KR200187398Y1 - 레이저 빔 발생장치 - Google Patents

Abstract

레이저 빔 발생장치가 개시된다.

개시된 레이저 빔 발생장치는, 소정의 출력값을 갖는 적어도 두 개 이상의 레이저 매질과; 상기 레이저 매질들이 설치되는 챔버와; 상기 레이저 매질들을 연결하는 커플러와; 상기 레이저 매질과 접촉되는 상기 커플러의 내면에 도포되는 접착제;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 고안에 따르면, 작은 레이저 매질을 유지 보수가 가능한 방법으로 연결시켜 사용하므로서 저가로 용이하게 고출력 레이저 빔을 발생시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

레이저 빔 발생장치

본 고안은 레이저 빔 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 재료의 절단, 용접 등을 행하는 산업용 레이저 가공기에 사용되는 레이저 빔 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 빔 발생장치는 전자, 기계, 항공, 및 자동차 등의 모든 산업 분야에서 절단, 용접 등의 가공을 행하는 고출력 레이저 가공기로서 가공재료에 에너지를 전달하는 수단으로서 레이저 빔을 발생시키는 고체 레이저 발진기이다.

통상적으로 레이저 빔의 출력은 기본적으로 레이저 매질의 크기에 비레하기 때문에 산업용 레이저와 같은 고출력 레이저에서는 가능한 큰 매질을 사용해야 한다. 레이저 예컨대, 야그(Nd:YAG) 레이저와 같은 고체 레이저는 레이저 매질을 아크 램프, 플래쉬 램프 등의 광원에 의해 타원반사체를 통해 펌핑되고 냉각수로 매질의 외벽을 냉각하는 구조로 이루어져 레이져 매질의 크기에 비례하여 레이저 출력이 증가하게 된다. 또한, 매질의 증가함에 따라 타원반사체의 크기도 증가하여야 한다. 따라서, 레이저 매질 및 타원반사체는 일반적으로 많이 사용되는 저출력용이 아니기 때문에 고품질을 확보하기 위해서는 가격이 매우 비싸지며 가공 난이도도 증가하게 된다.

그리고, 상기 야그 레이저는 매질 제조상의 어려움으로 매질의 크기를 어느 정도 이상으로 하기 어렵고, 가격도 비싸게 된다. 따라서, 가격이 매우 비싼 크기가 큰 매질과 이에 대응되는 타원 반사체를 사용하여 고출력 레이저를 발생시켜야하고, 더욱 높은 레이저 출력을 얻기 위해서는 하나의 레이저 공진기(Periodic Symmetric Resonator) 내에 상술한 바와 같은 매질을 여러개 직렬로 배치하는 방법을 주로 사용하고 있다.

그러나, 상기와 같은 방법은 레이저 매질과 타원 반사체 크기가 증가하여, 고품질을 얻기 위해서는 가격이 매우 비싸지는 단점이 있으며, 레이저 매질의 크기에도 한계가 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 작은 레이저 매질을 유지 보수가 가능한 방법으로 연결시키고, 기존의 타원 반사체도 결합시켜 사용하므로서 저가로 용이하게 고출력 레이저 빔을 발생시킬 수 있는 레이저 빔 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도는 본 고안에 따른 레이저 빔 발생장치의 요부를 나타낸 개략적인 도면.

제2도는 제1도에서 II-II′선을 따라 절개한 단면도.

제3도는 본 고안에 따른 레이저 빔 발생장치의 다른 실시예의 요부를 나타낸 개략적인 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 펌핑챔버 12 : 전반사경

13 : 출력경 14 : 제1레이저 매질

15 : 제2레이저 매질 16 : 커플러

17 : 램프 18 : 접착제

19 : 어댑터 20 : 조정나사

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 레이저 빔 발생장치는, 소정의 출력값을 갖는 적어도 두 개 이상의 레이저 매질과; 상기 레이저 매질들이 설치되는 챔버와; 상기 레이저 매질들을 연결하는 커플러와; 상기 레이저 매질과 접촉되는 상기 커플러의 내면에 도포되는 접착제;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 고안에 있어서, 상기 레이저 매질들의 광축 조정을 위한 조절수단을 더 포함하며, 상기 조절수단은 상기 챔버의 외측에 설치된 어댑터와; 상기 어댑터에 설치되어 상기 레이저 매질들의 광축을 조정하는 적어도 하나 이상의 조정나사;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 고안에 있어서, 상기 커플러의 소재는 스테인레스 스틸을 포함하고, 상기 접착제는 실리콘 계열의 접착제를 포함하며, 상기 챔버가 적어도 두 개 이상 설치되어 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

제1도에는 본 고안에 따른 레이저 빔 발생장치의 요부가 개략적으로 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 고안에 따른 레이저 빔 발생장치(10)는 레이저 발생이 가능하도록 하는 소정 부품들이 구비된 펌핑챔버(11)와, 상기 펌핑챔버(11)의 전후방에 각각 전반사경(12) 및 출력경(13)이 포함되어 이루어진다. 상기 펌핑챔버(11) 내부에는 작은 레이저 매질의 제1레이저 매질(14)과 소정의 결합수단에 의해 길이가 보다 긴 제2레이저 매질(15)이 연결된다. 그리고, 상기 결합수단은 두 개의 제1, 2레이저 매질(14, 15)을 연결하는 커플러(16)이다. 상기 커플러(16)는 손실을 방지하기 위하여 가능한 한 짧게 제작하고, 상기 제1, 2레이저 매질(14, 15)이 서로 연통될 수 있도록 소정의 개구가 형성된다. 그리고, 상기 제1, 2레이저 매질(14, 15)의 하측으로 펌핑(Pumping) 광원인 램프(17)가 설치된다. 상기 램프(17)는 아아크 램프(Arc Lamp) 또는 플래쉬 램프(Flash Lamp)로 한다.

또한 도면에는 도시하지 않았지만 상기 펌핑챔버(11)의 내부에는 작은 타원 반사체를 연결시킨 길이가 긴 타원반사체가 구비된다. 그리고, 상기 커플러(16)는 냉각수와 램프(17)로부터 투사되는 빛에 오래 견딜 수 있도록 스테인레스 스틸(Stainless Steel)로 제작한다. 또한, 상기 제1, 2레이저 매질(14, 15)을 커플러(16) 내에 고정시키기 위하여 접착제(18)를 이용하며, 이 접착제(18)가 굳은 후에도 탄력성이 있는 실리콘(Silicone) 계열의 접착제를 사용한다.

그리고, 상기 두 개의 타원반사체를 연결시키는 어댑터(19)는 제1, 2레이저 매질(14, 15)에 맞도록 길이를 정하며, 제1도에서 II-II′선을 따라 절개한 단면도를 제2도에 도시한 바와 같이, 램프(17)에 손상이 가지 않는 방향에서 3개의 조정나사(20)를 커플러(16)에 닿을 수 있도록 제작한다. 제3도에는 상술한 바와 같은 매질 연결방법을 이용하여 다수개를 연결하여 고출력을 필요로 할 때 이용할 수 있도록 설치된 본 고안의 다른 실시예의 레이저 빔 발생장치(30)이다. 도면을 참조하면, 두 개의 작은 레이저 매질을 결합하여 제작한 펌핑챔버(11)를 두 개 사용하여 고출력의 고체 레이저 빔을 얻기 위하여 직렬로 배치한다. 그리고, 도면에 표시된 참조부호(B)는 레이저 빔의 경로를 나타낸 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 레이저 빔 발생장치(10, 30)는 레이저 출력이 낮은 작은 상기 제1, 2레이저 매질(14, 15)을 두 개로 유지 보수가 가능하도록 연결함으로서 하나의 레이저 매질을 사용할 때 보다 두 배의 출력을 얻을 수 있다. 즉, 레이저 매질의 수에 비례하여 출력값을 얻을 수 있다. 그리고, 상기 제1, 2레이저 매질(14, 15)을 서로 연결할 때 사용되는 실리콘 계열의 접착제(18)를 사용함으로서, 용이하게 결합 및 분해가 가능하며, 상기 제1, 2레이저 매질(14, 15)의 광축을 조정하기 위해 커플러(16)에 힘을 가해도 제1, 2레이저 매질(14, 15)에 손상을 주지 않고 광축조정이 가능하다. 그리고, 고출력의 값을 얻고자 할때에는 두 개의 레이저 매질을 결합시킨 복수개의 펌핑챔버(11)를 레이저 빔 경로상에 설치한 장치를 만들 수 있다.

상술한 바와 같은 본 고안에 따른 레이저 빔 발생장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

적어도 두 개 이상 작은 레이저 매질을 커플러와 접착제로서 사용함으로서 유지 보수가 가능한 방법으로 연결시킴으로서, 기존의 타원 반사체도 결합시켜 저가로 용이하게 고출력 레이저 빔을 발생시킬 수 있으며, 이로서 코스트 절감의 효과도 있다.

본 고안은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 고안의 진정한 보호 범위는 첨부된 실용신안 등록 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 소정의 출력값을 갖는 적어도 두 개 이상의 레이저 매질과; 상기 레이저 매질들이 설치되는 챔버와; 상기 레이저 매질들을 연결하는 커플러와; 상기 레이저 매질과 접촉되는 상기 커플러내면에 도포되는 접착제와; 그리고 상기 레이저 매질들의 광축 조정을 위한 조절수단을 포함하는 것을 특징으로하는 레이저 빔 발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 조절수단은, 상기 챔버의 외측에 설치된 어댑터와; 상기 어댑터에 설치되어 상기 레이저 매질들의 광축을 조정하는 적어도 하나 이상의 조정나사를 포함하는 것을 특징으로하는 레이저 빔 발생장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 커플러의 소재는, 스테인레스 스틸을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 발생장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 접착제는, 실리콘 계열의 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 발생장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 챔버가 적어도 두 개이상 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 빔 발생장치.