KR102645677B1 - 유지보수가 용이한 고출력 레이저 출력장치 및 레이저 다이오드 광모듈 - Google Patents
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Abstract
유지보수가 용이한 고출력 레이저 출력장치 및 레이저 다이오드 광모듈을 개시한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 광 케이블과 상기 광 케이블의 전방에 배치되어, 입사되는 레이저 빔들을 상기 광 케이블의 코어로 집광하는 집광 렌즈 및 레이저 빔을 각각 생성하여, 상기 집광 렌즈로 반사시키는 복수의 레이저 다이오드 광모듈을 포함하며, 상기 레이저 다이오드 광모듈은 레이저 빔을 생성하는 레이저 다이오드와 상기 레이저 다이오드가 조사하는 광 축상의 레이저 다이오드의 전방에 배치되어, 레이저 빔의 수직 방향으로의 분산을 억제하는 FAC 렌즈와 상기 FAC 렌즈를 통과한 레이저 빔을 입사받아, 레이저 빔의 수평 방향으로의 분산을 억제하는 SAC 렌즈와 상기 SAC 렌즈를 통과한 레이저 빔을 상기 집광 렌즈로 반사시키는 미러 및 상기 레이저 다이오드 광모듈 내 각 구성을 배치시키며 고정하는 서브마운트를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 광 케이블과 상기 광 케이블의 전방에 배치되어, 입사되는 레이저 빔들을 상기 광 케이블의 코어로 집광하는 집광 렌즈 및 레이저 빔을 각각 생성하여, 상기 집광 렌즈로 반사시키는 복수의 레이저 다이오드 광모듈을 포함하며, 상기 레이저 다이오드 광모듈은 레이저 빔을 생성하는 레이저 다이오드와 상기 레이저 다이오드가 조사하는 광 축상의 레이저 다이오드의 전방에 배치되어, 레이저 빔의 수직 방향으로의 분산을 억제하는 FAC 렌즈와 상기 FAC 렌즈를 통과한 레이저 빔을 입사받아, 레이저 빔의 수평 방향으로의 분산을 억제하는 SAC 렌즈와 상기 SAC 렌즈를 통과한 레이저 빔을 상기 집광 렌즈로 반사시키는 미러 및 상기 레이저 다이오드 광모듈 내 각 구성을 배치시키며 고정하는 서브마운트를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력장치를 제공한다.
Description
본 발명은 각 구성들의 유지보수가 용이해진 고출력 레이저 출력장치 및 레이저 다이오드 광모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, LASER)란 외부의 자극에 의해 매질로부터 빛을 방출하게 하고, 공진기에 의해 증폭된 빛을 말한다.
이러한 레이저는 증폭 매질, 공진기, 펌핑 소스(Pump Source)로 구성되어 있으며, 매질의 종류에 따라 예컨대, 가스 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저, 그리고 광섬유 레이저 등으로 분류된다.
특히, 레이저는 사용이 용이하고 깨끗하며 신속한 가공결과를 제공하기 때문에 여러 산업분야에 응용되고 있으며, 고출력 레이저에 대한 요구 증가로 새로운 산업용 레이저 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
앞서 언급한 광섬유 레이저는 고체 레이저 중에서도 유례없이 높은 광-광 변환 효율을 갖고 있으며, 좋은 빔 품질을 갖고 있을 뿐 아니라 광섬유 자체에 공진기를 형성할 수 있으므로 일반 레이저와 같은 매질과 분리된 공진기를 갖지 않기 때문에 유지보수가 필요 없어 산업용 광원으로서 각광을 받고 있다.
현재, 시장에서의 광섬유 레이저의 개발은 고출력 연속 동작레이저, 펄스 동작 레이저, 초고속 광원으로써의 개발이 이루어지고 있으며, 지난 수년간 많은 회사들이 산업용으로 사용되는 KW급 레이저를 제작하고 있다.
한편, 종래의 고출력 레이저 출력장치는 모든 구성들이 하나의 서브마운트에 장착되어 동작해 왔다. 서브 마운트 상의 적절한 위치에 각 레이저 다이오드 칩, 레이저 다이오드 칩이 조사하는 광 축 상에 FAC(Fast Axis Collimator) 렌즈, SAC(Slow Axis Collimator) 렌즈 및 거울이 배치되어 광을 적절한 방향으로 조사한다.
이때, 모든 구성들이 하나의 서브마운트에 장착되어 동작하기 때문에, 하나의 소자에 이상이 발생할 경우, 장치 전체를 교체해야만 했다. 이에 따라, 종래의 고출력 레이저 출력장치는 유지/보수를 함에 있어 상당한 불편이 존재하였으며 많은 비용이 소모되었던 문제가 있었다.
본 발명의 일 실시예는, 하나의 동작을 수행할 수 있는 구성들을 모듈화하여 탈·부착을 가능케함으로서, 유지/보수를 용이하게 한 고출력 레이저 출력장치 및 레이저 다이오드 광모듈을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 광 케이블과 상기 광 케이블의 전방에 배치되어, 입사되는 레이저 빔들을 상기 광 케이블의 코어로 집광하는 집광 렌즈 및 레이저 빔을 각각 생성하여, 상기 집광 렌즈로 반사시키는 복수의 레이저 다이오드 광모듈을 포함하며, 상기 레이저 다이오드 광모듈은 레이저 빔을 생성하는 레이저 다이오드와 상기 레이저 다이오드가 조사하는 광 축상의 레이저 다이오드의 전방에 배치되어, 레이저 빔의 수직 방향으로의 분산을 억제하는 FAC 렌즈와 상기 FAC 렌즈를 통과한 레이저 빔을 입사받아, 레이저 빔의 수평 방향으로의 분산을 억제하는 SAC 렌즈와 상기 SAC 렌즈를 통과한 레이저 빔을 상기 집광 렌즈로 반사시키는 미러 및 상기 레이저 다이오드 광모듈 내 각 구성을 배치시키며 고정하는 서브마운트를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 각 레이저 다이오드 광모듈 내 포함되는 서브 마운트는 각 레이저 다이오드 광모듈 내 포함되는 레이저 다이오드가 배치되는 위치의 높이가 서로 다른 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 각 레이저 다이오드 광모듈에서 출력되는 레이저 빔은 상호 간에 중첩되지 않고 출력되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서브마운트는 고저차를 갖는 상반부와 하반부로 구분되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 상반부에는 상기 레이저 다이오드 및 상기 FAC 렌즈가, 상기 하반부에는 상기 SAC 렌즈 및 상기 미러가 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서브마운트는 상기 레이저 다이오드가 배치되는 부분 내에, 상기 레이저 다이오드가 배치될 수 있도록 하는 제1 삽입부 및 상기 FAC 렌즈가 배치될 수 있도록 하는 제2 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 레이저 출력 장치 내에 배치되어, 집광 렌즈를 거쳐 광 케이블로 레이저를 출력하기 위한 레이저 다이오드 광모듈에 있어서, 레이저 빔을 생성하는 레이저 다이오드와 상기 레이저 다이오드가 조사하는 광 축상의 레이저 다이오드의 전방에 배치되어, 레이저 빔의 수직 방향으로의 분산을 억제하는 FAC 렌즈와 상기 FAC 렌즈를 통과한 레이저 빔을 입사받아, 레이저 빔의 수평 방향으로의 분산을 억제하는 SAC 렌즈와 상기 SAC 렌즈를 통과한 레이저 빔을 상기 집광 렌즈로 반사시키는 미러 및 상기 레이저 다이오드 광모듈 내 각 구성을 배치시키며 고정하는 서브마운트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광모듈을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서브 마운트 내 상기 레이저 다이오드가 배치되는 위치의 높이는 가변될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서브마운트는 고저차를 갖는 상반부와 하반부로 구분되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 상반부에는 상기 레이저 다이오드 및 상기 FAC 렌즈가, 상기 하반부에는 상기 SAC 렌즈 및 상기 미러가 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서브마운트는 상기 상반부 내에 상기 레이저 다이오드가 배치될 수 있도록 하는 제1 삽입부 및 상기 FAC 렌즈가 배치될 수 있도록 하는 제2 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 서브마운트는 상기 하반부 내에 상기 SAC 렌즈가 배치될 수 있도록 하는 제3 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 동작을 수행할 수 있는 구성들을 모듈화하여 탈·부착을 가능케함으로서, 유지/보수를 용이하게 한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 레이저 출력장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 레이저 출력장치에서 출력되는 레이저 빔을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 레이저 출력장치 내 포함된 광모듈의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 레이저 다이오드와 FAC 렌즈가 삽입되는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 FAC 렌즈가 삽입된 상태에서 레이저 다이오드에서 레이저 빔이 출력되는 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 SAC 렌즈가 추가로 삽입되는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 SAC 렌즈가 삽입된 상태에서 레이저 다이오드에서 레이저 빔이 출력되는 모습을 도시한 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 광모듈이 배치된 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 레이저 출력장치에서 출력되는 레이저 빔을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 레이저 출력장치 내 포함된 광모듈의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 레이저 다이오드와 FAC 렌즈가 삽입되는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 FAC 렌즈가 삽입된 상태에서 레이저 다이오드에서 레이저 빔이 출력되는 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 SAC 렌즈가 추가로 삽입되는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 SAC 렌즈가 삽입된 상태에서 레이저 다이오드에서 레이저 빔이 출력되는 모습을 도시한 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 광모듈이 배치된 모습을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 레이저 출력장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 레이저 출력장치(100)는 복수의 고출력 레이저 다이오드 광모듈(110), 집광 렌즈(120) 및 광 케이블(130)을 포함한다.
고출력 레이저 다이오드 광모듈(110, 이하에서 '광모듈'이라 약칭함)은 복수 개가 배치되어, 출력을 위한 레이저 빔을 생성하여 조사한다. 하나의 광모듈(110)에서는 충분한 세기의 레이저 빔이 생성되기는 어렵기에, 복수의 광모듈(110a 내지 110c)에서 각각 레이저 빔을 생성한다. 각 광모듈(110)은 레이저 빔의 발산 각을 최소화하여 집광 렌즈(120)로 출력한다. 각 광모듈(110)은 서로 다른 높이에서 레이저를 조사하기에, 서로 중첩되지 않으며 집광 렌즈(120)로 출력할 수 있다. 각 광모듈(110)에서 조사되는 레이저 빔은 도 2에 예시되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 레이저 출력장치에서 출력되는 레이저 빔을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이. 각 광모듈(110)에서 조사되어 집광 렌즈(120)를 거친 레이저 빔은 높이 차에 의해 서로 중첩되는 것이 방지된다. 따라서, 광 케이블의 코어의 특정 부분이 과도하게 가열되는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 집광 렌즈(120)는 각 광모듈(110)에서 출력되는 레이저 빔을 광 케이블(130)의 코어로 집광시킨다.
광 케이블(130)은 입사되는 레이저 빔을 입사받아 다른 장치로 전달하거나, 외부로 출력한다.
이때, 광모듈(110)은 각각 레이저 빔을 생성하여 집광 렌즈(120)로 조사할 수 있는 필수 구성들을 포함하는 최소단위로 구현된다. 광모듈 각각이 후술할 서브 마운트, 레이저 다이오드, FAC 렌즈, SAC 렌즈 및 미러를 포함하여, 레이저 빔의 일부를 생성할 수 있다. 각각이 모듈화되어 구현됨에 따라, 어느 하나의 소자가 고장났을 경우, 고장난 소자를 포함한 광모듈만이 교체되면 되고 나머지 광모듈들은 온전히 동작할 수 있다. 또한, 해당 광모듈 역시 출력장치(100)로부터 분리되어 해당 소자만을 교체하거나, 다른 광모듈로 교체되어 출력장치(100)에 장착됨으로서 동작을 다시 수행할 수 있다. 이와 같이 각 구성들이 동작에 있어 필요한 최소단위로 모듈화됨에 따라, 각 소자들의 유지/보수가 현저히 용이해질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고출력 레이저 출력장치 내 포함된 광모듈의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈(110)은 서브마운트(310), 레이저 다이오드(320), FAC 렌즈(330), SAC 렌즈(340) 및 미러(350)를 포함한다.
서브마운트(310)는 광모듈(110) 내 포함된 각 구성들을 적절한 위치에 배치시켜 고정한다. 서브마운트(310)는 레이저 다이오드(320)에서 조사되는 레이저 빔이 최대한 분산되지 않은 채로 집광 렌즈(120)로 조사될 수 있도록, 각 구성들을 적절한 위치에 배치시켜 고정한다.
레이저 다이오드(320)는 서브마운트(310)에 안착되어, 외부(미도시)로부터 전류를 인가받아 레이저 빔을 출력한다. 레이저 다이오드(320)에 전류가 인가되면, 다이오드 내 활성층에서 레이저 빔이 출력된다. 출력되는 레이저 빔은 Fast Axis 축(수직방향)으로 더 길고, Slow Axis 축(수평 방향)으로 더 짧은 타원형 형상으로 출력된다. 보다, 구체적으로 레이저 빔은 수직방향으로 약 35도 내외의 각도로 발산되며, 수평방향으로는 약 5 내지 8도 내외의 각도로 발산한다. 이처럼 발산하는 레이저 빔은 FAC 렌즈(330) 및 SAC 렌즈(340)를 거치며 발산이 최소화된다.
FAC 렌즈(330)는 서브마운트(310) 내 레이저 다이오드(320)가 레이저 빔을 출력하는 광 경로 상에서 레이저 다이오드(320)의 전방에 배치되어, 레이저 빔의 Fast Axis 축(수직방향)으로의 분산을 억제한다. FAC 렌즈(330)는 서브마운트(310) 구조에 따라, 서브마운트(310)에 배치되는 동시에, 전술한 위치에 배치되며, 레이저 빔의 분산을 억제할 수 있다.
SAC 렌즈(340)는 서브마운트(310) 내에서 FAC 렌즈(340)를 거친 레이저 빔을 입사받아, 레이저 빔의 Slow Axis 축(수평 방향)으로의 분산을 억제한다.
미러(350)는 서브마운트(310) 내에서 SAC 렌즈(340)를 거친 레이저 빔을 입사받아, 레이저 빔이 집광 렌즈(120)로 진행하도록 경로를 바꾼다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트(310)는 제1 삽입부(414), 제2 삽입부(418) 및 제3 삽입부(425)를 포함한다.
서브마운트(310)는 고저차를 갖는 계단형으로 구현될 수 있다. 상단부(410)에는 제1 삽입부(414)와 제2 삽입부(418)가 배치되어 있어, 레이저 다이오드(320)와 FAC 렌즈(330)가 배치될 수 있다. 하단부(420)에는 제3 삽입부(425)가 배치되어 있어, SAC 렌즈(340)가 배치될 수 있다.
서브마운트(310)의 상단부(410)와 하단부(420)는 고저차를 갖도록 형성된다. 레이저 다이오드(320)에서 출력되어 FAC 렌즈(330)를 거친 레이저 빔이라도, Fast Axis축(수직 방향)으로 일정 길이를 가질 수 있다. 이에, 상단부(410)와 하단부(420)에 고저차가 형성되어 있지 않으면, FAC 렌즈(330)를 거친 레이저 빔의 진행 경로가 하단부(420)에 의해 방해를 받게 된다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 서브마운트(310)는 고저차를 가져 상단부(410)와 하단부(420)로 분리한다.
제1 삽입부(414)는 상단부(410)에 구현되어, 상단부(410)에 레이저 다이오드(320)가 배치될 수 있도록 한다. 제1 삽입부(414)는 일정 깊이의 홈을 구비할 수 있어, 레이저 다이오드(320)가 제1 삽입부(414)에 배치될 경우, 좌우로 이동하지 않도록 고정할 수 있다.
제2 삽입부(418)는 상단부(410)에 구현되어, 상단부(410)에 FAC 렌즈(330)가 배치될 수 있도록 한다. 제2 삽입부(418)는 제1 삽입부(414)로부터 레이저 다이오드(320)가 레이저 빔을 조사하는 방향의 전방에 형성되어, FAC 렌즈(330)가 레이저 다이오드(320)의 전방에 배치될 수 있도록 한다. 특히, 제2 삽입부(418)는 제1 삽입부(414)에 인접하여 형성됨에 따라, 레이저 다이오드(320)로부터 출력되는 레이저 빔이 바로 FAC 렌즈(330)를 거칠 수 있도록 한다.
제3 삽입부(425)는 하단부(420)에 구현되어, 하단부(420)에 SAC 렌즈(340)가 배치될 수 있도록 한다. 제3 삽입부(425)는 제2 삽입부(418)로부터 레이저 다이오드(320)가 레이저 빔을 조사하는 방향의 전방에 형성되며, FAC 렌즈를 거친 레이저 빔의 폭을 온전히 SAC 렌즈가 줄일 수 있는, 하단부(420)의 위치에 형성된다.
각 삽입부(제1 내지 제3 삽입부)에 삽입되는 각 구성(고출력 레이저 다이오드, FAC 렌즈 및 SAC 렌즈)은 에폭시를 이용한 UV 경화가 진행되며 삽입부에 삽입된 채 단단히 고정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 레이저 다이오드와 FAC 렌즈가 삽입되는 과정을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 FAC 렌즈가 삽입된 상태에서 레이저 다이오드에서 레이저 빔이 출력되는 모습을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이, 상단부(410)의 제1 삽입부(414)에는 레이저 다이오드(320)가, 상단부(410)의 제2 삽입부(418)에는 FAC 렌즈(330)가 배치된다.
이처럼 각 구성요소가 배치됨으로써, 레이저 다이오드(320)에서 조사되는 빔이 별도의 정렬과정 없이도 FAC 렌즈(330)를 통과할 수 있으며, 조사된 빔이 Fast Axis축(수직 방향)으로 분산되는 것을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 레이저 다이오드(320)에서 조사되어 FAC 렌즈(330)거친 레이저 빔이 Fast Axis축(수직 방향)으로의 분산이 최소화되어 조사되는 것을 확인할 수 있다. 다만, FAC 렌즈(330)만이 서브 마운트(310)에 장착되어 있기 때문에, 조사된 레이저 빔이 Slow Axis 축으로 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 고출력 레이저 다이오드 칩은 서브 마운트(310)의 제3 삽입부(425)에 SAC 렌즈(340)를 추가로 배치한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 SAC 렌즈가 추가로 삽입되는 과정을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈 내 서브마운트에 SAC 렌즈가 삽입된 상태에서 레이저 다이오드에서 레이저 빔이 출력되는 모습을 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이, 하단부(420)의 제3 삽입부(425)에는 SAC 렌즈(340)가 배치된다.
제3 삽입부(425)에 SAC 렌즈(340)가 배치됨에 따라, Slow Axis 축으로 분산되는 레이저 빔의 발산각을 감소시킨다.
이처럼 SAC 렌즈(340)가 배치된 후, SAC 렌즈(340)를 거친 레이저 빔을 반사시켜 집광 렌즈(120)로 입사시키기에 적합한 (서브마운트의 하단부 상의) 위치에 미러(미도시)가 배치된다. 미러(미도시)에 의해 분산이 최소화된 레이저 빔이 집광 렌즈(120)로 반사된다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 광모듈이 배치된 모습을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 도 4 내지 8 과정을 거치며 제조된 각각의 광모듈이 서로 인접하여 배치되며 레이저 빔을 집광 렌즈(120)로 조사할 수 있다. 이때, 각 광모듈의 서브마운트(310) 내 상단부(410)의 높이는 서로 다르게 구현됨으로서, 각 광모듈에서 조사되는 레이저 빔이 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 중첩되지 않도록 한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 고출력 레이저 출력장치
110: 고출력 레이저 다이오드 광모듈
120: 집광 렌즈
130: 광 케이블
310: 서브마운트
320: 레이저 다이오드
330: FAC 렌즈
340: SAC 렌즈
350: 미러
410: 상단부
414: 제1 삽입부
418: 제2 삽입부
420: 하단부
425: 제3 삽입부
110: 고출력 레이저 다이오드 광모듈
120: 집광 렌즈
130: 광 케이블
310: 서브마운트
320: 레이저 다이오드
330: FAC 렌즈
340: SAC 렌즈
350: 미러
410: 상단부
414: 제1 삽입부
418: 제2 삽입부
420: 하단부
425: 제3 삽입부
Claims (12)
- 광 케이블;
상기 광 케이블의 전방에 배치되어, 입사되는 레이저 빔들을 상기 광 케이블의 코어로 집광하는 집광 렌즈; 및
레이저 빔을 각각 생성하여, 상기 집광 렌즈로 반사시키는 복수의 레이저 다이오드 광모듈을 포함하며,
상기 레이저 다이오드 광모듈은,
레이저 빔을 생성하여 출력하는 레이저 다이오드, 여기서 출력되는 레이저 빔은 Fast Axis 축으로 상대적으로 더 길고, Slow Axis 축으로 상대적으로 더 짧은 타원형 형상을 가지며, Fast Axis 축 방향으로 35도를 기준으로 기 설정된 오차범위 내의 각도로 발산되며, Slow Axis 축 방향으로는 5 내지 8도 범위의 각도로 발산함;
상기 레이저 다이오드가 조사하는 광 축상의 레이저 다이오드의 전방에 배치되어, 레이저 빔의 수직 방향으로의 분산을 억제하는 FAC 렌즈;
상기 FAC 렌즈를 통과한 레이저 빔을 입사받아, 레이저 빔의 수평 방향으로의 분산을 억제하는 SAC 렌즈;
상기 SAC 렌즈를 통과한 레이저 빔을 상기 집광 렌즈로 반사시키는 미러; 및
상기 레이저 다이오드 광모듈 내 각 구성을 배치시키며 고정하는 서브마운트를 포함하며,
상기 서브마운트는 고저차를 갖는 계단형으로 구현되고, 상단부에는 상기 레이저 다이오드와 상기 FAC 렌즈가 배치되도록 하는 제1 삽입부와 제2 삽입부가 배치되며, 하단부에는 상기 SAC 렌즈가 배치되도록 하는 제3 삽입부가 배치되며,
상기 제1 삽입부는 기 설정된 제1 깊이의 홈을 구비하여, 상기 레이저 다이오드가 상기 제1 삽입부에 배치될 경우 좌우로 이동하지 않도록 고정하고,
상기 제2 삽입부는 상기 제1 삽입부로부터 상기 레이저 다이오드가 레이저 빔을 조사하는 방향의 전방에 형성되며, 상기 FAC 렌즈가 삽입되어 상기 레이저 다이오드의 전방에 배치될 수 있도록 하며,
상기 제3 삽입부는 상기 제2 삽입부로부터 상기 레이저 다이오드가 레이저 빔을 조사하는 방향의 전방에 형성되며, 상기 SAC 렌즈가 삽입되어 상기 FAC 렌즈를 거친 레이저 빔의 폭을 상기 SAC 렌즈가 줄일 수 있는, 상기 하단부의 위치에 형성되며,
각 광모듈의 서브마운트 내 상단부의 높이는 서로 다르게 구현됨에 따라, 각 광모듈에서 조사되는 레이저 빔이 서로 중첩되지 않도록 하고,
각 광모듈이 모듈화되어 구현됨에 따라, 어느 하나의 광모듈만이 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저 출력장치.
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| JP2021506100A (ja) * | 2017-11-01 | 2021-02-18 | ヌブル インク | マルチｋＷクラスの青色レーザーシステム |
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