KR20200065086A - 중공 도파관 레이저 - Google Patents
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Abstract
레이저는 유리-세라믹의 블럭으로 구성되는 하우징을 갖는다. 이 블럭은, 레이저 공진기 내부에서 빛을 위한 두 차원에서 도파관으로서 작용하는 하나 이상의 채널을 규정하도록 기계 가공된다(또는 형성됨). 채널은 블럭 내부에 형성된 공동부들 사이에서 연장되어 있고, 이 공동부는 레이저의 광학 요소, 예컨대, 이득 매체, 공동부 미러, 중간 반사기 등 중의 하나 이상을 유지한다. 각 광학 요소가 광학적으로 정렬되어 공동부의 측면에 단단히 유지되도록, 각 공동부의 위치, 형상 및 크기는 공동부에 유지되는 광학 요소에 맞게 되어 있다.
Description
본 발명은 신규한 설계의 레이저에 관한 것이다.
US5412681A는 슬라브 도파관 CO2 레이저에 관한 것인데, 이 레이저는 평행한 직사각형의 평평한 그리고 시로 이격된 2개의 전극을 포함하고, 이들 전극의 표면은 레이저 가스를 여기시키고 또한 슬라브 전극의 표면에 수직인 평면 내에서 레이저 빛을 안내한다.
이하의 공보는 모노블럭에 형성되어 있는 중공 도파관을 사용하여 빛이 안내되는 광학 회로를 개시한다: Jenkins, R. M., Perrett, B. J., McNie, M. E., Finlayson, E. D., Davies, R.R., Banerji, J. 및 Davies, A.R., "Hollow optical waveguide devices and systems",Proc. SPIE 7113, 71130E (2008); 및 Ian F Elder, Daniel H. Thorne, Robert A Lamb 및 R Mike Jenkins, "Mid-IR laser source using hollow waveguide beam combining", Proc SPIE 972601, 2016.
US2007/0041418에는, 2개의 BeO 층 사이에 형성된 도파관을 갖는 슬라브 CO2 레이저가 기재되어 있다. 도파관은 2개의 목적을 갖는다. 첫째, 도파관의 "Z" 형상으로 인해, 레이저의 물리적 길이가 더 짧아질 수 있다. 둘째, 도파관의 단면적이 종래의 슬라브 레이저에 비해 상대적으로 작기 때문에, 벽으로의 열전달이 개선되며 배출물이 냉각기를 운전시킬 수 있다[단락 26].
본 발명의 일 양태에 따르면, 레이저가 제공되고, 이 레이저는, 이득 매체, 공진기 미러, 상기 이득 매체에 에너지를 주는 펌프 기구, 및 중공 도파관을 포함하고, 중공 도파관은 상기 이득 매체와 공진기 미러 중 적어도 하나의 공진기 미러 사이에 배치되어 이득 매체와 공진기 미러 중 적어도 하나의 공진기 미러 사이에서 빛을 안내한다.
도파관은 광학적 축선의 각 측에 있는 2개의 직교 평면(예컨대, 수직 평면 및 수평 평면) 주위에 레이저 빛을 바람직하게 국한시킨다. 따라서, 광학적 축선을 가로지르는 평면을 취할 때 도파관은 실질적으로 에워싸인 단면 형성, 즉 실질적으로 폐쇄된 단면 형상을 가질 수 있다.
도파관은, 자유 공간 또는 광 관을 통해 공진기 내부에서 빛을 전파시키는 것과 비교하여 더 높은 질의 출력 비임을 제공하도록 더 높은 차수의 모드를 억제하여 최저 차수의 모드(TEM00)를 우선적으로 선택하기 위해 레이저의 작동 파장에 따라 선택될 수 있다(예컨대, 단면 치수를 가짐).
도파관의 단면 형상은 광학적 축선을 따라 볼 때, 어떤 적절한 형상이라도 될 수 있는데, 비제한적인 예를 들면, 원형, 정사각형 및 직사각형이다.
레이저는 레이저의 공진기 내에서 광학 요소(예컨대, 미러, 프리즘, 편광기, 위상 플레이트) 사이에서 안내하는 복수의 중공 도파관을 포함할 수 있다. 복수의 중동 도파관은 공진기 미러 사이에 빛을 위한 구불구불한 광학적 경로를 제공하기 위해 공진기 공동부 내에서 반사기(예컨대, 프리즘 및/또는 미러) 사이에서 연장될 수 있다.
구불구불한 경로는, 레이저의 전체적인 물리적 길이(풋프린트)를 최소화하면서 비교적 긴 공진기 길이를 가능하게 한다.
긴 공진기 길이는, 프레넬(Fresnel) 수 및 그래서 양호한 출력 비임 질을 보장하는 긴 광학적 경로를 제공하는, 즉 비임의 에너지(파워)가 적어도 주로 최저 차수의 모드로 있다.
추가로, 긴 공진기 길이는, 예컨대 Q 스위치와 같은 펄싱 수단과 함께 사용될 때, 예컨대 15ns - 22ns의 비교적 긴 펄스 지속 기간을 제공할 수 있다.
중공 도파관은 한 단부에서 공진기 미러에 의해 폐쇄될 수 있다. 중공 도파관은 다른 단부에서 제 2 공진기 미러에 의해 부분적으로 또는 완전히 폐쇄될 수 있다.
중공 도파관은 본체에 형성되어 있는 도관에 의해 적어도 부분적으로 규정될 수 있다. 본체는 실질적으로 중실일 수 있다. 본체는 블럭 형태, 예컨대 모노블럭일 수 있다.
본체는 공진기 내부에서 빛을 안내하는 복수의 중공 도파관을 제공하는 하나 이상의 도관을 규정할 수 있다(예컨대, 중실체에 형성됨). 추가로 또는 대안적으로, 본체는 복수의 도파관을 제공하는 복수의 도관을 규정할 수 있다. 본체는 공진기 내부에서 빛을 조작하는(예컨대, 예컨대, 증폭하거나, 반사하거나, 분할하거나, 집속시키거나, 분산시키거나 또는 위상 변이시키는 것 중의 하나 이상) 광학 요소를 유지시키는 공동부를 규정할 수 있다. 도파관을 규정하고 개별 공동부 내에서 광학 요소를 지지하는 중실체의 사용은, 광학 요소를 중공 용기 내부에 지지하기 위해 복수의 마운트를 사용하는 전통적인 레이저 설계의 사용과 비교하여 더 큰 기계적 강성을 제공한다.
공동부는 원하는 광학적 정렬을 제공하는 위치에 광학 요소를 지지하고 유지하도록 위치되고 성형될 수 있다. 이로써, 광학적 기계식 마운트 및 수동 조절 또는 정렬이 필요 없다. 바람직하게는, 광학 요소는 정밀 밀링 끼워맞춤으로 공동부 벽에 유지된다.
본체는 공진기 미러 중의 적어도 하나를 유지하는 공동부를 규정할 수 있다.
바람직하게는, 본체는 레이저의 복수의 광학 요소를 유지시키기 위한 복수의 공동부를 포함하는데, 예컨대, 본체는 공진기 미러를 유지하기 위해 배치되는 2개의 공동부를 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 본체는 레이저의 모든 광학 요소를 지지하고 유지하는 공동부를 포함한다.
예시적인 광학 요소는 미러, 프리즘, Q 스위치, 위상 변이기, 지연기, 편광기, 파 플레이트 및 렌즈 중의 하나 이상을 포함한다.
도관은 공동부들 사이에 연장되어, 그 공동부에 유지되는 광학 요소들 사이에서 빛을 안내한다.
본체는, 도관 및 적어도 하나의 공동부를 적어도 부분적으로 규정하는 단일의 일체적인 피스를 포함할 수 있다.
본체는, 서로 협력하여 하나 이상의 도관 및/또는 오목부를 규정하는 제 1 및 제 2 피스를 포함할 수 있다. 제 1 피스에는 채널이 제공될 수 있는데, 즉 이는 채널을 규정할 수 있다. 제 2 피스는 도관의 하나 이상의 측면을 제공할 수 있는데, 예컨대, 예컨대 평평한 측면으로 제 1 피스의 채널의 개방 측을 폐쇄할 수 있고 또는 제 1 피스의 채널과 협력하여 도파관을 규정하는 제 2 채널을 포함한다.
제 1 피스는 단일의 일체적인 피스일 수 있다. 제 2 피스는 단일의 일체적인 피스일 수 있다. 대안적으로, 본체는 하나 이상의 도관이 형성되는 단일의 일체적인 피스로 형성될 수 있다.
도관 및/또는 공동부는 적절한 제조 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 비제한적인 예는, 블럭의 컴퓨터 수치 제어(CNC) 밀링 및/또는 부가 제조를 포함한다.
도관이 단일의 일체적인 피스 본체 내부에 형성되는 구성에서, 부가 제조가 더 적절한 제조 공정이다. 그러면, 본체의 나머지가 광학 요소를 유지하도록 그 광학 요소 주위에 형성되기 전에 광학 요소는 제조 동안에 부분 형성된 본체 안으로 삽입될 수 있다.
본체는 유리, 유리-세라믹 및/또는 다른 세라믹 재료로 만들어질 수 있고, 비제한적인 예는 Macor(TM), AlSi 및 SiN 또는 금속, 예컨대 구리 및/또는 금을 포함한다. 본체는 금속 코팅, 예컨대, 구리 및/또는 금으로 코팅되는 Macor(TM)을 갖는 기판(예컨대, 비금속)을 포함할 수 있다. 선택되는 재료의 선택은, 레이저의 의도된 용례를 위한 본체의 요구되는 기계적 강성 및 취성 파괴 및/또는 레이저의 작동 파장에 근거할 수 있다. 금속 또는 금속 코팅 기판으로 구성되는 본체가 도파관을 따른 전파를 위한 빛의 손실을 줄일 수 있다(비금속 본체와 비교하여). 선택되는 금속은 레이저의 의도된 작동 파장에 달려 있을 것이다.
중공 도파관은 이득 매체와 공진기 미러 사이에 실질적으로 전체 광학 경로 를 제공할 수 있어, 가장 바람직하게, 빛은 공진기 내부의 자유 공간에서 전파하지 않는다.
도파관의 단면 폭(광학적 축선을 가로지르는 평면)은, 당업계에 잘 알려져 있는 설계 원리를 사용하여, 레이저의 작동 파장에 근거하여 선택된다.
이득 매체는 알려져 있는 어떤 형태라도 될 수 있는데, 하지만, 중실 또는 정적인 형태가 자기 충족적이고 그래서 본체의 공동부에 유지될 수 있어 바람직할 수 있다. 일 예시적인 매체는, 약 1064 nm의 파장에서 작동하는 레이저를 위해 사용되는 Nd:YAG 이다.
이득 매체는 본체에 장착될 수 있다. 예컨대, 이득 매체는 도파관 중의 하나 이상을 제공하는 본체의 도관 내부에 장착될 수 있다.
바람직하게는, 본체는 이득 매체와 공진기 미러 사이에 있는 복수의 중공 도파관을 제공하는 복수의 도관을 규정하고, 레이저는 도관들 사이에서 빛을 보내는 하나 이상의 반사기를 포함한다. 이리하여, 공진기 미러 사이의 광학적 경로는 구불구불한 형태를 취할 수 있다. 이러한 구성으로, 구불구불한 광학적 경로를 제공하기 위해 코일형 섬유를 사용하여 관련될 손실을 피할 수 있다.
반사기는 도관들 사이에서 빛을 보내는 프리즘 및/또는 방향 전환 미러를 포함할 수 있다. 반사기는 본체 내의 공동부에 유지될 수 있다.
본체는 레이저의 공진기로부터 출력된 레이저 빛을 위한 도파관 또는 다른 경로를 제공하는 도관을 규정할 수 있다.
본체는 레이저의 공진기로부터 출력된 레이저 빛을 조작하는 광학 회로의 하나 이상의 추가적인 광학 요소를 유지시키기 위한 하나 이상의 공동부를 규정할 수 있다. 본체의 하나 이상의 도관은(또는 본체에 의해 규정되는 추가 도관)은, 레이저의 공진기로부터 출력된 빛을 광학 회로의 추가적인 광학 요소에 또는 그것들 사이에 안내하는 하나 이상의 도파관을 제공할 수 있다. 따라서, 레이저는 통합형 광학 회로의 일부분을 형성할 수 있다.
한 비제한적인 예에서, 광학 회로는 다양하게 전술한 설계로 된 복수의 중공 도파관 레이저의 출력을 조합하는 조합기를 제공할 수 있다.
본 발명은 IR 작동 레이저를 위한 것이지만, 본 발명의 개념은 가시, MWIR 및 LWIR을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 파장에서 작동하는 레이저에도 적용될 수 있다.
다른 양태에서, 광학 회로가 제공되고, 이 광학 회로는, 광학 회로 주위에서 이동하는 빛을 안내하기 위한 도파관을 제공하는 중공 도관을 갖는 본체를 포함하고, 상기 본체에 있는 중공 도관 및/또는 추가의 도관 중의 하나 이상은 다양하게 전술한 바와 같은 레이저의 도파관을 제공한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 레이저가 제공되고, 이 레이저는 이득 매체, 공진기 미러, 상기 이득 매체에 에너지를 주는 펌프 기구, 및 도파관을 포함하고, 도파관은 상기 이득 매체와 공진기 미러 중 적어도 하나의 공진기 미러 사이에 배치되어, 이득 매체 사이에서 빛을 공진기 미러 중 적어도 하나의 공진기 미러 쪽으로 안내하고, 상기 레이저는, 상기 도파관을 규정하는 도관 및 상기 이득 매체와 공진기 미러 중의 하나 이상이 안착되는 오목부를 규정하는 본체를 포함한다.
본 발명은 또한 방법 면에서 설명될 수 있고 그래서 본 발명의 다른 양태에 따르면, 레이저 제조 방법이 제공되는데, 이 방법은, 2개의 공동부 각각의 적어도 일부분; 및 공동부 사이에 연장되어 있고, 레이저가 사용 중일 때 공동부 사이에서 빛을 위한 도파관으로서 작용하는 도관을 규정하는 제 1 단일의 일체적인 피스 본체를 제공하는 단계; 및 상기 레이저의 제 1 광학 요소를 두 공동부 중의 하나에 위치시키고 또한 상기 레이저의 추가 광학 요소를 두 공동부 중의 제 2 공동부에 위치시키는 단계를 포함한다.
제 1 단일의 일체적인 피스 본체는 기계 가공 공정 및/또는 부가 제조 공정으로 제조될 수 있다.
본 방법은, 제 1 단일의 일체적인 피스와 제 2 단일의 일체적인 피스를 함께 결합하는 단계를 포함하고, 제 1 및 제 2 일체적인 피스는 서로 협력하여, 도파관으로서 작용하는 도관을 규정하고, 상기 레이저가 사용 중일 때 상기 도파관은 광학적 축선의 각 측에 있는 2개의 직교 평면 주위에 레이저 빛을 국한시킨다. 제 2 일체적인 피스는 공동부의 일 측면을 규정할 수 있다.
공동부는 바람직하게는 광학 요소를 광학적으로 정렬된 상태로 지지 및 유지시키도록 위치되고 성형되어 있다. 광학 요소는 공동부의 벽에 직접 접해 유지될 수 있다.
본 방법은 상기 레이저의 공진기의 제 1 단부를 제공하는 제 1 미러를 두 공동부 중의 하나에 위치시키고 또한 상기 레이저의 공진기의 제 2 단부를 제공하는 제 2 미러를 상기 두 공동부 중의 제 2 공동부에 위치시키는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 광학 회로 제조 방법이 제공되고, 이 제조 방법은, 다양하게 전술한 바와 같은 제조 방법법에 추가로, 추가의 광학 요소를 단일의 일체적인 피스의 추가 공동부에 위치시키는 것을 포함하고, 상기 회로가 작동 중일 때 상기 추가의 광학 요소는 상기 레이저로부터 출력된 빛을 조작한다.
이제 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 중공 도파관을 포함하는 레이저의 개략적인 평면도로, 뚜껑은 나타나 있지 않다.
도 2는 도 1의 레이저의 개략적인 측면도로, 뚜껑이 함께 나타나 있다.
도 3은 도 1의 레이저의 개략적인 끝면도로, 광학 축선을 따라 볼 때 뚜껑이 나타나 있다.
도 4는 레이저의 제 2 실시 형태의 사시도로, 광학적 레이아웃을 볼 수 있도록 뚜껑은 없다.
도 5는 도 4의 레이저의 사시도로, 뚜껑이 있는 것으로 나타나 있다.
도 6은 복수의 중공 도파관 레이저 및 비임 조합기를 포함하는 광학 회로의 개략도로, 레이저와 조합기 회로는 단일체로 통합되어 있다.
도 2는 도 1의 레이저의 개략적인 측면도로, 뚜껑이 함께 나타나 있다.
도 3은 도 1의 레이저의 개략적인 끝면도로, 광학 축선을 따라 볼 때 뚜껑이 나타나 있다.
도 4는 레이저의 제 2 실시 형태의 사시도로, 광학적 레이아웃을 볼 수 있도록 뚜껑은 없다.
도 5는 도 4의 레이저의 사시도로, 뚜껑이 있는 것으로 나타나 있다.
도 6은 복수의 중공 도파관 레이저 및 비임 조합기를 포함하는 광학 회로의 개략도로, 레이저와 조합기 회로는 단일체로 통합되어 있다.
도 1 내지 3은 레이저(1)를 도시하고, 이 레이저는 제 1 단부 공진기 미러(3)와 제 2 단부 공진기 미러(4) 사이에 배치되는 레이저 이득 매체(2)를 가지며, 후자는 공진기 미러(3, 4) 사이에 형성되는 레이저(1)의 공진기로부터 출력을 제공하도록 부분적으로 반사성이다. 레이저(1)는, 이득 매체(2)와 제 1 단부 공진기 미러(3) 사이에서 빛을 안내하는 제 1 중공 도파관(5) 및 빛을 이득 매체(2)로부터 제 2 단부 공진기 미러(4)로 안내하는 제 2 중공 도파관(6), 및 레이저(1)의 출력 포트를 제공하는 출력 미러(4)를 투과한 빛을 안내하는 제 3 중공 도파관(7)을 더 포함한다.
레이저(1)는 예컨대 Macor 또는 다른 적절한 재료의 단일 일체적인 중실 피스(piece)(모노블럭)로 형성되는 샤시(9)를 포함한다. 모노블럭은 예컨대 CNC 가공을 사용하여 밀링 가공되어, 제 1, 2 및 3 도파관(5, 6, 7)의 세 측면을 제공하는 중공 채널, 및 미러(3, 4)와 펌프 기구(8)를 유지하기 위한 오목부를 규정한다. 채널의 일부분은 또한 (안착되는) 레이저 이득 매체(2)를 유지시키는 작용을 한다. 레이저(1)는 역시 모노블럭으로 형성된 뚜껑(10)을 포함하고, 이 뚜껑은 샤시(9)에 접해 놓여, 공진기 내의 빛의 광학 축선(X - X) 주위를 에워싸도록, 정사각형 단면(도 3 참조)의 도파관(5, 6, 7)을 제공하는 채널을 폐쇄한다.
뚜껑(10)은 채널의 일부분을 제공하기 위해 샤시(9)의 채널 및 오목부와 일치하는 채널 및/또는 오목부를 제공하도록 프로파일링될 수 있다.
채널은 다른 단면 형상을 가질 수 있다.
채널의 폭과 길이의 치수는, 프레넬(Fresnel) 수가 주로 TEM00, 즉 많은 용례에 대해 바람직한 비임 특성인 최저 모드인 출력 비임과 적합하도록 선택된다.
오목부는 광학 요소가 원하는 광학적 정렬로 단단히(즉, 놀음 없이) 유지되도록 바람직하게 성형, 크기 결정 및 위치된다. 그럼에도 불구하고, 덜 바람직하기는 하지만, 오목부는 광학 요소가 수동으로 정렬될 수 있도록 광학 요소가 오목부 내에서 움직일 수 있게 하기 위해 정렬 수단을 추가로 유지시키도록 될 수 있다.
펌프 기구는 선택된 이득 매체과 함께 사용되기에 적합한 알려져 있는 어떤 형태라도 될 수 있다.
도 4는 중공 도파관 레이저(10)의 일 변형 실시 형태로, 뚜껑이 없이 나타나 있어 광학적 레이아웃을 볼 수 있다, 레이저(10)는, 제 1 단부 공진기 미러(13)와 제 2 단부 공진기 미러(14) 사이에 광학적으로 배치되는 레이저 이득 결정(12); 레이저 이득 결정(12)에 에너지를 주는 펌프 기구(15); 제 1 반사 프리즘(16); 제 2 반사 프리즘(17); 제 1 쌍의 매칭되는 쐐기형 프리즘(Risley 프리즘으로도 알려져 있음)(18); 제 2 쌍의 매칭되는 쐐기형 프리즘(19); 편광 비임 분할기(20); Q 스위치(21); 하프 파 플레이트 또는 쿼터(quarter) 플레이트(22), 및 쿼터 파 플레이트(23)를 포함한다.
중공 도파관이 위쪽에서 각 광학 요소(펌프(15)는 제외함) 사이에 연장되어 있어, 공진기 미러(13, 14) 사이에서 연장되는 구불구불한 광학적 경로를 제공한다.
레이저(10)는 샤시(24)와 뚜껑(25)을 포함하고(도 5 참조), 이들 각각은 예컨대 Macor(TM)와 같은 유리 세라믹의 모노블럭으로 형성된다(하지만, 유리 세라믹 외의 다른 재료도 사용될 수 있음). 샤시(24)는 밀링 가공되어, 중공 도파관의 일부분을 규정하는 채널, 및 공진기 미러(13, 14), 프리즘(16, 17), 비임 분할기(20), Q 스위치(21) 및 플레이트(23, 23)가 안착되고 또한 광학적 경로와 광학적으로 정렬되어 유지되는 오목부를 제공한다. 이 실시 형태에서, 레이저 이득 결정(12)은 샤시(24)에 제공되어 있는 절취부 내에 위치되지만, 대신에 샤시(24)를 통과하는 채널 내부에 유지될 수도 있다. 샤시(24)는 또한 비임 분할기(20)로부터 나오는 레이저(10)의 출력 포트를 제공하는 넓은 채널(26)을 포함한다.
제 1 또는 제 2 프리즘(16, 17)에 들어가는 빛은 이들 프리즘 사이에서 세번(이 보다 더 많거나 더 적을 수 있음) 앞뒤로 반사되고 매번 개별적인 중공 도파관을 통해 이동한다. 구불구불한 광학적 경로에 의해, 물리적으로 짧은 풋프린트를 갖는 레이저에서 긴 길이의 공진기를 수용할 수 있다.
쐐기형 프리즘(18, 19), 플레이트(22, 23), Q 스위치(21), 비임 분할기(20)의 기능은 잘 알려져 있고 그래서 더 상세히 설명하지 않을 것이다. 이들 구성 요소 각각은 선택적인 것임을 알 것이다.
바람직한 것은 아니지만, 공진기 미러 사이의 광학적 경로의 일부분은, 예컨대 이득 매체와 중공 도파관 사이의 틈의 결과로 자유 공간을 통해 연장될 수 있다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 뚜껑(25)은 관통 구멍을 포함할 수 있고 광학 요소는 이 관통 구멍을 통해 연장될 수 있다. 이는 선택적인 것이다. 대안적인 구성에서, 뚜껑은 광학 요소를 완전히 수용할 수 있다.
도 6은 비임 조합기로서 기능하는 광학 회로(30)의 개략도이다. 이 회로(30)는 2개의 중공 도파관 레이저(31, 32)를 포함하고, 이들 두 레이저는 단일의 일체적인 피스(예컨대, 모노블럭)에 의해 제공되는 샤시(33) 상에 형성된다. 도파관을 제공하고 중공 도파관 레이저(31, 32)의 광학 요소를 유지하기 위해 사용되는 채널 및 오목부에 추가로, 샤시(33)는 추가의 채널을 규정하는데, 이 채널은, 뚜껑(나타나 있지 않음)과 함께, 각각의 레이저(31, 32)로부터 레이저 출력(TEM00 보다 높은 모드의 전파를 억제하도록 형성되어 있지 않을 수 있음)을 비임 조합기 요소(36)에 안내하는 에워싸인 중공 도파관(34, 35)을 제공한다. 비임 조합기(36)로부터 나온 조합된 출력은 단일의 비임 축선 상에서 중공 도파관(37)(역시 샤시(33)에 형성되어 있는 채널로 제공됨) 내에 수용된다. 비임 조합기(36)의 형태는, 레이저(31, 32)에서 나오는 출력의 파장이 동일한지 또는 다른지에 달려 있을 것이다. 어느 경우든 비임 조합기의 형태는 당업자에게는 통상적인 것이다. 일 변형 실시 형태에서는 2개 보다 많은 레이저가 샤시(22)에 형성될 수 있음을 알 것이다.
대안적인 광학 회로가 배치되어 추가적인 또는 대안적인 기능을 제공할 수 있음을 알 것이다. 예컨대, 통합형 레이저를 포함하는 통합형 광학 화로를 사용하여, LIDAR 시스템의 광학 회로를 제공할 수 있다.
위의 실시 형태는 선형 공진기를 설명했지만, 본체의 도관들은 균등하게 배치되어 링형 공진기를 제공할 수도 있다.
덜 바람직하지만, 샤시는 블럭 형태 외에도 판형일 수 있고, 폭과 길이에 걸쳐 대략 동일한 두께를 갖는 판 재료는, 형태에 있어서 진공 몰딩된 피스와 비슷하게 도관 및 오목부를 규정하도록 프로파일링된다.
Claims (23)
- 레이저로서, 이득 매체, 공진기 미러, 상기 이득 매체에 에너지를 주는 펌프 기구, 및 중공 도파관을 포함하고, 중공 도파관은 상기 이득 매체와 공진기 미러 중 적어도 하나의 공진기 미러 사이에 배치되어 이득 매체와 공진기 미러 중 적어도 하나의 공진기 미러 사이에서 빛을 안내하고, 중공 도파관의 단면 치수는 최저 차수의 모드를 갖는 비임을 우선적으로 선택하는, 레이저.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중공 도파관은 적어도 부분적으로 단일의 일체적인 피스(piece) 본체에 의해 규정되는 하나 이상의 도관에 의해 적어도 부분적으로 제공되는, 레이저. - 제 2 항에 있어서,
상기 단일의 일체적인 피스 본체는, 상기 이득 매체와 공진기 미러 중 적어도 하나의 공진기 미러 사이에서 빛을 안내하는 복수의 중공 도파관을 제공하는 하나 이상의 도관을 규정하는, 레이저. - 제 3 항에 있어서,
상기 본체는 이득 매체와 공진기 미러 사이에 있는 복수의 도파관을 제공하는 복수의 도관을 규정하고, 상기 레이저는 상기 도관들 사이에서 빛을 보내는 반사기를 포함하는, 레이저. - 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 본체는, 레이저의 공진기 내부에서 빛을 조작하는 광학 요소를 유지하는 공동부를 규정하는, 레이저. - 제 5 항에 있어서,
상기 공동부는 상기 광학 요소를 광학적으로 정렬된 상태로 유지시키도록 성형 및 크기 결정되어 있는, 레이저. - 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체는 상기 이득 매체, 공진기 미러 및 반사기 중의 하나 이상을 유지시키는 하나 이상의 공동부를 포함하는, 레이저. - 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저는 Q 스위치를 포함하고, Q 스위치는 상기 본체에 의해 제공되는 추가의 공동부에 유지되고, 상기 본체에 제공되어 있는 중공 도파관을 통해 이동하는 빛이 상기 스위치에 입사는, 레이저. - 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체에 의해 규정되는 도관 또는 추가의 도관은 레이저로부터 출력된 레이저 빛을 안내하는 작용을 하는, 레이저. - 광학 회로로서, 광학 회로 주위에서 이동하는 빛을 안내하기 위한 도파관을 제공하는 중공 도관을 갖는 본체를 포함하고, 상기 본체에 있는 중공 도관 및/또는 추가의 도관 중의 하나 이상은 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 레이저를 위한 중공 도파관을 제공하는, 광학 회로.
- 제 10 항에 있어서,
상기 본체는 상기 도관을 제공하는 채널이 형성되는 모놀리스(monolith)를 포함하는, 광학 회로. - 레이저로서, 이득 매체, 공진기 미러, 상기 이득 매체에 에너지를 주는 펌프 기구, 및 도파관을 포함하고, 도파관은 상기 이득 매체와 공진기 미러 중 적어도 하나의 공진기 미러 사이에 배치되어, 이득 매체 사이에서 빛을 공진기 미러 중 적어도 하나의 공진기 미러 쪽으로 안내하고, 상기 레이저는, 상기 도파관을 규정하는 도관 및 상기 이득 매체와 공진기 미러 중의 하나 이상이 안착되는 공동부를 규정하는 본체를 포함하는, 레이저.
- 제 12 항에 있어서,
상기 본체는 상기 도관의 적어도 일부분을 제공하는 채널을 규정하는 제 1 피스로 구성되는, 레이저. - 제 13 항에 있어서,
상기 본체는,상기 제 1 피스와 협력하여 상기 도관을 제공하는 제 2 피스로 구성되는, 레이저. - 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 피스는 단일의 일체적인 피스인, 레이저. - 레이저 제조 방법으로서,
2개의 공동부 각각의 적어도 일부분; 및
상기 공동부 사이에 연장되어 있고, 레이저가 사용 중일 때 공동부 사이에서 빛을 위한 도파관으로서 작용하는 도관
을 규정하는 제 1 단일의 일체적인 피스 본체를 제공하는 단계; 및
상기 레이저의 제 1 광학 요소를 두 공동부 중의 하나에 위치시키고 또한 상기 레이저의 추가 광학 요소를 두 공동부 중의 제 2 공동부에 위치시키는 단계를 포함하는 레이저 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 단일의 일체적인 피스 본체는 기계 가공 공정 및/또는 부가 제조 공정으로 제조되는, 방법. - 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 단일의 일체적인 피스와 제 2 단일의 일체적인 피스를 함께 결합하는 단계를 포함하고, 제 1 및 제 2 일체적인 피스는 서로 협력하여, 도파관으로서 작용하는 도관을 규정하고, 상기 레이저가 사용 중일 때 상기 도파관은 광학적 축선의 각 측에 있는 2개의 직교 평면 주위에 레이저 빛을 국한시키는, 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 2 일체적인 피스는 상기 공동부 중의 적어도 하나의 일 측면을 규정하는, 방법. - 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공동부는 상기 광학 요소를 광학적으로 정렬된 상태로 지지 및 유지시키도록 위치되고 성형되어 있는, 레이저. - 제 20 항에 있어서,
상기 광학 요소는 상기 공동부의 벽에 직접 접해 유지되는, 방법. - 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저의 공진기의 제 1 단부를 제공하는 제 1 미러를 두 공동부 중의 하나에 위치시키고 또한 상기 레이저의 공진기의 제 2 단부를 제공하는 제 2 미러를 상기 두 공동부 중의 제 2 공동부에 위치시키는 단계를 포함하는 레이저 제조 방법. - 광학 회로 제조 방법으로서, 제 16 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 추가로, 추가의 광학 요소를 단일의 일체적인 피스의 추가 공동부에 위치시키는 것을 포함하고, 상기 회로가 작동 중일 때 상기 추가의 광학 요소는 상기 레이저로부터 출력된 빛을 조작하는, 광학 회로 제조 방법.
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