KR20130142868A - 스위칭유닛 및 이를 갖는 레이저장치 - Google Patents

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KR20130142868A
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Abstract

본 발명은 적어도 2개 이상의 파장 대역을 갖는 레이저를 출력할 수 있도록 구조가 개선된 스위칭유닛 및 이를 갖는 레이저장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레이저발진부를 갖는 레이저장치의 스위칭유닛은 레이저발진부로부터 발진되어 입사된 제1파장 레이저의 편광 방향을 조절하는 편광유닛 및 편광유닛을 사이에 두고 레이저발진부와 대향 배치되어 편광유닛에 의해 편광 방향이 조절된 제1파장 레이저를 제1파장 레이저와 상이한 파장을 갖는 제2파장 레이저로 변환하는 파장변환유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 레이저발진부로부터 발진되는 제1파장 레이저 및 제1파장 레이저를 스위칭하여 제1파장 레이저와 상이한 파장 대역을 갖는 제2파장 레이저를 선택적으로 출력할 수 있으므로, 제품의 사용 효율성을 증대시킬 수 있다.

Description

스위칭유닛 및 이를 갖는 레이저장치{SWITCHING UNIT AND LASER　APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 스위칭유닛 및 이를 갖는 레이저장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상이한 파장을 갖는 레이저들을 출력할 수 있는 스위칭유닛 및 이를 갖는 레이저장치에 관한 것이다.
레이저는 복사의 유도 방출과정에 의한 빛의 증폭을 이용한 것으로서, 일반 자연광이나 램프로부터 방사되는 빛과는 상이한 단색성(monochromatic), 간섭성(coherence) 및 직진성(collimation)의 3가지 특성을 갖는다. 여기서, 레이저장치에 의해 출력되는 레이저는 파장에 따라 상이한 에너지를 갖는다.
이러한 레이저장치로부터 출력되는 레이저는 단색성, 간섭성 및 직진성의 특수에 따른 우수함 때문에 각종 산업분야에서 널리 사용되고 있는 추세이다. 예를 들어, 레이저장치는 조선 산업, 금속 산업, 건설 산업, 전자 산업 및 의료 산업 등과 같이 정밀성을 요구하는 다양한 산업분야에서 이용된다. 특히, 레이저장치는 정밀한 치료 목적을 위해서 의료 산업 분야에서 그 이용성이 증대되고 있다.
한편, 레이저장치는 레이저를 출력하기 위해 레이저발진부를 포함한다. 레이저장치의 레이저발진부로부터 발진되는 레이저는 일반적으로 단일 파장을 가지기 때문에 단일 파장의 레이저를 다양한 파장 대역의 레이저로 발진하기 위하여 파장 필터 등과 같은 부가적인 구성들을 구비할 수 있다. 이러한 종래의 레이저장치는 "대한민국 공개특허공보 제10-2011-0101016호"인 "파장 가변 레이저장치"에 개시되어 있다. 상술한 선행문헌에 개시된 "파장 가변 레이저장치"는 레이저 다이오드칩, 시준화렌즈, 파장 가변성 필터 및 반사거울로 이루어지며, 파장의 조절이 가능하도록 위상보정판이 삽입된다.
그런데, 종래의 선행문헌인 "파장 가변 레이저장치"는 다양한 파장 대역의 레이저를 출력하기 위해 파장 가변성 필터 및 파장 가변성 필터에서 선택되어지는 파장의 변환과 동일하게 공진 모드 파장을 변환시키는 위상보정판을 포함함으로써, 레이저장치 구조의 복잡함에 따라 유지 보수비용과 함께 생산 비용을 증가시킬 수 있는 문제점이 있다. 또한, 종래의 레이저장치는 레이저의 파장 대역 조절을 위해 파장 가변성 필터를 사용하여 파장 대역 조절의 소요 시간의 증대와 함께 요구되는 파장 대역의 레이저를 출력하기 어려울 수 있는 문제점도 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0101016호: 파장 가변 레이저 장치
본 발명의 목적은 적어도 2개 이상의 파장 대역을 갖는 레이저를 출력할 수 있도록 구조가 개선된 스위칭유닛 및 이를 갖는 레이저장치를 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 레이저발진부를 갖는 레이저장치의 스위칭유닛에 있어서, 상기 레이저발진부로부터 발진되어 입사된 제1파장 레이저의 편광 방향을 조절하는 편광유닛과, 상기 편광유닛을 사이에 두고 상기 레이저발진부와 대향 배치되어 상기 편광유닛에 의해 편광 방향이 조절된 상기 제1파장 레이저를 상기 제1파장 레이저와 상이한 파장을 갖는 제2파장 레이저로 변환하는 파장변환유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 편광유닛과 상기 파장변환유닛 사이에 배치되어 상기 편광유닛으로부터 출력된 상기 제1파장 레이저의 스팟 사이즈를 조절하는 광학유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학유닛은 상기 제1파장 레이저의 스팟 사이즈를 조절하도록 볼록렌즈 및 오목렌즈를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 편광유닛은 상기 레이저발진부로부터 발진된 상기 제1파장 레이저에 대한 상기 파장변환유닛의 흡수율을 증대하도록, 상기 제1파장 레이저의 편광 방향을 조절하는 1/2파장 위상지연부로 마련될 수 있다.
상기 파장변환유닛은 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 파장변환유닛의 상기 제1파장 레이저가 입사되는 입사면과 상기 제2파장 레이저가 출사되는 출사면은 각각 상이한 반사율로 코팅되는 것이 바람직하다.
바람직하게 상기 파장변환유닛의 상기 입사면에 대한 반사율은 상기 제1파장 레이저 보다 상기 제2파장 레이저의 반사율이 더 크도록 코팅될 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 파장변환유닛의 상기 출사면에 대한 반사율은 상기 제2파장 레이저 보다 상기 제1파장 레이저의 반사율이 더 크도록 코팅될 수 있다.
상기 스위칭유닛은 상기 파장변환유닛을 사이에 두고 상기 광학유닛과 대향 배치되어 상기 파장변환유닛으로부터 출력된 상기 제2파장 레이저를 시준하는 시준유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 스위칭유닛은 상기 파장변환유닛과 상기 시준유닛 사이에 배치되어 상기 제1파장 레이저는 반사하고 상기 제2파장 레이저는 투과하는 필터부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1파장 레이저와 상기 제2파장 레이저는 각각 532nm와 755nm 파장을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 레이저발진부를 갖는 레이저장치의 스위칭유닛에 있어서, 상기 레이저발진부로부터 발진된 제1파장 레이저의 편광 방향과 상이한 편광 방향의 상기 제1파장 레이저가 입사되도록 회전되는 파장변환유닛을 포함하며, 상기 파장변환유닛은 상기 파장변환유닛의 회전 운동에 따라 편광 방향이 조절되어 입사된 상기 제1파장 레이저를 상기 제1파장 레이저와 상이한 파장을 갖는 제2파장 레이저로 변환하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛에 의해서도 이루어진다.
한편, 상기 과제의 해결수단은, 본 발명에 따라, 본체와, 상기 본체에 연결되는 굴절암을 갖는 레이저장치에 있어서, 상기 본체 내부에 배치되며 제1파장 레이저를 발진하는 레이저발진부와, 상기 굴절암에 연결되는 전술한 구성의 스위칭유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치에 의해서도 이루어진다.
여기서, 바람직하게 상기 스위칭유닛은 상기 굴절암에 착탈 가능하게 마련될 수 있다.
상기 레이저장치는 상기 굴절암에 착탈 가능하게 연결되어 상기 레이저발진부로부터 발진된 상기 제1파장 레이저를 출사하는 핸드피스를 더 포함하며, 상기 스위칭유닛과 상기 핸드피스는 상기 굴절암에 대해 상호 치환되어 연결될 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 스위칭유닛 및 이를 갖는 레이저장치의 효과는 레이저발진부로부터 발진되는 제1파장 레이저 및 제1파장 레이저를 스위칭하여 제1파장 레이저와 상이한 파장 대역을 갖는 제2파장 레이저를 선택적으로 출력할 수 있으므로, 제품의 사용 효율성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 제1작동 구성도,
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 제2작동 구성도,
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 작동 구성도,
도 4는 본 발명의 제3실시 예에 따른 레이저장치의 작동 구성도,
도 5는 본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치의 작동 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 따른 레이저장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 제1 내지 제4실시 예에 따른 레이저장치의 구성 요소들에 대해서 동일한 구성 명칭에 대해서는 동일한 도면부호로 기재하였음을 미리 밝혀둔다.
<제1실시 예>
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 제1작동 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 제2작동 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(10)는 본체(100), 굴절암(200), 레이저발진부(300), 핸드피스(500) 및 스위칭유닛(700)을 포함한다. 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(10)는 피부 치료용과 같은 다양한 의료 산업 분야 이외에도 본 발명의 레이저장치(10)로부터 출력된 파장 대역의 레이저를 이용하는 다양한 산업 분야에서도 사용될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시 예들로서, 레이저장치(10)는 Q-switched Nd:YAG 레이저가 사용된다.
본체(100)는 레이저장치(10)의 외관을 형성하며, 전술한 레이저발진부(300)를 수용한다. 그리고, 본체(100)의 외부에는 X, Y 및 Z축 방향의 운동성을 갖는 굴절암(200)이 연결된다. 본체(100)의 내부에는 레이저를 발진하는 레이저발진부(300) 이외에도 본 발명에서는 도시되지 않은 방열유닛, 제어유닛 및 다양한 전자부품들이 수용될 수 있다.
굴절암(200)은 본체(100)의 외부로부터 연결 연장되어, X, Y 및 축 방향의 운동성을 갖는다. 예를 들어, 굴절암(200)은 본체(100)에 대해 회전운동 및 왕복 이동과 같은 다양한 운동성을 갖는다. 굴절암(200)은 복수의 링크 형상으로 마련될 수 있고, 굴절암(200)의 내부에는 레이저발진부(300)로부터 출력된 레이저를 전달할 수 있는 광섬유와 같은 전달부재(미도시)가 수용된다. 한편, 굴절암(200)은 요구되는 파장 대역의 레이저를 출력하기 위해 핸드피스(500)와 스위칭유닛(700) 중 어느 하나와 선택적으로 연결된다.
레이저발진부(300)는 본체(100) 내부에 수용되어 제1파장 레이저를 발진한다. 레이저발진부(300)는 펌프 챔버(미도시), 반사 및 출력미러(미도시) 등으로 구성되어 제1파장 레이저를 출력한다. 여기서, 레이저발진부(300)로부터 발진되는 레이저는 굴절암(200)으로 전달되어 레이저장치(10)의 외부로 조사된다.
상세히 설명하면, 본 발명의 실시 예로서 레이저발진부(300)로부터 발진되는 제1파장 레이저는 532nm의 파장을 갖는다. 이러한, 레이저발진부(300)로부터 발진되는 532nm의 파장을 갖는 제1파장 레이저는 굴절암(200)과 핸드피스(500)의 연결 시, 핸드피스(500)를 통해 레이저장치(10)의 외부로 조사된다. 반면, 레이저발진부(300)로부터 발진되는 532nm의 파장을 갖는 제1파장 레이저는 굴절암(200)과 스위칭유닛(700)의 연결 시, 스위칭유닛(700)의 스위칭에 의해 파장 대역이 변환되어 레이저장치(10)의 외부로 조사된다.
본 발명의 일 실시 예로서 레이저발진부(300)는 상술한 바와 같이 532nm의 파장을 갖는 제1파장 레이저를 발진하나, 1064mn 등과 같이 레이저발진부(300)의 구성에 따라 다양한 파장 대역의 레이저를 발진할 수 있다. 물론, 레이저발진부(300)로부터 발진되는 레이저의 파장 대역에 따라 요구되는 파장 대역에 대응하여 스위칭유닛(700)의 구조도 설계 변경될 수 있다.
핸드피스(500)는 굴절암(200)의 자유단에 연결된다. 즉, 핸드피스(500)는 굴절암(200)을 사이에 두고 본체(100)와 연결된다. 핸드피스(500)는 시술자에게 파지되어 레이저의 조사가 필요한 영역으로 이동된다. 핸드피스(500)는 굴절암(200)으로 전달된 제1파장 레이저를 레이저의 조사가 필요한 영역으로 조사한다. 여기서, 핸드피스(500)는 굴절암(200)으로부터 전달된 제1파장 레이저를 요구되는 영역으로 조사하도록 광섬유를 포함한다. 핸드피스(500)는 굴절암(200)에 대해 착탈 가능하게 결합된다. 그리고, 핸드피스(500)는 스위칭유닛(700)과 함께 굴절암(200)에 대해 상호 치환되어 굴절암(200)에 착탈 가능하게 결합된다.
다음으로 스위칭유닛(700)은 레이저발진부(300)로부터 발진된 제1파장 레이저를 제2파장 레이저로 스위칭한다. 본 발명의 일 실시 예로서, 스위칭유닛(700)은 532nm의 파장을 갖는 제1파장 레이저를 755nm의 파장을 갖는 제2파장 레이저로 스위칭한다. 그리고, 스위칭유닛(700)은 굴절암(200)에 대해 착탈 가능하게 결합된다. 즉, 상술한 바와 같이, 스위칭유닛(700)은 핸드피스(500)와 함께 상호 치환되어 굴절암(200)에 착탈 가능하게 결합된다. 본 발명의 제1실시 예로서, 스위칭유닛(700)은 편광유닛(710) 및 파장변환유닛(730)을 포함한다.
편광유닛(710)은 레이저발진부(300)로부터 발진되어 입사된 제1파장 레이저의 편광 방향을 조절한다. 즉, 편광유닛(710)은 도 2에 도시된 바와 같이, 스위칭유닛(700)이 굴절암(200)에 연결될 때 입사된 532nm의 파장을 갖는 'B'의 제1파장 레이저를 편광 방향이 조절된 532nm의 파장을 갖는 'B′'의 제1파장 레이저로 출력한다. 이렇게 편광유닛(710)은 파장변환유닛(730)에 의해 755nm의 파장을 갖는 'C'의 제2파장 레이저가 출력되도록 입사된 'B'의 제1파장 레이저를 편광 방향이 조절된 532nm의 파장을 갖는 'B′'의 제1파장 레이저로 출력한다. 여기서, 편광유닛(710)은 일 실시 예로서 레이저발진부(300)로부터 발진된 제1파장 레이저에 대한 파장변환유닛(730)의 흡수율을 증대하도록 제1파장 레이저의 편광 방향을 조절하는 1/2파장 위상지연부로 마련된다.
파장변환유닛(730)은 편광유닛(710)을 사이에 두고 레이저발진부(300)와 대향 배치된다. 파장변환유닛(730)은 편광유닛(710)에 의해 편광 방향이 조절된 제1파장 레이저를 제1파장 레이저와 상이한 파장을 갖는 제2파장 레이저로 변환한다. 즉, 상술한 바와 같이, 파장변환유닛(730)은 편광유닛(710)에 의해 편광 방향이 조절된 532nm의 파장을 갖는 'B′'의 제1파장 레이저를 755nm의 파장을 갖는 'C'의 제2파장 레이저로 파장을 변환한다.
파장변환유닛(730)은 입사된 532nm의 파장을 갖는 'B′'의 제1파장 레이저를 755nm의 파장을 갖는 'C'의 제2파장 레이저로 출력하도록 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함한다. 여기서, 파장변환유닛(730)으로 사용되는 알렉산드라이트 로드는 일 실시 예일 뿐, 532nm의 파장을 갖는 제1파장 레이저를 755nm의 파장을 갖는 제2파장 레이저로 파장 대역을 변환시킬 수 있는 공지된 다양한 구성이 사용될 수 있다.
한편, 파장변환유닛(730)은 제1파장 레이저가 입사되는 입사면과 제2파장 레이저가 출사되는 출사면이 각각 상이한 반사율로 코팅되도록 마련된다. 이러한 파장변환유닛(730)은 몸체(732), 제1면(734) 및 제2면(736)을 포함한다. 예를 들어, 몸체(732)는 파장변환유닛(730)의 외관을 형성하고 제1면(734) 및 제2면(736)은 몸체(732)의 양측면인 입사면과 출사면으로 지칭된다. 몸체(732)는 상술한 바와 같이 알렉산드라이트 로드로 마련되고, 입사면과 출사면인 제1면(734)과 제2면(736)은 상호 상이한 반사율로 코팅된다.
상세히 설명하면, 파장변환유닛(730)의 제1면(734)에 대한 반사율은 제1파장 레이저 보다 제2파장 레이저의 반사율이 더 크도록 코팅된다. 예를 들어, 제1면(734)은 532nm의 파장을 갖는 제1파장 레이저에 대하여 반사율 2% 및 755nm의 파장을 갖는 제2파장 레이저에 대하여 반사율 99% 이상을 갖도록 코팅된다. 이렇게 파장변환유닛(730)의 제1면(734)은 제1파장 레이저보다 제2파장 레이저의 반사율이 더 크도록 코팅됨으로써, 제1면(734)으로 최대의 제1파장 레이저가 입사되고 파장변환유닛(730)의 몸체(732) 내부에서 변환된 제2파장 레이저는 제1면(734)에 반사되어 출사면인 제2면(736)을 통해 최대 효율로 출사될 수 있다.
다음으로 제2면(736)에 대한 반사율은 제2파장 레이저 보다 제1파장 레이저의 반사율이 더 크도록 코팅된다. 예를 들어 설명하면, 파장변환유닛(730)의 제2면(736)은 제2파장 레이저에 대해 50% 반사율 및 제1파장 레이저에 대해 50%를 초과하는 반사율을 갖도록 코팅된다. 이렇게 파장변환유닛(730)의 제2면(736)은 제2파장 레이저 보다 제1파장 레이저의 반사율이 더 크도록 코팅됨으로써, 제2면(736)으로 최대의 제2파장 레이저가 출사되고 제1파장 레이저가 출사되는 것을 최대한 저지할 수 있다. 여기서, 파장변환유닛(730)의 제2면(736)의 반사율은 파장변환유닛(730)의 몸체(732)의 길이 또는 Cr 농도에 따라 그 수치가 달라질 수 있다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(10)의 제1 및 제2작동 과정에 대해서 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
우선, 제1작동 과정은 레이저장치(10)의 굴절암(200)에 핸드피스(500)를 연결한다. 굴절암(200)과 핸드피스(500)를 연결하고 핸드피스(500)를 레이저의 조사 영역으로 이동한다. 레이저발진부(300)를 작동하여 532nm의 파장을 갖는 'A'의 제1파장 레이저를 발진한다. 'A'의 제1파장 레이저는 핸드피스(500)를 통해 'A'의 제1파장 레이저로 출력된다.
한편, 제2작동 과정은 제1작동 과정에서의 핸드피스(500)를 굴절암(200)으로부터 탈거한 후, 스위칭유닛(700)을 굴절암(200)에 연결한다. 레이저발진부(300)를 작동시켜 532nm의 파장을 갖는 'B'의 제1파장 레이저를 발진한다. 여기서, 레이저발진부(300)로부터 발진되는 532nm의 파장을 갖는 'B'의 제1파장 레이저는 핸드피스(500)가 굴절암(200)에 연결된 제1작동 과정과 구분하기 위해 다른 기호를 사용할 뿐 'A' 및 'B'의 제1파장 레이저는 동일한 편광 방향과 파장 대역을 갖는 레이저이다.
다음으로 레이저발진부(300)로부터 발진된 'B'의 제1파장 레이저는 스위칭유닛(700)의 편광유닛(710)으로 입사된다. 편광유닛(710)에 입사된 'B'의 제1파장 레이저는 편광 방향이 조절되어 'B'의 제1파장 레이저와 동일한 파장 대역을 갖고 편광 방향이 상이한 'B′'의 제1파장 레이저로 출력된다.
편광유닛(710)으로부터 출력된 'B′'의 제1파장 레이저는 파장변환유닛(730)으로 입사된다. 파장변환유닛(730)은 532nm의 파장을 갖는 'B′'의 제1파장 레이저를 755nm의 파장을 갖는 'C'의 제2파장 레이저로 출력한다. 여기서, 레이저발진부(300)로부터 발진되는 펌핑광의 펄스폭이 일반적으로 5~10ns의 매우 짧은 펄스폭을 갖고 있기에 파장변환유닛(730)으로부터 출사되는 755nm의 파장을 갖는 'C'의 제2파장 레이저도 10ns 이하의 매우 짧은 펄스폭을 갖는다.
<제2실시 예>
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 작동 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(10)는 본체(100), 굴절암(200), 레이저발진부(300), 핸드피스(500) 및 스위칭유닛(700)을 포함한다. 다만, 본 발명의 제1실시 예의 스위칭유닛(700)은 편광유닛(710) 및 파장변환유닛(730)을 포함하고 있으나, 본 발명의 제2실시 예의 스위칭유닛(700)은 편광유닛(710) 및 파장변환유닛(730) 이외에도 광학유닛(750) 및 시준유닛(770)을 더 포함한다.
본체(100), 굴절암(200), 레이저발진부(300) 및 핸드피스(500)는 본 발명의 제1실시 예에서 전술하였으므로, 이하에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명의 제2실시 예의 스위칭유닛(700)의 편광유닛(710) 및 파장변환유닛(730)도 제1실시 예에서 상세히 설명하였으므로, 이하에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
스위칭유닛(700)은 편광유닛(710), 파장변환유닛(730), 광학유닛(750) 및 시준유닛(770)을 포함한다. 스위칭유닛(700)은 본 발명의 제1실시 예와 같이, 레이저발진부(300)로부터 발진된 532nm의 파장을 갖는 제1파장 레이저를 755nm의 파장을 갖는 제2파장 레이저로 파장 변환하여 출력한다.
광학유닛(750)은 편광유닛(710)과 파장변환유닛(730) 사이에 배치된다. 광학유닛(750)은 편광유닛(710)으로부터 출력된 제1파장 레이저의 스팟 사이즈를 조절하여 파장변환유닛(730)으로 출력한다. 광학유닛(750)은 바람직하게 레이저발진부(300)로부터 발진된 레이저의 스팟 사이즈(빔 크기)를 7mm 생성하여 출력한다. 이러한 광학유닛(750)으로부터 출력되는 레이저의 스팟 사이즈는 7mm로 한정되는 것은 아니고 레이저발진부(300)로부터 발진되는 레이저의 에너지에 따라 변경될 수 있다.
광학유닛(750)은 본 발명의 일 실시 예로서, 볼록렌즈(752)와 오목렌즈(754)로 구성된다. 광학유닛(750)의 볼록렌즈(752)와 오목렌즈(754)의 조합에 의해 편광유닛(710)으로부터 입사된 제1파장 레이저의 스팟 사이즈는 요구되는 스팟 사이즈(본 발명의 일 실시 예에서 7mm)로 조절된다.
다음으로 시준유닛(770)은 파장변환유닛(730)을 사이에 두고 광학유닛(750)과 대향 배치된다. 시준유닛(770)은 파장변환유닛(730)으로부터 파장 변환되어 출력된 제2파장 레이저를 시준한다. 시준유닛(770)은 제2파장 레이저를 시준하기 위해 볼록렌즈 형상의 광학계로 구성된다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(10)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
굴절암(200)과 핸드피스(500)가 상호 연결될 때, 레이저발진부(300)로부터 발진된 'A'의 제1파장 레이저가 핸드피스(500)를 통해 'A'의 제1파장 레이저로 출력되는 작동 과정은 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(10)의 작동 과정에서 전술하였으므로, 생략하기로 한다.
우선, 굴절암(200)과 스위칭유닛(700)을 상호 연결한다. 레이저발진부(300)로부터 발진된 532nm의 파장을 갖는 'B'의 제1파장 레이저는 편광유닛(710)으로 입사된다. 편광유닛(710)에 입사된 'B'의 제1파장 레이저는 동일한 파장 대역을 갖고 편광 ??항이 조절된 'B′'의 제1파장 레이저로 출력된다.
'B′'의 제1파장 레이저는 볼록렌즈(752)와 오목렌즈(754)의 광학계로 구성된 광학유닛(750)으로 입사된다. 광학유닛(750)으로 입사된 'B′'의 제1파장 레이저는 볼록렌즈(752)와 오목렌즈(754)로 구성된 광학계를 통과하면서 'B1′' 및 'B2′'의 제1파장 레이저로 변환되어 요구되는 스팟 사이즈(예를 들어, 7mm)로 형성된다.
광학유닛(750)으로부터 출력된 'B2′'의 제1파장 레이저는 파장변환유닛(730)으로 입사되어 'C'의 제2파장 레이저로 변환되어 출력된다. 그리고, 'C'의 제2파장 레이저는 시준유닛(770)으로 입사되어 시준유닛에 의해 시준되어 최종적으로 'C′'의 제2파장 레이저로 출력된다.
<제3실시 예>
도 4는 본 발명의 제3실시 예에 따른 레이저장치의 작동 구성도이다.
본 발명의 제3실시 예에 따른 레이저장치(10)는 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(10)와 동일하게 본체(100), 굴절암(200), 레이저발진부(300), 핸드피스(500) 및 스위칭유닛(700)을 포함한다. 다만, 본 발명의 제3실시 예에 따른 레이저장치(10)는 제2실시 예에 따른 스위칭유닛(700)의 구성요소와 함께 필터부(790)를 포함한다. 이하에서, 필터부(790)를 제외한 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(10)와 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(10)의 구성요소 및 특징은 동일하므로 필터부(790) 이외에 구성에 대해서는 이하에서 상세한 설명을 생략하기로 한다.
필터부(790)는 파장변환유닛(730)과 시준유닛(770) 사이에 배치된다. 필터부(790)는 제1파장 레이저는 반사하고 제2파장 레이저는 투과한다. 예를 들어, 파장변환유닛(730)으로부터 출력되는 레이저는 제2파장 레이저만 100%로 출력되는 것이 아니라, 제1파장 레이저가 조금이나마 함께 출력될 수 있다. 이러한 제1파장 레이저는 시술자가 요구하는 파장 대역의 레이저가 아니므로, 필터부(790)는 제1파장 레이저는 반사하고 제2파장 레이저를 투과한다. 이렇게, 필터부(790)는 제1파장 레이저는 반사하고 제2파장 레이저를 투과함으로써, 제품의 신뢰성을 보다 더 향상시킬 수 있다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제3실시 예에 따른 레이저장치(10)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 굴절암(200)과 핸드피스(500)가 상호 연결될 때의 작동 과정은 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(10)의 작동 과정과 동일하므로 생략하기로 한다.
우선, 굴절암(200)과 스위칭유닛(700)을 상호 연결한다. 레이저발진부(300)로부터 발진된 532nm의 파장을 갖는 'B'의 제1파장 레이저는 편광유닛(710)에 의해 동일한 파장을 가지며 상이한 편광 방향을 갖는 'B′'의 제1파장 레이저로 출력된다.
'B′'의 제1파장 레이저는 광학유닛(750)으로 입사되어 볼록렌즈(752) 및 오목렌즈(754)에 의해 'B1′'의 제1파장 레이저 및 'B2′'의 제1파장 레이저로 출력된다. 이렇게 광학유닛(750)으로 입력되어 출력된 제1파장 레이저는 7mm의 스팟 사이즈를 갖는다.
광학유닛(750)으로부터 출력된 제1파장 레이저는 파장변환유닛(730)에 의해 755nm의 파장을 갖는 'C'의 제2파장 레이저로 변환되어 출력된다. 그리고, 'C'의 제2파장 레이저는 필터부(790)에 의해 필터링 되어 'C1′'의 제2파장 레이저로 출력된다. 필터링에 의해 필터링된 'C1′'의 제2파장 레이저는 시준유닛에 의해 'C′′의 제2파장 레이저로 시준되어 출력된다.
<제4실시 예>
마지막으로 도 5는 본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치의 작동 구성도이다.
본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치(10)는 본체(100), 굴절암(200), 레이저발진부(300), 핸드피스(500) 및 스위칭유닛(700)을 포함한다. 본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치(10)의 구성 중 본체(100), 굴절암(200), 레이저발진부(300) 및 핸드피스(500)는 전술한 본 발명의 제1 내지 제3실시 예에 따른 구성과 동일하므로 이하에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치(10)의 스위칭유닛(700)은 본 발명의 제1 내지 제3실시 예에서 설명된 스위칭유닛(700)과 달리 편광유닛(710)을 제외한 파장변환유닛(730)으로 구성된다.
여기서, 스위칭유닛(700)은 레이저발진부(300)로부터 입사된 532nm의 파장을 갖는 제1파장 레이저를 755nm의 파장을 갖는 제2파장 레이저로 변환한다. 스위칭유닛(700)은 파장변환유닛(730)을 포함한다.
파장변환유닛(730)은 제1 내지 제3실시 예와 달리, 제1파장 레이저의 편광 방향을 조절하기 위해 회전 운동된다. 예를 들어, 파장변환유닛(730)은 'B'의 제1파장 레이저가 레이저발진부(300)로부터 발진되어 입사될 때, 'B'의 제1파장 레이저와 상이한 편광 방향을 갖는 'B′'의 제1파장 레이저가 입사되도록 회전 운동된다. 그리고, 파장변환유닛(730)은 입사된 'B′'의 제1파장 레이저를 상이한 파장을 갖는 'C'의 제2파장 레이저로 변환하여 출력한다.
파장변환유닛(730)은 알렉산드라이트 로드로 구성되며, 몸체(732), 제1면(734) 및 제2면(736)을 포함한다. 파장변환유닛(730)의 하위 구성요소들인 몸체(732), 제1면(734) 및 제2면(736)의 상세한 설명은 전술하였으므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 도 5에 도시된 제4실시 예에 따른 레이저장치(10)의 스위칭유닛(700)은 파장변환유닛(730)으로만 구성되어 있으나, 제2 및 제3실시 예의 광학유닛(750), 시준유닛(770) 및 필터부(790)를 포함할 수도 있다. 물론, 본 발명의 제4실시 예에 따른 레이저장치(10)의 스위칭유닛(700)은 편광유닛(710)을 포함하지 않는다.
이에, 레이저발진부로부터 발진되는 제1파장 레이저 및 제1파장 레이저를 스위칭하여 제1파장 레이저와 상이한 파장 대역을 갖는 제2파장 레이저를 선택적으로 출력할 수 있으므로, 제품의 사용 효율성을 증대시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 레이저장치 100: 본체
200: 굴절암 300: 레이저발진부
500: 핸드피스 700: 스위칭유닛
710: 편광유닛 730: 파장변환유닛
750: 광학유닛 752: 볼록렌즈
754: 오목렌즈 770: 시준유닛
790: 필터부

Claims (15)

  1. 레이저발진부를 갖는 레이저장치의 스위칭유닛에 있어서,
    상기 레이저발진부로부터 발진되어 입사된 제1파장 레이저의 편광 방향을 조절하는 편광유닛과;
    상기 편광유닛을 사이에 두고 상기 레이저발진부와 대향 배치되어, 상기 편광유닛에 의해 편광 방향이 조절된 상기 제1파장 레이저를 상기 제1파장 레이저와 상이한 파장을 갖는 제2파장 레이저로 변환하는 파장변환유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광유닛과 상기 파장변환유닛 사이에 배치되어, 상기 편광유닛으로부터 출력된 상기 제1파장 레이저의 스팟 사이즈를 조절하는 광학유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광학유닛은 상기 제1파장 레이저의 스팟 사이즈를 조절하도록 볼록렌즈 및 오목렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 편광유닛은 상기 레이저발진부로부터 발진된 상기 제1파장 레이저에 대한 상기 파장변환유닛의 흡수율을 증대하도록, 상기 제1파장 레이저의 편광 방향을 조절하는 1/2파장 위상지연부로 마련되는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파장변환유닛은 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 파장변환유닛의 상기 제1파장 레이저가 입사되는 입사면과 상기 제2파장 레이저가 출사되는 출사면은 각각 상이한 반사율로 코팅되는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파장변환유닛의 상기 입사면에 대한 반사율은 상기 제1파장 레이저 보다 상기 제2파장 레이저의 반사율이 더 크도록 코팅되는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 파장변환유닛의 상기 출사면에 대한 반사율은 상기 제2파장 레이저 보다 상기 제1파장 레이저의 반사율이 더 크도록 코팅되는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭유닛은,
    상기 파장변환유닛을 사이에 두고 상기 광학유닛과 대향 배치되어, 상기 파장변환유닛으로부터 출력된 상기 제2파장 레이저를 시준하는 시준유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭유닛은,
    상기 파장변환유닛과 상기 시준유닛 사이에 배치되어, 상기 제1파장 레이저는 반사하고 상기 제2파장 레이저는 투과하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 제1파장 레이저와 상기 제2파장 레이저는 각각 532nm와 755nm 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  12. 레이저발진부를 갖는 레이저장치의 스위칭유닛에 있어서,
    상기 레이저발진부로부터 발진된 제1파장 레이저의 편광 방향과 상이한 편광 방향의 상기 제1파장 레이저가 입사되도록 회전되는 파장변환유닛을 포함하며,
    상기 파장변환유닛은 상기 파장변환유닛의 회전 운동에 따라 편광 방향이 조절되어 입사된 상기 제1파장 레이저를 상기 제1파장 레이저와 상이한 파장을 갖는 제2파장 레이저로 변환하는 것을 특징으로 하는 레이저장치의 스위칭유닛.
  13. 본체와, 상기 본체에 연결되는 굴절암을 갖는 레이저장치에 있어서,
    상기 본체 내부에 배치되며, 제1파장 레이저를 발진하는 레이저발진부와;
    상기 굴절암에 연결되는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 스위칭유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스위칭유닛은 상기 굴절암에 착탈 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 레이저장치는 상기 굴절암에 착탈 가능하게 연결되어 상기 레이저발진부로부터 발진된 상기 제1파장 레이저를 출사하는 핸드피스를 더 포함하며,
    상기 스위칭유닛과 상기 핸드피스는 상기 굴절암에 대해 상호 치환되어 연결되는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
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