KR20190026425A

KR20190026425A - Fiber Laser System with Cooling

Info

Publication number: KR20190026425A
Application number: KR1020170113325A
Authority: KR
Inventors: 윤수영; 김대중; 채운병; 남재호
Original assignee: 주식회사 라이콤
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2019-03-13
Also published as: KR101992488B1

Abstract

Disclosed is an optical fiber laser system including a cooling function. According to an aspect of an embodiment of the present invention, the present invention provides an optical fiber winding device, which winds an optical fiber with a predetermined length, comprising: an optical fiber winding tray winding a predetermined optical fiber multiple times on the same plane and having a groove; and a frame including an accommodation unit having the optical fiber winding tray mounted thereon and a support unit, wherein a plurality of optical fiber winding trays is prepared.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a fiber laser system including a cooling function,

본 발명은 광섬유 레이저 시스템에 관한 발명으로, 방열을 위한 냉각기능을 포함하는 광섬유 레이저 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical fiber laser system, and more particularly, to a fiber laser system including a cooling function for heat dissipation.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute the prior art.

광섬유 레이저 장치는 희토류를 첨가한 광섬유를 레이저 매질로 사용하여 레이저를 조사하는 장치이다. 광섬유 레이저 장치는 광섬유의 구조적 특성에서 오는 우수한 빔품질, 높은 효율, 저손실 등의 장점이 있으며, 나아가, 광섬유 레이저 장치는 광섬유에 첨가되는 희토류 원소 종류에 따라 다양한 발진 파장 구현도 가능한 장점이 있어, 종래의 고체 또는 기체 레이저를 빠르게 대체하고 있다. The optical fiber laser device is a device for irradiating a laser using a rare earth-doped optical fiber as a laser medium. The optical fiber laser device has advantages such as excellent beam quality, high efficiency, and low loss due to the structural characteristics of the optical fiber. Further, since the optical fiber laser device has advantages of realizing various oscillation wavelengths according to the kind of rare earth element added to the optical fiber, Of solid or gas lasers.

광섬유 레이저 장치 기술의 발전으로 점점 높은 출력의 레이저를 조사하는 장치가 등장하고 있다. 광섬유 레이저 장치는 고 출력의 레이저를 생성하여 조사하기 위해, 하나 이상의 펌프 레이저 다이오드를 이용하여 고출력의 레이저를 생성하며, 생성된 고출력의 레이저를 중폭시킨다. 특히, 생성된 고출력의 레이저를 증폭시키기 위해, 광섬유 레이저 장치는 액티브 광섬유를 복수 회 권취함으로써, 생성된 레이저를 증폭시킨다. BACKGROUND ART [0002] With the advancement of optical fiber laser device technology, devices for irradiating laser beams of higher output have emerged. A fiber laser device generates a high power laser using one or more pump laser diodes to generate and irradiate a high power laser, and causes a high power laser to be generated. Particularly, in order to amplify the generated high power laser, the optical fiber laser device amplifies the generated laser by winding the active optical fiber plural times.

그러나 고출력의 레이저를 생성하며, 생성된 고출력의 레이저를 중폭시킴에 있어, 광섬유 레이저 장치에서 많은 열이 발생한다, 특히, 레이저를 증폭시키기 위해 권취된 액티브 광섬유와 고출력의 레이저를 생성하기 위한 펌프 레이저 다이오드에서 많은 열이 발생한다. 종래의 광섬유 레이저 장치에서는 레이저를 증폭시키기 위한 액티브 광섬유가 무분별하게 권취되어 있어, 권취된 액티브 광섬유 각각에서 생성되는 열이 권취된 액티브 광섬유 상호간에 상당한 영향을 미친다. 또한, 종래의 광섬유 레이저 장치는 고출력의 레이저를 생성하기 위한 펌프 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각시키는 장치를 구비하지 못하고 있는 실정이었다. 이에 따라, 고출력 레이저 장치의 출력빔 품질이 저하될 우려가 존재하며, 열적 손상으로 인해 레이저 시스템에 심각한 고장이 발생할 가능성도 존재한다.However, a large amount of heat is generated in the optical fiber laser device in generating a high output laser beam and in making the generated high output laser beam heavy. Particularly, in the case of an active optical fiber wound to amplify a laser beam and a pump laser A lot of heat is generated in the diode. In the conventional optical fiber laser device, the active optical fiber for amplifying the laser is irrelevantly wound, and the heat generated in each of the wound active optical fibers significantly affects the wound active optical fibers. In addition, a conventional optical fiber laser device has not been provided with a device for efficiently cooling the heat generated in a pump laser diode for generating a high output laser. Accordingly, there is a fear that the output beam quality of the high power laser device may be deteriorated, and there is also a possibility that the thermal damage causes a serious failure to the laser system.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고출력을 생성하기 위해서 복수의 레이저 생성장치와 전원장치로 모듈화하여 구성하고, 이를 효과적으로 결합하는데 일 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to modularize a plurality of laser generation devices and power supply devices to generate high output power and to effectively combine them.

본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 상기 레이저 생성장치를 소형화하는 데 일 목적이 있다.Another object of the present invention is to miniaturize the laser generating apparatus.

본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 복수 회 권취되는 액티브 광섬유를 효과적으로 수납하고, 서로 이격시켜, 다양한 길이의액티브 광섬유를 수용함과 동시에 발생하는 열을 방열할 수 있도록 하는 데 일 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an active optical fiber which is wound plural times and efficiently housed and spaced apart from each other to accommodate active fibers of various lengths and to dissipate heat generated at the same time.

또한, 본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 모듈화 및 소형화된 레이저 생성장치의 구성요소들에서 발생하는 열에 대해서 수냉식으로 열을 해소함과 더불어, 냉각효율을 최대화한 광섬유 레이저 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an optical fiber laser system in which cooling is maximized by dissolving heat generated by components of modularized and miniaturized laser generation apparatus by water cooling, have.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 소정의 길이의 광섬유를 권취하는 광섬유 권취 장치에 있어서, 소정의 광섬유를 동일 평면상에서 복수회 권취하며, 홈을 구비하는 광섬유 권취 트레이 및 상기 광섬유 권취 트레이를 실장하고 고정시키는 수용부 및 지지부를 포함하는 프레임을 포함하며, 상기 광섬유 권취 트레이는 복수 개로 구성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 권취 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an optical fiber winding apparatus for winding an optical fiber of a predetermined length, comprising: an optical fiber winding tray having a predetermined number of optical fibers wound on the same plane a plurality of times; And a frame including a supporting portion for supporting the optical fiber, wherein the optical fiber winding tray comprises a plurality of optical fiber winding trays.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유 권취 트레이는 상기 프레임에 짝수 개가 고정되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the optical fiber winding tray is fixed to an even number of the frame.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유 권취 트레이는 상기 광섬유가 복수의 광섬유 권취 트레이에 권취될 수 있도록, 내부에 상기 광섬유가 진입하거나 진출할 수 있는 구멍을 갖는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the optical fiber winding tray has a hole in which the optical fiber can enter or advance so that the optical fiber can be wound around a plurality of optical fiber winding trays.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유 권취 트레이는 상기 광섬유의 직경보다 긴 높이를 가져, 각 광섬유 권취 트레이에 권취된 광섬유간에도 서로 이격되도록 하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the optical fiber winding tray has a height longer than the diameter of the optical fiber, and is spaced apart from each other between the optical fibers wound on the respective optical fiber winding trays.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유 권취 트레이는 열 전도율을 높일 수 있도록, 금속 재질을 갖는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the optical fiber winding tray has a metal material so as to increase the thermal conductivity.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 프레임은 상기 광섬유와 광섬유격자필터가 연결되는 부분을 돌출시킨 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the frame is characterized in that a portion to which the optical fiber and the optical fiber grating filter are connected is protruded.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 광섬유 레이저 장치 내 레이저 제1모듈과 레이저 제2모듈을 모두 냉각시키기 위한 냉각모듈에 있어서, 상기 레이저 제1모듈과 접촉하며, 제1 간격마다 벽이 설치되어 냉각수가 흐르도록 하는 상면과 상기 레이저 제2모듈과 접촉하며, 상기 레이저 제2모듈과의 접촉면적을 증가시켜 냉각효율을 향상하고자 상기 제1 간격보다 촘촘한 제2 간격마다 벽이 배치되어 냉각수가 흐르도록 하는 하면 및 상기 냉각수의 유입구와 유출구를 구비하며, 상기 상면 및 하면을 연결하여 기 설정된 방향으로 상기 냉각수가 유출되지 않고 흐르도록 하는 외벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각모듈을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cooling module for cooling both a laser first module and a laser second module in an optical fiber laser device, the cooling module comprising: And a wall is disposed at a second interval that is smaller than the first interval to increase the contact area with the laser second module and improve the cooling efficiency so that the cooling water flows And an outer wall having an inlet and an outlet for the cooling water and connecting the upper and lower surfaces to allow the cooling water to flow without flowing out in a predetermined direction.

또한, 본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 냉각모듈은 상기 상면에 설치된 벽과 상기 하면에 설치된 벽이 제1 간격보다 넓은 간격인 제3 간격마다 맞닿는것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the cooling module is arranged such that the wall provided on the upper surface and the wall provided on the lower surface are in contact with each other at a third interval that is wider than the first interval.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 복수 회 권취되는 액티브 광섬유를 서로 이격시킴으로써, 액티브 광섬유에서 발생하는 열을 효율적으로 방열할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to one aspect of the present embodiment, there is an advantage that heat generated from the active optical fiber can be efficiently dissipated by separating the active optical fibers wound plural times.

또한, 본 실시예의 일 측면에 따르면, 광섬유 레이저 장치 내 레이저 생성장치와의 접촉면적을 최대한 증가시킴으로써, 냉각효율을 최대화할 수 있는 장점이 있다.According to an aspect of the present embodiment, there is an advantage that the cooling efficiency can be maximized by maximally increasing the contact area with the laser generation device in the optical fiber laser device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 생성장치의 사시도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 생성 및 조사모듈의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사모듈의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사모듈의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 제2모듈의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 제2모듈의 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 제2모듈의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 제1모듈 내 액티브 광섬유의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 광섬유 내 광섬유 권취 트레이의 사시도이다.1 is a perspective view of an optical fiber laser apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a laser generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a laser generation and irradiation module according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a laser irradiation module according to an embodiment of the present invention.
5 is a rear view of a laser irradiation module according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a cooling module according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a cooling module according to an embodiment of the present invention.
8 is a perspective view of a second laser module according to an embodiment of the present invention.
9 is an exploded perspective view of a laser module according to an embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of a second laser module according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view of an active optical fiber in a laser first module according to an embodiment of the present invention.
12 is a perspective view of an optical fiber winding tray in an active optical fiber according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It is to be understood that the term "comprises" or "having" in the present application does not preclude the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification .

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of an optical fiber laser apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저 장치(100)는 전원장치(110) 및 레이저 생성장치(120)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a fiber laser device 100 according to an embodiment of the present invention includes a power supply device 110 and a laser generation device 120.

전원장치(110)는 레이저 생성장치(120)가 레이저를 생성하여 조사할 수 있도록 전원을 제공한다. 레이저 생성장치(120) 내 각 구성이 레이저를 생성하고, 증폭하여, 대상으로 레이저를 조사할 수 있도록, 전원장치(110)는 레이저 생성장치(120), 특히, 레이저 생성장치(120) 내 각 구성으로 전원을 제공한다.The power supply 110 provides power to the laser generator 120 to generate and illuminate the laser. The power supply device 110 is connected to the laser generating device 120 and particularly to the laser generating device 120 so that each component in the laser generating device 120 can generate and amplify the laser, The configuration provides power.

레이저 생성장치(120)는 전원을 제공받아, 레이저를 생성하며, 증폭하여, 제어에 따라 특정 대상 또는 방향으로 레이저를 조사한다. The laser generation apparatus 120 receives power, generates a laser, amplifies the laser, and irradiates the laser in a specific object or direction according to the control.

고출력의 레이저를 생성하기 위해서는 하나의 레이저 생성장치(120)를 이용하여 구성할 수도 있지만, 하나의 레이저 생성장치(120)에서 생성할 수 있는 최대출력이 한계가 있어서 레이저 생성장치(120)를 복수개 구비하여 하나로 결합해서 고출력 레이저를 생성할 수 있다. 이 과정에서 복수 개의 레이저 생성장치(120)를 구성하기 위해서는 도 1에서와 같이 레이저 생성장치를 모듈화하여 슬롯타입으로 결합하는 형태가 될 수 있다. However, there is a limitation in the maximum output power that can be generated by one laser generating apparatus 120, so that the laser generating apparatus 120 can be divided into a plurality of And combine them into one to produce a high output laser. In order to construct a plurality of laser generating apparatuses 120 in this process, the laser generating apparatuses may be modularized and combined into a slot type as shown in FIG.

또한, 유연한 구성을 위해서 전원장치(110)도 별도로 모듈화하여 구성할 수 있고, 각각의 결합은 도 1의 형태로 국한되지 않는다.Also, for the flexible configuration, the power supply unit 110 may be separately modularized, and the respective connections are not limited to the form of FIG.

레이저 생성장치(120)에 대한 구체적인 설명은 이하의 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.The laser generating apparatus 120 will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 생성장치(120)의 사시도이다. 레이저 생성장치(120)은 앞서 언급한 바와 같이 소형화 및 모듈화를 위하여 착안된 구조이다.2 is a perspective view of a laser generating apparatus 120 according to an embodiment of the present invention. The laser generation apparatus 120 is a structure that is designed for miniaturization and modularization as mentioned above.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 생성장치(120)는 레이저 제1모듈(210), 냉각모듈(220) 및 레이저 제2모듈(230)을 포함한다.Referring to FIG. 2, a laser generating apparatus 120 according to an embodiment of the present invention includes a laser first module 210, a cooling module 220, and a laser second module 230.

레이저 제1모듈(210)은 액티브 광섬유를 포함한 광학적 소자만을 포함할 수 있도록 구성하고, 레이저 제2모듈(230)은 제어회로 및 레이저 다이오드 등 전원이 공급되어야 하는 구성요소만으로 구성한다. 이 같이 구성하는 이유는 기능적, 구조적으로 분리하여 생산 시, 제작의 용이성을 위함이고, 품질관리 및 AS가 편하게 하기 위함이다.The laser first module 210 is configured to include only optical elements including an active optical fiber, and the laser second module 230 includes only a component to which power is supplied, such as a control circuit and a laser diode. The reason for this configuration is that it is functional and structurally separated so as to facilitate production and ease of production, and to facilitate quality control and AS.

레이저 제1모듈(210)은 레이저 제2모듈(230)에서 생성된 레이저를 증폭하여, 조사하고자 하는 대상 또는 방향에 레이저를 조사한다. 레이저 제1모듈(210)은 특정 파장의 레이저만을 선택하거나 필터링할 수 있으며, 이처럼 선택되거나 필터링되어 남은 레이저를 증폭하여, 조사하고자 하는 대상 또는 방향에 레이저를 조사한다. 레이저 제1모듈(210)은 제어부의 제어에 따라 레이저를 필터링하거나 증폭하여 조사한다.The laser first module 210 amplifies the laser generated by the laser second module 230 and irradiates a laser to an object or direction to be irradiated. The laser first module 210 can select or filter only the laser of a specific wavelength, amplify the laser selected and filtered, and irradiate the object or direction to be irradiated with the laser. The laser first module 210 filters or amplifies the laser according to the control of the control unit.

냉각모듈(220)은 레이저 제1모듈(210) 및 레이저 제2모듈(230)과 접촉하여, 각 모듈(210, 230)을 냉각시킨다. 레이저 제2모듈(230)이 레이저를 생성하는 과정 및 레이저 제1모듈(210)이 생성된 레이저를 증폭시키는 과정상에서 많은 열이 발생한다. 생성된 레이저를 수신하는 경우, 여기상태에 있던 레이저 제1모듈(210)은 증폭된 레이저와 함께 많은 열도 발생시킨다. 이와 같이 생성된 열은 레이저 생성장치(120)의 각 모듈의 동작에 부정적인 영향을 미친다. 이러한 열을 냉각시키기 위해, 냉각모듈(220)은 레이저 제1모듈(210) 및 레이저 제2모듈(230)과 접촉하여, 냉각수를 이용해 각 모듈(210, 230)을 냉각시킨다.The cooling module 220 contacts the laser first module 210 and the laser second module 230 to cool the modules 210 and 230. A lot of heat is generated in the process of generating the laser by the laser second module 230 and in the process of amplifying the laser generated by the laser first module 210. When the generated laser is received, the laser first module 210 in the excited state generates a lot of heat together with the amplified laser. The heat thus generated negatively affects the operation of each module of the laser generation apparatus 120. To cool the heat, the cooling module 220 contacts the laser first module 210 and the laser second module 230 to cool the modules 210 and 230 using cooling water.

냉각모듈(220)은 레이저 제1모듈(210)과 레이저 제2모듈(230) 사이에 구성될 수 있다. 이 같은 구성은 레이서 생성장치(120)를 모듈화 및 소형화하는 과정에서 사이즈를 줄여야 함에 생기는 공간적 및 부피적 제약을 최소화하면서, 동시에 레이저 제1모듈(210)과 레이저 제2모듈(230)에서 발생되는 열을 동시에 해결할 수 있기 때문이다. The cooling module 220 may be configured between the laser first module 210 and the laser second module 230. Such a configuration minimizes the spatial and volume constraints of reducing the size of the racer generating apparatus 120 in the course of modularizing and miniaturizing the racer generating apparatus 120, Heat can be solved at the same time.

레이저 제2모듈(230)은 적어도 하나 이상의 펌핑 레이저 다이오드를 이용하여 레이저를 생성한다. The laser second module 230 generates the laser using at least one pumping laser diode.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 생성 및 조사모듈의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a laser generation and irradiation module according to an embodiment of the present invention.

펌핑 레이저 다이오드(310)는 레이저를 생성한다. 펌핑 레이저 다이오드(310)는 레이저 다이오드 외에도 레이저를 생성하는 광원이면 어떠한 광원으로 대체될 수 있다. 핌핑 레이저 다이오드(310)는 하나만이 이용될 수 도 있으나, 통상 높은 출력의 레이저를 생성하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 펌핑 레이저 다이오드(310)가 이용될 수 있다.The pumping laser diode 310 generates a laser. The pumping laser diode 310 may be replaced with any light source as long as it is a light source that generates a laser in addition to a laser diode. Although only one pumping laser diode 310 may be used, a plurality of pumping laser diodes 310 may be used, as shown in FIG. 3, to produce a high output laser.

컴바이너(320)는 펌핑 레이저 다이오드(310)로부터 각각 입사받은 펌핑 레이저를 합파하여 단일 출력단을 이용해 출력한다. 컴바이너(320)의 입력단과 출력단은 일반적인 광섬유 또는 대구경 코어 광섬유가 적용될 수 있다.The combiner 320 combines the pumping laser beams received from the pumping laser diode 310 and outputs them using a single output stage. The input and output ends of the combiner 320 may be a conventional optical fiber or a large diameter core optical fiber.

제1 광섬유 격자필터(330)는 광섬유 코어의 굴절율을 광섬유축을 따라 ㎛ 단위로 주기적으로 변화시켜서, 통과하는 여러 파장의 광 신호 중 특정 파장의 광 만을 투과시키거나 또는 반사시킨다. 또한, 제1 광섬유 격자필터(330)는 컴바이너(320)로부터 출사되는 레이저는 통과시키고, 액티브 광섬유(340)에서 발진되는 레이저는 반사시킨다. 이에 따라, 제1 광섬유 격자필터(330)는 레이저가 일 방향으로 전달될 수 있도록 한다.The first optical fiber grating filter 330 periodically changes the refractive index of the optical fiber core along the optical fiber axis in units of μm to transmit or reflect only light of a specific wavelength among optical signals of various wavelengths passing therethrough. The first optical fiber grating filter 330 passes the laser beam emitted from the combiner 320 and reflects the laser beam emitted from the active optical fiber 340. Accordingly, the first optical fiber grating filter 330 allows the laser to be transmitted in one direction.

액티브 광섬유(340)는 생성된 레이저를 증폭시킨다. 액티브 광섬유(340)는 제1 광섬유 격자필터(330)와 제2 광섬유 격자필터(350) 사이에 설치되어, 컴바이너(320)로부터 출사되는 레이저를 증폭시킨다. 통상 희토류가 도핑된 광섬유가 액티브 광섬유(340)로 사용된다. 또한, 코어, 제1클래딩, 제2클래딩을 포함하는 더블 클래딩 광섬유(370)가 액티브 광섬유(340)로 주로 사용되고, 사용용도에 따라 제3클래딩을 더 포함하는 트리플 클래딩 구조의 광섬유도 사용되고 있다. 펌핑 레이저를 수신하는 경우, 액티브 광섬유(340) 내 포함된 희토류 이온이 여기되며, 여기된 희토류 이온이 탈 여기(De-Excite)되며 증폭된 레이저가 방사된다.The active optical fiber 340 amplifies the generated laser. The active optical fiber 340 is installed between the first optical fiber grating filter 330 and the second optical fiber grating filter 350 and amplifies the laser beam emitted from the combiner 320. An optical fiber doped with a rare earth element is generally used as the active optical fiber 340. An optical fiber having a triple cladding structure is also used in which a double cladding optical fiber 370 including a core, a first cladding, and a second cladding is mainly used as an active optical fiber 340 and further includes a third cladding depending on a use purpose. When receiving the pumping laser, the rare earth ions contained in the active optical fiber 340 are excited, the excited rare earth ions are de-excited and the amplified laser is emitted.

광섬유 레이저 장치는 일정한 크기 제한이 존재하기 때문에, 수m에서 수십m사용을 해야 하는 통상 액티브 광섬유(340)는 광섬유 레이저 장치 내에서 복수 회 권취되어 실장된다. 그러나 종래의 광섬유 레이저 장치는 액티브 광섬유를 별도로 이격시키지 않고, 겹쳐서 권취시킨다. 즉, 권취된 각 액티브 광섬유는 서로 겹쳐지게 되어, 각 액티브 광섬유 자체적으로도 많은 열이 발생하는 한편, 각 액티브 광섬유로부터 자체적으로 발생한 열이 권취된 액티브 광섬유 상호간에 영향을 미쳐 더욱 많은 열이 발생하는 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하고자, 액티브 광섬유(340)는 복수 회 권취됨에 있어, 서로 이격되어 권취되는 특징을 갖는다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 11 및 12를 참조하여 설명하기로 한다.Since the optical fiber laser device has a certain size limitation, a normal active optical fiber 340, which requires several m to several tens of m of use, is wound and mounted in the optical fiber laser device a plurality of times. However, the conventional optical fiber laser device does not separate the active optical fiber separately, but winds it up. That is, the respective wound optical fibers are overlapped with each other, so that a large amount of heat is generated in each active optical fiber itself, while the heat generated by the respective active fibers from the respective active optical fibers affects each other, There was a problem. In order to solve such a problem, the active optical fiber 340 has a feature that the active optical fiber 340 is wound around a plurality of times. A detailed description thereof will be made with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.

제2 광섬유 격자 필터(350)는 액티브 광섬유(340)를 기준으로 제1 광섬유 격자필터(330)의 맞은편에 설치되어 조사되는 레이저의 일부를 통과시킨다.The second optical fiber grating filter 350 is installed on the opposite side of the first optical fiber grating filter 330 with respect to the active optical fiber 340 so as to pass a part of the irradiated laser.

모드스트리퍼(360)는 액티브 광섬유 내 남아있는 잔여 펌핑 레이저를 제거한다. 액티브 광섬유(340) 내 클래딩으로 입력된 펌핑 레이저는 액티브 광섬유(340)를 통과한 후에는 모두 없어져야 하지만, 펌핑 레이저가 완전히 사용이 되는 것은 물리적으로 힘들다. 또한, 고출력의 레이저를 위해서, 즉, 포화상태로 동작을 시키지 위해서는 높은 파워의 펌핑 레이저가 사용되기 때문에, 잔여 펌핑 레이저가 클래딩 내에 잔존할 가능성이 높다. 이런 잔여 펌핑 레이저는 열을 발생시켜, 광섬유 레이저 장치의 각 구성의 성능을 열화시키는 주요인이다. 따라서 모드스트리퍼(360)는 클래딩 내 잔존하는 잔여 펌핑 레이저를 제거한다. 모드스트리퍼(360)는 하나만이 사용될 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 동시에 복수 개가 사용될 수도 있다.Mode stripper 360 removes any remaining pumping lasers in the active optical fiber. The pumping laser input into the cladding in the active optical fiber 340 must disappear after passing through the active optical fiber 340, but it is physically difficult for the pumping laser to be fully utilized. Further, since a high-power pumping laser is used for a high output laser, that is, to operate in a saturated state, there is a high possibility that the residual pumping laser remains in the cladding. Such residual pumping lasers generate heat, which deteriorates the performance of each configuration of the optical fiber laser device. The mode stripper 360 thus removes the remaining pumping lasers remaining in the cladding. Only one mode stripper 360 may be used, but a plurality of mode strippers 360 may be used at the same time, as shown in FIG.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 제1모듈의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 제1모듈의 배면도이다.FIG. 4 is a perspective view of a first laser module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a rear view of a first laser module according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 레이저 제1모듈(210)은 제1 광섬유 격자필터(330), 액티브 광섬유(340), 제2 광섬유 격자필터(350) 및 조사공(410)을 포함한다.Referring to FIG. 4, the first laser module 210 includes a first optical fiber grating filter 330, an active optical fiber 340, a second optical fiber grating filter 350, and an irradiation hole 410.

전술한 바와 같이, 액티브 광섬유(340)는 제1 광섬유 격자필터(330)를 통과한 펌핑 레이저를 수신하여 증폭시킨다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 11 및 12를 참조하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 제1모듈 내 액티브 광섬유의 사시도이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 광섬유 내 광섬유 권취 트레이의 사시도이다.As described above, the active optical fiber 340 receives and amplifies the pumping laser that has passed through the first optical fiber grating filter 330. A detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a perspective view of an active optical fiber in a laser first module according to an embodiment of the present invention. 12 is a perspective view of an optical fiber winding tray in an active optical fiber according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 광섬유(340)는 프레임(1120) 및 광섬유 권취 트레이(1130)를 포함한다.Referring to FIG. 11, an active optical fiber 340 according to an embodiment of the present invention includes a frame 1120 and an optical fiber winding tray 1130.

프레임(1120)은 광섬유가 권취된 광섬유 권취 트레이(1130)를 고정시켜, 광섬유 권취 트레이(1130)가 액티브 광섬유(340) 내에서 이탈하지 않도록 한다. 프레임(1120)은 복수의 광섬유 권취 트레이(1130)를 수용할 수 있는 수용부(1140)을 포함하고, 수용부(1140)의 내측과 외측에는 상기 광섬유 권취 트레이(1130)의 이동을 방지할 수 있는 지지부(1150)를 포함한다. 도 1에서 설명한 바와 같이 레이저 생성장치는 모듈화하여 슬롯타입으로 고정 결합되고, 다양한 설치환경 및 진동 등에서도 원활한 동작을 해야 한다. 레이저에 사용되는 레이저 다이오드 등 광소자는 1차적으로 패키징이 되어 있기 때문에 설치환경 및 진동 등에도 성능 저하 등의 문제가 야기되지 않지만, 소정 길이의 권취된 액티브 광섬유의 경우에는 별도의 패키징이 되어 있지 않기 때문에, 관리가 중요하다. 이 같은 관리를 위해서 프레임(1120)은 수용부(1140), 지지부(1150)을 별도로 구성하여 내구성 등을 보정한다.The frame 1120 fixes the optical fiber winding tray 1130 on which the optical fiber is wound so that the optical fiber winding tray 1130 does not fall within the active optical fiber 340. [ The frame 1120 includes a receiving portion 1140 capable of receiving a plurality of optical fiber winding trays 1130 and is provided inside and outside of the receiving portion 1140 to prevent movement of the optical fiber winding tray 1130 (Not shown). As described with reference to FIG. 1, the laser generating apparatus is modularized and fixedly coupled to a slot type, and it is required to operate smoothly even in various installation environments and vibrations. Since an optical device such as a laser diode used in a laser is primarily packaged, there is no problem such as a performance deterioration in an installation environment and vibration, etc. However, in the case of an active optical fiber wound with a predetermined length, Therefore, management is important. In order to perform such management, the frame 1120 is formed separately from the receiving portion 1140 and the supporting portion 1150 to correct durability and the like.

액티브 광섬유와 제1 광섬유 격자필터(330)가 연결하기 위해서는 스플라이싱이라는 광섬유를 결합하는 과정이 필요하다. 스플라이싱의 경우에는 동종의 광섬유를 결합하면, 특별한 문제가 야기되지는 않지만, 이종의 광섬유를 결합하는 경우에는 결합하는 부위의 특성에 따라 열이 발생되기도 하고, 구조적으로 굉장히 약해서, 결합부위가 쉽게 파손되는 문제가 있다. 대부분의 광섬유 레이저의 경우에는 도4의 340과 같은 별도의 지그를 이용해서 구성을 한다. 하지만 별도의 지그를 이용하는 경우에는 스플라이싱된 결합부위를 보호하기 위해서, 큰 반경이 갖는 원을 그리면서 액티브 광섬유를 권취를 해야하기 때문에, 소형화에는 문제점이 있다. 따라서 본 발명의 경우 스플라이싱 포인트(Splicing Point, 1110)를 직선형태로 돌출시킨다. 스플라이싱 포인트는 제1 광섬유 격자필터(330)를 거쳐 진행되는 펌핑 레이저를 액티브 광섬유의 코어 및 제1클래드가 입사받을 수 있도록 제1 광섬유 격자필터(330)와 액티브 광섬유(340)가 접속된 부분을 의미한다. 스플라이싱 포인트에서는 서로 상이한 두 구성(제1 광섬유 격자필터(330), 액티브 광섬유(340))이 겹치며 많은 열을 발산한다. 이에 따라, 프레임 내 많은 열이 발생하는 스플라이싱 포인트(1110)는 프레임(1120)의 하면에서 직선형태로 돌출되어 있다. 돌출된 스플라이싱 포인트(1110)는 프레임(1120) 내의 광섬유 권취 트레이(1110)에 직선으로 인입되도록 구조를 형성한다. 또한, 프레임 하면에 직접적으로 구성되어 있기 때문에, 제작에 용이하고, 냉각모듈과의 접촉면적이 증가하여, 스플라이싱 포인트(1110)는 효율적으로 냉각될 수 있다.In order to connect the active optical fiber and the first optical fiber grating filter 330, a process of splicing an optical fiber is required. In the case of splicing, when a homogeneous optical fiber is combined, there is no particular problem. However, when a heterogeneous optical fiber is coupled, heat may be generated depending on the characteristics of the binding site, and the structure may be extremely weak. There is a problem that it breaks easily. In the case of most optical fiber lasers, a separate jig such as 340 in FIG. 4 is used. However, in case of using a separate jig, since the active optical fiber must be wound while drawing a circle having a large radius in order to protect the spliced joint, there is a problem in downsizing. Accordingly, in the present invention, the splicing point 1110 is protruded in a straight line. The splicing point is formed by connecting a pumping laser conducted through the first optical fiber grating filter 330 to the first optical fiber grating filter 330 and the active optical fiber 340 connected to the core of the active optical fiber and the first cladding . In the splicing point, two different structures (the first optical fiber grating filter 330 and the active optical fiber 340) overlap and radiate a lot of heat. Accordingly, the splicing point 1110, which generates a lot of heat in the frame, protrudes in a straight line from the lower surface of the frame 1120. The protruding splicing point 1110 forms a structure so as to be linearly drawn into the optical fiber winding tray 1110 in the frame 1120. Further, since the structure is directly formed on the lower surface of the frame, it is easy to manufacture and the contact area with the cooling module increases, so that the splicing point 1110 can be efficiently cooled.

광섬유 권취 트레이(1130)는 동일 평면 상에서 광섬유를 복수 회 권취시키며, 권취되는 각 광섬유를 이격시킨다. 광섬유 권취 트레이(1130)는 복수 개, 특히, 짝수 개가 프레임 내 배치되어 광섬유를 권취한다. 짝수 개의 광섬유 권취 트레이(1130)가 존재해야 하는 이유는 다음과 같다. 광섬유가 광섬유 권취 트레이(1130)에 일 방향으로 권취된다. 광섬유가 광섬유 권취 트레이(1130)의 최외곽에서부터 권취되기 시작했다면, 광섬유 권취 트레이(1130)의 내부에서 권취가 완료되어야 한다. 그러나 광섬유의 권취가 광섬유 권취 트레이(1130)의 내부에서 완료된다면, 권취가 완료된 광섬유가 이후 제2 광섬유 격자필터(350)와 연결됨에 있어, 구조적으로 상당히 큰 부피를 차지하게 되거나, 광섬유가 휘어질 우려가 존재한다. 따라서 광섬유를 짝수의 광섬유 권취 트레이(1130)를 이용하여 하나는 최외곽에서 내부로, 다른 하나는 내부에서 최외곽으로 권취시킴으로써, 구조적으로도 부피를 최소화하고, 광섬유에도 어떠한 물리적 외력이 가해지지 않도록 할 수 있다. 이때, 광섬유가 어느 하나의 광섬유 권취 트레이에서 다른 하나의 광섬유 권취 트레이로 연결되어 권취될 수 있도록, 광섬유 권취 트레이의 내부에는 광섬유가 진입하거나 진출할 수 있는 구멍(1230)을 가질 수 있다.The optical fiber winding tray 1130 winds the optical fiber a plurality of times on the same plane, and separates each optical fiber to be wound. A plurality of optical fiber winding trays 1130, particularly, even-numbered ones are disposed in the frame to wind the optical fibers. The reason why an even number of optical fiber winding trays 1130 should exist is as follows. The optical fiber is wound on the optical fiber winding tray 1130 in one direction. If the optical fiber starts to be wound from the outermost portion of the optical fiber winding tray 1130, the winding must be completed inside the optical fiber winding tray 1130. However, if the winding of the optical fiber is completed inside the optical fiber winding tray 1130, the wound optical fiber is then connected to the second optical fiber grating filter 350 so that it takes up a considerably large volume structurally or the optical fiber is bent Concern exists. Therefore, by winding the optical fiber by the even number of optical fiber winding trays 1130 from the outermost one to the inside and the other one from the inside to the outermost one, the volume is minimized structurally, and the optical fiber is not subjected to any physical external force can do. At this time, the optical fiber winding tray may have a hole 1230 through which the optical fiber can enter or advance so that the optical fiber can be connected to another optical fiber winding tray from any one of the optical fiber winding trays.

각 광섬유 권취 트레이(1130)는 동일 평면 상에서 광섬유를 복수 회 권취시킨다. 이때, 광섬유 권취 트레이(1130)는 복수 회 권취되는 광섬유가 서로 붙지않고 이격되도록 광섬유의 직경보다 큰 직경을 갖는 홈(1210)을 구비한다. 홈(1210)은 액티브 광섬유와 면적을 최대화하기 위해서, U형인 것이 바람직하고, 홈의 굴곡되는 면과 액티브 광섬유와 접촉면을 소정 면적 이상으로 보장해주는 것이 바람직하다. 광섬유가 광섬유 권취 트레이(1130)에 권취됨에 있어, 광섬유 권취 트레이(1130) 내 홈에 배치되어 복수 회 권취되는 광섬유가 서로 이격된다. 또한, 각 광섬유 권취 트레이(1130)는 광섬유의 직경보다 긴 높이를 갖는다. 이에 따라, 프레임(1120)에 복수 개의 광섬유 권취 트레이(1130)이 배치되더라도, 각 광섬유 권취 트레이(1130)에 배치된 광섬유가 자신이 배치된 광섬유 권취 트레이가 아닌 다른 광섬유 권취 트레이와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이처럼, 광섬유 권취 트레이(1130)는 복수 회 권취되는 광섬유를 상호간에 최대한 이격시킴으로써, 발생하는 열에 의해 상호간에 영향을 받지 않도록 하여, 열에 의해 발생할 수 있는 피해를 최소화할 수 있다.Each optical fiber winding tray 1130 winds the optical fiber plural times on the same plane. At this time, the optical fiber winding tray 1130 has a groove 1210 having a diameter larger than the diameter of the optical fiber so that the optical fibers wound plural times are spaced apart from each other. The groove 1210 is preferably U-shaped to maximize the area with the active optical fiber, and it is desirable to ensure that the contact surface with the curved surface of the groove and the active optical fiber is at least a predetermined area. When the optical fiber is wound on the optical fiber winding tray 1130, the optical fibers disposed in the grooves in the optical fiber winding tray 1130 and wound a plurality of times are spaced apart from each other. Each of the optical fiber winding trays 1130 has a height larger than the diameter of the optical fiber. Thus, even if a plurality of optical fiber winding trays 1130 are disposed in the frame 1120, the optical fibers disposed in the respective optical fiber winding trays 1130 are prevented from contacting with the optical fiber winding trays other than the optical fiber winding trays on which the optical fibers are wound can do. As described above, the optical fiber winding tray 1130 can minimize the damage that may be caused by heat by making the optical fibers wound around a plurality of times as far as possible from each other, thereby avoiding mutual influence by the generated heat.

광섬유 권취 트레이(1130)는 프레임(1120)에 보다 강력히 고정될 수 있도록, 고정부(1220)를 구비할 수 있다. 고정부(1220)는 광섬유 권취 트레이(1130)의 어디에도 구비될 수 있으나, 광섬유 권취 트레이(1130)의 내부에 광섬유 진입/진출 구멍(1230)이 구비되어 있어, 광섬유 권취 트레이(1130)의 외곽에 구비되는 것이 바람직하다. 고정부(1220)는 광섬유 권취 트레이(1130)의 내부 방향으로 움푹 패인 홈으로 구현될 수 있으며, 광섬유 권취 트레이(1130)는 고정부(1220)에 고정 막대(미도시) 등에 의해 보다 강력히 프레임(1120)에 고정될 수 있다,The optical fiber winding tray 1130 may have a fixing portion 1220 so as to be more firmly fixed to the frame 1120. [ The fixing portion 1220 may be provided at any position of the optical fiber winding tray 1130. The optical fiber winding tray 1230 may be provided at any position of the optical fiber winding tray 1130, . The fixing portion 1220 may be embodied as a recessed groove in the inner direction of the optical fiber winding tray 1130 and the optical fiber winding tray 1130 may be fixed to the fixing portion 1220 more strongly by a fixing rod (not shown) 1120, < / RTI >

프레임(1120) 또는 광섬유 권취 트레이(1130)는 흑색으로 구현될 수 있다. 광섬유에서는 전달되는 레이저나 광이 외부로 유출되지 않아야 하지만, 실제적으로는 광섬유에 의해 전달되는 레이저나 광의 모드의 형태에 의해서 외부로 일부 유출되는 경우가 종종 존재한다. 이와 같이 광섬유의 외부로 유출되는 레이저나 광은 레이저 생성장치(120) 내에서 열을 발생시키고, 외부로 유출된 빛은 다시 레이저의 노이즈의 형태 등으로 악영향을 미친다. 프레임 및 광섬유 권취 트레이(1130) 중 일부 또는 전부가 흑색으로 구현됨에 따라, 광섬유 외부로 유출된 레이저나 광을 흡수할 수 있다.The frame 1120 or the optical fiber winding tray 1130 may be implemented in black. In the optical fiber, the transmitted laser or light should not leak to the outside. However, in practice, there is often a case where a part of the laser or light transmitted through the optical fiber flows out to the outside due to the mode of the mode of the laser or light. As described above, the laser or light emitted to the outside of the optical fiber generates heat in the laser generating apparatus 120, and the light emitted to the outside adversely affects the shape of the noise of the laser again. Since some or all of the frame and the optical fiber winding tray 1130 are implemented in black, they can absorb the laser or light emitted outside the optical fiber.

프레임(1120) 또는 광섬유 권취 트레이(1130)는 금속으로 구현될 수 있다. 전술한 바와 같이, 광섬유 또는 스플라이싱 포인트(1110)에서는 많은 열이 발생한다. 이에 따라, 프레임(1120) 또는 광섬유 권취 트레이(1130)는 열 전도율이 높은 금속으로 구현됨으로써, 냉각모듈(220)에 의해 보다 빠르고 효율적으로 광섬유 또는 스플라이싱 포인트(1110)가 냉각되도록 할 수 있다.The frame 1120 or the optical fiber winding tray 1130 may be embodied as a metal. As described above, a lot of heat is generated in the optical fiber or splicing point 1110. [ Accordingly, the frame 1120 or the optical fiber winding tray 1130 is made of a metal having a high thermal conductivity, so that the cooling module 220 can cool the optical fiber or the splicing point 1110 more quickly and efficiently .

다시 도 4를 참조하면, 액티브 광섬유(340)로부터 증폭되어 제2 광섬유 격자필터(350)를 거친 레이저는 조사공(410)을 통과하여 외부로 조사된다. 조사공(410)에는 레이저를 특정 방향으로 정확히 조사하거나, 분산되어 조사되는 레이저를 집중시키는 레이저 조사를 위한 장치나 모듈(미도시)가 연결될 수 있으며, 조사공(410)을 거쳐 레이저 조사를 위한 장치나 모듈과 레이저를 전달하는 광섬유가 연결되어 외부로 레이저를 조사할 수 있다. 이를 위해서는 조사공(410)은 커넥터 형태 등 다양한 형태로 구성할 수 있다.Referring again to FIG. 4, the laser beam amplified from the active optical fiber 340 and passed through the second fiber grating filter 350 is irradiated to the outside through the irradiation hole 410. The irradiation hole 410 may be connected to an apparatus or module (not shown) for irradiating the laser accurately in a specific direction or for irradiating the laser to be scattered and irradiated. The device or the module and the optical fiber transmitting the laser are connected to irradiate the laser to the outside. For this purpose, the irradiation hole 410 may be formed in various forms such as a connector shape.

레이저 제1모듈(210)은 후면에 외부로부터 전원, 제어신호, 냉각을 위한 물을 연결한 수 있는 구성요소들을포함한다. The laser first module 210 includes components for connecting a power source, a control signal, and water for cooling from the outside to the rear surface.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각모듈의 단면도이다.FIG. 6 is a perspective view of a cooling module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view of a cooling module according to an embodiment of the present invention.

냉각모듈(220)의 일면에는 액티브 광섬유(340) 등을 위치시킬 수 있는 안착홈과 같은 결합구조를 포함할 수 있다. 결합의 용이성 및 진동 등 외부환경에 유연하게 적용함과 더불어 효과적인 방열을 하기 위함이다.The cooling module 220 may include a coupling structure such as a seating groove for positioning the active optical fiber 340 and the like on one surface thereof. It is applied flexibly to external environment such as ease of coupling and vibration and is effective for heat dissipation.

냉각모듈(220)은 냉각수 유입구 및 냉각수 유출구(610)을 이용하여 냉각수를 순환시키며, 냉각모듈(220)과 접촉해 있는 구성(레이저 제1모듈(210), 레이저 제2모듈(230))에서 발생하는 열을 냉각시킨다. 냉각모듈(220)의 재질도 마찬가지로 열 전도율이 높은 금속으로 구현될 수 있으며, 이에 따라, 다른 구성의 열 냉각 효율을 증대할 수 있다. The cooling module 220 circulates the cooling water by using the cooling water inlet and the cooling water outlet 610 and is connected to the cooling module 220 in a configuration (laser first module 210, laser second module 230) Cool the generated heat. The material of the cooling module 220 can likewise be realized with a metal having a high thermal conductivity, thereby increasing the thermal cooling efficiency of other configurations.

냉각모듈(220)은 레이저 제1모듈(210)과 접촉하는 상면(710), 레이저 제2모듈(230)과 접촉하는 하면(720) 및 냉각수가 유출되지 않고 흐르도록 하는 외벽(760)을 포함한다.The cooling module 220 includes an upper surface 710 in contact with the laser first module 210, a lower surface 720 in contact with the laser second module 230, and an outer wall 760 for allowing cooling water to flow without flowing out do.

상면(710)은 레이저 제1모듈(210)과 접촉하며, 상대적으로 넓은 간격마다 배치된 벽(715)을 포함한다. 냉각수가 특정 공간(740)으로 유입되어 다른 공간(750)으로 유출되는 경우, 벽과 벽 사이 공간으로 냉각수가 이동하며, 레이저 제1모듈(210)에서 발생한 열을 흡수한다. 다만, 상면에 배치된 벽(715)은 하면과 접촉하도록 긴 길이를 갖는 벽(730)과 그렇지 않은 벽으로 나뉜다. 상면에 배치된 벽(715) 중 하면과 접촉하지 않는 길이를 갖는 벽은 냉각수가 벽과 벽 사이 공간으로 이동하도록 할 뿐만 아니라, 벽과 벽 사이를 넘나들 수 있도록 한다. 이에 따라, 물의 흐름에 따른 냉각과 벽과 벽사이의 흐름에 따른 냉각을 복수로 이용하고, 동시에 물의 흐름을 원활하게 하여 보다 효과적인 냉각이 이루어질 수 있다.The top surface 710 is in contact with the laser first module 210 and includes a wall 715 disposed at relatively wide intervals. When the cooling water flows into the specific space 740 and flows out to the other space 750, the cooling water moves to the space between the wall and the wall and absorbs the heat generated by the laser first module 210. However, the wall 715 disposed on the upper surface is divided into a wall 730 having a long length so as to contact the lower surface and a wall not so long. A wall having a length that does not contact the lower one of the walls 715 disposed on the upper surface not only allows the cooling water to move to the space between the wall and the wall, but also allows the cooling water to pass between the wall and the wall. Accordingly, a plurality of cooling operations according to the flow of the water and a flow between the wall and the wall are simultaneously used, and at the same time, the flow of water can be smoothly performed, and more effective cooling can be achieved.

하면(720)은 레이저 제2모듈(230)과 접촉하며, 상면의 벽간 간격보다 촘촘한 간격마다 배치된 벽(725)을 포함한다. 하면(720)에 상면(710)에 비해 보다 촘촘한 간격으로 벽(725)이 배치됨에 따라, 레이저 제2모듈(230)과 접촉하는 면적이 증가하여, 보다 냉각을 원활히 시킬 수 있다.The lower surface 720 contacts the laser module 230 and includes a wall 725 disposed at intervals more closely spaced than the upper wall spacing. As the wall 725 is arranged at a smaller interval than the upper surface 710 on the lower surface 720, the area in contact with the laser second module 230 increases, and cooling can be further facilitated.

외벽(760)은 냉각수의 유입구와 유출구를 구비하며, 상면(710) 및 하면(720)을 연결하여 냉각수가 유출되지 않고 기 설정된 방향으로 흐르도록 한다.The outer wall 760 has an inlet and an outlet for the cooling water and connects the upper surface 710 and the lower surface 720 to allow the cooling water to flow in a predetermined direction without flowing out.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 제2모듈의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 제2모듈의 분해 사시도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 제2모듈의 단면도이다. 도 8의 레이저 제2모듈(230)의 상부는 냉각모듈(220)의 하부로 구성할 수 있다. 즉, 레이저 제2모듈의 상부는 냉각모듈의 하부이고, 냉각모듈의 상부는 레이저 제1모듈(210)의 하부가 되어, 레이저 제2모듈(23)과 레이저 제1모듈(210)을 결합하면, 냉각모듈(220)이 구성되어지는 형태로 형성할 수 있다.FIG. 8 is a perspective view of a laser module according to an embodiment of the present invention, FIG. 9 is an exploded perspective view of a laser module according to an embodiment of the present invention, FIG. 10 is a cross- Sectional view of the second laser module. The upper portion of the laser second module 230 of FIG. 8 may be configured as a lower portion of the cooling module 220. That is, the upper part of the laser second module is the lower part of the cooling module, and the upper part of the cooling module is the lower part of the laser first module 210. When the laser second module 23 and the laser first module 210 are coupled , And a cooling module (220).

레이저 제2모듈(230)은 제어신호 송수신부(910), 제어부(920) 및 펌핑 레이저 다이오드(310)를 포함한다.The laser second module 230 includes a control signal transmission / reception unit 910, a control unit 920, and a pumping laser diode 310.

제어신호 송수신부(910)는 외부로부터 제어부(920)에 전달할 제어신호를 수신하거나, 제어부(920)의 제어신호를 레이저 제1모듈(210)로 송신한다.The control signal transmitting and receiving unit 910 receives a control signal to be transmitted to the control unit 920 from the outside or transmits a control signal of the control unit 920 to the laser first module 210.

제어부(920)는 외부로부터 제어신호를 수신하거나 자체적으로 펌핑 레이저 다이오드(930) 또는 레이저 제1모듈(210)을 제어한다. 제어부(920)는 제어신호 송수신부(910)를 이용하여 외부로부터 제어신호를 수신하거나 자체적으로 펌핑 레이저 다이오드(310), 액티브 광섬유(340) 등의 제어를 통해 레이저의 생성, 증폭 및 조사를 제어한다.The control unit 920 receives a control signal from the outside or controls the pumping laser diode 930 or the laser first module 210 itself. The control unit 920 controls the generation, amplification, and irradiation of the laser through control of the pumping laser diode 310, the active optical fiber 340, and the like by receiving a control signal from the outside using the control signal transmitting / receiving unit 910 do.

레이저 제2모듈(230)의 펌핑 레이저 다이오드(310)도 열이 많이 나는 구성요소로 도 9에 개시된 바와 같이 냉각모듈의 하부에 면접촉할 하도록 구성하는 것이 바람직하다. 펌핑 레이저 다이오드(310)의 출력은 냉각모듈(220) 내부에 형성되어 있는 통공을 통해서 레이저 제1모듈(210)으로 이동할 수 있도록 할 수 있고 별도의 이동통로를 구성하여, 냉각모듈(220)의 물과 접촉되지 않도록 하여 출력단의 광섬유가 열화되는 것을 방지하도록 구성할 수 있다.It is preferable that the pumping laser diode 310 of the laser second module 230 is also configured to be in surface contact with the lower part of the cooling module as shown in Fig. The output of the pumping laser diode 310 can be moved to the laser first module 210 through a through hole formed in the cooling module 220 and constitutes a separate moving path so that the cooling module 220 It is possible to prevent the optical fiber of the output stage from being deteriorated by preventing it from coming into contact with water.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 광섬유 레이저 장치 110: 전원장치
120: 레이저 생성장치 210: 레이저 제1모듈
220: 냉각모듈 230: 레이저 제2모듈
310: 펌핑 레이저 다이오드 320: 컴바이너
330: 제1 광섬유 격자필터 340: 액티브 광섬유
350: 제2 광섬유 격자필터 360: 모드 스트리퍼
370: 더블 클래딩 광섬유 410: 조사공
510: 전원 분배부 610: 냉각수 유입구 또는 유출구
710: 상면 720: 하면
760: 외벽 910: 제어신호 송수신부100: Fiber laser device 110: Power supply
120: laser generating device 210: laser first module
220: cooling module 230: laser second module
310: pumping laser diode 320: combiner
330: first optical fiber grating filter 340: active optical fiber
350: second optical fiber grating filter 360: mode stripper
370: double cladding optical fiber 410: irradiation ball
510: Power distributor 610: Cooling water inlet or outlet
710: top surface 720: bottom surface
760: outer wall 910: control signal transmission /

Claims

An optical fiber winding apparatus for winding an optical fiber having a predetermined length,
An optical fiber winding tray winding a predetermined optical fiber a plurality of times on the same plane and having a groove; And
And a frame including a receiving portion and a supporting portion for mounting and fixing the optical fiber winding tray,
Wherein the plurality of optical fiber winding trays comprise a plurality of optical fiber winding trays.

The method according to claim 1,
The optical fiber winding tray includes:
And an even number of the optical fibers are fixed to the frame.

3. The method of claim 2,
The optical fiber winding tray includes:
Wherein the optical fiber winding apparatus has a hole through which the optical fiber can enter or advance so that the optical fiber can be wound around a plurality of optical fiber winding trays.

3. The method of claim 2,
The optical fiber winding tray includes:
Wherein the optical fiber winding device has a height longer than a diameter of the optical fiber so as to be spaced apart from each other between the optical fibers wound on the respective optical fiber winding trays.

The method according to claim 1,
The optical fiber winding tray includes:
Wherein the optical fiber winding device has a metal material so as to increase thermal conductivity.

The method according to claim 1,
The frame includes:
Wherein a portion to which the optical fiber and the optical fiber grating filter are connected is protruded.

A cooling module for cooling both a laser first module and a laser second module in a fiber laser device,
A top surface contacting the laser module and having a wall at every first interval to allow cooling water to flow;
A lower surface contacting the laser second module to increase the contact area with the laser second module to increase the cooling efficiency, and a wall disposed at a second interval smaller than the first interval to allow cooling water to flow therethrough; And
An outer wall for connecting the upper surface and the lower surface of the cooling water and allowing the cooling water to flow without flowing out in a predetermined direction,
And the cooling module.

8. The method of claim 7,
The cooling module includes:
Wherein the wall provided on the upper surface and the wall provided on the lower surface abut each other at a third interval which is wider than the first interval.

An optical fiber laser system comprising the optical fiber winding device of claim 1.

A fiber laser system comprising the cooling module of claim 7.