KR102392830B1 - 빔형상을 제어하는 광섬유 레이저 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 광섬유 레이저 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다. 일 실시 예에 의하면 광섬유 레이저 장치는 기본 모드의 레이저 빔을 생성하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원에서 생성된 기본 모드의 레이저 빔을 기 설정된 수로 분할하는 광분배기; 소정의 구동 전압에 기초하여 상기 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 각각 감쇠시키는 복수의 전압 구동 광감쇠기; 상기 각각 감쇠된 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 획득하고, 상기 획득된 레이저 빔을 미리 설정된 모드에 따른 레이저 빔으로 변환하는 모드분할 다중화기; 상기 모드분할 다중화기에서 변환된 레이저 빔의 일부를 분배하는 빔 분배기; 상기 빔 분배기에서 분배된 레이저 빔을 획득하고, 획득된 레이저 빔의 형상을 측정하는 빔형상 측정기; 및 상기 측정된 레이저 빔의 형상에 기초하여 상기 소정의 구동 전압을 결정하고, 상기 결정된 구동 전압을 상기 전압 구동 광감쇠기로 전송함으로써 상기 전압 구동 광감쇠기를 제어하는 제어기; 를 포함할 수 있다.

Description

빔형상을 제어하는 광섬유 레이저 장치 및 이의 동작 방법 {OPTICAL FIBER LASER DEVICE CONTROLLING BEAM SHAPE AND OPERATING METHOD THERE OF}

본 개시는 레이저 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 빔형상을 제어하는 레이저 장치에 관한 것이다.

광섬유 레이저는 작은 광섬유 코어 크기로 인한 좋은 빔품질과, 광섬유 부품 간 융착을 통한 일체형 레이저 구조로 제작될 수 있기 때문에 광정렬이 필요 없어 기존의 가스 및 고체 레이저에 비해 장점을 가진다. 또한 가늘고 긴 광섬유 구조로 인해 방열 특성이 좋고 관련 광섬유 부품들이 개발되면서 최근에는 고출력 광섬유 레이저의 개발 또한 활발하게 진행되고 있다.

이러한 광섬유 레이저는 국방, 우주 응용분야에서 원거리 전송이 필요한 경우에는 단일 모드 빔 품질이 필요하고, 산업용 레이저 가공, 레이저 조명, 레이저 무선전력 전송 응용 분야에서는 균일한 분포를 가지는 빔품질이 선호된다.

또한 바이오 혹은 원자 물리학 분야에서 광포획을 위해서는 고리형 빔형상이 필요하기도 하고, 레이저 재료 가공 분야에서는 특수한 빔형상이 선호되기도 한다.

레이저 빔 형상을 구현하는 방법은 몇 가지가 있다. 일단 단일 모드 광섬유를 사용할 경우 큰 외부 섭동이 없는 한 단일 모드 빔품질을 얻을 수 있다. 고출력 광섬유 레이저에서는 다중모드 광섬유를 사용하게 되는데 광섬유 코일링 등의 방법을 사용하여 단일 모드 빔품질을 얻는 것이 가능하다. 또한 저출력 레이저는 설계된 렌즈 어레이를 이용하여 특정 위치에서 균일한 빔 분포를 만들 수도 있다. 설계된 위상판 광학 소자를 이용하여 빔 형상을 변화시키는 방법도 있다. 장주기 격자(long period grating), 모드 변환소자(mode selective coupler) 등은 기저 모드(basis mode) 들 간의 제한적인 변환은 가능하다. 하지만, 위와 같은 방법들은 한가지 고정된 레이저 빔형상을 구현하는 방법들로써 필요에 따라 다양한 빔형상으로의 변환이 불가능한 한계가 있다.

또한 레이저 부품성능 변화, 발열 특성 등 내부의 정적/동적 요인에 의한 빔품질 변화나 온도변화, 외부충격, 진동 등 외부 요인에 의한 변화 시 초기의 빔형상을 유지하지 못하고 변하게 될 수 있는 문제가 있다. 따라서, 특정 빔 형상의 유지가 가능한 광섬유 레이저 기술 개발이 요구되고 있다.

한국등록특허 제0991720호

일 실시 예에 따라 빔 형상을 실시간으로 제어함으로써 빔 형상의 항상성을 유지하는 광섬유 레이저 장치가 제공될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 광섬유 공간 모드들 간의 세기 비율을 실시간으로 제어함으로써 빔 형상 변화가 가능한 광섬유 레이저 장치가 제공될 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치는 기본 모드의 레이저 빔을 생성하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원에서 생성된 기본 모드의 레이저 빔을 기 설정된 수로 분할하는 광분배기; 소정의 구동 전압에 기초하여 상기 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 각각 감쇠시키는 복수의 전압 구동 광감쇠기; 상기 각각 감쇠된 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 획득하고, 상기 획득된 레이저 빔을 미리 설정된 모드의 레이저 빔으로 변환하는 모드분할 다중화기; 및 상기 모드분할 다중화기에서 변환된 레이저 빔의 일부를 분배하는 빔 분배기; 를 포함할 수 있다.

또한, 일 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치는 상기 빔 분배기에서 분배된 레이저 빔을 획득하고, 획득된 레이저 빔의 형상을 측정하는 빔형상 측정기; 및 상기 측정된 레이저 빔의 형상에 기초하여 상기 소정의 구동 전압을 결정하고, 상기 결정된 구동 전압을 상기 전압 구동 광감쇠기로 전송함으로써 상기 전압 구동 광감쇠기를 제어하는 제어기; 를 더 포함할 수 도 있다.

또 다른 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치는 상기 모드분할 다중화기에서 출력되는 상기 변환된 레이저 빔의 세기를 증폭시키는 광섬유 증폭기; 를 더 포함하고, 상기 빔 분배기는 상기 증폭된 세기를 가지는 상기 레이저 빔의 일부를 획득할 수도 있다.

본 개시의 또 다른 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치의 동작 방법에 있어서, 레이저 광원으로부터 기본 모드의 레이저 빔을 생성하는 단계; 상기 생성된 기본 모드의 레이저 빔을 기 설정된 수로 분할하는 단계; 상기 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 미리 설정된 감쇠 정도에 따라 각각 감쇠시키는 단계; 상기 각각 감쇠된 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 미리 설정된 모드에 따른 레이저 빔으로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 레이저 빔의 일부를 분배하는 단계; 를 포함하는 방법이 제공될 수 있다.

또 다른 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치의 동작 방법에 있어서, 레이저 광원으로부터 기본 모드의 레이저 빔을 생성하는 단계; 상기 생성된 기본 모드의 레이저 빔을 기 설정된 수로 분할하는 단계; 상기 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 미리 설정된 감쇠 정도에 따라 각각 감쇠시키는 단계; 상기 각각 감쇠된 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 미리 설정된 모드에 따른 레이저 빔으로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 레이저 빔의 일부를 분배하는 단계; 를 포함하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체가 제공될 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 의하면, 광섬유 공간 모드들 간의 세기 비율을 실시간으로 제어함으로써 광섬유 레이저 장치의 출력 빔 형상을 원하는 모양 대로 변화시킬 수 있다.

또한, 일 실시 예에 의하면, 광섬유 공간 모드들 간의 세기 비율을 실시간으로 제어함으로써 빔 형상이 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 공간 모드에 기초한 다양한 빔 형상 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 개시에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 일 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 구조를 나타내는 도면이다.

일 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치(1000)는 레이저 광원(110), 광분배기(120), 전압 구동 광감쇠기(130), 모드 분할 다중화기(140), 다중 모드 광섬유(150), 빔 분배기(160), 빔 형상 측정기(170) 및 제어기(180)를 포함할 수 있다. 그러나 상술한 구성에 한정되는 것은 아니며 광섬유 레이저 장치(1000)는 더 많은 구성을 포함하거나 더 적은 구성요소를 포함할 수도 있다.

일 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치(1000)는 소정의 빔 형상을 가지는 레이저 빔을 출력함과 함께 출력된 레이저 빔 형상의 적어도 일부를 측정함으로써 출력된 레이저 빔의 형상을 지속적으로 모니터링할 수 있다. 광섬유 레이저 장치(1000)는 광섬유 레이저 장치(1000)에서 출력되는 레이저 빔의 형상을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 출력된 레이저 빔의 형상이 타겟 레이저 빔 형상을 나타내도록 할 수 있다.

레이저 광원(110)은 기본 모드의 레이저 빔을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 레이저 광원(110)은 단일 모드 레이저 시드일 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 기본 모드는 단일의 레이저 빔의 형상이 가우시안 분포를 나타내는 상태를 의미할 수 있다. 또한 본 명세서의 일 실시 예에 의하면 단일 모드는 레이저 빔의 형상이 단일 형태인 것을 의미하고, 다중 모드는 복수개의 레이저 빔의 형상이 중첩 내지 합성된 상태를 의미할 수 있다. 예를 들어, 다중 모드 레이저 빔은 복수의 레이저 빔 모드로 구성될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 레이저 광원(110)은 1064nm 파장을 가지는 레이저 다이오드 및 광 아이솔레이터를 포함할 수 있다.

광 분배기(120)는 레이저 광원에서 생성된 기본 모드의 레이저 빔을 미리 설정된 수로 분할할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 광 분배기(120)는 단일 모드 시드 레이저로부터 단일 모드 또는 기본 모드의 레이저 빔을 획득하고, 획득된 레이저 빔을 N개로 나눌 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 광 분배기(120)는 획득된 레이저 빔을 N개로 나누기 위한 1xN 광분배기일 수 있다. 본 개시에 따른 광 분배기로부터 출력되는 레이저 빔의 수는 3일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 더 적거나 더 많은 수로 레이저 빔이 분할될 수 있다. 광 분배기(120)에서 분배된 레이저 빔 각각은 레이저 광원에서 생성된 레이저 빔의 형상과 동일할 수 있다.

전압 구동 광감쇠기(130)는 소정의 구동 전압에 기초하여 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 각각 감쇠시킬 수 있다. 일 실시 예에 의하면 전압 구동 광감쇠기(130)는 광 분배기에서 분할된 레이저 빔의 수만큼 마련될 수 있다. 전압 구동 광감쇠기(130)는 소정의 구동 전압에 기초하여 서로 다른 감쇠 정도로 레이저 빔을 감쇠시킬 수 있다. 일 실시 예에 의하면 전압 구동 광감쇠기(130)는 광 분배기에서 소정의 채널로 나누어진 레이저 빔을 독립적으로 감쇠시킴으로써, 각 채널의 레이저 빔에 소정의 감쇠 정도에 따른 손실을 야기할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 전압 구동 광감쇠기(130)는 0~5V 전압이 인가되면 2~30dB의 손실을 각 채널 별 레이저에 야기할 수 있다.

모드분할 다중화기(140)는 전압 구동 광감쇠기(130)에서 감쇠된 미리 설정된 수의 분할 레이저 빔을 획득하고, 획득된 분할 레이저 빔들을 이용하여 미리 설정된 모드에 따른 레이저 빔을 생성할 수 있다. 예를 들어, 모드분할 다중화기(140)는 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 획득하고, 획득된 레이저 빔을 미리 설정된 모드에 따른 레이저 빔으로 변환할 수도 있다.

예를 들어, 모드분할 다중화기(140)는 N개로 분할된 기본 모드의 레이저 빔을 각 고차 모드로 변환 후, Nx1 다중 모드 광섬유로 합성할 수 있다. 즉, 모드 분할 다중화기(140)는 소정의 수의 기본 모드 레이저 빔을 각각 고차 모드로 변환 후 합함으로써 소정의 레이저 빔의 형상을 나타내는 레이저 빔을 출력할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 모드분할 다중화기(140)느 소정의 수의 기본 모드 레이저 빔을 획득한 후, 특정 빔 형상을 나타내는 레이저 빔을 출력하는 동작은 기본 모드 레이저 빔들을 변환하는 동작에 대응될 수 있다.

예를 들어, 모드분할 다중화기(140)는 전압 구동 광감쇠기에서 각각 감쇠된 레이저 빔의 감쇠 정도에 대응되는 적어도 하나의 광섬유 공간 모드들의 구성 비율에 기초하여, 특정 빔 형상의 레이저 빔(예컨대 단일 모드, 일자형, flat-top, 고리형 등)을 출력할 수 있다. 보다 상세하게는 모드분할 다중화기(140)는 전압 구동 광감쇠기에서 각각 감쇠된 N개의 기본 모드 레이저 빔을 각각 고차 모드로 변환 한 후, 다중 모드 광섬유(150)를 통하여, 공간 모드들의 구성 비율에 따른 특정 빔 형상을 나타내는 다중 모드로 합성함으로써 특정 형상의 레이저 빔을 출력할 수 있다.

빔 분배기(160)는 모드분할 다중화기에서 변환된 레이저 빔의 일부를 분배할 수 있다. 예를 들어, 빔 분배기(160)는 다중 모드 광섬유(150)를 통하여 출력되는, 모드 분할 다중화기에서 변환된 레이저 빔의 일부를 소정의 비율로 분할할 수 있다. 빔 분배기(160)는 소정의 비율로 분배된 레이저 빔의 일부를 광섬유 레이저 장치(1000) 외부로 출력하고, 레이저 빔의 일부는 빔 형상 측정기(170)로 전달할 수 있다.

빔 형상 측정기(170)는 빔 분배기에서 나뉘어진 일부 레이저 빔을 획득하고, 획득된 레이저 빔의 형상을 식별할 수 있다. 예를 들어, 빔 형상 측정기(170)는 식별된 레이저 빔의 형상에 대한 레이저 빔 형상 정보를 결정할 수 있다. 빔 형상 측정기(170)는 식별된 레이저 빔 형상 정보를 제어기(180)로 전달할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 빔 형상 측정기(170)는 적어도 하나의 이미지 센서를 포함하고, 적어도 하나의 이미지 센서를 이용하여 빔 분배기로부터 전달되는 레이저 빔을 센싱함으로써 이미지를 생성하고, 생성된 이미지 내 빔 형상을 식별할 수도 있다.

제어기(180)는 빔 형상 측정기(170)에서 측정된 레이저 빔의 형상에 기초하여 소정의 구동 전압을 결정하고, 결정된 구동 전압을 전압 구동 광감쇠기로 전송함으로써 전압 구동 광감쇠기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(180)는 빔 형상 측정기로부터 식별된 빔 형상 정보 및 기 저장된 타겟 빔 형상 정보를 비교할 수 있다. 제어기(180)는 비교 결과에 기초하여 현재 식별되는 빔 형상 정보에 따른 빔 형상이 타겟 빔 형상 정보에 따른 타겟 빔 형상을 나타내도록 전압구동 광감쇠기로 전송될 구동 전압을 결정할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 전압 구동 광감쇠기가 복수개 인 경우, 제어기(180)가 결정하는 구동 전압은 소정의 구동 전압 값들을 포함하는 벡터 형태로 생성될 수도 있다.

일 실시 예에 의하면 제어기(180)는 광섬유 레이저 장치(1000)내 메모리에 저장되는 하나 이상의 인스트럭션으로써, 미리 프로그래밍된 명령어 집합이 저장되는 메모리 및 상기 인스트럭션을 수행할 수 있는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어기(180)는 특정 알고리즘으로 프로그래밍된 인스트럭션을 실행함으로써 현재 모니터링되는 빔 형상과 타겟 빔 형상을 비교하고, 비교 결과에 따라 구동 전압을 결정하며, 결정된 구동 전압에 따라 빔 형상이 타겟 빔 형상을 나타내도록 전압 구동 광감쇠기를 제어할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 레이저 광원(예컨대 단일 모드 시드 레이저)으로부터 모드분할 다중화기의 입력 단까지는 HI1060 광섬유 등의 1um 파장대역에서 단일모드인 광섬유로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시 예에 의하면, 모드분할 다중화기(140)는 HI1060 광섬유로 이루어진 소정의 채널을 입력단으로 하고, SMF-28 광섬유 등 1um 파장에서 다중모드인 광섬유를 출력단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광분배기가 1X3인 경우, 광섬유 레이저 장치(1000)는 3개의 전압 구동 광감쇠기를 포함할 수 있고, 모드분할 다중화기는 3개 채널을 입력단으로 하고, 다중모드인 광섬유를 출력단으로 포함할 수 있다.

도 2는 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 구조를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하여 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치(2000)의 구조를 설명한다. 일 실시 예에 의하면 광섬유 레이저 장치(2000)는 레이저 광원(110), 광분배기(120), 전압 구동 광감쇠기(130), 모드 분할 다중화기(140), 다중 모드 광섬유 증폭기(152), 빔 분배기(160), 빔 형상 측정기(170) 및 제어기(180)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 레이저 광원(110), 광분배기(120), 전압 구동 광감쇠기(130), 모드 분할 다중화기(140), 빔 분배기(160), 빔 형상 측정기(170) 및 제어기(180)의 동작은 도 1에서 상술한 바에 대응될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치(2000)내 다중 모드 광섬유 증폭기(152)는 모드 분할 다중화기에서 고차 모드로 변환된 후 합쳐진 레이저 빔의 세기를 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, 모드 분할 다중화기(140)로 입력되는 레이저 빔들은 전압 구동 광감쇠기(130)에 의해 소정의 전압 값에 따른 감쇠 정도로 감쇠된 상태이므로, 다중 모드 광섬유 증폭기(152)는 모드 분할 다중화기(140)에 의해 고차 모드로 변환된 후 합쳐진 레이저 빔의 세기를 증폭시킴으로써 빔 형상 측정기가 정확한 빔 형상을 측정하도록 하거나, 출력 세기를 원하는 만큼 증폭할 수 있다.

도 3은 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 블록도이다.

도 3을 참조하여 일 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 구성을 설명하기로 한다. 일 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치(3000)는 레이저 광원(310), 1ⅹN광 분배기 (320), 전압구동 광감쇠기(330), 모드분할 다중화기(340), 다중 모드 광섬유(250), 빔 분배기(260), 빔형상 측정기(270), 메모리(280) 및 다중 모드 광섬유 증폭기(290)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 레이저 광원(310)은 적어도 하나의 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 레이저 광원은(310)은 적어도 하나의 레이저 다이오드를 이용하여 미리 설정된 단일 모드의 레이저를 생성할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의하면, 레이저 광원(310)은 레이저 다이오드 또는 공진기형 광섬유 레이저 광원일 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의하면, 레이저 광원(310)은 편광유지 광섬유 또는 무편광 광섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 레이저 광원(310)에서 생성되는 기본 모드의 레이저 빔은 레이저의 선폭이 광대역 또는 협대역일 수 있다. 또한, 일 실시 예에 의하면, 레이저 광원(310)은 프로세서(290)의 제어에 의해 소정의 주기에 따라 레이저를 발진할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 레이저 광원(310)으로부터 발진되는 레이저 빔의 발진 형태는 연속 발진 또는 펄스 형태 중 적어도 하나일 수 있다.

1ⅹN광 분배기(320)는 획득된 레이저 빔을 N개로 분할하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 1ⅹN광 분배기 (320)분배기는 기본 모드의 레이저 빔을 획득하고, 획득된 레이저 빔을 기본 모드에 따른 레이저 빔 형상을 가지는 N개의 레이저 빔을 생성할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 1ⅹN광 분배기(320)는 레이저 광원(310)에서 생성되는 레이저의 선폭에 기초하여, 광 분배기를 통한 레이저 분할 채널 별 광간섭이 일어나지 않도록 마련될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 1ⅹN광 분배기(320)는, 레이저 광원(310)에서 생성되는 레이저의 선폭이 협대역인 경우, 광 분배기(320)는 광 분배기에서 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔들의 각각에 대한 분할 채널의 광경로 길이 차이가 결맞음 길이 보다 길도록 하여 상기 분할 채널간의 광간섭이 일어나지 않도록 마련될 수 있다.

또 다른 실시 예에 의하면, 1ⅹN광 분배기(320)는 레이저 광원에서 생성되는 레이저 빔의 발진 형태에 기초하여 광 분배기 내 레이저의 분할 채널 별 광경로 길이 차이를 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 레이저 광원(310)에서 생성되는 레이저 빔의 발진형태가 펄스 형태인 경우, 1ⅹN광 분배기(320)는 광 분배기에서 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔들의 각각에 대한 분할 채널의 광경로 길이 차이가 레이저 펄스 주기의 정수배만큼의 지연을 주도록 길이가 맞춰질 수 있다.

전압 구동 광감쇠기(330)는 소정의 전압 값을 획득하고, 획득된 전압 값에 따라 결정되는 감쇠 비율로, 레이저 빔을 감쇠시킬 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 전압 구동 광감쇠기(330)는 제어기 또는 프로세서(290)로부터 구동 전압 정보를 획득하고, 획득된 구동 전압 값에 따라 레이저 빔을 감쇠시킬 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 전압 구동 광감쇠기(330)는 전압 세기에 따라 광 분배기 및 전압 구동 광감쇠기로 연결되는 광섬유의 구부림 정도를 조절하거나, 전압 구동 광감쇠기(330)내 ND(Neutral Density) 필터 위치를 조절함으로써 광 분배기로부터 분할된 레이저의 감쇠 정도를 조절할 수 있다.

모드 분할 다중화기(340)는 3가지 공간 모드에 의한 다양한 빔 형상 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 예를 들어, 모드 분할 다중화기(340)는 프로세서(290)의 제어에 의해 소정의 광섬유 공간 모드들(예컨대 후술하는 LP01, LP11a, LP11b)의 세기 비율을 조절함으로써, 특정 빔 형상(예컨대 단일 모드, 일자형, flat-top, 고리형) 을 가지는 레이저 빔을 출력할 수 있다.

일 실시 예에 의하면 모드분할 다중화기(340)는 이종 광섬유간 다른 공간 모드의 유효굴절률이 같음을 이용하여 모드 변환이 일어나도록 하는 모드변환소자(mode selective coupler) 또는 장주기 격자(long period grating) 기반 모드분할 다중화기일 수 있다.

다중 모드 광섬유(250)는 각각의 기본 모드 레이저 빔들이 모드 분할 다중화기(340)내에서 고차 모드로 변환되면, 합성된 레이저 빔을 출력한다. 빔 분배기(260), 빔 형상 측정기(270) 및 다중모드 광섬유 증폭기(290)는 도 1 내지 2에서 상술한 바와 같으므로 구체적인 동작은 생략하기로 한다.

메모리(280)는 하나 이상의 인스트럭션을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(280)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션은 레이저 광원(310), 광 분배기, 전압구동 광감쇠기(330), 모드분할 다중화기(340), 빔 분배기(260), 빔형상 측정기(270), 다중모드 광섬유 증폭기(290)의 동작을 제어하기 위한 프로그래밍 명령어를 포함할 수 있다.

또한, 일 실시 예에 의하면, 메모리(280)는 SPGD(Stochastic parallel gradient descent) 알고리즘 또는 소정의 인공 지능 알고리즘을 저장할 수도 있다. 또한, 일 실시 예에 의하면, 메모리(280)는 소정의 인공 지능 알고리즘을 수행하기 위한 인공 지능 모델로써 CNN (Convolutional Neural Network), DNN (Deep Neural Network), RNN (Recurrent Neural Network), RBM (Restricted Boltzmann Machine), DBN (Deep Belief Network), BRDNN(Bidirectional Recurrent Deep Neural Network) 또는 심층 Q-네트워크 (Deep Q-Networks) 등을 더 저장할 수도 있다.

일 실시 예에 의하면, 메모리(280)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

프로세서(290)는 메모리(280)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써 전압구동 광감쇄기와 모드분할 다중화기를 이용하여 광섬유 공간모드들 간의 세기 비율을 실시간으로 제어함으로써 빔 형상 변화 및 특정 빔 형상 항상성 유지할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(290)는 복수의 전압 구동 광감쇠기에서 각각 감쇠된 레이저 빔의 감쇠 정도에 대응되는 적어도 하나의 광섬유 공간 모드를 결정하고, 상기 결정된 광섬유의 공간 모드들의 구성 비율에 관한 공간 모드 비율을 결정하며, 상기 결정된 공간 모드 비율에 따라 상기 복수의 전압 구동 광감쇠기 각각에 대한 구동 전압을 결정할 수 있다.

또한, 일 실시 예에 의하면, 프로세서(290)는 모드분할 다중화기 또는 광섬유 증폭기를 통하여 증폭된 레이저 빔을 획득하고, 획득된 레이저 빔의 빔 형상을 측정할 수 있다. 프로세서(290)는 기 설정된 타겟 레이저 빔 형상과, 현재 모니터링되는 레이저 빔의 빔 형상을 비교할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 프로세서(290)는 타겟 레이저 빔 형상 이미지 내 픽셀과 현재 측정되는 레이저 빔 형상 이미지 내 픽셀 값을 비교하고, 각 픽셀에 대한 픽셀 값 차이를 식별할 수 있다. 프로세서(290)는 각 픽셀별 픽셀 값 차이가 기 설정된 임계 픽셀 값 이하가 되도록 전압 구동 광감쇠기의 구동 전압을 결정하고, 결정된 구동 전압에 기초하여 레이저 빔이 소정의 비율로 감쇠되도록 할 수 있다.

또한, 일 실시 예에 의하면 프로세서(290)는 SPGD(Stochastic parallel gradient descent) 알고리즘 또는 소정의 인공 지능 알고리즘에 기초하여, 상기 구동 전압이 기 설정된 타겟 구동 전압 패턴에 매칭되도록, 상기 구동 전압을 능동적으로 조절할 수 있다. 상술한 메모리(280)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 수행함으로써 소정의 레이저 빔 형상에 따른 레이저 빔을 출력하는 프로세서(290)의 동작은 도 1 내지 도 2의 제어기(180)에 의해 수행될 수 있다.

도 4는 일 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.

S410에서, 광섬유 레이저 장치(1000)는 레이저 광원으로부터 기본 모드의 레이저 빔을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광섬유 레이저 장치(1000)는 도 1 내지 도 3의 레이저 광원을 통하여 기본 모드의 레이저 빔을 생성할 수 있다. S420에서, 광섬유 레이저 장치(1000)는 레이저 광원으로부터 생성된 레이저 빔을 광 분배기로 입력함으로써 기본 모드의 레이저 빔을 미리 설정된 수로 분할할 수 있다. 광 분배기의 동작은 도 1 내지 도 3에서 상술한 바에 대응될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

S430에서, 광섬유 레이저 장치(1000)는 미리 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 미리 설정된 감쇠 정도에 따라 감쇠시킬 수 있다. 예를 들어, 광섬유 레이저 장치(1000)는 제어기로부터 출력된 구동 전압에 기초하여, 구동 되고, 구동 전압에 따른 소정의 감쇠 정도로 레이저 빔을 감쇠시키는 구동 전압 광감쇠기를 이용하여 분할된 레이저 빔들을 감쇠시킬 수 있다.

S440에서, 광섬유 레이저 장치(1000)는 각각 감쇠된 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 미리 설정된 모드에 따른 레이저 빔으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 광섬유 레이저 장치(1000)는 분할모드 다중화기를 이용하여 N개로 분할된 기본 모드의 레이저 빔을 각 고차모드로 변환한 후, 소정의 공간 모드 비율에 따라 고차 모드로 변환된 레이저 빔들을 합성함으로써 특정 빔 형상에 대응되는 레이저 빔으로 변환할 수 있다.

S450에서, 광섬유 레이저 장치(1000)는 S440에서 변환된 레이저 빔을 빔 분배기로 전달함으로써 레이저 빔의 일부를 분배할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 빔 분배기에서 분배된 일부의 레이저 빔은 빔 형상 측정기로 전달될 수 있다.

또한, 일 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치(1000)는 상기 분배된 레이저 빔의 일부를 획득하고, 상기 획득된 레이저 빔의 일부의 형상을 측정하고, 상기 측정된 형상에 기초하여, 상기 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔이 각각 감쇠되는 정도를 결정하기 위한 구동 전압을 결정하며, 상기 결정된 구동 전압에 기초하여 상기 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 각각 감쇠시킬 수 있다.

도 5는 일 실시 예에 따른 공간 모드에 기초한 다양한 빔 형상 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.

일 실시 예에 의하면 광섬유 레이저 장치(1000)가 이용하는 모드분할 다중화기는 미리 설정된 공간 모드에 대한 정보를 저장할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 모드분할 다중화기는 소정의 공간 모드에 의한 다양한 빔 형상 시뮬레이션을 수행함으로써, 단일 모드(502), 일자형(504), Flat-top(506) 또는 고리형(508)의 레이저 빔 형상을 가지는 레이저 빔을 출력할 수 있다. 예를 들어, 광섬유 레이저 장치(1000)는 소정의 공간 모드들의 구성 비율(512)을 조절함으로써, 특정 빔 형상(520)을 가지는 레이저 빔을 출력할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치(1000)가 모드분할 다중화기를 통하여 이용하는 광섬유 공간 모드는 LP01(514), LP11a(516), LP11b(518)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 더 많은 수의 광섬유 공간 모드를 포함할 수도 있다. 일 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치(1000)가 이용하는 공간 모드는 전압 구동 광감쇠기의 레이저 빔 감쇠 정도에 기초하여 달라질 수 있다.

예를 들어, 광섬유 레이저 장치(1000)는 서로 다른 공간 모드들의 구성 세기 비율을 조절함으로써, 서로 다른 빔 형상을 가지는 레이저 빔을 생성할 수 있다. 광섬유 레이저 장치(1000)에서 출력되는 레이저 빔의 각각의 빔 형상은 단일 모드형(502), 일자형(504), flat-top형(506), 고리형(508)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6은 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 레이저 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.

S602에서, 광섬유 레이저 장치(1000)는 기저 모드로 사용하기 위해 각 공간 모드의 형상을 측정할 수 있다. 예를 들어, 광섬유 레이저 장치(1000)가 SPGD (stochastic parallel gradient descent) 알고리즘을 사용할 경우, 먼저 각 기저모드 (basis mode) 정보가 필요하다. 기저모드는 LP01, LP11a, LP11b 각 공간모드의 이상적인 시뮬레이션 빔형상을 사용할 수도 있고, 실험으로 미리 측정한 빔형상을 사용할 수도 있다.

S604에서, 광섬유 레이저 장치(1000)는 목표한 빔 형상 생성을 위해 미리 공간 모드의 비율을 결정할 수 있다. 예를 들어, 광섬유 레이저 장치(1000)는 S602에서 획득된 기저 모드 정보에 따라 특정되는 기저 모드를 이용하여 타겟 빔 형상 생성을 위한, 전압구동 광감쇠기 인가 전압을 결정할 수 있다.

S606에서, 광섬유 레이저 장치(1000)는 빔 분배기로부터 전달되는 레이저 빔의 일부를 획득하고, 획득된 레이저 빔의 빔 형상 측정 정보를 획득한다. 광섬유 레이저 장치(1000)는 현재 측정된 레이저 빔의 빔 형상이 목표 빔 형상과 유사한지 여부를 비교할 수 있다. S608에서, 광섬유 레이저 장치(1000)는 현재 측정된 레이저 빔의 빔 형상이 목표 빔 형상과 유사하지 않은 경우, 전압구동 광감쇠기 인가 전압을 추가로 조절할 수 있다. 예를 들어, 광섬유 레이저 장치(1000)는 현재 측정된 레이저 빔의 빔 형상이 목표 빔 형상과 유사하지 않은 경우, 전압구동 광감쇠기로 전달되는 구동 전압의 미세 조정을 통하여, 새로 측정된 레이저 빔의 형상이 목표 빔 형상과 유사해지도록 할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 광섬유 레이저 장치(1000)는 현재 모니터링되는 레이저 빔의 형상과 목표 빔 형상 이미지를 비교한 결과 차이 값이 기 설정된 오차 범위 이내를 벗어나는 경우, 전압구동 광감쇠기로 전달되는 구동 전압의 추가 미세 조정을 수행할 수 있다.

즉, 광섬유 레이저 장치(1000)는 이상적 빔 형상을 기준 빔으로 설정하고, SPGD 알고리즘을 통해 목표 빔 형상과 유사해지는 공간 모드 비율을 다시 설정할 수 있다. 그리고 광섬유 레이저 장치(1000)는 목표 빔 형상을 나타내는 레이저 빔이 출력되도록 하기 위해 새로운 공간 모드 비율을 설정하는 동작, 설정된 공간 모드 비율에 기초하여 모드분할 다중화기로부터 출력된 레이저 빔의 형상을 목표 빔형상과 비교하는 동작 및 비교 결과에 기초하여 전압 구동 광감쇠기의 인가 전압을 조절하는 동작을 반복적으로 수행함으로써 최종적으로는 광섬유 레이저 장치에서 출력되는 레이저 빔의 빔 형상이 목표 빔 형상과 유사해지도록 제어할 수 있다.

S610에서, 광섬유 레이저 장치(1000)는 현재 측정된 레이저 빔의 빔 형상이 목표 빔 형상과 유사한 경우, 또는 현재 측정된 레이저 빔의 빔 형상과 목표 빔 형상의 차이가 기 설정된 오차 범위 이내인 경우, 현재 측정된 레이저 빔의 빔 형상이 목표 빔 형상과 유사한 것으로 식별할 수 있다. 예를 들어, 광섬유 레이저 장치(1000)는 현재 측정된 레이저 빔의 빔 형상이 목표 빔 형상과 유사한 것으로 식별되는 경우, 측정한 목표 빔형상을 기준 빔형상으로 설정하고, 이후 측정되는 빔형상들을 SPGD 알고리즘을 통해 기준 빔형상과 동일하게 유지하도록 전압구동 광감쇠기 인가전압을 조절함으로써, 특정 빔 형상을 나타내는 레이저 빔이 생성되도록 함과 함께 생성된 레이저 빔의 빔 형상이 목표 빔 형상으로 유지되도록 할 수 있다. 즉, 본 개시에 따른 광섬유 레이저 장치(1000)는 특정 빔 형상을 가지는 레이저 빔의 형상을 생성하고, 생성된 레이저 빔이 소정의 빔 형상을 유지하도록 함으로써, 레이저 빔의 형상의 항상성이 유지되도록 할 수 있다.

본 개시에 따른 광섬유 레이저 장치(1000)는 타겟 빔 형상을 획득하기 위해 입력 신호를 바탕으로 출력 신호의 세기를 조절하는 SPGD 알고리즘 외에도, 합성곱 신경망 또는 Genetic algorithm 등의 알고리즘에 따른 인공지능 모델을 이용하여 원하는 빔 형상의 레이저 빔을 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 생성된 레이저 빔의 빔 형상의 항상성이 유지되도록 할 수 있다.

일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

또한, 상기 일 실시 예에 다른 방법을 수행하도록 하는 프로그램이 저장된 기록매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 장치가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상에서 본 개시의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 개시의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 개시의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 개시의 권리범위에 속한다.

Claims (13)

1. 광섬유 레이저 장치에 있어서,
   기본 모드의 레이저 빔을 생성하는 레이저 광원;
   상기 레이저 광원에서 생성된 기본 모드의 레이저 빔을 기 설정된 수로 분할하는 광분배기;
   소정의 구동 전압에 기초하여 상기 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 각각 감쇠시키는 복수의 전압 구동 광감쇠기;
   상기 각각 감쇠된 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 획득하고, 상기 획득된 레이저 빔을 미리 설정된 기본 모드 및 고차 모드 레이저 빔으로 변환하는 모드분할 다중화기;
   상기 모드분할 다중화기에서 변환된 레이저 빔의 일부를 분배하는 빔 분배기;
   상기 빔 분배기에서 분배된 레이저 빔을 획득하고, 획득된 레이저 빔의 형상을 측정하는 빔형상 측정기; 및
   상기 측정된 레이저 빔의 형상에 기초하여 상기 소정의 구동 전압을 결정하고, 상기 결정된 구동 전압을 상기 전압 구동 광감쇠기로 전송함으로써 상기 전압 구동 광감쇠기를 제어하는 제어기; 를 포함하고,
   상기 모드분할 다중화기는 상기 전압 구동 광감쇠기에서 각각 감쇠된 레이저 빔의 감쇠 정도에 대응되는 적어도 하나의 광섬유 공간 모드들을 결정하고, 상기 결정된 광섬유 공간 모드들의 구성 비율에 따라 기본 모드 및 고차 모드로 변환된 레이저 빔들을 합성함으로써 상기 미리 설정된 특정 형상의 레이저 빔으로 출력하며,
   상기 제어기는 상기 측정된 레이저 빔의 형상과 미리 계산으로 설정된 특정 형상의 레이저 빔이 유사한 것으로 식별되면, 상기 측정된 레이저 빔의 형상을 기준 빔형상으로 설정하고, 이후 측정되는 빔형상들을 상기 설정된 기준 빔형상과 동일하게 유지되도록 상기 전압 구동 광감쇠기를 각각 반복적으로 제어함으로써, 생성된 레이저 빔형상의 항상성이 유지되도록 하는 광섬유 레이저 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광섬유 레이저 장치는
   상기 모드분할 다중화기에서 출력되는 상기 변환된 레이저 빔의 세기를 증폭시키는 광섬유 증폭기; 를 더 포함하고,
   상기 빔 분배기는 상기 증폭된 세기를 가지는 상기 레이저 빔의 일부를 획득하는 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 레이저 광원은 레이저 다이오드 또는 공진기형 광섬유 레이저 광원이고, 편광유지 광섬유 또는 무편광 광섬유를 포함하며,
   상기 레이저 광원에서 생성되는 기본 모드의 레이저 빔은 레이저의 선폭이 광대역 혹은 협대역이고, 상기 레이저 빔의 발진형태는 연속발진 또는 펄스형태인 것을 특징으로 하는, 광섬유 레이저 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 레이저 광원에서 생성되는 레이저의 선폭이 협대역인 경우,
   상기 광 분배기는, 상기 광 분배기에서 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔들의 각각에 대한 분할 채널의 광경로 길이 차이가 결맞음 길이 보다 길도록 하여 상기 분할 채널간의 광간섭이 일어나지 않도록 마련되는 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 레이저 광원에서 생성되는 레이저 빔의 발진형태가 펄스형태인 경우,
   상기 광 분배기는, 상기 광 분배기에서 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔들의 각각에 대한 분할 채널의 광경로 길이 차이가 레이저 펄스 주기의 정수배만큼의 지연을 주도록 길이가 맞춰지는 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 전압 구동 광감쇠기는 구동 전압의 세기에 따라 상기 광 분배기 및 상기 전압 구동 광감쇠기로 연결되는 광섬유의 구부림 정도를 조절하거나, 상기 전압 구동 광감쇠기 내 ND(Neutral Density) 필터의 위치를 조절함으로써, 상기 레이저 빔을 감쇠시키는 것을 특징으로 하는, 광섬유 레이저 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 모드분할 다중화기는
   이종 광섬유간 다른 공간 모드의 유효굴절률이 같음을 이용하여 모드 변환이 일어나도록 하는 모드변환소자 또는 장주기 격자 기반 모드분할 다중화기인 것을 특징으로 하는, 광섬유 레이저 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 제어기는
   SPGD(Stochastic parallel gradient descent) 알고리즘 또는 소정의 인공 지능 알고리즘에 기초하여, 상기 구동 전압이 기 설정된 타겟 구동 전압 패턴에 매칭되도록, 상기 구동 전압을 능동적으로 조절하는 것을 특징으로 하는, 광섬유 레이저 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 제어기는
    하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리; 및
    상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 적어도 하나의 프로세서; 를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써
    상기 레이저 광원, 상기 광분배기, 상기 전압 구동 광감쇠기, 상기 모드분할 다중화기, 상기 빔 분배기 또는 상기 빔형상 측정기 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 광섬유 레이저 장치.
11. 광섬유 레이저 장치의 동작 방법에 있어서,
    레이저 광원으로부터 기본 모드의 레이저 빔을 생성하는 단계;
    상기 생성된 기본 모드의 레이저 빔을 기 설정된 수로 분할하는 단계;
    상기 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔을 미리 설정된 감쇠 정도에 따라 각각 감쇠시키는 단계;
    상기 각각 감쇠된 기 설정된 수로 분할된 레이저 빔의 감쇠 정도에 대응되는 적어도 하나의 광섬유 공간 모드들을 결정하고, 상기 결정된 광섬유 공간 모드들의 구성 비율에 따라 기본 모드 및 고차 모드로 변환된 레이저 빔들을 합성함으로써 상기 미리 설정된 특정 형상의 레이저 빔으로 출력하는 단계;
    상기 변환된 레이저 빔의 일부를 분배하는 단계;
    상기 분배된 레이저 빔의 일부를 획득하고, 상기 획득된 레이저 빔의 일부의 형상을 측정하는 단계;
    상기 측정된 레이저 빔의 형상과 미리 계산으로 설정된 특정 형상의 레이저 빔이 유사한 것으로 식별되면, 상기 측정된 레이저 빔의 형상을 기준 빔형상으로 설정하는 단계; 및
    이후 측정되는 빔형상들을 상기 설정된 기준 빔형상과 동일하게 유지되도록 전압 구동 광감쇠기를 각각 반복적으로 제어하는 단계;
    를 포함하여 생성된 레이저 빔형상의 항상성이 유지되도록 하는 방법.
12. 삭제
13. 삭제

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