KR20200118565A - Laser generation device - Google Patents
Laser generation device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200118565A KR20200118565A KR1020190040625A KR20190040625A KR20200118565A KR 20200118565 A KR20200118565 A KR 20200118565A KR 1020190040625 A KR1020190040625 A KR 1020190040625A KR 20190040625 A KR20190040625 A KR 20190040625A KR 20200118565 A KR20200118565 A KR 20200118565A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser
- switch
- pulse
- mode
- generating device
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/1127—Q-switching using pulse transmission mode [PTM]
Abstract
Description
본 발명은 레이저 발생 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 의료용 레이저 발생 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a laser generator, and more particularly, to a laser generator for medical use.
레이저를 짧은 펄스형태로 발진하는 방식은 크게 두 가지 방식으로 분류된다. Q-스위칭(Q-switching) 방식과 모드 락킹(mode-locking) 방식으로 나뉜다. 이 방식들을 구현하기 위한 여러 방법이 개발되었다. 공진기 내부에 능동 진폭변조 또는 주파수 변조(active amplitude or frequency modulation)방법, 포화 흡수체(saturable absorbor)를 통한 수동 변조방법, 동기 이득 변조(synchronous gain modulation) 방법 등이 있다. 이 방법들은 필요한 목적에 따라 Q-스위칭 방식에, 때로는 모드 락킹 방식에 사용된다. 일반적으로 Q-스위칭 방식은 펄스당 높은 에너지를 얻기 위해 유리하며, 모드 락킹 방식은 짧은 펄스의 높은 첨두전력을 얻기에 유리하다. The method of oscillating the laser in the form of a short pulse is largely classified into two types. It is divided into a Q-switching method and a mode-locking method. Several methods have been developed to implement these methods. There are an active amplitude or frequency modulation method inside the resonator, a passive modulation method through a saturable absorbor, a synchronous gain modulation method, and the like. These methods are used in the Q-switching method, sometimes in the mode locking method, depending on the required purpose. In general, the Q-switching method is advantageous for obtaining high energy per pulse, and the mode locking method is advantageous for obtaining high peak power of a short pulse.
의료 분야에서 나노초 펄스 레이저와 피코초 펄스 레이저가 주로 사용된다. 다만, 기존 의료용 레이저 발생 장치는 나노초 펄스 레이저와 피코초 펄스 레이저를 동시에 구현할 수 없어, 각각 별개로 구비되어야 하는 문제점이 있었다. In the medical field, nanosecond pulsed lasers and picosecond pulsed lasers are mainly used. However, the conventional medical laser generating device cannot implement a nanosecond pulse laser and a picosecond pulse laser at the same time, so there is a problem that each must be provided separately.
[선행기술문헌][Prior technical literature]
[특허문헌][Patent Literature]
- 한국공개특허 제10-2015-0115349호(공개일: 2015.10.14., 발명의 명칭: 피코초 레이저 생성 장치 및 방법)-Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0115349 (published date: 2015.10.14., title of invention: picosecond laser generating device and method)
- 한국등록특허 제10-0821563호(공고일: 2008.04.14., 발명의 명칭: 고밀도 에너지의 레이저 발생을 위한 레이저발생장치의Q-스위칭 드라이버)-Korean Patent Registration No. 10-0821563 (Announcement date: 2008.04.14, Title of invention: Q-switching driver of laser generator for high-density energy laser generation)
본 발명은 Q-switch를 이용하여 단일 장치 내에서 나노초와 피코초 레이저 펄스를 모두 출력할 수 있는 레이저 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a laser generating device capable of outputting both nanosecond and picosecond laser pulses within a single device using a Q-switch.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 발생 장치는 레이저 이득 매질(2); 상기 레이저 이득 매질(2)의 제 1 측에 순차로 배치되는 편광기(3), 제 1 Q 스위치(4), λ/4 파장판(5) 및 제 1 공진기 거울(6); 상기 레이저 이득 매질(2)의 제 2 측에 순차로 배치되는 제 2 Q 스위치(7) 및 제 2 공진기 거울(8); 및 피코초 레이저 펄스 생성 동작을 수행하는 제 1 제어 모드(61) 및 나노초 레이저 펄스 생성 동작을 수행하는 제 2 제어 모드(62)를 포함하는 제어부(60)를 포함한다. A laser generating device according to a preferred embodiment of the present invention comprises: a
여기서, 상기 제어부(60)는 상기 제 1 제어 모드(61)에서 상기 제 1 Q 스위치(4)가 작동된 동안 Δt2의 시간차를 두고 상기 제 2 Q 스위치(7)를 두 번 작동시키는 것에 의해 상기 피코초 레이저 펄스를 생성할 수 있다. Here, the
그리고, 상기 제 2 Q 스위치(7)가 첫 번째로 작동되는 것에 의해 시드모드를 생성하고, 상기 시드모드를 기 설정된 회수 이상 재증폭하는 것에 의해 상기 피코초 레이저 펄스를 생성할 수 있다.The second Q switch 7 is first operated to generate a seed mode, and the picosecond laser pulse may be generated by re-amplifying the seed mode more than a preset number of times.
또한, 상기 제 2 Q 스위치(7)가 두 번째로 작동되는 시간은 기 설정된 수나노초일 수 있다. Further, the second operation time of the second Q switch 7 may be a preset number of nanoseconds.
또한, 상기 시드모드는 상기 제 2 Q 스위치(7)가 두 번째로 작동되는 시간 보다 적은 폭을 가질 수 있다. In addition, the seed mode may have a width less than a time when the second Q switch 7 is operated for the second time.
또한, 상기 제어부(60)는 상기 제 2 제어 모드(62)에서 상기 제 1 Q 스위치(4)가 작동된 동안 Δt2의 시간차를 두고 상기 제 2 Q 스위치(7)를 두 번 작동시키는 것에 의해 상기 나노초 레이저 펄스를 생성할 수 있다. In addition, the
여기서, 상기 제 2 Q 스위치(7)가 첫 번째로 작동되는 것에 의해 시드모드를 생성하고, 상기 시드모드를 기 설정된 회수 이상 재증폭하는 것에 의해 상기 나노초 레이저 펄스를 생성할 수 있다. Here, the second Q switch 7 is first operated to generate the seed mode, and the nanosecond laser pulse may be generated by re-amplifying the seed mode more than a preset number of times.
그리고, 상기 제 2 Q 스위치(7)가 두 번째로 작동되는 시간은 기 설정된 수나노초일 수 있다. In addition, the second operating time of the second Q switch 7 may be a preset number of nanoseconds.
또한, 상기 시드모드는 상기 제 2 Q 스위치(7)가 두 번째로 작동되는 시간 보다 적은 폭을 가질 수 있다. In addition, the seed mode may have a width less than a time when the second Q switch 7 is operated for the second time.
또한, 상기 제어부(60)는 상기 제 1 제어 모드(61) 및 제 2 제어 모드(62)를 기 설정된 배열 규칙에 따라 순차로 배치하여 동작시킬 수 있다. In addition, the
본 발명은 2 개의 Q-switch의 펄스폭, 온/오프 타이밍 등을 제어하여 단일 장치 내에서 나노초와 피코초 레이저 펄스를 모두 출력할 수 있다. The present invention can control the pulse width and on/off timing of two Q-switches to output both nanosecond and picosecond laser pulses within a single device.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 발생 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 도 1의 레이저 발생 장치가 나노초 및 피코초 펄스 레이저를 출력하는 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 레이저 발생 장치의 다양한 변형 실시예를 나타낸다. 1 is a functional block diagram of a laser generating device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a situation in which the laser generator of FIG. 1 outputs nanosecond and picosecond pulsed lasers.
3 shows various modified embodiments of the laser generating device of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 발생 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 발생 장치의 기능 블록도이다. 도 2는 도 1의 레이저 발생 장치가 나노초 및 피코초 펄스 레이저를 출력하는 상황을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 레이저 발생 장치의 다양한 변형 실시예를 나타낸다. Hereinafter, a laser generating apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. 1 is a functional block diagram of a laser generating device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a situation in which the laser generator of FIG. 1 outputs nanosecond and picosecond pulsed lasers. 3 shows various modified embodiments of the laser generating device of the present invention.
도 1을 참고하면, 레이저 발생 장치는 광선로(10)를 따라 배열되는 다양한 광부품을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the laser generating device may include various optical components arranged along the
먼저, 광선로(10) 상에 레이저 이득 매질(2)이 설치될 수 있다. 레이저 이득 매질(2)로 Nd:YAG, Ruby, Alexandrite, Erbium, Co2 등이 사용될 수 있다. 본 발명은 레이저 이득 매질을 제한하지 않는다. First, a
레이저 이득 매질(2)의 제 1 측에 편광기(3), 제 1 Q 스위치(4), λ/4 파장판(5), 제 1 공진기 거울(6)이 순차로 배치되고, 각각은 광선로(10)에 커플링될 수 있다. A
레이저 이득 매질(2)의 제 2 측에 제 2 Q 스위치(7) 및 제 2 공진기 거울(8)이 순차로 배치되고, 각각은 광선로(10)에 커플링될 수 있다. On the second side of the laser gain medium 2 a second Q switch 7 and a
λ/4 파장판(5)은 패시브 소자이며, 제 1 및 제 2 Q 스위치(7)는 액티브 소자일 수 있다. The λ/4
이 같은 구조에서, 레이저 이득 매질(2)은 램프(1)가 조사하는 광에 의해 펌핑 동작을 수행할 수 있다. 이때, 주지된 바와 같이, 제 1 공진기 거울(6)과 제 2 공진기 거울(8) 간에서 반사되며 레이저 이득 매질(2)을 여기시키는 광자에 의해 유도 방출이 일어나면서 레이저 이득 매질(2)은 펌핑될 수 있다. 그리고, 펌핑에 의해, 점유자수 역전이 발생하면 레이저가 생성될 수 있다. 제 1 공진기 거울(6) 및 제 2 공진기 거울(8)은 전반사 거울일 수 있다. In such a structure, the
제어부(60)는 제 1 제어 모드(61) 및 제 2 제어 모드(62)를 가질 수 있다. 제 1 제어 모드(61)에서는 제 1 Q 스위치(4) 및 제 2 Q 스위치(7)의 작동을 제어하여 피코초 레이저 펄스를 생성할 수 있다. 제 2 제어 모드(62)에서는 제 1 Q 스위치(4) 및 제 2 Q 스위치(7)의 작동을 제어하여 나노초 레이저 펄스를 생성할 수 있다. The
이하, 나노초 및 피코초 레이저 펄스가 생성되는 사항에 대하여 설명한다. Hereinafter, matters in which nanosecond and picosecond laser pulses are generated will be described.
도 2를 참조하면, 제어부(60)는 램프 트리거 신호(Lamp Trigger)를 출력할 수 있다. 이때, 램프 드리이버(미도시)는 램프를 온시키기 위한 전기 펄스(Lamp Electrical Pulse)를 출력할 수 있다. 이에 의해, 레이저 이득 매질(2)은 펌핑을 개시할 수 있다. 그리고, T1 시점에서 제어부(60)는 Q1 트리거 펄스(Q1 Trigger Pulse)를 제 1 Q 드라이버(40)로 출력할 수 있다. 그리고, 제어부(60)는 T1과 Δt1의 시간차를 두고 T2 시점에서 Q2-1 트리거 펄스를 제 2 Q 드라이버(70)로 출력할 수 있다. 또한, 제어부(60)는 T2와 Δt2의 시간차를 두고 T3 시점에서 Q2-2 트리거 펄스를 제 2 Q 드라이버(70)로 출력할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
Q1 트리거 펄스를 수신한 제 1 Q 드라이버(40)는 제 1 Q 스위치(4) 구동을 위한 Q1 전기 펄스(Q1 Electrical Pulse)를 T1으로부터 Δt3 만큼 지연된 시점인 T4부터 출력할 수 있고, Q1 전기 펄스에 의해 제 1 Q 스위치(4)가 작동될 수 있다. Upon receiving the Q1 trigger pulse, the
그리고, 제 1 Q 스위치(4)가 작동되는 동안에는 제 2 Q 스위치(7)를 작동시키기 위한 Q2 전기 펄스(Q2 Electrical Pulse)가 제 2 Q 드라이버(40)를 통해 출력될 수 있다.In addition, while the
Q2 전기 펄스(Q2 Eclectrical Pulse)는 총 2번 출력될 수 있다. 이하, 2번의 Q2 전기 펄스 중 먼저 출력되는 것을 ‘제 1 Q2 전기 펄스’라고 칭하고, 두 번째 출력되는 것을 ‘제 2 Q2 전기 펄스’라고 칭한다. 제 1 Q2 전기 펄스와 제 2 Q2 전기 펄스는 Δt2의 시간차를 두고 출력될 수 있다. 여기서, 제 1 Q2 전기 펄스는 Q2-1 트리거 펄스에 대응한 것이며, 제 2 Q2 전기 펄스는 Q2-2 트리거 펄스에 대응한 것일 수 있다. Q2 electric pulse (Q2 Eclectrical Pulse) can be output a total of two times. Hereinafter, the first output of the second Q2 electric pulse is referred to as a “first Q2 electric pulse”, and the second output is referred to as a “second Q2 electric pulse”. The first Q2 electric pulse and the second Q2 electric pulse may be output with a time difference of Δt2. Here, the first Q2 electric pulse may correspond to the Q2-1 trigger pulse, and the second Q2 electric pulse may correspond to the Q2-2 trigger pulse.
도 2를 참조하면, 제 1 Q2 전기 펄스는 T5 시점에 출력되며, 제 2 Q2 전기 펄스는 T5에서 Δt2 경과한 시점인 T6에서 출력될 수 있다. 제 1 Q2 전기 펄스 및 제 2 Q2 전기 펄스는 상술한 바와 같이, 제 1 Q 스위치(4)가 작동되는 동안에 출력될 수 있다. 즉, 제 1 Q 스위치(4)가 작동되는 동안 제 1 Q2 전기 펄스 및 제 2 Q2 전기 펄스에 의해 제 2 Q 스위치(7)는 작동될 수 있다. Referring to FIG. 2, a first Q2 electric pulse may be output at a time point T5, and a second Q2 electric pulse may be output at T6, which is a time point Δt2 elapses from T5. The first Q2 electric pulse and the second Q2 electric pulse may be output while the
제 1 Q2 전기 펄스 및 제 2 Q2 전기 펄스의 펄스 폭은 기 설정된 수나노초일 수 있다. 이때, 제1 Q2 전기 펄스 및 제 2 Q2 전기 펄스의 펄스 폭은 후술하는 시드모드(SeedMode, SM)의 폭이 제 2 Q2 전기 펄스의 펄스 폭 이하가 되도록 그리고, 시드모드(SeedMode, SM)의 폭이 기 설정된 수피코초(제 1 제어모드에서 피코초 레이저 펄스를 출력하는 경우) 또는 기 설정된 수나노초(제 2 제어모드에서 나노초 레이저 펄스를 출력하는 경우)가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.The pulse widths of the first Q2 electric pulse and the second Q2 electric pulse may be preset several nanoseconds. At this time, the pulse width of the first Q2 electric pulse and the second Q2 electric pulse is such that the width of the seed mode (SeedMode, SM) to be described later is less than the pulse width of the second Q2 electric pulse, and the width of the seed mode (SeedMode, SM) It is preferable to set the width to be a preset number of picoseconds (when a picosecond laser pulse is output in the first control mode) or a preset number of nanoseconds (when a nanosecond laser pulse is output in the second control mode).
제 1 Q 스위치(4)가 작동되는 동안, 레이저 이득 매질(2)에서 방출된 광은 제 1 측으로 이동하면서, 편광기(3), 제 1 Q 스위치(4), λ/4 파장판(5)을 순차로 통과하여 제 1 공진기 거울(6)에 다다를 수 있다. While the
또한, 편광기(3)에 의한 편광, 제 1 Q 스위치(4)에 의한 λ/4 위상지연을 통한 원편광, λ/4 파장판(5)에 의한 선평광이 순차로 형성된 후 그 선평광은 제 1 공진기 거울(6)에 의해 반사될 수 있다. 반사된 선편광은 λ/4 파장판(5), 제 1 Q 스위치(4)를 순차로 통과할 수 있다. In addition, after the polarization by the
이때, λ/4 파장판(5)에 의한 λ/4 위상지연을 통한 원편광, 제 1 Q 스위치(4)에 의한 λ/4 위상 지연을 통한 선편광이 생성될 수 있다. 이 선평광은 편광기(3)를 관통한 이후, 레이저 이득 매질(2)을 여기시키면서 제 2 공진기 거울(8)에 다다를 수 있다. At this time, circularly polarized light through λ/4 phase delay by the λ/4
이 같은 과정을 거쳐, 레이저 이득 매질(2)은 광을 펌핑하는 것에 의해 광이 증폭될 수 있다. Through this process, the
본 발명은 제 1 Q2 전기 펄스를 T5에 기 설정된 수나노초(예를 들어, 3 또는 5.5 ns)인가하는 것에 의해 나노 또는 피코 시드모드(SeedMode, SM)를 자체 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 기 설정된 수나노초 동안 제 2 Q 스위치(7)를 작동시키는 것에 의해 제 2 측을 왕복하는 광의 위상을 λ/4만큼 지연시켜, 편광상태를 90˚ 회전시킬 수 있다.In the present invention, a nano or pico seed mode (SeedMode, SM) may be generated by applying a predetermined number of nanoseconds (eg, 3 or 5.5 ns) to T5 with the first Q2 electric pulse. More specifically, by operating the second Q switch 7 for a preset number of nanoseconds, the phase of the light reciprocating the second side is delayed by λ/4, and the polarization state can be rotated by 90°.
제 1 Q2 트리거 펄스에 의해 제 2 Q 스위치(7)가 작동되는 시간 동안의 광은 편광기(3)를 통해 덤핑(광모드 추출)되고, 공진기 왕복 시간 2L/c(c: 빛의 속도, L 광선로 길이(달리 표현하면, 공진기 거리))에 해당하는 광 중 제 1 Q2 전기 펄스의 펄스 폭에 해당하는 광을 제외한 광이 시드모드(SeedMode, SM)로 생성된다. 상기 2L/cs는 예를 들어 6 nsec(공진기 왕복시간)이라 가정하고, 제 1 Q2 전기 펄스를 3ns 와 5.5ns를 인가하면, 각각 3ns(나노 시드모드)와 0.5.ns(500ps)(피코 시드모드)의 SeedMode를 생성할 수 있다.Light during the time when the second Q switch 7 is operated by the first Q2 trigger pulse is dumped (optical mode extraction) through the
시드모드(SeedMode, SM)는 재증폭을 위해 레이저 이득 매질(2)에 인가된다. SeedMode (SM) is applied to the
이때, 시드모드(SeedMode, SM)는 제 2 Q 스위치(7)가 작동되지 않는 동안(제 1 Q2 트리거 펄스가 제거된 시점 ~ T6 까지) 가우시안 곡선(레이저 이득 매질(2)의 이득(gain) 곡선)을 따라 재증폭될 수 있다.At this time, the seed mode (SeedMode, SM) is a Gaussian curve (the gain of the laser gain medium 2) while the second Q switch 7 is not operated (from the point when the first Q2 trigger pulse is removed to T6). Can be re-amplified along the curve).
또한, 시드모드(SeedMode, SM)는 가우시안 곡선을 따라 이산적으로 분포하는 다양한 모드를 가질 수 있다. 시드모드(SeedMode, SM)를 포함한 상기 다양한 모드는 모드 간 간격이 2L/c sec(c: 빛의 속도, L 광선로 길이(달리 표현하면, 공진기 거리))일 수 있다. 시드모드(SeedMode, SM) 이외의 다양한 모드의 폭은 시드모드(SeedMode, SM)와 동일할 수 있다. In addition, the seed mode (SedMode, SM) may have various modes that are discretely distributed along a Gaussian curve. In the various modes including the seed mode (SedMode, SM), an interval between modes may be 2L/c sec (c: speed of light, L optical path length (in other words, resonator distance)). The width of various modes other than the seed mode (SeedMode, SM) may be the same as that of the seed mode (SeedMode, SM).
시드모드(SeedMode, SM)의 재증폭을 하는 과정에서 제 2 Q2 전기 펄스가 기 설정된 수나노초 인가되는 것에 의해 특정 시드모드의 레이저가 편광기(3)를 통해 덤핑될 수 있다.In the process of re-amplifying the seed mode (SM), a laser of a specific seed mode may be dumped through the
상술한 바와 같이, 제 2 Q2 전기 펄스가 기 설정된 수 나노초 인가되는 것에 의해 증폭된 특정 모드의 레이저 위상이 λ/4만큼 지연되어 편광방향이 90˚ 회전되고, 이 특정 재증폭된 시드모드(SeedMode, SM)의 레이저가 편광기(3)를 통해 출력될 수 있다.As described above, the laser phase of a specific mode amplified by application of the second Q2 electric pulse for several nanoseconds is delayed by λ/4, and the polarization direction is rotated by 90°, and this specific re-amplified seed mode (SeedMode , SM) may be output through the
이때, 제 2 Q2 전기 펄스가 출력되는 타이밍(T6)을 조정하는 것에 의해, 시드모드(SeedMode, SM)가 최대로 증폭된 시점에서 피코초 펄스 또는 나노초 펄스를 출력할 수 있다. 도 2은 레이저 이득 매질(2)이 2번의 재증폭 시 이득이 최대치인 것을 예시하고 있다. 이때, 제 2 Q2 전기 펄스는 제 1 Q2 전기 펄스의 인가가 종료된 시점에서 2 * 2L/c sec(c: 빛의 속도, L 광선로 길이(달리 표현하면, 공진기 거리))가 경과한 시점에서 출력되는 것에 의해 이득이 최대치인 고출력의 피코초 또는 나노초 레이저 펄스를 출력할 수 있다. At this time, by adjusting the timing T6 at which the second Q2 electric pulse is outputted, a picosecond pulse or a nanosecond pulse may be output when the seed mode (SM) is maximized. 2 illustrates that the
설계자에 따라, L(공진기 또는 광선로 길이), Q1, Q2-1, Q2-2 Trigger Pulse의 인가 타이밍, 펄스폭을 적절히 조정하는 것에 의해 고출력의 피코초 또는 나노초 펄스를 출력할 수 있다. 제 2 Q 스위치(7)의 작동에 의해 모드가 상쇄되는 것을 방지하기 위해서는 제 2 Q 스위치(7)가 작동되는 시간이 2L/c sec(c: 빛의 속도, L 광선로 길이(달리 표현하면, 공진기 거리)) 미만이 되도록 하는 것이 바람직하며, 시드모드의 폭 또한 제 2 Q 스위치(7)가 Q2-2 Trigger Pulse에 의해 작동되는 타이밍, L(공진기 또는 광선로 길이), 레이저 이득 매질의 이득 특성을 고려하여 적절히 설정되는 것이 바람직하다. 나노초 펄스 레이저를 생성할 때 시드모드(나노 시드모드)의 폭이 기 설정된 수나노초가 되게 할 수 있고, 피코초 펄스 레이저를 생성할 때 시드모드(피코 시드모드)의 폭이 기 설정된 수피코초가 되게 할 수 있다. 즉, 시드모드의 폭을 제 1 Q2 전기 펄스의 폭으로 제어하는 것에 의해 피코초 또는 나노초 펄스 레이저가 생성될 수 있다. 제 1 제어모드 및 제 2 제어모드는 각각 시드모드의 폭이 상기와 같도록 각각 제어할 수 있고 이에 따라, 제 1 제어모드 및 제 2 제어모드는 각각 Q2-1, Q2-2 Trigger Pulse의 인가 타이밍, 제 1 및 제 2 Q2 전기 펄스의 인가 타이밍 및 펄스폭을 제어할 수 있다. Depending on the designer, a high-output picosecond or nanosecond pulse can be output by appropriately adjusting the application timing and pulse width of L (resonator or optical path length), Q1, Q2-1, Q2-2 Trigger Pulse. In order to prevent the mode from being canceled by the operation of the second Q switch 7, the time the second Q switch 7 is operated is 2L/c sec (c: speed of light, L optical path length (in other words, , Resonator distance)), and the width of the seed mode is also the timing at which the second Q switch 7 is operated by Q2-2 Trigger Pulse, L (resonator or optical path length), and the laser gain medium. It is desirable to set appropriately in consideration of the gain characteristics. When generating a nanosecond pulsed laser, the width of the seed mode (nano seed mode) can be set to a preset number of nanoseconds, and when generating a picosecond pulsed laser, the width of the seed mode (pico seed mode) is set to a preset number of nanoseconds. Can be made. That is, a picosecond or nanosecond pulsed laser may be generated by controlling the width of the seed mode to the width of the first Q2 electric pulse. Each of the first control mode and the second control mode can be controlled so that the width of the seed mode is the same as above, and accordingly, the first control mode and the second control mode are respectively applied to Q2-1 and Q2-2 trigger pulse The timing, the application timing of the first and second Q2 electric pulses, and the pulse width can be controlled.
도 3에서는 나노초 펄스 레이저 와 피코초 펄스 레이저를 일체화 한 장비에 있어서 실제로 이를 이용하여 도 6(a)에서와 같이 피코초 펄스 레이저를 연속으로 조사하다가 나노초 펄스 레이저를 연속으로 조사 하거나 또는 도 6(b)에서와 같이 피코초 펄스 레이저와 나노초 펄스 레이저를 교차하면서 조사하는 등 다양한 모드로 조합하여 사용할 수 있다. In Fig. 3, in the equipment in which the nanosecond pulse laser and the picosecond pulse laser are integrated, the picosecond pulse laser is continuously irradiated as shown in Fig. 6(a), and then the nanosecond pulse laser is continuously irradiated or Fig. 6 ( As in b), it can be used in combination in various modes such as irradiating while intersecting picosecond pulse laser and nanosecond pulse laser.
상술한 바와 같이, 피코초 펄스 레이저를 생성할 때는 제어부(60)가 제 1 제어 모드(61)에서 동작하고, 나노초 펄스 레이저를 생성할 때는 제어부(60)가 제 2 제어 모드(62)에서 동작할 수 있다. 위와 같이, 나노초 펄스 레이저와 피코초 펄스 레이저 교번 또는 순차적으로 생성하는 것을 제어하기 위해 제어 모드를 변환하는 기능이 제어부에 탑재될 수 있음은 물론이다. As described above, when generating a picosecond pulse laser, the
위와 같이, 본 발명은 2 개의 Q 스위치를 사용하여 단일 공진기 내에서 나노초와 피코초 레이저 펄스를 생성할 수 있다. As above, the present invention can generate nanosecond and picosecond laser pulses within a single resonator using two Q switches.
1: 램프
2: 레이저 이득 매질
3: 편광기
4: 제 1 Q 스위치
5: λ/4 파장판
6: 제 1 공진기 거울
7: 제 2 Q 스위치
8: 제 2 공진기 거울
10: 광선로
40: 제 1 Q 드라이버
60: 제어부
61: 제 1 제어 모드
62: 제 2 제어 모드
70: 제 2 Q 드라이버 1: lamp
2: laser gain medium
3: polarizer
4: 1st Q switch
5: λ/4 wave plate
6: first resonator mirror
7: 2nd Q switch
8: second resonator mirror
10: optical path
40: first Q driver
60: control unit
61: first control mode
62: second control mode
70: 2nd Q driver
Claims (10)
상기 레이저 이득 매질(2)의 제 1 측에 순차로 배치되는 편광기(3), 제 1 Q 스위치(4), λ/4 파장판(5) 및 제 1 공진기 거울(6);
상기 레이저 이득 매질(2)의 제 2 측에 순차로 배치되는 제 2 Q 스위치(7) 및 제 2 공진기 거울(8); 및
피코초 레이저 펄스 생성 동작을 수행하는 제 1 제어 모드(61) 및 나노초 레이저 펄스 생성 동작을 수행하는 제 2 제어 모드(62)를 포함하는 제어부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 발생 장치.
Laser gain medium 2;
A polarizer (3), a first Q switch (4), a λ/4 wave plate (5) and a first resonator mirror (6) sequentially disposed on the first side of the laser gain medium (2);
A second Q switch (7) and a second resonator mirror (8) sequentially arranged on the second side of the laser gain medium (2); And
And a controller (60) including a first control mode (61) for performing a picosecond laser pulse generation operation and a second control mode (62) for performing a nanosecond laser pulse generation operation.
상기 제어부(60)는 상기 제 1 제어 모드(61)에서 상기 제 1 Q 스위치(4)가 작동된 동안 Δt2의 시간차를 두고 상기 제 2 Q 스위치(7)를 두 번 작동시키는 것에 의해 상기 피코초 레이저 펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 발생 장치.
The method of claim 1,
The control unit 60 operates the second Q switch 7 twice while the first Q switch 4 is operated in the first control mode 61 with a time difference of Δt2. A laser generating device, characterized in that generating a laser pulse.
상기 제 2 Q 스위치(7)가 첫 번째로 작동되는 것에 의해 시드모드를 생성하고,
상기 시드모드를 기 설정된 회수 이상 재증폭하는 것에 의해 상기 피코초 레이저 펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 발생 장치.
The method of claim 2,
The second Q switch 7 is first operated to create a seed mode,
And generating the picosecond laser pulse by re-amplifying the seed mode more than a preset number of times.
상기 제 2 Q 스위치(7)가 두 번째로 작동되는 시간은 기 설정된 수나노초인 것을 특징으로 하는 레이저 발생 장치.
The method of claim 3,
The laser generating device, characterized in that the second operating time of the second Q switch (7) is a preset number of nanoseconds.
상기 시드모드는 상기 제 2 Q 스위치(7)가 두 번째로 작동되는 시간 보다 적은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 발생 장치.
The method of claim 4,
Wherein the seed mode has a width less than a time when the second Q switch (7) is operated a second time.
상기 제어부(60)는 상기 제 2 제어 모드(62)에서 상기 제 1 Q 스위치(4)가 작동된 동안 Δt2의 시간차를 두고 상기 제 2 Q 스위치(7)를 두 번 작동시키는 것에 의해 상기 나노초 레이저 펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 발생 장치.
The method of claim 1,
The control unit 60 operates the second Q switch 7 twice with a time difference of Δt2 while the first Q switch 4 is operated in the second control mode 62, thereby A laser generating device, characterized in that generating a pulse.
상기 제 2 Q 스위치(7)가 첫 번째로 작동되는 것에 의해 시드모드를 생성하고,
상기 시드모드를 기 설정된 회수 이상 재증폭하는 것에 의해 상기 나노초 레이저 펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이저 발생 장치.
The method of claim 6,
The second Q switch 7 is first operated to create a seed mode,
The laser generating device, characterized in that generating the nanosecond laser pulse by re-amplifying the seed mode more than a preset number of times.
상기 제 2 Q 스위치(7)가 두 번째로 작동되는 시간은 기 설정된 수나노초인 것을 특징으로 하는 레이저 발생 장치.
The method of claim 7,
The laser generating device, characterized in that the second operating time of the second Q switch (7) is a preset number of nanoseconds.
상기 시드모드는 상기 제 2 Q 스위치(7)가 두 번째로 작동되는 시간 보다 적은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 발생 장치.
The method of claim 8,
Wherein the seed mode has a width less than a time when the second Q switch (7) is operated a second time.
상기 제어부(60)는 상기 제 1 제어 모드(61) 및 제 2 제어 모드(62)를 기 설정된 배열 규칙에 따라 순차로 배치하여 동작시키는 것을 특징으로 하는 레이저 발생 장치.
The method of claim 1,
The controller (60) is a laser generating device, characterized in that the first control mode (61) and the second control mode (62) are sequentially arranged and operated according to a preset arrangement rule.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190040625A KR102230744B1 (en) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | Laser generation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190040625A KR102230744B1 (en) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | Laser generation device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200118565A true KR20200118565A (en) | 2020-10-16 |
KR102230744B1 KR102230744B1 (en) | 2021-03-22 |
KR102230744B9 KR102230744B9 (en) | 2022-03-15 |
Family
ID=73035315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190040625A KR102230744B1 (en) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | Laser generation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102230744B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023075498A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 주식회사 루트로닉 | Laser apparatus |
KR20230061229A (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-08 | 주식회사 루트로닉 | Laser device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170137415A (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-13 | 원텍 주식회사 | Picosecond pulse laser divce and a driving method |
KR20170137406A (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-13 | 원텍 주식회사 | Medical picosecond pulse laser drive apparatus and method |
KR20190004238A (en) * | 2017-07-03 | 2019-01-11 | 포토나 디.오.오. | Laser system |
-
2019
- 2019-04-08 KR KR1020190040625A patent/KR102230744B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170137415A (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-13 | 원텍 주식회사 | Picosecond pulse laser divce and a driving method |
KR20170137406A (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-13 | 원텍 주식회사 | Medical picosecond pulse laser drive apparatus and method |
KR20190004238A (en) * | 2017-07-03 | 2019-01-11 | 포토나 디.오.오. | Laser system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023075498A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 주식회사 루트로닉 | Laser apparatus |
KR20230061229A (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-08 | 주식회사 루트로닉 | Laser device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102230744B1 (en) | 2021-03-22 |
KR102230744B9 (en) | 2022-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7428253B2 (en) | Method and system for a pulsed laser source emitting shaped optical waveforms | |
US8374206B2 (en) | Combining multiple laser beams to form high repetition rate, high average power polarized laser beam | |
US7724787B2 (en) | Method and system for tunable pulsed laser source | |
CA2531353C (en) | Pulsed laser light source | |
US6683893B2 (en) | Q-switching method for pulse train generation | |
US20090180500A1 (en) | Method and device for controlling optical output of laser diode | |
JP2597845B2 (en) | High repetition pulse laser equipment | |
US20100193481A1 (en) | Laser constructed with multiple output couplers to generate multiple output beams | |
KR102243212B1 (en) | Apparatus and method for generating high redundancy laser pulse bursts | |
US6807198B1 (en) | Laser device | |
KR102230744B1 (en) | Laser generation device | |
JP2021510930A (en) | Laser systems and methods for generating laser pulses with extremely high repetition rates | |
US20030193975A1 (en) | Regenerative amplifier with frequency synthesizer | |
CN100410797C (en) | Apparatus and method for producing ultrashort, super strong laser pulse sequence in high repetition rate | |
US6188704B1 (en) | Diode-pumped laser drive | |
US5072135A (en) | Power laser pulse generator | |
WO2006062766A2 (en) | Efficient micro-machining apparatus and method employing multiple laser beams | |
WO2008016287A1 (en) | Stable picosecond laser at high repetition rate | |
CN115241726A (en) | Pulse chopper in laser system | |
US8446925B2 (en) | Reduction of timing jitter in a passive Q-switched solid state laser | |
RU2657345C2 (en) | Powerful pulsed self-seeding co2 laser | |
CN107706733B (en) | Method for generating subnanosecond pulse laser | |
JP2001308426A (en) | Pulse laser oscillating method and oscillating device | |
JP2002151773A (en) | Laser and method for material processing | |
Lührmann et al. | High-average power Nd: YVO4 regenerative amplifier seeded by a gain switched diode laser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] |