KR20140020148A - 레이저장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 3개의 상이한 파장을 갖는 레이저들을 선택적으로 출력할 수 있도록 레이저 파장 변환의 스위칭 구조를 개선한 레이저장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레이저장치는 제1파장 레이저를 발진하는 레이저발진부, 레이저발진부로부터 발진된 제1파장 레이저의 출력 경로 상에 인입되는 인입위치와 인출되는 인출위치 사이에서 왕복 이동되어 제1파장 레이저 및 제1파장 레이저를 변환한 제2파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 광학유닛 및 광학유닛을 사이에 두고 제1파장 레이저 출력 경로 상에 배치되는 배치위치와 배치 해제되는 배치 해제위치 사이에서 왕복 이동되어 제1 및 제2파장 레이저 및 제2파장 레이저를 변환한 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 파장변환 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 광학유닛 및 파장변환 유닛의 왕복 이동에 따라 제1 내지 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력할 수 있고, 이에 따라 제품의 사용성을 증대시킬 수 있다.

Description

레이저장치{LASER APPARATUS}
본 발명은 레이저장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 목적에 따라 복수의 파장 대역을 갖는 레이저를 선택적으로 출력할 수 있는 레이저장치에 관한 것이다.
레이저장치는 일반 자연광이나 램프로부터 방사되는 방사광과는 상이한 3가지 특성인 단색성(monochromatic), 간섭성(coherence) 및 직진성(collimation)을 갖는 레이저를 출력하는 장치이다.
이러한 레이저장치로부터 출력되는 레이저는 단색성, 간섭성 및 직진성의 우수성 때문에 철강, 조선, 건설 및 의료분야와 같은 각종 산업분야들에서 폭 넓게 사용되고 있다. 특히, 이러한 각종 산업분야들 중에서 의료분야의 경우 레이저장치는 피조사 물질에 선택적으로 흡수, 반사 및 투과를 시킬 수 있는 레이저를 출력함으로써, 의료분야에 대한 사용성이 증가하고 있는 추세이다. 의료분야의 경우, 레이저장치는 치료 목적에 상응하는 파장을 갖는 레이저를 출력하는 것이 바람직하다.
한편, 레이저를 출력하는 레이저장치는 펌프 챔버, 반사미러 및 출력미러 등으로 구성됨과 함께 일 실시 예로서 Q-switched Nd:YAG 레이저로 사용될 수 있다. 그리고, 상술한 바와 같이 특히 의료분야에서 사용되는 레이저장치는 목적에 상응하는 상이한 파장 대역의 레이저를 출력하기 위해 파장 필터 등을 부가적으로 구비할 수 있다. 이러한 종래의 레이저장치의 선행문헌으로서 "대한민국 공개특허공보 제10-2011-0101016호"인 "파장 가변 레이저 장치"에 개시되어 있다. 상술한 선행문헌인 "파장 가변 레이저 장치"에는 레이저 다이오드 칩, 시준화렌즈, 파장 가변성 필터, 반사거울 및 파장의 조절이 가능하도록 삽입되는 위상보정판이 개시되어 있다.
그런데, 종래의 선행문헌인 "파장 가변 레이저 장치"는 복수의 파장을 각각 갖는 복수의 레이저를 선택적으로 출력하기 위해 파장 가변성 필터 및 파장 가변성 필터에서 선택되어지는 파장의 변화와 동일하게 공진 모드 파장을 변환시키는 위상보정판을 사용함으로써, 사용자가 요구되는 정확한 파장의 레이저를 선택적으로 출력하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래의 선행문헌에 개시된 구성 및 특징은 치료 목적에 상응하는 파장의 레이저를 선택하기 위한 스위칭 시간이 증대되는 문제점도 있을 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0101016호: 파장 가변 레이저 장치
본 발명의 목적은 적어도 3개의 상이한 파장을 갖는 레이저들을 선택적으로 출력할 수 있도록 레이저 파장 변환의 스위칭 구조를 개선한 레이저장치를 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 제1파장 레이저를 발진하는 레이저발진부와, 상기 레이저발진부로부터 발진된 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 상에 인입되는 인입위치와 인출되는 인출위치 사이에서 왕복 이동되어 상기 제1파장 레이저 및 상기 제1파장 레이저를 변환한 제2파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 광학유닛과, 상기 광학유닛을 사이에 두고 상기 제1파장 레이저 출력 경로 상에 배치되는 배치위치와 배치 해제되는 배치 해제위치 사이에서 왕복 이동되어 상기 제1 및 제2파장 레이저 및 상기 제2파장 레이저를 변환한 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 파장변환 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 광학유닛은 티탄인산칼리(KTB)와 붕산염 결정(LBO) 중 어느 하나를 포함하는 비선형결정부로 마련되는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
바람직하게 상기 광학유닛은 상기 인입위치에서 상기 제1파장 레이저의 1/2 파장을 갖는 상기 제2파장 레이저로 변환하여 출력할 수 있다.
그리고, 바람직하게 상기 파장변환 유닛은 상기 광학유닛이 상기 인입위치 상에 위치될 때, 상기 배치위치에서 상기 광학유닛으로부터 출력되어 입사된 상기 제2파장 레이저를 상기 제3파장 레이저로 변환하여 출력할 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 제3파장 레이저는 상기 제1파장 레이저 보다 작고 상기 제2파장 레이저 보다 큰 파장을 가질 수 있다.
상기 파장변환 유닛은 상기 광학유닛이 상기 인출위치 상에 위치될 때, 상기 배치 해제위치 상에 위치되는 것이 바람직하다.
상기 파장변환 유닛은 상기 광학유닛이 상기 인입위치 상에 위치될 때, 상기 배치위치와 상기 배치 해제위치 사이에서 왕복 이동되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 파장변환 유닛은 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제1파장 레이저, 상기 제2파장 레이저 및 상기 제3파장 레이저는 각각 1064nm, 532nm 및 755nm 파장을 가질 수 있다.
상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛은 각각 상기 제1파장 레이저를 반사 및 상기 제2파장 레이저를 투과하고 상기 제2파장 레이저를 반사 및 상기 제3파장 레이저를 투과하는 미러를 포함할 수 있다.
상기 레이저장치는 상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛 사이에 배치되어 상기 파장변환 유닛의 흡수율을 조절하는 1/2파장 위상지연부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제의 해결수단은, 본 발명에 따라, 제1파장 레이저를 발진하는 레이저발진부와, 상기 레이저발진부로부터 발진되는 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 상에 배치되는 출력유닛과, 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 상의 가로 방향으로 배치되어 입사되는 상기 제1파장 레이저를 제2파장 레이저로 변환하여 출력하는 광학유닛과, 상기 제2파장 레이저의 출력 경로 상의 가로 방향으로 배치되어 입사되는 상기 제2파장 레이저를 제3파장 레이저로 변환하여 출력하는 파장변환 유닛과, 상기 레이저발진부와 상기 광학유닛 사이 및 상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛 사이에 각각 배치되고 상기 출력유닛으로 상기 제1 내지 제3파장 레이저 중 어느 하나가 선택적으로 출력되도록 상기 제1 및 제2파장 레이저의 출력 경로 상에 각각 인출입 되는 이동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치에 의해서도 이루어진다.
여기서, 상기 이동유닛은 상기 레이저발진부와 상기 광학유닛 사이에 배치되고 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 상에 인입되는 인입위치 및 인출되는 인출위치 사이에서 왕복 이동되어 상기 인입위치 상에서 상기 제1파장 레이저를 상기 광학유닛으로 유도하는 제1이동부와, 상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛 사이에 배치되고 상기 제2파장 레이저의 출력 경로 상에 인입되는 인입위치 및 인출되는 인출위치 사이에서 왕복 이동되어 상기 인입위치 상에서 상기 제2파장 레이저를 상기 파장변환 유닛으로 유도하는 제2이동부를 포함할 수 있다.
상기 제2파장 레이저의 출력 경로 상 및 상기 제3파장 레이저의 출력 경로 상에 배치되어 상기 제2파장 레이저 및 상기 제3파장 레이저를 각각 상기 출력유닛으로 안내하는 가이드유닛을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 가이드유닛은 상기 광학유닛을 사이에 두고 한 쌍으로 배치되어 상기 제1이동부에 의해 유도된 상기 제1파장 레이저를 상기 광학유닛과 상기 출력유닛으로 각각 안내하는 제1가이드부와, 상기 파장변환 유닛을 사이에 두고 한 쌍으로 배치되어 상기 제2이동부에 의해 유도된 상기 제2파장 레이저를 상기 파장변환 유닛과 상기 출력유닛으로 각각 안내하는 제2가이드부를 포함할 수 있다.
상기 출력유닛은 상기 레이저발진부로부터 발진된 상기 제1파장 레이저를 투과 및 상기 가이드유닛에 의해 안내된 상기 제2파장 레이저를 반사하여 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 방향으로 상기 제1 및 제2파장 레이저를 출력하는 상기 제1출력부와, 상기 제1출력부를 사이에 두고 상기 레이저발진부와 대향 배치되고 상기 제1출력부에 의해 투과 및 반사된 제1 및 제2파장 레이저를 투과함과 함께 상기 가이드유닛에 의해 안내된 상기 제3파장 레이저를 반사하여 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 방향으로 상기 제1 내지 제3파장 레이저를 출력하는 상기 제2출력부를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제2파장 레이저는 상기 제1파장 레이저의 1/2 파장을 가지며, 상기 제3파장 레이저는 상기 제1파장 레이저 보다 작고 상기 제2파장 레이저 보다 큰 파장을 가질 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 제1파장 레이저, 상기 제2파장 레이저 및 상기 제3파장 레이저는 각각 1064nm, 532nm 및 755nm 파장을 가질 수 있다.
상기 광학유닛은 티탄인산칼리(KTP)와 붕산염 결정(LBO) 중 어느 하나를 포함하는 비선형결정부로 마련될 수 있다.
상기 파장변환 유닛은 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함할 수 있다.
상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛은 각각 상기 제1파장 레이저를 반사 및 상기 제2파장 레이저를 투과하고 상기 제2파장 레이저를 반사 및 상기 제3파장 레이저를 투과하는 미러를 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 레이저장치의 효과들은 다음과 같다.
첫째, 광학유닛 및 파장변환 유닛의 왕복 이동에 따라 제1 내지 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력할 수 있고, 이에 따라 제품의 사용성을 증대시킬 수 있다.
둘째, 레이저발진부 및 광학유닛 사이와 광학유닛 및 파장변환 유닛 사이에 각각 배치된 이동유닛을 왕복 이동시켜 제1 내지 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력함으로써, 제품의 사용성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도,
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도,
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제3작동 구성도,
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도,
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도,
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제3작동 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 따른 레이저장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예들은 제1 및 제2실시 예로 구분되어 기재되었으며 본 발명의 제1 및 제2실시 예들은 실시 예의 명확한 구분을 위해서 동일 명칭의 구성요소라도 상이한 도면부호로 기재하였음을 미리 밝혀둔다.
<제1실시 예>
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도, 그리고 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제3작동 구성도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(1)는 레이저발진부(10), 출력유닛(30), 광학유닛(50) 및 파장변환 유닛(70)을 포함한다. 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(1)는 일 실시 예로서, Q-switched Nd:YAG 레이저로 사용된다.
레이저발진부(10)는 제1파장 레이저(A)를 발진하도록 마련된다. 레이저발진부(10)는 본 발명에서 미도시된 펌프 챔버, 반사 및 출력미러 등으로 구성되어 제1파장 레이저(A)를 발진한다. 여기서, 레이저발진부(10)에 의해 발진되는 제1파장 레이저(A)는 1064nm의 파장을 갖는다.
출력유닛(30)은 광학유닛(50) 및 파장변환 유닛(70)을 사이에 두고 레이저발진부(10)와 대향 배치된다. 즉, 출력유닛(30)은 레이저발진부(10)로부터 발진된 제1파장 레이저(A)의 출력 방향인 X축선 상에 배치된다. 출력유닛(30)은 레이저발진부(10)로부터 발진된 제1파장 레이저(A)뿐만 아니라, 출력유닛(30)은 후술할 광학유닛(50)에 의해 변환된 제2파장 레이저(B)와 파장변환 유닛(70)에 의해 변환된 제3파장 레이저(C)를 출력할 수 있다.
다음으로 광학유닛(50)은 본 발명의 일 실시 예로서, 비선형결정부(52)와 제1미러(54)를 포함한다. 여기서, 광학유닛(50)은 본 발명의 일 실시 예와 달리 제1미러(54)를 제외한 비선형결정부(52)로만 마련될 수도 있다. 광학유닛(50)은 레이저발진부(10)로부터 발진된 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 상에 인입되는 인입위치와 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 상에서 인출되는 인출 위치 사이에서 왕복 이동된다. 광학유닛(50)은 제1파장 레이저(A) 및 광학유닛(50)에 의해 변환된 제2파장 레이저(B) 중 어느 하나가 선택적으로 출력되도록 인입위치와 인출위치 사이에서 왕복 이동된다.
상세히 설명하자면, 도 1에 도시된 바와 같이 광학유닛(50)은 제1파장 레이저(A)가 출력되도록 X축선 방향인 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 상에서 가로방향으로 인출되는 인출위치 상에 위치된다. 여기서, 광학유닛(50)이 인출위치에 위치될 때 파장변환 유닛(70)은 후술할 배치 해제위치에 상시 위치해야 한다. 광학유닛(50)이 인출위치일 때 파장변환 유닛(70)이 배치 해제위치에 위치해야 하는 이유는 파장변환 유닛(70)을 설명할 때 상세히 설명하기로 한다. 한편, 도 2에 도시된 바와 같이 광학유닛(50)은 제2파장 레이저(B)가 출력되도록 Y축선 방향으로 이동되어 인입위치에 위치된다. 이렇게 광학유닛(50)이 인입위치에 위치됨에 따라 광학유닛(50)으로 입사된 제1파장 레이저(A)는 제2파장 레이저(B)로 변환되어 출력된다. 여기서, 광학유닛(50)에 의해 변환되어 출력되는 제2파장 레이저(B)는 제1파장 레이저(A)의 1/2 파장인 532nm의 파장을 갖는다. 반면, 도 3에 도시된 바와 같이 제3파장 레이저(C)를 출력할 때, 광학유닛(50)은 도 2에 도시된 바와 같이 인입위치에 위치된다.
본 발명의 일 실시 예로서 비선형결정부(52)는 티탄인산칼리(KTP; KTiOP4)와 붕산염 결정(LBO; LiB3O3) 중 어느 하나를 포함한다. 물론, 비선형결정부(52)는 전술한 티탄인산칼리 또는 붕산염결정 이외에도 제1파장 레이저를 1/2파장으로 변환하는 LINbO3 또는 KDP와 같은 다양한 비선형결정부(52)가 사용될 수 있다. 상세하게 비선형결정부(52)는 입사되는 제1파장 레이저(A)의 파장을 1/2 파장으로 변환할 수 있는 위상정합 각도를 갖는 결정을 사용한다. 한편, 비선형결정부(52)는 본 발명의 일 실시 예로서, 광학유닛(50)의 일부 구성요소로 사용되나 광학유닛(50) 자체로 사용될 수도 있다.
제1미러(54)는 비선형결정부(52)로 입사된 제1파장 레이저(A)는 반사하고 비선형결정부(52)에 의해 변환된 제2파장 레이저(B)를 투과하도록 마련된다. 제1미러(54)는 상술한 바와 같이 제1파장 레이저(A)는 반사하고 제2파장 레이저(B)는 투과하도록 코팅된다. 이렇게 제1미러(54)가 제2파장 레이저(B)만 투과하도록 마련됨으로써, 후술할 알렉산드라이트 로드(Alexandrie rod)로 구성된 파장변환 유닛(70)으로의 제1파장 레이저(A)의 입사에 따른 파장변환 유닛(70)의 파손을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
파장변환 유닛(70)은 파장변환부(72) 및 제2미러(74)를 포함한다. 파장변환 유닛(70)은 광학유닛(50)을 사이에 두고 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 상에 배치되는 배치위치와 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 상에서 배치 해제되는 배치 해제위치 사이에서 왕복 이동된다. 파장변환 유닛(70)은 제1 내지 제3파장 레이저(A, B, C) 중 어느 하나가 선택적으로 출력되도록 배치위치와 배치 해제위치 사이에서 왕복 이동된다.
상세히 설명하면, 파장변환 유닛(70)은 도 1에 도시된 바와 같이 제1파장 레이저(A)가 출력되도록 배치 해제위치 상에 위치된다. 또한, 파장변환 유닛(70)은 도 2에 도시된 바와 같이 제2파장 레이저(B)가 출력되도록 배치 해제위치 상에 위치된다. 반면, 파장변환 유닛(70)은 도 3에 도시된 바와 같이 제3파장 레이저(C)가 출력되도록 배치위치 상에 위치된다. 즉, 파장변환 유닛(70)은 광학유닛(50)에 의해 변환되어 입사된 제2파장 레이저(B)를 755nm의 파장을 갖는 제3파장 레이저(C)로 변환하여 출력한다. 파장변환 유닛(70)에 의해 변환된 제3파장 레이저(C)는 제1파장 레이저(A) 보다 작고 제2파장 레이저(B) 보다 큰 파장을 갖는다.
이와 같이 파장변환 유닛(70)은 도 1에 도시된 것처럼 제1파장 레이저(A)가 입사되는 것을 방지하도록 광학유닛(50)이 인출위치 상에 위치될 때 상시 배치 해제위치 상에 위치된다. 그리고, 파장변환 유닛(70)은 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 제2파장 레이저(B)와 제3파장 레이저(C)가 선택적으로 출력될 수 있도록 배치위치와 배치 해제위치 사이에서 왕복 이동된다.
파장변환부(72)는 알렉산드라이트 로드를 포함한다. 다만 파장변환부(72)는 본 발명의 일 실시 예로서, 755nm의 파장을 갖는 제3파장 레이저(C)를 출력하기 위해 알렉산드라이트 로드가 사용될 뿐, 상술한 제1파장 레이저(A) 보다 작고 제2파장 레이저(B) 보다 큰 파장을 갖는 제3파장 레이저(C)를 출력할 수 있는 다양항 재질이 사용될 수 있다. 물론, 파장변환부(72)는 파장변환 유닛(70) 자체로 마련될 수 있다.
제2미러(74)는 파장변환부(72)로 입사된 제2파장 레이저(B)는 반사하고 파장변환부(72)에 의해 변환된 제3파장 레이저(C)를 투과하도록 마련된다. 제2미러(74)는 제2파장 레이저(B)의 반사 및 제3파장 레이저(C)의 투과가 이루어질 수 있도록 코팅될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(1)는 1/2파장 위상지연부(90)를 더 포함한다. 1/2파장 위상지연부(90)는 광학유닛(50)과 파장변환 유닛(70) 사이에 배치된다. 1/2파장 위상지연부(90)는 펌핑광의 편광 방향에 의존하는 알렉산드라이트 로드로 마련된 파장변환 유닛(70)의 흡수율을 조절하기 위해 배치된다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제1실시 예에 따른 레이저장치(1)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
우선, 제1파장 레이저(A)를 출력유닛(30)에 의해 출력할 수 있도록 레이저발진부(10)를 작동시켜 제1파장 레이저(A)를 발진시킨다. 이때, 광학유닛(50) 및 파장변환 유닛(70)은 제1파장 레이저(A)가 발진될 수 있도록 각각 인출위치 및 배치 해제위치 상에 위치된다.
한편, 제2파장 레이저(B)를 출력할 수 있도록 광학유닛(50)은 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 상인 인입위치로 이동된다. 이렇게 광학유닛(50)이 이동되어 인입위치 상에 위치되면 제1파장 레이저(A)는 제2파장 레이저(B)로 변환되어 출력된다. 반면, 제3파장 레이저(C)를 출력할 수 있도록 광학유닛(50)은 인입위치 상에 위치되고 파장변환 유닛(70)은 배치위치로 이동된다. 파장변환 유닛(70)이 배치위치 상에 위치되면 광학유닛(50)으로부터 출사된 제2파장 레이저(B)는 파장변환 유닛에 의해 제3파장 레이저(C)로 변환되어 출력된다.
이에, 광학유닛 및 파장변환 유닛의 왕복 이동에 따라 제1 내지 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력할 수 있고, 이에 따라 제품의 사용성을 증대시킬 수 있다.
<제2실시 예>
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제1작동 구성도, 도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제2작동 구성도, 그리고 도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치의 개략적인 제3작동 구성도이다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(100)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 레이저발진부(110), 출력유닛(120), 광학유닛(140), 파장변환 유닛(150), 1/2파장 위상지연부(160), 이동유닛(170) 및 가이드유닛(190)을 포함한다.
출력유닛(120)은 제1출력부(122) 및 제2출력부(124)를 포함한다. 출력유닛(120)은 X축선 방향인 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 상에 배치된다. 출력유닛(120)은 제1파장 레이저(A), 제2파장 레이저(B) 및 제3파장 레이저(C)가 출력되도록 마련된다. 여기서, 출력유닛(120)은 제1 내지 제3파장 레이저(A, B, C)를 동시에 출력하는 것이 아니라, 제1 내지 제3파장 레이저(A, B, C) 중 어느 하나를 출력하도록 마련된다. 여기서, 제1 내지 제3파장 레이저(A, B, C)는 각각 1064nm, 532nm 및 755nm의 파장을 갖는다.
제1출력부(122)는 레이저발진부(110)로부터 발진된 제1파장 레이저(A)를 투과 및 후술할 가이드유닛(190)의 제1가이드부(192)에 의해 Y축선 방향으로 안내된 제2파장 레이저(B)를 X축선 방향으로 반사하여 출력한다. 제2출력부(124)는 제1출력부(122)를 사이에 두고 레이저발진부(110)와 대향 배치된다. 제2출력부(124)는 제1출력부(122)에 의해 투과 및 반사된 제1파장 레이저(A) 및 제2파장 레이저(B)를 X축선 방향으로 투과함과 함께 후술할 가이드유닛(190)의 제2가이드부(194)에 의해 Y축선 방향으로 반사된 제3파장 레이저(C)를 X축선 방향으로 반사하여 출력한다.
광학유닛(140)은 비선형결정부(142) 및 제1미러(144)를 포함하고, 파장변환 유닛(150)은 파장변환부(152) 및 제2미러(154)를 포함한다. 광학유닛(140)과 파장변환 유닛(150)의 재질 및 특징은 제1실시 예에서 상세히 설명하였기 때문에 이하에서 생략한다. 다만, 본 발명의 제2실시 예의 광학유닛(140)과 파장변환 유닛(150)은 이동되지 않고, 각각 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 제1파장 레이저(A)의 출력 방향에 대해 Y축선 방향으로 하향 배치된다. 여기서, 광학유닛(140)과 파장변환 유닛(150)의 하향 배치는 일 실시 예일 뿐, 상향 배치등과 같이 다양하게 배치될 수 있다.
1/2파장 위상지연부(160)는 광학유닛(140)과 파장변환 유닛(150) 사이에 배치된다. 1/2파장 위상지연부(160)는 펌핑광의 편광 방향에 의존하는 알렉산드라이트 로드로 마련된 파장변환 유닛(150)의 흡수율을 조절하기 위해 배치된다.
다음으로 이동유닛(170)은 레이저발진부(110)와 광학유닛(140) 사이 및 광학유닛(140)과 파장변환 유닛(150) 사이에 각각 배치된다. 이동유닛(170)은 출력유닛(120)으로 제1 내지 제3파장 레이저(A, B, C) 중 어느 하나가 선택적으로 출력되도록 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 상 및 제2파장 레이저(B)의 출력 경로 상에 각각 인출입 된다.
제1이동부(172)는 레이저발진부(110)와 광학유닛(140) 사이에 배치된다. 제1이동부(172)는 Y축선 방향을 따라 제1 내지 제3파장 레이저(A, B, C) 중 어느 하나가 선택적으로 출력되도록 인입위치와 인출위치 사이에서 왕복 이동된다. 즉, 제1이동부(172)는 인입위치 상에 위치되어 제2파장 레이저(B)와 제3파장 레이저(C) 중 어느 하나가 출력될 수 있도록 제1파장 레이저(A)를 광학유닛(140)으로 안내한다.
제2이동부(174)는 광학유닛(140)과 파장변환 유닛(150) 사이에 배치된다. 제2이동부(174)는 제2파장 레이저(B)의 출력 경로 상에 대해 Y축선 방향을 따라 제2파장 레이저(B)와 제3파장 레이저(C) 중 어느 하나가 선택적으로 출력될 수 있도록 인입위치와 인출위치 사이에서 왕복 이동된다. 즉, 제2이동부(174)는 인입위치 상에 위치되어 제3파장 레이저(C)가 출력되도록 제2파장 레이저(B)를 파장변환 유닛(150)으로 안내한다. 반면, 제2이동부(174)는 광학유닛(140)에서 변환된 제2파장 레이저가 출력될 수 있도록 인출위치 상에 위치된다.
마지막으로 가이드유닛(190)은 제1파장 레이저(A)의 출력 경로와 평행한 Y축선 방향의 제2파장 레이저(B)의 출력 경로 및 제3파장 레이저(C)의 출력 경로 상에 배치되어 출력유닛(120)으로 제2파장 레이저(B) 및 제3파장 레이저(C)를 안내한다. 가이드유닛(190)은 본 발명의 일 실시 예로서, 제1가이드부(192) 및 제2가이드부(194)를 포함한다.
제1가이드부(192)는 제2파장 레이저(B)의 출력 경로 상에 광학유닛(140)을 사이에 두고 한 쌍으로 배치된다. 제1가이드부(192)는 제1이동부(172)에 의해 Y축선 방향으로 안내된 제1파장 레이저(A)를 반사하여 광학유닛(140)으로 안내함과 더불어 광학유닛(140)에 의해 변환된 제2파장 레이저(B)를 Y축선 방향으로 반사하여 제1출력부(122)로 안내한다.
제2가이드부(194)는 제3파장 레이저(C)의 출력 경로 상에 파장변환 유닛(150)을 사이에 두고 한 쌍으로 배치된다. 제2가이드부(194)는 제2이동부(174)에 의해 Y축선 방향으로 안내된 제2파장 레이저(B)를 반사하여 파장변환 유닛(150)으로 안내함과 함께 파장변환 유닛(150)에 의해 변환된 제3파장 레이저(C)를 Y축선 방향으로 반사하여 제2출력부(124)로 안내한다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 제2실시 예에 따른 레이저장치(100)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
우선, 제1파장 레이저(A)를 출력하도록 레이저발진부(110)를 작동한다. 여기서, 이동유닛(170)의 제1이동부(172) 및 제2이동부(174)는 각각 인출위치 상에 위치된다. 레이저발진부(110)에 의해 발진된 제1파장 레이저(A)는 출력유닛(120)의 제1출력부(122) 및 제2출력부(124)를 투과하여 출력된다.
한편, 제2파장 레이저(B)를 출력하도록 레이저발진부(110)를 작동하고 제1이동부(172)를 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 상인 인입위치로 이동시킨다. 그러면, 제1이동부(172)는 Y축선 방향으로 제1파장 레이저(A)를 반사하여 제1가이드부(192)로 안내한다. 광학유닛(140)으로 안내된 제1파장 레이저(A)는 제2파장 레이저(B)로 변환되어 다른 하나의 제1가이드부(192)에 의해 제1출력부(122)로 안내된다. 제1출력부(122)로 안내된 제2파장 레이저(B)는 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 방향으로 반사되어 제2출력부(124)로 투과된다.
반면, 제3파장 레이저(C)를 출력할 때는 상술한 과정에서 제2파장 레이저(B)의 변환 후, 제2이동부(174)를 제2파장 레이저(B)의 출력 경로 상인 인입위치로 이동한다. 그러면, 제2이동부(174)는 제2파장 레이저(B)를 한 쌍의 제2가이드부(194) 중 인접한 어느 하나의 제2가이드부(194)로 안내한다. 제2가이드부(194)에 의해 안내된 제2파장 레이저(B)는 파장변환 유닛(150)으로 입사되어 제3파장 레이저(C)로 변환되어 출력된다. 한 쌍의 제2가이드부(194) 중 다른 하나는 파장변환 유닛(150)에 의해 변환되어 출력된 제3파장 레이저(C)를 Y축선 방향으로 반사하여 제2출력부(124)로 안내한다. 제2출력부(124)는 제3파장 레이저(C)를 제1파장 레이저(A)의 출력 경로 방향으로 반사하여 출력한다.
이에, 레이저발진부 및 광학유닛 사이와 광학유닛 및 파장변환 유닛 사이에 각각 배치된 이동유닛을 왕복 이동시켜 제1 내지 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력할 수 있고, 이에 따라 제품의 사용성을 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.
1, 110: 레이저장치 10, 110: 레이저발진부
30, 120: 출력유닛 50, 140: 광학유닛
52, 142: 비선형결정부 54, 144: 제1미러
70, 150: 파장변환 유닛 72, 152: 파장변환부
74, 154: 제2미러 122: 제1출력부
124: 제2출력부 170: 이동유닛
172: 제1이동부 174: 제2이동부
190: 가이드유닛 192: 제1가이드부
194: 제2가이드부

Claims (22)

  1. 제1파장 레이저를 발진하는 레이저발진부와;
    상기 레이저발진부로부터 발진된 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 상에 인입되는 인입위치와 인출되는 인출위치 사이에서 왕복 이동되어, 상기 제1파장 레이저 및 상기 제1파장 레이저를 변환한 제2파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 광학유닛과;
    상기 광학유닛을 사이에 두고 상기 제1파장 레이저 출력 경로 상에 배치되는 배치위치와 배치 해제되는 배치 해제위치 사이에서 왕복 이동되어, 상기 제1 및 제2파장 레이저 및 상기 제2파장 레이저를 변환한 제3파장 레이저 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 파장변환 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학유닛은 티탄인산칼리(KTP)와 붕산염 결정(LBO) 중 어느 하나를 포함하는 비선형결정부로 마련되는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광학유닛은 상기 인입위치에서 상기 제1파장 레이저의 1/2 파장을 갖는 상기 제2파장 레이저로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 파장변환 유닛은 상기 광학유닛이 상기 인입위치 상에 위치될 때, 상기 배치위치에서 상기 광학유닛으로부터 출력되어 입사된 상기 제2파장 레이저를 상기 제3파장 레이저로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3파장 레이저는 상기 제1파장 레이저 보다 작고 상기 제2파장 레이저 보다 큰 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 파장변환 유닛은 상기 광학유닛이 상기 인출위치 상에 위치될 때, 상기 배치 해제위치 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파장변환 유닛은 상기 광학유닛이 상기 인입위치 상에 위치될 때, 상기 배치위치와 상기 배치 해제위치 사이에서 왕복 이동되는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 파장변환 유닛은 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1파장 레이저, 상기 제2파장 레이저 및 상기 제3파장 레이저는 각각 1064nm, 532nm 및 755nm 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛은 각각 상기 제1파장 레이저를 반사 및 상기 제2파장 레이저를 투과하고 상기 제2파장 레이저를 반사 및 상기 제3파장 레이저를 투과하는 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 레이저장치는,
    상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛 사이에 배치되어, 상기 파장변환 유닛의 흡수율을 조절하는 1/2파장 위상지연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  12. 제1파장 레이저를 발진하는 레이저발진부와;
    상기 레이저발진부로부터 발진되는 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 상에 배치되는 출력유닛과;
    상기 제1파장 레이저의 출력 경로 상의 가로 방향으로 배치되어, 입사되는 상기 제1파장 레이저를 제2파장 레이저로 변환하여 출력하는 광학유닛과;
    상기 제2파장 레이저의 출력 경로 상의 가로 방향으로 배치되어, 입사되는 상기 제2파장 레이저를 제3파장 레이저로 변환하여 출력하는 파장변환 유닛과;
    상기 레이저발진부와 상기 광학유닛 사이 및 상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛 사이에 각각 배치되고 상기 출력유닛으로 상기 제1 내지 제3파장 레이저 중 어느 하나가 선택적으로 출력되도록, 상기 제1 및 제2파장 레이저의 출력 경로 상에 각각 인출입 되는 이동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이동유닛은,
    상기 레이저발진부와 상기 광학유닛 사이에 배치되고 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 상에 인입되는 인입위치 및 인출되는 인출위치 사이에서 왕복 이동되어, 상기 인입위치 상에서 상기 제1파장 레이저를 상기 광학유닛으로 유도하는 제1이동부와;
    상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛 사이에 배치되고 상기 제2파장 레이저의 출력 경로 상에 인입되는 인입위치 및 인출되는 인출위치 사이에서 왕복 이동되어, 상기 인입위치 상에서 상기 제2파장 레이저를 상기 파장변환 유닛으로 유도하는 제2이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2파장 레이저의 출력 경로 상 및 상기 제3파장 레이저의 출력 경로 상에 각각 배치되어, 상기 제2파장 레이저 및 상기 제3파장 레이저를 각각 상기 출력유닛으로 안내하는 가이드유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가이드유닛은,
    상기 광학유닛을 사이에 두고 한 쌍으로 배치되어, 상기 제1이동부에 의해 유도된 상기 제1파장 레이저를 상기 광학유닛과 상기 출력유닛으로 각각 안내하는 제1가이드부와;
    상기 파장변환 유닛을 사이에 두고 한 쌍으로 배치되어, 상기 제2이동부에 의해 유도된 상기 제2파장 레이저를 상기 파장변환 유닛과 상기 출력유닛으로 각각 안내하는 제2가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 출력유닛은,
    상기 레이저발진부로부터 발진된 상기 제1파장 레이저를 투과 및 상기 가이드유닛에 의해 안내된 상기 제2파장 레이저를 반사하여, 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 방향으로 상기 제1 및 제2파장 레이저를 출력하는 상기 제1출력부와;
    상기 제1출력부를 사이에 두고 상기 레이저발진부와 대향 배치되고 상기 제1출력부에 의해 투과 및 반사된 제1 및 제2파장 레이저를 투과함과 함께 상기 가이드유닛에 의해 안내된 상기 제3파장 레이저를 반사하여, 상기 제1파장 레이저의 출력 경로 방향으로 상기 제1 내지 제3파장 레이저를 출력하는 상기 제2출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제2파장 레이저는 상기 제1파장 레이저의 1/2 파장을 가지며,
    상기 제3파장 레이저는 상기 제1파장 레이저 보다 작고 상기 제2파장 레이저 보다 큰 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1파장 레이저, 상기 제2파장 레이저 및 상기 제3파장 레이저는 각각 1064nm, 532nm 및 755nm 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 광학유닛은 티탄인산칼리(KTP)와 붕산염 결정(LBO) 중 어느 하나를 포함하는 비선형결정부로 마련되는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 파장변환 유닛은 알렉산드라이트 로드(Alexandrite rod)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛은 각각 상기 제1파장 레이저를 반사 및 상기 제2파장 레이저를 투과하고 상기 제2파장 레이저를 반사 및 상기 제3파장 레이저를 투과하는 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 레이저장치는,
    상기 광학유닛과 상기 파장변환 유닛 사이에 배치되어, 상기 파장변환 유닛의 흡수율을 조절하는 1/2파장 위상지연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190054668A (ko) * 2017-11-14 2019-05-22 원텍 주식회사 삼 파장 레이저 발생 장치

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