KR19990016397A - Laser wavelength inverter - Google Patents
Laser wavelength inverter Download PDFInfo
- Publication number
- KR19990016397A KR19990016397A KR1019970038927A KR19970038927A KR19990016397A KR 19990016397 A KR19990016397 A KR 19990016397A KR 1019970038927 A KR1019970038927 A KR 1019970038927A KR 19970038927 A KR19970038927 A KR 19970038927A KR 19990016397 A KR19990016397 A KR 19990016397A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wavelength
- light
- gas
- laser
- pumping laser
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/041—Arrangements for thermal management for gas lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/145—Phase conjugate mirrors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
펄스 형태인 제1파장의 펌핑 레이저광을 발생시키는 펌핑 레이저와, 펌핑 레이저에서 입력되는 펌핑 레이저광에 의해 펌핑되어 장파장 레이저광을 발생시키도록 밀폐 가능하게 마련되어 있으며 그 내부에 가스가 채워진 가스셀과, 펌핑 레이저와 가스셀 사이에 설치되어 펌핑 레이저에서 출사된 펌핑 레이저광을 가스셀 내에 집속시킴으로써 펌핑 레이저광과 가스와의 상호 작용에 의해 유도 산란이 일어날 수 있도록 하는 집속렌즈를 구비하는 발진기를 포함하며, 집속렌즈에 의해 집속된 펌핑 레이저광과 가스와의 상호 작용에 의해 유도 라만 산란을 발생시킴으로써 제1파장의 광을 제2파장의 광으로 변환시키도록 된 레이저 파장 변환장치가 개시되어 있다.A pumping laser for generating a pulsed pumping laser light having a first wavelength, and a gas cell filled with a gas filled therein so as to be sealed by the pumping laser light input from the pumping laser to generate a long wavelength laser light; And an oscillator having a focusing lens installed between the pumping laser and the gas cell to focus the pumping laser light emitted from the pumping laser into the gas cell so that induced scattering may occur due to the interaction of the pumping laser light and the gas. A laser wavelength converting device is disclosed that converts light of a first wavelength into light of a second wavelength by generating induced Raman scattering by interaction between a pumping laser light focused by a focusing lens and a gas.
Description
본 발명은 레이저 파장 변환장치에 관한 것으로, 상세하게는 펌핑 레이저에 의해 펌핑되어 펌핑 레이저 파장의 광을 장파장의 레이저광으로 변환하는 레이저 파장 변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser wavelength converter, and more particularly, to a laser wavelength converter that is pumped by a pumping laser and converts light of a pumping laser wavelength into long-wavelength laser light.
일반적으로 거리 측정 등에는 사용자의 눈이 손상되지 않도록 하기 위해 장파장의 레이저광이 사용된다. 레이저광의 눈에 대한 안전성은 노출 조건에 따라 다르며, 레이저 광을 향하여 눈으로 직접 바라볼 때의 허용값(Maximum Permissible Exposure for Direct Ocular Exposure)은 다음과 같이 규정되어 있다.In general, a long wavelength laser light is used for distance measurement, so as not to damage the user's eyes. Eye safety for laser light varies depending on the exposure conditions, and the maximum permissible exposure for direct ocular exposure to the laser light is defined as follows.
즉, 파장이 1.064㎛이고 펄스폭이 10-9~5×10-5sec인 경우 허용값은 5×10-16J/㎠, 파장이 1.4㎛이상 이고 펄스폭이 10-9~10-7sec인 경우 허용값은 10-2J/㎠로 규정되어 있다. 상기한 규정에 의하면 파장이 1.54㎛인 레이저광에 대한 노출 허용값은 파장이 1.064㎛인 레이저광에 비해 약 2,000배가 되므로, 이 1.54㎛의 파장인 광에 의한 눈의 손상은 거의 무시될 수 있다.In other words, when the wavelength is 1.064 μm and the pulse width is 10 −9 to 5 × 10 −5 sec, the allowable value is 5 × 10-16 J / cm 2, the wavelength is 1.4 μm or more and the pulse width is 10 −9 to 10 −7 In the case of sec, the allowable value is defined as 10 -2 J / cm2. According to the above provisions, the exposure allowance for laser light having a wavelength of 1.54 μm is about 2,000 times higher than that for laser light having a wavelength of 1.064 μm, so that damage to the eye by light having a wavelength of 1.54 μm can be almost ignored. .
그러므로, 사용자의 눈에 손상을 입히지 않으면서도 거리 측정 등에 사용될 수 있는 1.4㎛ 이상의 장파장 예컨대, 1.54㎛ 파장의 레이저광이 필요하다.Therefore, there is a need for a laser light having a long wavelength of 1.4 µm or more, for example, 1.54 µm, which can be used for distance measurement or the like without damaging the eyes of a user.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 파장이 1.064㎛인 레이저광을 펌핑광으로 이용하여 파장이 1.54㎛인 레이저광을 발생시킬 수 있도록 된 레이저 파장 변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems described above, and provides a laser wavelength conversion device that can generate a laser light having a wavelength of 1.54㎛ by using a laser light having a wavelength of 1.064㎛ as pumping light. There is a purpose.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 파장 변환장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,1 is a view schematically showing an optical arrangement of a laser wavelength conversion device according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 발진기의 조립상태를 개략적으로 보인 단면도,2 is a cross-sectional view schematically showing the assembled state of the oscillator of FIG.
도 3은 본 발명에 따른 가스셀의 다른 예를 보인 단면도,3 is a cross-sectional view showing another example of a gas cell according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 집속렌즈의 다른 예를 보인 도면,4 is a view showing another example of a focusing lens according to the present invention;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 파장 변환장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면.5 is a schematic view showing an optical arrangement of a laser wavelength conversion device according to another embodiment of the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
10...펌핑 레이저 50...발진기10 ... pumped laser 50 ... oscillator
60...집속렌즈 61...평볼록 렌즈60 ... focusing lens 61 ... flat convex lens
61a,61b...제1 및 제2면 61c,66a...이색 반사코팅면61a, 61b ... first and second surface 61c, 66a ... bi-color reflective coating surface
70...가스셀 71...챔버70 gas cell 71 chamber
75...가스주입구 77...가스배출구75 Gas inlet 77 Gas outlet
80...시준렌즈 90...필터80 collimating lens 90 filter
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 펄스 형태인 제1파장의 펌핑 레이저광을 발생시키는 펌핑 레이저와; 상기 펌핑 레이저에서 입력되는 펌핑 레이저광에 의해 펌핑되어 장파장 레이저광을 발생시키는 발진기;를 포함하는 레이저 파장 변환장치에 있어서, 상기 발진기는 밀폐 가능하게 마련되어 있으며, 그 내부에 가스가 채워진 가스셀과; 상기 펌핑 레이저와 가스셀 사이에 설치되어, 상기 펌핑 레이저에서 출사된 펌핑 레이저광을 상기 가스셀 내에 집속시킴으로써 펌핑 레이저광과 가스와의 상호 작용에 의해 유도 산란이 일어날 수 있도록 하는 집속렌즈;를 구비하며, 상기 집속렌즈에 의해 집속된 상기 펌핑 레이저광과 가스와의 상호 작용에 의해 유도 라만 산란을 발생시킴으로써 제1파장의 광을 제2파장의 광으로 변환시키도록 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a pumping laser for generating a pumping laser light of a first wavelength in the form of a pulse; An oscillator pumped by a pumping laser light input from the pumping laser to generate a long wavelength laser light, the laser wavelength conversion device comprising: the oscillator is provided to be sealed, and a gas cell filled therein; A focusing lens installed between the pumping laser and the gas cell to focus the pumping laser light emitted from the pumping laser into the gas cell so that induced scattering may occur by interaction between the pumping laser light and the gas. And generating induced Raman scattering by the interaction between the pumping laser light focused by the focusing lens and the gas, thereby converting the light of the first wavelength into the light of the second wavelength.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 파장 변환장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 발진기의 조립상태를 개략적으로 보인 단면도이다.1 is a view schematically showing an optical arrangement of a laser wavelength conversion device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing the assembled state of the oscillator of FIG.
도면을 참조하면, 레이저 파장 변환장치는 펄스 형태의 펌핑 레이저광을 발생시키는 펌핑 레이저(10)와, 상기 펌핑 레이저광에 의해 펌핑되어 장파장 레이저광을 발생시키는 발진기(50)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the laser wavelength converter includes a pumping laser 10 for generating pulsed pumping laser light, and an oscillator 50 pumped by the pumping laser light to generate long wavelength laser light.
상기 펌핑 레이저(10)는 증폭 매질인 Nd:YAG 레이저봉(15)과, 상기 레이저봉(15)에 광을 조사하여 상기 레이저봉(15) 물질을 여기시킴으로써 이득을 발생시키는 방전램프(미도시)와, 상기 여기된 레이저봉(15)에서 출사된 광 중 파장이 1.064㎛인 광이 공진되도록 공진기를 구성하는 제1 및 제2반사경(11)(17)과, 상기 제1 및 제2반사경(11)(17) 사이에 설치된 Q-스위칭 소자(13)를 포함하여 구성된다.The pumping laser 10 is an Nd: YAG laser rod 15, which is an amplification medium, and a discharge lamp that generates a gain by exciting light of the laser rod 15 by irradiating the laser rod 15 with light. ), First and second reflectors 11 and 17 constituting a resonator such that light having a wavelength of 1.064 μm among the light emitted from the excited laser rod 15 is resonated, and the first and second reflectors And a Q-switching element 13 provided between (11) and (17).
여기서, 상기 제1반사경(11)은 입사광을 전반사시키는 전반사경인 것이 바람직하다. 그리고 상기 제2반사경(17)은 소정의 투과율을 갖는 부분 반사경인 것이 바람직하다.Here, the first reflecting mirror 11 is preferably a total reflecting mirror for total reflection of the incident light. In addition, the second reflector 17 is preferably a partial reflector having a predetermined transmittance.
이와 같은 펌핑 레이저(10)에서 방전램프에 고전압을 인가하면 방전램프에서 여기광이 출사되고, 이 여기광에 의해 상기 레이저봉(15)의 Nd3+이온이 여기되었다가 천이되면서 광을 방출시킨다. 그리고 이 방출광은 상기 제1 및 제2반사경(11)(17)에서 공진되고 상기 레이저봉(15)에서 유도방출이 일어나도록 한다. 그러므로 상기 펌핑 레이저(10)에서는 유도 방출광이 증폭되고, 제2반사경(17)을 통해 출사된다.When a high voltage is applied to the discharge lamp in the pumping laser 10, excitation light is emitted from the discharge lamp, and the excitation light excites the Nd 3+ ions of the laser rod 15, thereby emitting light. . The emitted light is resonated in the first and second reflectors 11 and 17 and induced emission occurs in the laser rod 15. Therefore, the induced emission light is amplified in the pumping laser 10 and is emitted through the second reflecting mirror 17.
이때 상기 Q-스위칭 소자(13)는 상기 제1반사경(11)과 레이저봉(15) 사이에 설치되는 것이 바람직하며, 상기 유도방출광을 Q-스위칭함으로써 펌핑 레이저(10)로부터 펄스 형태의 레이저광이 출사되도록 한다. 그러므로 상기와 같은 펌핑 레이저(10)에서 출사되는 광은 파장이 1.064㎛인 펄스 형태의 레이저광이다. 그리고 이 파장 1.064㎛의 광은 상기 발진기(50)를 펌핑하기 위한 펌핑 레이저광으로 사용된다.At this time, the Q-switching element 13 is preferably installed between the first reflecting mirror 11 and the laser rod 15, by the Q-switching the guided emission light from the pumping laser 10 pulsed laser Let the light exit. Therefore, the light emitted from the pumping laser 10 as described above is a pulsed laser light having a wavelength of 1.064 μm. The light having a wavelength of 1.064 μm is used as a pumping laser light for pumping the oscillator 50.
상기 발진기(50)는 상기 펌핑 레이저(10)에서 입력되는 펌핑 레이저광에 의해 상기 펌핑 레이저(10)에서 출사되는 파장이 1.064㎛인 레이저광을 장파장의 레이저광으로 변환시킨다. 이를 위하여 상기 발진기(50)는 가스셀(70)과, 입사된 광을 집속시키는 집속렌즈(50)와, 입사된 집속광을 평행광으로 바꾸어주는 시준렌즈(80)를 포함한다.The oscillator 50 converts the laser light emitted from the pumping laser 10 into a long wavelength laser light by a pumping laser light input from the pumping laser 10. To this end, the oscillator 50 includes a gas cell 70, a focusing lens 50 for focusing incident light, and a collimating lens 80 for converting the incident focusing light into parallel light.
상기 가스셀(70)은 도 2에 도시된 바와 같이, 가스를 수용하기 위한 밀폐공간을 형성하는 챔버(71)와, 상기 챔버(71)의 몸체 일측에 마련된 가스주입구(75)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the gas cell 70 includes a chamber 71 forming a sealed space for accommodating gas, and a gas inlet 75 provided at one side of the body of the chamber 71. do.
상기 챔버(71)는 가스로 채워지며, 이 챔버(71)의 양단에 상호 대향되게 마련되어 입사되는 광을 투과시키도록 한쌍의 윈도우(72)(73)가 마련될 수 있다. 이때 상기 가스로는 파장이 1.064㎛인 펌핑 레이저광에 의해 펌핑되어 파장이 1.54㎛인 광이 발생되도록 메탄가스를 구비하는 것이 바람직하다.The chamber 71 is filled with a gas, and a pair of windows 72 and 73 may be provided at opposite ends of the chamber 71 so as to transmit incident light. In this case, the gas is preferably pumped by a pumping laser light having a wavelength of 1.064 μm to provide methane gas to generate light having a wavelength of 1.54 μm.
상기 가스주입구(75)는 상기 챔버(71)의 몸체 일측에 가스를 주입할 수 있도록 마련되어 있다. 또한, 이 가스주입구(75)는 챔버(71)내에 가스가 적정 압력으로 채워지면, 더 이상의 가스의 출입을 방지하도록 차단 가능하게 마련된다.The gas inlet 75 is provided to inject gas into one side of the body of the chamber 71. In addition, the gas inlet 75 is provided so that the gas can be blocked to prevent further gas from entering and exiting the chamber 71 at a proper pressure.
한편, 도 3에는 가스셀(70)의 다른 예가 도시되어 있다. 도시된 가스셀(70)은 도 2를 참조하여 설명한 가스셀(70)과 동일하며, 챔버(71)의 몸체 일측에 가스배출구(77)를 더 구비한 점에 특징이 있다.Meanwhile, another example of the gas cell 70 is illustrated in FIG. 3. The illustrated gas cell 70 is the same as the gas cell 70 described with reference to FIG. 2, and is characterized in that a gas discharge port 77 is further provided at one side of the body of the chamber 71.
상기 가스배출구(77)는 상기 챔버(71)내에 채워진 가스를 배출시킬 수 있도록 상기 가스주입구(75)와 이격되게 상기 챔버(71)의 몸체 일측에 마련된다. 이 경우, 가스셀(70)에 가스를 채우는 작업시에 상기 가스주입구(75)를 가스공급원에 연결한다음, 상기 챔버(71) 내부가 소정의 진공도를 갖도록 상기 가스배출구(77)로 상기 챔버(71)내의 공기를 뽑아낸다. 그런다음 상기 가스공급원으로부터 가스가 공급되도록 하여 가스셀(70)을 쉽게 만들 수 있다.The gas outlet 77 is provided at one side of the body of the chamber 71 to be spaced apart from the gas inlet 75 so as to discharge the gas filled in the chamber 71. In this case, the gas inlet 75 is connected to a gas supply source at the time of filling the gas into the gas cell 70, and the chamber 71 is connected to the gas outlet 77 so as to have a predetermined degree of vacuum. (71) draw out the air. The gas cell 70 can then be easily made by allowing gas to be supplied from the gas supply source.
한편, 상기한 바와 같은 가스셀(70)의 형성시에 상기 가스배출구(77)로 가스의 일부를 배출시키면서 주입할 수 있으므로 챔버(71)내에서 가스의 압력 조절이 용이하다. 이때 이 가스배출구(77)도 상기한 가스주입구(75)와 마찬가지로 가스의 출입을 방지하도록 차단 가능하게 마련된다.On the other hand, when forming the gas cell 70 as described above can be injected while discharging a portion of the gas to the gas outlet 77, it is easy to adjust the pressure of the gas in the chamber 71. At this time, the gas discharge port 77 is also provided to be blocked to prevent gas from entering and exiting the gas inlet 75.
여기서, 상기 챔버(71)를 이루는 경통 양단에 상기 집속렌즈(50) 및 시준렌즈(80)를 수용하는 수용부를 구비하여, 상기 집속렌즈(50) 및 시준렌즈(80)가 가스셀(70)에 일체로 설치되도록 할 수 있다. 또한, 상기 챔버(71)의 양단에 윈도우(72)(73)를 없애고, 상기 집속렌즈(50) 및 시준렌즈(80)를 직접 설치할 수도 있다. 이 경우, 상기 집속렌즈(50) 및 시준렌즈(80)는 상기 챔버(71) 내부가 밀폐될 수 있도록 설치된다.Here, the accommodation lens housing the focusing lens 50 and the collimating lens 80 at both ends of the barrel constituting the chamber 71, the focusing lens 50 and collimating lens 80 is a gas cell 70 It can be installed integrally to the. In addition, the windows 72 and 73 may be removed at both ends of the chamber 71, and the focusing lens 50 and the collimating lens 80 may be directly installed. In this case, the focusing lens 50 and the collimating lens 80 are installed to seal the inside of the chamber 71.
상기 집속렌즈(50)는 상기 펌핑 레이저(10)와 가스셀(70)의 일단 사이에 배치되어 상기 펌핑 레이저(10)에서 출사되어 입사되는 펄스 형태의 펌핑 레이저광을 상기 챔버(71)내의 소정 위치에 집속시킨다.The focusing lens 50 is disposed between the pumping laser 10 and one end of the gas cell 70 to emit a pumping laser light in the form of a pulse which is emitted from the pumping laser 10 and is incident in the chamber 71. Focus on location
이와 같은 집속렌즈(50)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 펌핑 레이저(10)에 대향되는 제1면(61a)이 평면이고 상기 가스셀(70)에 대향되는 제2면(61b)이 볼록면인 평볼록 렌즈(61)를 구비하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, the focusing lens 50 has a first surface 61a facing the pumping laser 10 and a second surface 61b facing the gas cell 70. It is preferable to provide the flat convex lens 61 which is a convex surface.
이때, 상기 제1면(61a)은 상기 펌핑 레이저(10)에서 입사되는 1.064㎛ 파장의 광은 대부분 투과시키고, 상기 가스셀(70) 내에서 후술하는 유도 산란에 의한 라만 변환된 파장 1.54㎛의 광은 대부분 반사시키도록 된 이색 반사 코팅면(61c)인 것이 바람직하다.In this case, the first surface 61a transmits most of light having a wavelength of 1.064 μm incident from the pumping laser 10, and has a Raman converted wavelength of 1.54 μm due to induction scattering described later in the gas cell 70. Preferably, the light is a dichroic reflective coating surface 61c intended to reflect mostly.
상기 제2면(61b)은 볼록면으로써 상기 1.064㎛ 및 1.54㎛ 파장의 광에 대해 무반사 코팅되어 있으며, 상기 제1면(61a)에서 투과 및/또는 반사된 광을 굴절시켜 가스셀(70) 내의 초점 위치에 집속시킨다.The second surface 61b is a convex surface and is antireflectively coated with respect to the light having wavelengths of 1.064 μm and 1.54 μm, and the gas cell 70 is refracted by refracting the light transmitted and / or reflected from the first surface 61 a. Focusing on the focal point of the inside.
한편, 상기한 바와 같은 집속렌즈(50)에 의한 상기 펌핑 레이저광의 집속 위치 즉, 초점 위치에서 펌핑 레이저광의 세기가 문턱값 이상이 되면, 이 펌핑 레이저광의 세기에 비례하여 이 펌핑 레이저광과 가스와의 상호 작용에 의해 유도 라만 산란이 일어나게 된다. 여기서, 유도 산란은 산란된 광이 펌핑 레이저광과 같은 코히어런스(coherence)를 가지는 특성이 있으며, 특히 유도 라만 산란(stimulated Raman scattering)은 파장의 전이가 크고 변환 효율이 높으므로 새로운 파장의 레이저광을 발생시키기 위한 방법으로 많이 이용된다.On the other hand, when the intensity of the pumping laser light at the focusing position, that is, the focus position, of the pumping laser light by the focusing lens 50 as described above is greater than or equal to the threshold value, the pumping laser light and the gas and Induced Raman scattering is caused by the interaction of. Here, the induced scattering is characterized in that the scattered light has the same coherence as the pumped laser light, and in particular, the stimulated Raman scattering has a high wavelength transition and a high conversion efficiency, so that the laser has a new wavelength. It is widely used as a method for generating light.
또한, 상기 가스의 압력 및 펌핑 레이저광의 세기가 커짐에 따라 유도 라만 산란 이외에 비선형 광학효과들 특히, 유도 브릴루앵 산란(stimulated brillouin scattering)이 일어나게 된다. 이 유도 브릴루앵 산란은 펌프 레이저광에 의해 가스셀(70) 내에 발생한 음파(acoustic wave)에 의해 펌핑 레이저광이 산란되는 현상으로, 위상 공액 특성 및 상기 펌핑 레이저광과 반대 방향으로 진행하는 후방 산란 특성을 가진다.In addition, as the pressure of the gas and the intensity of the pumped laser light increase, nonlinear optical effects, particularly stimulated brillouin scattering, occur in addition to the induced Raman scattering. The induced Brillouin scattering is a phenomenon in which the pumping laser light is scattered by the acoustic wave generated in the gas cell 70 by the pump laser light, and the phase conjugation characteristic and the back scattering propagating in the opposite direction to the pumping laser light. Has characteristics.
그러므로, 이러한 유도 브릴루앵 산란은 펌핑 레이저광의 집속위치에 위상 공액 반사경(55)을 형성하게 된다. 따라서 상기한 바와 같이 유도 브릴루앵 산란에 의해 형성된 위상 공액 반사경(55)과 상기 집속렌즈(50)의 제1면(61a) 사이에 본 발명에 따른 유도 라만 산란광을 위한 레이저 공진기가 형성된다.Therefore, this induced Brillouin scattering forms the phase conjugate reflector 55 at the focusing position of the pumping laser light. Therefore, a laser resonator for guided Raman scattered light according to the present invention is formed between the phase conjugate reflector 55 formed by guided Brillouin scattering and the first surface 61a of the focusing lens 50 as described above.
그러므로 상기한 유도 라만 산란광 중 후방 산란되고, 산란광의 주파수가 입사광 즉, 펌핑 레이저광의 주파수보다 작아지는 스톡스(stokes) 과정에 의해 생성된 1.54㎛의 광은 상기 제1면(61a)과 위상 공액 반사경(55)에 의해 형성된 공진기에서 증폭되어 레이저 발진이 일어나게 된다.Therefore, the light of 1.54 μm generated by the Stokes process in which backscattering of the induced Raman scattered light and the frequency of the scattered light is smaller than the frequency of the incident light, that is, the pumped laser light, is generated by the phase conjugate reflector. Laser oscillation occurs by being amplified in the resonator formed by 55.
그리고 이와 같이 레이저 발진된 1.54㎛ 파장의 광 중 상기 위상 공액 반사경(55)을 통과하는 광은 상기 시준렌즈(80)에 의해 평행광으로 변환되어 출사된다. 한편, 상기 시준렌즈(80) 다음에 1.54㎛ 파장의 광만을 투과시키는 필터(90)를 더 구비하면, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 레이저 파장 변환장치에서 출사되는 광은 파장이 1.54㎛인 펄스 형태의 레이저광이 된다.The light passing through the phase-conjugated reflector 55 of the laser oscillated 1.54 μm wavelength light is converted into parallel light by the collimating lens 80 and emitted. On the other hand, further comprising a filter 90 for transmitting only the light of 1.54㎛ wavelength after the collimating lens 80, the light emitted from the laser wavelength converter according to the present invention as described above is a pulse having a wavelength of 1.54㎛ It becomes the laser light of the form.
한편, 상기 집속렌즈(50)로 도 4에 도시된 바와 같은 메니스커스 렌즈(66)를 구비하는 것도 가능하다. 이 메니스커스 렌즈(66)는 곡률 중심이 상기 가스셀(70)을 향하도록 배치되며, 상기 펌핑 레이저(10)에 대면되는 S1면은 상기 펌핑 레이저(10)에서 입사된 펌핑 레이저광을 굴절시켜 가스셀(70)내에 집속시킨다.On the other hand, the focusing lens 50 may be provided with a meniscus lens 66 as shown in FIG. The meniscus lens 66 is disposed such that the center of curvature is directed toward the gas cell 70, and the S 1 surface facing the pumping laser 10 receives the pumping laser light incident from the pumping laser 10. It is refracted to focus in the gas cell 70.
그리고 상기 가스셀(70)에 대면되는 S2면은 파장 1.064㎛인 펌핑 레이저광은 투과시키고, 유도 산란에 의해 라만 변환된 파장이 1.54㎛인 광은 반사시키도록 이색 반사코팅면(66a)인 것이 바람직하다.The S 2 surface facing the gas cell 70 transmits a pumping laser light having a wavelength of 1.064 μm, and reflects light having a Raman transformed wavelength of 1.54 μm by induction scattering. It is preferable.
이때, 상기 S2면의 곡률 중심이 상기 집속렌즈(50)의 초점 위치(f)와 일치하도록 구비하면, 후방 산란된 광이 파장변환에 관계없이 다시 초점 위치로 되돌아 올 수 있으므로, 콘센트릭(concentric)형태의 공진기를 형성할 수 있다.In this case, when the center of curvature of the S 2 surface is provided to coincide with the focal position f of the focusing lens 50, the backscattered light may return back to the focal position regardless of wavelength conversion. It is possible to form a concentric resonator.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 파장 변환장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다. 여기서, 도시된 레이저 파장 변환장치는 도 1을 참조하여 설명한 레이저 파장 변환장치와 동일하며, 집속렌즈(60)의 제1면(61a)이 제2반사경(17)의 역할을 하도록 된 점에 그 특징이 있다.5 is a view schematically showing an optical arrangement of a laser wavelength conversion device according to another embodiment of the present invention. Here, the illustrated laser wavelength converter is the same as the laser wavelength converter described with reference to FIG. 1, in that the first surface 61a of the focusing lens 60 serves as the second reflector 17. There is a characteristic.
이때, 상기 제1면(61a)은 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예와 실질상 동일하며, 본 실시예에 있어서는 상기 제1면(61a)의 파장이 1.064㎛인 펌핑 레이저광은 대부분 투과시키지만, 소량은 반사시키게 되는 특성을 이용한다. 여기서, 상기 제1면(61a)은 제1반사경(13)과 함께 펌핑 레이저(10)의 공진기를 구성한다.In this case, the first surface 61a is substantially the same as the embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1, and in this embodiment, the pumping laser light having the wavelength of the first surface 61a is 1.064 μm. Most of the transmission uses a small amount of reflection. Here, the first surface 61a together with the first reflector 13 constitutes a resonator of the pumping laser 10.
이와 같이 집속렌즈(60)가 도 1의 제2반사경(17)의 역할을 하도록 마련되는 경우 레이저 파장 변환장치를 구성하는 광학소자의 개수를 줄일 수 있으므로 그 구조를 간단히 할 수 있는 이점이 있다.As such, when the focusing lens 60 is provided to serve as the second reflecting mirror 17 of FIG. 1, the number of optical elements constituting the laser wavelength converter may be reduced, thereby simplifying the structure.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 레이저 파장 변환장치는 가스셀내에 적정 압력으로 채워진 메탄가스와 파장이 1.064㎛인 펄스 형태의 펌핑 레이저광과의 상호작용에 의해 유도 라만 산란된 1.54㎛ 파장의 광이 생성된다.Laser wavelength conversion device according to the present invention as described above is a light of 1.54㎛ wavelength induced by Raman scattered by interaction of methane gas filled at a suitable pressure in the gas cell and pulsed pumping laser light having a wavelength of 1.064㎛ Is generated.
그리고 이 파장이 1.54㎛인 광은 집속렌즈의 일면과 이 집속렌즈의 초점 위치에 유도 브릴루앵 산란에 의해 형성된 위상 공액 반사경으로 이루어진 공진기에 의해 증폭되어 펄스 형태의 레이저광으로 출사된다.The light having a wavelength of 1.54 占 퐉 is amplified by a resonator composed of a phase conjugate reflector formed by one side of the focusing lens and the focusing position of the focusing lens by induced Brillouin scattering, and is emitted as a pulsed laser beam.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970038927A KR100269185B1 (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970038927A KR100269185B1 (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Laser apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990016397A true KR19990016397A (en) | 1999-03-05 |
| KR100269185B1 KR100269185B1 (en) | 2000-10-16 |
Family
ID=19517544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970038927A KR100269185B1 (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Laser apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100269185B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100458677B1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-12-03 | 학교법인단국대학 | Apparatus and method for Raman laser using simulated Brilllouin scattering and intra-cavity second harmonic generation |
| KR100541845B1 (en) * | 2002-06-12 | 2006-01-16 | 한국전자통신연구원 | Direct optical modulation type wavelength converter |
| KR100921490B1 (en) * | 2005-06-28 | 2009-10-13 | 삼성탈레스 주식회사 | A device for transforming laser wavelength |
| WO2023204993A1 (en) * | 2022-04-20 | 2023-10-26 | Northrop Grumman Systems Corporation | Vapor cell detection system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11881676B2 (en) * | 2019-01-31 | 2024-01-23 | L3Harris Technologies, Inc. | End-pumped Q-switched laser |
-
1997
- 1997-08-14 KR KR1019970038927A patent/KR100269185B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100541845B1 (en) * | 2002-06-12 | 2006-01-16 | 한국전자통신연구원 | Direct optical modulation type wavelength converter |
| KR100458677B1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-12-03 | 학교법인단국대학 | Apparatus and method for Raman laser using simulated Brilllouin scattering and intra-cavity second harmonic generation |
| KR100921490B1 (en) * | 2005-06-28 | 2009-10-13 | 삼성탈레스 주식회사 | A device for transforming laser wavelength |
| WO2023204993A1 (en) * | 2022-04-20 | 2023-10-26 | Northrop Grumman Systems Corporation | Vapor cell detection system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100269185B1 (en) | 2000-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5479431A (en) | Solid-state laser with active etalon and method therefor | |
| US4821272A (en) | Single mirror integral raman laser | |
| EP1005119B1 (en) | Compact multiple resonator laser system | |
| US5557630A (en) | Unstable laser resonator | |
| US5841801A (en) | Double wavelength laser | |
| EP0199793B1 (en) | Single mirror integral raman laser | |
| CA2042697A1 (en) | Fiber optic amplifier | |
| KR100269185B1 (en) | Laser apparatus | |
| US6512630B1 (en) | Miniature laser/amplifier system | |
| US7974318B2 (en) | Infra-red multi-wavelength laser source | |
| US5566195A (en) | Intracavity raman laser | |
| CN110739599A (en) | multi-refractive index PT symmetrical grating laser based on micro-ring resonant cavity | |
| US5513205A (en) | End-pumping laser configuration utilizing a retroreflector as an input coupler | |
| US5708675A (en) | Laser apparatus | |
| RU2300834C2 (en) | Compact continuous solid-state fcd laser (alternatives) | |
| CA2195597C (en) | Diode-pumped laser system using uranium-doped q-switch | |
| EP2517317B1 (en) | Laser system for the marking of metallic and non-metallic materials | |
| US7817697B1 (en) | Laser diode pumped solid-state dye laser and method for operating same | |
| JP2862031B2 (en) | Laser device | |
| GB2256083A (en) | Raman laser. | |
| WO1991006139A1 (en) | Diode pumped segmented fibre bundle coupled conical rod laser system | |
| KR890702303A (en) | Ramancell resonator inside cavity | |
| GB2426789A (en) | Laser ignition system for an internal combustion engine | |
| RU2304830C1 (en) | Device for laser beam frequency conversion basing on stimulated raman scattering of beam(alternatives) | |
| RU2424609C1 (en) | Laser radiation frequency converter based on stimulated raman scattering |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20050704 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |