser processing apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an optical amplifier and a laser processing device comprising the same. The disclosed optical amplifier comprises: a gain material having a first surface on which a signal beam is incident and a second surface disposed on an opposite side to the first surface, and amplified while the incident signal beam moves to the second surface and is emitted to the second surface; and a pumping source connected to provide a pump beam to at least one surface among the first surface and the second surface, wherein the gain material comprises a scattering-prevention surface connecting the first surface and the second surface and reflecting the pump beam while the pump beam moves toward the first surface or the second surface, and the signal beam may be configured to pass through a concentration area where the pump beam is reflected and focused by the scattering-prevention surface. Therefore, the present invention is capable of improving an efficiency of amplification.

Description

광 증폭기 및 이를 포함하는 레이저 가공 장치{Optical amplifier and laser processing apparatus including the same}Optical amplifier and laser processing apparatus including the same

본 발명은 광 증폭기 및 이를 포함하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an optical amplifier and a laser processing apparatus including the same.

일반적으로 레이저 가공 장치란 집광렌즈를 이용하여 레이저 빔을 하나의 초점 형태로 집광시키고 그 초점을 가공 대상물의 표면 또는 내부에 조사하여 가공하는 장치를 말한다. In general, a laser processing apparatus refers to an apparatus for condensing a laser beam in the form of a single focus using a condensing lens, and irradiating the focus to the surface or the inside of an object to be processed.

이러한 레이저 가공 장치는, 시그널 빔을 생성하는 발진기와, 이러한 발진기에서 생성된 시그널 빔을 증폭시키는 광 증폭기를 포함할 수 있다.Such a laser processing apparatus may include an oscillator for generating a signal beam, and an optical amplifier for amplifying the signal beam generated by the oscillator.

광 증폭기는 시그널 빔을 증폭시킬 수 있는 이득 물질과, 이득 물질 내부에 밀도 반전을 유도하기 위해 이득 물질에 펌프 빔을 제공하는 펌핑 소스를 포함할 수 있다.The optical amplifier may include a gain material capable of amplifying the signal beam and a pumping source providing a pump beam to the gain material to induce a density reversal within the gain material.

광 증폭기의 증폭 효율은 이득 물질 내부에 입사되는 펌프 빔이 의도치 않게 빠져 나가거나 산란되는 양에 따라 달라질 수 있다.The amplification efficiency of the optical amplifier may vary depending on the amount of unintentional escaping or scattering of a pump beam incident inside the gain material.

본 발명은 이득 물질 내부에서 의도치 않게 빠져 나가거나 산란되는 펌프 빔의 양을 최소화함으로써, 증폭 효율을 향상시킨 광 증폭기 및 레이저 가공 장치를 제공한다.The present invention provides an optical amplifier and a laser processing apparatus having improved amplification efficiency by minimizing the amount of a pump beam that is unintentionally escaping or scattered inside a gain material.

본 발명은 이득 물질의 열전도 효율을 개선함으로써, 이득 물질의 내부에서의 온도 차이를 줄일 수 있는 광 증폭기 및 레이저 가공 장치를 제공한다.The present invention provides an optical amplifier and a laser processing apparatus capable of reducing the temperature difference inside the gain material by improving the heat conduction efficiency of the gain material.

본 발명은 발산각이 큰 펌프 빔의 재사용을 통해 이득 물질 내부에서 시그널 빔의 빔의 증폭 효율을 향상시킨 광 증폭기 및 레이저 가공 장치를 제공한다.The present invention provides an optical amplifier and a laser processing apparatus that improve the amplification efficiency of a signal beam in a gain material through reuse of a pump beam having a large divergence angle.

본 발명의 일 측면에 따른 광 증폭기는,An optical amplifier according to an aspect of the present invention,

시그널 빔이 입사되는 제1면과, 상기 제1면과 반대 측에 배치된 제2면을 가지며, 입사된 상기 시그널 빔이 상기 제2면까지 이동하는 동안 증폭되어 상기 제2면으로 출사되는 이득 물질; 및A gain that has a first surface on which a signal beam is incident and a second surface disposed on the opposite side to the first surface, and is amplified while the incident signal beam moves to the second surface and is emitted to the second surface matter; and

상기 제1면 및 상기 제2면 중 적어도 하나의 면으로 펌프 빔을 제공하도록 연결된 펌핑 소스;를 포함하며,a pumping source coupled to provide a pump beam to at least one of the first side and the second side;

상기 이득 물질은 상기 제1면과 상기 제2면을 연결하며, 상기 펌프 빔이 상기 제1면 또는 상기 제2면을 향해 이동하는 동안 상기 펌프 빔을 반사하는 산란 방지면을 포함하며,the gain material includes an anti-scattering surface connecting the first surface and the second surface and reflecting the pump beam while the pump beam moves toward the first surface or the second surface;

상기 시그널 빔은 상기 산란 방지면에 의해 상기 펌프 빔이 반사되어 집중되는 집중 영역을 지나가도록 구성될 수 있다.The signal beam may be configured to pass through a concentration area where the pump beam is reflected and focused by the anti-scattering surface.

상기 산란 방지면의 표면 평탄도는 람다(λ)/1 이하일 수 있다.The surface flatness of the scattering prevention surface may be lambda (λ)/1 or less.

상기 이득 물질은 상기 펌프 빔이 집중되는 제1 집중 영역과, 상기 제1 집중 영역을 지나 상기 펌프 빔이 발산되는 제1 발산 영역과, 상기 제1 발산 영역을 지나 상기 산란 방지면에 의해 반사되어 집중되는 제2 집중 영역과, 상기 제2 집중 영역을 지나 상기 펌프 빔이 발산되는 제2 발산 영역을 포함할 수 있다.The gain material includes a first concentration area where the pump beam is focused, a first divergent area where the pump beam is diverged past the first concentration area, and a first divergent area that is reflected by the anti-scattering surface It may include a second concentration area to be focused, and a second diverging area from which the pump beam is diverged through the second concentration area.

상기 이득 물질의 길이는 상기 이득 물질의 폭의 10배 이상 100 배 이하일 수 있다.The length of the gain material may be 10 times or more and 100 times or less the width of the gain material.

상기 광 증폭기는 상기 산란 방지면의 외곽에 배치된 금속층을 더 포함할 수 있다.The optical amplifier may further include a metal layer disposed outside the scattering prevention surface.

상기 금속층은 상기 펌프 빔에 대한 반사율이 95% 이상인 재질을 포함할 수 있다.The metal layer may include a material having a reflectance of 95% or more with respect to the pump beam.

상기 광 증폭기는 상기 이득 물질을 수용하는 홈을 포함하는 방열 구조체를 더 포함할 수 있다.The optical amplifier may further include a heat dissipation structure including a groove for accommodating the gain material.

상기 발열 구조체의 열 전도율은 상기 이득 물질의 열 전도율보다 클 수 있다.A thermal conductivity of the heating structure may be greater than a thermal conductivity of the gain material.

상기 이득 물질의 길이 방향과 수직인 방향으로 단면 형상은 원형, 타원형 및 다각형 중 적어도 하나일 수 있다.A cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the gain material may be at least one of a circle, an ellipse, and a polygon.

본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 가공 장치는,Laser processing apparatus according to another aspect of the present invention,

시그널 빔을 생성하는 레이저 발진기;a laser oscillator that generates a signal beam;

상기 발진기에서 생성된 시그널 빔을 증폭시키는 광 증폭기;를 포함하며,Including; an optical amplifier for amplifying the signal beam generated by the oscillator;

상기 광 증폭기는,The optical amplifier is

상기 시그널 빔이 입사되는 제1면과, 상기 제1면과 반대 측에 배치된 제2면을 가지며, 입사된 상기 시그널 빔이 상기 제2면까지 이동하는 동안 증폭되어 상기 제2면으로 출사되는 이득 물질; 및It has a first surface on which the signal beam is incident, and a second surface disposed on the opposite side to the first surface, and is amplified while the incident signal beam moves to the second surface and is emitted to the second surface. gain substance; and

상기 제1면 및 상기 제2면 중 적어도 하나의 면으로 펌프 빔을 제공하도록 연결된 펌핑 소스;를 포함하며,a pumping source coupled to provide a pump beam to at least one of the first side and the second side;

상기 이득 물질은 상기 제1면과 상기 제2면을 연결하며, 상기 펌프 빔이 상기 제1면 또는 상기 제2면을 향해 이동하는 동안 상기 펌프 빔을 반사하는 산란 방지면을 포함하며,the gain material includes an anti-scattering surface connecting the first surface and the second surface and reflecting the pump beam while the pump beam moves toward the first surface or the second surface;

상기 시그널 빔은 상기 산란 방지면에 의해 상기 펌프 빔이 반사되어 집중되는 집중 영역을 지나가도록 구성될 수 있다.The signal beam may be configured to pass through a concentration area where the pump beam is reflected and focused by the anti-scattering surface.

상기 산란 방지면의 표면 평탄도는 람다(λ)/1 이하일 수 있다.The surface flatness of the scattering prevention surface may be lambda (λ)/1 or less.

상기 이득 물질은 상기 펌프 빔이 집중되는 제1 집중 영역과, 상기 제1 집중 영역을 지나 상기 펌프 빔이 발산되는 제1 발산 영역과, 상기 제1 발산 영역을 지나 상기 산란 방지면에 의해 반사되어 집중되는 제2 집중 영역과, 상기 제2 집중 영역을 지나 상기 펌프 빔이 발산되는 제2 발산 영역을 포함할 수 있다.The gain material includes a first concentration area where the pump beam is focused, a first divergent area where the pump beam is diverged past the first concentration area, and a first divergent area that is reflected by the anti-scattering surface It may include a second concentration area to be focused, and a second diverging area from which the pump beam is diverged through the second concentration area.

상기 이득 물질의 길이는 상기 이득 물질의 폭의 10배 이상 100 배 이하일 수 있다.The length of the gain material may be 10 times or more and 100 times or less the width of the gain material.

상기 광 증폭기는 상기 산란 방지면의 외곽에 배치된 금속층을 더 포함할 수 있다.The optical amplifier may further include a metal layer disposed outside the scattering prevention surface.

상기 금속층은 상기 펌프 빔에 대한 반사율이 95% 이상인 재질을 포함할 수 있다.The metal layer may include a material having a reflectance of 95% or more with respect to the pump beam.

상기 광 증폭기는 상기 이득 물질을 수용하는 홈을 포함하는 방열 구조체를 더 포함할 수 있다.The optical amplifier may further include a heat dissipation structure including a groove for accommodating the gain material.

상기 발열 구조체의 열 전도율은 상기 이득 물질의 열 전도율보다 클 수 있다.A thermal conductivity of the heating structure may be greater than a thermal conductivity of the gain material.

상기 이득 물질의 길이 방향과 수직인 방향으로 단면 형상은 원형, 타원형 및 다각형 중 적어도 하나일 수 있다.A cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the gain material may be at least one of a circle, an ellipse, and a polygon.

본 발명의 실시예에 따른 광 증폭기 및 레이저 가공 장치는 이득 물질 내부에서 의도치 않게 빠져 나가거나 산란되는 펌프 빔의 양을 최소화함으로써, 증폭 효율을 향상시킬 수 있다.The optical amplifier and the laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention minimize the amount of the pump beam that is unintentionally escaping or scattered inside the gain material, thereby improving amplification efficiency.

본 발명의 실시예에 따른 광 증폭기 및 레이저 가공 장치는 이득 물질의 열전도 효율을 개선함으로써, 이득 물질의 내부에서의 온도 차이를 줄일 수 있으며, 그에 따라 발열에 따른 부작용을 최소화할 수 있다.The optical amplifier and the laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention can reduce the temperature difference inside the gain material by improving the heat conduction efficiency of the gain material, thereby minimizing side effects due to heat generation.

본 발명의 실시예에 따른 광 증폭기 및 레이저 가공 장치는 발산각이 큰 펌프 빔의 재사용을 통해 이득 물질 내부에서 시그널 빔의 빔의 증폭 효율을 향상시킬 수 있다.The optical amplifier and the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention can improve the amplification efficiency of the signal beam in the gain material through the reuse of the pump beam having a large divergent angle.

도 1은 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 광 증폭기를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 광 증폭기를 도시한 것이다.
도 4는 실시예에 따른 이득 물질의 산란 방지면을 설명하기 위한 도면이며,
도 5는 비교예에 따른 이득 물질에서의 난반사를 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 다른 실시예에 따른 광 증폭기를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 일부를 확대한 도면이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 광 증폭기를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9e는 실시예에 따른 이득 물질의 단면 형상의 예를 설명하기 위하 도면이다.
도 10은 시그널 빔의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 다른 실시예에 따른 광 증폭기를 개념적으로 나타낸 도면이다.
1 is a view conceptually showing a laser processing apparatus according to an embodiment.
2 is a diagram conceptually illustrating an optical amplifier according to an embodiment.
3 shows an optical amplifier according to an embodiment.
4 is a view for explaining the anti-scattering surface of the gain material according to the embodiment,
5 is a view for explaining diffuse reflection in a gain material according to a comparative example.
6 is a diagram illustrating an optical amplifier according to another embodiment.
FIG. 7 is an enlarged view of a part of FIG. 6 .
8 is a view for explaining an optical amplifier according to another embodiment.
9A to 9E are diagrams for explaining an example of a cross-sectional shape of a gain material according to an embodiment.
10 is a diagram for explaining movement of a signal beam.
11 and 12 are diagrams conceptually illustrating an optical amplifier according to another embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals refer to the same components, and the size or thickness of each component may be exaggerated for clarity of description.

“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 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 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다. Terms including an ordinal number such as “first” and “second” may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related items or any one of a plurality of related items.

도 1은 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1)를 개념적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 실시예에 따른 광 증폭기를 개념적으로 나타낸 도면이다.1 is a view conceptually showing a laser processing apparatus 1 according to an embodiment. 2 is a diagram conceptually illustrating an optical amplifier according to an embodiment.

도 1 및 도 2를 참조하면, 레이저 가공 장치(1)는 레이저 발진기(10), 광 증폭기(20)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the laser processing apparatus 1 may include a laser oscillator 10 and an optical amplifier 20 .

레이저 발진기(10)는 시그널 빔(SB)을 생성할 수 있다. 레이저 발진기(10)는 시그널 빔(SB)을 광 증폭기(20)로 전달한다. 시그널 빔(SB)은 펄스 레이저 빔일 수 있다. The laser oscillator 10 may generate a signal beam SB. The laser oscillator 10 transmits the signal beam SB to the optical amplifier 20 . The signal beam SB may be a pulsed laser beam.

광 증폭기(20)는 이득 물질(100)과, 이득 물질(100)에 펌프 빔(PB)을 제공하는 펌핑 소스(200)를 포함한다.The optical amplifier 20 includes a gain material 100 and a pumping source 200 that provides a pump beam PB to the gain material 100 .

이득 물질(100)은 시그널 빔(SB)이 입사되는 제1면(101)과, 제1면(101)과 반대 측에 배치된 제2면(102)을 가진다. 이득 물질(100)은 예시적으로 이터븀(Yb), 네오디뮴(Nd), 어븀(Er), 툴륨(Tm) 등과 같은 희토류 원소들로부터 얻은 활성 이온(active ion)들을 포함할 수 있다. 또한 이득 물질(100)은 예시적으로 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 등과 같은 전이금속 원소들로부터 얻은 활성 이온(active ion)들을 포함할 수도 있다.The gain material 100 has a first surface 101 on which the signal beam SB is incident, and a second surface 102 disposed on the opposite side to the first surface 101 . The gain material 100 may include active ions obtained from rare earth elements such as ytterbium (Yb), neodymium (Nd), erbium (Er), and thulium (Tm). Also, the gain material 100 may include active ions obtained from transition metal elements such as chromium (Cr) and titanium (Ti).

펌핑 소스(200)는 펌프 빔(PB)을 이득 물질(100)의 제1면(101) 및 제2면(102) 중 적어도 하나의 면으로 제공하도록 연결될 수 있다. 예를 들어, 펌핑 소스(200)는 펌프 빔(PB)을 이득 물질(100)의 제1면(101)으로 제공하도록 연결될 수 있다. 펌핑 소스(200)에 의해 제공된 펌프 빔(PB)은 제1면(101)으로 입사되며, 입사된 펌프 빔(PB)에 의해 이득 물질(100) 내에서 밀도 반전이 일어난다. 밀도 반전이 일어난 이득 물질(100)을 시그널 빔(SB)이 지나가는 과정에서, 시그널 빔(SB)의 증폭이 나타난다.The pumping source 200 may be connected to provide a pump beam PB to at least one of the first side 101 and the second side 102 of the gain material 100 . For example, the pumping source 200 may be connected to provide a pump beam PB to the first side 101 of the gain material 100 . The pump beam PB provided by the pumping source 200 is incident on the first surface 101 , and density inversion occurs in the gain material 100 by the incident pump beam PB. When the signal beam SB passes through the gain material 100 in which the density inversion has occurred, the signal beam SB is amplified.

펌핑 소스(200)와 이득 물질(100) 사이에는 펌프 빔(PB)을 집광하여 이득 물질(100) 내로 전달하는 광학 부재(30)가 배치될 수 있다. 일 예로서, 광학 부재(30)는 펌프 빔(PB)을 집광하는 집속 렌즈(31) 및 펌프 빔(PB)의 방향을 전환하는 반사 미러(32) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이득 물질(100)을 통과한 펌프 빔(PB)은 반사 미러(33)에 의해 반사된 후 덤프(34)에 의해 흡수될 수 있다.도 3은 일 실시예에 따른 광 증폭기(20)를 도시한 것이다. An optical member 30 may be disposed between the pumping source 200 and the gain material 100 to focus the pump beam PB into the gain material 100 . As an example, the optical member 30 may include at least one of a focusing lens 31 for condensing the pump beam PB and a reflection mirror 32 for changing the direction of the pump beam PB. The pump beam PB that has passed through the gain material 100 may be reflected by the reflective mirror 33 and then absorbed by the dump 34. FIG. 3 shows an optical amplifier 20 according to one embodiment. did it

도 3을 참조하면, 이득 물질(100)은 제1면(101)에서 제2면(102)으로 연장된 로드 형태(Rod-type)를 가질 수 있다. Referring to FIG. 3 , the gain material 100 may have a rod-type shape extending from the first surface 101 to the second surface 102 .

이득 물질(100)은 소정의 길이(L)를 가질 수 있다. 예를 들어, 이득 물질(100)의 길이(L)는 이득 물질(100)의 폭(D)의 10배 이상 100배 이하일 수 있다. 이득 물질(100)의 폭(D)은 이득 물질(100)의 형태가 원통 형태일 경우 직경으로 표시될 수 있다.The gain material 100 may have a predetermined length L. For example, the length L of the gain material 100 may be 10 times or more and 100 times or less the width D of the gain material 100 . The width D of the gain material 100 may be expressed as a diameter when the gain material 100 has a cylindrical shape.

이득 물질(100)의 폭(D)은 2 mm 이하일 수 있다. 이득 물질(100)의 길이(L)는 100 mm 이하일 수 있다.The width D of the gain material 100 may be 2 mm or less. The length L of the gain material 100 may be 100 mm or less.

시그널 빔(SB)과 펌프 빔(PB) 모두 이득 물질(100)의 길이 방향으로 입사될 수 있다. 예를 들어, 시그널 빔(SB)과 펌프 빔(PB)은 이득 물질(100)의 같은 면인 제1면(101)으로 입사될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되지 아니하며, 시그널 빔(SB)과 펌프 빔(PB)이 이득 물질(100)의 길이 방향으로 입사되는 경우라면, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 펌프 빔(PB)은 시그널 빔(SB)의 출사면인 제2면(102)으로 입사(도 11 참조)되거나, 시그널 빔(SB)의 입사면인 제1면(101) 및 출사면인 제2면(102)으로 입사(도 12 참조)될 수 있다.Both the signal beam SB and the pump beam PB may be incident in the longitudinal direction of the gain material 100 . For example, the signal beam SB and the pump beam PB may be incident on the first surface 101 that is the same surface of the gain material 100 . However, the present invention is not necessarily limited thereto, and may be variously modified if the signal beam SB and the pump beam PB are incident in the longitudinal direction of the gain material 100 . For example, the pump beam PB is incident on the second surface 102 that is the exit surface of the signal beam SB (see FIG. 11 ), or the first surface 101 that is the incident surface of the signal beam SB and It may be incident (refer to FIG. 12) to the second surface 102, which is an exit surface.

이득 물질(100)은 제1면(101)과 제2면(102)을 연결하는 산란 방지면(110)을 포함한다.The gain material 100 includes an anti-scattering surface 110 connecting the first surface 101 and the second surface 102 .

산란 방지면(110)은 이득 물질(100)의 내부에서 제1면(101) 및 제2면(102) 중 적어도 하나의 면을 향해 이동하는 펌프 빔(PB)을 반사하되, 펌프 빔(PB)이 이득 물질(100)의 내부에서 난반사되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.The anti-scattering surface 110 reflects the pump beam PB moving toward at least one of the first surface 101 and the second surface 102 inside the gain material 100 , but the pump beam PB ) may be configured to prevent diffuse reflection inside the gain material 100 .

펌프 빔(PB)이 이득 물질(100)의 제1면(101)으로 입사된 경우, 산란 방지면(110)은 이득 물질(100)의 내부에서 제2면(102)을 향해 이동하는 펌프 빔(PB)을 반사하되, 펌프 빔(PB)이 이득 물질(100)의 내부에서 난반사되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.When the pump beam PB is incident on the first surface 101 of the gain material 100 , the anti-scattering surface 110 moves toward the second surface 102 from the inside of the gain material 100 . It may be configured to reflect PB, but prevent the pump beam PB from being diffusely reflected inside the gain material 100 .

도 4는 실시예에 따른 이득 물질(100)의 산란 방지면(110)을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 비교예에 따른 이득 물질(100)에서의 난반사를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the scattering prevention surface 110 of the gain material 100 according to the embodiment, and FIG. 5 is a view for explaining diffuse reflection in the gain material 100 according to the comparative example.

산란 방지면(110)은 광학적으로 평탄한 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 산란 방지면(110)의 표면 평탄도(또는 광학적 편평도(optical flatness))는 람다(λ)/1 이하일 수 있다. 예를 들어, 산란 방지면(110)의 표면 평탄도는 람다(λ)/2 이하일 수 있다. 예를 들어, 산란 방지면(110)의 표면 평탄도는 람다(λ)/4 이하일 수 있다. 예를 들어, 산란 방지면(110)의 표면 평탄도는 람다(λ)/8 이하일 수 있다. 이를 위해, 이득 물질(100)의 외부 표면은 광학적 폴리싱에 의해 처리될 수 있다.The anti-scattering surface 110 may have an optically flat surface. For example, the surface flatness (or optical flatness) of the anti-scattering surface 110 may be lambda (λ)/1 or less. For example, the surface flatness of the scattering prevention surface 110 may be lambda (λ)/2 or less. For example, the surface flatness of the anti-scattering surface 110 may be lambda (λ)/4 or less. For example, the surface flatness of the anti-scattering surface 110 may be lambda (λ)/8 or less. To this end, the outer surface of the gain material 100 may be treated by optical polishing.

도 4를 참조하면, 산란 방지면(110)은 펌프 빔(PB1, PB2, PB3)을 일정하게 반사시킴으로써, 펌프 빔(PB1, PB2, PB3)이 이득 물질(100)의 내부에서 정해진 영역에서 집중될 수 있으며, 난반사에 의해 펌프 빔(PB)이 의도치 않게 외부로 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the anti-scattering surface 110 constantly reflects the pump beams PB1 , PB2 , and PB3 , so that the pump beams PB1 , PB2 , and PB3 are focused in a predetermined area inside the gain material 100 . It can be done, and it is possible to prevent the pump beam PB from being unintentionally escaping to the outside due to diffuse reflection.

그에 반해, 도 5를 참조하면, 이득 물질(1000)이 산란 방지면(110)을 가지지 않을 경우, 다시 말해서 평탄하지 않은 표면(1100)을 가질 경우, 펌프 빔(PB1, PB2, PB3)은 이득 물질(100)의 표면(1100)에서 난반사될 수 있으며, 일부 펌프 빔(PB2, PB3)이 외부로 빠져 나가게 될 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 5 , when the gain material 1000 does not have the anti-scattering surface 110 , that is, when it has a non-planar surface 1100 , the pump beams PB1 , PB2 , and PB3 are gain The surface 1100 of the material 100 may diffusely reflect, and some pump beams PB2 and PB3 may escape to the outside.

다시 도 3을 참조하면, 펌프 빔(PB)은 이득 물질(100)의 소정의 위치에 집광되도록 입사될 수 있다. 산란 방지면(110)에 의해 펌프 빔(PB)이 반사됨에 따라, 이득 물질(100)의 내부에는 복수의 집중 영역(121, 122, 123)이 나타나게 된다.Referring back to FIG. 3 , the pump beam PB may be incident to be focused on a predetermined position of the gain material 100 . As the pump beam PB is reflected by the anti-scattering surface 110 , a plurality of concentration regions 121 , 122 , and 123 appear in the gain material 100 .

이득 물질(100)은 펌프 빔(PB)이 집광되는 제1 집중 영역(121)과, 제1 집중 영역(121)을 지나 펌프 빔(PB)이 발산되는 제1 발산 영역(131)과, 제1 발산 영역(131)을 지나 산란 방지면(110)에 의해 반사되어 집중되는 제2 집중 영역(122)과, 상기 제2 집중 영역(122)을 지나 펌프 빔(PB)이 발산되는 제2 발산 영역(132)을 포함할 수 있다. 이득 물질(100)은 제2 발산 영역(132)을 지나 산란 방지면(110)에 의해 반사되어 집중되는 제3 집중 영역(123)을 더 포함할 수 있다.The gain material 100 includes a first concentration region 121 on which the pump beam PB is focused, a first diverging region 131 on which the pump beam PB is diverged through the first concentration region 121, and a second A second concentration region 122 that passes through the first divergent region 131 and is reflected and concentrated by the scattering prevention surface 110 , and a second divergent region where the pump beam PB is diverged through the second concentration region 122 . region 132 . The gain material 100 may further include a third concentrating region 123 that passes through the second divergence region 132 and is reflected and concentrated by the scattering prevention surface 110 .

펌프 빔(PB)은 이득 물질(100)에서 집중 영역(121, 122, 123)에 상대적으로 집중될 수 있다. 그에 따라, 시그널 빔(SB)이 집중 영역(121, 122, 123)을 지나가는 동안 증폭되는 양은 시그널 빔(SB)이 발산 영역(131, 132)을 지나가는 동안 증폭되는 양보다 크다.The pump beam PB may be relatively focused on the concentration regions 121 , 122 , and 123 in the gain material 100 . Accordingly, the amount of amplification of the signal beam SB while passing through the concentration regions 121 , 122 , and 123 is greater than the amount of amplification of the signal beam SB while passing through the diverging regions 131 and 132 .

집중 영역(121, 122, 123)에서 펌프 빔(PB)의 최소 직경(D1)은 발산 영역(131, 132)에서 펌프 빔(PB)의 최대 직경의 1/2 이하일 수 있다. 예를 들어, 집중 영역(121, 122, 123)에서 펌프 빔(PB)의 최소 직경(D1)은 발산 영역(131, 132)에서 펌프 빔(PB)의 최대 직경의 1/5 이하일 수 있다. 예를 들어, 집중 영역(121, 122, 123)에서 펌프 빔(PB)의 최소 직경(D1)은 발산 영역(131, 132)에서 펌프 빔(PB)의 최대 직경의 1/10 이하일 수 있다. 발산 영역(131, 132)에서 펌프 빔(PB)의 최대 직경은 이득 물질(100)의 폭(D)(또는 직경)과 동일할 수 있다.The minimum diameter D1 of the pump beam PB in the concentration areas 121 , 122 , and 123 may be less than or equal to 1/2 of the maximum diameter of the pump beam PB in the diverging areas 131 and 132 . For example, the minimum diameter D1 of the pump beam PB in the concentration regions 121 , 122 , and 123 may be 1/5 or less of the maximum diameter of the pump beam PB in the diverging regions 131 and 132 . For example, the minimum diameter D1 of the pump beam PB in the concentration regions 121 , 122 , and 123 may be less than or equal to 1/10 of the maximum diameter of the pump beam PB in the diverging regions 131 and 132 . The maximum diameter of the pump beam PB in the diverging regions 131 and 132 may be equal to the width D (or diameter) of the gain material 100 .

실시예에 따른 광 증폭기(20)(20)에서는, 산란 방지면(110)에 의해 이득 물질(100) 내에 복수의 집중 영역(121, 122, 123)이 나타나게 되며, 시그널 빔(SB)은 이러한 복수의 집중 영역(121, 122, 123)을 지나감에 따라, 증폭 효율이 향상될 수 있다. In the optical amplifiers 20 and 20 according to the embodiment, a plurality of concentration regions 121 , 122 , and 123 appear in the gain material 100 by the scattering prevention surface 110 , and the signal beam SB is As the plurality of concentration regions 121 , 122 , and 123 pass, amplification efficiency may be improved.

집중 영역(121, 122, 123)에서 펌프 빔(PB)의 최소 직경(D1)은 이득 물질(100)을 지나가는 시그널 빔(SB)의 최소 직경보다 작을 수 있다.The minimum diameter D1 of the pump beam PB in the concentration areas 121 , 122 , and 123 may be smaller than the minimum diameter of the signal beam SB passing through the gain material 100 .

도 6는 다른 실시예에 따른 광 증폭기(20A)를 나타낸 도면이다. 도 7은 도 6의 일부를 확대한 도면이다.6 is a view showing an optical amplifier 20A according to another embodiment. FIG. 7 is an enlarged view of a part of FIG. 6 .

도 6 및 도 7을 참조하면, 실시예에 따른 광 증폭기(20A)는 이득 물질(100)의 외곽에 배치된 금속층(150)을 더 포함할 수 있다. 금속층(150)은 산란 방지면(110)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이를 위해, 금속층(150)은 이득 물질(100)의 산란 방지면(110)에 코팅될 수 있다. 상술한 실시예와 중복된 구성은 동일한 도면 부호를 사용하였으며, 중복 설명은 생략하기로 한다.6 and 7 , the optical amplifier 20A according to the embodiment may further include a metal layer 150 disposed outside the gain material 100 . The metal layer 150 may be disposed to contact the scattering prevention surface 110 . To this end, the metal layer 150 may be coated on the anti-scattering surface 110 of the gain material 100 . Configurations overlapping those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted.

산란 방지면(110)은 평탄한 표면을 가지기 때문에, 금속층(150)과 산란 방지면(110) 사이에 발생하는 틈새를 최소화하면서 밀착될 수 있다.Since the scattering prevention surface 110 has a flat surface, a gap between the metal layer 150 and the scattering prevention surface 110 may be minimized and adhered thereto.

금속층(150)은 이득 물질(100)의 외부로 빠져나가려는 펌프 빔(PB1, PB2, PB3)을 반사시킬 수 있다. 상술한 것처럼, 이득 물질(100)의 산란 방지면(110)이 평탄한 표면을 가진다 하더라도, 실제로 완벽하게 평평한 표면을 가지기는 어렵다. 그에 따라, 비록 미약하긴 하지만, 산란 방지면(110)에서도 산란 또는 난반사가 나타나게 되며, 그 과정에서 일부 펌프 빔(PB)이 이득 물질(100)의 외부로 빠져나갈 가능성이 존재한다.The metal layer 150 may reflect the pump beams PB1 , PB2 , and PB3 that are about to escape to the outside of the gain material 100 . As described above, even if the anti-scattering surface 110 of the gain material 100 has a flat surface, it is difficult to actually have a perfectly flat surface. Accordingly, although weak, scattering or diffuse reflection appears on the anti-scattering surface 110 , and in the process, there is a possibility that some of the pump beams PB may escape to the outside of the gain material 100 .

실시예에 따른 광 증폭기(20)에서는, 금속층(150)이 이득 물질(100)의 외곽에 배치되어 있기 때문에, 일부 펌프 빔(PB)이 이득 물질(100)의 외부로 빠져나가려고 하는 것을 차단하고, 이득 물질(100)의 내부로 반사할 수 있다.In the optical amplifier 20 according to the embodiment, since the metal layer 150 is disposed outside the gain material 100 , some pump beams PB are prevented from escaping to the outside of the gain material 100 . and may be reflected into the gain material 100 .

금속층(150)의 재질은 펌프 빔(PB)의 파장 및 그에 대한 반사율을 고려하여 결정될 수 있다. 금속층(150)은 펌프 빔(PB)에 대한 반사율이 95% 이상인 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속층(150)은, 이득 물질(100)의 내부에 입사된 펌프 빔(PB)이 전반사 각도에서 반사율이 95% 이상인 재질을 포함할 수 있다. The material of the metal layer 150 may be determined in consideration of the wavelength of the pump beam PB and its reflectance. The metal layer 150 may include a material having a reflectance of 95% or more with respect to the pump beam PB. For example, the metal layer 150 may include a material having a reflectance of 95% or more at a total reflection angle of the pump beam PB incident into the gain material 100 .

금속층(150)의 재질은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The material of the metal layer 150 may include at least one of copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), tungsten (W), and molybdenum (Mo).

한편, 금속층(150)은 전반사 각도보다 큰 각도의 펌프 빔(PB)을 다시 내부로 반사시킬수 있다. 그에 따라, 펌프 빔(PB)을 재사용할 수 있으며, 펌프 빔(PB)의 발산각을 크게 설계하는 등 자유로운 설계 변경이 가능하게 된다.Meanwhile, the metal layer 150 may reflect the pump beam PB at an angle greater than the total reflection angle back to the inside. Accordingly, the pump beam PB can be reused, and free design changes such as designing a large divergent angle of the pump beam PB are possible.

금속층(150)은 이득 물질(100)보다 열 전도율이 클 수 있다. 그에 따라, 이득 물질(100)을 방열시키는 기능을 수행할 수 있다. 이득 물질(100)의 열전도 효율을 개선함으로써, 이득 물질(100)의 내부에서의 온도 차이를 줄일 수 있다. 그에 따라, 의도치 않은 이득 물질(100)의 발열에 따른 부작용, 예를 들어, 열 렌즈(thermal lensing) 현상, 열 스트레스(thermal stresses), 광탄성 효과(photoelastic effects), 스트레스 복굴절(stress birefringence) 현상을 최소화할 수 있다.The metal layer 150 may have higher thermal conductivity than the gain material 100 . Accordingly, the gain material 100 may perform a function of dissipating heat. By improving the heat conduction efficiency of the gain material 100 , a temperature difference inside the gain material 100 may be reduced. Accordingly, unintended side effects due to heat generation of the gain material 100, for example, thermal lensing, thermal stresses, photoelastic effects, and stress birefringence. can be minimized.

도 8은 다른 실시예에 따른 광 증폭기(20B)를 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 광 증폭기(20B)는 이득 물질(100)을 수용하는 홈(310)을 포함하는 방열 구조체(300)를 더 포함할 수 있다.8 is a view for explaining an optical amplifier 20B according to another embodiment. Referring to FIG. 8 , the optical amplifier 20B may further include a heat dissipation structure 300 including a groove 310 for accommodating the gain material 100 .

방열 구조체(300)를 통해, 이득 물질(100)에 발생한 열을 외부로 발산할 수 있다. Through the heat dissipation structure 300 , heat generated in the gain material 100 may be dissipated to the outside.

방열 구조체(300)는 이득 물질(100)보다 열 전도율이 큰 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방열 구조체(300)의 재질은 구리를 포함할 수 있다. 다만, 방열 구조체(300)의 재질은 이에 한정되지 아니하며, 이득 물질(100)보다 열 전도율이 큰 재질이라며 다양하게 변형될 수 있다. The heat dissipation structure 300 may include a material having a higher thermal conductivity than the gain material 100 . For example, the material of the heat dissipation structure 300 may include copper. However, the material of the heat dissipation structure 300 is not limited thereto, and may be variously deformed because it is a material having a higher thermal conductivity than the gain material 100 .

방열 구조체(300)는 금속층(150)보다 큰 열 전도율을 가지는 재질을 포함할 수 있다.The heat dissipation structure 300 may include a material having a higher thermal conductivity than the metal layer 150 .

금속층(150) 및 방열 구조체(300)를 통해 이득 물질(100)의 열전도 효율을 개선함으로써, 이득 물질(100)의 내부에서의 온도 차이를 줄일 수 있다. 그에 따라, 의도치 않은 이득 물질(100)의 열 렌즈 현상을 최소화할 수 있다.By improving the heat conduction efficiency of the gain material 100 through the metal layer 150 and the heat dissipation structure 300 , a temperature difference inside the gain material 100 may be reduced. Accordingly, unintentional thermal lensing of the gain material 100 may be minimized.

상술한 실시예에서는 이득 물질(100)이 금속층(150)에 의해 둘러싸인 예를 중심으로 설명하였으나, 금속층(150)은 선택적인 구성으로 필요에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어, 도시하지 않았으나, 광 증폭기(20B)는 금속층(150) 없이 이득 물질(100)이 방열 구조체(300)에 직접 접촉하는 구조를 가질 수도 있다.Although the above-described embodiment has been mainly described with respect to an example in which the gain material 100 is surrounded by the metal layer 150 , the metal layer 150 is an optional configuration and may be omitted if necessary. For example, although not shown, the optical amplifier 20B may have a structure in which the gain material 100 directly contacts the heat dissipation structure 300 without the metal layer 150 .

도 9a 내지 도 9e는 실시예에 따른 이득 물질(100, 100A, 100B, 100C, 100D)의 단면 형상의 예를 설명하기 위하 도면이다. 도 10은 시그널 빔(SB)의 이동을 설명하기 위한 도면이다.9A to 9E are views for explaining examples of cross-sectional shapes of gain materials 100 , 100A, 100B, 100C, and 100D according to an embodiment. 10 is a diagram for explaining the movement of the signal beam SB.

도 9a를 참조하면, 이득 물질(100)은 원통 형상이며, 그 단면 형상은 원형일 수 있다. 다만, 이득 물질(100)의 단면 형상은 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다.Referring to FIG. 9A , the gain material 100 may have a cylindrical shape, and a cross-sectional shape thereof may be circular. However, the cross-sectional shape of the gain material 100 is not limited thereto, and may be variously deformed.

시그널 빔(SB)은 도 10과 같이, 이득 물질(100) 내에서 직선 형태(점선으로 표시)으로 이동하지 않고, 나선 형태로 이동할 수 있다. 이 경우, 시그널 빔(SB)은 이득 물질(100)의 중심부를 통과하지 않고 주변부를 통과할 수 있다.The signal beam SB does not move in a straight line (indicated by a dotted line) within the gain material 100 as shown in FIG. 10 , but may move in a spiral form. In this case, the signal beam SB may pass through the peripheral portion of the gain material 100 without passing through the central portion.

이와 같이, 시그널 빔(SB)이 주변부를 통과할 수 있는 점을 고려하여, 이득 물질(100A, 100B, 100C, 100D)의 단면 형상을 원형이 아닌 다른 형상을 가지도록 설계할 수 있다. 이를 통해, 이득 물질(100)의 주변부를 통과하는 시그널 빔(SB)은 이득 물질(100)의 산란 방지면(110)에 의해 반사될 수 있으며, 그에 따라 시그널 빔(SB)이 이득 물질(100)의 중심부를 통과하도록 유도할 수 있다.As described above, in consideration of the fact that the signal beam SB may pass through the peripheral portion, the cross-sectional shape of the gain materials 100A, 100B, 100C, and 100D may be designed to have a shape other than a circular shape. In this way, the signal beam SB passing through the periphery of the gain material 100 may be reflected by the anti-scattering surface 110 of the gain material 100 , so that the signal beam SB passes through the gain material 100 . ) can be induced to pass through the center of the

예를 들어, 이득 물질(100A, 100B, 100C, 100D)의 단면 형상은 다각 형상이거나 적어도 일부가 비대칭적인 형상일 수 있다. 예를 들어, 이득 물질(100A, 100B, 100C, 100D)의 단면 형상은 도 9b와 같이 팔각 형상이거나, 도 9c와 같이 육각 형상이거나, 도 9d와 같이 모서리가 둥근 사각 형상이거나, 도 9e와 같이 타원 형상일 수 있다.For example, the cross-sectional shape of the gain materials 100A, 100B, 100C, and 100D may be a polygonal shape or may be at least partially asymmetrical. For example, the cross-sectional shape of the gain materials 100A, 100B, 100C, 100D is an octagonal shape as shown in FIG. 9B, a hexagonal shape as shown in FIG. 9C, a rectangular shape with rounded corners as shown in FIG. 9D, or a rectangular shape as shown in FIG. 9E. It may have an elliptical shape.

한편, 상술한 실시예에서는 펌프 빔(PB)이 시그널 빔(SB)이 동일 방향으로 이득 물질(100)에 입사되는 방식인 포워드 펌핑(forward pumping) 방식이 적용된 광 증폭기(20)를 중심으로 설명하였다. Meanwhile, in the above-described embodiment, the optical amplifier 20 to which the forward pumping method, in which the pump beam PB and the signal beam SB are incident on the gain material 100 in the same direction, is applied will be mainly described. did

그러나, 광 증폭기(21, 22)는 이에 한정되지 아니하며, 도 11과 같이 펌프 빔(PB)이 시그널 빔(SB)이 반대 방향으로 이득 물질(100)에 입사되는 백워드 펌핑(backward pumping) 방식이 적용되거나, 도 12와 같이 펌프 빔(PB)이 이득 물질(100)의 제1면(101) 및 제2면(102)으로 입사되는 바이 펌핑(bi-pumping) 방식이 적용될 수도 있다. 도 12에서는 편의상 덤프(24)에 대한 도시를 생략하였다. 바이 펌핑 방식이 적용된 광 증폭기(22)는 다른 펌핑 방식이 적용된 광 증폭기(20, 21)에 비해 이득 물질(100)의 온도 분포가 균일할 수 있다.However, the optical amplifiers 21 and 22 are not limited thereto, and as shown in FIG. 11 , a backward pumping method in which the pump beam PB is incident on the gain material 100 in the opposite direction to the signal beam SB. is applied, or a bi-pumping method in which the pump beam PB is incident on the first surface 101 and the second surface 102 of the gain material 100 as shown in FIG. 12 may be applied. In FIG. 12 , illustration of the dump 24 is omitted for convenience. In the optical amplifier 22 to which the bi-pumping method is applied, the temperature distribution of the gain material 100 may be uniform compared to the optical amplifiers 20 and 21 to which other pumping methods are applied.

이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

1: 레이저 가공 장치 10 : 레이저 발진기
20, 20A, 20B : 광 증폭기 30 : 광학 부재
31 : 집속 렌즈 32 : 반사 미러
100 : 이득 물질 101 : 제1면
102 : 제2면 110 : 산란 방지면
121 : 제1 집중 영역 122 : 제2 집중 영역
131 : 제1 발산 영역 132 : 제2 발산 영역
150 : 금속층 200 : 펌핑 소스
300 : 방열 구조체 SB : 시그널 빔
PB : 펌프 빔
1: laser processing device 10: laser oscillator
20, 20A, 20B: optical amplifier 30: optical member
31: focusing lens 32: reflective mirror
100: gain material 101: first side
102: second surface 110: anti-scattering surface
121: first concentration area 122: second concentration area
131: first diverging region 132: second diverging region
150: metal layer 200: pumping source
300: heat dissipation structure SB: signal beam
PB : pump beam

Claims (18)

광 증폭기에 관한 것으로서,
시그널 빔이 입사되는 제1면과, 상기 제1면과 반대 측에 배치된 제2면을 가지며, 입사된 상기 시그널 빔이 상기 제2면까지 이동하는 동안 증폭되어 상기 제2면으로 출사되는 이득 물질; 및
상기 제1면 및 상기 제2면 중 적어도 하나의 면으로 펌프 빔을 제공하도록 연결된 펌핑 소스;를 포함하며,
상기 이득 물질은, 상기 제1면과 상기 제2면을 연결하며, 상기 펌프 빔이 상기 제1면 또는 상기 제2면을 향해 이동하는 동안 상기 펌프 빔을 반사하는 산란 방지면을 포함하며,
상기 광 증폭기는 상기 산란 방지면의 외곽에 상기 산란 방지면에 접촉하도록 배치된 금속층을 더 포함하며,
상기 시그널 빔은 상기 산란 방지면에 의해 상기 펌프 빔이 반사되어 집중되는 집중 영역을 지나가도록 구성되며,
상기 금속층은 상기 펌프 빔을 반사하도록 상기 펌프 빔에 대한 반사율이 95% 이상인 재질을 포함하는, 광 증폭기.
An optical amplifier comprising:
A gain that has a first surface on which the signal beam is incident and a second surface disposed on the opposite side to the first surface, and is amplified and output to the second surface while the incident signal beam moves to the second surface matter; and
a pumping source coupled to provide a pump beam to at least one of the first side and the second side;
the gain material comprises an anti-scattering surface connecting the first surface and the second surface and reflecting the pump beam while the pump beam moves toward the first surface or the second surface;
The optical amplifier further includes a metal layer disposed outside the scattering prevention surface in contact with the scattering prevention surface,
The signal beam is configured to pass through a concentration area where the pump beam is reflected and focused by the anti-scattering surface,
The metal layer includes a material having a reflectance of 95% or more with respect to the pump beam to reflect the pump beam.
제1항에 있어서,
상기 산란 방지면의 표면 평탄도는 람다(λ)/1 이하인, 광 증폭기.
According to claim 1,
and a surface flatness of the anti-scattering surface is lambda (λ)/1 or less.
제1항에 있어서,
상기 이득 물질은
상기 펌프 빔이 집중되는 제1 집중 영역과, 상기 제1 집중 영역을 지나 상기 펌프 빔이 발산되는 제1 발산 영역과, 상기 제1 발산 영역을 지나 상기 산란 방지면에 의해 반사되어 집중되는 제2 집중 영역과, 상기 제2 집중 영역을 지나 상기 펌프 빔이 발산되는 제2 발산 영역을 포함하는, 광 증폭기.
According to claim 1,
The gain material is
A first concentration area where the pump beam is focused, a first divergent area where the pump beam is diverged through the first concentration area, and a second area where the pump beam is focused through the first diverging area and reflected by the scattering prevention surface An optical amplifier comprising: a concentration region; and a second divergent region through which the pump beam diverges past the second concentration region.
제1항에 있어서,
상기 이득 물질의 길이는 상기 이득 물질의 폭의 10배 이상 100 배 이하인, 광 증폭기.
According to claim 1,
and a length of the gain material is at least 10 times and no more than 100 times a width of the gain material.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 이득 물질을 수용하는 홈을 포함하는 방열 구조체를 더 포함하는, 광 증폭기.
According to claim 1,
and a heat dissipation structure including a groove for receiving the gain material.
제7항에 있어서,
상기 방열 구조체의 열 전도율은 상기 이득 물질의 열 전도율보다 큰, 광 증폭기.
8. The method of claim 7,
and a thermal conductivity of the heat dissipation structure is greater than a thermal conductivity of the gain material.
제1항에 있어서,
상기 이득 물질의 길이 방향과 수직인 방향으로 단면 형상은 원형, 타원형 및 다각형 중 적어도 하나인, 광 증폭기.
The method of claim 1,
and a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the gain material is at least one of a circle, an ellipse, and a polygon.
시그널 빔을 생성하는 레이저 발진기;
상기 발진기에서 생성된 시그널 빔을 증폭시키는 광 증폭기;를 포함하며,
상기 광 증폭기는,
상기 시그널 빔이 입사되는 제1면과, 상기 제1면과 반대 측에 배치된 제2면을 가지며, 입사된 상기 시그널 빔이 상기 제2면까지 이동하는 동안 증폭되어 상기 제2면으로 출사되는 이득 물질; 및
상기 제1면 및 상기 제2면 중 적어도 하나의 면으로 펌프 빔을 제공하도록 연결된 펌핑 소스;를 포함하며,
상기 이득 물질은 상기 제1면과 상기 제2면을 연결하며, 상기 펌프 빔이 상기 제1면 또는 상기 제2면을 향해 이동하는 동안 상기 펌프 빔을 반사하는 산란 방지면을 포함하며,
상기 광 증폭기는 상기 산란 방지면의 외곽에 상기 산란 방지면에 접촉하도록 배치된 금속층을 더 포함하며,
상기 시그널 빔은 상기 산란 방지면에 의해 상기 펌프 빔이 반사되어 집중되는 집중 영역을 지나가도록 구성되며,
상기 금속층은 상기 펌프 빔을 반사하도록 상기 펌프 빔에 대한 반사율이 95% 이상인 재질을 포함하는, 레이저 가공 장치.
a laser oscillator that generates a signal beam;
Including; an optical amplifier for amplifying the signal beam generated by the oscillator;
The optical amplifier is
It has a first surface on which the signal beam is incident, and a second surface disposed on the opposite side to the first surface, and is amplified while the incident signal beam moves to the second surface and is emitted to the second surface. gain substance; and
a pumping source coupled to provide a pump beam to at least one of the first side and the second side;
the gain material includes an anti-scattering surface connecting the first surface and the second surface and reflecting the pump beam while the pump beam moves toward the first surface or the second surface;
The optical amplifier further includes a metal layer disposed outside the scattering prevention surface in contact with the scattering prevention surface,
The signal beam is configured to pass through a concentration area where the pump beam is reflected and focused by the anti-scattering surface,
The metal layer includes a material having a reflectance of 95% or more with respect to the pump beam to reflect the pump beam.
제10항에 있어서,
상기 산란 방지면의 표면 평탄도는 람다(λ)/1 이하인, 레이저 가공 장치.
11. The method of claim 10,
The surface flatness of the scattering prevention surface is lambda (λ)/1 or less, laser processing apparatus.
제10항에 있어서,
상기 이득 물질은
상기 펌프 빔이 집중되는 제1 집중 영역과, 상기 제1 집중 영역을 지나 상기 펌프 빔이 발산되는 제1 발산 영역과, 상기 제1 발산 영역을 지나 상기 산란 방지면에 의해 반사되어 집중되는 제2 집중 영역과, 상기 제2 집중 영역을 지나 상기 펌프 빔이 발산되는 제2 발산 영역을 포함하는, 레이저 가공 장치.
11. The method of claim 10,
The gain material is
A first concentration area where the pump beam is focused, a first divergent area where the pump beam is diverged through the first concentration area, and a second area where the pump beam is focused through the first diverging area and reflected by the scattering prevention surface A laser processing apparatus comprising: a concentration area; and a second divergent area through which the pump beam diverges past the second concentration area.
제10항에 있어서,
상기 이득 물질의 길이는 상기 이득 물질의 폭의 10배 이상 100 배 이하인, 레이저 가공 장치.
11. The method of claim 10,
The length of the gain material is not less than 10 times and not more than 100 times the width of the gain material, laser processing apparatus.
삭제delete 삭제delete 제10항에 있어서,
상기 이득 물질을 수용하는 홈을 포함하는 방열 구조체를 더 포함하는, 레이저 가공 장치.
11. The method of claim 10,
Further comprising a heat dissipation structure including a groove for receiving the gain material, laser processing apparatus.
제16항에 있어서,
상기 방열 구조체의 열 전도율은 상기 이득 물질의 열 전도율보다 큰, 레이저 가공 장치.
17. The method of claim 16,
wherein the thermal conductivity of the heat dissipation structure is greater than the thermal conductivity of the gain material.
제10항에 있어서,
상기 이득 물질의 길이 방향과 수직인 방향으로 단면 형상은 원형, 타원형 및 다각형 중 적어도 하나인, 레이저 가공 장치.
11. The method of claim 10,
A cross-sectional shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the gain material is at least one of a circle, an ellipse, and a polygon.
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