KR20170123805A - 레이저 장치 - Google Patents

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KR20170123805A
KR20170123805A KR1020160052817A KR20160052817A KR20170123805A KR 20170123805 A KR20170123805 A KR 20170123805A KR 1020160052817 A KR1020160052817 A KR 1020160052817A KR 20160052817 A KR20160052817 A KR 20160052817A KR 20170123805 A KR20170123805 A KR 20170123805A
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laser beam
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이희철
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주식회사 루트로닉
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 레이저 장치는, 펌핑광을 출력하는 펌핑광 공급 유닛, 상기 펌핑광 공급 유닛으로부터 출력된 상기 펌핑광 중 일부를 흡수하여 편광된 레이저 빔을 방출하는 제1 레이저 결정 및 상기 펌핑광 공급 유닛으로부터 출력된 상기 펌핑광 중 다른 일부를 흡수하고 상기 제1 레이저 결정으로부터 방출된 상기 편광된 레이저 빔을 증폭시켜 방출하는 제2 레이저 결정을 포함한다.

Description

레이저 장치{Laser device}
본 발명은 레이저 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광된 레이저를 출력하는 레이저 장치에 관한 것이다.
레이저 빔은 일반 자연광 또는 램프로부터 방사되는 광 대비 단색성(monochromatic), 간섭성(coherence) 및 직진성(collimation)의 3가지 우수한 특성을 가지고 있다.
이러한 레이저 빔은 우수한 단색성, 간섭성 및 직진성의 특성 때문에 다양한 산업분야에서 폭 넓게 이용되고 있는 추세이며, 더욱 그 사용성이 증대되고 있다. 레이저 빔의 사용되는 산업분야는, 예를 들면 금속, 건설, 조선 및 의료 분야 등으로 확장되고 있으며, 특히 의료 분야에 있어서 레이저 빔의 효율성에 증대에 따라 피부 및 안구 등과 같은 다양한 인체 조직에 사용되고 있다.
여기서, 다양한 인체 조직에 사용되는 레이저 빔은 그 사용 목적에 따라 파장 대역, 펄스폭 및 출력 에너지 등이 선택적으로 사용됨과 함께 의료 목적으로 편광된 레이저 빔이 사용되어야 한다.
이를 위해 종래에는 편광자(polarizer)와 같은 레이저 빔을 편광시키는 별도의 광학 부품을 사용하여 편광된 레이저 빔을 사용하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 편광자(polarizer)와 같은 별도의 광학부품을 편광 수단을 사용하지 않고도 편광된 레이저 빔을 출력할 수 있는 레이저 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 장치는, 펌핑광을 출력하는 펌핑광 공급 유닛, 상기 펌핑광 공급 유닛으로부터 출력된 상기 펌핑광 중 일부를 흡수하여 편광된 레이저 빔을 방출하는 제1 레이저 결정 및 상기 펌핑광 공급 유닛으로부터 출력된 상기 펌핑광 중 다른 일부를 흡수하고 상기 제1 레이저 결정으로부터 방출된 상기 편광된 레이저 빔을 증폭시켜 방출하는 제2 레이저 결정을 포함한다.
상기 편광된 레이저 빔의 일부를 투과시키고, 다른 일부를 상기 제1 레이저 결정을 향해 반사하여 공진시키는 출력 미러를 더 포함할 수 있다.
상기 출력 미러는 상기 제1 레이저 결정과 상기 제2 레이저 결정 사이에 배치되어, 상기 제1 레이저 결정으로부터 방출된 상기 편광된 레이저 빔의 일부를 상기 제2 레이저 결정을 향해 투과시키고, 다른 일부를 상기 제1 레이저 결정을 향해 반사하여 공진시킬 수 있다.
상기 출력 미러는, 상기 제1 레이저 결정으로부터 방출된 상기 편광된 레이저 빔 및 상기 펌핑광이 입사되는 입사면과, 상기 입사면으로 입사된 상기 편광된 레이저 빔 및 상기 펌핑광 중 상기 입사면을 통과한 레이저 빔 및 펌핑광이 출사되는 출사면을 포함하고, 상기 출사면의 적어도 일부는 상기 출사면을 통해 출사되는 상기 펌핑광 중 적어도 일부가 상기 출력 미러의 광축에 평행하게 출사되는 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 출사면의 중앙부는 상기 광축에 수직한 평면 영역을 포함하고, 상기 출사면의 주변부는 상기 곡률을 갖도록 형성되는 곡면 영역을 포함할 수 있다.
상기 편광된 레이저 빔은 상기 출사면의 중앙부를 통해 출사되고, 상기 펌핑광은 상기 출사면의 주변부를 통해 출사될 수 있다.
상기 출력 미러와 상기 제2 레이저 결정 사이에 배치되어, 상기 출력 미러의 상기 출사면을 통해 출사된 상기 펌핑광을 상기 제2 레이저 결정으로 집광시키는 집광 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 집광 렌즈의 입사면 중 상기 출력 미러의 상기 출사면으로부터 출사된 상기 편광된 레이저 빔이 입사되는 영역은 상기 집광 렌즈의 광축에 수직한 평면 영역을 포함할 수 있다.
상기 제1 레이저 결정과 상기 출력 미러 사이에 배치되어, 상기 제1 레이저 결정으로부터 방출된 상기 편광된 레이저 빔을 상대적으로 짧은 펄스폭과 상대적으로 큰 첨두 출력을 갖는 편광 레이저 빔으로 스위칭하여 상기 출력 미러를 향해 방출하는 포화 흡수체를 더 포함할 수 있다.
상기 포화 흡수체는 Q-switcher 소자를 포함할 수 있다.
상기 제2 레이저 결정에서 흡수되는 상기 펌핑광 중 적어도 일부는 상기 제1 레이저 결정에서 흡수되지 않고 상기 제1 레이저 결정을 투과한 것일 수 있다.
상기 제1 레이저 결정은 Nd:YV04를 포함할 수 있다.
상기 제2 레이저 결정은 Nd:YAG를 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
편광자(polarizer)와 같은 별도의 광학부품을 편광 수단을 사용하지 않고도 편광된 레이저 빔을 출력할 수 있다.
또한, 하나의 펌핑광 공급 유닛으로부터 출력된 펌핑광으로 2개의 레이저 결정을 각각 펌핑시켜 레이저를 발진시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 편광된 레이저 빔의 공진 및 발진을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 출력 미러 및 집광 렌즈를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(1)는 펌핑광 공급 유닛(10), 제1 레이저 결정(20), 포화 흡수체(30), 출력 미러(40), 집광 렌즈(50), 제2 레이저 결정(60)이 순서대로 배치된 구조를 포함한다.
펌핑광 공급 유닛(10)으로는 Fiber coupled laser diode가 사용될 수 있으며, 이 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 펌핑광 공급 유닛(10)은 레이저 다이오드 모듈(11) 및 광 케이블(12)을 포함할 수 있다.
레이저 다이오드 모듈(11)은 일정한 파장을 갖는 레이저를 방출하는 하나 이상의 레이저 다이오드(미도시)를 포함하고, 레이저 다이오드로부터 방출된 레이저를 광 케이블(12)로 전달한다. 광 케이블(12)은 레이저 다이오드 모듈(11)로부터 전달된 레이저를 단부를 통해 출력하여 제1 레이저 결정(20)을 향해 조사한다.
광 케이블(12)을 통해 출력된 레이저는 제1 레이저 결정(20)과 제2 레이저 결정(60)의 밀도반전을 일으키는 펌핑광(P1, P2)으로 사용된다. 광 케이블(12)로부터 출력되는 펌핑광(P1, P2)은 대략 808nm의 파장을 갖는 레이저일 수 있다. 다만, 펌핑광(P1, P2)의 파장이 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 레이저 결정(20) 및 제2 레이저 결정(60)의 흡수 특성을 고려하여 다른 파장을 갖는 펌핑광이 사용될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 펌핑광(P1, P2)의 일례로서, 808nm의 파장을 갖는 펌핑광을 기준으로 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 펌핑광 공급 유닛(10)으로부터 출력된 펌핑광(P1, P2) 중 일부(P1)는 제1 레이저 결정(20)에 흡수되어 밀도반전을 일으키는 에너지로 사용된다. 그리고, 펌핑광(P1, P2) 중 다른 일부(P2)는 제1 레이저 결정(20)에 흡수되지 않고 제1 레이저 결정(20)을 투과하여 출력 미러(40)로 진행한다. 또는 실시예에 따라 제1 레이저 결정(20)의 크기를 더욱 소형화하여 펌핑광(P1, P2) 중 다른 일부(P2)가 제1 레이저 결정(20)을 통과하지 않고 곧바로 출력 미러(40)로 진행하도록 구성될 수도 있다.
제1 레이저 결정(20)은 펌핑광(P1)에 의해 펌핑되어 선형 편광됨 레이저 빔을 방출하는 단축 결정의 이득 매질이다. 일례로서, 제1 레이저 결정(20)으로는 넓은 흡수 선폭과 큰 이득 계수를 갖는 Nd: YV04를 포함하는 결정이 사용될 수 있으며, 설명의 편의를 위해 본 실시예에서는 제1 레이저 결정(20)으로 Nd: YV04가 사용되는 예를 기준으로 설명한다.
제1 레이저 결정(20)은 제1 파장(808nm)을 갖는 펌핑광(P1)에 의해 제2 파장을 갖는 편광된 레이저 빔(L1)을 방출한다. 제1 레이저 결정(20)의 출력 특성에 따라 편광된 레이저 빔(L1)은 대략 1064nm의 파장을 가질 수 있다.
제1 레이저 결정(20)의 입사면(21)에는 공진빔(L2a, 도 2 참고)의 공진을 위해 레이저 빔(L1)의 발진 파장(1064nm)에 대해서는 반사율이 높은 코팅이 형성될 수 있다. 그리고, 제1 레이저 결정(20)의 출사면(22)에는 발진 파장(1064nm)에 대한 무반사 코팅이 형성될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 레이저 결정(20)과 출력 미러(40) 사이에는 포화 흡수체(30)가 배치된다.
포화 흡수체(30)는 제1 레이저 결정(20)과 출력 미러(40) 사이에서 공진하는 공진빔(L2a, 도 2 참고)의 에너지를 일정 시간 동안 흡수한 후, 짧은 시간 내에 방출한다. 따라서, 포화 흡수체(30)로부터 방출되는 레이저 빔(L2)은 제1 레이저 결정(20)에서 방출된 레이저 빔(L1)을 상대적으로 짧은 펄스폭과 상대적으로 큰 첨두 출력을 갖게 된다. 포화 흡수체(30)로부터 방출되는 레이저 빔(L2)은 제1 레이저 결정(20)에서 방출된 레이저 빔(L1)에 비해 펄스폭과 첨두 출력이 스위칭 된 것이며 편광 상태는 유지된다.
포화 흡수체(30)로는 제1 레이저 결정(20)에서 방출된 레이저 빔(L1)을 상대적으로 짧은 펄스폭과 상대적으로 큰 첨두 출력을 갖는 레이저 빔(L2)으로 스위칭하는 능동형 또는 수동형 Q-switcher 소자가 사용될 수 있다. Q-switcher 소자의 예로는, SESAM, 탄소나노튜브, Cr:YAG 등이 있을 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 포화 흡수체(30)의 일례로서 다른 포화 흡수체에 비해 널리 사용되고 있는 Cr:YAG를 기준으로 설명한다.
제1 레이저 결정(20)과 출력 미러(40) 사이에서 공진하는 공진빔(L2a, 도 2 참고)의 공진을 위해 포화 흡수체(30)의 입사면(31)과 출사면(32)에는 발진 파장(1064nm)에 대한 무반사 코팅이 형성될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 포화 흡수체(30)와 집광 렌즈(50) 사이에는 출력 미러(40)가 배치된다.
출력 미러(40)의 입사면(41)에는 레이저 빔(L2)의 발진 파장(1064nm)에 대해 반투과성의 코팅이 형성된다. 따라서, 출력 미러(40)의 입사면(41)으로 입사된 레이저 빔(L2) 중 일부(L2a, 도 2 참고)는 반사되고, 다른 일부(L2b, 도 2 참고)는 투과되어 출력 미러(40)를 통과하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 편광된 레이저 빔의 공진 및 발진을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
전술한 바와 같이, 제1 레이저 결정(20)의 출사면(22)과 포화 흡수체(30)의 입사면(31) 및 출사면(32)에는 레이저 빔(L1, L2)의 발진 파장(1064nm)에 대해 무반사 코팅이 형성되고, 제1 레이저 결정(20)의 입사면(21)에는 레이저 빔(L1, L2)의 발진 파장(1064nm)에 대해 반사율이 높은 코팅이 형성된다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 출력 미러(40)의 입사면(41)에서 반사된 레이저 빔(L2a)은 공진빔으로서 제1 레이저 결정(20)의 입사면(21)과 출력 미러(40)의 입사면(41) 사이에서 공진된다.
그리고, 공진빔(L2a) 중 일부는 출력 미러(40)의 입사면(41)을 투과하여 출력 미러(40)의 출사면(42)을 통해 출사된다.
또한, 제1 레이저 결정(20)으로 흡수되지 않고 출력 미러(40)의 입사면(41)으로 입사된 펌핑광(P2) 중 일부는 출력 미러(40)의 입사면(41)에서 반사될 수 있다. 출력 미러(40)의 입사면(41)에서 반사된 된 후 펌핑광(P2) 중 일부는 공진빔(L2a)에 포함되어 제1 레이저 결정(20)에서 밀도반전을 일으키는 에너지로 사용될 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 출력 미러 및 집광 렌즈를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 출력 미러(40)의 출사면(42)은 출력 미러(40)의 광축(A)에 수직한 평면으로 형성된 평면 영역(42a)과 소정의 곡률을 갖도록 형성되는 곡면 영역(42b)을 포함한다.
평면 영역(42a)은 출력 미러(40)를 통해 출력되는 레이저 빔(L2)의 직경(D1)보다는 큰 직경(D2)을 갖도록 형성될 수 있다. 그리고, 평면 영역(42a)은 출력 미러(40)의 출사면(42) 중 레이저 빔(L2)이 출사되는 위치에 대응하여 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 평면 영역(42a)은 출력 미러(40)의 출사면(42)의 중앙부에 형성될 수 있다.
한편, 곡면 영역(42b)은 출력 미러(40)의 출사면(42)을 통해 출사되는 펌핑광(P2)이 출력 미러(40)의 광축(A)에 대해 대략 평행하게 출사되도록 하는 곡률로 형성될 수 있다. 이를 위해 곡면 영역(42b)의 비구면 형상을 가질 수 있다.
곡면 영역(42b)은 출력 미러(40)의 출사면(42) 중 펌핑광(P2)이 출사되는 위치에 대응하여 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 곡면 영역(42b)은 출력 미러(40)의 출사면(42)의 주변부에 형성될 수 있으며, 출사면(42)의 중앙부에 형성된 평면 영역(42a)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
출력 미러(40)의 출사면(42)을 통해 출사되는 펌핑광(P2)은 출사면(42)의 곡면 영역(42b)을 통과하며 출력 미러(40)의 광축(A)에 대해 대략 평행하게 출사되므로, 펌핑광(P2)이 더 이상 확산되는 것이 방지된다. 따라서, 펌핑광(P2)을 제2 레이저 결정(60)으로 집광하는 집광 렌즈(50)의 직경이 커지는 것을 방지할 수 있다.
동시에 출력 미러(40)의 출사면(42) 중 레이저 빔(L2)이 출사되는 중앙부는 평면 영역(42a)을 형성하여 레이저 빔(L2)이 집광되는 것을 방지하였다.
곡면 영역(42b)이 출사면(42)의 중앙부까지 확장되는 경우, 출사면(42)을 통해 출사되는 레이저 빔(L2)이 곡면 영역(42b)에서 굴절되어 광축(A)으로 집광되는데, 이 경우 집광된 레이저 빔(L2)은 제2 레이저 결정(60)에 데미지를 가하게 되는 결과를 초래할 수 있다.
출력 미러(40)의 출사면(42)에는 펌핑광(P2)의 파장(808nm) 및 레이저 빔(L2)의 발진 파장(1064nm)에 대해 무반사 코팅이 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 출력 미러(40)와 제2 레이저 결정(60) 사이에는 집광 렌즈(50)가 배치된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 집광 렌즈(50)는 출력 미러(40)의 출사면(42)으로부터 출사된 펌핑광(P2)을 제2 레이저 결정(60)으로 집광시킨다.
이를 위해 출력 미러(40)의 출사면(42)과 마주하는 집광 렌즈(50)의 입사면(51)에는 펌핑광(P2)을 집광하기 위한 곡면 영역(51b)이 형성된다. 펌핑광(P2)은 출력 미러(40)의 출사면(42) 중 곡면 영역(42b)이 형성된 주변부로부터 광축(A)에 평행하게 출사되므로, 집광 렌즈(50)의 입사면(51)에 형성되는 곡면 영역(51b) 역시 집광 렌즈(50)의 입사면(51)의 주변부에 형성될 수 있다.
그리고, 출력 미러(40)의 출사면(42)으로부터 출사된 레이저 빔(L2)이 입사되는 집광 렌즈(50)의 입사면(51)의 중앙부에는, 레이저 빔(L2)이 집광되는 것을 방지하기 위해, 집광 렌즈(50)의 광축(A)에 대략 수직한 평면 영역(51a)이 형성된다.
도 3에는 집광 렌즈(50)와 출력 미러(40)의 광축(A)이 상호 일치하는 예를 도시하였으나, 실시예에 따라, 집광 렌즈(50)와 출력 미러(40)의 광축(A)은 일치하지 않을 수도 있다.
출력 미러(40)의 출사면(42)에 형성되는 평면 영역(42a)과 유사하게, 집광 렌즈(50)의 입사면(51)에 형성되는 평면 영역(51a)의 직경(D3)은 출력 미러(40)를 통해 출력되는 레이저 빔(L2)의 직경(D1)보다는 크게 형성될 수 있다.
따라서, 집광 렌즈(50)는 펌핑광(P2)을 집광하여 제2 레이저 결정(60)으로 효과적으로 전달함과 동시에, 레이저 빔(L2)이 집광 되는 것을 방지하여 제2 레이저 결정(60)이 레이저 빔(L2)에 의해 데미지를 입게 되는 것을 방지한다.
집광 렌즈(50)의 입사면(51) 및 출사면(52)에는 펌핑광(P2)의 파장(808nm) 및 레이저 빔(L2)의 발진 파장(1064nm)에 대해 무반사 코팅이 형성될 수 있다.
한편, 제2 레이저 결정(60)은 집광 렌즈(50)를 통과하여 집광된 펌핑광(P2)에 의해 펌핑되어 편광된 레이저 빔(L2)을 증폭시키고, 편광 및 증폭된 레이저 빔(L3)을 방출하는 이득 매질이다. 일례로서, 제2 레이저 결정(60)으로는 Nd:YAG가 사용될 수 있다. 그러나 제2 레이저 결정(60)이 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 레이저 결정(20)과 공통되는 흡수 파장을 갖고 제1 레이저 결정(20) 등으로터 방출된 레이저 빔(L2)을 증폭시킬 수 있다면 다른 이득 매질이 사용될 수 있다.
최종적으로 제2 레이저 결정(60)을 통해 출력되는 레이저 빔(L3)은 제1 레이저 결정(20)에 의해 선형 편광되고, 포화 흡수체(30)를 통해 Q-스위칭되고, 제2 레이저 결정(60)을 통해 증폭된 레이저 빔이 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(1)는 제1 레이저 결정(20)을 사용해 편광된 레이저 빔(L1)을 발생시키고, 편광자(polarizer)와 같은 편광수단 없이도 최종적으로 편광된 레이저 빔(L3)을 출력시킬 수 있다.
또한, 하나의 펌핑광 공급 유닛(10)으로부터 출력된 펌핑광(P1, P2)으로 제1 레이저 결정(20) 및 제2 레이저 결정(60)을 각각 펌핑시켜 레이저 빔을 발진시킨다.
또한, 출력 미러(40)의 출사면(42) 중 일부에 곡면 영역(42b)을 형성하여 제2 레이저 결정(60)으로 진행하는 펌핑광(P2)의 확산을 방지하고, 펌핑광(P2)을 제2 레이저 결정(60)으로 집광하는 집광 렌즈(50)의 직경이 커지는 것을 방지한다.
또한, 출력 미러(40)의 출사면(42) 및 집광 렌즈(50)의 입사면(51)에 각각 평면 영역(42a, 51a)을 형성하고, 레이저 빔(L2)이 평면 영역(42a, 51a)을 통해 출력 미러(40) 및 집광 렌즈(50)를 투과하도록 구성하여 제2 레이저 결정(60)으로 입사되는 레이저 빔(L2)이 집광되는 것을 방지하고, 레이저 빔(L2)에 의해 제2 레이저 결정(60)에 데미지가 가해지는 것을 방지한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 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 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 레이저 장치 10: 펌핑광 공급 유닛
11: 레이저 다이오드 모듈 12: 광 케이블
20: 제1 레이저 결정 21, 31, 41, 51: 입사면
22, 32, 42, 52: 출사면 30: 포화 흡수체
40: 출력 미러 42a, 51a: 평면 영역
42b, 51b: 곡면 영역 50: 집광 렌즈
60: 제2 레이저 결정 A: 광축
L1, L2, L3: 레이저 빔 P1, P2: 펌핑광

Claims (13)

  1. 펌핑광을 출력하는 펌핑광 공급 유닛;
    상기 펌핑광 공급 유닛으로부터 출력된 상기 펌핑광 중 일부를 흡수하여 편광된 레이저 빔을 방출하는 제1 레이저 결정; 및
    상기 펌핑광 공급 유닛으로부터 출력된 상기 펌핑광 중 다른 일부를 흡수하고 상기 제1 레이저 결정으로부터 방출된 상기 편광된 레이저 빔을 증폭시켜 방출하는 제2 레이저 결정을 포함하는, 레이저 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광된 레이저 빔의 일부를 투과시키고, 다른 일부를 상기 제1 레이저 결정을 향해 반사하여 공진시키는 출력 미러를 더 포함하는, 레이저 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출력 미러는 상기 제1 레이저 결정과 상기 제2 레이저 결정 사이에 배치되어,
    상기 제1 레이저 결정으로부터 방출된 상기 편광된 레이저 빔의 일부를 상기 제2 레이저 결정을 향해 투과시키고, 다른 일부를 상기 제1 레이저 결정을 향해 반사하여 공진시키는, 레이저 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 출력 미러는,
    상기 제1 레이저 결정으로부터 방출된 상기 편광된 레이저 빔 및 상기 펌핑광이 입사되는 입사면과,
    상기 입사면으로 입사된 상기 편광된 레이저 빔 및 상기 펌핑광 중 상기 입사면을 통과한 레이저 빔 및 펌핑광이 출사되는 출사면을 포함하고,
    상기 출사면의 적어도 일부는 상기 출사면을 통해 출사되는 상기 펌핑광 중 적어도 일부가 상기 출력 미러의 광축에 평행하게 출사되는 곡률을 갖도록 형성되는, 레이저 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 출사면의 중앙부는 상기 광축에 수직한 평면 영역을 포함하고,
    상기 출사면의 주변부는 상기 곡률을 갖도록 형성되는 곡면 영역을 포함하는, 레이저 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 편광된 레이저 빔은 상기 출사면의 중앙부를 통해 출사되고, 상기 펌핑광은 상기 출사면의 주변부를 통해 출사되는, 레이저 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 출력 미러와 상기 제2 레이저 결정 사이에 배치되어,
    상기 출력 미러의 상기 출사면을 통해 출사된 상기 펌핑광을 상기 제2 레이저 결정으로 집광시키는 집광 렌즈를 더 포함하는, 레이저 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 집광 렌즈의 입사면 중 상기 출력 미러의 상기 출사면으로부터 출사된 상기 편광된 레이저 빔이 입사되는 영역은 상기 집광 렌즈의 광축에 수직한 평면 영역을 포함하는, 레이저 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 레이저 결정과 상기 출력 미러 사이에 배치되어,
    상기 제1 레이저 결정으로부터 방출된 상기 편광된 레이저 빔을 상대적으로짧은 펄스폭과 상대적으로 큰 첨두 출력을 갖는 편광 레이저 빔으로 스위칭하여 상기 출력 미러를 향해 방출하는 포화 흡수체를 더 포함하는, 레이저 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 포화 흡수체는 Q-switcher 소자를 포함하는, 레이저 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 레이저 결정에서 흡수되는 상기 펌핑광 중 적어도 일부는 상기 제1 레이저 결정에서 흡수되지 않고 상기 제1 레이저 결정을 투과한 것인, 레이저 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 결정은 Nd:YV04를 포함하는, 레이저 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 레이저 결정은 Nd:YAG를 포함하는, 레이저 장치.
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