KR20190053008A - 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이저 다이오드 모듈 - Google Patents

광섬유와 결합된 원형 구조의 레이저 다이오드 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20190053008A
KR20190053008A KR1020170148944A KR20170148944A KR20190053008A KR 20190053008 A KR20190053008 A KR 20190053008A KR 1020170148944 A KR1020170148944 A KR 1020170148944A KR 20170148944 A KR20170148944 A KR 20170148944A KR 20190053008 A KR20190053008 A KR 20190053008A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
laser diode
laser beam
lens
different heights
Prior art date
Application number
KR1020170148944A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102007485B1 (ko
Inventor
이정수
강승구
김대경
김한글
조호장
박란주
Original Assignee
(주)코셋
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)코셋 filed Critical (주)코셋
Priority to KR1020170148944A priority Critical patent/KR102007485B1/ko
Publication of KR20190053008A publication Critical patent/KR20190053008A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102007485B1 publication Critical patent/KR102007485B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02251—Out-coupling of light using optical fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02253—Out-coupling of light using lenses
    • H01S5/02284—

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

본 발명은 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈에 관한 것으로서, 기판부; 상기 기판부의 평면 상에 방사상으로 배치되고, 수평 및 수직 성분의 광축을 가지는 레이져 빔을 상기 기판부의 중심 영역으로 각각 출력하며, 서로 다른 높이로 레이져 빔을 출력하는 복수의 레이져 다이오드부; 상기 레이져 다이오드부로부터 출력되는 레이져 빔을 평행광으로 변환하는 렌즈부; 상기 기판부의 중심 영역에 각각 서로 다른 높이의 원형 배치 구조로 가지도록 복수개가 설치되며, 각 레이져 다이오드부로부터 출력된 레이져 빔들이 상기 중심 영역 내에서 반사되어 일측 방향으로 진행되는 광 경로를 형성하되, 각 레이져 다이오드로부터 출력된 레이져 빔들이 서로 다른 높이로 광 경로를 경유하도록 하는 반사미러들; 상기 반사미러에 의해 반사된 서로 다른 높이의 레이져 빔들을 집광하는 포커싱 렌즈; 및, 상기 포커싱 렌즈로부터 집광된 복수의 레이져 빔을 수광하는 광섬유;를 포함하는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈을 제공한다.

Description

광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈{CIRCULAR TYPE LASER DIODE MODULE COMBINED OPTICAL FIBERS}
본 발명은 레이져 다이오드 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 레이져 다이오드로부터 방출하는 광을 하나의 광섬유에 결합시킬 수 있는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 레이져(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, LASER)란 외부의 자극에 의해 매질로부터 빛을 방출하게 하고, 공진기에 의해 증폭된 빛을 말한다.
이러한 레이져는 증폭 매질, 공진기, 펌핑 소스(Pump Source)로 구성되어 있으며, 매질의 종류에 따라 예컨대, 가스 레이져, 고체 레이져, 반도체 레이져, 그리고 광섬유 레이져 등으로 분류된다.
상기 레이져는 사용이 용이하고 깨끗하며 신속한 가공 결과를 제공하기 때문에 여러 산업분야에 응용되고 있으며, 고출력 레이져에 대한 요구 증가로 새로운 산업용 레이져 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
고출력 레이져 다이오드는 전기 광 변환 효율이 높고, 다른 레이져에 비하여 크기가 작은 많은 분야에서 사용되고 있다.
특히 레이져 다이오드의 기술이 발전하고 레이져 다이오드의 광 출력이 높아짐에 따라서 물질 가공, 군사용, 고체 레이져의 펌핑 광원 등에서 많이 사용되고 있으며, 계속해서 레이져 다이오드의 광출력을 높이는 기술을 요구하고 있다.
일반적으로 레이져 다이오드에서 높은 광 출력을 얻기 위하여 레이져 다이오드를 어레이 형태로 만든다. 레이져 다이오드 어레이는 레이져 광이 방출되는 레이져 다이오드가 복수 개인 것으로 레이져 다이오드 어레이 전체에서 높은 광 출력을 얻을 수 있다.
이러한 고출력 레이져 다이오드 모듈은 기존의 고체 레이져에 비해, 열팽창에 의한 렌즈 효과(thermal lensing)를 최소화하고, 열 관리가 용이하기 때문에 우수한 빔 품질과 광 출력의 안정성을 가지는 시스템이 가능하다. 더불어 작은 양자 결함, 낮은 공진과 투과 손실로 인해 효율도 뛰어나다. 이에 대한 응용 분야는, 부품 절단, 용접, 열처리, 클레딩, 마킹 등의 기본적인 분야부터 자동차, 조선 산업, 군사용 등의 산업 및 방산 분야까지 널리 사용되고 있으며, 통신이나 금속, 3D 프린터, 의료용, 원자력, 우주 항공과 같은 특수한 분야에서도 사용되고 있다.
종래의 고출력 레이져 다이오드 모듈은, 평행 광 경로를 따라 레이져 빔을 안내하여 각각 펌프 파장 및 광학 구성 요소의 각각의 어레이에 레이져 빔을 발생시키는 다수의 등간격을 유지하는 레이져 다이오드로 구성된다.
종래의 기술에 따르면, 레이져 다이오드, FAC(Fast Axis Collimation), SAC(Slow Axis Collimation), 반사 미러(Mirror), 필터(Filter), 렌즈(Focusing Lens), 광섬유(Fiber) 등으로 구성되는 고출력 레이져 다이오드 모듈에서 출력되는 광 경로에 있어서, 상기 렌즈는 레이져 다이오드 어레이의 길이 방향으로 퍼져 있는 레이져 빔의 형태가 매우 넓은데 반해 수광되는 광섬유의 직경이 매우 작기 때문에 2개 이상의 실린더 렌즈를 사용하는 경우가 많아서, 레이져 다이오드 모듈의 크기가 매우 커지거나 수광되는 광섬유의 직경을 증대시켜야 하는 단점이 있었다.
이와 같은 레이져 다이오드 모듈은 발생되는 전력이 모두 빔으로 변환되지 못하여, 약 30~50% 가량이 열로 전환되는데, 레이져 동작 시 양자 효율의 불안전성이나 재흡수 등의 이유로 열의 방출이 원활하지 않아 성능의 저하가 발생된다. 이와 같이 레이져 다이오드 모듈의 개량 시 방열 문제는 주요한 기술적 해결 과제로 인식되고 있으며, 특히 광학 부품을 교차로 배열하여 편광된 광을 결합하는 미국등록특허 제8427749호와 같이 고출력에서 동작하는 레이져 다이오드의 경우 소정의 면적 내에 광학 부품이 밀집되어 있어 이러한 방열 문제가 두드러지므로, 고출력 레이져 다이오드 모듈을 구현하기 위하여 열 방출 효율을 향상시킬 수 있는 구조의 개선이 요구된다.
미국등록특허 제8427749호(2013.4.23)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 기판부의 동일 평면 상에 복수의 레이져 다이오드를 방사상으로 배치하여 레이져 다이오드 간의 간격을 서로 이격되도록 함으로써, 레이져 다이오드의 내부에서 발생된 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있도록 하는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판부; 상기 기판부의 평면 상에 방사상으로 배치되고, 수평 및 수직 성분의 광축을 가지는 레이져 빔을 상기 기판부의 중심 영역으로 각각 출력하며, 서로 다른 높이로 레이져 빔을 출력하는 복수의 레이져 다이오드부; 상기 레이져 다이오드부로부터 출력되는 레이져 빔을 평행광으로 변환하는 렌즈부; 상기 기판부의 중심 영역에 각각 서로 다른 높이의 원형 배치 구조로 가지도록 복수개가 설치되며, 각 레이져 다이오드부로부터 출력된 레이져 빔들이 상기 중심 영역 내에서 반사되어 일측 방향으로 진행되는 광 경로를 형성하되, 각 레이져 다이오드로부터 출력된 레이져 빔들이 서로 다른 높이로 광 경로를 경유하도록 하는 반사미러들; 상기 반사미러에 의해 반사된 서로 다른 높이의 레이져 빔들을 집광하는 포커싱 렌즈; 및, 상기 포커싱 렌즈로부터 집광된 복수의 레이져 빔을 수광하는 광섬유;를 포함하는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반사미러는 상기 기판부 상에서 서로 다른 높이를 유지하기 위해 상기 반사미러의 하단에 반사미러를 지지하는 지지부가 구비된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판부의 중심 영역에 각각 서로 다른 높이의 원형 배치 구조를 이루는 반사미러 중, 레이져 빔을 최종적으로 반사하는 반사미러에 대응하는 방향의 광 경로 상에는 포커싱 렌즈 및 광섬유가 배치된다.
적어도 하나의 상기 레이져 다이오드부로부터 출력된 레이져 빔은 반사미러에 의한 반사없이 포커싱 렌즈로 직접 입사된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 레이져 다이오드부에 이면이 마주하도록 위치하는 반사미러는, 레이져 다이오드부로부터 출력되는 레이져 빔이 간섭되지 않으면서 경로상에 방해되지 않도록 레이져 빔의 광 경로보다 낮게 위치하게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판부에는 기판부의 동일 평면 상에 방사상으로 배치되며, 상기 레이져 다이오드부, 렌즈부가 설치되는 소정 길이를 가지는 서로 높이가 다른 직육면체 형상의 복수의 마운트부가 설치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 렌즈부는 수직 성분의 레이져 빔을 평행광으로 변환하는 FAC렌즈 및 수평 성분의 레이져 빔을 평행광으로 변환하는 SAC렌즈로 이루어진다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈에 의하면, 원형의 기판부의 동일 평면 상에 레이져 다이오드부를 방사상으로 배치하되, 마운트부의 외측에 배치함으로써, 각각의 레이져 다이오드부가 서로 간격을 두고 이격되어 배치되므로 레이져 다이오드 내부에서 발생한 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있다.
레이져 다이오드부로부터 출력되는 레이져 빔의 광 경로를 일치시켜 광섬유의 광 결합 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광섬유에 입사된 레이져 빔의 형태를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 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.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈을 나타내는 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 광섬유(170)에 입사된 레이져 빔의 형태를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈은, 기판부(100), 마운트부(110), 레이져 다이오드부(120), 렌즈부(130), 반사미러(150), 포커싱 렌즈(160), 광섬유(170)를 포함한다.
상기 기판부(100)는 레이져 다이오드부(120)를 포함한 광학부품들이 설치되는 원판 형상으로 이루어져 있다.
상기 마운트부(110)는 소정의 길이를 가지며 광학부품들을 지지하는 서로 높이가 다른 직육면체 형상으로, 특히 레이져 다이오드부(120), 렌즈부(130) 등의 광학부품들이 설치된다.
상기 마운트부(110)는 상기 기판부(100)의 동일 평면상의 중심 영역에서 외측방향으로 연장된 방사상으로 배치된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 마운트부(110)에 설치된 복수의 레이져 다이오드부(120)에서 출력되는 레이져 빔들이 종방향을 따라 간격을 두고 서로 다른 광 경로를 따라 진행하도록 마운트부(110)의 높이는 상기 광 경로의 높이에 서로 대응하게 형성된다.
상기 마운트부(110)상에 설치되어 있는 레이져 다이오드부(120)는 기판부(100)의 표면으로부터 일정한 높이 위에서, 수직 및 수평 성분의 광축을 가지는 레이져 빔을 각각 출력하는 기능을 수행하게 된다.
상기 레이져 다이오드부(120)는 상기 마운트부(110)와 함께, 상기 기판부(100)의 동일 평면 상에 방사상으로 배치하되, 상기 마운트부(110)의 외측에 배치함으로써, 각각의 레이져 다이오드부(120)가 서로 간격을 두고 이격되어 배치되므로 레이져 다이오드 내부에서 발생한 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있다.
이로 인해, 레이져 다이오드부(120)의 동작 환경 온도를 낮게 유지할 수 있다.
상기 레이져 다이오드부(120)는 상기 기판부(100)의 중심 방향을 향해 레이져 빔을 출력하게 된다. 이때, 상기 레이져 다이오드부(120)에서 출력되는 레이져 빔은 상기 마운트부(110) 위에 일렬로 정렬된 FAC렌즈(131) 및 SAC렌즈(132)로 이루어진 렌즈부(130)를 통과하게 된다.
상기 렌즈부(130)는 상기 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 레이져 빔을 평행광으로 변환하여 상기 반사미러(150)로 집중되도록 하는 FAC(Fast Axis Collimation)렌즈(131) 및 SAC(Slow Axis Collimation)렌즈(132)가 레이져 다이오드부(120)와 반사미러(150) 사이에 각각 구비되어 있다.
상기 FAC렌즈(131)는 상기 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 수직성분의 레이져 빔을 평행광으로 변환하도록 형성된다.
그리고, 상기 SAC렌즈(132)는 상기 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 수평성분의 레이져 빔을 평행광으로 변환하도록 형성된다.
상기 FAC렌즈(131) 및 SAC렌즈(132)는 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 각각의 레이져 빔에 대응하는 개수로 형성된다.
상기 기판부(100)의 중심 영역에 설치되는 복수의 반사미러(150)는 원형의 둘레면, 구체적으로는 정팔각형의 둘레면에, 기판부(100)에 대해 수직으로 세워져 설치되는 소정 두께를 가지는 판형상으로 이루어지며, 레이져 빔을 반사하는 반사면이 구비된다. 이때, 상기 반사미러(150)는 배면이 에폭시에 의해 도포되어 상기 마운트부(110)에 부착된다. 이는 미러 고정 방식에 있어, 기존의 반사미러는 하단에 에폭시를 도포하여 기판부에 부착하는 형태로, 레이져 빔이 반사미러의 상단 끝부분에 위치하게 되어 에폭시의 수축 현상이 발생할 경우 반사미러의 위치가 수직 방향으로 수축이 될 경우 반사되는 레이져 빔의 양이 줄어들어 광출력의 손실이 발생하게 되고, 에폭시가 경화되는 면적이 작아 레이져 다이오드 모듈 자체가 외부에 대한 충격에 취약한 단점을 해결하기 위함이다.
따라서, 상기 마운트부(110)의 단부에 반사미러(150)의 배면을 정렬한 상태에서, 에폭시를 도포하여 경화시키게 될 경우, 반사미러(150)의 수직 방향에 대한 편차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 에폭시의 도포 면적이 커지게 되므로 외부 충격에 대한 신뢰성이 향상된다.
상기 반사미러(150)는 상기 레이져 다이오드부(120)로부터 각각 출력되는 레이져 빔들을 반사하되, 원형 배치 구조를 이루는 반사면을 향해 입사되고 동일 반사면으로부터 반사되는 동작을 연속적으로 수행하게 된다.
상기 원형 배치 구조를 이루는 복수의 반사미러(150)는 복수의 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 레이져 빔들을 연속적으로 반사하고, 서로 다른 높이로 동일한 광 경로를 경유하여 포커싱 렌즈(160)로 입사하게 된다.
상기 반사미러(150)는 각각 서로 다른 높이로 이루어지며, 최초 레이져 빔을 출력하는 예컨대 제1레이져 다이오드부(121)의 전방에 위치한 제1반사미러(151)는 다른 레이져 빔을 반사할 필요가 없으므로 설치하지 않아도 무방하다.
한편, 상기 기판부(100) 위에서 복수의 반사미러(150)의 높이를 서로 다르게 유지하기 위해 반사미러(150)의 하단에 반사미러(150)를 지지하는 지지부(140)가 구비될 수 있다. 예컨대, 최초 레이져 빔을 출력하는 제1레이져 다이오드부(121)의 제1반사미러(151)를 지지하는 지지부(140)가 가장 낮은 높이로 세팅되고, 최종 레이져 빔을 출력하는 제7레이져 다이오드부(127)의 제7반사미러(157)를 지지하는 지지부(140)가 가장 높은 높이로 세팅될 수 있다.
따라서, 상기 반사미러들(150) 사이에 높이차가 존재하므로 반사미러(150)에 의해 반사된 레이져 빔은 서로 간섭되지 않게 진행할 수 있게 된다.
상기 레이져 다이오드부(120)에 이면이 마주하도록 위치하는 반사미러(150)는 상기 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 레이져 빔이 간섭되지 않으면서 경로 상에 방해되지 않도록 FAC렌즈(131) 및 SAC렌즈(132)로부터 평행광으로 변환된 레이져 빔의 광 경로 상에 위치하지 않게 된다. 즉, 상기 반사미러(150)는 레이져 다이오드부(120)의 레이져 빔의 광 경로보다 낮게 위치하는 것이 바람직하다.
상기 반사미러(150)는 상기 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 레이져 빔이 동일한 광 경로를 경유하여 광섬유(170)를 향해 반사되도록 한다. 즉, 상기 FAC렌즈(131) 및 SAC렌즈(132)에 의해 평행광으로 변환된 복수의 레이져 빔들은 각각 서로 다른 높이의 대응하는 반사미러(150)를 향해 입사되고 동일 반사미러(150)의 반사면으로부터 반사되는 동작에 의해 기판부(100)의 중심 영역에서 동일한 광 경로를 경유하면서 서로 다른 높이로 레이져 빔이 진행되어 최종적으로 하나의 광섬유(170)의 코어에 레이져 빔이 수광된다.
상기 레이져 다이오드부(120) 중, 최종 레이져 빔이 출력되는 레이져 다이오드부(127)의 일직선 상에 위치하며, 상기 반사미러(150)에 의해 반사된 서로 다른 높이의 레이져 빔들을 광섬유(170)로 집광시키는 포커싱 렌즈(focusing lens, 160)가 구비된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 포커싱 렌즈(160)에서 집광되어 진행되는 레이져 빔은 높이가 서로 다른 횡방향의 평행광으로 이루어져 광섬유(170)로 집광하여 수광된다. 이때, 상기 광섬유(170)에는 최초로 출력된 레이져 빔이 가장 낮은 위치에 수광되고, 최후에 출력된 레이져 빔은 상대적으로 가장 높은 위치에 수광될 수 있다. 즉, 도 3의 ① 내지 ⑦의 레이져 빔들은 각각 제1레이져 다이오드부(121) 내지 제7레이져 다이오드부(127)로부터 출력된 레이져 빔들을 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 적어도 하나의 반사미러(150)는 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 레이져 빔의 입사각에 대해 대략 45°의 반사각으로 레이져 빔을 반사하여 대응하는 다른 반사미러(150)에 반사하게 된다. 즉, 상기 제1레이져 다이오드부(121) 내지 제6레이져 다이오드부(126)로부터 출력되는 레이져 빔은 대응하는 각각의 제2반사미러(152) 내지 제7반사미러(157)를 경유하여 연속적이면서 순차적으로 반사되며, 결국 상기 제7반사미러(157)는 포커싱 렌즈(160)로 레이져 빔을 반사하게 된다.
예컨대, 상기 제7레이져 다이오드부(127)로부터 출력되는 레이져 빔에 대응하는 위치에는, 상기 제7레이져 다이오드부(127)로부터 최종적으로 출력되는 레이져 빔을 집광하여 포커싱하는 포커싱 렌즈(160)와 레이져 빔을 수광하는 광섬유(170)가 배치되어 있다.
이를 토대로 상기 제1레이져 다이오드부(121)로부터 출력되는 레이져 빔은 제2 내지 제7반사미러(152~157)를 순차적으로 경유하여 포커싱 렌즈(160)로 입사되고, 상기 제2레이져 다이오드부(122)로부터 출력되는 레이져 빔은 제3 내지 제7반사미러(153~157)를 순차적으로 경유하여 포커싱 렌즈(160)로 입사되며, 상기 제3레이져 다이오드부(123)로부터 출력되는 레이져 빔은 제4 내지 제7반사미러(154~157)를 순차적으로 경유하여 포커싱 렌즈(160)로 입사되고, 상기 제4레이져 다이오드부(124)로부터 출력되는 레이져 빔은 제5 내지 제7반사미러(155~157)를 순차적으로 경유하여 포커싱 렌즈(160)로 입사되며, 상기 제5레이져 다이오드부(125)로부터 출력되는 레이져 빔은 제6 및 제7반사미러(156,157)를 순차적으로 경유하여 포커싱 렌즈(160)로 입사되며, 최종적으로, 상기 제6레이져 다이오드부(126)로부터 출력되는 레이져 빔은 제7반사미러(157)에 반사되어 포커싱 렌즈(160)로 입사 된다.
이와 같이 상기 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 레이져 빔은 서로 다른 높이의 원형 배치 구조를 이루며 대응하는 반사면과 서로 마주보는 형태를 가지는 복수의 반사미러(150) 내의 동일한 광 경로를 연속적으로 경유하여 포커싱 렌즈(160)로 집광 된다.
본 발명에 따른 실시예에서, 상기 레이져 다이오드부(120)와, 이에 대응하는 반사미러(150)의 설치 위치는, 제1레이져 다이오드부(121)를 기준으로 일측방향(시계 방향)으로 일정한 간격을 두고, 예컨대 3번째 마운트부(110)의 단부에 제2반사미러(152)가 대응하게 설치되며, 상기 제2반사미러(152)를 기준으로 일측방향으로 일정한 간격을 두고, 예컨대 3번째 마운트부(110)의 단부에 제3반사미러(153)가 대응하게 설치된다.
이와 같은 방식으로 제4 내지 제7반사미러(154~157)를 설치할 수 있다.
한편, 상기 포커싱 렌즈(160)의 설치 위치는 상기 제7레이져 다이오드(127)에 대응하는 영역에 한정할 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제2레이져 다이오드부(122) 및 제2반사미러(152)를 기준으로 일측방향으로 3번째에 해당하는 제3레이져 다이오드부(123) 및 제3반사미러(153)와의 사이에는 순차적으로 제5레이져 다이오드부(125) 및 제5반사미러(155)와, 포커싱 렌즈(160) 및 광섬유(170)가 배치될 수 있다.
최종 레이져 빔을 출력하는 제7레이져 다이오드부(127)의 광 경로 상에는 포커싱 렌즈(160) 및 광섬유(170)가 배치된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 기판부(100)의 동일 평면상에 방사상으로 설치된 마운트부(110), 레이져 다이오드부(120)의 개수를 7개로 한정하였으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 레이져 빔을 수광하는 광섬유(170)의 직경에 따라 개수를 조정할 수 있다. 즉, 상기 레이져 다이오드부(120)가 설치되는 마운트부(110)의 개수는 광섬유(170)의 직경에 대응하는 개수이다.
따라서, 상기 마운트부(110) 상에 설치되는 레이져 다이오드부(120)의 개수가 증대될 경우, 상기 광섬유(170)의 직경도 증대될 수 있다.
본 발명은 기판부(100)의 동일 평면상에 레이져 다이오드부(120)를 포함하는 마운트부(110)를 방사상으로 배치하되, 각각의 마운트부(110) 외측에 레이져 빔을 출력하는 레이져 다이오드부(120)를 배치함으로써, 각각의 레이져 다이오드부(120)가 간격을 두고 서로 이격되어 배치되므로 레이져 다이오드부(120) 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출 가능하며, 레이져 다이오드부(120)의 동작 환경 온도를 낮게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 내부의 열전소자 등을 적용할 때 열전소자의 동작 효율을 높여 레이져 다이오드부(120)의 광출력에 대한 안정성을 도모할 수 있다.
더불어, 상기 레이져 다이오드부(120)로부터 출력되는 레이져 빔의 광 경로를 반사미러(150)의 반사 구간 내에 일치시킴으로써, 광섬유(170)의 광 결합 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 기판부 110 : 마운트부
120 : 레이져 다이오드부 130 : 렌즈부
140 : 지지부 150 : 반사미러
160 : 포커싱 렌즈 170 : 광섬유

Claims (7)

  1. 기판부;
    상기 기판부의 평면 상에 방사상으로 배치되고, 수평 및 수직 성분의 광축을 가지는 레이져 빔을 상기 기판부의 중심 영역으로 각각 출력하며, 서로 다른 높이로 레이져 빔을 출력하는 복수의 레이져 다이오드부;
    상기 레이져 다이오드부로부터 출력되는 레이져 빔을 평행광으로 변환하는 렌즈부;
    상기 기판부의 중심 영역에 각각 서로 다른 높이의 원형 배치 구조로 가지도록 복수개가 설치되며, 각 레이져 다이오드부로부터 출력된 레이져 빔들이 상기 중심 영역 내에서 반사되어 일측 방향으로 진행되는 광 경로를 형성하되, 각 레이져 다이오드로부터 출력된 레이져 빔들이 서로 다른 높이로 광 경로를 경유하도록 하는 반사미러들;
    상기 반사미러에 의해 반사된 서로 다른 높이의 레이져 빔들을 집광하는 포커싱 렌즈; 및,
    상기 포커싱 렌즈로부터 집광된 복수의 레이져 빔을 수광하는 광섬유;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사미러는 상기 기판부 상에서 서로 다른 높이를 유지하기 위해 상기 반사미러의 하단에 반사미러를 지지하는 지지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판부의 중심 영역에 각각 서로 다른 높이의 원형 배치 구조를 이루는 반사미러 중, 레이져 빔을 최종적으로 반사하는 반사미러에 대응하는 방향의 광 경로 상에는 포커싱 렌즈 및 광섬유가 배치된 것을 특징으로 하는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 레이져 다이오드부로부터 출력된 레이져 빔은 반사미러에 의한 반사없이 포커싱 렌즈로 직접 입사되는 것을 특징으로 하는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이져 다이오드부에 이면이 마주하도록 위치하는 반사미러는, 레이져 다이오드부로부터 출력되는 레이져 빔이 간섭되지 않으면서 경로상에 방해되지 않도록 레이져 빔의 광 경로보다 낮게 위치하는 것을 특징으로 하는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판부에는 기판부의 동일 평면 상에 방사상으로 배치되며, 상기 레이져 다이오드부, 렌즈부가 설치되는 소정 길이를 가지는 서로 높이가 다른 직육면체 형상의 복수의 마운트부가 설치된 것을 특징으로 하는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈부는 수직 성분의 레이져 빔을 평행광으로 변환하는 FAC렌즈 및 수평 성분의 레이져 빔을 평행광으로 변환하는 SAC렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이져 다이오드 모듈.
KR1020170148944A 2017-11-09 2017-11-09 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이저 다이오드 모듈 KR102007485B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170148944A KR102007485B1 (ko) 2017-11-09 2017-11-09 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이저 다이오드 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170148944A KR102007485B1 (ko) 2017-11-09 2017-11-09 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이저 다이오드 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190053008A true KR20190053008A (ko) 2019-05-17
KR102007485B1 KR102007485B1 (ko) 2019-08-06

Family

ID=66678434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170148944A KR102007485B1 (ko) 2017-11-09 2017-11-09 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이저 다이오드 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102007485B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090245315A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Victor Faybishenko Laser diode assemblies
US20090303475A1 (en) * 2007-06-07 2009-12-10 Vijaysekhar Jayaraman Multi-wavelength light source for spectroscopy
US8427749B2 (en) 2010-06-30 2013-04-23 Jds Uniphase Corporation Beam combining light source

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090303475A1 (en) * 2007-06-07 2009-12-10 Vijaysekhar Jayaraman Multi-wavelength light source for spectroscopy
US20090245315A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Victor Faybishenko Laser diode assemblies
US8427749B2 (en) 2010-06-30 2013-04-23 Jds Uniphase Corporation Beam combining light source

Also Published As

Publication number Publication date
KR102007485B1 (ko) 2019-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8711894B2 (en) High brightness laser diode module
KR101905102B1 (ko) 광섬유와 결합된 복층 단차 배열 구조의 레이져 다이오드 모듈
WO2015134931A1 (en) High brightness multijunction diode stacking
US9478941B2 (en) Optically pumped solid state laser device with self-aligning pump optics
KR101455800B1 (ko) 레이저 다이오드 모듈 및 이에 이용되는 광학구조물
CN112928597A (zh) 一种半导体激光器光纤耦合模块
JP7504702B2 (ja) 半導体レーザ装置及びレーザ装置
CN100456070C (zh) 多束激光凹面反射镜光纤耦合装置
EP1137130B1 (en) Converging device and light source module, laser device and optical signal amplifier using such converging device
US9608410B2 (en) Surface-emitting light source and laser apparatus
KR102007485B1 (ko) 광섬유와 결합된 원형 구조의 레이저 다이오드 모듈
US9525263B2 (en) Laser diode side pumping of an elongated solid-state laser without focusing/optics
CN114172015B (zh) 一种半导体激光器的聚焦耦合光路
CN213520690U (zh) 一种外腔半导体激光器
KR20190040545A (ko) 포물경을 사용한 고출력 레이저 다이오드 모듈
JP6130427B2 (ja) レーザモジュール
JP3060986B2 (ja) 半導体レーザ光整形光学系及び半導体レーザ励起固体レーザ装置
US10574024B2 (en) Optical module, laser amplifier system, method and use
CN116154617B (zh) 一种半导体激光器
CN213520699U (zh) 一种激光器系统
CN210775920U (zh) 基于新型半导体激光芯片的半导体激光发射和耦合模组
CN215732668U (zh) 一种抗回返半导体激光器
CN213341081U (zh) 一种半导体激光器
KR101815272B1 (ko) 레이저 다이오드 모듈
KR102171494B1 (ko) 고출력 레이저용 광 집속장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant