KR20190135087A - 패턴이 형성된 레이저 매질을 구비하는 레이저 - Google Patents

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KR20190135087A
KR20190135087A KR1020180060090A KR20180060090A KR20190135087A KR 20190135087 A KR20190135087 A KR 20190135087A KR 1020180060090 A KR1020180060090 A KR 1020180060090A KR 20180060090 A KR20180060090 A KR 20180060090A KR 20190135087 A KR20190135087 A KR 20190135087A
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김정현
서영석
문준영
이은규
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원텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 일실시예는 길이 방향을 가지며 중공부를 형성하는 하우징; 상기 하우징의 길이 방향으로 길쭉하게 형성되고 상기 하우징에 수용되며 제1 빛을 생성하는 램프(lamp); 그리고 상기 하우징의 길이 방향으로 길쭉하게 형성되고 상기 하우징에 수용되며 상기 램프와 이격되되 상기 램프와 나란하게 배치되며, 상기 램프로부터 제1 빛을 제공받아 제2 빛을 생성하는 로드(rod)를 포함하고, 상기 로드는, 상기 로드의 길이 방향을 기준으로, 측면에 오목하게 형성된 홈(groove)을 포함하는 레이저(LASER)를 제공할 수 있다.

Description

패턴이 형성된 레이저 매질을 구비하는 레이저{LASER WITH PATTERNED LASER MEDIUM}
본 발명은 레이저에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패턴이 형성된 레이저 매질을 구비하는 레이저에 관한 것이다.
레이저는 반전분포(population inversion)를 이용하여 빛을 생성할 수 있다. 레이저에 의해 생성되는 빛은, 공간적 간섭성(spatial coherence) 측면 및 콜리메이션(collimation) 측면에서 우수한 것으로 알려져 있다.
레이저는 다양한 분야에서 이용될 수 있다. 특히, 레이저는 의료 분야에서 활발하게 이용되고 있다. 레이저는 운전시 열을 발생할 수 있다. 운전시 발생되는 열은 레이저의 성능에 영향을 줄 수 있다. 최근, 레이저의 운전시 발생하는 열을 효과적으로 제거하기 위한 연구가 진행되고 있다.
US 9209598B1
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 향상된 열교환 성능을 가지는 레이저 매질을 구비하는 레이저를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른(another) 기술적 과제는, 향상된 열교환 성능을 가지는 하우징을 구비하는 레이저를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면(an aspect)에 따르면, 본 발명은, 길이 방향을 가지며 중공부를 형성하는 하우징; 상기 하우징의 길이 방향으로 길쭉하게 형성되고 상기 하우징에 수용되며 제1 빛을 생성하는 램프(lamp); 그리고 상기 하우징의 길이 방향으로 길쭉하게 형성되고 상기 하우징에 수용되며 상기 램프와 이격되되 상기 램프와 나란하게 배치되며, 상기 램프로부터 제1 빛을 제공받아 제2 빛을 생성하는 로드(rod)를 포함하고, 상기 로드는, 상기 로드의 길이 방향을 기준으로, 측면에 오목하게 형성된 홈(groove)을 포함하는, 레이저(LASER)를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 로드에 형성된 홈은, 복수 개로 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 복수 개의 홈은, 상기 로드의 길이 방향을 기준으로 방위각 방향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 복수 개의 홈은, 상기 로드의 길이 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 복수 개의 홈은, 상기 로드의 길이 방향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 복수 개의 홈은, 상기 로드의 길이 방향을 기준으로 방위각 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 복수 개의 홈은, 상기 로드의 길이 방향을 기준으로 나사선(spiral helix)의 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 레이저는, 상기 하우징에 연결되며 상기 중공부와 연통되어 외부로부터 냉매(coolant)를 제공받아 중공부에 제공하는 제1 광발생부 포트; 그리고 상기 하우징에 연결되며 상기 중공부와 연통되되 상기 제1 광발생부 포트와 이격되며 외부로 냉매를 배출하는 제2 광발생부 포트를 더 포함하고, 상기 하우징의 내부로 유입된 냉매는 상기 로드와 열교환(heat-exchange)할 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 하우징은, 상기 하우징의 길이 방향으로 길쭉하며 상기 중공부를 형성하는 바디; 상기 바디의 일 단에 연결되어 상기 중공부를 차폐하는 제1 커버; 상기 바디의 타 단에 연결되어 상기 중공부를 차폐하고, 상기 바디를 기준으로 상기 제1 커버의 맞은편에 위치하는 제2 커버; 상기 중공부에 위치하고 상기 램프를 수용하며 빛을 투과하는 제1 이너 하우징; 그리고 상기 중공부에 위치하고 상기 로드를 수용하며 빛을 투과하는 제2 이너 하우징을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면(another aspect)에 따르면, 상기 레이저는, 상기 제2 이너 하우징에 연결되며 외부로부터 냉매(coolant)를 제공받아 제2 이너 하우징의 내부로 제공하는 제1 광발생부 포트; 그리고 상기 제2 이너 하우징에 연결되며 상기 제2 이너 하우징의 내부와 연통하고 상기 제1 광발생부 포트와 이격되며, 외부로 냉매를 배출하는 제2 광발생부 포트를 더 포함하고, 상기 제2 이너 하우징의 내부로 유입된 냉매는 상기 로드와 열교환(heat-exchange)할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저는, 향상된 열교환 성능을 가지는 레이저 매질을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저는, 향상된 열교환 성능을 가지는 하우징을 구비할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징, 램프, 그리고 로드의 배치 관계를 나타낸 도면이다.
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이너 하우징을 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저(10)는 광발생부(100)를 포함할 수 있다. 광발생부(100)는 “레이저”라 칭할 수 있다. 광발생부(100)는 광펌핑(optical pumping) 작용을 이용하여 광선(optical beam)을 형성할 수 있다. 예를 들어 광발생부(100)는 ND-YAG 레이저일 수 있다. 예를 들어 광발생부(100)는 CTH-YAG 레이저일 수 있다.
제1 광발생부 포트(101)와 제2 광발생부 포트(102)는, 광발생부(100)에 연결될 수 있다. 광발생부 포트(101, 102)는, 제1 광발생부 포트(101)와 제2 광발생부 포트(102) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 광발생부 포트(101, 102)는 광발생부(100)의 외부에 연결될 수 있다. 예를 들어 광발생부 포트(101, 102)는, 냉매(coolant)가 광발생부(100)의 내부와 외부를 드나드는 통로가 될 수 있다. 예를 들어 제1 광발생부 포트(101)는, 냉매가 광발생부(100)로 유입되는 통로일 수 있다. 예를 들어 제2 광발생부 포트(102)는, 냉매가 광발생부(100)로부터 유출되는 통로일 수 있다.
냉각부(200)는 냉매를 담을 수 있다. 냉각부(200)는 외부로부터 냉매를 제공받을 수 있다. 냉각부(200)는 외부로부터 제공받은 냉매의 온도를 낮출 수 있다. 냉각부(200)는 냉매를 외부에 제공할 수 있다.
제1 냉각부 포트(201)와 제2 냉각부 포트(202)는, 냉각부(200)에 연결될 수 있다. 냉각부 포트(201, 202)는, 제1 냉각부 포트(201)와 제2 냉각부 포트(202) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 냉각부 포트(201, 202)는 냉각부(200)의 외부에 연결될 수 있다. 예를 들어 냉각부 포트(201, 202)는, 냉매가 냉각부(200)의 내부와 외부를 드나드는 통로가 될 수 있다. 예를 들어 제1 냉각부 포트(201)는, 냉매가 냉각부(200)의 외부로 유출되는 통로가 될 수 있다. 예를 들어 제2 냉각부 포트(202)는, 냉매가 냉각부(200)의 내부로 유입되는 통로가 될 수 있다.
제1 연결관(301)은, 냉각부(200)와 광발생부(100)를 연결할 수 있다. 예를 들어 제1 연결관(301)은, 제1 냉각부 포트(201)와 제1 광발생부 포트(101)를 연결할 수 있다. 상대적으로 낮은 온도의 냉매는, 냉각부(200)로부터 제공되어, 제1 냉각부 포트(201), 제1 연결관(301), 그리고 제1 광발생부 포트(101)를 통과하여 광발생부(100)에 도달할 수 있다. 광발생부(100)에 도달한 냉매는, 광발생부(100)로부터 열에너지를 제공받을 수 있다. 광발생부(100)에 도달한 냉매의 온도는 상대적으로 높아질 수 있다.
제2 연결관(302)은, 냉각부(200)와 광발생부(100)를 연결할 수 있다. 예를 들어 제2 연결관(302)은, 제2 광발생부 포트(102)와 제2 냉각부 포트(202)를 연결할 수 있다. 상대적으로 높은 온도의 냉매는, 광발생부(100)로부터 제공되어, 제2 광발생부 포트(102), 제2 연결관(302), 그리고 제2 냉각부 포트(202)를 통과하여 냉각부(200)에 도달할 수 있다. 냉각부(200)는, 냉각부(200)에 도달한 냉매와 열교환을 할 수 있다. 냉각부(200)와 열교환한 냉매의 온도는 낮아질 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광발생부(100)는 파워 서플라이(power supply, 110)와 하우징(housing, 120)을 포함할 수 있다. 케이블(CB)은 파워 서플라이(110)와 하우징(120)을 연결할 수 있다.
케이블(CB)은 전력을 수송할 수 있다. 파워 서플라이(110)는 전력(electric power)을 하우징(120)에 제공할 수 있다. 예를 들어 파워 서플라이(110)는 케이블(CB)을 통해 하우징(120)에 전력을 제공할 수 있다.
광발생부 포트(101, 102)는 하우징(120)에 연결될 수 있다. 광발생부 포트(101, 102)는 하우징(120)의 내외부를 연통하는 통로(passage way)가 될 수 있다. 예를 들어 광발생부 포트(101, 102)는 하우징(120)을 개폐(開閉)할 수 있다. 제1 광발생부 포트(101)는 제2 광발생부 포트(102)와 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어 제1 광발생부 포트(101)와 제2 광발생부 포트(102)는, 하우징(120)의 길이 방향(longitudinal direction)으로 배치될 수 있다.
하우징(120)은 기둥(pillar)의 형상을 가질 수 있다. 하우징(120)의 기둥 형상은, 하우징(120)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 하우징(120)은 내부에 공간을 형성할 수 있다. 하우징(120)의 내부에 형성된 공간은, 여러 구성요소를 수용할 수 있다. 하우징(120)의 내부에 형성된 공간은, 기둥(pillar)의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 하우징(120)의 내부에 형성된 공간은, 타원기둥(elliptical pillar)의 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광발생부(100)는 미러(mirror, 131, 132)를 포함할 수 있다. 미러(131, 132)는, 제1 미러(131)와 제2 미러(132)를 포함할 수 있다. 미러(131, 132)는, 제1 미러(131)와 제2 미러(132) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
제1 미러(131)와 제2 미러(132)는, 하우징(120)에 인접할 수 있다. 예를 들어 제1 미러(131)는 하우징(120)의 일 측에 인접할 수 있다. 하우징(120)의 일 측은 하우징(120)의 일 단(an end)일 수 있다. 예를 들어 제2 미러(132)는 하우징(120)의 타 측에 인접할 수 있다. 하우징(120)의 타 측은 하우징(120)의 타 단(another end)일 수 있다. 미러(131, 132)는, 하우징(120)과 이격될 수 있다.
제1 미러(131)와 제2 미러(132)는, 하우징(120)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 예를 들어 제1 미러(131)와 제2 미러(132)는, 하우징(120)의 길이 방향의 연장선에 배치될 수 있다. 예를 들어 하우징(120)은 제1 미러(131)와 제2 미러(132)의 사이에 배치될 수 있다.
제1 미러(131)와 제2 미러(132)를 연결하는 가상의 선(virtual line)을 제1 선(L1)이라 할 수 있다. 도 2에서 제1 선(L1)은 점선으로 표시될 수 있다. 제1 선(L1)은, 제1 미러(131)에서 출발하여 하우징(120)을 통과하고 제2 미러(132)에 연결될 수 있다. 또는 제1 선(L1)은, 제2 미러(132)에서 출발하여 하우징(120)을 통과하고 제1 미러(131)에 연결될 수 있다. 제1 선(L1)은, 제1 미러(131)와 제2 미러(132) 사이에 형성되는 광경로(optical path)를 나타낼 수 있다.
제1 미러(131)는 빛을 반사시킬 수 있다. 예를 들어 제1 미러(131)는, 하우징(120)으로부터 제공되는 빛을 하우징(120)으로 반사시킬 수 있다. 하우징(120)에서 제1 윈도우(125b)를 통과하여 제1 미러(131)로 향하는 빛은, 제1 미러(131)에서 반사되어 하우징(120)을 향하여 진행할 수 있다.
제2 미러(132)는 빛을 반사 시킬 수 있다. 제2 미러(132)의 반사율은 제1 미러(131)의 반사율 보다 작을 수 있다. 예를 들어 제2 미러(132)는, 하우징(120)으로부터 제공되는 빛의 일부를 하우징(120)으로 반사 시킬 수 있다. 예를 들어 제2 미러(132)는, 하우징(120)으로부터 제공되는 빛의 일부를 투과 시킬 수 있다. 하우징(120)에서 제2 미러(132)로 향하는 빛의 일부는, 제2 미러(132)에서 반사되어 하우징(120)을 향하여 진행할 수 있다. 하우징(120)에서 제2 미러(132)로 향하는 빛의 다른 일부는, 제2 미러(132)를 통과할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(120)은 바디(121)와 커버(125, 126)를 포함할 수 있다.
바디(121)는 중공부(122)를 형성할 수 있다. 중공부(122)는 바디(121)의 외부와 연통될 수 있다. 바디(121)는 개구부(opening)를 형성할 수 있다. 예를 들어 바디(121)에 형성된 개구부는 제1 개구부와 제2 개구부를 포함할 수 있다. 바디(121)의 제1 개구부는, 하우징(120)의 일 측에 인접할 수 있다. 바디(121)의 제2 개구부는, 하우징(120)의 타 측에 인접할 수 있다. 중공부(122)는 개구부를 통해 외부와 연통될 수 있다.
커버(125, 126)는, 제1 커버(125)와 제2 커버(126)를 포함할 수 있다. 제1 커버(125)는 바디(121)에 연결될 수 있다. 제1 커버(125)는, 바디(121)의 일 측에 연결될 수 있다. 예를 들어 제1 커버(125)는 바디(121)의 제1 개구부에 연결될 수 있다. 제2 커버(126)는 바디(121)에 연결될 수 있다. 제2 커버(126)는, 바디(121)의 타 측에 연결될 수 있다. 예를 들어 제2 커버(126)는 바디(121)의 제2 개구부에 연결될 수 있다. 제2 커버(126)는, 바디(121)를 기준으로, 제1 커버(125)의 맞은편에 위치할 수 있다. 제1 커버(125)와 제2 커버(126)는, 바디(121)의 길이 방향으로 배치될 수 있다.
제1 커버(125)는 제1 커버 플레이트(125a)를 포함할 수 있다. 제1 커버 플레이트(125a)의 외주(outer perimeter)는, 바디(121)의 일 측에 형성된 개구부에 대응될 수 있다. 예를 들어 제1 커버 플레이트(125a)의 외주는, 바디(121)의 제1 개구부에 대응될 수 있다.
제1 커버(125)는 제1 윈도우(125b)를 포함할 수 있다. 제1 윈도우(125b)는, 제1 커버 플레이트(125a)에 형성될 수 있다. 제1 윈도우(125b)는, 제1 커버 플레이트(125a)와 별개로 제작되어 제1 커버 플레이트(125a)와 결합할 수 있다. 제1 윈도우(125b)는 빛을 투과할 수 있다. 예를 들어 바디(121)의 내부에서 제1 윈도우(125b)로 향하는 빛의 적어도 일부는 제1 윈도우(125b)를 통과하여 바디(121)의 외부로 진행할 수 있다. 바디(121)의 외부에서 제1 윈도우(125b)로 향하는 빛의 적어도 일부는 제1 윈도우(125b)를 통과하여 바디(121)의 내부로 진행할 수 있다.
제2 커버(126)는 제2 커버 플레이트(126a)를 포함할 수 있다. 제2 커버 플레이트(126a)의 외주(outer perimeter)는, 바디(121)의 타 측에 형성된 개구부에 대응될 수 있다. 예를 들어 제2 커버 플레이트(126a)의 외주는, 바디(121)의 제2 개구부에 대응될 수 있다.
제2 커버(125)는 제2 윈도우(126b)를 포함할 수 있다. 제2 윈도우(126b)는, 제2 커버 플레이트(126a)에 형성될 수 있다. 제2 윈도우(126b)는, 제2 커버 플레이트(126a)와 별개로 제작되어 제2 커버 플레이트(126a)와 결합할 수 있다. 제2 윈도우(126b)는 빛을 투과할 수 있다. 예를 들어 바디(121)의 내부에서 제2 윈도우(126b)로 향하는 빛의 적어도 일부는 제2 윈도우(126b)를 통과하여 바디(121)의 외부로 진행할 수 있다. 바디(121)의 외부에서 제2 윈도우(126b)로 향하는 빛의 적어도 일부는 제2 윈도우(126b)를 통과하여 바디(121)의 내부로 진행할 수 있다.
제1 윈도우(125b)와 제2 윈도우(126b)는, 제1 미러(131, 도 2 참조)와 제2 미러(132, 도 2 참조)의 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어 제1 윈도우(125b)와 제2 윈도우(126b)는, 제1 선(L1, 도 2 참조) 상에 위치할 수 있다.
도 4는 도 2에 개시된 하우징의 일부를 표시하지 않고 하우징의 내부에 배치된 구성요소를 도시한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광발생부(100)는, 램프(lamp, 140)와 로드(rod, 150)를 포함할 수 있다. 바디(121)의 내부는 타원기둥(elliptical pillar)의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 바디(121) 내부의 타원 단면은, 두 개의 초점을 가질 수 있다.
램프(140)는, 하우징(120)의 내부에 위치할 수 있다. 예를 들어 램프(140)는 바디(121)의 내부에 위치할 수 있다. 예를 들어 램프(140)는, 타원 형상의 바디(121) 내부의 일 초점에 위치할 수 있다. 램프(140)는, 하우징(120)의 길이 방향으로 길쭉한 형상을 가질 수 있다.
램프(140)는 파워 서플라이(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 램프(140)는 케이블(CB)에 연결될 수 있다. 케이블(CB)은 램프(140)와 파워 서플라이(110)를 전기적으로 연결할 수 있다. 램프(140)는 파워 서플라이(110)로부터 전력을 제공받을 수 있다. 전력을 제공받은 램프(140)는 빛(light)을 생성할 수 있다.
램프(140)가 생성하는 빛은, 전자기파의 일종으로 볼 수 있다. 예를 들어 램프(140)는 제논 램프(Xenon lamp)일 수 있다. 램프(140)가 생성하는 빛의 적어도 일부는 로드(150)에 도달할 수 있다. 램프(140)가 생성하는 빛의 적어도 일부는 하우징(120)의 내부면에 도달하여 반사될 수 있다. 하우징(120)의 내부면에서 반사되는 빛의 적어도 일부는 로드(150)에 도달할 수 있다. 램프(140)가 생성하는 빛을 “제1 빛”이라 칭할 수 있다.
로드(150)는 하우징(120)의 내부에 위치할 수 있다. 예를 들어 로드(150)는 바디(121)의 내부에 위치할 수 있다. 예를 들어 로드(150)는, 타원 형상의 바디(121) 내부의 타 초점에 위치할 수 있다. 로드(150)는, 하우징(120)의 길이 방향으로 길쭉한 형상을 가질 수 있다. 로드(150)는, 램프(140)와 나란히 배치될 수 있다. 로드(150)는, 램프(140)와 이격될 수 있다.
로드(150)는 고체상태레이저(solid-state laser)의 매질(medium)일 수 있다. 예를 들어 로드(150)는 CTH:YAG 레이저 매질을 포함할 수 있다. 예를 들어 로드(150)는 YAG(Yttrium aluminum garnet, Y3Al5O12)를 함유할 수 있다. 예를 들어 로드(150)는 크롬(Cr: Chromium)을 함유할 수 있다. 예를 들어 로드(150)는 툴륨(Tm: Thulium)을 포함할 수 있다. 예를 들어 로드(150)는 홀뮴(Ho:Holmium)을 함유할 수 있다. 로드(150)는 “레이저 매질(laser material)”이라 칭할 수 있다.
로드(150)는 램프(140)로부터 전자기파를 제공받을 수 있다. 예를 들어 로드(150)는 램프(140)로부터 빛(light)을 제공받을 수 있다. 로드(150)는 램프(140)로부터 제공된 빛을 흡수하여 일시적으로 여기 상태(exited state)로 될 수 있다. 또는 로드(150)는 램프(140)로부터 제공된 빛을 흡수하여 일시적으로 반전분포(population inversion)의 상태로 전환될 수 있다. 로드(150)는 빛 또는 전자기파를 방출하면서 정상 상태로 전환될 수 있다. 이 과정에서 로드(150)는 빛 또는 전자기파를 유도 방출할 수 있다. 로드(150)가 생성하는 빛을 “제2 빛”이라 칭할 수 있다.
로드(150)가 생성하는 제2 빛의 적어도 일부는, 하우징(120)의 양 단을 향하여 진행할 수 있다. 예를 들어 로드(150)가 생성하는 제2 빛의 적어도 일부는, 하우징(120)에 구비된 윈도우(125b, 126b, 도 3 참조)를 통과하여 미러(131, 132, 도 2 참조)를 향할 수 있다. 예를 들어 제2 빛은, 제1 윈도우(125b, 도 3 참조)를 투과하여 제1 미러(131, 도 2 참조)에 도달할 수 있다. 제1 윈도우(125b, 도 3 참조)는, 로드(150)의 일 단을 마주할 수 있다.
제1 미러(131, 도 2 참조)는 제1 윈도우(125b, 도 3 참조)를 마주할 수 있다. 제1 미러(131, 도 2 참조)에 입사한 제2 빛은, 제1 미러(131, 도 2 참조)에서 반사될 수 있다. 제1 미러(131, 도 2 참조)에서 반사된 제2 빛은, 제1 윈도우(125b, 도 3 참조)를 투과할 수 있다. 하우징(120)의 내부로 입사된 제2 빛의 적어도 일부는 제2 윈도우(126b, 도 3 참조)에 입사할 수 있다. 제2 윈도우(126b, 도 3 참조)에 입사되는 제2 빛은, 제1 미러(131, 도 2 참조)에서 반사된 빛과 로드(150)에서 생성된 빛을 포함할 수 있다. 제2 윈도우(126b, 도 3 참조)는, 로드(150)의 타 단을 마주할 수 있다.
하우징(120)의 내부에서 제2 미러(132, 도 2 참조)로 입사되는 제2 빛의 적어도 일부는, 제2 윈도우(125b, 도 3 참조)를 투과하여 제2 미러(132, 도 2 참조)에 입사될 수 있다. 제2 미러(132, 도 2 참조)는, 제2 윈도우(126b, 도 3 참조)를 마주할 수 있다.
제2 미러(132, 도 2 참조)에 입사되는 빛의 일부는, 제2 윈도우(126b)를 향해 반사될 수 있다. 제2 미러(132, 도 2 참조)에 입사되는 빛의 다른 일부는, 제2 윈도우(126b)를 통과할 수 있다. 제2 미러(132, 도 2 참조)의 이러한 특징으로 인하여, 제2 미러(132, 도 2 참조)는 “일부 반사 미러(partial reflection mirror)”라 칭할 수 있다. 상기와 같은 메커니즘에 의하여, 광발생부(100)는 빛을 증폭시킬 수 있다.
로드(150)는, 빛 또는 전자기파의 유도 방출 과정에서, 열(heat)을 발생할 수 있다. 로드(150)에서 발생되는 열은, 로드(150)의 온도를 높일 수 있다. 로드(150)는 높은 온도에서 상대적으로 낮은 성능을 가질 수 있다. 로드(150)의 온도를 유지하기 위하여 하우징(120)의 내부에 냉매가 공급될 수 있다. 하우징(120)의 내부로 공급되는 냉매는, 로드(150) 또는 / 및 램프(140)에 접촉할 수 있다.
하우징(120)의 내부에 공급되는 냉매는 유체(fluid)일 수 있다. 예를 들어 하우징(120)의 내부에 공기(air)가 공급될 수 있다. 예를 들어 하우징(120)의 내부에 액체가 공급될 수 있다. 예를 들어 하우징(120)의 내부에 물(water)이 공급될 수 있다. 예를 들어 냉각수(물)는, 제1 광발생부 포트(101, 도 1 참조)를 통해 외부로부터 하우징(120)의 내부로 제공될 수 있다.
하우징(120)의 내부에 공급된 냉매는 로드(150)와 열교환할 수 있다. 하우징(120)의 내부에 공급된 냉매는 로드(150)로부터 열을 제공받을 수 있다. 로드(150)로부터 열을 제공받은 냉매의 온도는 상승할 수 있다. 상대적으로 높아진 온도의 냉매는 하우징(120)의 외부로 배출될 수 있다. 예를 들어 냉각수(물)는, 제2 광 발생부 포트(102, 도 1 참조)를 통해 하우징(120)의 내부로부터 외부로 배출될 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 로드(150)는 길이 방향을 가지는 기둥(pillar)의 형상을 가질 수 있다. 로드(150)의 길이 방향의 양 쪽에 양 단(both ends)이 형성될 수 있다. 로드(150)는 양 단(both ends)을 연결하는 측면(151, lateral surface)을 포함할 수 있다.
로드(150)의 측면(151)에 패턴(152)이 형성될 수 있다. 패턴(152)은, 측면(151)에 오목한 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어 패턴(152)은, 측면(151)에 형성되는 딤플(dimple)을 포함할 수 있다. 예를 들어 패턴(152)은, 측면(151)에 형성되는 복수 개의 딤플을 포함할 수 있다. 딤플(dimple)은, 측면(151)에서 오목하게 형성된 부분을 의미할 수 있다.
바디(121, 도 4 참조)의 내부에 제공되는 냉매는, 로드(150)의 측면(151)에 접촉하여 로드(150)와 열교환할 수 있다. 냉매와 로드(150) 사이의 교환되는 열(heat)은, 측면(151)의 넓이와 양의 상관관계(positive correlation)을 가질 수 있다. 냉매와 로드(150)의 열교환 효율은, 측면(151)의 넓이와 양의 상관관계를 가질 수 있다. 측면(151)의 넓이가 클수록, 냉매와 로드(150)의 열교환 효율이 클 수 있다. 측면(151)에 형성되는 패턴(152)은, 측면(151)의 넓이를 증가시킬 수 있다. 측면(151)에 형성되는 패턴(152)에 기인하여, 냉매와 로드(150)의 열교환 효율이 향상될 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 패턴(152)은 홈(153, groove)을 포함할 수 있다. 예를 들어 홈(153)은, 로드(150)의 길이 방향(longitudinal direction)을 기준으로, 방위각 방향으로 형성될 수 있다. 홈(153)은 방위각 홈(azimuthal groove)이라 칭할 수 있다. 방위각 홈(153)은, 복수 개로 형성될 수 있다. 복수 개의 방위각 홈(153)은, 로드(150)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 복수 개의 방위각 홈(153)에 의하여, 측면(151)의 넓이가 커질 수 있다. 복수 개의 방위각 홈(153)은, 로드(150)의 열교환 효율을 높일 수 있다.
방위각 홈(153)은, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 각진 형상의 단면을 가질 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 방위각 홈(153)은 곡선의 형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들어 복수 개의 방위각 홈(153)과 각 방위각 홈(153) 사이의 부분은, 전체적으로 사인파(sine wave) 형상의 단면을 가질 수 있다.
도 6의 (a)를 참조하면, 패턴(152)은 홈(154)을 포함할 수 있다. 예를 들어 홈(154)은, 로드(150)의 길이 방향으로 길쭉하게 형성될 수 있다. 홈(154)은 길이 방향 홈(longitudinal groove)이라 칭할 수 있다. 길이 방향 홈(154)은 복수 개로 형성될 수 있다. 복수 개의 길이 방향 홈(154)은, 로드(150)의 길이 방향을 기준으로, 방위각 방향을 따라 배치될 수 있다. 복수 개의 길이 방향 홈(154)에 의하여, 측면(151)의 넓이가 커질 수 있다. 복수 개의 길이 방향 홈(154)은, 로드(150)의 열교환 효율을 높일 수 있다.
길이 방향 홈(154)은, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 각진 형상의 단면을 가질 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 길이 방향 홈(154)은 곡선의 형상의 단면을 가질 수 있다. 예를 들어 복수 개의 길이 방향 홈(154)과 각 길이 방향 홈(154) 사이의 부분은, 전체적으로 사인파(sine wave) 형상의 단면을 가질 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 패턴(152)은 홈(155)을 포함할 수 있다. 예를 들어 홈(155)은, 로드(150)의 길이 방향을 기준으로, 나사선(spiral helix)의 형상을 가질 수 있다. 홈(155)은 스파이럴 홈(spiral groove)이라 칭할 수 있다. 스파이럴 홈(155)은, 복수 개로 형성될 수 있다. 복수 개의 스파이럴 홈(155)은, 로드(150)의 길이 방향 또는 방위각 방향을 따라 배치될 수 있다. 복수 개의 스파이럴 홈(155)에 의하여, 측면(151)의 넓이가 커질 수 있다. 복수 개의 스파이럴 홈(155)은, 로드(150)의 열교환 효율을 높일 수 있다. 스파이럴 홈(155)의 단면의 형상은, 각진 형상 또는/및 곡선 형상을 포함할 수 있다.
도 7의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(120)은, 이너 하우징(127, 128: inner housing)을 포함할 수 있다. 이너 하우징(127, 128)은, 제1 이너 하우징(127) 또는 / 및 제2 이너 하우징(128)을 포함할 수 있다. 이너 하우징(127, 128)은, 제1 이너 하우징(127)과 제2 이너 하우징(128) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
이너 하우징(127, 128)은, 바디(121)의 내부에 위치할 수 있다. 예를 들어 제1 이너 하우징(127)은, 바디(121) 내부의 타원 단면의 일 초점에 위치할 수 있다. 예를 들어 제2 이너 하우징(128)은, 바디(121) 내부의 타원 단면의 타 초점에 위치할 수 있다.
이너 하우징(127, 128)은, 중공부를 형성할 수 있다. 예를 들어 제1 이너 하우징(127)은, 중공부로서 제1 이너 스페이스(127P)를 형성할 수 있다. 예를 들어 제2 이너 하우징(128)은, 중공부로서 제2 이너 스페이스(128P)를 형성할 수 있다.
제1 이너 하우징(127)은, 램프(140)를 수용할 수 있다. 예를 들어 램프(140)는, 제1 이너 스페이스(127P)에 위치할 수 있다. 제1 이너 하우징(127)의 내부에 냉매가 제공될 수 있다. 제1 이너 하우징(127)의 내부에 제공되는 냉매는, 램프(140)와 열교환할 수 있다.
제1 이너 하우징(127)은, 빛을 투과할 수 있다. 예를 들어 제1 이너 하우징(127)은, 램프(140)에서 제공되는 빛을 투과할 수 있다. 예를 들어 제1 이너 하우징(127)은, 특정 영역대의 파장의 빛을 선별적으로 투과할 수 있다. 예를 들어 제1 이너 하우징(127)은, 램프(140)에서 제공하는 빛의 주된 영역대의 빛을 선별적으로 투과할 수 있다. 예를 들어 램프(140)에서 제공되는 빛의 적어도 일부는 제1 이너 하우징(127)을 통과할 수 있다.
제2 이너 하우징(128)은, 로드(150)를 수용할 수 있다. 예를 들어 로드(150)는, 제2 이너 스페이스(128P)에 위치할 수 있다. 제2 이너 하우징(128)의 내부에 냉매가 제공될 수 있다. 제2 이너 하우징(128)의 내부에 제공되는 냉매는, 로드(150)와 열교환할 수 있다. 제1 광발생부 포트(101, 도 1 참조)와 제2 광발생부 포트(102, 도 1 참조)는, 제2 이너 하우징(128)에 연결될 수 있다. 제1 광발생부 포트(101, 도 1 참조)를 통해, 냉매는 제2 이너 하우징(128)으로 유입될 수 있다. 제2 광발생부 포트(102, 도 1 참조)를 통해, 냉매는 제2 이너 하우징(128)의 외부로 배출될 수 있다.
제2 이너 하우징(128)은, 빛을 투과할 수 있다. 예를 들어 제2 이너 하우징(128)은, 제2 이너 하우징(128)의 외부에서 내부로 향하는 빛을 투과할 수 있다. 예를 들어 제2 이너 하우징(128)은, 특정 영역대의 파장의 빛을 선별적으로 투과할 수 있다. 예를 들어 제2 이너 하우징(128)은, 제2 이너 하우징(128)에 입사하는 빛의 주된 영역대의 빛을 선별적으로 투과할 수 있다. 예를 들어 제2 이너 하우징(128)에 입사하는 빛의 적어도 일부는 제2 이너 하우징(128)을 통과할 수 있다. 제2 이너 하우징(128)의 내부로 입사된 빛의 적어도 일부는 로드(150)에 도달할 수 있다.
도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 단면을 나타낸 도면이다.
도 7의 (b)를 참조하면, 바디(121)는 바디 내면(1211)과 바디 외면(1212)을 포함할 수 있다.
바디 내면(1211)은 바디(121)의 내부에 형성될 수 있다. 바디 내면(1211)은, 타원의 형상을 가질 수 있다. 바디 내면(1211)에 형성된 공간의 단면은 타원의 형상을 가질 수 있다.
바디 내면(1211)은 빛은 반사할 수 있다. 바디 내면(1211)에 높은 반사율을 가지는 물질이 도포될 수 있다. 예를 들어 금속성 물질은 바디 내면(1211)에 코팅될 수 있다.
바디 외면(1212)은 바디(121)의 외관을 형성할 수 있다. 도 7의 (b)에서 바디 외면(1212)은 바디 내면(1211)에 대응된 형상을 가지나, 바디 외면(1212)은 바디 내면(1211)의 형상과 무관할 수 있다. 예를 들어 바디 외면(1212)은, 사각 기둥의 형상을 가질 수 있다.
도 1 내지 7중 적어도 하나에 도시된 레이저(10)는, “패턴이 형성된 레이저 매질을 구비하는 레이저”라 칭할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 레이저 100: 광발생부
110: 파워 서플라이 120: 하우징
131: 제1 미러 132: 제2 미러
140: 램프 150: 로드
200: 냉각부

Claims (10)

  1. 길이 방향을 가지며 중공부를 형성하는 하우징;
    상기 하우징의 길이 방향으로 길쭉하게 형성되고 상기 하우징에 수용되며 제1 빛을 생성하는 램프(lamp); 그리고
    상기 하우징의 길이 방향으로 길쭉하게 형성되고 상기 하우징에 수용되며 상기 램프와 이격되되 상기 램프와 나란하게 배치되며, 상기 램프로부터 제1 빛을 제공받아 제2 빛을 생성하는 로드(rod)를 포함하고,
    상기 로드는,
    상기 로드의 길이 방향을 기준으로, 측면에 오목하게 형성된 홈(groove)을 포함하는,
    레이저(LASER).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 로드에 형성된 홈은,
    복수 개로 제공되는,
    레이저.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 홈은,
    상기 로드의 길이 방향을 기준으로 방위각 방향으로 형성된,
    레이저.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 복수 개의 홈은,
    상기 로드의 길이 방향으로 배치된,
    레이저.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 홈은,
    상기 로드의 길이 방향으로 형성된,
    레이저.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 홈은,
    상기 로드의 길이 방향을 기준으로 방위각 방향으로 배치된,
    레이저.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 홈은,
    상기 로드의 길이 방향을 기준으로 나사선(spiral helix)의 형상을 가지는,
    레이저.
  8. 제1 항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징에 연결되며 상기 중공부와 연통되어 외부로부터 냉매(coolant)를 제공받아 중공부에 제공하는 제1 광발생부 포트; 그리고
    상기 하우징에 연결되며 상기 중공부와 연통되되 상기 제1 광발생부 포트와 이격되며 외부로 냉매를 배출하는 제2 광발생부 포트를 더 포함하고,
    상기 하우징의 내부로 유입된 냉매는 상기 로드와 열교환(heat-exchange)하는,
    레이저.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 하우징의 길이 방향으로 길쭉하며 상기 중공부를 형성하는 바디;
    상기 바디의 일 단에 연결되어 상기 중공부를 차폐하는 제1 커버;
    상기 바디의 타 단에 연결되어 상기 중공부를 차폐하고, 상기 바디를 기준으로 상기 제1 커버의 맞은편에 위치하는 제2 커버;
    상기 중공부에 위치하고 상기 램프를 수용하며 빛을 투과하는 제1 이너 하우징; 그리고
    상기 중공부에 위치하고 상기 로드를 수용하며 빛을 투과하는 제2 이너 하우징을 포함하는,
    레이저.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 이너 하우징에 연결되며 외부로부터 냉매(coolant)를 제공받아 제2 이너 하우징의 내부로 제공하는 제1 광발생부 포트; 그리고
    상기 제2 이너 하우징에 연결되며 상기 제2 이너 하우징의 내부와 연통하고 상기 제1 광발생부 포트와 이격되며, 외부로 냉매를 배출하는 제2 광발생부 포트를 더 포함하고,
    상기 제2 이너 하우징의 내부로 유입된 냉매는 상기 로드와 열교환(heat-exchange)하는,
    레이저.
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