KR20190101175A - Laser amplifier and laser processing apparatus including the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a laser amplifier capable of minimizing an increase in size and price and a laser processing apparatus including the same. According to the present invention, the laser amplifier comprises: a first polarized beam splitter reflecting or transmitting an incident beam in accordance with polarity of the incident beam; a first double-path amplification end amplifying the beam reflected from the first polarized beam splitter; a first polarized beam conversion means converting polarity to allow the beam inputted through the first double-path amplification end to be transmitted through the first polarized beam splitter; a second double-path amplification end amplifying the beam transmitting the first polarized beam splitter; and a second polarized conversion means disposed between the second double-path amplification end and the first polarized beam splitter and converting the beam inputted through the double-path amplification end to be reflected from the polarized beam splitter.

Description

레이저 증폭장치 및 이를 포함하는 레이저 가공장치{Laser amplifier and laser processing apparatus including the same}Laser amplifier and laser processing apparatus including the same

본 발명은 레이저 증폭장치 및 이를 포함하는 레이저 가공장치에 관한 것이다. The present invention relates to a laser amplification apparatus and a laser processing apparatus including the same.

레이저 가공장치는, 집광렌즈를 이용하여 레이저 빔을 하나의 초점 형태로 집광시키고 그 초점을 가공 대상물의 표면 또는 내부에 조사하여 가공 대상물을 가공하는 장치를 말한다.The laser processing apparatus refers to a device for processing a processing object by condensing a laser beam into a single focal form using a condenser lens and irradiating the focus to the surface or inside of the processing object.

이러한 레이저 가공장치는 출사되는 레이저 빔이 소정 파워를 가지도록 하기 위하여, 레이저 빔을 증폭시키는 레이저 증폭장치를 포함한다. 레이저 증폭장치는, 출사된 레이저 빔이 반사되어 레이저 증폭장치로 재입사됨으로써 내부 광학 부품이 파손되는 것을 방지하기 위하여, 광학적 차단기(optical isolator)를 포함할 수 있다.Such a laser processing apparatus includes a laser amplifying apparatus that amplifies a laser beam so that the emitted laser beam has a predetermined power. The laser amplifying apparatus may include an optical isolator in order to prevent the emitted optical laser beam from being reflected and re-entered into the laser amplifying apparatus to prevent the internal optical component from being damaged.

다만, 이러한 광학적 차단기는 레이저 증폭장치의 크기 및 가격 증가의 원인이 될 수 있다.However, such an optical blocker may cause an increase in size and price of the laser amplifier.

본 발명은 출사된 빔이 반사되어 재입사되는 것을 방지하면서도, 그 크기 및 가격 증가를 최소화할 수 있는 레이저 증폭장치 및 이를 포함하는 레이저 가공장치를 제공한다.The present invention provides a laser amplification apparatus and laser processing apparatus including the same, which can minimize the increase in size and cost while preventing the incident beam is reflected and re-incident.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 증폭장치는,Laser amplification apparatus according to an aspect of the present invention,

입사되는 빔의 편광에 따라 반사 또는 투과시키는 제1 편광 빔 분할기;A first polarizing beam splitter which reflects or transmits according to the polarization of the incident beam;

상기 제1 편광 빔 분할기에 반사된 빔을 증폭시키는 제1 더블패스 증폭단;A first double pass amplifier stage for amplifying the beam reflected by the first polarization beam splitter;

상기 제1 더블패스 증폭단과 상기 제1 편광 빔 분할기 사이에 배치되며, 상기 제1 더블패스 증폭단을 거쳐 입사된 빔이 상기 제1 편광 빔 분할기를 투과하도록 편광을 변환시키는 제1 편광 변환수단;First polarization converting means disposed between the first double pass amplifier stage and the first polarization beam splitter, the first polarization converting means converting polarized light so that a beam incident through the first double pass amplifier stage passes through the first polarization beam splitter;

상기 제1 편광 빔 분할기를 투과한 빔을 증폭시키는 제2 더블패스 증폭단; 및A second double pass amplifier for amplifying the beam transmitted through the first polarization beam splitter; And

상기 제2 더블패스 증폭단과 상기 제1 편광 빔 분할기 사이에 배치되며, 상기 제2 더블패스 증폭단을 거쳐 입사된 빔이 상기 제1 편광 빔 분할기에 반사되도록 변환시키는 제2 편광 변환수단;을 포함할 수 있다.And second polarization converting means disposed between the second double pass amplifier stage and the first polarization beam splitter, and configured to convert the beam incident through the second double pass amplifier stage to be reflected by the first polarization beam splitter. Can be.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 편광 변환수단 및 제2 편광 변환수단은 1/4 파장판일 수 있다.In one embodiment, the first polarization converting means and the second polarization converting means may be a quarter wave plate.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 편광 빔 분할기에 빔이 입사되는 경로에 배치되며, 상기 빔이 상기 제1 편광 빔 분할기에 반사되도록 편광을 변화시켜 주는 입사빔 편광 변환수단;을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the beam is incident on the path of the first polarized beam splitter, the incident beam polarization conversion means for changing the polarization so that the beam is reflected to the first polarized beam splitter; have.

일 실시예에 있어서, 상기 입사빔 편광 변환수단은 1/2 파장판일 수 있다.In one embodiment, the incident beam polarization converting means may be a half wave plate.

일 실시예에 있어서, 상기 제1, 제2 더블패스 증폭단 각각은, 증폭 크리스탈과, 상기 증폭 크리스탈로부터 출사된 빔을 반사시키는 반사 미러와, 상기 반사 미러와 상기 증폭 크리스탈 사이에 배치되며, 상기 증폭 크리스탈로부터 출사된 빔에 대해 비스듬히 배치된 경사면을 가지는 경사 미러를 포함할 수 있다.In one embodiment, each of the first and second double pass amplifying stages is disposed between an amplifying crystal, a reflecting mirror reflecting a beam emitted from the amplifying crystal, between the reflecting mirror and the amplifying crystal, and the amplifying crystal. It may include an inclined mirror having an inclined surface disposed obliquely to the beam emitted from the crystal.

일 실시예에 있어서, 상기 반사 미러는 소정의 곡률을 가지는 반사면을 가질 수 있다.In one embodiment, the reflective mirror may have a reflective surface having a predetermined curvature.

일 실시예에 있어서, 상기 경사면의 각도는 상기 증폭 크리스탈로부터 출사된 빔에 대해, 45도를 제외한 40 도 ~ 50 도일 수 있다.In an embodiment, the angle of the inclined surface may be 40 degrees to 50 degrees except for 45 degrees with respect to the beam emitted from the amplifying crystal.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 더블패스 증폭단의 광학 특성이 상기 제1 더블패스 증폭단의 광학 특성과 다를 수 있다.In one embodiment, the optical characteristics of the second double pass amplifier stage may be different from the optical characteristics of the first double pass amplifier stage.

일 실시예에 있어서, 상기 제1, 제2 더블패스 증폭단의 증폭 크리스탈은 도핑된 크리스탈이며, 상기 제2 더블패스 증폭단의 증폭 크리스탈의 도핑율은, 상기 제1 더블패스 증폭단의 증폭 크리스탈의 도핑율보다 낮을 수 있다.The amplifying crystal of the first and second double pass amplifier stages is a doped crystal, and the doping rate of the amplifying crystal of the second double pass amplifier stage is a doping rate of the amplified crystal of the first double pass amplifier stage. Can be lower.

일 실시예에 있어서, 상기 제1, 제2 더블패스 증폭단의 증폭 크리스탈은, Nd:YAG 크리스탈일 수 있다.In one embodiment, the amplified crystal of the first, second double pass amplifier stage may be an Nd: YAG crystal.

일 실시예에 있어서, 상기 제1, 제2 더블패스 증폭단 각각은, 상기 증폭 크리스탈과 상기 제1 편광 빔 분할기 사이에 배치된 포커싱 렌즈를 더 포함할 수 있다.In example embodiments, each of the first and second double pass amplifier stages may further include a focusing lens disposed between the amplifying crystal and the first polarization beam splitter.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 더블패스 증폭단의 포커싱 렌즈의 초점 거리는 상기 제1 더블패스 증폭단의 포커싱 렌즈의 초점 거리보다 길 수 있다.The focal length of the focusing lens of the second double pass amplifier stage may be longer than the focal length of the focusing lens of the first double pass amplifier stage.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 가공장치는, 상술한 실시예에 따른 레이저 증폭장치를 포함할 수 있다.Laser processing apparatus according to an aspect of the present invention, may include a laser amplifier according to the above-described embodiment.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 증폭장치 및 이를 포함하는 레이저 가공장치는, 출사된 빔이 반사되어 입사되는 것을 방지하면서도, 그 크기 및 가격 증가를 최소화시킬 수 있다.Laser amplification apparatus and laser processing apparatus including the same according to an embodiment of the present invention, while preventing the incident beam is reflected and incident, it is possible to minimize the increase in size and cost.

도 1은 실시예에 따른 레이저 가공장치를 나타낸 블록도이며,
도 2는 도 1의 증폭장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 반사 미러를 설명하기 위한 도면이다,
도 4 및 도 5는 제2 더블패스 증폭단의 광학 특성이 제1 더블패스 증폭단의 광학 특성과 다르게 설계된 레이저 증폭장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 레이저 증폭장치를 나타낸 도면이다.1 is a block diagram showing a laser processing apparatus according to an embodiment,
FIG. 2 is a diagram illustrating the amplifier of FIG. 1.
3 is a view for explaining a reflection mirror according to an embodiment;
4 and 5 are diagrams for explaining a laser amplification apparatus designed in which the optical characteristics of the second double pass amplifier stage are different from those of the first double pass amplifier stage.
6 is a view showing a laser amplifier according to another embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; Like reference numerals in the drawings refer to like elements, and the size or thickness of each element may be exaggerated for clarity.

“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 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 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers such as “first” and “second” may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term “and / or” includes any combination of a plurality of related items or any one of a plurality of related items.

도 1은 실시예에 따른 레이저 가공장치(1)를 나타낸 블록도이며, 도 2는 도 1의 레이저 증폭장치(100)를 나타낸 도면이다.1 is a block diagram illustrating a laser processing apparatus 1 according to an embodiment, and FIG. 2 is a diagram illustrating the laser amplifying apparatus 100 of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 레이저 가공장치(1)는 레이저 빔을 증폭시키는 레이저 증폭장치(100)와, 레이저 증폭장치(100)로 입사되는 빔(B)을 생성하는 발진기(10)를 포함한다. 입사되는 빔(B)은 신호 빔(signal beam)으로 불릴 수 있다. 레이저 증폭장치(100)에서 출사된 빔은 펄스 레이저 빔일 수 있다.1 and 2, the laser processing apparatus 1 includes a laser amplifying apparatus 100 for amplifying a laser beam, and an oscillator 10 generating a beam B incident on the laser amplifying apparatus 100. Include. The incident beam B may be called a signal beam. The beam emitted from the laser amplifier 100 may be a pulsed laser beam.

레이저 증폭장치(100)는 제1 편광 빔 분할기(110), 제1 더블패스(double pass) 증폭단(121), 제2 더블패스 증폭단(122), 입사빔 편광 변환수단(140), 제1 편광 변환수단(131) 및 제2 편광 변환수단(132)을 포함한다.The laser amplifier 100 includes a first polarization beam splitter 110, a first double pass amplifier stage 121, a second double pass amplifier stage 122, incident beam polarization converting unit 140, and first polarization. The conversion means 131 and the second polarization conversion means 132.

제1 편광 빔 분할기(110)는 입사되는 빔(B)의 편광에 따라 반사 또는 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 입사되는 빔(B)이 S 편광의 빔일 경우, 제1 편광 빔 분할기(110)는 입사되는 빔을 반사시키며, 입사되는 빔(B)이 P 편광의 빔인 경우, 제1 편광 빔 분할기(110)는 입사되는 빔을 투과시킨다.The first polarization beam splitter 110 may reflect or transmit the light according to the polarization of the incident beam B. FIG. For example, when the incident beam B is a beam of S polarization, the first polarization beam splitter 110 reflects the incident beam, and when the incident beam B is a beam of P polarization, the first polarization beam The divider 110 transmits the incident beam.

입사빔 편광 변환수단(140)은 제1 편광 빔 분할기(110)에 빔(B)이 입사되는 경로에 배치될 수 있다. 입사빔 편광 변환수단(140)은 제1 편광 빔 분할기(110)의 상류에 배치될 수 있다. 입사빔 편광 변환수단(140)은 제1 편광 빔 분할기(110)에서 빔이 반사되도록, 입사되는 빔(B)의 편광을 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 입사된 빔(B)을 S 편광 빔으로 변환시킬 수 있다.The incident beam polarization converting unit 140 may be disposed in a path in which the beam B is incident on the first polarization beam splitter 110. The incident beam polarization converting unit 140 may be disposed upstream of the first polarization beam splitter 110. The incident beam polarization converting unit 140 may convert the polarization of the incident beam B so that the beam is reflected by the first polarization beam splitter 110. For example, the incident beam B may be converted into an S polarized beam.

입사빔 편광 변환수단(140)은 1/2 파장판(half wave plate)일 수 있다. 입사빔 편광 변환수단(140)에 의해, 빔의 편광 방향을 90도 변화시킬 수 있다.The incident beam polarization converting unit 140 may be a half wave plate. By the incident beam polarization converting unit 140, the polarization direction of the beam can be changed by 90 degrees.

다만, 입사빔 편광 변환수단(140)은 입사되는 빔(B)에 편광에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어, 발진기(10)에서 생성된 빔(B)이 S 편광의 빔인 경우, 레이저 증폭장치(100)에 포함되지 않고 생략될 수 있다.However, the incident beam polarization converting unit 140 may be omitted according to the polarization of the incident beam (B). For example, when the beam B generated by the oscillator 10 is a beam of S polarization, the beam B may not be included in the laser amplifier 100 and may be omitted.

제1 편광 빔 분할기(110)의 일측에는 제1 더블패스 증폭단(121)이 배치될 수 있다. 제1 더블패스 증폭단(121)은 제1 편광 빔 분할기(110)에 의해 반사된 빔을 2회 통과시켜 증폭시킬 수 있다.The first double pass amplifier stage 121 may be disposed at one side of the first polarization beam splitter 110. The first double pass amplifier 121 may amplify the beam reflected by the first polarization beam splitter 110 twice.

제1 더블패스 증폭단(121)은, 증폭 크리스탈(1201)과, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔을 반사시키는 반사 미러(1202)를 포함한다. 제1 더블패스 증폭단(121)은 증폭 크리스탈(1201)과 반사 미러(1202) 사이에 배치된 경사 미러(1203)를 포함할 수 있다. 제1 더블패스 증폭단(121)은 경사 미러(1203)에 인접한 펌핑 유닛(1204)을 포함한다. 펌핑 유닛(1204)은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.The first double pass amplifier stage 121 includes an amplifying crystal 1201 and a reflection mirror 1202 that reflects a beam emitted from the amplifying crystal 1201. The first double pass amplifier stage 121 may include an inclined mirror 1203 disposed between the amplifying crystal 1201 and the reflective mirror 1202. The first double pass amplifier stage 121 includes a pumping unit 1204 adjacent to the inclined mirror 1203. The pumping unit 1204 may comprise a laser diode.

증폭 크리스탈(1201)은 선형 편광이 아닌 빔을 증폭시킬 수 있는 크리스탈일 수 있다. 예를 들어, 증폭 크리스탈(1201)은 Nd:YAG 크리스탈(neodymium-doped yttrium aluminum garnet)일 수 있다. 다만, 증폭 크리스탈(1201)의 재질은 이에 한정되지 아니하며, 무편광을 증폭시킬 수 있는 크리스탈이라면 다양하게 변형될 수 있다. The amplifying crystal 1201 may be a crystal capable of amplifying a beam that is not linearly polarized light. For example, the amplifying crystal 1201 may be a Nd: YAG crystal (neodymium-doped yttrium aluminum garnet). However, the material of the amplifying crystal 1201 is not limited thereto, and may be variously modified as long as the crystal can amplify unpolarized light.

경사 미러(1203)는 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔에 대해 비스듬히 배치된 경사면을 포함한다. 경사면에 의해, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔은 반사 미러(1202)를 향해 반사되며, 반사 미러(1202)에 의해 반사된 빔은 증폭 크리스탈(1201)을 향해 반사될 수 있다.The inclined mirror 1203 includes an inclined surface disposed obliquely to the beam emitted from the amplifying crystal 1201. By the inclined surface, the beam emitted from the amplifying crystal 1201 is reflected toward the reflecting mirror 1202, and the beam reflected by the reflecting mirror 1202 can be reflected toward the amplifying crystal 1201.

경사면의 각도는, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔에 대해 40도 ~ 50 도일 수 있다. 다만, 경사면의 각도가 45도 일 경우, 의도치 않는 공진이 발생할 수 있기 때문에, 경사면의 각도는 45도를 제외한다. 즉, 경사면의 각도는, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔에 대해 40도 이상이며 45도 미만이거나 45도 초과이며 50 도 이하일 수 있다The angle of the inclined surface may be 40 degrees to 50 degrees with respect to the beam emitted from the amplifying crystal 1201. However, when the angle of the inclined surface is 45 degrees, because the undesired resonance may occur, the angle of the inclined surface is excluded 45 degrees. That is, the angle of the inclined surface may be 40 degrees or more and less than 45 degrees or more than 45 degrees and 50 degrees or less with respect to the beam emitted from the amplifying crystal 1201.

반사 미러(1202)는 경사 미러(1203)에 의해 반사된 빔에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 반사 미러(1202)는 경사 미러(1203)에 의해 반사된 빔이 다시 경사 미러(1203)를 향하도록 반사한다. 반사 미러(1202)에 의해 반사된 빔은 경사 미러(1203)에 재반사된 후, 증폭 크리스탈(1201)로 재입사된다. The reflective mirror 1202 may be disposed perpendicular to the beam reflected by the tilting mirror 1203. The reflecting mirror 1202 reflects the beam reflected by the inclined mirror 1203 back toward the inclined mirror 1203. The beam reflected by the reflecting mirror 1202 is reflected back to the inclined mirror 1203 and then reincident to the amplifying crystal 1201.

이와 같이, 제1 편광 빔 분할기(110)에 의해 반사된 빔은 증폭 크리스탈(1201)을 2회 통과함으로써, 증폭된다.As such, the beam reflected by the first polarization beam splitter 110 is amplified by passing through the amplifying crystal 1201 twice.

제1 더블패스 증폭단(121)과 제1 편광 빔 분할기(110) 사이에 제1 편광 변환수단(131)이 배치된다. 제1 편광 변환수단(131)은 제1 더블패스 증폭단(121)을 거쳐 입사된 빔이 제1 편광 빔 분할기(110)를 투과하도록 편광을 변환시킬 수 있다.The first polarization converting means 131 is disposed between the first double pass amplifier stage 121 and the first polarization beam splitter 110. The first polarization converting means 131 may convert the polarized light so that the beam incident through the first double pass amplifier stage 121 passes through the first polarizing beam splitter 110.

제1 편광 변환수단(131)은 1/4 파장판(quarter wave plate)일 수 있다. 제1 편광 변환수단(131)은 빔의 편광을 45도 변환시킬 수 있다. 그에 따라, 제1 편광 빔 분할기(110)에 의해 반사된 빔은 제1 편광 변환수단(131)을 통과하는 과정에서 편광 방향이 45도 변환된다. 증폭 크리스탈(1201)이 무편광 빔을 증폭시킬 수 있기 때문에, 편광 방향이 45도 변환된 빔은 제1 더블패스 증폭단(121)의 증폭 크리스탈(1201)을 통과하는 과정에서 증폭된다. 증폭된 빔은 제1 편광 빔 분할기(110)에 재입사되기 전에 제1 편광 변환수단(131)을 통과하는 과정에서 편광 방향이 추가적으로 45도 변환된다. 그에 따라, 제1 편광 빔 분할기(110)에 재입사되는 빔의 편광 방향은, 제1 편광 빔 분할기(110)에 의해 반사된 빔의 편광 방향으로부터 90도 변환된 상태이기 때문에, 제1 편광 빔 분할기(110)에 반사되지 않고 투과할 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 빔 분할기(110)에 의해 반사된 빔은 S 편광의 빔이며, 제1 편광 빔 분할기(110)에 의해 반사된 빔은 제1 편광 변환수단(131)에 의해 타원 편광의 빔으로 변환되며, 제1 더블패스 증폭단(121)을 거친 타원 편광의 빔은 제1 편광 변환수단(131)에 의해 P 편광의 빔으로 변환된다. The first polarization converting means 131 may be a quarter wave plate. The first polarization converting means 131 may convert the polarization of the beam by 45 degrees. Accordingly, the polarization direction of the beam reflected by the first polarization beam splitter 110 is converted by 45 degrees while passing through the first polarization conversion means 131. Since the amplifying crystal 1201 can amplify the unpolarized beam, the beam having a 45 degree polarization direction is amplified in the course of passing through the amplifying crystal 1201 of the first double pass amplifier stage 121. The amplified beam is additionally converted by 45 degrees in the course of passing through the first polarization converting means 131 before being re-entered into the first polarization beam splitter 110. Accordingly, since the polarization direction of the beam re-incident to the first polarization beam splitter 110 is converted to 90 degrees from the polarization direction of the beam reflected by the first polarization beam splitter 110, the first polarization beam It may pass through without being reflected by the divider 110. For example, the beam reflected by the first polarization beam splitter 110 is a beam of S polarization, and the beam reflected by the first polarization beam splitter 110 is an elliptical polarization by the first polarization converting means 131. The beam of elliptical polarization, which is converted into a beam of and passed through the first double pass amplifier stage 121, is converted into a beam of P polarization by the first polarization converting means 131.

제1 편광 빔 분할기(110)의 일측과 반대 측에 위치한 타측에 제2 더블패스 증폭단(122)이 배치될 수 있다. 제2 더블패스 증폭단(122)은 제1 편광 빔 분할기(110)를 투과한 빔을 2회 통과시켜 증폭시킬 수 있다.The second double pass amplifier stage 122 may be disposed on the other side of the first polarization beam splitter 110 opposite to one side of the first polarization beam splitter 110. The second double pass amplifier stage 122 may amplify the beam passing through the first polarization beam splitter 110 twice.

제2 더블패스 증폭단(122)은, 증폭 크리스탈(1201)과, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔을 반사시키는 반사 미러(1202)를 포함한다. 제2 더블패스 증폭단(122)은 증폭 크리스탈(1201)과 반사 미러(1202) 사이에 배치된 경사 미러(1203)를 포함할 수 있다. 제2 더블패스 증폭단(122)은 경사 미러(1203)에 인접한 펌핑 유닛(1204)을 포함한다. 펌핑 유닛(1204)은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.The second double pass amplifier stage 122 includes an amplifying crystal 1201 and a reflection mirror 1202 that reflects a beam emitted from the amplifying crystal 1201. The second double pass amplifier stage 122 may include an inclined mirror 1203 disposed between the amplifying crystal 1201 and the reflective mirror 1202. The second double pass amplifier stage 122 includes a pumping unit 1204 adjacent to the inclined mirror 1203. The pumping unit 1204 may comprise a laser diode.

증폭 크리스탈(1201)은 선형 편광이 아닌 빔을 증폭시킬 수 있는 크리스탈일 수 있다. 예를 들어, 증폭 크리스탈(1201)은 Nd:YAG 크리스탈(neodymium-doped yttrium aluminum garnet)일 수 있다. 다만, 증폭 크리스탈(1201)의 재질은 이에 한정되지 아니하며, 무편광을 증폭시킬 수 있는 크리스탈이라면 다양하게 변형될 수 있다. The amplifying crystal 1201 may be a crystal capable of amplifying a beam that is not linearly polarized light. For example, the amplifying crystal 1201 may be a Nd: YAG crystal (neodymium-doped yttrium aluminum garnet). However, the material of the amplifying crystal 1201 is not limited thereto, and may be variously modified as long as the crystal can amplify unpolarized light.

경사 미러(1203)는 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔에 대해 비스듬히 배치된 경사면을 포함한다. 경사면을 통해, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔을 반사 미러(1202)를 향해 반사하며, 반사 미러(1202)에 의해 반사된 빔을 증폭 크리스탈(1201)을 향해 반사할 수 있다.The inclined mirror 1203 includes an inclined surface disposed obliquely to the beam emitted from the amplifying crystal 1201. Through the inclined surface, the beam emitted from the amplifying crystal 1201 can be reflected toward the reflection mirror 1202, and the beam reflected by the reflection mirror 1202 can be reflected toward the amplifying crystal 1201.

경사면의 각도는, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔에 대해 40도 ~ 50 도일 수 있다. 다만, 경사면의 각도가 45도 일 경우, 의도치 않는 공진이 발생할 수 있기 때문에, 경사면의 각도는 45도를 제외한다. 즉, 경사면의 각도는, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔에 대해 40도 이상이며 45도 미만이거나 45도 초과이며 50 도 이하일 수 있다.The angle of the inclined surface may be 40 degrees to 50 degrees with respect to the beam emitted from the amplifying crystal 1201. However, when the angle of the inclined surface is 45 degrees, because the undesired resonance may occur, the angle of the inclined surface is excluded 45 degrees. That is, the angle of the inclined surface may be 40 degrees or more and less than 45 degrees or more than 45 degrees and 50 degrees or less with respect to the beam emitted from the amplifying crystal 1201.

반사 미러(1202)는 경사 미러(1203)에 의해 반사된 빔에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 반사 미러(1202)는 경사 미러(1203)에 의해 반사된 빔이 다시 경사 미러(1203)를 향하도록 반사한다. 반사 미러(1202)에 의해 반사된 빔은 경사 미러(1203)에 재반사된 후, 증폭 크리스탈(1201)로 재입사된다. The reflective mirror 1202 may be disposed perpendicular to the beam reflected by the tilting mirror 1203. The reflecting mirror 1202 reflects the beam reflected by the inclined mirror 1203 back toward the inclined mirror 1203. The beam reflected by the reflecting mirror 1202 is reflected back to the inclined mirror 1203 and then reincident to the amplifying crystal 1201.

이와 같이, 제1 편광 빔 분할기(110)를 투과한 빔은 증폭 크리스탈(1201)을 2회 통과함으로써, 증폭된다.As such, the beam transmitted through the first polarization beam splitter 110 is amplified by passing through the amplifying crystal 1201 twice.

제2 더블패스 증폭단(122)과 제1 편광 빔 분할기(110) 사이에 제2 편광 변환수단(132)이 배치된다. 제2 편광 변환수단(132)은 제2 더블패스 증폭단(122)을 거쳐 입사된 빔이 제1 편광 빔 분할기(110)에 반사되도록 편광을 변환시킬 수 있다.Second polarization converting means 132 is disposed between the second double pass amplifier stage 122 and the first polarization beam splitter 110. The second polarization converting means 132 may convert the polarized light so that the beam incident through the second double pass amplifier stage 122 is reflected by the first polarizing beam splitter 110.

제2 편광 변환수단(132)은 1/4 파장판(quarter wave plate)일 수 있다. 제2 편광 변환수단(132)은 빔의 편광을 45도 변환시킬 수 있다. 그에 따라, 제1 편광 빔 분할기(110)를 투과한 빔은 제2 편광 변환수단(132)을 통과하는 과정에서 편광 방향이 45도 변환된다. 증폭 크리스탈(1201)이 무편광 빔을 증폭시킬 수 있기 때문에, 편광 방향이 45도 변환된 빔은 제2 더블패스 증폭단(122)의 증폭 크리스탈(1201)을 통과하는 과정에서 증폭된다. 증폭된 빔은 제1 편광 빔 분할기(110)에 재입사되기 전에 제2 편광 변환수단(132)을 통과하는 과정에서 편광 방향이 추가적으로 45도 변환된다. 그에 따라, 제1 편광 빔 분할기(110)에 재입사되는 빔의 편광 방향은, 제1 편광 빔 분할기(110)를 투과한 빔의 편광 방향으로부터 90도 변환된 상태이기 때문에, 제1 편광 빔 분할기(110)에 재입사되는 빔은 제1 편광 빔 분할기(110)에 투과되지 않고 반사될 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 빔 분할기(110)를 투과한 빔은 P 편광의 빔이며, 제1 편광 빔 분할기(110)에 의해 반사된 빔은 제2 편광 변환수단(132)에 의해 타원 편광의 빔으로 변환되며, 제2 더블패스 증폭단(122)을 거친 타원 편광의 빔은 제2 편광 변환수단(132)에 의해 S 편광의 빔으로 변환된다. S 편광의 빔은 제1 편광 빔 분할기(110)에 반사되어, 레이저 증폭장치(100) 밖으로 출사된다. The second polarization converting means 132 may be a quarter wave plate. The second polarization converting means 132 may convert the polarization of the beam by 45 degrees. Accordingly, the beam transmitted through the first polarization beam splitter 110 is converted into a polarization direction by 45 degrees while passing through the second polarization converting means 132. Since the amplifying crystal 1201 can amplify the unpolarized beam, the beam having a 45-degree polarization direction is amplified in the course of passing through the amplifying crystal 1201 of the second double pass amplifier stage 122. The amplified beam is additionally converted by 45 degrees in the course of passing through the second polarization converting means 132 before being reincident to the first polarization beam splitter 110. Therefore, since the polarization direction of the beam re-incident to the first polarization beam splitter 110 is converted to 90 degrees from the polarization direction of the beam transmitted through the first polarization beam splitter 110, the first polarization beam splitter The beam reincident to 110 may be reflected without being transmitted to the first polarization beam splitter 110. For example, the beam transmitted through the first polarization beam splitter 110 is a beam of P polarization, and the beam reflected by the first polarization beam splitter 110 is of the elliptical polarization by the second polarization converting means 132. The beam of elliptical polarization, which is converted into a beam and passes through the second double pass amplifier stage 122, is converted into a beam of S polarization by the second polarization converting means 132. The beam of S-polarized light is reflected by the first polarization beam splitter 110 and exits the laser amplification apparatus 100.

상술한 것처럼, 제1 편광 빔 분할기(110)에 입사된 입사 빔은 제1 더블패스 증폭단(121) 및 제2 더블패스 증폭단(122)에 의해 증폭되며, 이 과정에서 하나의 제1 편광 빔 분할기(110), 제1 편광 변환수단(131) 및 제2 편광 변환수단(132)에 의해 빔이 되반사되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 제1 편광 빔 분할기(110), 제1, 제2 편광 변환수단(132)은 광 차단기(Isolator)로서 기능을 수행한다.As described above, the incident beam incident on the first polarization beam splitter 110 is amplified by the first double pass amplifier stage 121 and the second double pass amplifier stage 122, and in this process, one first polarization beam splitter. The beam may be prevented from being reflected back by the 110, the first polarization converting means 131, and the second polarization converting means 132. Here, the first polarization beam splitter 110, the first and second polarization converting means 132 function as a light isolator.

다시 말해서, 복수의 더블패스 증폭단(121, 122)에 대한 광 차단을 구현하기 위하여, 하나의 광 차단기만을 사용함으로써, 레이저 증폭장치(100)의 크기 및 가격을 최소화시킬 수 있다.In other words, in order to implement light blocking for the plurality of double pass amplifier stages 121 and 122, by using only one light blocker, the size and cost of the laser amplifier 100 may be minimized.

한편, 제1 편광 빔 분할기(110)와 제1 더블패스 증폭단(121) 사이에는 포커싱 렌즈(1206)가 배치될 수 있다. 포커싱 렌즈(1206)가 제1 편광 빔 분할기(110)에 반사된 빔을 증폭 크리스탈(1201)에 집중시킴으로써, 증폭의 효율을 향상시킬 수 있다.The focusing lens 1206 may be disposed between the first polarization beam splitter 110 and the first double pass amplifier stage 121. By focusing the beam reflected by the first polarization beam splitter 110 to the amplifying crystal 1201, the focusing lens 1206 may improve the amplification efficiency.

제1 편광 빔 분할기(110)와 제2 더블패스 증폭단(122) 사이에는 포커싱 렌즈(1206)가 배치될 수 있다. 포커싱 렌즈(1206)가 제1 편광 빔 분할기(110)을 투과한 빔을 증폭 크리스탈(1201)에 집중시킴으로써, 증폭의 효율을 향상시킬 수 있다.A focusing lens 1206 may be disposed between the first polarization beam splitter 110 and the second double pass amplifier stage 122. By focusing the beam transmitted through the first polarization beam splitter 110 on the amplifying crystal 1201, the focusing lens 1206 may improve the amplification efficiency.

도 3은 일 실시예에 따른 반사 미러(1202)를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 증폭의 효율을 향상시키기 위하여, 제1, 제2 더블패스 증폭단(121, 122)의 반사 미러(1202)는 소정의 곡률을 가지는 반사면(RS)을 가질 수 있다. 반사 미러(1202)는 곡률을 가지는 반사면(RS)을 통해, 반사된 빔을 집중시켜 빔 사이즈를 작게 함으로써, 증폭 효율을 향상시킬 수 있다.3 is a diagram for describing a reflection mirror 1202 according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 3, in order to improve the efficiency of amplification, the reflection mirrors 1202 of the first and second double pass amplifier stages 121 and 122 may have a reflection surface RS having a predetermined curvature. The reflection mirror 1202 can improve the amplification efficiency by concentrating the reflected beam through the reflecting surface RS having the curvature and reducing the beam size.

한편, 제1 편광 빔 분할기(110)에 입사된 빔은, 제1 더블패스 증폭단(121)에 의해 1차적으로 증폭되며, 제2 더블패스 증폭단(122)에 의해 2차적으로 증폭된다. 빔이 증폭되는 과정에서 증폭단을 구성하는 광학 부품의 온도가 상승하며, 이러한 온도 상승이 커질 경우 빔의 왜곡이 발생할 수 있다. 특히, 이러한 빔의 왜곡 현상은 증폭된 빔을 2차적으로 증폭시키는 제2 더블패스 증폭단(122)에서 빈번하게 발생할 수 있다.Meanwhile, the beam incident on the first polarization beam splitter 110 is primarily amplified by the first double pass amplifier stage 121 and secondly amplified by the second double pass amplifier stage 122. In the process of amplifying the beam, the temperature of the optical component constituting the amplification stage increases, and when the temperature rise increases, the beam may be distorted. In particular, such a beam distortion phenomenon may occur frequently in the second double pass amplifier stage 122 that amplifies the amplified beam secondary.

이러한 점을 고려하여, 실시예에 따른 레이저 증폭장치(100)에서는 제2 더블패스 증폭단(122)의 광학 특성을 제1 더블패스 증폭단(121)의 광학 특성과 다르게 설계될 수 있다In consideration of this, in the laser amplifier 100 according to the embodiment, the optical characteristics of the second double pass amplifier stage 122 may be different from the optical characteristics of the first double pass amplifier stage 121.

도 4 및 도 5는 제2 더블패스 증폭단(122)의 광학 특성이 제1 더블패스 증폭단(121)의 광학 특성과 다르게 설계된 레이저 증폭장치(100A, 100B)를 설명하기 위한 도면이다.4 and 5 are diagrams for explaining laser amplification apparatuses 100A and 100B in which optical characteristics of the second double pass amplifier stage 122 are different from those of the first double pass amplifier stage 121.

도 4를 참조하면, 실시예에 따른 레이저 증폭장치(100A)에서는, 제2 더블패스 증폭단(122)의 증폭 크리스탈(1201B)과 제1 더블패스 증폭단(121)의 증폭 크리스탈(1201A)은 그 재질이 동일하더라도, 도핑율이 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 더블패스 증폭단(121)의 증폭 크리스탈(1201A)과 제2 더블패스 증폭단(122)의 증폭 크리스탈(1201B)의 재질이 모두 Nd:YAG 크리스탈 이되, 제2 더블패스 증폭단(122)의 증폭 크리스탈(1201B)이 제1 더블패스 증폭단(121)의 증폭 크리스탈(1201A)보다 Nd 도핑율이 낮을 수 있다.Referring to FIG. 4, in the laser amplifier 100A according to the embodiment, the amplification crystal 1201B of the second double pass amplifier stage 122 and the amplification crystal 1201A of the first double pass amplifier stage 121 are made of a material. Even if this is the same, the doping rate may be different. For example, the materials of the amplification crystal 1201A of the first double pass amplifier stage 121 and the amplification crystal 1201B of the second double pass amplifier stage 122 are both Nd: YAG crystals and the second double pass amplifier stage 122 Nd doping rate of the amplification crystal 1201B of the first double pass amplification stage 121 may be lower than that of the amplifying crystal 1201A of the first double pass amplifier stage 121.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 레이저 증폭장치(100B)에서는, 제2 더블패스 증폭단(122)의 포커싱 렌즈(1206B)와 제1 더블패스 증폭단(121)의 포커싱 렌즈(1206A)의 초점 거리가 다를 수 있다. 예를 들어, 제2 더블패스 증폭단(122)의 포커싱 렌즈(1206B)의 초점 거리가 제1 더블패스 증폭단(121)의 포커싱 렌즈(1206A)의 초점 거리보다 길 수 있다.Referring to FIG. 5, in the laser amplifier 100B according to the embodiment, a focal length of the focusing lens 1206B of the second double pass amplifier stage 122 and the focusing lens 1206A of the first double pass amplifier stage 121 is shown. May be different. For example, the focal length of the focusing lens 1206B of the second double pass amplifier stage 122 may be longer than the focal length of the focusing lens 1206A of the first double pass amplifier stage 121.

도 6은 다른 실시예에 따른 레이저 증폭장치(200)를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a laser amplifier 200 according to another embodiment.

도 6을 참조하면, 실시예에 따른 레이저 증폭장치(200)는 제1 편광 빔 분할기(110)의 양 측에 제1, 제2 더블패스 증폭단(121, 122)이 배치된 구조이기 때문에, 동일한 구조를 반복적으로 설치할 수 있다. 그에 따라, 복수의 편광 빔 분할기에 의해 레이저 증폭장치(200)로 의도치 않게 되반사되는 것을 방지하면서도, 출력되는 빔의 에너지 크기를 쉽게 증가시킬 수 있다.Referring to FIG. 6, the laser amplifier 200 according to the embodiment has a structure in which the first and second double pass amplifier stages 121 and 122 are disposed on both sides of the first polarization beam splitter 110. The structure can be installed repeatedly. Accordingly, it is possible to easily increase the amount of energy of the output beam while preventing unintentional reflection back into the laser amplifier 200 by the plurality of polarizing beam splitters.

예를 들어, 레이저 증폭장치(200)는 제1 편광 빔 분할기(110), 제1 더블패스 증폭단(121), 제2 더블패스 증폭단(122), 입사빔 편광 변환수단(140), 제1 편광 변환수단(131), 제2 편광 변환수단(132), 제2 편광 빔 분할기(210), 제3 더블패스 증폭단(221), 제4 더블패스 증폭단(222), 제3 편광 변환수단(231), 제4 편광 변환수단(232)을 포함할 수 있다. 도 6에서는, 상술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 도면 부호를 사용하였으며, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.For example, the laser amplifier 200 may include a first polarization beam splitter 110, a first double pass amplifier stage 121, a second double pass amplifier stage 122, incident beam polarization converting unit 140, and first polarization. The conversion means 131, the second polarization conversion means 132, the second polarization beam splitter 210, the third double pass amplifier stage 221, the fourth double pass amplifier stage 222, and the third polarization conversion means 231. It may include a fourth polarization converting means 232. In FIG. 6, the same reference numerals are used for the same configuration as the above-described embodiment, and redundant description thereof will be omitted.

제2 편광 빔 분할기(210)는 제2 편광 변환수단(132)을 거쳐 제1 편광 빔 분할기(110)에 반사된 빔이 입사된다. 제2 편광 빔 분할기(210)에 입사된 빔은 제1 편광 빔 분할기(110)에 반사된 빔과 동일한 편광을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 편광 빔 분할기(210)에 입사된 빔은 S 평광의 빔일 수 있다.In the second polarization beam splitter 210, the reflected beam is incident on the first polarization beam splitter 110 via the second polarization converting means 132. The beam incident on the second polarization beam splitter 210 may have the same polarization as the beam reflected by the first polarization beam splitter 110. For example, the beam incident on the second polarization beam splitter 210 may be a beam of S planar light.

제2 편광 빔 분할기(210)의 일측에는 제3 더블패스 증폭단(221)이 배치될 수 있다. 제3 더블패스 증폭단(221)은 제2 편광 빔 분할기(210)에 의해 반사된 빔을 2회 통과시켜 증폭시킬 수 있다.The third double pass amplifier stage 221 may be disposed on one side of the second polarization beam splitter 210. The third double pass amplifier stage 221 may amplify the beam reflected by the second polarization beam splitter 210 twice.

제3 더블패스 증폭단(221)은, 증폭 크리스탈(1201)과, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔을 반사시키는 반사 미러(1202)를 포함한다. 제3 더블패스 증폭단(221)은 증폭 크리스탈(1201)과 반사 미러(1202) 사이에 배치된 경사 미러(1203)를 포함할 수 있다. 제3 더블패스 증폭단(221)은 경사 미러(1203)에 인접한 펌핑 유닛(1204)을 포함한다. 펌핑 유닛(1204)은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.The third double pass amplifier stage 221 includes an amplifying crystal 1201 and a reflection mirror 1202 that reflects a beam emitted from the amplifying crystal 1201. The third double pass amplifier stage 221 may include an inclined mirror 1203 disposed between the amplifying crystal 1201 and the reflective mirror 1202. The third double pass amplifier stage 221 includes a pumping unit 1204 adjacent to the inclined mirror 1203. The pumping unit 1204 may comprise a laser diode.

증폭 크리스탈(1201)은 선형 편광이 아닌 빔을 증폭시킬 수 있는 크리스탈일 수 있다. 예를 들어, 증폭 크리스탈(1201)은 Nd:YAG 크리스탈(neodymium-doped yttrium aluminum garnet)일 수 있다. 다만, 증폭 크리스탈(1201)의 재질은 이에 한정되지 아니하며, 무편광을 증폭시킬 수 있는 크리스탈이라면 다양하게 변형될 수 있다. The amplifying crystal 1201 may be a crystal capable of amplifying a beam that is not linearly polarized light. For example, the amplifying crystal 1201 may be a Nd: YAG crystal (neodymium-doped yttrium aluminum garnet). However, the material of the amplifying crystal 1201 is not limited thereto, and may be variously modified as long as the crystal can amplify unpolarized light.

경사 미러(1203)는 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔에 대해 비스듬히 배치된 경사면을 포함한다. 경사면을 통해, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔을 반사 미러(1202)를 향해 반사하며, 반사 미러(1202)에 의해 반사된 빔을 증폭 크리스탈(1201)을 향해 반사할 수 있다.The inclined mirror 1203 includes an inclined surface disposed obliquely to the beam emitted from the amplifying crystal 1201. Through the inclined surface, the beam emitted from the amplifying crystal 1201 can be reflected toward the reflection mirror 1202, and the beam reflected by the reflection mirror 1202 can be reflected toward the amplifying crystal 1201.

경사면의 각도는, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔에 대해 40도 ~ 50 도일 수 있다. 다만, 경사면의 각도가 45도 일 경우, 의도치 않는 공진이 발생할 수 있기 때문에, 경사면의 각도는 45도를 제외한다.The angle of the inclined surface may be 40 degrees to 50 degrees with respect to the beam emitted from the amplifying crystal 1201. However, when the angle of the inclined surface is 45 degrees, because the undesired resonance may occur, the angle of the inclined surface is excluded 45 degrees.

반사 미러(1202)는 경사 미러(1203)에 의해 반사된 빔에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 반사 미러(1202)는 경사 미러(1203)에 의해 반사된 빔이 다시 경사 미러(1203)를 향하도록 반사한다. 반사 미러(1202)에 의해 반사된 빔은 경사 미러(1203)에 재반사된 후, 증폭 크리스탈(1201)로 재입사된다. The reflective mirror 1202 may be disposed perpendicular to the beam reflected by the tilting mirror 1203. The reflecting mirror 1202 reflects the beam reflected by the inclined mirror 1203 back toward the inclined mirror 1203. The beam reflected by the reflecting mirror 1202 is reflected back to the inclined mirror 1203 and then reincident to the amplifying crystal 1201.

이와 같이, 제2 편광 빔 분할기(210)에 의해 반사된 빔은 증폭 크리스탈(1201)을 2회 통과함으로써, 증폭된다.As such, the beam reflected by the second polarization beam splitter 210 is amplified by passing through the amplifying crystal 1201 twice.

제3 더블패스 증폭단(221)과 제2 편광 빔 분할기(210) 사이에 제3 편광 변환수단(231)이 배치된다. 제3 편광 변환수단(231)은 제3 더블패스 증폭단(221)을 거쳐 입사된 빔이 제2 편광 빔 분할기(210)를 투과하도록 편광을 변환시킬 수 있다.The third polarization converting means 231 is disposed between the third double pass amplifier stage 221 and the second polarization beam splitter 210. The third polarization converting means 231 may convert the polarized light so that the beam incident through the third double pass amplifier 221 passes through the second polarizing beam splitter 210.

제3 편광 변환수단(231)은 1/4 파장판(quarter wave plate)일 수 있다. 제3 편광 변환수단(231)은 빔의 편광을 45도 변화시킬 수 있다. 그에 따라, 제2 편광 빔 분할기(210)에 의해 반사된 빔은 제3 편광 변환수단(231)을 통과하는 과정에서 편광 방향이 45도 변환된다. 증폭 크리스탈(1201)이 무편광 빔을 증폭시킬 수 있기 때문에, 편광 방향이 45도 변환된 빔은 제3 더블패스 증폭단(221)의 증폭 크리스탈(1201)을 통과하는 과정에서 증폭된다. 증폭된 빔은 제2 편광 빔 분할기(210)에 재입사되기 전에 제3 편광 변환수단(231)을 통과하는 과정에서 편광 방향이 추가적으로 45도 변환된다. 그에 따라, 제2 편광 빔 분할기(210)에 재입사되는 빔의 편광 방향은, 제2 편광 빔 분할기(210)에 의해 반사된 빔의 편광 방향으로부터 90도 변환된 상태이기 때문에, 제2 편광 빔 분할기(210)에 반사되지 않고 투과할 수 있다. 예를 들어, 제2 편광 빔 분할기(210)에 의해 반사된 빔은 S 편광의 빔이며, 제2 편광 빔 분할기(210)에 의해 반사된 빔은 제3 편광 변환수단(231)에 의해 타원 편광의 빔으로 변환되며, 제3 더블패스 증폭단(221)을 거친 타원 편광의 빔은 제3 편광 변환수단(231)에 의해 P 편광의 빔으로 변환된다. The third polarization converting means 231 may be a quarter wave plate. The third polarization converting means 231 may change the polarization of the beam by 45 degrees. Accordingly, the polarization direction of the beam reflected by the second polarization beam splitter 210 is converted by 45 degrees while passing through the third polarization converting means 231. Since the amplifying crystal 1201 can amplify the unpolarized beam, the beam having a 45 degree polarization direction is amplified in the course of passing through the amplifying crystal 1201 of the third double pass amplifier stage 221. The amplified beam is additionally converted by 45 degrees in the course of passing through the third polarization converting means 231 before being reincident to the second polarization beam splitter 210. Accordingly, since the polarization direction of the beam re-incident to the second polarization beam splitter 210 is converted to 90 degrees from the polarization direction of the beam reflected by the second polarization beam splitter 210, the second polarization beam It can pass through without being reflected by the divider 210. For example, the beam reflected by the second polarization beam splitter 210 is a beam of S polarization, and the beam reflected by the second polarization beam splitter 210 is elliptically polarized by the third polarization converting means 231. The beam of elliptical polarization, which is converted into the beam of?, And passed through the third double pass amplifier stage 221, is converted into the beam of P polarization by the third polarization converting means 231.

제2 편광 빔 분할기(210)의 일측과 반대 측에 위치한 타측에 제4 더블패스 증폭단(222)이 배치될 수 있다. 제4 더블패스 증폭단(222)은 제2 편광 빔 분할기(210)를 투과한 빔을 2회 통과시켜 증폭시킬 수 있다.The fourth double pass amplifier stage 222 may be disposed on the other side of the second polarization beam splitter 210 opposite to one side of the second polarization beam splitter 210. The fourth double pass amplifier stage 222 may amplify the beam transmitted through the second polarization beam splitter 210 twice.

제4 더블패스 증폭단(222)은, 증폭 크리스탈(1201)과, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔을 반사시키는 반사 미러(1202)를 포함한다. 제4 더블패스 증폭단(222)은 증폭 크리스탈(1201)과 반사 미러(1202) 사이에 배치된 경사 미러(1203)를 포함할 수 있다. 제4 더블패스 증폭단(222)은 경사 미러(1203)에 인접한 펌핑 유닛(1204)을 포함한다. 펌핑 유닛(1204)은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.The fourth double pass amplifier stage 222 includes an amplifying crystal 1201 and a reflection mirror 1202 that reflects a beam emitted from the amplifying crystal 1201. The fourth double pass amplifier stage 222 may include an inclined mirror 1203 disposed between the amplifying crystal 1201 and the reflective mirror 1202. The fourth double pass amplifier stage 222 includes a pumping unit 1204 adjacent to the inclined mirror 1203. The pumping unit 1204 may comprise a laser diode.

증폭 크리스탈(1201)은 선형 편광이 아닌 빔을 증폭시킬 수 있는 크리스탈일 수 있다. 예를 들어, 증폭 크리스탈(1201)은 Nd:YAG 크리스탈(neodymium-doped yttrium aluminum garnet)일 수 있다. 다만, 증폭 크리스탈(1201)의 재질은 이에 한정되지 아니하며, 무편광을 증폭시킬 수 있는 크리스탈이라면 다양하게 변형될 수 있다. The amplifying crystal 1201 may be a crystal capable of amplifying a beam that is not linearly polarized light. For example, the amplifying crystal 1201 may be a Nd: YAG crystal (neodymium-doped yttrium aluminum garnet). However, the material of the amplifying crystal 1201 is not limited thereto, and may be variously modified as long as the crystal can amplify unpolarized light.

경사 미러(1203)는 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔에 대해 비스듬히 배치된 경사면을 포함한다. 경사면을 통해, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔을 반사 미러(1202)를 향해 반사하며, 반사 미러(1202)에 의해 반사된 빔을 증폭 크리스탈(1201)을 향해 반사할 수 있다.The inclined mirror 1203 includes an inclined surface disposed obliquely to the beam emitted from the amplifying crystal 1201. Through the inclined surface, the beam emitted from the amplifying crystal 1201 can be reflected toward the reflection mirror 1202, and the beam reflected by the reflection mirror 1202 can be reflected toward the amplifying crystal 1201.

경사면의 각도는, 증폭 크리스탈(1201)로부터 출사된 빔에 대해 40도 ~ 50 도일 수 있다. 다만, 경사면의 각도가 45도 일 경우, 의도치 않는 공진이 발생할 수 있기 때문에, 경사면의 각도는 45도를 제외한다.The angle of the inclined surface may be 40 degrees to 50 degrees with respect to the beam emitted from the amplifying crystal 1201. However, when the angle of the inclined surface is 45 degrees, because the undesired resonance may occur, the angle of the inclined surface is excluded 45 degrees.

반사 미러(1202)는 경사 미러(1203)에 의해 반사된 빔에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 반사 미러(1202)는 경사 미러(1203)에 의해 반사된 빔이 다시 경사 미러(1203)를 향하도록 반사한다. 반사 미러(1202)에 의해 반사된 빔은 경사 미러(1203)에 재반사된 후, 증폭 크리스탈(1201)로 재입사된다. The reflective mirror 1202 may be disposed perpendicular to the beam reflected by the tilting mirror 1203. The reflecting mirror 1202 reflects the beam reflected by the inclined mirror 1203 back toward the inclined mirror 1203. The beam reflected by the reflecting mirror 1202 is reflected back to the inclined mirror 1203 and then reincident to the amplifying crystal 1201.

이와 같이, 제2 편광 빔 분할기(210)를 투과한 빔은 증폭 크리스탈(1201)을 2회 통과함으로써, 증폭된다.In this way, the beam transmitted through the second polarization beam splitter 210 is amplified by passing through the amplifying crystal 1201 twice.

제4 더블패스 증폭단(222)과 제2 편광 빔 분할기(210) 사이에 제4 편광 변환수단(232)이 배치된다. 제4 편광 변환수단(232)은 제4 더블패스 증폭단(222)을 거쳐 입사된 빔이 제2 편광 빔 분할기(210)에 반사되도록 편광을 변환시킬 수 있다.The fourth polarization converting means 232 is disposed between the fourth double pass amplifier stage 222 and the second polarization beam splitter 210. The fourth polarization converting means 232 may convert the polarized light so that the beam incident through the fourth double pass amplifier stage 222 is reflected by the second polarizing beam splitter 210.

제4 편광 변환수단(232)은 1/4 파장판(quarter wave plate)일 수 있다. 제4 편광 변환수단(232)은 빔의 편광을 45도 변화시킬 수 있다. 그에 따라, 제2 편광 빔 분할기(210)를 투과한 빔은 제4 편광 변환수단(232)을 통과하는 과정에서 편광 방향이 45도 변환된다. 증폭 크리스탈(1201)이 무편광 빔을 증폭시킬 수 있기 때문에, 편광 방향이 45도 변환된 빔은 제2 더블패스 증폭단(122)의 증폭 크리스탈(1201)을 통과하는 과정에서 증폭된다. 증폭된 빔은 제2 편광 빔 분할기(210)에 재입사되기 전에 제4 편광 변환수단(232)을 통과하는 과정에서 편광 방향이 추가적으로 45도 변환된다. 그에 따라, 제2 편광 빔 분할기(210)에 재입사되는 빔의 편광 방향은, 제2 편광 빔 분할기(210)를 투과한 빔의 편광 방향으로부터 90도 변환된 상태이기 때문에, 제2 편광 빔 분할기(210)에 재입사되는 빔은 제2 편광 빔 분할기(210)에 투과되지 않고 반사될 수 있다. 예를 들어, 제2 편광 빔 분할기(210)를 투과한 빔은 P 편광의 빔이며, 제2 편광 빔 분할기(210)에 의해 반사된 빔은 제4 편광 변환수단(232)에 의해 타원 편광의 빔으로 변환되며, 제4 더블패스 증폭단(222)을 거친 타원 편광의 빔은 제4 편광 변환수단(232)에 의해 S 편광의 빔으로 변환된다. The fourth polarization converting means 232 may be a quarter wave plate. The fourth polarization converting means 232 may change the polarization of the beam by 45 degrees. Accordingly, the beam transmitted through the second polarization beam splitter 210 is converted to a polarization direction by 45 degrees while passing through the fourth polarization converting means 232. Since the amplifying crystal 1201 can amplify the unpolarized beam, the beam having a 45-degree polarization direction is amplified in the course of passing through the amplifying crystal 1201 of the second double pass amplifier stage 122. The amplified beam is additionally converted by 45 degrees in the course of passing through the fourth polarization converting means 232 before being reincident to the second polarization beam splitter 210. Accordingly, since the polarization direction of the beam re-incident to the second polarization beam splitter 210 is 90 degrees converted from the polarization direction of the beam transmitted through the second polarization beam splitter 210, the second polarization beam splitter The beam reincident to 210 may be reflected without being transmitted to the second polarization beam splitter 210. For example, the beam transmitted through the second polarization beam splitter 210 is a beam of P polarization, and the beam reflected by the second polarization beam splitter 210 is an elliptical polarization by the fourth polarization converting means 232. The beam of elliptical polarization, which is converted into a beam and passes through the fourth double pass amplifier stage 222, is converted into a beam of S polarization by the fourth polarization converting means 232.

이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although embodiments of the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

1 : 레이저 가공장치 10 : 발진기
100 : 레이저 증폭장치 110 : 제1 편광 빔 분할기
121 : 제1 더블패스 증폭단 122 : 제2 더블패스 증폭단
1201 : 증폭 크리스탈 1202: 반사 미러
RS : 반사면 1203: 경사 미러
1204 : 펌핑 유닛 1206 : 포커싱 렌즈
131 : 제1 편광 변환수단 132 : 제2 편광 변환수단
140 : 입사빔 편광 변환수단 210 : 제2 편광 빔 분할기
221 : 제3 더블패스 증폭단 222 : 제4 더블패스 증폭단
231 : 제3 편광 변환수단 232 : 제4 편광 변환수단1: laser processing device 10: oscillator
100: laser amplifier 110: first polarizing beam splitter
121: first double pass amplifier stage 122: second double pass amplifier stage
1201: amplified crystal 1202: reflection mirror
RS: Reflective surface 1203: Inclined mirror
1204: pumping unit 1206: focusing lens
131: first polarization converting means 132: second polarization converting means
140: incident beam polarization converting means 210: second polarization beam splitter
221: third double pass amplifier stage 222: fourth double pass amplifier stage
231: third polarization converting means 232: fourth polarization converting means

Claims (13)

입사되는 빔의 편광에 따라 반사 또는 투과시키는 제1 편광 빔 분할기;
상기 제1 편광 빔 분할기에 반사된 빔을 증폭시키는 제1 더블패스 증폭단;
상기 제1 더블패스 증폭단과 상기 제1 편광 빔 분할기 사이에 배치되며, 상기 제1 더블패스 증폭단을 거쳐 입사된 빔이 상기 제1 편광 빔 분할기를 투과하도록 편광을 변환시키는 제1 편광 변환수단;
상기 제1 편광 빔 분할기를 투과한 빔을 증폭시키는 제2 더블패스 증폭단;
상기 제2 더블패스 증폭단과 상기 제1 편광 빔 분할기 사이에 배치되며, 상기 제2 더블패스 증폭단을 거쳐 입사된 빔이 상기 제1 편광 빔 분할기에 반사되도록 변환시키는 제2 편광 변환수단;을 포함하는, 레이저 증폭장치.A first polarizing beam splitter which reflects or transmits according to the polarization of the incident beam;
A first double pass amplifier stage for amplifying the beam reflected by the first polarization beam splitter;
First polarization converting means disposed between the first double pass amplifier stage and the first polarization beam splitter, the first polarization converting means converting polarized light so that a beam incident through the first double pass amplifier stage passes through the first polarization beam splitter;
A second double pass amplifier for amplifying the beam transmitted through the first polarization beam splitter;
A second polarization converting means disposed between the second double pass amplifying stage and the first polarizing beam splitter and converting a beam incident through the second double pass amplifying stage to be reflected by the first polarizing beam splitter; , Laser amplification device. 제1항에 있어서,
상기 제1 편광 변환수단 및 제2 편광 변환수단은 1/4 파장판인, 레이저 증폭장치.The method of claim 1,
And the first polarization converting means and the second polarization converting means are quarter wave plates. 제1항에 있어서,
상기 제1 편광 빔 분할기에 빔이 입사되는 경로에 배치되며, 상기 빔이 상기 제1 편광 빔 분할기에 반사되도록 편광을 변화시켜 주는 입사빔 편광 변환수단;을 더 포함하는, 레이저 증폭장치.The method of claim 1,
And an incident beam polarization converting means arranged in a path in which a beam is incident on the first polarizing beam splitter and changing polarization so that the beam is reflected on the first polarizing beam splitter. 제3항에 있어서,
상기 입사빔 편광 변환수단은 1/2 파장판인, 레이저 증폭장치.The method of claim 3,
And said incident beam polarization converting means is a half wave plate. 제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 더블패스 증폭단 각각은,
증폭 크리스탈과,
상기 증폭 크리스탈로부터 출사된 빔을 반사시키는 반사 미러와,
상기 반사 미러와 상기 증폭 크리스탈 사이에 배치되며, 상기 증폭 크리스탈로부터 출사된 빔에 대해 비스듬히 배치된 경사면을 가지는 경사 미러를 포함하는, 레이저 증폭장치.The method of claim 1,
Each of the first and second double pass amplifier stages is
With amplified crystals,
A reflection mirror reflecting the beam emitted from the amplifying crystal;
And an inclined mirror disposed between the reflection mirror and the amplifying crystal, the inclined mirror having an inclined surface disposed obliquely with respect to the beam emitted from the amplifying crystal. 제5항에 있어서,
상기 반사 미러는 소정의 곡률을 가지는 반사면을 가지는, 레이저 증폭장치.The method of claim 5,
And the reflecting mirror has a reflecting surface having a predetermined curvature. 제5항에 있어서,
상기 경사면의 각도는 상기 증폭 크리스탈로부터 출사된 빔에 대해, 45도를 제외한 40 도 ~ 50 도인, 레이저 증폭장치.The method of claim 5,
The angle of the inclined surface is 40 to 50 degrees except 45 degrees, with respect to the beam emitted from the amplifying crystal, laser amplifying apparatus. 제5항에 있어서,
상기 제2 더블패스 증폭단의 광학 특성이 상기 제1 더블패스 증폭단의 광학 특성과 다른, 레이저 증폭장치.The method of claim 5,
And the optical characteristic of the second double pass amplifier stage is different from that of the first double pass amplifier stage. 제8항에 있어서,
상기 제1, 제2 더블패스 증폭단의 증폭 크리스탈은 도핑된 크리스탈이며,
상기 제2 더블패스 증폭단의 증폭 크리스탈의 도핑율은, 상기 제1 더블패스 증폭단의 증폭 크리스탈의 도핑율보다 낮은, 레이저 증폭장치.The method of claim 8,
The amplified crystal of the first and second double pass amplifier stage is a doped crystal,
And a doping rate of the amplifying crystal of the second double pass amplifying stage is lower than that of the amplifying crystal of the first double pass amplifying stage. 제9항에 있어서,
상기 제1, 제2 더블패스 증폭단의 증폭 크리스탈은, Nd:YAG 크리스탈인, 레이저 증폭장치.The method of claim 9,
And amplifying crystals of the first and second double pass amplifiers are Nd: YAG crystals. 제8항에 있어서,
상기 제1, 제2 더블패스 증폭단 각각은, 상기 증폭 크리스탈과 상기 제1 편광 빔 분할기 사이에 배치된 포커싱 렌즈를 더 포함하는, 레이저 증폭장치.The method of claim 8,
Each of the first and second double pass amplifier stages further comprises a focusing lens disposed between the amplifying crystal and the first polarization beam splitter. 제11항에 있어서,
상기 제2 더블패스 증폭단의 포커싱 렌즈의 초점 거리는 상기 제1 더블패스 증폭단의 포커싱 렌즈의 초점 거리보다 긴, 레이저 증폭장치.The method of claim 11,
And a focal length of the focusing lens of the second double pass amplifier stage is longer than a focal length of the focusing lens of the first double pass amplifier stage. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 레이저 증폭장치를 포함하는, 레이저 가공장치.A laser processing apparatus comprising the laser amplifying apparatus according to any one of claims 1 to 12.
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