KR102379974B1 - Solid dye pulse laser apparatus and control method thereof - Google Patents

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KR102379974B1
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이병일
안재성
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한국광기술원
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Abstract

The present invention relates to a solid dye pulse laser device using a dye as an active medium and to a control method therefor. More specifically, the solid dye pulse laser device uses a solid dye rather than a liquid dye, changes the position of a pumping light source irradiated to the solid dye by any one or more of rotation of the solid dye, the movement of the solid dye, and the intermittent position change of the pulse laser, which is the pumping light source irradiated with the solid dye, and alternatingly outputs two pulse lasers of the first wavelength and the second wavelength.

Description

고형색소 펄스 레이저 장치 및 그 제어 방법{Solid dye pulse laser apparatus and control method thereof}Solid dye pulse laser apparatus and control method thereof

본 발명은 색소를 활성매질로 사용하는 고형색소 펄스 레이저 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체 색소가 아닌 고형색소(Solid Dye)를 사용하되, 고형색소의 회전, 고형색소의 이동 및 고형색소로 조사되는 펌핑광원인 펄스 레이저의 단속 위치 변경 중 어느 하나 이상에 의해 고형색소에 조사되는 펌핑 광원의 위치를 변경하고 제1파장과 제2파장의 두 펄스 레이저를 교번하여 출력하는 고형색소 펄스 레이저 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solid dye pulse laser device using a dye as an active medium and a control method therefor, and more particularly, to a solid dye using a solid dye instead of a liquid dye, but rotation of the solid dye and movement of the solid dye and changing the position of the pumping light source irradiated to the solid dye by any one or more of the intermittent position change of the pulse laser, which is the pumping light source irradiated with the solid dye, and alternately outputting two pulse lasers of the first wavelength and the second wavelength It relates to a dye pulse laser device and a method for controlling the same.

일반적으로, 레이저는 출력되는 파장에 따라 산업용, 의료용, 군사용 등으로 널리 사용되고 있으며, 레이저 매질에 따라 다양한 종류가 존재한다. In general, lasers are widely used for industrial, medical, military, etc. depending on the output wavelength, and various types exist depending on the laser medium.

다양한 종류의 레이저 중 색소 레이저는 다른 레이저와 매우 다른 독특한 성질을 지님에 따라 그 이용이 증가되고 있다.Among various types of lasers, dye lasers have a unique property that is very different from other lasers, so their use is increasing.

색소 레이저 이외의 다른 종류의 레이저들이 단일 파장의 레이저만을 발생시키는데 비해 색소 레이저는 일정한 범위 내의 모든 파장을 가지는 레이저를 발진시킬 수 있다. 이것을 가변 파장 레이저(Tunable Laser)라고한다.A dye laser can oscillate lasers having all wavelengths within a certain range, whereas other types of lasers other than the dye laser generate only a single wavelength laser. This is called a tunable laser.

색소 레이저의 활성 매질은 에틸알코올, 메틸알코올, 톨루엔, 물 등과 유기 색소의 혼합물 액체로 구성되어 있다. 파장의 영역을 바꾸고자 하면 색소와 용매를 교체해야 한다. The active medium of the dye laser is composed of a liquid mixture of ethyl alcohol, methyl alcohol, toluene, water and an organic dye. If you want to change the wavelength range, you need to replace the dye and the solvent.

색소 레이저는 색소의 종류와 용매, 펌핑광원에 따라 파장 영역을 300nm에서 1200nm까지 선택할 수 있다. 여러 가지 색소가 레이저 물질로 사용되고 있지만 그 중에서도 소디움 플루오레세인(Sodium fluorescein), 로다민(Rhodamine) 6G 등이 많이 사용되며, 특히 로다민 6G는 붉은 색소로 효율이 높고 파장영역이 분광학적 실험에 적합하므로 가장 많이 사용되고 있다.The wavelength range of the dye laser can be selected from 300 nm to 1200 nm depending on the type of dye, solvent, and pumping light source. Various dyes are used as laser materials, but among them, sodium fluorescein and rhodamine 6G are widely used. It is the most used because it is suitable.

소디움 플로오레세인은 520nm-570nm, 로다민 6G는 530nm-650nm의 파장 영역에서 발진한다. 프리즘이나 회절격자를 공진기에 사용하거나, 색소 셀의 농도나 길이를 변화시킴으로써 영역 내에서 원하는 파장을 선택하여 사용할 수 있다.Sodium fluorescein oscillates in a wavelength range of 520nm-570nm and Rhodamine 6G 530nm-650nm. A desired wavelength in the region can be selected and used by using a prism or a diffraction grating for the resonator, or by changing the concentration or length of the dye cell.

색소 레이저는 색소를 이득 매질로 사용하고, 색소는 알코올과 같은 액체에 녹여서 사용한다.A dye laser uses a dye as a gain medium, and the dye is dissolved in a liquid such as alcohol.

레이저 빛을 색소 용액에 접속 시켜면 단일 상태인 S1상태로 들뜨게 된다. S1상태는 수많은 진동준위로 인하여 띠 모양의 에너지 준위가 되기 때문에 넓은 파장 범위의 가변 파장 레이저가 가능하다. S1 준위에서 S2 준위로 유도방출에 의한 증폭이 일어나도록 S1을 충분히 크게 해야 하므로 센 광원을 가지는 레이저 광원에 의한 펌핑이 요구된다. 이러한 레이저를 펌핑 레이저라 한다.When the laser light is connected to the dye solution, it is excited to the single state, S1 state. Since the S1 state becomes a band-shaped energy level due to numerous vibration levels, a tunable laser with a wide wavelength range is possible. Since S1 must be sufficiently large to cause amplification by stimulated emission from S1 level to S2 level, pumping by a laser light source having a strong light source is required. Such lasers are called pumping lasers.

수명이 매우 긴 3중 상태가 S1 준위 밑에 존재하기 때문에 S1에서 3중 상태로 떨어진 분자는 쉽사리 기저 상태(S0)로 되돌아올 수 없다. 이 때문에 삼중 상태와 분자 수가 점차 많아지므로 계속해서 센 레이저로 펌핑을 하더라도 서서히 레이저의 세기가 감소한다.Since the triple state with a very long lifetime exists below the S1 level, a molecule that has fallen from S1 to the triple state cannot easily return to the ground state (S0). For this reason, the triple state and the number of molecules gradually increase, so the intensity of the laser gradually decreases even if the laser is continuously pumped with a strong laser.

이러한 문제를 해결하기 위해 색소 용액을 지속해서 순환켜야한다.To solve this problem, the dye solution must be continuously cycled.

이와 같이 색소 용액을 순환시켜야 하므로 펌프, 필터 등과 같은 색소 순환장치가 구성되어야 하므로 레이저 장치가 대형화되는 문제점이 있다.Since the dye solution must be circulated in this way, a dye circulation device such as a pump and a filter must be configured, so that there is a problem in that the laser device is enlarged.

이러한 문제점을 해결하기 위해 색소를 액체에 녹이는 대신 플라스틱이나 고분자 유기화합물 등에 주입시켜 고체 상태로 만들어 사용하는 고체색소(=고형색소) 레이저가 개발되어 적용되고 있다.To solve this problem, instead of dissolving the dye in a liquid, a solid dye laser has been developed and applied by injecting it into a plastic or a high molecular organic compound to make it in a solid state.

고형색소를 사용함으로써 고형색소 레이저 장치는 고형색소의 고체 특성 상 견고하고 수명이 반영구적이며, 순환장치를 적용하지 않아도 되므로 그 크기를 소형화할 수 있는 이점을 갖는다.By using a solid dye, the solid dye laser device has the advantage of being durable and semi-permanent due to the solid nature of the solid dye, and since it does not need to apply a circulation device, the size can be miniaturized.

통상적으로 고형색소를 적용한 고형색소 레이저 장치는 액체색소와 같이 순환시키지 않는 고형색소에 통상적으로 적용되는 녹색 레이저를 연속적으로 조사하여 색소 레이저를 발진시킨다.In general, a solid dye laser device to which a solid dye is applied continuously irradiates a green laser, which is normally applied to a solid dye that is not circulated, such as a liquid dye, to oscillate the dye laser.

그러나 종래 고형색소 레이저 장치는 고형색소를 액체연료와 같이 순환시키지 않으므로 녹색 레이저가 연속적이고 지속적으로 조사되는 경우 고형색소가 광포화상태에 이르러 색소 레이저를 발진시키지 못하는 문제점이 있다. However, since the conventional solid dye laser device does not circulate the solid dye like liquid fuel, when the green laser is continuously and continuously irradiated, the solid dye reaches a photo-saturation state, and thus there is a problem in that the dye laser cannot be oscillated.

즉 종래 고형색소 레이저 장치는 지속적으로 사용할 수 없고 오래 사용할 수 없는 문제점이 있다.That is, there is a problem that the conventional solid dye laser device cannot be used continuously and cannot be used for a long time.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-0947820호(2010.03.15.공고)(이하 "선행특허"라 함)는 고형색소(색소)를 회전시켜 고형색소의 수명을 증가시킬 수 있는 기술을 개시한다.In order to solve this problem, Republic of Korea Patent Registration No. 10-0947820 (published on March 15, 2010) (hereinafter referred to as "prior patent") discloses a technology capable of increasing the lifespan of solid pigments by rotating solid pigments (pigments). start

그러나 선행특허는 고형색소의 회전축 기준 동일 반경에서만 위치를 변경할 수 있을 뿐 반경을 변경하여 위치를 변경할 수 없는 문제점이 있었다.However, the prior patent had a problem in that the position could only be changed at the same radius based on the rotation axis of the solid pigment, but the position could not be changed by changing the radius.

대한민국 등록특허 제10-0947820호(2010.03.15.공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-0947820 (2010.03.15. Announcement)

따라서 본 발명의 목적은 액체 색소가 아닌 고형색소(Solid Dye)를 사용하되, 고형색소의 회전, 고형색소의 이동 및 고형색소로 조사되는 펌핑광원인 펄스 레이저의 단속 위치 변경 중 어느 하나 이상에 의해 고형색소에 조사되는 펌핑광원의 위치를 변경하고 제1파장과 제2파장의 두 펄스 레이저를 교번하여 출력하는 고형색소 펄스 레이저 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to use a solid dye rather than a liquid dye, but by changing the rotation of the solid dye, the movement of the solid dye, and the intermittent position change of the pulse laser, which is a pumping light source irradiated with the solid dye. An object of the present invention is to provide a solid dye pulsed laser device for changing the position of a pumping light source irradiated to a solid dye and alternately outputting two pulse lasers of a first wavelength and a second wavelength, and a method for controlling the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고형색소 펄스 레이저 장치는: 제1파장의 레이저를 생성한 후, 제1펄스 반복율로 단속하여 펌핑광원인 펄스 레이저를 출력하는 레이저 발생부; 상기 펄스 레이저를 분할하여 제1분할 펄스 레이저 및 제2분할 펄스 레이저를 분할하여 출력하는 레이저 분할부; 상기 제1분할 펄스 레이저를 입력받고, 상기 분할된 제1분할 펄스 레이저에 대응하는 펄스 반복율의 펄스 신호인 트리거 신호를 생성하여 출력하는 구동펄스 생성부; 상기 레이저 분할부에서 분할된 제2분할 펄스 레이저의 일부를 통과시키고, 일부를 반파장 변환하여, 제2분할 펄스 레이저 및 제2파장 펄스 레이저를 출력하는 반파장 레이저 생성부; 상기 제2파장 펄스 레이저 및 제2분할 펄스 레이저를 분리하여 출력하는 레이저 분리부; 미리 설정된 회전 펄스 반복율로 회전하는 고형색소를 포함하여, 상기 제2파장 펄스 레이저를 상기 고형색소로 입력받아 제3파장의 고형색소 펄스 레이저를 발진시켜 출력하는 고형색소 발진부; 상기 레이저 분리부와 고형색소 발진부 사이 및 고형색소 발진부 출력단 중 어느 하나에 구성되어 상기 트리거신호에 의해 단속되어 상기 제2파장 펄스 레이저 및 고형색소 펄스 레이저 중 어느 하나를 제2펄스 반복율로 단속하여 출력하는 제1셔터: 상기 제2분할 펄스 레이저를 상기 제2펄스 반복율로 단속하되, 상기 제1셔터와 교번되도록 단속하는 제2셔터부; 및 상기 제1셔터 및 제2셔터부에서 교번하여 단속되어 출력되는 상기 제2분할 펄스 레이저 및 상기 고형색소 펄스 레이저를 결합하여 출력하는 레이저 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A solid dye pulse laser device according to the present invention for achieving the above object includes: a laser generator for generating a laser of a first wavelength, then intermittently at a first pulse repetition rate to output a pulsed laser as a pumping light source; a laser division unit which divides the pulse laser and divides and outputs the first divided pulse laser and the second divided pulse laser; a driving pulse generator receiving the first divided pulse laser and generating and outputting a trigger signal that is a pulse signal having a pulse repetition rate corresponding to the divided first divided pulse laser; a half-wavelength laser generator that passes a part of the second split pulse laser divided by the laser splitter, and converts a part of the second split pulse laser to half-wavelength to output a second split pulse laser and a second wavelength pulse laser; a laser separation unit that separates and outputs the second wavelength pulse laser and the second split pulse laser; a solid dye oscillator including a solid dye rotating at a preset rotation pulse repetition rate, receiving the pulse laser of the second wavelength as the solid dye, and oscillating the solid dye pulse laser of a third wavelength to output; It is configured between the laser separation unit and the solid pigment oscillation unit and between the output stage of the solid pigment oscillation unit and is interrupted by the trigger signal to intermittently output any one of the second wavelength pulse laser and the solid pigment pulse laser at a second pulse repetition rate a first shutter to: a second shutter unit intermittently intermitting the second divided pulse laser at the second pulse repetition rate to alternate with the first shutter; and a laser coupling unit for outputting by combining the second divided pulse laser and the solid dye pulse laser which are alternately intermittently output from the first shutter and the second shutter unit.

상기 레이저 발생부는, 상기 제1파장인 제1064nm 파장의 펄스 레이저를 발생하는 엔디야그 레이저이고, 상기 제1펄스 반복율은 20Hz인 것을 특징으로 한다.The laser generator is an NDYAG laser that generates a pulse laser having a wavelength of 1064 nm, which is the first wavelength, and the first pulse repetition rate is 20 Hz.

상기 반파장 레이저 생성부는, 상기 제2분할 펄스 레이저의 편광을 조절하여 출력하는 편광 조절부; 및 상기 편광 조절부로부터 자신에 맞게 편광이 조절된 제2분할 펄스 레이저 중 일부는 그대로 통과시키고 나머지 일부는 상기 제1파장을 반파장 변환한 상기 제2파장 펄스 레이저를 출력하는 LBO를 포함하는 것을 특징으로 한다.The half-wavelength laser generating unit may include: a polarization adjusting unit outputting by adjusting the polarization of the second split pulse laser; and an LBO for outputting the second wavelength pulse laser in which a part of the second split pulse laser whose polarization is adjusted according to itself from the polarization control unit passes as it is, and the other part is converted by half-wavelength of the first wavelength characterized.

상기 장치는: 상기 제1셔터에서 출력되는 제2파장 펄스 레이저를 통과시켜 상기 고형색소 발진부로 공급하는 엔드 미러; 상기 고형색소 발진부에서 출력되는 상기 고형색소 펄스 레이저를 미리 설정된 양만을 통과시키는 출력 커플러(Output Coupler); 및 상기 고형색소 펄스 레이저에 포함되어 있는 상기 제2파장 펄스 레이저를 필터링하여 제거하고 상기 고형색소 펄스 레이저만을 출력하는 저역통과필터(LPF)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus includes: an end mirror for passing the pulse laser of a second wavelength output from the first shutter and supplying it to the solid pigment oscillation unit; an output coupler for passing only a preset amount of the solid dye pulse laser output from the solid dye oscillation unit; and a low-pass filter (LPF) that filters and removes the second wavelength pulse laser included in the solid dye pulse laser and outputs only the solid dye pulse laser.

상기 고형색소 발진부는, 중심축을 가지는 고형색소; 상기 제2파장 펄스 레이저가 중심축 이외의 위치에 조사되도록 상기 고형색소가 삽입되는 삽입부 및 상기 삽입부에 삽입된 고형색소를 파지하고 상기 중심축을 기준으로 회전하는 회전부재를 포함하는 회전 마운트; 및 상기 회전 마운트와 연결되어 상기 회전 마운트의 회전부재를 회전시키는 회전 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The solid pigment oscillation unit may include: a solid pigment having a central axis; a rotation mount including an insertion part into which the solid dye is inserted so that the second wavelength pulse laser is irradiated to a position other than a central axis, and a rotating member for holding the solid dye inserted into the insertion part and rotating about the central axis; and a rotation control unit connected to the rotation mount to rotate the rotation member of the rotation mount.

상기 고형색소 발진부는, 상기 중심축을 기준으로 상기 고형색소로 입사하는 제2파장 펄스 레이저의 위치까지의 반경을 조절하기 위해 상기 회전 마운트를 상기 반경 이내에서 이동시키는 반경 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The solid pigment oscillation unit further comprises a radius adjusting unit that moves the rotation mount within the radius to adjust a radius from the central axis to the position of the second wavelength pulse laser incident on the solid pigment. do.

상기 제2셔터부는, 상기 트리거신호를 반전시키는 반전기: 및 상기 반전기에서 반전된 반전 트리거 신호를 입력받아 상기 제2분할 펄스 레이저를 단속하여 상기 레이저 결합부로 출력하는 제2셔터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The second shutter unit includes: an inverter for inverting the trigger signal; and a second shutter that receives the inverted trigger signal inverted from the inverter and intermittently outputs the second divided pulse laser to the laser coupling unit characterized.

상기 회전 마운트는, 상기 레이저 분리부로부터 입력되는 펌핑광원인 상기 제2파장 펄스 레이저의 펄스 반복율의 1/10의 회전속도로 상기 고형색소를 회전시키는 것을 특징으로 한다.The rotation mount is characterized in that the solid pigment is rotated at a rotation speed of 1/10 of a pulse repetition rate of the second wavelength pulse laser, which is a pumping light source input from the laser separation unit.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고형색소 펄스 레이저 장치의 제어방법은: 레이저 발생부가 제1파장의 레이저를 생성한 후, 제1펄스 반복율로 단속하여 펌핑광원인 펄스 레이저를 출력하는 레이저 발생 과정; 레이저 분할부가 상기 펄스 레이저를 분할하여 제1분할 펄스 레이저 및 제2분할 펄스 레이저를 분할하여 출력하는 레이저 분할 과정; 구동펄스 생성부가 상기 제1분할 펄스 레이저를 입력받고, 상기 분할된 제1분할 펄스 레이저에 대응하는 펄스 반복율의 펄스 신호인 트리거 신호를 생성하여 출력하는 구동펄스 생성 과정; 반파장 레이저 생성부가 상기 레이저 분할부에서 분할된 제2분할 펄스 레이저의 일부를 통과시키고, 일부를 반파장 변환하여, 제2분할 펄스 레이저 및 제2파장 펄스 레이저를 출력하는 반파장 레이저 생성 과정; 레이저 분리부가 상기 제2파장 펄스 레이저 및 제2분할 펄스 레이저를 분리하여 출력하는 레이저 분리 과정; 고형색소 발진부가 미리 설정된 회전 펄스 반복율로 회전하는 고형색소를 포함하여, 상기 제2파장 펄스 레이저를 상기 고형색소로 입력받아 제3파장의 고형색소 펄스 레이저를 발진시켜 출력하는 고형색소 발진 과정; 상기 레이저 분리부와 고형색소 발진부 사이 및 고형색소 발진부 출력단 중 어느 하나에 구성되는 제1셔터가 상기 트리거신호에 의해 단속되어 상기 제2파장 펄스 레이저 및 고형색소 펄스 레이저 중 어느 하나를 제2펄스 반복율로 단속하여 출력하는 제1 단속 과정: 제2셔터부가 상기 제2분할 펄스 레이저를 상기 제2펄스 반복율로 단속하되, 상기 제1셔터와 교번되도록 단속하는 제2 단속 과정; 및 레이저 결합부가 상기 제1셔터 및 제2셔터부에서 교번하여 단속되어 출력되는 상기 제2분할 펄스 레이저 및 상기 고형색소 펄스 레이저를 결합하여 출력하는 레이저 결합 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The control method of the solid dye pulse laser device according to the present invention for achieving the above object is: After the laser generator generates a laser of a first wavelength, intermittently at a first pulse repetition rate to output a pulsed laser as a pumping light source laser generation process; a laser division process in which a laser division unit divides the pulse laser to divide and output a first divided pulse laser and a second divided pulse laser; a driving pulse generating process in which a driving pulse generator receives the first divided pulse laser and generates and outputs a trigger signal that is a pulse signal having a pulse repetition rate corresponding to the divided first divided pulse laser; a half-wavelength laser generating process in which a half-wavelength laser generator passes a part of the second split pulse laser divided by the laser splitter, converts a part of the second split pulse laser to half wavelength, and outputs a second split pulse laser and a second wavelength pulse laser; a laser separation process in which a laser separation unit separates and outputs the second wavelength pulse laser and the second divided pulse laser; a solid dye oscillation process in which a solid dye oscillation unit includes a solid dye rotating at a preset rotation pulse repetition rate, receives the second wavelength pulse laser as the solid dye, and oscillates and outputs the solid dye pulse laser of a third wavelength; A first shutter between the laser separation unit and the solid pigment oscillation unit and between the solid pigment oscillation unit output terminal is interrupted by the trigger signal to generate any one of the second wavelength pulse laser and the solid pigment pulse laser at a second pulse repetition rate a first intermittent process of intermittently outputting the output by: a second intermittent intermittent process of intermittently intermitting the second divided pulse laser at the second pulse repetition rate and alternating with the first shutter; and a laser combining process in which a laser coupling unit combines and outputs the second split pulse laser and the solid dye pulse laser that are alternately intermittently output from the first and second shutter units.

상기 반파장 레이저 생성 과정은, 상기 반파장 레이저 생성부의 편광 조절부가 상기 제2분할 펄스 레이저의 편광을 조절하여 출력하는 편광 조절 단계; 및 상기 반파장 레이저 생성부의 LBO가 상기 편광 조절부로부터 자신에 맞게 편광이 조절된 제2분할 펄스 레이저 중 일부는 그대로 통과시키고 나머지 일부는 상기 제1파장을 반파장 변환한 상기 제2파장 펄스 레이저를 출력하는 제2파장 펄스 레이저 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The half-wavelength laser generation process may include: a polarization control step of outputting by adjusting the polarization of the second split pulse laser by the polarization control unit of the half-wavelength laser generation unit; and the second wavelength pulse laser in which the LBO of the half-wavelength laser generation unit passes a part of the second split pulse laser whose polarization is adjusted according to itself from the polarization control unit and the remaining part is converted to half-wavelength of the first wavelength. It characterized in that it comprises a second wavelength pulse laser generating step of outputting.

본 발명은 고형색소를 회전시킴으로써 펌핑광원인 레이저가 고형색소의 고정된 위치에만 조사되는 것을 방지할 수 있으므로 고형색소의 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of increasing the lifespan of the solid pigment since it is possible to prevent the laser, which is a pumping light source, from being irradiated only to a fixed position of the solid pigment by rotating the solid pigment.

또한, 본 발명은 고형색소를 고형색소의 반경 이내에서 수평 이동시킴으로써 고형색소의 중심 기준 펌핑광원인 펄스 레이저가 조사되는 위치까지의 반경을 변경할 수 있으므로 중심축을 제외한 고형색소 전체를 고르게 사용할 수 있으므로 고형색소의 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, in the present invention, by moving the solid pigment horizontally within the radius of the solid pigment, the radius to the position where the pulse laser, which is the central reference pumping light source of the solid pigment, is irradiated can be changed. It has the effect of increasing the lifespan of the pigment.

또한, 실시예에 따른 본 발명은 고형색소에 조사되는 펌핑광원의 단속 위치를 변경하여 펌핑광원인 펄스 레이저가 조사되는 위치를 변경할 수 있으므로 고형 색소의 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention according to the embodiment can change the position at which the pulsed laser, which is the pumping light source, is irradiated by changing the intermittent position of the pumping light source irradiated to the solid pigment, thereby increasing the lifespan of the solid pigment.

또한, 본 발명은 펌핑광원으로 엔디야그(Nd:YAG) 레이저를 이용하되 반파장 변환되어 고형색소를 통과하는 제1레이저 경로와 반파장 변환되지 않고 고형색소를 통과하지 않는 제2레이저 경로를 형성하여 서로 다른 파장을 가지는 2개의 펄스 레이저를 교번하여 출력할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention uses an Nd:YAG laser as a pumping light source to form a first laser path that is half-wavelength converted and passes through a solid pigment and a second laser path that is not half-wavelength converted and does not pass through a solid pigment Accordingly, there is an effect that two pulse lasers having different wavelengths can be alternately output.

서로 다른 파장을 가지는 2개의 펄스 레이저를 교번하여 출력하므로써 서로 다른 파장을 가지는 2개의 펄스 레이저를 필요로 하는 시스템들에 바로 적용할 수 있으므로 활용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.By alternately outputting two pulse lasers having different wavelengths, they can be directly applied to systems requiring two pulse lasers having different wavelengths, thereby improving usability.

도 1은 본 발명에 따른 고형색소 펄스 레이저 장치의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고형색소 펄스 레이저 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고형색소 펄스 레이저 장치의 회전 마운트의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셔터 펄스 반복율에 따라 단속되는 제1레이저 광 경로의 제1분할 펄스 레이저와 고형색소 펄르 레이저의 파형도 및 출력 펄스 레이저 파형도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고형색소의 중심축과 고형색소의 레이저 광 경로 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반경 조절에 따른 고형색소의 중심축과 레이저 광 경로간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing a block configuration of a solid dye pulse laser device according to the present invention.
2 is a diagram showing the configuration of a solid dye pulse laser device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the configuration of a rotation mount of the solid pigment pulse laser device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating waveforms and output pulse laser waveforms of a first split pulse laser and a solid pigment pulse laser in a first laser light path interrupted according to a shutter pulse repetition rate according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining the central axis of the solid dye and the laser light path position of the solid dye according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a relationship between a central axis of a solid pigment and a laser light path according to radius control according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고형색소 펄스 레이저 장치의 구성 및 동작을 상세히 설명하고, 상기 장치의 제어방법을 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the solid pigment pulse laser device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and a control method of the device will be described.

도 1은 본 발명에 따른 고형색소 펄스 레이저 장치의 블록 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고형색소 펄스 레이저 장치의 구성을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고형색소 펄스 레이저 장치의 회전 마운트의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셔터 펄스 반복율에 따라 단속되는 제1레이저 광 경로의 제1분할 펄스 레이저와 고형색소 펄르 레이저의 파형도 및 출력 펄스 레이저 파형도를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고형색소의 중심축과 고형색소의 레이저 광 경로 위치를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반경 조절에 따른 고형색소의 중심축과 레이저 광 경로간의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 이하 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.1 is a diagram showing the block configuration of a solid dye pulsed laser device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a solid dye pulsed laser device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention It is a view showing the configuration of a rotation mount of a solid dye pulse laser device according to an example, and FIG. 4 is a first divided pulse laser and a solid dye in the first laser light path interrupted according to the shutter pulse repetition rate according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing a waveform diagram of a pulse laser and an output pulse laser waveform diagram, and FIG. 5 is a diagram for explaining a central axis of a solid pigment and a laser light path position of a solid pigment according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is It is a diagram for explaining the relationship between the central axis of the solid pigment and the laser light path according to the radius control according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, it will be described with reference to FIGS. 1 to 6 .

본 발명에 따른 고형색소 펄스 레이저 장치는 레이저 발생부(10), 레이저 분할부(20), 구동펄스 생성부(30), 제1반사부(50), 반파장 레이저 생성부(60), 레이저 분리부(80), 제2반사부(90), 제1셔터(100), 제2셔터부(110), 고형색소 발진부(130), 제3반사부(160) 및 레이저 결합부(170)를 포함하고, 실시예에 따라 엔드미러(End Mirror: EM)(120), 출력 커플러(Output Coupler: OC)(140) 및 필터(150)를 더 포함할 수 있을 것이다.The solid dye pulse laser device according to the present invention includes a laser generating unit 10, a laser dividing unit 20, a driving pulse generating unit 30, a first reflecting unit 50, a half-wavelength laser generating unit 60, and a laser. Separating unit 80 , second reflecting unit 90 , first shutter 100 , second shutter unit 110 , solid pigment oscillation unit 130 , third reflecting unit 160 , and laser coupling unit 170 ) Including, according to the embodiment, it may further include an end mirror (End Mirror: EM) (120), an output coupler (Output Coupler: OC) (140) and the filter (150).

레이저 발생부(10)는 엔디야그(Nd:YAG) 레이저 발진부(미도시)에서 발생되는 제1파장의 레이저를 단속부(미도시)를 통해 제1펄스 반복율로 단속하여 펄스 레이저를 출력한다. 상기 엔디야그 레이저 발진부는 1064nm의 상기 제1파장을 가지고 500mJ의 에너지를 가지는 레이저를 발생시킨다. 상기 단속부는 상기 500mJ의 에너지를 가지는 제1파장의 레이저를 제1펄스 반복율로 단속하여 제1펄스 반복율의 펄스 레이저를 출력한다. 상기 제1펄스 반복율은 도 2에서 나타낸 바와 같이 20Hz인 것이 바람직할 것이다.The laser generator 10 interrupts the laser of the first wavelength generated by the Nd:YAG laser oscillation unit (not shown) at a first pulse repetition rate through the intermittent unit (not shown) to output a pulse laser. The NDYAG laser oscillator generates a laser having the first wavelength of 1064 nm and energy of 500 mJ. The intermittent unit interrupts the laser having a first wavelength having an energy of 500 mJ at a first pulse repetition rate to output a pulse laser having a first pulse repetition rate. The first pulse repetition rate is preferably 20 Hz as shown in FIG. 2 .

레이저 분할부(20)는 빔 분할기(Beam Splitter: BS)로서, 상기 레이저 발생부(10)로부터 입사되는 펄스 레이저를 분할하여 제1분할 펄스 레이저 및 제2분할 펄스 레이저를 생성한 후 서로 다른 경로로 출력한다. 분할 펄스 레이저들은 분할됨에 따라 펄스 레이저의 에너지 500mJ 대비 1/2 감소하여 250mJ의 에너지를 갖는다.The laser splitter 20 is a beam splitter (BS), which splits the pulse laser incident from the laser generator 10 to generate a first split pulse laser and a second split pulse laser, and then takes different paths. output as Split pulse lasers have an energy of 250 mJ, which is reduced by half compared to 500 mJ of pulse laser energy as they are divided.

제1분할 펄스 레이저는 구동펄스 생성부(30)로 입력하고, 제2분할 펄스 레이저는 제1반사부(50)의 2개의 미러(M)를 통해 반파장 레이저 생성부(60)로 입력한다. 상기 두 개의 미러로 구성되는 제1반사부(50)는 광 경로를 형성하기 위한 것이다.The first divided pulse laser is input to the driving pulse generating unit 30 , and the second divided pulse laser is input to the half-wavelength laser generating unit 60 through the two mirrors M of the first reflecting unit 50 . . The first reflecting unit 50 composed of the two mirrors is for forming an optical path.

구동펄스 생성부(30)는 레이저 분할부(20)로부터 제1분할 펄스 레이저를 입사받고 상기 제1분할 펄스 레이저의 펄스 반복율에 따른 트리거 신호를 생성하여 제1셔터(100) 및 제2셔터부(110)로 출력한다.The driving pulse generating unit 30 receives the first divided pulse laser from the laser division unit 20 and generates a trigger signal according to the pulse repetition rate of the first divided pulse laser to generate the first shutter 100 and the second shutter unit. output as (110).

상기 구동펄스 생성부(30)는 포토다이오드(Photo Diode: PD) 등이 적용될 수 있을 것이다.As the driving pulse generator 30 , a photo diode (PD) or the like may be applied.

반파장 레이저 생성부(60)는 입사되는 제2분할 펄스 레이저의 일부는 그대로 통과시켜 레이저 분리부(80)로 출사하고, 일부는 상기 제1파장을 반파장 변환한 제2파장 펄스 레이저를 레이저 분리부(80)로 출력한다. 즉, 반파장 레이저 생성부(60)는 제1파장의 제2분할 펄스 레이저 일부를 제2파장의 제2파장 펄스레이저로 변환하여 출사한다. 즉 1064nm의 제2분할 펄스 레이저를 532nm의 제2파장 펄스 ㄹ이저로 변환하여 출력한다. The half-wavelength laser generator 60 passes a part of the incident second split pulse laser as it is and emits it to the laser separator 80, and a part of the second wavelength pulse laser converted by half-wavelength of the first wavelength is converted into a laser beam. output to the separator 80 . That is, the half-wavelength laser generator 60 converts a part of the second split pulse laser of the first wavelength into a pulsed laser of the second wavelength of the second wavelength and emits it. That is, the second split pulse laser of 1064 nm is converted into a pulse laser of the second wavelength of 532 nm and output.

상기 반파장 레이저 생성부(60)는 도 2에서 보이는 바와 같이 편광 조절부(61) 및 리튬 트라이보레이트(Lithium Triborate: LBO)(62)를 포함한다.The half-wavelength laser generator 60 includes a polarization controller 61 and a lithium triborate (LBO) 62 as shown in FIG. 2 .

편광 조절부(61)는 리튬 트라이보레이트(LBO)(62)가 요구하는 편광률을 유지하기 위해 레이저 분할부(20)에서 출력되어 제1반사부(50)를 통해 입사되는 제2분할 펄스 레이저의 편광율을 조절하여 출력한다.The polarization control unit 61 is a second divided pulse laser output from the laser division unit 20 and incident through the first reflection unit 50 in order to maintain the polarization rate required by the lithium triborate (LBO) 62 . Adjust the polarization rate of the output.

리튬 트라이보레이트(62)는 편광 조절부(61)에서 입력되는 제2분할 펄스 레이저 중 일부는 그대로 통과시키고, 일부는 반파장 변환한 제2파장을 가지는 제2파장 펄스 레이저를 출력한다. 리튬 트라이보레이트(62)는 비선형 물질로, 그 자체는 이 기술분야의 당업자에게 잘 알려진 물질이므로 상세한 설명을 생략한다.In the lithium triborate 62 , a portion of the second split pulse laser input from the polarization control unit 61 passes as it is, and a portion of the second pulse laser having a second wavelength converted by half wavelength is output. Lithium triborate 62 is a non-linear material, and since it is a material well known to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

즉, 리튬 트라이보레이트(62)는 제1파장의 제2분할 펄스 레이저 및 제2파장의 제2파장 펄스 레이저를 동시에 레이저 분리부(80)로 출력한다. 레이저 발생부(10)가 엔디야그 레이저를 펌핑광원으로 적용한 경우, 상기 제2분할 펄스 레이저는 1064nm, 250mJ, 20Hz이고, 상기 제2파장 펄스 레이저는 532nm, 250mJ, 20Hz의 녹색 레이저일 것이다.That is, the lithium triborate 62 simultaneously outputs the second split pulse laser of the first wavelength and the second pulse laser of the second wavelength to the laser separation unit 80 . When the laser generator 10 applies the NDYAG laser as a pumping light source, the second split pulse laser is 1064 nm, 250 mJ, and 20 Hz, and the second wavelength pulse laser is a green laser of 532 nm, 250 mJ, and 20 Hz.

레이저 분리부(80)는 상기 반파장 레이저 생성부(60)로부터 출력되는 2개의 펄스 레이저, 즉 제2분할 펄스 레이저 및 제2파장 펄스 레이저를 분리하여, 제2분할 펄스 레이저는 제2반사부(90)를 통해 제2셔터부(110)로 출력하고, 제2파장 펄스 레이저는 실시예에 따라 제1셔터(100) 또는 고형색소 발진부(130)로 출력한다.The laser separator 80 separates the two pulse lasers output from the half-wavelength laser generator 60 , that is, a second split pulse laser and a second wavelength pulse laser, and the second split pulse laser is a second reflector Through 90, the output is performed to the second shutter unit 110, and the pulse laser of the second wavelength is output to the first shutter 100 or the solid pigment oscillation unit 130 according to an embodiment.

상기 제1셔터(100) 및 제2셔터부(110)는 구동펄스 생성부(30)로부터 트리거신호를 입력받아 각각 입력되는 제2파장 펄스 레이저 및 제2분할 펄스 레이저를 단속하여 출력한다. 이때, 상기 제1셔터(100) 및 제2셔터부(110) 중 어느 하나는 나머지 하나와 펄스가 반전되도록 구성된다. 즉 제1셔터(100)로 정상적인 트리거 신호가 입력되면 제2셔터부(110)로는 상기 트리거 신호와 위상이 90도 빨라지거나 느려진, 즉, 제1셔터(100)로 들어간 트리거 신호의 펄스와 반대의 펄스가 입력되어야 할 것이다. 아니면 그 반대로 구성되어야 할 것이다.The first shutter 100 and the second shutter unit 110 receive a trigger signal from the driving pulse generator 30 and intermittently output the second wavelength pulse laser and the second divided pulse laser respectively. At this time, any one of the first shutter 100 and the second shutter unit 110 is configured such that the pulse is inverted from the other one. That is, when a normal trigger signal is input to the first shutter 100 , to the second shutter unit 110 , the phase with the trigger signal is accelerated or slowed by 90 degrees, that is, opposite to the pulse of the trigger signal entering the first shutter 100 . of pulses should be input. Or it would have to be the other way around.

따라서 본 발명에서는 일실시예에 따라 제2셔터부(110)는 입력되는 펄스 신호인 트리거신호를 반전하여 출력하는 반전기(111) 및 상기 반전기(111)에서 반전된 반전 트리거신호를 입력받아 제2반사부(90)를 통해 입력받아 제2분할 펄스 레이저를 단속하여 출력하는 제2셔터(112)를 포함한다.Therefore, in the present invention, according to an embodiment, the second shutter unit 110 receives the inverted trigger signal inverted from the inverter 111 and the inverter 111 to invert and output the trigger signal, which is the input pulse signal. and a second shutter 112 for intermittently outputting the second split pulse laser by receiving input through the second reflecting unit 90 .

엔드 미러(120)는 실시예에 따라 제1셔터(100)를 통해 단속되는 제2파장 펄스 레이저 또는 레이저 분리부(80)로부터 직접 입력되는 제2파장 펄스 레이저를 100%로 통과시켜 고형색소 발진부(130)로 출력한다.The end mirror 120 passes 100% of the second wavelength pulse laser interrupted through the first shutter 100 or the second wavelength pulse laser directly input from the laser separation unit 80 according to an embodiment to pass through the solid pigment oscillation unit according to an embodiment. (130) is output.

고형색소 발진부(130)는 중심축을 가지는 고형색소(131), 상기 제2파장 펄스 레이저가 중심축 이외의 위치에 조사되도록 상기 고형색소가 삽입되는 삽입부(136) 및 상기 삽입부(136)에 삽입된 고형색소(131)를 파지하고 상기 중심축을 기준으로 회전하는 회전부재(137)를 포함하는 회전 마운트(132) 및 상기 회전 마운트(132)와 커넥터(138)를 통해 연결되어 상기 회전 마운트(132)의 회전부재(137)를 회전시켜 상기 고형색소(131)를 회전시키는 회전 조절부(133)를 포함한다.The solid pigment oscillation unit 130 includes a solid pigment 131 having a central axis, an insertion unit 136 into which the solid pigment is inserted so that the second wavelength pulse laser is irradiated to a position other than the central axis, and the insertion unit 136. A rotation mount 132 that holds the inserted solid pigment 131 and includes a rotation member 137 that rotates with respect to the central axis, and the rotation mount 132 and the connector 138 are connected to the rotation mount ( It includes a rotation control unit 133 for rotating the rotating member 137 of the 132) to rotate the solid pigment 131.

상기 고형색소 발진부(130)는 도 3에 보이는 회전 마운트(132)의 삽입부(136)의 중심에서 삽입부(136)의 외주면(또는 원주면)까지의 반경 이내의 거래에 대해 회전 마운트(132)가 전/후 또는 좌/우로 수평 이동시키는 수평 이동 마운트 및 상기 수평 이동 마운트를 제어하여 상기 반경 이내의 거리에 대한 이동 거리를 제어하는 거리 조절 수단(미도시)을 포함하는 반경 조절부(134)를 더 포함할 수 있을 것이다.The solid pigment oscillation unit 130 is rotated mount 132 for transactions within a radius from the center of the insertion unit 136 of the rotation mount 132 shown in FIG. 3 to the outer circumferential surface (or circumferential surface) of the insertion unit 136 . ) Radius adjustment unit 134 including a horizontal movement mount that horizontally moves forward / backward or left / right and a distance adjustment means (not shown) for controlling the movement distance for a distance within the radius by controlling the horizontal movement mount ) may be included.

상기 반경 조절부(134)는 구동펄스 생성부(30)로부터 입력되는 트리거신호의 펄스를 카운트하고, 카운트된 카운트수가 미리 결정된 기준 카운트수를 초과하면 회전 마운트(132)는 수평 이동시켜 제2파장 펄스 레이저가 조사되는 반경을 변경하도록 구성될 수도 있을 것이다. 즉, 반경 조절부(134)는 고형색소의 임의의 위치의 수명을 트리거신호의 펄스의 수로써 판단한다.The radius adjusting unit 134 counts the pulses of the trigger signal input from the driving pulse generating unit 30, and when the counted count exceeds a predetermined reference count, the rotation mount 132 horizontally moves to the second wavelength It may be configured to change the radius at which the pulsed laser is irradiated. That is, the radius adjusting unit 134 determines the lifetime of an arbitrary position of the solid pigment as the number of pulses of the trigger signal.

상기 회전 조절부(133)는 회전 마운트(132)의 회전부재(137)의 회전을 제어하여 제2파장 펄스 레이저가 조사되는 동일 반경에서의 고형색소(131)의 외주(또는 원주)의 위치를 변경하고, 반경 조절부(134)는 상기 회전 마운트(132)를 반경 이내의 거리에 대해 수평 이동시켜 고형색소(131) 상에 조사되는 제2파장 펄스 레이저의 위치를 반경에 대해 이동시킬 수 있다. The rotation control unit 133 controls the rotation of the rotation member 137 of the rotation mount 132 to determine the position of the outer circumference (or circumference) of the solid pigment 131 in the same radius to which the second wavelength pulse laser is irradiated. To change, the radius adjusting unit 134 may horizontally move the rotation mount 132 for a distance within a radius to move the position of the second wavelength pulse laser irradiated onto the solid dye 131 with respect to the radius. .

즉 회전 마운트(132), 회전 조절부(133) 및 반경 조절부(134)를 구성함으로써 중심축을 제외한 고형색소(131) 전체를 사용할 수 있다.That is, by configuring the rotation mount 132 , the rotation control unit 133 , and the radius control unit 134 , the entire solid pigment 131 excluding the central axis can be used.

또한, 상기 회전 조절부(133)는 고형색소(131)의 회전 제어 시 입사되는 펌핑광원인 제2파장 펄스 레이저의 펄스 반복율의 1/10 이하의 회전 펄스 반복율로 속도 제어를 수행한다. 즉 도 5에서 보이는 바와 같이 파장이 532nm이고, 펄스 반복율이 10Hz인 제2파장 펄스 레이저에 대해 고형색소(131)는 상기 펄스 반복율의 1/10인 1Hz의 회전 펄스 반복율에 대응하는 속도로 회전한다. 이하 상기 회전 펄스 반복율을 속도와 동일하게 간주하여 설명한다.In addition, the rotation control unit 133 performs speed control at a rotation pulse repetition rate of 1/10 or less of the pulse repetition rate of the second wavelength pulse laser, which is an incident pumping light source, during rotation control of the solid pigment 131 . That is, as shown in FIG. 5 , with respect to the second wavelength pulse laser having a wavelength of 532 nm and a pulse repetition rate of 10 Hz, the solid dye 131 rotates at a speed corresponding to a rotation pulse repetition rate of 1 Hz, which is 1/10 of the pulse repetition rate. . Hereinafter, the rotation pulse repetition rate will be described as the same as the speed.

상기 고형색소(131)는 도 5에서 보이는 바와 같이 532nm 파장인 제2파장의 제2파장 펄스 레이저에 발진하여 650nm의 제3파장을 가지는 고형색소 펄스 레이저를 출력한다. 이때, 532nm 파장의 제2파장 펄스 레이저도 섞여 출력될 것이다.As shown in FIG. 5 , the solid dye 131 oscillates with a second pulse laser having a second wavelength of 532 nm to output a solid dye pulsed laser having a third wavelength of 650 nm. At this time, the pulse laser of the second wavelength of the 532 nm wavelength will also be mixed and output.

출력 커플러(Output Coupler: OC)(140)는 상기 고형색소(131)에서 출력되는 제2분할 펄스 레이저 및 제3파장 펄스 레이저의 80%만을 통과시킨다.The output coupler (OC) 140 passes only 80% of the second split pulse laser and the third wavelength pulse laser output from the solid pigment 131 .

필터(150)는 저역통과필터(Low Pass Filter: LPF)로서, 상기 출력되는 제2분할 펄스 레이저 및 제3파장 펄스 레이저 중 상기 제2분할 펄스 레이저를 필터링하여 제거하고 제3파장 펄스 레이저만을 출력한다.The filter 150 is a low pass filter (LPF), which filters and removes the second divided pulse laser among the output second divided pulse laser and the third wavelength pulse laser, and outputs only the third wavelength pulse laser. do.

상기 필터(150)로부터 출력되는 제3파장 펄스 레이저는 제3반사부(160)를 통해 레이저 결합부(170)로 입사한다.The third wavelength pulse laser output from the filter 150 is incident on the laser coupling unit 170 through the third reflection unit 160 .

레이저 결합부(170)는 도 4에서 보이는 바와 같이 제2셔터부(110)의 단속에 의해 제2반사부(90)로부터 입력되는 제2분할 펄스 레이저(301)와 위상이 90ㅀ 차이가 나는, 즉 반전된 제3파장 펄스 레이저(302)를 입력받아 결합하여 상기 제2분할 펄스 레이저(301) 및 제3파장 펄스 레이저(302)가 교번하는 결합 레이저(303)을 생성하여 출력한다.As shown in FIG. 4 , the laser coupling unit 170 is out of phase with the second divided pulse laser 301 input from the second reflection unit 90 by the interruption of the second shutter unit 110 by 90 degrees. That is, the inverted third wavelength pulse laser 302 is received and combined to generate and output the combined laser 303 in which the second split pulse laser 301 and the third pulse laser 302 alternate.

상기 레이저 분리부(80) 및 레이저 결합부(170)는 다이크로익 미러(Dichroic Mirror: DM)로 구성한다. 다이크로익 미러는 굴절률이 다른 물질의 많은 박층으로 이어지는 반사경으로, 어떤 색의 빛은 반사하고, 다른 색의 빛은 모두 투과하는 성질을 가지는 반사경이다.The laser separation unit 80 and the laser coupling unit 170 are constituted by a dichroic mirror (DM). A dichroic mirror is a reflective mirror that consists of many thin layers of materials with different refractive indices.

따라서 다이크로익 미러는 제1파장의 펄스 레이저인 제2분할 펄스 레이저는 통과시키고, 제3파장의 펄스 레이저인 제3파장 펄스 레이저는 반사한다.Accordingly, the dichroic mirror passes the second split pulse laser, which is the pulse laser of the first wavelength, and reflects the pulse laser, which is the third wavelength, which is the pulse laser of the third wavelength.

이러한 성질을 이용하여 상기 레이저 분리부(80)는 서로 다른 두 파장의 펄스 레이저를 분리하고, 레이저 결합부(170)는 서로 다른 두 파장의 펄스 레이저를 결합한다.By using this property, the laser separation unit 80 separates pulse lasers of two different wavelengths, and the laser coupling unit 170 combines pulse lasers of two different wavelengths.

상기 제1셔터(100)는 고형색소 발진부(130)의 전단에 구성될 수도 있고, 고형색소 발진부(130)의 후단에 구성될 수도 있을 것이다. 이러한 제1셔터(100)의 고형색소 발진부(130) 기준 전후의 구성 여부에 따라 고형색소(131)로 입사하는 제2파장 펄스 레이저의 펄스 반복율이 달라진다.The first shutter 100 may be configured at the front end of the solid pigment oscillation unit 130 or at the rear end of the solid pigment oscillation unit 130 . The pulse repetition rate of the second wavelength pulsed laser incident on the solid dye 131 varies depending on whether the first shutter 100 is configured before or after the reference of the solid dye oscillation unit 130 .

도 6을 참조하여 설명하면 제1셔터(100)가 고형색소 발진부(130)의 전단에 구성되는 경우, 레이저 분리부(80)에서 출력되는 제2파장 펄스 레이저의 펄스 반복율은 20Hz이고, 20Hz의 제2파장 펄스 레이저가 제1셔터(100)에 의해 단속되면서 상기 20Hz의 제2파장 펄스 레이저는 10Hz의 제2파장 펄스 레이저로 변환된다.Referring to FIG. 6 , when the first shutter 100 is configured at the front end of the solid pigment oscillation unit 130 , the pulse repetition rate of the second wavelength pulse laser output from the laser separation unit 80 is 20 Hz, and the pulse repetition rate of 20 Hz is As the pulse laser of the second wavelength is interrupted by the first shutter 100 , the pulse laser of the second wavelength of 20 Hz is converted into a pulse laser of the second wavelength of 10 Hz.

따라서 고형색소 발진부(130)에 조사되는 제2파장 펄스 레이저의 펄스 반복율은 10Hz가 된다.Accordingly, the pulse repetition rate of the second wavelength pulse laser irradiated to the solid pigment oscillation unit 130 is 10 Hz.

이에 반해, 제1셔터(100)가 고형색소 발진부(130)의 후단에 구성되는 경우, 고형색소 발진부(130)의 고형색소(131)에는 20Hz의 제2파장 펄스 레이저가 조사되게 된다.On the other hand, when the first shutter 100 is configured at the rear end of the solid pigment oscillation unit 130 , the solid pigment 131 of the solid pigment oscillation unit 130 is irradiated with a pulse laser of a second wavelength of 20 Hz.

이에 따라 도 6에서 보이는 바와 같이 고형색소(131)에 조사되는 10Hz의 제2파장 펄스 레이저 및 20Hz의 제2파장 펄스 레이저가 조사되는 위치는 달라진다.Accordingly, as shown in FIG. 6 , the positions at which the 10 Hz second wavelength pulse laser and the 20 Hz second wavelength pulse laser irradiated to the solid pigment 131 are irradiated are different.

즉 본 발명의 실시예에 따라 고형색소 발진부(130)에 반경 조절부(134)를 구성하여 제2파장 펄스 레이저가 조사되는 반경의 거리를 다르게 할 수도 있고, 도 6과 같이 제1셔터(100)의 위치를 변경하여 제2파장 펄스 레이저가 조사되는 고형색소(131)에서의 반경 거리를 다르게 할 수도 있을 것이다. 이와 같이 하므로 고형색소(131)의 수명을 최대화할 수 있을 것이다.That is, according to an embodiment of the present invention, the radius adjusting unit 134 may be configured in the solid pigment oscillation unit 130 to vary the distance of the radius to which the second wavelength pulse laser is irradiated, and as shown in FIG. 6 , the first shutter 100 ), the radial distance from the solid pigment 131 to which the second wavelength pulsed laser is irradiated may be different by changing the position. In this way, the lifespan of the solid pigment 131 may be maximized.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, it is common knowledge in the art that the present invention is not limited to the typical preferred embodiments described above, but can be improved, changed, replaced, or added in various ways within the scope of the present invention. Those who have will be able to understand it easily. If implementation by such improvement, change, substitution, or addition falls within the scope of the appended claims below, the technical idea should also be regarded as belonging to the present invention.

10: 레이저 발생부 20: 레이저 분할부
30: 구동펄스 생성부 50: 제1반사부
60: 반파장 레이저 생성부 80: 레이저 분리부
90: 제2반사부 100: 제1셔터
110: 제2셔터부 111: 반전기
112: 제2셔터 120: 엔드 미러
130: 고형색소 발진부 131: 고형색소
132: 회전 마운트 133: 회전 조절부
134: 반경 조절부 136: 삽입부
137: 회전부재 138: 커넥터
140: 출력 커플러 150: 필터
160: 제3반사부 170: 레이저 결합부10: laser generation unit 20: laser division unit
30: driving pulse generating unit 50: first reflecting unit
60: half-wave laser generation unit 80: laser separation unit
90: second reflector 100: first shutter
110: second shutter unit 111: inverter
112: second shutter 120: end mirror
130: solid pigment oscillation unit 131: solid pigment
132: rotation mount 133: rotation control unit
134: radius control unit 136: insertion unit
137: rotating member 138: connector
140: output coupler 150: filter
160: third reflecting unit 170: laser coupling unit

Claims (10)

제1파장의 레이저를 생성한 후, 제1펄스 반복율로 단속하여 펌핑광원인 펄스 레이저를 출력하는 레이저 발생부;
상기 펄스 레이저를 분할하여 제1분할 펄스 레이저 및 제2분할 펄스 레이저를 분할하여 출력하는 레이저 분할부;
상기 제1분할 펄스 레이저를 입력받고, 상기 분할된 제1분할 펄스 레이저에 대응하는 펄스 반복율의 펄스 신호인 트리거 신호를 생성하여 출력하는 구동펄스 생성부;
상기 레이저 분할부에서 분할된 제2분할 펄스 레이저의 일부를 통과시키고, 일부를 반파장 변환하여, 제2분할 펄스 레이저 및 제2파장 펄스 레이저를 출력하는 반파장 레이저 생성부;
상기 제2파장 펄스 레이저 및 제2분할 펄스 레이저를 분리하여 출력하는 레이저 분리부;
미리 설정된 회전 펄스 반복율로 회전하는 고형색소를 포함하여, 상기 제2파장 펄스 레이저를 상기 고형색소로 입력받아 제3파장의 고형색소 펄스 레이저를 발진시켜 출력하는 고형색소 발진부;
상기 레이저 분리부와 고형색소 발진부 사이 및 고형색소 발진부 출력단 중 어느 하나에 구성되어 상기 트리거신호에 의해 단속되어 상기 제2파장 펄스 레이저 및 고형색소 펄스 레이저 중 어느 하나를 제2펄스 반복율로 단속하여 출력하는 제1셔터:
상기 제2분할 펄스 레이저를 상기 제2펄스 반복율로 단속하되, 상기 제1셔터와 교번되도록 단속하는 제2셔터부; 및
상기 제1셔터 및 제2셔터부에서 교번하여 단속되어 출력되는 상기 제2분할 펄스 레이저 및 상기 고형색소 펄스 레이저를 결합하여 출력하는 레이저 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고형색소 펄스 레이저 장치.
a laser generator for generating a laser of a first wavelength and then intermittently at a first pulse repetition rate to output a pulsed laser as a pumping light source;
a laser division unit which divides the pulse laser and divides and outputs a first divided pulse laser and a second divided pulse laser;
a driving pulse generator receiving the first divided pulse laser and generating and outputting a trigger signal that is a pulse signal having a pulse repetition rate corresponding to the divided first divided pulse laser;
a half-wavelength laser generator that passes a part of the second split pulse laser divided by the laser splitter, and converts a part of the second split pulse laser to half wavelength to output a second split pulse laser and a second wavelength pulse laser;
a laser separation unit that separates and outputs the second wavelength pulse laser and the second split pulse laser;
a solid dye oscillator including a solid dye rotating at a preset rotation pulse repetition rate, receiving the pulse laser of the second wavelength as the solid dye, and oscillating the solid dye pulse laser of a third wavelength to output the pulsed laser;
It is configured between the laser separation unit and the solid pigment oscillation unit and between the output stage of the solid pigment oscillation unit and is interrupted by the trigger signal to intermittently output any one of the second wavelength pulse laser and the solid pigment pulse laser at a second pulse repetition rate 1st shutter to do:
a second shutter unit intermittently intermitting the second divided pulse laser at the second pulse repetition rate to alternate with the first shutter; and
and a laser coupling unit for outputting the second divided pulse laser and the solid pigment pulse laser which are alternately intermittently output from the first shutter and the second shutter unit.
 제1항에 있어서,
상기 레이저 발생부는,
상기 제1파장인 제1064nm 파장의 펄스 레이저를 발생하는 엔디야그 레이저이고,
상기 제1펄스 반복율은 20Hz인 것을 특징으로 하는 고형색소 펄스 레이저 장치.

According to claim 1,
The laser generator,
It is an NDYAG laser that generates a pulse laser of a wavelength of 1064 nm, which is the first wavelength,
The first pulse repetition rate is a solid dye pulse laser device, characterized in that 20Hz.

 제1항에 있어서,
상기 반파장 레이저 생성부는,
상기 제2분할 펄스 레이저의 편광을 조절하여 출력하는 편광 조절부; 및
상기 편광 조절부로부터 자신에 맞게 편광이 조절된 제2분할 펄스 레이저 중 일부는 그대로 통과시키고 나머지 일부는 상기 제1파장을 반파장 변환한 상기 제2파장 펄스 레이저를 출력하는 LBO를 포함하는 것을 특징으로 하는 고형색소 펄스 레이저 장치.
According to claim 1,
The half-wavelength laser generating unit,
a polarization control unit that adjusts and outputs the polarization of the second split pulse laser; and
and an LBO for outputting the second wavelength pulse laser from the polarization adjusting unit having a polarization adjusted according to the second divided pulse laser through as it is, and the remaining part of the second pulse laser having the first wavelength converted to half a wavelength Solid dye pulse laser device.
 제1항에 있어서,
상기 제1셔터에서 출력되는 제2파장 펄스 레이저를 통과시켜 상기 고형색소 발진부로 공급하는 엔드 미러;
상기 고형색소 발진부에서 출력되는 상기 고형색소 펄스 레이저를 미리 설정된 양만을 통과시키는 출력 커플러(Output Coupler); 및
상기 고형색소 펄스 레이저에 포함되어 있는 상기 제2파장 펄스 레이저를 필터링하여 제거하고 상기 고형색소 펄스 레이저만을 출력하는 저역통과필터(LPF)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고형색소 펄스 레이저 장치.
According to claim 1,
an end mirror passing the second wavelength pulse laser output from the first shutter and supplying it to the solid pigment oscillation unit;
an output coupler for passing only a preset amount of the solid dye pulse laser output from the solid dye oscillation unit; and
The solid dye pulse laser device according to claim 1, further comprising a low pass filter (LPF) for filtering and removing the second wavelength pulse laser included in the solid dye pulse laser and outputting only the solid dye pulse laser.
 제1항에 있어서,
상기 고형색소 발진부는,
중심축을 가지는 고형색소;
상기 제2파장 펄스 레이저가 중심축 이외의 위치에 조사되도록 상기 고형색소가 삽입되는 삽입부 및 상기 삽입부에 삽입된 고형색소를 파지하고 상기 중심축을 기준으로 회전하는 회전부재를 포함하는 회전 마운트; 및
상기 회전 마운트와 연결되어 상기 회전 마운트의 회전부재를 회전시키는 회전 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고형색소 펄스 레이저 장치.
According to claim 1,
The solid pigment oscillation unit,
solid pigment having a central axis;
a rotation mount including an insertion part into which the solid dye is inserted so that the second wavelength pulse laser is irradiated to a position other than a central axis, and a rotating member for holding the solid dye inserted into the insertion part and rotating about the central axis; and
and a rotation control unit connected to the rotation mount to rotate the rotation member of the rotation mount.
 제5항에 있어서,
상기 고형색소 발진부는,
상기 중심축을 기준으로 상기 고형색소로 입사하는 제2파장 펄스 레이저의 위치까지의 반경을 조절하기 위해 상기 회전 마운트를 상기 반경 이내에서 이동시키는 반경 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고형색소 펄스 레이저 장치.
6. The method of claim 5,
The solid pigment oscillation unit,
Solid dye pulse laser device, characterized in that it further comprises a radius adjusting unit for moving the rotation mount within the radius to adjust the radius to the position of the second wavelength pulse laser incident on the solid dye with respect to the central axis. .
 제1항에 있어서,
상기 제2셔터부는,
상기 트리거신호를 반전시키는 반전기: 및
상기 반전기에서 반전된 반전 트리거 신호를 입력받아 상기 제2분할 펄스 레이저를 단속하여 상기 레이저 결합부로 출력하는 제2셔터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고형색소 펄스 레이저 장치.
According to claim 1,
The second shutter unit,
Inverter for inverting the trigger signal: And
and a second shutter for receiving the inverted trigger signal inverted from the inverter and intermittently outputting the second split pulse laser to the laser coupling unit.
 제5항에 있어서,
상기 회전 마운트는,
상기 레이저 분리부로부터 입력되는 펌핑광원인 상기 제2파장 펄스 레이저의 펄스 반복율의 1/10의 회전속도로 상기 고형색소를 회전시키는 것을 특징으로 하는 고형색소 펄스 레이저 장치.
6. The method of claim 5,
The rotation mount is
The solid dye pulsed laser device, characterized in that the solid dye is rotated at a rotation speed of 1/10 of a pulse repetition rate of the second wavelength pulse laser, which is a pumping light source input from the laser separation unit.
 레이저 발생부가 제1파장의 레이저를 생성한 후, 제1펄스 반복율로 단속하여 펌핑광원인 펄스 레이저를 출력하는 레이저 발생 과정;
레이저 분할부가 상기 펄스 레이저를 분할하여 제1분할 펄스 레이저 및 제2분할 펄스 레이저를 분할하여 출력하는 레이저 분할 과정;
구동펄스 생성부가 상기 제1분할 펄스 레이저를 입력받고, 상기 분할된 제1분할 펄스 레이저에 대응하는 펄스 반복율의 펄스 신호인 트리거 신호를 생성하여 출력하는 구동펄스 생성 과정;
반파장 레이저 생성부가 상기 레이저 분할부에서 분할된 제2분할 펄스 레이저의 일부를 통과시키고, 일부를 반파장 변환하여, 제2분할 펄스 레이저 및 제2파장 펄스 레이저를 출력하는 반파장 레이저 생성 과정;
레이저 분리부가 상기 제2파장 펄스 레이저 및 제2분할 펄스 레이저를 분리하여 출력하는 레이저 분리 과정;
고형색소 발진부가 미리 설정된 회전 펄스 반복율로 회전하는 고형색소를 포함하여, 상기 제2파장 펄스 레이저를 상기 고형색소로 입력받아 제3파장의 고형색소 펄스 레이저를 발진시켜 출력하는 고형색소 발진 과정;
상기 레이저 분리부와 고형색소 발진부 사이 및 고형색소 발진부 출력단 중 어느 하나에 구성되는 제1셔터가 상기 트리거신호에 의해 단속되어 상기 제2파장 펄스 레이저 및 고형색소 펄스 레이저 중 어느 하나를 제2펄스 반복율로 단속하여 출력하는 제1 단속 과정:
제2셔터부가 상기 제2분할 펄스 레이저를 상기 제2펄스 반복율로 단속하되, 상기 제1셔터와 교번되도록 단속하는 제2 단속 과정; 및
레이저 결합부가 상기 제1셔터 및 제2셔터부에서 교번하여 단속되어 출력되는 상기 제2분할 펄스 레이저 및 상기 고형색소 펄스 레이저를 결합하여 출력하는 레이저 결합 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고형색소 펄스 레이저 장치의 제어 방법.
a laser generation process of outputting a pulsed laser, which is a pumping light source, intermittently at a first pulse repetition rate after the laser generator generates a laser of a first wavelength;
a laser division process in which a laser division unit divides the pulse laser and divides and outputs a first divided pulse laser and a second divided pulse laser;
a driving pulse generating process in which a driving pulse generator receives the first divided pulse laser and generates and outputs a trigger signal that is a pulse signal having a pulse repetition rate corresponding to the divided first divided pulse laser;
a half-wavelength laser generating process in which a half-wavelength laser generator passes a part of the second split pulse laser divided by the laser splitter, converts a part of the second split pulse laser to half wavelength, and outputs a second split pulse laser and a second wavelength pulse laser;
a laser separation process in which a laser separation unit separates and outputs the second wavelength pulse laser and the second divided pulse laser;
a solid dye oscillation process in which a solid dye oscillation unit includes a solid dye rotating at a preset rotation pulse repetition rate, receives the second wavelength pulse laser as the solid dye, and oscillates and outputs the solid dye pulse laser of a third wavelength;
A first shutter between the laser separation unit and the solid pigment oscillation unit and between the solid pigment oscillation unit output terminal is interrupted by the trigger signal to generate any one of the second wavelength pulse laser and the solid pigment pulse laser at a second pulse repetition rate The first control process to control and output with:
a second intermittent process of intermittently intermitting the second divided pulse laser at the second pulse repetition rate by a second shutter unit so as to alternate with the first shutter; and
and a laser coupling step of combining and outputting the second split pulse laser and the solid dye pulse laser that are alternately intermittently output from the first and second shutter units by a laser coupling unit; How to control the device.
 제9항에 있어서,
상기 반파장 레이저 생성 과정은,
상기 반파장 레이저 생성부의 편광 조절부가 상기 제2분할 펄스 레이저의 편광을 조절하여 출력하는 편광 조절 단계; 및
상기 반파장 레이저 생성부의 LBO가 상기 편광 조절부로부터 자신에 맞게 편광이 조절된 제2분할 펄스 레이저 중 일부는 그대로 통과시키고 나머지 일부는 상기 제1파장을 반파장 변환한 상기 제2파장 펄스 레이저를 출력하는 제2파장 펄스 레이저 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고형색소 펄스 레이저 장치의 제어 방법.10. The method of claim 9,
The half-wavelength laser generation process is
a polarization control step in which the polarization control unit of the half-wavelength laser generator adjusts and outputs the polarization of the second split pulse laser; and
The LBO of the half-wavelength laser generating unit passes a part of the second split pulse laser whose polarization is adjusted according to itself from the polarization control unit as it is, and the other part passes the second wavelength pulse laser by half-wavelength conversion of the first wavelength. A method of controlling a solid dye pulse laser device, comprising the step of generating a pulsed laser outputting a second wavelength.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100947820B1 (en) 2009-07-27 2010-03-15 주식회사 루트로닉 Solid dye resonator and solid-state dye handpiece laser thereof

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