KR20200089784A - Optical focusing device for high power laser - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, disclosed is a light concentrating device for a high power laser. The light concentrating device for a high power laser may remove a configuration of a separate condensing lens or reflective element, reduce manufacturing costs, reduce manufacturing processes, and reduce a size of an instrument by concentrating light travelling in parallel to a focal portion of a light concentrating means using the light concentrating means installed on an optical axis and a concentric axis.

Description

고출력 레이저용 광 집속장치{OPTICAL FOCUSING DEVICE FOR HIGH POWER LASER}OPTICAL FOCUSING DEVICE FOR HIGH POWER LASER

본 발명은 고출력 레이저용 광 집속장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 광축과 동심축에 설치한 광 집속수단을 이용하여 평행하게 진행되는 빛을 광 집속수단의 초점부분으로 집광하는 고출력 레이저용 광 집속장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical focusing device for a high-power laser, and more specifically, a light for a high-power laser that focuses light traveling in parallel to a focal part of the light focusing means by using an optical focusing means installed on the optical axis and concentric axis. It is about a focusing device.

고출력 레이저 다이오드는 편광, 간섭성, 직진성 등의 레이저 고유 특성으로 인해 의료산업, 반도체/전자 산업, 자동차/조선 산업 및 국방 산업 등에 널리 사용되고 있다.High-power laser diodes are widely used in the medical industry, semiconductor/electronics industry, automotive/shipbuilding industry, and defense industry due to their unique characteristics such as polarization, coherence, and straightness.

이러한 고출력 레이저 다이오드는 단일 광원 칩의 경우 특성 최적화는 많이 구현되어 있으나 집적화에 따른 전기적/광학적 상호 간섭에 의한 특성 변화와 축열에 의한 성능 저하가 발생하는 문제점이 있다.In the case of a single light source chip, the high power laser diode has many characteristics optimization, but there is a problem in that a characteristic change due to electrical/optical mutual interference due to integration and performance deterioration due to heat storage occur.

특히, 어레이 광원 칩과 광섬유 사이의 결합효율을 높이고 반사 문제 등을 최소화하기 위한 최적의 구도 설계가 요구되고 있다.In particular, an optimal composition design is required to increase the coupling efficiency between the array light source chip and the optical fiber and minimize reflection problems.

한국 공개특허공보 공개번호 제10-2015-0096299호(발명의 명칭: 레이저 합성 광학 장치)에는 복수의 반도체 레이저 어레이와, 복수의 반도체 레이저 어레이 중 적어도 1개의 반도체 레이저 어레이로부터 출사되는 레이저 광속을 반사하는 반사 소자를 구비하며, 복수의 반도체 레이저 어레이의 각각으로부터 출사되는 레이저 광속이 1개의 집광점에 집광될 때에, 적어도 1개의 반도체 레이저 어레이로부터 출사되는 레이저 광속은 반사 소자에서 반사된 후, 집광점에 집광되도록 구성된 레이저 합성 광학 장치가 개시되어 있다.Korean Patent Application Publication No. 10-2015-0096299 (invention name: laser synthesis optical device) reflects a plurality of semiconductor laser arrays and a laser beam emitted from at least one semiconductor laser array of the plurality of semiconductor laser arrays When the laser light beam emitted from each of the plurality of semiconductor laser arrays is focused at one condensing point, the laser light beams emitted from at least one semiconductor laser array are reflected at the reflective element and then converged. Disclosed is a laser synthesized optical device configured to focus on.

도 1은 종래기술에 따른 레이저 광을 집광하기 위한 구성을 나타낸 예시도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 합성 광학 장치(1)는, 복수의 반도체 레이저 어레이(10a, 10b, 10c)와, 복수의 반도체 레이저 어레이(10a, 10b, 10c) 중 적어도 1개의 반도체 레이저 어레이(10b, 10c)로부터 출사되는 레이저 광속을 반사하는 반사 소자(11b, 11c)를 구비하며, 복수의 반도체 레이저 어레이(10a, 10b, 10c)의 각각으로부터 출사되는 레이저 광축(15a, 15b, 15c)이 1개의 집광점(14)에 집광될 때에, 적어도 1개의 반도체 레이저 어레이(10b, 10c)로부터 출사되는 레이저 광축(15a, 15b, 15c)은 반사 소자(11b, 11c)에서 반사된 후, 집광점(14)에 집광되도록 렌즈 어레이(12)와 집광 렌즈(13)로 이루어진 집광부(18)를 포함하여 구성된다.1 is an exemplary view showing a configuration for condensing laser light according to the prior art, and as shown in FIG. 1, the laser synthesis optical device 1 includes a plurality of semiconductor laser arrays 10a, 10b, and 10c. , Reflecting elements (11b, 11c) for reflecting the laser beam emitted from at least one semiconductor laser array (10b, 10c) of the plurality of semiconductor laser array (10a, 10b, 10c), a plurality of semiconductor laser array ( When the laser optical axes 15a, 15b, 15c emitted from each of 10a, 10b, 10c are focused at one converging point 14, the laser optical axes emitted from at least one semiconductor laser array 10b, 10c ( 15a, 15b, and 15c) are configured to include a condenser 18 composed of a lens array 12 and a condenser lens 13 so as to be condensed at the condensing point 14 after being reflected by the reflecting elements 11b, 11c. .

또한, 도 2는 종래기술에 따른 레이저 광을 집광하기 위한 다른 구성을 나타낸 예시도로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 레이저 합성 광학 장치(2)는 복수의 레이저 어레이(20, 20a)와, 각 레이저 어레이(20, 20a)의 출력광을 집광하기 위한 제1 렌즈(21)와 제2 렌즈(22)가 설치되고, 반사부(24)와 다이크로익 반사부(25)를 통해 반사된 출력광은 제3 렌즈(26)에서 집광되어 평행광으로 출력되며, 필터부(27)를 통과한 다음 광섬유(28)에 입사되도록 구성된다. In addition, Figure 2 is an exemplary view showing another configuration for condensing laser light according to the prior art, as shown in Figure 2, the laser synthesis optical device 2 is a plurality of laser arrays (20, 20a), each The first lens 21 and the second lens 22 for condensing the output light of the laser arrays 20 and 20a are installed, and the output reflected through the reflector 24 and the dichroic reflector 25 The light is collected by the third lens 26 and output as parallel light, and is configured to pass through the filter unit 27 and then enter the optical fiber 28.

그러나, 종래기술에 따른 레이저 광을 집광하는 구성은 다수의 레이저 광을 집광시키기 위해 다수의 집광렌즈와 반사소자의 조합을 이용하여 광섬유의 입사부에 결속되도록 구성되어 크기가 증가하고, 구성이 커지는 문제점이 있다.However, the configuration for condensing the laser light according to the prior art is configured to bind to the incident portion of the optical fiber by using a combination of a plurality of condensing lenses and a reflecting element to condense a plurality of laser lights, so that the size increases and the configuration increases. There is a problem.

또한, 종래기술에 따른 레이저 광을 집광하는 구성은 다수의 집광 렌즈와 반사소자를 사용하여 레이저 다이오드(LD) 모듈의 증가와 그에 따른 정밀한 정렬이 요구되는 문제점이 있다.In addition, the configuration for condensing the laser light according to the prior art has a problem in that an increase in the laser diode (LD) module using a plurality of condensing lenses and a reflecting element and precise alignment are required.

또한, 종래기술에 따른 레이저 광을 집광하는 구성은, 다수의 반사 소자를 사용함으로써, 도 2의 이미지(29)와 같이 균일하지 못한 배광을 형성하는 문제점이 있다.In addition, the configuration for condensing the laser light according to the prior art, there is a problem in that by using a plurality of reflective elements, it forms a non-uniform light distribution as in the image 29 of FIG.

한국 공개특허공보 공개번호 제10-2015-0096299호(발명의 명칭: 레이저 합성 광학 장치)Korean Patent Publication No. 10-2015-0096299 (Invention name: laser synthesis optical device)

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 광축과 동심축에 설치한 광 집속수단을 이용하여 평행하게 진행되는 빛을 광 집속수단의 초점부분으로 집광하는 고출력 레이저용 광 집속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve this problem, the present invention aims to provide a high-power laser light focusing device that focuses light traveling in parallel to the focal part of the light focusing means by using a light focusing means installed on the optical axis and concentric axis. do.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수의 발광소자가 어레이된 광원부; 및 상기 광원부로부터 출력된 빛이 입사되는 입사부와 상기 입사된 빛이 출사되는 출사부를 구비한 집광부를 포함하고, 상기 집광부는 내측 표면이 상기 입사부로부터 출사부측으로 좁아지는 포물면을 형성한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a light source unit in which a plurality of light emitting elements are arrayed; And a light condensing unit having an incidence part through which light output from the light source part is incident and an outgoing part from which the incident light is emitted, wherein the light collecting part forms a parabolic surface whose inner surface is narrowed from the incidence part toward the exit part side. It is characterized by.

또한, 본 발명에 따른 상기 광원부는 집광부와 동심축 상에 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the light source according to the present invention is characterized in that it is installed on the concentric shaft with the light collecting portion.

또한, 본 발명에 따른 상기 광원부의 발광소자는 입사부의 직경(d1) 범위 이내에 배치되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the light emitting element of the light source according to the present invention is characterized in that it is arranged to be disposed within the diameter (d1) of the incident portion.

또한, 본 발명에 따른 상기 발광소자는 상기 집광부의 입사부 측에 동심원 형상으로 배치되고, 바람직하게는 레이저 다이오드로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the light emitting device according to the present invention is arranged in a concentric shape on the side of the incident portion of the light collecting portion, it is characterized in that it is preferably made of a laser diode.

또한, 본 발명에 따른 상기 광원부는 발광소자의 동작으로 발생되는 열을 방출하는 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the light source according to the present invention is characterized in that it further comprises a heat dissipation unit that emits heat generated by the operation of the light emitting element.

또한, 본 발명에 따른 상기 집광부는 포물면이 빛을 반사하는 반사성을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the light collecting unit according to the present invention is characterized in that the parabolic surface has a reflectivity to reflect light.

또한, 본 발명에 따른 상기 포물면은 금속, 유전체 미러 또는 그 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the parabolic surface according to the present invention is characterized in that it comprises a metal, a dielectric mirror or a combination thereof.

또한, 본 발명에 따른 상기 집광부는 Al, Ag, STS 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the light collecting unit according to the present invention is characterized in that it is made of any one of Al, Ag, STS.

또한, 본 발명에 따른 상기 집광부는 CPC(Compound Parabolic Concentrator)인 것을 특징으로 한다.In addition, the light collecting unit according to the present invention is characterized in that the CPC (Compound Parabolic Concentrator).

또한, 본 발명에 따른 상기 집광부의 출사부는 포물면에 의해 형성되는 초점위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the exit portion of the light collecting portion according to the present invention is characterized in that it is formed at a focal position formed by a parabolic surface.

본 발명은 광축과 동심축에 설치한 광 집속수단을 이용하여 평행하게 진행되는 빛을 광 집속수단의 초점부분으로 집광함으로써, 별도의 집광 렌즈나 반사소자의 구성을 제거할 수 있는 장점이 있다.The present invention has an advantage of removing the configuration of a separate condensing lens or a reflecting element by condensing light traveling in parallel to the focal part of the light converging means using the light converging means installed on the optical axis and concentric axis.

또한, 본 발명은 집광 렌즈와 반사소자의 제거를 통해 제조비용을 감소시킬 수 있고, 별도의 정렬과정을 배제함으로써 제조공정을 축소시킬 수 있으며, 기구물의 크기를 축소시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of reducing the manufacturing cost through the removal of the condensing lens and the reflecting element, the manufacturing process can be reduced by excluding a separate alignment process, and the size of the equipment can be reduced.

도 1은 종래기술에 따른 레이저 광을 집광하기 위한 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 종래기술에 따른 레이저 광을 집광하기 위한 다른 구성을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 고출력 레이저용 광 집속장치를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3에 따른 고출력 레이저용 광 집속장치의 구조를 나타낸 단면도.
도 5는 도 3에 따른 고출력 레이저용 광 집속장치의 광 집광부를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 고출력 레이저용 광 집속장치의 배광분포를 나타낸 예시도.1 is an exemplary view showing a configuration for condensing laser light according to the prior art.
Figure 2 is an exemplary view showing another configuration for condensing the laser light according to the prior art.
3 is a perspective view showing an optical focusing device for a high power laser according to the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing the structure of the optical focusing device for a high power laser according to Figure 3;
5 is a cross-sectional view showing a light converging unit of the high-power laser light focusing device according to FIG.
Figure 6 is an exemplary view showing the light distribution of the high-power laser light focusing device according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고출력 레이저용 광 집속장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a high-power laser light focusing device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In the present specification, the expression that a part “includes” a certain component does not exclude other components, but may mean that other components may be further included.

또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.In addition, terms such as "‥ unit", "‥ group", "‥ module" mean a unit that processes at least one function or operation, which can be divided into hardware or software, or a combination of the two.

도 3은 본 발명에 따른 고출력 레이저용 광 집속장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 따른 고출력 레이저용 광 집속장치의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 3에 따른 고출력 레이저용 광 집속장치의 광 집광부를 나타낸 단면도이다.3 is a perspective view showing a high-power laser light focusing device according to the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a high-power laser light focusing device according to FIG. 3, and FIG. 5 is a high-power laser light focusing device according to FIG. 3 It is a sectional view showing the light converging portion of the device.

도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 광 집속장치(100)는 광원부(110)와, 집광부(120)와, 광섬유(130)를 포함하여 구성된다.3 to 5, the light focusing device 100 according to the present invention includes a light source unit 110, a light collecting unit 120, and an optical fiber 130.

상기 광원부(110)는 복수의 발광소자(111)가 어레이된 구성으로서, 집광부(120)의 일측에 평행하게 설치되고, 발광소자(111)와 기판부(112)와, 방열부(113)를 포함하여 구성된다. The light source unit 110 is a configuration in which a plurality of light emitting elements 111 are arrayed, and is installed parallel to one side of the light collecting unit 120, and the light emitting element 111, the substrate unit 112, and the heat dissipation unit 113 It is configured to include.

또한, 상기 광원부(110)는 집광부(120)와 동심축 상에 설치하여 평행하게 진행하는 빛이 집광부(120)를 통해 집광될 수 있도록 한다.In addition, the light source unit 110 is installed on the concentric shaft with the light converging unit 120 so that light traveling in parallel can be condensed through the light converging unit 120.

또한, 상기 광원부(110)의 발광소자(111)는 집광부(120)의 입사부(121) 측에 동심원 형상으로 배치된다.In addition, the light emitting element 111 of the light source unit 110 is disposed in a concentric circle shape on the side of the incident portion 121 of the light collecting unit 120.

즉, 광원부(110)의 발광소자(111)를 입사부(121)의 주변을 중심으로 동심원 형태로 배치함으로써, 좁은 영역에서 발광소자(111)의 밀집도가 증가될 수 있도록 구성한다.That is, the light emitting element 111 of the light source unit 110 is arranged in a concentric circle shape around the periphery of the incident portion 121 so that the density of the light emitting element 111 can be increased in a narrow area.

또한, 상기 광원부(110)의 발광소자(111)는 입사부(121)의 직경(d1) 범위 이내에 배치되도록 구성한다.In addition, the light emitting element 111 of the light source unit 110 is configured to be disposed within the diameter d1 of the incident unit 121.

이러한 발광소자(111)의 배치를 통해 상기 발광소자(111)의 방사각 범위(0°~ 2°)에서 출력되는 빛이 입사부(121)로 입사되어 집광부(120)를 통해 집광됨으로써, 발광소자(111)로부터 출력된 빛의 입사율과 집광부(120)의 의한 빛의 집광율이 증가될 수 있도록 한다.Through the arrangement of the light emitting device 111, light output from the radiation angle range (0° to 2°) of the light emitting device 111 is incident on the incident part 121 and condensed through the light collecting part 120, The incident rate of light output from the light emitting element 111 and the concentration of light by the condenser 120 can be increased.

또한, 상기 발광소자(111)는 입사부(121)의 직경(d1) 범위내에서 동심원 형상으로 배치하거나, 또는 직선형상, 다각형상 등 임의의 형상으로 자유롭게 배치할 수도 있다.In addition, the light emitting element 111 may be arranged in a concentric circle shape within the diameter d1 of the incidence portion 121, or may be freely arranged in any shape such as a linear shape or a polygonal shape.

상기 발광소자(111)는 바람직하게는 레이저 다이오드로 구성되지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 레이저, 일정 파장범위의 빛을 출력하는 반도체 발광소자, 고출력의 빛을 출력하는 발광소자로 실시예를 변경하여 구성할 수도 있다.The light emitting device 111 is preferably composed of a laser diode, but is not limited thereto, and the embodiment is changed to a laser, a semiconductor light emitting device that outputs light in a predetermined wavelength range, and a light emitting device that outputs high output light. It can also be configured.

또한, 상기 광원부(110)는 발광소자(111)의 동작으로 발생되는 열을 방출하는 방열부(113)를 기판부(112)의 배면에 추가 구성함으로써, 상기 발광소자(111)가 일정 온도를 유지할 수 있도록 한다.In addition, the light source unit 110 further comprises a heat dissipation unit 113 for dissipating heat generated by the operation of the light emitting device 111 on the back surface of the substrate unit 112, so that the light emitting device 111 has a predetermined temperature. Keep it.

상기 집광부(120)는 광원부(110)로부터 출력되어 평행하게 조사되는 빛을 집광시키는 구성으로서, 상기 광원부(110)로부터 출력된 빛이 입사되는 입사부(121)와 상기 입사된 빛이 출사되는 출사부(122)와, 내측 표면이 상기 입사부(121)로부터 출사부(122)측으로 좁아지는 포물면(123)을 포함하여 구성된다.The light converging unit 120 is configured to condense light emitted from the light source unit 110 and being irradiated in parallel, and the incident unit 121 to which light output from the light source unit 110 is incident and the incident light is emitted. It comprises a projecting part 122 and a parabolic surface 123 whose inner surface is narrowed from the incident part 121 toward the exit part 122 side.

즉, 입사부(121)의 직경(d1)은 출사부(122)의 직경(d2)보다 일정 크기 작게 이루어진다.That is, the diameter d1 of the incident portion 121 is made smaller than the diameter d2 of the exit portion 122.

또한, 상기 출사부(122)는 입사부(121)로부터 일정 거리(l) 이격된 위치에 형성되고, 바람직하게는 포물면(123)에 의해 형성되는 초점위치에 상기 출사부(122)를 형성한다.In addition, the exit portion 122 is formed at a position spaced a predetermined distance (l) from the incidence portion 121, preferably forms the exit portion 122 at a focal position formed by the parabolic surface 123 .

또한, 상기 집광부(120)는 CPC(Compound Parabolic Concentrator, 복합 포물면 집광기)로 구성되고, 상기 CPC는 광원부(110)로부터 출력된 평행광이 입사되면, 상기 입사된 평행광을 내부의 포물면에서 반사를 통해 집광시키는 구성이다.In addition, the light converging unit 120 is composed of a compound parabolic concentrator (CPC), and when the parallel light output from the light source unit 110 is incident on the CPC, the incident parallel light is reflected from the internal parabolic surface. It is a condensing configuration.

또한, 상기 CPC는 내부의 포물면에 금속 또는 유전체 코팅과 같은 반사 코팅을 형성하는 중공 CPC(hollow CPC)로 구성하거나 또는 빛이 내부 전반사(TIR)에 의해 CPC의 표면으로부터 반사되는 중실 CPC(solid CPC)로 구성할 수 있다.In addition, the CPC is composed of a hollow CPC (hollow CPC) that forms a reflective coating such as a metal or dielectric coating on the inside parabolic surface, or a solid CPC (solid CPC) in which light is reflected from the surface of the CPC by total internal reflection (TIR). ).

상기 포물면(123)은 빛을 반사하는 반사성을 갖도록 구성되고, 상기 포물면(123)은 금속, 유전체 미러 또는 그 조합을 포함하는 구성을 통해 반사성을 갖도록 구성할 수 있다.The parabolic surface 123 is configured to have reflectivity to reflect light, and the parabolic surface 123 may be configured to have reflectivity through a configuration including a metal, a dielectric mirror, or a combination thereof.

본 실시예에서는 상기 집광부(120) 구성을 CPC로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 내부 형상이 포물면을 형성하고 상기 포물면에 반사부재를 구비한 집광부재면 무방하다.In this embodiment, the configuration of the light collecting unit 120 is described as CPC, but is not limited thereto, and the light collecting member surface having an internal shape forming a parabolic surface and having a reflective member on the parabolic surface may be used.

또한, 상기 집광부(120)는 Al, Ag, STS 등과 같은 금속재로 구성할 수도 있다.In addition, the light collecting unit 120 may be made of a metal material such as Al, Ag, STS, and the like.

도 6은 본 발명에 따른 고출력 레이저용 광 집속장치의 배광분포를 나타낸 예시도로서, 도 6은 광원부(110)에서 출력된 평행광이 집광부(120)에서 집광되어 출사부(122)에 연결된 광섬유(130)로 입사되고, 이때 상기 출사부(122)에서 형성되는 배광분포를 측정한 것으로서, 집광율이 종래 기술과 비교하여 월등히 향상된 것을 알 수 있다.Figure 6 is an exemplary view showing the distribution of light distribution of a high-power laser light focusing device according to the present invention, Figure 6 is a parallel light output from the light source unit 110 is condensed in the condensing unit 120 is connected to the output unit 122 It is incident on the optical fiber 130, and at this time, as a measurement of the distribution of light formed in the output unit 122, it can be seen that the light collection rate is significantly improved compared to the prior art.

또한, 광원부의 광축과 동심축에 집광부를 설치하여 별도의 집광 렌즈나 반사소자의 구성없이 평행하게 진행되는 빛을 집광부의 포물면 초점부분에서 집광시켜 광섬유로 입사되도록 구성함으로써, 별도의 정렬과정 없이 구성할 수 있고, 제조비용의 감소, 제조공정의 축소, 기구물의 크기 등을 축소시킬 수 있게 된다.In addition, a separate alignment process is performed by condensing the light traveling in parallel without constituting a separate condensing lens or reflecting element in the focal surface of the condensing part to be incident on the optical fiber by installing the condensing part on the optical axis and concentric axis of the light source part. It can be configured without, and the manufacturing cost can be reduced, the manufacturing process can be reduced, and the size of equipment can be reduced.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You can understand that you can.

또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the drawing numbers described in the claims of the present invention are merely for clarity and convenience of explanation, and are not limited thereto. In the course of explaining the embodiment, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings, etc. May be exaggerated for clarity and convenience of description, and the above-described terms are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user or operator. Should be made based on the contents throughout this specification.

100 : 광 집속장치
110 : 광원부
111 : 레이저 다이오드
112 : 기판부
113 : 방열부
120 : 집광부
121 : 입사부
122 : 출사부
123 : 포물면
130 : 광섬유100: optical focusing device
110: light source unit
111: laser diode
112: substrate portion
113: heat dissipation unit
120: condenser
121: incidence department
122: exit unit
123: parabolic
130: optical fiber

Claims (11)

복수의 발광소자(111)가 어레이된 광원부(110); 및
상기 광원부(110)로부터 출력된 빛이 입사되는 입사부(121)와 상기 입사된 빛이 출사되는 출사부(122)를 구비한 집광부(120)를 포함하고,
상기 집광부(120)는 내측 표면이 상기 입사부(121)로부터 출사부(122)측으로 좁아지는 포물면(123)을 형성한 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.A light source unit 110 in which a plurality of light emitting elements 111 are arrayed; And
And a light converging unit 120 having an incident unit 121 through which light output from the light source unit 110 is incident and an exit unit 122 through which the incident light is emitted,
The light converging unit 120 is a high-power laser light focusing device characterized in that the inner surface is formed a parabolic surface 123 that narrows from the incident portion 121 toward the exit portion 122 side. 제 1 항에 있어서,
상기 광원부(110)는 집광부(120)와 동심축 상에 설치된 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.According to claim 1,
The light source unit 110 is a high-power laser light focusing device, characterized in that installed on the concentric shaft with the light collecting unit 120. 제 2 항에 있어서,
상기 광원부(110)의 발광소자(111)는 입사부(121)의 직경(d1) 범위 이내에 배치되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.According to claim 2,
The light-emitting element 111 of the light source unit 110 is a high-power laser light focusing device, characterized in that arranged to be disposed within the diameter (d1) of the incident portion 121. 제 3 항에 있어서,
상기 발광소자(111)는 상기 집광부(120)의 입사부(121) 측에 동심원 형상으로 배치된 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.The method of claim 3,
The light-emitting element 111 is a high-power laser light focusing device, characterized in that arranged in a concentric shape on the side of the incident portion 121 of the condensing unit 120. 제 3 항에 있어서,
상기 발광소자(111)는 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.The method of claim 3,
The light emitting element 111 is a high-power laser light focusing device, characterized in that a laser diode. 제 3 항에 있어서,
상기 광원부(110)는 발광소자(111)의 동작으로 발생되는 열을 방출하는 방열부(113)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.The method of claim 3,
The light source unit 110, a high-power laser light focusing device further comprises a heat dissipation unit 113 for dissipating heat generated by the operation of the light emitting element 111. 제 1 항에 있어서,
상기 집광부(120)는 포물면(123)이 빛을 반사하는 반사성을 갖는 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.According to claim 1,
The light converging unit 120 is a high power laser light focusing device characterized in that the parabolic surface 123 has a reflectivity to reflect light. 제 7 항에 있어서,
상기 포물면(123)은 금속, 유전체 미러 또는 그 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.The method of claim 7,
The parabolic surface 123 is a high-power laser light focusing device characterized in that it comprises a metal, a dielectric mirror or a combination thereof. 제 8 항에 있어서,
상기 집광부(120)는 Al, Ag, STS 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.The method of claim 8,
The light converging unit 120 is a high-power laser light focusing device, characterized in that made of any one of Al, Ag, STS. 제 1 항에 있어서,
상기 집광부(120)는 CPC(Compound Parabolic Concentrator)인 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.According to claim 1,
The light converging unit 120 is a high-power laser light focusing device, characterized in that the CPC (Compound Parabolic Concentrator). 제 1 항에 있어서,
상기 집광부(120)의 출사부(122)는 포물면(123)에 의해 형성되는 초점위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 고출력 레이저용 광 집속장치.According to claim 1,
The light concentrating device for a high power laser, characterized in that the exit portion 122 of the condensing unit 120 is formed at a focal position formed by a parabolic surface 123.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006261194A (en) * 2005-03-15 2006-09-28 Jtekt Corp Fiber laser oscillator
KR101340605B1 (en) * 2011-09-17 2013-12-10 박찬식 Optical transmission apparatus using optical fiberfor
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006261194A (en) * 2005-03-15 2006-09-28 Jtekt Corp Fiber laser oscillator
KR101340605B1 (en) * 2011-09-17 2013-12-10 박찬식 Optical transmission apparatus using optical fiberfor
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