KR20120122605A - Small size high power solid-state laser generator that have high quality beam that use laser diode - Google Patents

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김덕수
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민효준
강근화
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Abstract

PURPOSE: A micro type solid-state laser generator for generating a high quality beam using a laser diode is provided to effectively remove heat from the laser diode using a laser diode cooling pin with high efficiency. CONSTITUTION: A laser diode(4) excites a laser gain medium(8). An appropriately sized entrance port(3) passes through beams which comes out of the laser diode. A reflector(9) reflects laser diode beams having an oscillation line width less than 1 mm. Both end blocks(2) fix the reflector. A laser diode cooling module(6) cools the laser diode having the oscillation line width less than 1 mm. A groove is carved on the surface of a laser gain medium. A host medium(10) does not include the gain medium in both sides. A laser gain medium supporter(1) directly fixes the laser gain medium.

Description

레이저 다이오드를 이용한 고품질 빔을 갖는 초소형 고체레이저 발생장치 {Small size high power solid-state laser generator that have high quality beam that use laser diode}Small size high power solid-state laser generator that have high quality beam that use laser diode}

본 발명은 레이저 다이오드 여기 고체레이저 발생 장치에 관한 것이다. 레이저 다이오드로 펌핑하여 레이저 크리스탈에 함유된 활성물질을 여기하는 고체레이저는 Nd:YAG를 비롯하여 Nd:YVO4, Nd:GdVO4, Nd:YLF, Er:YAG등이 있다.   The present invention relates to a laser diode excited solid state laser generator. Solid lasers that pump the laser diode to excite the active material contained in the laser crystal include Nd: YAG, Nd: YVO4, Nd: GdVO4, Nd: YLF, and Er: YAG.

고체레이저는 레이저 크리스탈에 함유된 활성 물질이 여기되는 효율적인 면에 따라 램프 펌핑 방식과 레이저 다이오드 펌핑 방식이 있고, 펄스 발진형과 연속 발진형이 있다. 연속 발진형의 경우 레이저 다이오드 방식으로 램핑을 대치하고 있지만, 펄스 발진형의 경우 램프 펌핑 방식은 상대적으로 대단히 높은 광밀도의 펌핑이 가능한 반면 레이저 다이오드 방식은 연속발진 출력 값의 2배정도의 첨두 출력밖에 펌핑하지 못하므로 마이크로초(㎲)나 밀리초(msec)정도의 펄스형 레이저의 발진의 경우 램프 방식을 대치하고 있지 못하고 있다.   The solid state laser has a lamp pumping method and a laser diode pumping method according to the efficient aspect in which the active material contained in the laser crystal is excited, and there are pulse oscillation type and continuous oscillation type. In the case of the continuous oscillation type, the ramping is replaced by the laser diode method. In the case of the pulse oscillation type, the lamp pumping method enables the pumping of relatively high optical density, while the laser diode method has only the peak output of about twice the continuous oscillation output value. Since the pump can not be pumped, the oscillation of the pulse type laser of about microseconds or milliseconds (msec) has not replaced the lamp method.

본 발명은 레이저 다이오드 여기 고체레이저 발생 장치에 관한 것이다. 레이저 다이오드로 펌핑하여 레이저 크리스탈에 함유된 활성물질을 여기하는 고체레이저는 Nd:YAG를 비롯하여 Nd:YVO4, Nd:GdVO4, Nd:YLF, Er:YAG등이 있다. 램프를 사용하는 여기방식은 에너지 전환효율이 2.5% 정도 이고 발진 선폭이 3nm 대인 레이저 다이오드를 이용하여 여기하는 방식은 30% 정도 된다.   The present invention relates to a laser diode excited solid state laser generator. Solid lasers that pump the laser diode to excite the active material contained in the laser crystal include Nd: YAG, Nd: YVO4, Nd: GdVO4, Nd: YLF, and Er: YAG. The excitation method using a lamp has an energy conversion efficiency of about 2.5% and the excitation method using a laser diode having an oscillation line width of about 3nm is about 30%.

고체레이저는 레이저 크리스탈에 함유된 활성 물질이 여기되는 효율적인 면에 따라 램프 펌핑 방식과 레이저 다이오드 펌핑 방식이 있고, 펄스 발진형과 연속 발진형이 있다. 연속 발진형의 경우 레이저 다이오드 방식으로 램핑을 대치하고 있지만, 펄스 발진형의 경우 램프 펌핑 방식은 상대적으로 대단히 높은 광밀도의 펌핑이 가능한 반면 레이저 다이오드 방식은 연속발진 출력 값의 2배정도의 첨두 출력밖에 펌핑하지 못하므로 마이크로초(㎲)나 밀리초(msec)정도의 펄스형 레이저의 발진의 경우 램프 방식을 대치하고 있지 못하고 있는 실정이다.   The solid state laser has a lamp pumping method and a laser diode pumping method according to the efficient aspect in which the active material contained in the laser crystal is excited, and there are pulse oscillation type and continuous oscillation type. In the case of the continuous oscillation type, the ramping is replaced by the laser diode method. In the case of the pulse oscillation type, the lamp pumping method enables the pumping of relatively high optical density, while the laser diode method has only the peak output of about twice the continuous oscillation output value. Since the pumping is not possible, the pulse type laser oscillation of about microseconds or milliseconds (msec) does not replace the lamp method.

이득 매질의 형상은 원형 봉 모양과 판형이 있고 원형 봉 모양의 경우 이득 매질의 표면에 글루브를 형성하여 냉각수와의 접촉면적을 증가 시켜 열렌즈 효과 감소시켰고, 지지를 위하여 냉각수와 접촉이 어려운 크리스탈의 양 끝 부분을 활성물질이 포함되지 않은 크리스탈을 본딩하여 사용함으로써 빔의 질 개선과 변환 효율향상을(중국 DJ-laser 특허보유)기하고 있다.    The shape of the gain medium has a circular rod shape and a plate shape. In the case of the circular rod shape, a groove is formed on the surface of the gain medium to increase the contact area with the cooling water, thereby reducing the thermal lens effect, and the crystal having difficulty in contact with the cooling water for support. Both ends are bonded with a crystal that does not contain an active material to improve beam quality and conversion efficiency (patented by China DJ-laser).

레이저 다이오드의 광을 이득 매질에 집속하는 방법으로는 레이저 다이오드광을 광화이버에 집속하여 전송된 빔을 이득매질에 전달하는 방식(US Patent 5,548,608), 레이저 다이오드 광을 얇은 유리판에 반사코팅을 하여 도파하게 하여 이득 매질 근처까지 도달하는 방식(D. Golla et al. 62-W CW TEM00 Nd:YAG laser side-pumped by fiber coupled diode laser, Opt. lett. , Vol. 21, 210 (1996)), 그리고 레이저 다이오드 광을 반사체에 직접 형성시킨 도파 경로를 통하여 이득 매질 근처까지 도달하는 방식, 이득매질의 냉각을 위한 냉각수가 흐르는 원통형 유리관의 외부에 레이저 다이오드 광이 통과해야하는 얇은 입사구 부분을 제외한 부분 즉 반사가 되어야하는 부분은 전반사 은코팅을 하여 직접 내부로 레이저 다이오드 광을 레이저 이득매질에 직접 전달하는 방식(Louis Cabaret et al., Rod laser with optical pumping from a source having a narrow emitting area, US Patent, 5,033,058), 그리고 본 발명자의 선행 특허(Patent ,10-0348998, 0519226)기술에 의한 방식이 있다.
As a method of focusing the laser diode light on the gain medium, the laser diode light is focused on the optical fiber and the transmitted beam is transmitted to the gain medium (US Patent 5,548,608). (D. Golla et al. 62-W CW TEM00 Nd: YAG laser side-pumped by fiber coupled diode laser, Opt. Lett., Vol. 21, 210 (1996)), and The method of reaching the vicinity of the gain medium through the waveguide path in which the laser diode light is formed directly on the reflector, except the thin entrance part through which the laser diode light must pass outside the cylindrical glass tube through which the coolant flows for cooling the gain medium, i.e., the reflection The part that needs to be applied is total reflection silver coating, which directly transmits the laser diode light directly to the laser gain medium (Louis Cabaret et al., Rod la). ser with optical pumping from a source having a narrow emitting area, US Patent, 5,033,058), and the method according to the inventor's prior art (Patent, 10-0348998, 0519226).

본 발명은 레이저 다이오드를 이용하여 고체 이득매질을 여기시키는데 있어서 레이저 다이오드의 특성을 이용하여 고효율로 여기시켜 레이저를 발생시키는데 있다.   The present invention utilizes the characteristics of a laser diode to excite a solid gain medium using a laser diode to generate a laser by high efficiency excitation.

이를 위하여 본 발명자의 선행특허(0519226)기술을 이용하여 레이저 이득매질의 균일한 펌핑을 할 수 있도록 반사체를 사용하였다. 레이저 다이오드를 반사체의 무반사 코팅이 된 입사구에 근접시켜 광이 입사구를 통과하여 직접 이득매질에 흡수되게 하였고, 이득 매질인 네오드늄(Nd)의 농도와 광흡수도를 고려하여 펌핑 파장을 선택하여 이득매질인 크리스탈과 레이저 다이오드의 거리를 조절하여 이득매질에 펌핑 광의 직, 간접적 흡수를 최적화 하였다.  For this purpose, a reflector was used to enable uniform pumping of the laser gain medium by using the prior art of the inventor (0519226). The laser diode was brought close to the entrance port with the antireflective coating of the reflector so that light was absorbed directly through the entrance hole and absorbed by the gain medium. The pumping wavelength was selected in consideration of the concentration and light absorption of neodymium (Nd). By optimizing the direct and indirect absorption of the pumped light in the gain medium by controlling the distance between the crystal and the laser diode, the gain medium.

하지만 본 발명자의 선행특허(0519226)기술의 펌핑용 레이저 다이오드의 발진 선폭이 3nm 대로 넓어 변환효율이 떨어질 뿐아니라 열렌즈 효과의 상승과 복굴절이 커 빔의 질을 저해한다. 그리고 레이저 다이오드가 온도에 따른 중심파장 이동으로 인하여 고출력에서 안정적인 중심파장 유지를 위하여 특별한 냉각핀을 갖는 냉각모듈과 고안정 온도 제어 대용량 쿨러가 필요하다. 그리고 이득매질의 양단 즉 냉각수와 접촉이 되지 않는 부분의 열렌즈 효과는 외부의 습도와 온도등의 상황에 따라 변하기 때문에 레이저 출력의 불안정 요소로 작용한다. 고출력으로 갈수록 이득 매질의 농도를 낮추어야 하는데 그 한계가 있다. Nd:YAG의 경우 0.6W%가 그 한계이다.
However, the oscillation line width of the pumping laser diode of the present inventors prior art (0519226) is wider to 3 nm, so that the conversion efficiency is lowered, and the thermal lens effect is increased and birefringence is high, which hinders beam quality. In addition, in order to maintain a stable center wavelength at high power due to the movement of the center wavelength according to the temperature of the laser diode, a cooling module having a special cooling fin and a high temperature controlled large capacity cooler are required. In addition, the thermal lens effect at both ends of the gain medium, that is, the part which is not in contact with the cooling water, changes depending on the external humidity and temperature, thus acting as an instability factor of the laser output. The higher the output, the lower the concentration of the gain medium, which has its limitations. For Nd: YAG, 0.6W% is the limit.

본 발명자의 선행특허(0519226)기술의 펌핑용 레이저 다이오드의 발진 선폭이 3nm 대로 넓어 변환효율이 떨어질 뿐아니라 열렌즈 효과의 상승과 복굴절이 커 빔의 질을 저해하는 문제를 해결하기 위하여 한다. 그리고 레이저 다이오드가 온도에 따른 중심파장 이동으로 인하여 고출력에서 안정적인 중심파장 유지를 위하여 특별한 냉각핀을 갖는 냉각모듈과 고안정 온도 제어 대용량 쿨러가 필요하다. 그리고 이득매질의 양단 즉 냉각수와 접촉이 되지 않는 부분의 열렌즈 효과는 외부의 습도와 온도등의 상황에 따라 변하기 때문에 레이저 출력의 불안정 요소로 작용한다. 고출력으로 갈수록 이득 매질의 농도를 낮추어야 하는데 그 한계가 있다. Nd:YAG의 경우 0.6W%가 그 한계이다.
The oscillation line width of the pumping laser diode according to the prior art (0519226) of the present inventors is widened to 3 nm to reduce the conversion efficiency, as well as to increase the thermal lens effect and increase the birefringence to solve the problem of impairing the beam quality. In addition, in order to maintain a stable center wavelength at high power due to the movement of the center wavelength according to the temperature of the laser diode, a cooling module having a special cooling fin and a high temperature controlled large capacity cooler are required. In addition, the thermal lens effect at both ends of the gain medium, that is, the part which is not in contact with the cooling water, changes depending on the external humidity and temperature, thus acting as an instability factor of the laser output. The higher the output, the lower the concentration of the gain medium, which has its limitations. For Nd: YAG, 0.6W% is the limit.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 레이저 다이오드를 입사구를 통하여 반사체 내부의 레이저 이득 매질을 여기 시키는 방법을 사용하여 광학계를 사용하지 않은 간단한 레이저 빔 전달과 균일한 레이저 이득 매질의 여기를 달성할 수 있는 것이다, 아울러 고효율의 레이저 다이오드 냉각핀을 사용하여 레이저 다이오드의 열을 효과적으로 제거함으로서 냉각수 온도의 변화에도 불구하고 장시간 동안 안정적으로 레이저를 발생시킬 수 있는 고효율 고성능의 레이저 발생장치가 가능하다는 것이다.As described above, the present invention can achieve a simple laser beam transmission without using an optical system and uniform laser gain medium excitation by using a method of exciting a laser diode in the reflector through a laser diode through an inlet. In addition, by effectively removing the heat of the laser diode using a high-efficiency laser diode cooling fins, a high-efficiency high-performance laser generator capable of generating a laser stably for a long time despite the change in the coolant temperature is possible.

레이저 발생장치의 전체 실척 구조도Overall scale structure diagram of laser generator

본 발명은 긴 직선형의 형상을 가진 레이저 다이오드(4) 여러 개를 레이저 이득매질(8)의 동심원주 상에 매질의 길이 방향으로 배치하여 레이저 이득매질(8)을 측면에서 여기시켜 레이저를 발진시키는 장치에 대하여 기술하고 있다.According to the present invention, several laser diodes 4 having a long straight shape are arranged on the concentric circumference of the laser gain medium 8 in the longitudinal direction of the medium to excite the laser gain medium 8 from the side to oscillate the laser. The device is described.

레이저 다이오드(4)는 폭이좁고 긴 직선형의 발광면을 갖고 있으며 단축방향으로는40°정도, 장축 방향으로는 10°정도의 매우 큰 발산각을 갖고 퍼져나가는 특성이 있다. 본 발명은 이렇게 큰 발산각을 가진 레이저빔을 효율적으로 반사체(9)안에 있는 원통형의 구조를 가진 레이저 이득매질(8)로 전달함으로서 레이저 이득매질(8)을 고르게 여기시켜 높은 효율을 얻음과 동시에 공간적으로 균일한 레이저 빔 분포를 얻게 한다. 그리고 냉각핀을 사용하여 레이저 다이오드(4)의 온도변화에 따른 요동과 각 부위의 지나친 온도 상승에 의한 손상을 방지한다.   The laser diode 4 has a narrow and long linear light emitting surface and has a characteristic of spreading with a very large divergence angle of about 40 ° in the short axis direction and about 10 ° in the major axis direction. The present invention efficiently transmits the laser beam having such a large divergence angle to the laser gain medium 8 having a cylindrical structure in the reflector 9 to uniformly excite the laser gain medium 8 to achieve high efficiency. A spatially uniform laser beam distribution is obtained. And using the cooling fins to prevent the damage caused by the fluctuation caused by the temperature change of the laser diode (4) and excessive temperature rise of each part.

따라서 레이저 다이오드는 물로 냉각되는 냉각장치모듈(6)에 부착되어있다. 이 냉각장치모듈(6) 내부에는 여러 모양의 단면을 가진 냉각핀이 냉각수가 흐르는 길이방향으로 나아있어 레이저 다이오드(4)에서 발생한 열을 냉각수로 효과적으로 전달한다. 냉각핀의 재료로는 열전도도가 좋은 무산소 구리를 사용하여 제작되며 표면은 부식방지 코팅을 한다. 레이저 다이오드 빔은 입사구(3)과 냉각수관(12)및 냉각수(7)을 지나서 레이저 이득매질(8)에 흡수 된다. 입사구(3)의 모양은 레이저 다이오드의 출력면과 비슷하게 긴 직사각형이며, 입사구(3)의 폭과 길이는 레이저 다이오드의 빔 퍼짐을 고려하여 레이저 다이오드 광의 진행에 방해가 되지 않는 최소한의 치수로 길게 한다. 입사구(3)의 폭 치수가 지나치게 크면 되반사 되는 면적을 감소시켜 효율이 저하되므로 입사구(3)과 레이저 다이오드 발광면 사이의 거리를 고려하여 적절하게 하였다. 레이저 이득매질(8)에 흡수되지 못하고 투과하였거나 레이저 이득매질(8)을 지나쳐 간 빔은 반사체(9)의 면에서 산란된다. 산란된 레이저 빔은 다시 레이저 이득매질(8)에서 흡수되거나, 다른 난반사 면에서 한번 더 반사된 다음에 레이저 이득매질(8)에 흡수된다. 반사를 위하여 일체형 가변 반사체등을 사용한다. The laser diode is therefore attached to the chiller module 6 which is cooled with water. In the cooling device module 6, cooling fins having various shapes of cross sections are extended in the longitudinal direction in which the cooling water flows, thereby effectively transferring heat generated from the laser diode 4 to the cooling water. The material for the cooling fins is made of oxygen-free copper, which has good thermal conductivity, and the surface has an anti-corrosion coating. The laser diode beam is absorbed into the laser gain medium 8 through the entrance port 3, the coolant pipe 12, and the coolant 7. The shape of the entrance hole 3 is a long rectangle similar to the output surface of the laser diode, and the width and length of the entrance hole 3 are the minimum dimensions that do not interfere with the progress of the laser diode light in consideration of the beam spread of the laser diode. Lengthen. When the width dimension of the entrance hole 3 is too large, the reflecting area is reduced to reduce the efficiency, so that the distance between the entrance hole 3 and the laser diode emitting surface is appropriately taken into consideration. The beam that has not been absorbed by the laser gain medium 8 and has passed through or passed through the laser gain medium 8 is scattered in the plane of the reflector 9. The scattered laser beam is again absorbed in the laser gain medium 8 or reflected once again in another diffuse reflection plane and then in the laser gain medium 8. An integrated variable reflector is used for reflection.

반사체(9) 장치의 내부구조는 원통형 대칭으로 되어있다. 레이저 매질은 반사체 (9)구조물 내부의 중심에 위치하여 직접 흡수된다. 레이저 다이오드(4)빔과 난반사면에서 반사되어 나온 빔이 대칭적으로 흡수되도록 한다. 또한 직접 흡수되는 빔과 난 반사된 빔이 흡수되는 비율이 적절하여 균일한 여기가 레이저 이득매질(8)의 전단면에 걸쳐 이루어지도록 한다. 균일한 여기 분포는 열렌즈 효과와 열로 인한 복굴절 영향을 최소화하기 위하여 반드시 필요하다. The internal structure of the reflector 9 device is of cylindrical symmetry. The laser medium is located at the center of the structure inside the reflector 9 and absorbed directly. The laser diode 4 and the beam reflected from the diffuse reflection surface are absorbed symmetrically. In addition, the ratio of directly absorbed beams and non-reflected beams is adequate so that uniform excitation occurs over the front face of the laser gain medium 8. Uniform excitation distribution is necessary to minimize the thermal lens effect and the birefringence effect due to heat.

본 발명에서 반사체(9)를 사용하는 것은 균일한 분포를 가진 여기 상태를 유도하는데 있어 중요한 과정으로 난반사 과정에서 레이저 다이오드 빔은 초기의 방향성을 상실하고 임의의 방향으로 향한다. 직접 흡수과정에서는 일정한 방향을 가진 빔에 의하여 흡수되므로 레이저 이득매질(8)의 전단면에 걸쳐 고르게 흡수된 상태가 아니다. 그러므로 흡수된 빔의 분포는 여기 방향쪽의 이득매질이 더 여기된 상태이어서 여기 레이저 다이오드 빔의 분포에 의한 영향을 직접 반영한다. 이득매질 길이방향으로 일렬로 여러 개의 레이저 다이오드가 부착된 냉각모듈을 이득매질의 원주상에 일정한 각도로 분할하여 여러 방향으로 증가시킨다면 직접 흡수에 의한 여기 균일도는 여기 방향의 증가에 따라 증가한다. In the present invention, the use of the reflector 9 is an important process for inducing an excited state with a uniform distribution. In the diffuse reflection process, the laser diode beam loses its initial direction and is directed in an arbitrary direction. In the direct absorption process, since the beam is absorbed by a beam having a predetermined direction, it is not evenly absorbed over the front end surface of the laser gain medium 8. Therefore, the distribution of the absorbed beam is in a state where the gain medium toward the excitation direction is further excited to directly reflect the effect of the distribution of the excitation laser diode beam. If the cooling modules having several laser diodes attached in a line in the longitudinal direction of the gain medium are divided at regular angles on the circumference of the gain medium and increased in various directions, the excitation uniformity by direct absorption increases with an increase in the excitation direction.

레이저 매질의 직경과 활성 물질의 농도에 따라서 반사체(9)의 내부 반사면의 직경이 조금 다르다. 따라서 본 발명과 같이 간결한 구조를 사용하여도 고효율이 가능함이 입증 되었다. 또한, 이 장치를 수백시간 이상 동작시켜도 출력의 변동이 2% 이내로 매우 안정되게 발진하였다.  Depending on the diameter of the laser medium and the concentration of the active substance, the diameter of the internal reflecting surface of the reflector 9 is slightly different. Therefore, it has been proved that high efficiency is possible even with a simple structure as in the present invention. In addition, even if the device was operated for several hundred hours or more, the oscillation of the output was very stable, within 2%.

본 발명에서 고효율을 얻은 추가의 장치와 기능이 있다. 레이저 이득매질이 포함되지 않은 크리스탈(10)의 양쪽에 본딩하여 열렌즈 효과를 감소시킨다. There are additional devices and functions that achieve high efficiency in the present invention. Bonding to both sides of the crystal 10 without the laser gain medium reduces the thermal lens effect.

안정된 출력을 얻은 중요한 장치중의 하나는 블록 양단에 슬리브를 사용하지 않은 구조로 직접 레이저 이득매질(8)을 지지하여 냉각수 흐름에 따른 레이저 이득매질(8)의 미세 진동을 방지하여 레이저 빔의 발진 경로가 흔들리는 것을 최소화하였다. 본 발명에서는 레이저 이득매질(8)을 직접 양단의 블록이 지지하고 있어 매우 안정된 구조를 갖고있다. One of the important devices that have obtained stable output is the structure that does not use sleeves at both ends of the block, which directly supports the laser gain medium (8) to prevent fine vibration of the laser gain medium (8) due to the coolant flow and thus oscillation of the laser beam. Minimization of path shaking. In the present invention, a block at both ends directly supports the laser gain medium 8, and has a very stable structure.

양단의 블록(2)은 또한 냉각수를 배분하는 역할을 동시에 수행한다. 냉각수(7)는 입구가 점점 좁아지는 레이저 이득매질 지지대(1) 를 따라 흘러들어가므로 매우 빠르게 레이저 이득매질(8)표면으로 흘러 들어 가면서도 압력의 증가를 유발하는 정도가 미미하다. 또한 레이저 이득매질(8) 표면에서 난류를 형성하여 효과적인 냉각을 유도한다.The blocks 2 at both ends also serve to distribute the cooling water at the same time. Since the coolant 7 flows along the laser gain medium support 1 in which the inlet is gradually narrowed, the coolant 7 flows to the surface of the laser gain medium 8 very quickly and causes an increase in pressure. It also creates turbulence on the surface of the laser gain medium 8 to induce effective cooling.

양단의 블록(2)에는 냉각수가 한쪽 혹은 양단으로 유입될 수가 있어 냉각수를 연결하여 흘리기가 매우 편한 구조이다.Cooling water can be introduced into one or both ends of the block 2 at both ends, so that the cooling water can be connected and flowed very easily.

중간 블록은 양쪽 블록과 레이저 다이오드 냉각 모듈을 기계적으로 견고하게 지지하면서 동시에 밀페 작용을 하여 외부의 영향으로부터 내부를 보호해 준다. The middle block mechanically and firmly supports both blocks and the laser diode cooling module, while simultaneously sealing them to protect the interior from external influences.

또한, 양단의 블록은 냉각수가 레이저 이득매질(8) 뿐만 아니라 레이저 다이오드 냉각 모듈 (6)에도 동시에 흐를 수가 있게 발명되었다. 레이저 다이오드의 냉각 모듈에는 효율적인 냉각을 위하여 여러 형상의 단면을 하고 있는 냉각핀을 냉각수가 흐르는 방향과 평행하게 부착하였다. 이로 인하여 냉각수의 흐름을 원활하게 하여 압력의 저하가 없으면서도 냉각이 효율적으로 이루어지는 구조가 되게 하였다. 이러한 방법으로 매우 간편하면서 단순한 냉각수 연결 통로를 마련하여 전체 장치를 효과적으로 냉각시키는 것이 가능하게 되었다.In addition, the blocks at both ends are invented so that the cooling water can flow simultaneously not only in the laser gain medium 8 but also in the laser diode cooling module 6. Cooling fins having various cross-sections were attached to the cooling module of the laser diode in parallel with the direction in which the cooling water flows. As a result, the flow of the cooling water is smoothed so that the cooling can be efficiently performed without any pressure drop. In this way it is possible to provide a very simple and simple cooling water connection passage to effectively cool the entire apparatus.

또한 양단의 블록(2)은 광학적 요소들의 오염을 최소화할 수 있는 티타늄, 스테인레스, 엔지니어링 플라스틱, 아크릴등을 사용하여 기계적 가공이 쉬운 구조로 장치의 중량을 매우 줄이면서 대량 생산이 용이하게 치수와 형상을 적용하였다. In addition, the blocks (2) at both ends are made of titanium, stainless steel, engineering plastics, acrylics, etc., which can minimize the contamination of optical elements. Was applied.

기반블럭(14)은 양단블럭(2)을 평행하게 고정하며, 냉각수의 입구(11)와 출구(16)의 방향을 바꾸어 주는 역할과 다른 장치들과의 결합을 위한 기계 요소와 전기전자적 요소(13)가 배치되며, 기반 블록 내부에 공간을 마련하여 전자회로를 삽입하여 사용기록, 자가 관리 기능을 부여하였다. The base block 14 fixes the blocks 2 in parallel, and serves to change the direction of the inlet 11 and the outlet 16 of the coolant and the mechanical and electrical components for coupling with other devices. 13) is arranged, and a space is provided inside the base block to insert an electronic circuit to give usage records and self-management functions.

(1)지지대 (2) 양단 블럭 (3)레이저 다이오드 광 입사구
(4)레이저 다이오드 (5) 냉각수 Flow tube (6)레이저 다이오드 냉각모듈
(7)냉각수 (8) 이득 매질을 포함한 크리스탈 (9) 반사체
(10)이득 매질을 포함하지 않은 크리스탈 (11) 냉각수 입출구
(12)Flow tube 고정기구 (13)전기/전자라인 (14) 기반 블럭
(15)보호 케이스 덮게 (16) 냉각수 입출구
(1) supports (2) blocks on both ends (3) laser diode light entrance
(4) laser diodes (5) coolant flow tubes (6) laser diode cooling modules
(7) cooling water (8) crystals with gain medium (9) reflectors
(10) Crystals without gain medium (11) Coolant inlet and outlet
(12) Flow tube fixtures (13) Electric / electronic lines (14) Foundation blocks
(15) Protective case cover (16) Cooling water inlet and outlet

Claims (2)

발진 선폭이 1nm이하인 레이저 다이오드(4)를 이용하여 레이저 이득매질(8)을 여기하는 장치에서, 레이저 이득매질(8)을 여기하는 광원으로 동일 원주상에 레이저 광축길이 방향으로 위치한 다수의 발진 선폭이 1nm이하인 레이저 다이오드(4)와, 상기 발진 선폭이 1nm이하인 레이저 다이오드(4)에서 나온 빔을 통과시키기 위한 적당한 크기의 입사구(3)와, 상기발진 선폭이 1nm이하인 레이저 다이오드(4)와 광 입사구(3)를 통해서 나온 발진 선폭이 1nm이하인 레이저 다이오드(4)빔을 반사시키기 위한 반사체(9)와,
반사체(9)를 고정시키기 위한 양단블럭(2)과, 상기 발진 선폭이 1nm이하인레이저 다이오드(4)를 냉각시키기 위한 여러 형상의 단면을 가진 냉각 핀과 한 몸체를 이루고 있는 레이저 다이오드 냉각 모듈(6)과, 상기 레이저 이득매질(8)표면에 글르브를 새기고 양쪽부분에 이득매질을 포함하지 않은 호스트 매질(10)을 본딩한 것, 이를 직접적으로 고정하는 레이저 이득매질 지지대(1)와, 발진 선폭이 1nm이하인 레이저 다이오드를 냉각시키는 냉각수를 레이저 이득매질과 여러 단면 형상의 냉각핀 방향으로 동시에 흐르게 해주는 레이저 다이오드 냉각모듈(6)과 냉각모듈과 보호 커버(15)를 동시에 지지하고 고정하는 스테인레스나 티타늄 재질에 양단의 블록(2)과, 상기 반사체(9), 발진 선폭이 1nm이하인 레이저 다이오드(4)를 냉각시키기 위하여 설치된 레이저 다이오드 냉각 모듈(6)과 양단의 블록(2)과 보호커버(15)와 기반블럭(14)이 일체형으로 제작된 구조를 특징으로하는 동심원상에 배치된 여러 개의 발진 선폭이 1nm이하인 레이저 다이오드 를 이용한 고체레이저 발생장치.
In an apparatus for exciting a laser gain medium 8 using a laser diode 4 having an oscillation line width of 1 nm or less, a plurality of oscillation line widths positioned in the direction of the laser optical axis length on the same circumference as a light source for exciting the laser gain medium 8. A laser diode 4 of 1 nm or less, an entrance hole 3 of suitable size for passing a beam from the laser diode 4 of 1 nm or less in oscillation line, a laser diode 4 of 1 nm or less in oscillation line width, and A reflector 9 for reflecting a laser diode 4 beam having an oscillation line width emitted through the light incidence hole 3 of 1 nm or less,
Both ends of the block 2 for fixing the reflector 9, cooling fins having a cross section of various shapes for cooling the laser diode 4 having the oscillation line width of 1 nm or less, and a laser diode cooling module 6 forming a body ), And bonding the host medium 10 having the grooves engraved on the surface of the laser gain medium 8 and not including the gain medium on both sides thereof, and a laser gain medium support 1 for directly fixing the oscillation. A stainless steel that simultaneously supports and fixes the laser diode cooling module 6 and the cooling module and the protective cover 15 simultaneously allowing the cooling water for cooling the laser diode having a line width of 1 nm or less to flow in the direction of the laser gain medium and the cooling fins of various cross-sections. A laser die provided to cool the blocks 2 at both ends, the reflector 9, and the laser diode 4 having an oscillation line width of 1 nm or less in titanium. A laser diode having a plurality of oscillation line widths of 1 nm or less arranged in concentric circles is characterized by the structure in which the cooling module 6, the block 2 at both ends, the protective cover 15, and the base block 14 are integrally formed. Solid state laser generator using.
제1항에 있어서, 원통형 반사체(9)의 재질은 반사율이 우수한 금코팅재 은코팅재, 스펙트랄론, 세라믹재는 물론 일체형 가변 반사체이며, 기반블럭(14)은 양단블럭(2)을 평행하게 고정하며, 냉각수의 입구(11)와 출구(16)의 방향을 바꾸어 주는 역할과 다른 장치들과의 결합을 위한 기계 요소와 전기전자적 요소(13)가 배치되며, 기반 블록 내부에 공간을 마련하여 전자회로를 삽입하여 사용기록, 자가 관리 기능을 부여한 동심원주 상에 배치된 여러 개의 발진 선폭이 1nm이하인 레이저 다이오드(4)를 이용한 고체레이저 발생장치.
The material of the cylindrical reflector 9 is a gold-coated material having a high reflectance, a silver-coated material, a spectralon, a ceramic material, as well as an integral variable reflector, and the base block 14 fixes both blocks 2 in parallel. In addition, a mechanical element and an electro-electric element 13 for arranging the direction of the inlet 11 and the outlet 16 of the coolant and coupling with other devices are arranged, and the electronic circuit is provided by providing a space inside the base block. Solid-state laser generator using a laser diode (4) having a plurality of oscillation line widths of 1 nm or less arranged on the concentric circumference to give a record of use, self-management function by inserting a.
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