KR20180078466A - Optical fiber laser device - Google Patents

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정훈
김종석
김승택
김형태
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한국생산기술연구원
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Abstract

Disclosed is an optical fiber laser device capable of outputting a high-power laser. According to one embodiment of the present invention, the optical fiber laser device for generating a high-power laser light, comprises: a first laser oscillating unit for generating a first output light converted into a second wavelength band by applying at least one input light having a first wavelength band; and a second laser oscillating unit for generating a second output light of a third wavelength band by amplifying a signal using an output light of the first laser oscillating unit as a pumping light while applying the input light having the first wavelength band to combine the signal converted into the third wavelength band and the first output light of the first laser oscillating unit.

Description

광섬유 레이저 장치{OPTICAL FIBER LASER DEVICE}[0001] OPTICAL FIBER LASER DEVICE [0002]

본 발명은 고출력의 레이저를 출력할 수 있는 광섬유 레이저 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical fiber laser device capable of outputting a high output laser.

최근 산업 및 연구현장에서 레이저를 이용한 분야에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Recently, researches on the fields using lasers have been actively conducted in industrial and research fields.

특히, 이러한 레이저는 최근 들어 분광학, 나노 이미징, 입자가속, 핵융합 등의 연구분야를 비롯하여, 3D 프린팅, 조명, 통신, 공연 등의 생활현장과 용접, 절단, 표면 개질 등의 산업현장에서 활발하게 개발되고 있다.Especially, these lasers are actively developed in the field of research such as spectroscopy, nanoimaging, particle acceleration, and fusion as well as in living areas such as 3D printing, lighting, communication, and performance and in industrial sites such as welding, cutting and surface modification .

한편, 산업용 레이저는 그 출력의 고성능화가 당면한 과제로서, 레이저 다이오드를 통해 특정 파장의 레이저를 생성한 뒤, 희토류 원소가 첨가된 특수 광섬유에서 에너지 변환에 따라 원하는 파장의 레이저를 얻는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법은 양자결함, 즉 레이저 다이오드의 발진 파장과 광섬유에서 변환되는 레이저 발진 파장의 차이가 커서 열이 과도하게 발생되는 문제점이 있어서 실제 고출력의 레이저를 생성하기에는 제한이 존재하게 된다.On the other hand, industrial lasers are faced with the problem of high performance of the output, and a method of obtaining a laser of a specific wavelength through a laser diode and then obtaining a laser of a desired wavelength according to energy conversion in a special optical fiber to which a rare earth element is added is used. However, such a method has a problem that the quantum defect, that is, the oscillation wavelength of the laser diode and the laser oscillation wavelength that is converted in the optical fiber are large, so that heat is excessively generated, so that there is a limitation in generating a real high power laser.

본 발명은 고출력의 레이저를 출력할 수 있는 광섬유 레이저 장치를 제공한다.The present invention provides an optical fiber laser device capable of outputting a high-output laser.

본 발명에 따른 광섬유 레이저 장치는 고출력 레이저 광을 생성하는 광섬유 레이저 장치에 있어서, 제 1 파장 대역을 갖는 적어도 하나의 입력광을 인가하여 제 2 파장 대역으로 변환되는 제 1 출력광을 생성하는 제 1 레이저 발진부; 제 1 파장 대역을 갖는 입력광을 인가하여 제 3 파장 대역으로 변환되는 시그널과 상기 제 1 레이저 발진부의 제 1 출력광을 결합하되, 상기 제 1 레이저 발진부의 출력광을 펌핑광으로 상기 시그널을 증폭하여, 상기 제 3 파장 대역의 제 2 출력광을 생성하는 제 2 레이저 발진부를 포함할 수 있다.The optical fiber laser device according to the present invention is an optical fiber laser device for generating a high output laser beam. The optical fiber laser device includes a first optical fiber for generating first output light, which is converted into a second wavelength band by applying at least one input light having a first wavelength band, A laser oscillating portion; A first laser oscillating unit for receiving the input light having the first wavelength band and combining the signal converted into the third wavelength band and the first output light of the first laser oscillating unit, And a second laser oscillation unit for generating a second output light in the third wavelength band.

여기서, 상기 제 1 레이저 발진부는 상기 제 1 파장 대역을 갖는 입력광을 인가받아 제 2 파장 대역을 갖는 제 1 출력광을 생성하기 위해, 이득 물질이 도핑된 광섬유와 상기 광섬유의 전후단에 설치된 하이 리플렉터 및 로우 리플렉터를 포함하여 구성된 형성될 수 있다.Here, the first laser oscillation unit may include an optical fiber doped with a gain material and a high-frequency laser diode disposed at the front and rear ends of the optical fiber to generate a first output light having a second wavelength band by receiving the input light having the first wavelength band. A reflector, and a low reflector.

그리고 상기 로우 리플렉터의 후단에는 상기 제 1 출력광으로부터 펌핑광을 제거하기 위한 클래드 모드 스트립퍼가 더 포함될 수 있다.And a clad mode stripper for removing pumping light from the first output light may further be provided at a rear end of the low reflector.

또한, 상기 제 1 레이저 발진부에 인가되는 입력광의 파장은 915[nm] 또는 976[nm]일 수 있다.In addition, the wavelength of the input light to be applied to the first laser oscillating unit may be 915 [nm] or 976 [nm].

또한, 상기 제 1 레이저 발진부로부터 출력되는 제 1 출력광의 파장은 1015[nm] 내지 1030[nm] 또는 1520[nm] 내지 1540[nm]일 수 있다.The wavelength of the first output light output from the first laser oscillation unit may be 1015 [nm] to 1030 [nm] or 1520 [nm] to 1540 [nm].

또한, 상기 제 2 레이저 발진부의 시그널 및 제 2 출력광의 파장은 1050[nm] 내지 1100[nm], 또는 1550[nm] 내지 1650[nm]일 수 있다.Also, the wavelength of the signal and the second output light of the second laser oscillating unit may be 1050 [nm] to 1100 [nm], or 1550 [nm] to 1650 [nm].

또한, 상기 제 2 레이저 발진부는 광섬유를 통해 상기 시그널과 제 2 출력광을 이동시켜서, 상기 시그널을 증폭할 수 있다.The second laser oscillation unit may amplify the signal by moving the signal and the second output light through the optical fiber.

또한, 상기 광섬유는 에르븀(Er) 또는 이트륨(Yb) 중 적어도 하나를 통해 도핑되어 형성될 수 있다.Also, the optical fiber may be doped through at least one of erbium (Er) and yttrium (Yb).

또한, 상기 제 1 레이저 발진부는 다수개로 구비되어 상기 제 2 레이저 발진부로 인가될 수 있다.The first laser oscillation unit may include a plurality of first laser oscillation units and may be applied to the second laser oscillation unit.

본 발명에 의한 광섬유 레이저 장치는 제 1 레이저 발진부의 출력광을 펌핑광으로 이용하여, 제 2 레이저 발진부의 마스터 오실레이터에서 마스터 오실레이션된 광을 시그널로 증폭함에 있어서, 시그널과 펌핑광 사이의 파장 차이를 최소화함으로써 열이 발생하는 것을 방지하고, 이에 따라 고출력의 레이저를 생성할 수 있다.The optical fiber laser apparatus according to the present invention uses the output light of the first laser oscillation unit as the pump light and amplifies the master oscillated light in the master oscillator of the second laser oscillation unit to a signal so that the wavelength difference between the signal and the pumping light Thereby preventing generation of heat, and accordingly, it is possible to generate a high output laser.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치의 제 1 레이저 발진부를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치의 제 2 레이저 발진부를 도시한 구성도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치에서 에너지 밴드를 도시한 것이다.1 is a block diagram showing the configuration of an optical fiber laser apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram illustrating a first laser oscillation unit of an optical fiber laser apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram illustrating a second laser oscillation unit of an optical fiber laser apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4 and 5 show energy bands in an optical fiber laser device according to an embodiment of the present invention.

본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an optical fiber laser apparatus according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치는 제 1 레이저 발진부(100)와 제 2 레이저 발진부(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the optical fiber laser apparatus according to an embodiment of the present invention may include a first laser oscillating unit 100 and a second laser oscillating unit 200.

상기 제 1 레이저 발진부(100)는 제 1 파장을 갖는 입력광을 인가받아, 제 2 파장을 갖는 제 1 출력광을 출력한다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 레이저 발진부(100)는 제 1 파장으로서 915[nm] 또는 976[nm]의 파장을 갖는 입력광을 인가받고, 이를 통해 제 2 파장으로서 1018[nm] 또는 1530[nm]의 제 1 출력광을 출력한다.The first laser oscillating unit 100 receives the input light having the first wavelength and outputs the first output light having the second wavelength. More specifically, the first laser oscillating unit 100 receives input light having a wavelength of 915 nm or 976 nm as the first wavelength, and outputs 1018 nm or 1530 nm as the second wavelength, And outputs the first output light.

이를 위해, 상기 제 1 레이저 발진부(100)는 FBG(Fiber Bragg Grating)을 통해 구성될 수 있다. 상기 제 1 레이저 발진부(100)의 세부적인 구성은 이후 도 2를 통해 후술하도록 한다.For this purpose, the first laser oscillating unit 100 may be formed of FBG (Fiber Bragg Grating). The detailed configuration of the first laser oscillating unit 100 will be described later with reference to FIG.

상기 제 2 레이저 발진부(200)는 제 1 파장을 갖는 입력광을 인가받아, 마스터 오실레이션(master oscillation)을 수행하고, 그 출력단에서 상기 제 1 레이저 발진부(100)의 출력광을 결합하여 파워 증폭(power amplifier)을 수행하도록 구성될 수 있다.The second laser oscillating unit 200 receives the input light having the first wavelength and performs a master oscillation and combines the output light of the first laser oscillating unit 100 at an output end thereof, and to perform a power amplifier.

또한, 상기 제 2 레이저 발진부(200)는 그 출력으로서 제 3 파장을 갖는 최종 출력광을 출력한다. 보다 구체적으로 상기 제 2 레이저 발진부(200)는 상기 제 3 파장으로서 1018[nm] 또는 1580[nm]의 최종 출력광을 출력한다. 또한, 이 때, 상기 최종 출력광은 수[kW] 이상의 고출력이 될 수 있다.In addition, the second laser oscillating unit 200 outputs the final output light having the third wavelength as its output. More specifically, the second laser oscillating unit 200 outputs the final output light having the third wavelength of 1018 [nm] or 1580 [nm]. Also, at this time, the final output light may be a high output of several kW or more.

이를 위해, 상기 제 2 레이저 발진부(200)는 MOPA(Master Oscillator Power Amplifier) 구조로 형성될 수 있다. 상기 제 2 레이저 발진부(200)의 세부적인 구성은 이후 도 3을 통해 후술하도록 한다.For this purpose, the second laser oscillating unit 200 may be a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) structure. The detailed configuration of the second laser oscillating unit 200 will be described later with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치의 제 1 레이저 발진부를 도시한 구성도이다.2 is a configuration diagram illustrating a first laser oscillation unit of an optical fiber laser apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치의 제 1 레이저 발진부(100)는 FBG(Fiber Bragg Grating)을 통해 공진기 구조로 구성된다. 상기 공진기 구조는 제 1 파장으로서 915[nm] 또는 976[nm]의 파장을 갖는 입력광을 입력하는 입력부(110)와, 이득 물질이 도핑된 광섬유(120)로 구성하되, 상기 광섬유(120)의 양단에 하이 리플렉터(High Reflector, HR, 130)와 로우 리플렉터(Low Reflector, LR, 140)를 배치한 구조로서 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the first laser oscillator 100 of the optical fiber laser apparatus according to the embodiment of the present invention has a resonator structure through a fiber Bragg grating (FBG). The resonator structure includes an input unit 110 for inputting input light having a wavelength of 915 nm or 976 nm as a first wavelength and an optical fiber 120 doped with a gain material, A high reflector (HR) 130 and a low reflector (LR) 140 may be disposed at both ends of the reflector.

먼저, 제 1 파장을 갖는 입력광을 입력하는 입력부(110)는 출력에 따라 컴바이너를 통해 다수의 제 1 파장을 갖는 입력광을 사용할 수 있다.First, an input unit 110 for inputting an input light having a first wavelength may use input light having a plurality of first wavelengths through a combiner according to an output.

또한, 상기 광섬유(120)는 코어(core)와 클래드(clad)로 구성될 수 있다. 특히, 상기 광섬유(120)는 서로 다른 굴절율을 갖는 중앙의 코어(core), 이를 감싸는 내부 클래드(inner clad) 및 이를 감싸는 외부 클래드(outer clad)를 포함하는 이중 클래드 섬유(double-clad fiber, DCF)로서 구성될 수 있다. 이러한 이중 클래드 섬유는 코어를 통해 시그널광(signal light)이 전달되고, 내부 클래드를 통해 펌핑광(pumping light)이 전달되어 시그널광을 증폭할 수 있게 된다.Also, the optical fiber 120 may be composed of a core and a clad. Particularly, the optical fiber 120 includes a double-clad fiber (DCF) including a central core having different refractive indices, an inner clad surrounding the core, and an outer clad surrounding the core. As shown in FIG. In the double clad fiber, signal light is transmitted through the core and pumping light is transmitted through the inner clad to amplify the signal light.

또한, 상기 광섬유(120)는 에르븀(Erbium, Er) 또는 이트륨(Ybtrium, Yb) 도핑 구조로서 형성될 수 있다. In addition, the optical fiber 120 may be formed as an Erbium (Er) or Yb (Yb) doping structure.

또한, 상기 하이 리플렉터(130)와 로우 리플렉터(140)의 구조는 광섬유 내에 UV 조사 등을 통해 특정 패턴을 갖는 굴절율의 변형을 유도한 패턴으로서 형성될 수 있다. 여기서, 상기 하이 리플렉터(130)와 로우 리플렉터(140)는 제 2 파장대역만의 광을 반사시키고,상기 하이 리플렉터(130)는 대부분의 광(예를 들어, 약 99%)을 반사시키고, 로우 리플렉터(140)는 이 중에서 특정 출력의 광(예를 들어, 10% 미만)만을 다시 반사시키는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 상기 하이 리플렉터(130)와 로우 리플렉터(140)의 사이에서 왕복하는 광은 특정 파장만 상기 로우 리플렉터(140)를 통해 출력될 수 있다.In addition, the structures of the high reflector 130 and the low reflector 140 may be formed as a pattern inducing a deformation of a refractive index having a specific pattern through UV irradiation or the like in the optical fiber. Here, the high reflector 130 and the low reflector 140 reflect only light in the second wavelength band, the high reflector 130 reflects most of the light (for example, about 99%), The reflector 140 may serve to reflect only light of a specific output (for example, less than 10%). According to this configuration, the light traveling between the high reflector 130 and the low reflector 140 can be outputted through the low reflector 140 only at a specific wavelength.

또한, 상기 로우 리플렉터(140)의 후단에는 클래드 모드 스트립퍼(Clad Mode Stripper, CMS)가 더 구비될 수 있다. 상기 클래드 모드 스트립퍼(150)는 상기 로우 리플렉터(140)로부터 출력되는 출력광으로부터 펌핑광과 같은 불필요한 파장대의 광을 제거하는 역할을 수행할 수 있다.Further, a clad mode stripper (CMS) may be further provided at a rear end of the low reflector 140. The clad mode stripper 150 may remove unwanted light in the wavelength range, such as pumping light, from the output light output from the low reflector 140.

만약, 상기 광섬유(120)가 에르븀(Er)이 도핑되거나, 또는 에르븀-이트륨(Er-Yb)이 코도핑(co-doping)되어 제조된 경우, 상기 로우 리플렉터(140)로부터 출력되는 광은 에너지 밴드에 따라 1530[nm] 내지 1540[nm], 대표적으로 1535[nm]의 레이저 광일 수 있다.If the optical fiber 120 is made of erbium (Er) or erbium-yttrium (Er-Yb), the light output from the low reflector 140 is energy And may be a laser beam of 1530 [nm] to 1540 [nm], typically 1535 [nm], depending on the band.

또한, 상기 광섬유(120)가 이트륨(Yb)으로 도핑되어 제조된 경우, 상기 로우 리플렉터(140)로부터 출력되는 광은 에너지 밴드에 따라 1515[nm] 내지 1530[nm], 대표적으로 1018[nm]의 레이저 광일 수 있다.When the optical fiber 120 is fabricated by doping with yttrium (Yb), the light output from the low reflector 140 is 1515 [nm] to 1530 [nm], typically 1018 [nm] As shown in FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치의 제 2 레이저 발진부를 도시한 구성도이다.3 is a configuration diagram illustrating a second laser oscillation unit of an optical fiber laser apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 제 2 레이저 발진부(200)는 제 1 파장의 입력광을 입력받아 마스터 오실레이션을 수행하는 마스터 오실레이터(Master Oscillator, 210)와, 마스터 오실레이터(210)의 출력광과 상기 제 1 레이저 발진부(100)의 출력광을 결합하여 파워 증폭을 수행하는 파워 증폭부(Power Amplifier, 220)를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 레이저 발진부(200)는 MOPA(Master Oscillator Power Amplifier) 구조로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3, the second laser oscillator 200 includes a master oscillator 210 receiving a first wavelength of input light and performing a master oscillation, And a power amplifier 220 for performing power amplification by coupling output light of the first laser oscillation unit 100. Accordingly, the second laser oscillating unit 200 may be formed of a MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) structure.

먼저, 상기 마스터 오실레이터(210)는 915[nm] 또는 976[nm]의 파장을 갖는 입력광을 입력하는 입력부(211), 상기 입력부(212)에 결합되어 이득 물질이 도핑된 광섬유(212), 상기 광섬유(212)의 전후단에 형성된 하이 리플렉터(213) 및 로우 리플렉터(214) 및 클래드 모드 스트립퍼(215)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 마스터 오실레이터(210)의 구조는 앞서 설명한 제 1 레이저 발진부(100)의 각 구성과 실질적으로 동일하게 대응될 수 있다. 다만, 상기 마스터 오실레이터(210)로부터 출력되는 광은 상기 제 1 레이저 발진부(100)와 달리, 제 3 파장을 갖는 출력광일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제 3 파장은 1050[nm] 내지 1100[nm], 대표적으로 1080[nm]일 수 있고, 또는 1550[nm] 내지 1650[nm], 대표적으로 1580[nm]의 파장일 수 있다.The master oscillator 210 includes an input unit 211 for inputting input light having a wavelength of 915 nm or 976 nm, an optical fiber 212 doped with a gain material and coupled to the input unit 212, A high reflector 213, a low reflector 214 and a clad mode stripper 215 formed on the front and rear sides of the optical fiber 212. The structure of the master oscillator 210 may be substantially the same as that of the first laser oscillator 100 described above. However, unlike the first laser oscillating unit 100, the light output from the master oscillator 210 may be output light having a third wavelength. More specifically, the third wavelength may be 1050 [nm] to 1100 [nm], typically 1080 [nm], or 1550 [nm] to 1650 [nm], typically 1580 [nm] have.

이러한 마스터 오실레이터(210)는 광학적으로 매우 균일한 위상의 레이저 광(coherent beam)을 출력할 수 있다. 또한, 상기 마스터 오실레이터(210)의 경우, 파워가 높을 필요가 없는데, 이것은 후술할 바와 같이 후단의 파워 증폭부(220)에서 증폭을 수행하기 때문이다.This master oscillator 210 can output a coherent beam of optically very uniform phase. In addition, in the case of the master oscillator 210, the power need not be high because the amplification is performed in the power amplification unit 220 in the subsequent stage as described later.

상기 파워 증폭부(220)는 상기 마스터 오실레이터(210)의 후단에 결합된다. 상기 파워 증폭부(220)는 상기 마스터 오실레이터(210)의 출력과 상기 제 1 레이저 발진부(100)의 출력을 결합하는 컴바인더(221), 이득 물질이 도핑된 광섬유(222) 및 출력단에서 펌핑광 등을 제거하기 위한 클래드 모드 스트립퍼(223)를 포함할 수 있다.The power amplifying unit 220 is coupled to the rear end of the master oscillator 210. The power amplifying unit 220 includes a combiner 221 for combining the output of the master oscillator 210 and the output of the first laser oscillating unit 100, an optical fiber 222 doped with a gain material, And a clad mode stripper 223 for removing the light emitting diodes and the like.

상기 컴바인더(221)에는 상기 마스터 오실레이터(210)의 출력 뿐만 아니라, 상기 제 1 레이저 발진부(100)의 출력이 인가된다. 이 때, 상기 제 1 레이저 발진부(100)는 복수개, 예를 들어 18개 이상의 갯수로 구비될 수 있으며, 이들 출력은 상기 컴바인더(221)를 통해 결합될 수 있다.The output of the master oscillator 210 and the output of the first laser oscillating unit 100 are applied to the combiner 221. In this case, the first laser oscillating unit 100 may be provided in a plurality of, for example, 18 or more, and the outputs may be coupled through the combiner 221.

상기 광섬유(222)는 상기 컴바인더(221)로부터 출력된 광의 전달 경로를 형성하며, 이를 따라 이동하면서 상기 마스터 오실레이터(210)의 출력은 상기 제 1 레이저 발진부(100)의 펌핑광을 통해 충분한 파워로 증폭될 수 있다. 따라서, 상기 마스터 오실레이터(210)로부터 출력된 제 3 파장(1080[nm] 또는 1580[nm])의 출력광은 상기 제 1 레이저 발진부(100)의 출력광을 통해 증폭되어 원하는 출력을 가질 수 있게 된다.The optical fiber 222 forms a path for transmitting the light output from the combiner 221 and the output of the master oscillator 210 is transmitted through the pumping light of the first laser oscillating unit 100, Lt; / RTI > Therefore, the output light of the third wavelength (1080 [nm] or 1580 [nm]) output from the master oscillator 210 can be amplified through the output light of the first laser oscillating unit 100 to have a desired output do.

또한, 중요한 것은 상기 광섬유(222)에서 시그널로서 사용되는 상기 마스터 오실레이터(210)의 출력광의 파장(1080[nm] 또는 1580[nm])과 펌핑광으로 사용되는 상기 제 1 레이저 발전부(100)의 출력광의 파장(1018[nm] 또는 1035[nm]) 사이의 파장 차이가 매우 작다는 점이다. 이러한 파장 대역의 유사성으로 인해, 상기 펌핑광을 통한 증폭 과정에서 열이 발생되는 것을 현저하게 줄일 수 있게 된다. 또한, 이에 따라, 원하는 파장대역(1080[nm] 또는 1580[nm])의 레이저를 고출력을 생성할 수 있기 때문에, 산업용이나 군사용 고출력 레이저를 생성하기에 적합할 수 있다.What is important is that the wavelength (1080 [nm] or 1580 [nm]) of the output light of the master oscillator 210 used as a signal in the optical fiber 222 and the wavelength of the output light of the first laser generator 100 (1018 [nm] or 1035 [nm]) of the output light of the wavelength conversion element is very small. Due to the similarity of the wavelength bands, it is possible to remarkably reduce generation of heat in the amplification process through the pumping light. This makes it possible to generate a high-power laser with a desired wavelength band (1080 [nm] or 1580 [nm]), and thus can be suitable for producing an industrial or military high output laser.

이러한 출력광은 파장대에 따라 산업 분야의 가공(예를 들어, 1080[nm])이나 드론 또는 미사일 요격과 같은 군사 분야(예를 들어, 1580[nm])에 활용될 수 있고, 본 구성에 따르면 수[kW] 이상의 고출력 레이저 출력이 가능하게 된다.This output light can be applied to industrial fields (e.g., 1080 [nm]) or military fields (e.g., 1580 [nm]) such as a drones or missile interceptor depending on the wavelength range, High-power laser output of several [kW] or more becomes possible.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치에서 에너지 밴드를 도시한 것이다.FIGS. 4 and 5 show energy bands in an optical fiber laser device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 4를 참조하면, 상기 광섬유(120, 212)들이 이트륨(Yb)이 도핑되어 형성된 경우의 에너지 밴드가 도시되어 있다.Referring to FIG. 4, an energy band is shown when the optical fibers 120 and 212 are formed by doping yttrium (Yb).

도 4와 같이, 입력광으로 915[nm] 또는 976[nm]의 광이 광섬유(120, 212)에 입력되면, 이것은 1018[nm]의 출력광으로 변환될 수 있고, 이렇게 생성된 1018[nm]의 출력광이 광섬유(120, 212)에 입력되면 이것은 최종적으로 1080[nm]의 출력광이 생성될 수 있다.As shown in FIG. 4, when light of 915 nm or 976 nm is input to the optical fibers 120 and 212 as input light, it can be converted into output light of 1018 nm, Is inputted to the optical fibers 120 and 212, it can finally generate output light of 1080 [nm].

다음으로, 도 5를 참조하면, 상기 광섬유(120, 212)들이 에르븀(Er) 또는 에르븅-이트륨(Yb)이 도핑되어 형성된 경우의 에너지 밴드가 도시되어 있다.5, energy bands are shown when the optical fibers 120 and 212 are formed of erbium (Er) or yttrium-yttrium (Yb).

도 4와 같이, 입력광으로 915[nm] 또는 976[nm]의 광이 광섬유(120, 212)에 입력되면, 이것은 1535[nm]의 출력광으로 변환될 수 있고, 이렇게 생성된 1535[nm]의 출력광이 광섬유(120, 212)에 입력되면 이것은 최종적으로 1580[nm]의 출력광이 생성될 수 있다.As shown in FIG. 4, when light of 915 nm or 976 nm is input to the optical fibers 120 and 212 as input light, it can be converted into output light of 1535 nm and the generated 1535 nm Is input to the optical fibers 120 and 212, the output light of 1580 [nm] can finally be generated.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 광섬유 레이저 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be modified in various ways within the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100; 제 1 레이저 발진부 110, 211; 입력부
120, 212, 222; 광섬유 130, 213; 하이 리플렉터
140, 214; 로우 리플렉터 150, 215, 223; 클래드 모드 스트립퍼
200; 제 2 레이저 발진부 210; 마스터 오실레이터
220; 파워 증폭부 221; 컴바이너100; A first laser oscillation section 110, 211; Input
120, 212, 222; Optical fibers 130 and 213; High Reflector
140, 214; Low reflectors 150, 215, and 223; Clad Mode Stripper
200; A second laser oscillation unit 210; Master oscillator
220; A power amplifier 221; Combiner

Claims (9)

고출력 레이저 광을 생성하는 광섬유 레이저 장치에 있어서,
제 1 파장 대역을 갖는 적어도 하나의 입력광을 인가하여 제 2 파장 대역으로 변환되는 제 1 출력광을 생성하는 제 1 레이저 발진부;
제 1 파장 대역을 갖는 입력광을 인가하여 제 3 파장 대역으로 변환되는 시그널과 상기 제 1 레이저 발진부의 제 1 출력광을 결합하되, 상기 제 1 레이저 발진부의 출력광을 펌핑광으로 상기 시그널을 증폭하여, 상기 제 3 파장 대역의 제 2 출력광을 생성하는 제 2 레이저 발진부를 포함하는 광섬유 레이저 장치.1. An optical fiber laser apparatus for generating high output laser light,
A first laser oscillation unit for generating at least one input light having a first wavelength band to generate a first output light that is converted into a second wavelength band;
A first laser oscillating unit for receiving the input light having the first wavelength band and combining the signal converted into the third wavelength band and the first output light of the first laser oscillating unit, And a second laser oscillation section for generating a second output light in the third wavelength band. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 레이저 발진부는 상기 제 1 파장 대역을 갖는 입력광을 인가받아 제 2 파장 대역을 갖는 제 1 출력광을 생성하기 위해 이득 물질이 도핑된 광섬유와 상기 광섬유의 전후단에 설치된 하이 리플렉터 및 로우 리플렉터를 포함하여 구성된 형성된 광섬유 레이저 장치.The method according to claim 1,
The first laser oscillation unit may include an optical fiber doped with a gain material to generate a first output light having a second wavelength band by receiving the input light having the first wavelength band, a high reflector disposed at the front and rear ends of the optical fiber, A formed optical fiber laser device comprising a reflector. 제 2 항에 있어서,
상기 로우 리플렉터의 후단에는 상기 제 1 출력광으로부터 펌핑광을 제거하기 위한 클래드 모드 스트립퍼가 더 포함된 광섬유 레이저 장치.3. The method of claim 2,
And a clad mode stripper for removing pumping light from the first output light is further provided at a rear end of the low reflector. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 레이저 발진부에 인가되는 입력광의 파장은 915[nm] 또는 976[nm]인 광섬유 레이저 장치.The method according to claim 1,
Wherein the wavelength of the input light to be applied to the first laser oscillating unit is 915 [nm] or 976 [nm]. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 레이저 발진부로부터 출력되는 제 1 출력광의 파장은 1015[nm] 내지 1030[nm] 또는 1520[nm] 내지 1540[nm]인 광섬유 레이저 장치.The method according to claim 1,
Wherein the wavelength of the first output light output from the first laser oscillating unit is 1015 [nm] to 1030 [nm] or 1520 [nm] to 1540 [nm]. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 레이저 발진부의 시그널 및 제 2 출력광의 파장은 1050[nm] 내지 1100[nm], 또는 1550[nm] 내지 1650[nm]인 광섬유 레이저 장치.The method according to claim 1,
Wherein the wavelength of the signal and the second output light of the second laser oscillation portion are 1050 [nm] to 1100 [nm], or 1550 [nm] to 1650 [nm]. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 레이저 발진부는 광섬유를 통해 상기 시그널과 제 2 출력광을 이동시켜서, 상기 시그널을 증폭하는 광섬유 레이저 장치.The method according to claim 1,
And the second laser oscillating unit moves the signal and the second output light through the optical fiber to amplify the signal. 제 7 항에 있어서,
상기 광섬유는 에르븀(Er) 또는 이트륨(Yb) 중 적어도 하나를 통해 도핑되어 형성된 광섬유 레이저 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the optical fiber is doped through at least one of erbium (Er) and yttrium (Yb). 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 레이저 발진부는 다수개로 구비되어 상기 제 2 레이저 발진부로 인가되는 광섬유 레이저 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of first laser oscillating units are provided to the second laser oscillating unit.
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