KR20210014809A - 다양한 파장의 레이저 펄스의 증폭이 가능한 피부 치료용 레이저 장치 - Google Patents

다양한 파장의 레이저 펄스의 증폭이 가능한 피부 치료용 레이저 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 2가지 이상의 서로 다른 파장을 가지는 다이오드 레이저 펄스를 생성하는 다이오드 레이저 생성부, 상기 다이오드 레이저 펄스를 증폭하는 레이저 증폭부 및 상기 다이오드 레이저 생성부 및 상기 레이저 증폭부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 레이저 증폭부는, 상기 레이저 생성부들로부터 유입되는 서로 다른 파장의 레이저 펄스를 증폭시키는 복수 개의 증폭매질들, 상기 증폭매질들이 배치되어 있는 캐비티를 한정하는 하우징 및 상기 캐비티에서 상기 증폭매질들과 이격되어 배치되며, 상기 증폭매질들을 여기시키기 위한 빛을 비추는 펌핑 램프를 포함하고, 상기 서로 다른 복수 개의 증폭매질들 중에서 상기 다이오드 레이저 생성부로부터 전달되는 상기 다이오드 레이저 펄스가 증폭될 수 있도록 상기 다이오드 레이저 펄스의 파장에 대응되는 상기 증폭매질을 선택하여 위치를 조정할 수 있는 피부 치료용 레이저 장치를 제공한다.
따라서, 하우징의 캐비티에 위치 조정이 가능한 복수 개의 증폭매질을 포함함으로써, 다양한 파장의 레이저 펄스를 효율적으로 증폭시킬 수 있다.

Description

다양한 파장의 레이저 펄스의 증폭이 가능한 피부 치료용 레이저 장치{Laser apparatus for skin treatment which is capable of amplifying laser pulses of various wavelengths}
본 발명은 다양한 파장의 레이저 펄스의 증폭이 가능한 피부 치료용 레이저 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 파장의 레이저 펄스를 증폭할 수 있도록, 하우징 내부에 위치 조절이 가능한 복수 개의 증폭매질을 포함하는 다양한 파장의 레이저 펄스의 증폭이 가능한 피부 치료용 레이저 장치에 관한 것이다.
최근 산업 및 연구현장에서 레이저를 이용한 분야에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 레이저는 최근 들어 피부 치료, 분광학, 나노 이미징, 입자가속, 핵융합 등의 연구 분야를 비롯하여, 3D 프린팅, 조면, 통신 공연 등의 생활현장과 용접, 절단, 표면 개질 등의 산업현장에서 활발하게 개발되고 있다.
이러한 레이저는 사용하는 용도에 따라 레이저의 파장을 달리하는 것이 요구된다. 하지만 증폭매질은 특정한 파장의 레이저 펄스만을 증폭시킬 수 있기 때문에 다양한 파장을 갖는 레이저 펄스를 증폭시키기 위해서는 다수의 증폭매질이 필요하다. 따라서 기존의 레이저 장치는 공급되는 레이저 펄스에 따라 많은 수의 증폭매질을 필요로 하므로 레이저 장치의 부피나 크기가 커지는 문제가 있다.
대한민국등록특허 제10-1898632호
본 발명은 다양한 파장의 레이저 펄스를 증폭할 수 있도록, 하우징 내부에 위치 조절이 가능한 복수 개의 증폭매질을 포함하는 다양한 파장의 레이저 펄스의 증폭이 가능한 피부 치료용 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 적어도 2가지 이상의 서로 다른 파장을 가지는 다이오드 레이저 펄스를 생성하는 다이오드 레이저 생성부, 상기 다이오드 레이저 펄스를 증폭하는 레이저 증폭부 및 상기 다이오드 레이저 생성부 및 상기 레이저 증폭부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 레이저 증폭부는, 상기 레이저 생성부들로부터 유입되는 서로 다른 파장의 레이저 펄스를 증폭시키는 복수 개의 증폭매질들, 상기 증폭매질들이 배치되어 있는 캐비티를 한정하는 하우징 및 상기 캐비티에서 상기 증폭매질들과 이격되어 배치되며, 상기 증폭매질들을 여기시키기 위한 빛을 비추는 펌핑 램프를 포함하고, 상기 서로 다른 복수 개의 증폭매질들 중에서 상기 다이오드 레이저 생성부로부터 전달되는 상기 다이오드 레이저 펄스가 증폭될 수 있도록 상기 다이오드 레이저 펄스의 파장에 대응되는 상기 증폭매질을 선택하여 위치를 조정할 수 있는 피부 치료용 레이저 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 피부 치료용 레이저 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 하우징의 캐비티에 위치 조정이 가능한 복수 개의 증폭매질을 포함함으로써, 다양한 파장의 레이저 펄스를 효율적으로 증폭시킬 수 있다.
둘째, 하우징은 고정되어 있고, 증폭매질들이 하우징 내부에서 위치 조정되므로 하우징 자체가 움직이는 경우보다 증폭매질의 위치 조정에 의한 에너지 소모량을 줄일 수 있는 장점이 있다.
셋째, 증폭매질의 위치 조정이 가능하기 때문에 작은 부피에 많은 수의 증폭매질을 포함할 수 있어서 장치의 크기가 작은 장점이 있다.
넷째, 다양한 파장의 레이저 펄스를 증폭할 수 있기 때문에, 피부 치료 대상자에게 필요한 파장을 가지는 펄스를 출력할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 치료용 레이저 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 피부 치료용 레이저 장치의 다이오드 레이저 생성부를 구체적으로 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 1에 따른 피부 치료용 레이저 장치의 레이저 증폭부를 구체적으로 나타낸 모식도이다.
도 4는 도 1에 따른 피부 치료용 레이저 장치의 제1증폭모듈을 구체적으로 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 1에 따른 피부 치료용 레이저 장치의 제2증폭모듈을 구체적으로 나타낸 모식도이다.
도 6은 도 5에 따른 피부 치료용 레이저 장치의 제2증폭모듈의 증폭매질들과 펌핑램프를 확대하여 나타낸 확대도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 피부 치료용 레이저 장치의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피부 치료용 레이저 장치의 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 치료용 레이저 장치(100)는 다이오드 레이저 생성부(110), 레이저 증폭부(120) 및 제어부(130)를 포함한다. 상기 레이저 생성부(110)는 제1다이오드 레이저(111), 제2다이오드 레이저(112), 제3다이오드 레이저(113) 및 제9미러(114)를 포함한다. 상기 레이저 생성부(110)는 시드 레이저(Seed Laser)를 방출한다. 즉, 상기 레이저 생성부(110)는 상기 레이저 증폭부(120)를 통해서 증폭 되어 출력되는 레이저의 소스가 되는 펄스를 생성하는 광원으로 형성된다. 상기 레이저 생성부(110)의 다이오드 레이저들(111, 112, 113)에서 방출되는 레이저 펄스는 상기 제9미러(114)에 의해 경로가 변경되어 상기 레이저 증폭부(120)로 전달된다.
상기 제1다이오드 레이저(111), 제2다이오드 레이저(112) 및 제3다이오드 레이저(113)는 서로 다른 파장의 다이오드 레이저 펄스를 생성한다. 본 실시예에서는 상기 레이저 생성부(110)가 세 개의 개별 다이오드 레이저를 포함하는 것을 예로 들었으나 상기 레이저 생성부(110)가 포함하는 개별 다이오드 레이저의 수는 얼마든지 변경이 가능하다. 상기 제1다이오드 레이저(111), 제2다이오드 레이저(112) 및 제3다이오드 레이저(113) 각각은 On/Off 제어를 통해 레이저 펄스를 생성한다. 물론 상기 레이저 펄스의 생성 방법은 변경이 가능하다.
상기 제1다이오드 레이저(111), 제2다이오드 레이저(112) 및 제3다이오드 레이저(113)에서 각각 생성되는 레이저 펄스는 동일한 경로를 통해서 상기 레이저 증폭부(120)로 전달된다. 이는 상기 제1다이오드 레이저(111), 제2다이오드 레이저(112) 및 제3다이오드 레이저(113) 각각에서 생성되는 레이저 펄스의 경로를 조절하는 제9미러(114)에 의해서 일어난다. 즉, 상기 제9미러(114)가 상기 제1다이오드 레이저(111), 제2다이오드 레이저(112) 및 제3다이오드 레이저(113)에서 생성되는 레이저 펄스를 상기 레이저 증폭부(120)에 동일한 경로로 전달될 수 있도록 한다. 이 때, 상기 제9미러(114)는 이동이 가능해서 상기 제1다이오드 레이저(111), 제2다이오드 레이저(112) 및 제3다이오드 레이저(113)에서 각각 생성되는 레이저 펄스의 경로를 변화시킬 수 있다. 상기 제9미러(114)는 상기 제9미러(114)에 연결되어 있는 모터(미도시)에 의해서 작동된다. 상기 모터(미도시)는 상기 제어부(130)의 신호에 의해서 상기 제9미러(114)를 작동 시킨다. 본 실시예에서는 상기 제9미러(114)가 하나이고, 이동하면서 상기 제1다이오드 레이저(111), 제2다이오드 레이저(112) 및 제3다이오드 레이저(113)의 경로를 변경시키는 것을 예로 들었으나, 상기 제9미러(114)는 상기 다이오드 레이저들의 수에 맞게 복수 개가 고정되어 설치될 수도 있다. 이 때, 상기 복수 개의 미러들은 각각 다이크로익 코팅(Dichoroic coating)을 이용하여, 경로를 변경시키고자 하는 파장의 레이저는 반사하고 그 외의 파장을 갖는 레이저는 투과하도록 하여 미러를 이동시키지 않고 On/Off 제어만을 통해서 상기 레이저 생성부(110)에서 생성되는 레이저의 파장을 선택할 수 있게 된다. 또한 상기 제1다이오드 레이저(111), 제2다이오드 레이저(112) 및 제3다이오드 레이저(113) 각각에서 생성된 레이저 펄스는 상기 제9미러(114)에 의하지 않고 직접 상기 레이저 생성부(120)로 전달될 수도 있다.
상기 레이저 증폭부(120)는 제1빔스플리터(123), 제1증폭모듈(121a), 제1미러(122a), 제1웨이브플레이트(124), 제2미러(122b), 제2증폭모듈(121b), 제3미러(122c), 제4미러(122d), 제3증폭모듈(121c), 제5미러(122e), 제6미러(122f), 제4증폭모듈(121d), 제7미러(122g), 제8미러(122h), 제1렌즈(125a), 제2렌즈(125b) 및 2차 조화파 발생장치(127)를 포함한다. 상기 제1빔스플리터(123)는 P편광은 투과하고 S편광은 반사시킨다. 따라서 상기 레이저 생성부(110)에서 공급 받은 레이저 펄스는 P파 이므로 상기 제1빔스플리터(123)를 그대로 투과한다. 또한 상기 제1빔스플리터(123)는 상기 레이저 생성부(110)에서 공급 받은 레이저 펄스의 진행 방향과 동일축 상에 배치된다. 물론 상기 제1빔스플리터(123)의 배치는 변경될 수 있다. 제1빔스플리터(123)의 다른 역할은 후술한다.
도 4를 참조하면, 상기 제1증폭모듈(121a)은 제1하우징(1211a), 제1증폭매질(1212a1), 제1증폭매질 캐비티(1212a1'), 제2증폭매질(1212a2), 제2증폭매질 캐비티(1212a2'), 제3증폭매질(1212a3), 제3증폭매질 캐비티(1212a3'), 제1펌핑램프(1213a), 제1펌핑램프 캐비티(1213a'), 냉각수(1214a) 및 제1회전부재(1215a)를 포함한다. 상기 제1증폭모듈(121a)은 상기 레이저 생성부(110)로부터 공급되는 레이저 펄스가 단일 또는 복수 회 통과하면서 증폭되도록 하는 역할을 수행한다.
상기 제1하우징(1211a)는 상기 증폭매질들이 배치되어 있는 캐비티를 한정하는 로드(rod)구조로 형성된다. 물론 상기 제1하우징(1211a)의 구조는 얼마든지 변경이 가능하다. 상기 제1하우징(1211a)는 움직이지 않고 고정된 상태를 유지한다. 상기 제1하우징(1211a)의 내부에 배치되는 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제1증폭매질 캐비티(1212a1'), 상기 제2증폭매질(1212a2), 상기 제2증폭매질 캐비티(1212a2'), 상기 제3증폭매질(1212a3), 상기 제3증폭매질 캐비티(1212a3'), 상기 제1펌핑램프(1213a) 및 상기 제1펌핑램프 캐비티(1213a')를 보호하는 역할을 한다. 또한 상기 제1하우징(1211a)의 내부에는 냉각수(1214a)가 채워져서 상기 제1하우징(1211a)의 내부에서 발생하는 열을 식힐 수 있도록 한다. 본 실시예에서 상기 냉각수(1214a)는 물을 이용한다. 물론 상기 냉각수(1214a)의 종류는 변경이 가능하다.
상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3)은 각각 로드(rod) 구조로 형성된다. 상기 제1증폭매질(1212a1)은 Nd:YAG(Neodymium:Yttrium Aluminum Garnet)로 형성된다. 그리고 상기 제2증폭매질(1212a2)은 Alexandrite로 형성된다. 상기 제3증폭매질(1212a3)은 Er:YLF(Erbium:Yttrium Lithium Fluoride)로 형성된다. 물론 상기 증폭 매질들의 종류는 얼마든지 변경이 가능하다.
상기 제1증폭매질 캐비티(1212a1')는 타원의 반쪽 형태로 형성된다. 상기 제2증폭매질 캐비티(1212a2') 및 상기 제3증폭매질 캐비티(1212a3') 또한 동일한 형태이다. 상기 제1증폭매질 캐비티(1212a1')는 회전이 가능한 구조로 형성된다. 즉, 상기 제1증폭매질 캐비티(1212a1')는 상기 제2증폭매질 캐비티(1212a2') 및 상기 제3증폭매질 캐비티(1212a3')와 제1회전부재(1215a)에 의해 연결되어 시계 방향이나 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 상기 제1증폭매질 캐비티(1212a1'), 상기 제2증폭매질 캐비티(1212a2') 또는 상기 제3증폭매질 캐비티(1212a3')가 회전하여 상기 제1펌핑램프 캐비티(1213a')와 결합한다. 이 때, 상기 제1증폭매질 캐비티(1213a')와 상기 제1증폭매질 캐비티(1213a'), 상기 제2증폭매질 캐비티(1212a2') 또는 상기 제3증폭매질 캐비티(1212a3')가 결합하여 상기 결합된 캐비티 내부에 상기 제1펌핑램프(1213a)와 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중 어느 하나가 배치되도록 타원을 형성한다. 도 4에서는 상기 제1펌핑램프(1213a)와 상기 제2증폭매질(1212a)이 상기 타원의 내부에 배치된 것을 나타낸다.
본 실시예에서는 상기 제1증폭매질(1212a1), 제2증폭매질(1212a2), 제3증폭매질(1212a3)을 내부에 포함하는 상기 제1증폭매질 캐비티(1212a1'), 상기 제2증폭매질 캐비티(1212a2') 및 상기 제3증폭매질 캐비티(1212a')가 동일한 축을 기준으로 120도의 각도를 유지하면서 회전할 수 있는 구조로 형성된다. 즉, 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3)은 일정한 각도를 유지하면서 회전할 수 있는 구조로 형성됨으로써, 상기 다이오드 레이저 생성부(110)에서 전달되는 레이저 펄스가 통과하는 경로에 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중에서 파장 범위가 대응되는 증폭매질이 위치하도록 회전하게 된다. 물론 상기 증폭매질들의 개수나, 상기 증폭매질들이 이루는 각도는 얼마든지 변경이 가능하다.
상기 제1하우징(1211a)의 내부에서 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3)이 회전할 때, 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중 어느 하나에는 상기 레이저 생성부(110)에서 전달되는 레이저 펄스가 유입된다. 상기 레이저 생성부(110)에서 전달되는 레이저 펄스가 유입되도록 상기 제1하우징(1211a) 내부에서 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3)을 회전시키는 것은 상기 제어부(130)의 신호에 의해서 이루어진다.
상기 제어부(130)는 상기 레이저 생성부(110)에서 전달되는 레이저 펄스의 종류에 따라 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3)을 회전시켜서 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중 어느 하나가 상기 레이저 생성부(110)에서 전달되는 레이저 펄스가 진행하는 경로상에 배치되도록 한다. 즉, 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중에서 적어도 하나는 상기 제1빔스플리터(123)와 동일 축 상에 배치된다. 따라서 상기 제1빔스플리터(123)를 투과한 상기 레이저 펄스는 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중 어느 하나를 통과하면서 제1증폭 된다.
상기 제1펌핑램프(1213a)는 상기 제1펌핑램프 캐비티(1213a')에 고정되어 있다. 상기 제1펌핑램프 캐비티(1213a')는 상기 제1증폭매질 캐비티(1212a1'), 상기 제2증폭매질 캐비티(1212a2') 및 상기 제3증폭매질 캐비티(1212a') 중 어느 하나와 결합하여 하나의 완전한 타원을 형성할 수 있는 반타원 구조로 형성된다.
상기 제1펌핑램프(1213a)는 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3)을 여기시키기 위한 빛을 발산한다. 상기 제1펌핑램프(1213a) 및 상기 제2증폭매질(1212a2)은 상기 타원의 초점에 각각 배치된다. 따라서 상기 제1펌핑램프(1213a)에서 발산되는 빛은 상기 제2증폭매질(1212a2)에 직접 전달될 수도 있고, 상기 제1펌핑램프 캐비티(1213a')와 상기 제2증폭매질 캐비티(1212a')에 의해 형성되는 타원 내부에 반사되어 상기 제2증폭매질(1212a2)에 전달될 수도 있다. 이 때, 상기 타원의 한 초점 위치에 배치되는 상기 제1펌핑램프(1213a)에서 발산되어 상기 타원 내부에서 반사되는 빛은, 상기 타원의 다른 초점 위치에 배치되는 상기 제2증폭매질(1212a2)로 모두 전달된다. 즉, 상기 제1펌핑램프(1213a)에서 발산되는 빛은 모두 상기 제2증폭매질(1212a2)로 전달되기 때문에 본 실시예에 따른 제1증폭모듈(121a)은 에너지가 효율적으로 이용되는 장점이 있다.
상기 제1미러(122a)는 상기 제1빔스플리터(123)와 동일축 상에 배치된다. 또한 상기 제1미러(122a)는 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중에서 하나와 동일 축 상에 배치된다. 따라서 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중에서 어느 하나를 통과하여 제1증폭된 상기 레이저 펄스를 상기 제1증폭모듈(121a) 방향으로 반사하는 전부 반사 거울이다. 상기 제1미러(122a)는 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중에서 어느 하나를 통과하면서 제1증폭된 상기 레이저 펄스를 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중에서 어느 하나에 의해 다시 한번 증폭시키기 위해 되돌려 보내는 역할을 한다.
이 때 상기 제1증폭모듈(121a)과 상기 제1미러(122a) 사이에는 제1웨이브플레이트(124)가 배치된다. 상기 제1웨이브플레이트(124)는 상기 제1웨이브플레이트(124)를 통과하는 파의 위상을 1/4파장 변경시키는 쿼터 웨이브플레이트(QWP, Quarter-Wave-Plate)로 형성된다. 즉, 상기 제1웨이브플레이트(122c)는 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중에서 어느 하나를 통과하여 상기 제1미러(122a)로 향하는 상기 레이저 펄스의 위상을 1/4파장 변경시키고, 상기 제1미러(122a)에 반사되어 상기 제1증폭모듈(121a)로 되돌아 가는 레이저 펄스의 위상을 다시 1/4파장 변경 시킨다. 따라서 상기 레이저 생성부(110)로부터 공급 받은 P파는 상기 제1웨이브플레이트(124)를 두 번 통과하면서 S파로 변경된다. 이는 상기 제1빔스플리터(123)로 다시 되돌아 갈 때 투과하지 않고 반사되어 상기 레이저 펄스의 진행 경로가 변경되도록 하기 위함이다.
상기 제1웨이브플레이트(124)를 두 번 통과한 후 다시 상기 제1증폭모듈(121a)로 되돌아가는 상기 레이저 펄스는 상기 제1증폭매질(1212a1), 상기 제2증폭매질(1212a2) 및 상기 제3증폭매질(1212a3) 중에너 어느 하나를 통과하면서 제2증폭 된다. 상기 제2증폭된 레이저 펄스는 상기 제1빔스플리터(123)에서 경로가 조절된다. 즉, 상기 제2증폭된 레이저 펄스는 상기 제1빔스플리터(123)에 반사되어 경로가 90도 변경된다.
상기 제2미러(122b)는 상기 제1빔스플리터(123) 상측에 형성된다. 따라서 상기 제1빔스플리터(123)에 반사된 레이저 펄스는 상기 제2미러(122b)에서 반사된다. 상기 제2미러(122b)는 상기 제1빔스플리터(123)에서 공급 받은 레이저 펄스가 상기 제2증폭모듈(121b) 방향으로 반사되도록 배치된다.
도 5 및 6을 참조하면, 상기 제2증폭모듈(121b)은 제2하우징(1211b), 제4증폭매질(1212b1), 제5증폭매질(1212b2), 제6증폭매질(1212b3), 제2펌핑램프(1213b) 및 광가이드부(1214b)를 포함한다. 하지만 본 발명은 이제 한정되지 않고, 상기 제2증폭모듈(121b)에서 상기 광가이드부(1214b)는 포함하지 않을 수도 있다. 제2증폭모듈(121b)은 상기 제2미러(122b)에서 반사된 레이저 펄스를 제3증폭시키는 역할을 수행한다. 상기 제2증폭모듈(121b)은 상기 제1증폭모듈(121a)과 이격되어 배치된다.
상기 제2하우징(1211b)은 내부에 캐비티를 한정하는 로드(rod) 구조로 형성된다. 상기 제2하우징(1211b)은 움직이지 않고 고정된 상태를 유지한다. 상기 제2하우징(1211b)의 내측면은 입사되는 빛을 전부 반사시키는 구조로 형성된다. 이는 광섬유에서 빛이 전반사되는 것과 유사한 구조이다. 따라서 상기 제2하우징(1211b)의 캐비티에 배치되어서 빛을 발산하는 상기 제2펌핑램프(1213b)로부터 발산되는 빛들은 상기 제2하우징(1211b)의 내측면에 반사되어 상기 제2하우징(1211b) 내부로 되돌아 온다.
상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3)은 각각 로드(rod) 구조로 형성된다. 상기 제4증폭매질(1212b1)은 Nd:YAG로 형성된다. 그리고 상기 제5증폭매질(1212b2)은 Alexandrite로 형성된다. 상기 제6증폭매질(1212b3)은 Er:YLF로 형성된다. 물론 상기 증폭매질들의 종류는 얼마든지 변경이 가능하다. 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3)은 상기 제2하우징(1211b)의 캐비티에 배치된다. 이 때, 상기 제4증폭매질(1212b1), 제5증폭매질(1212b2), 제6증폭매질(1212b3)은 상기 제2하우징(1211b)의 캐비티에서 회전할 수 있도록 형성된다. 상기 제4증폭매질(1212b1), 제5증폭매질(1212b2), 제6증폭매질(1212b3)은 제2회전부재(1215b)에 의해 연결된다.
본 실시예에서는 상기 제4증폭매질(1212b1), 제5증폭매질(1212b2), 제6증폭매질(1212b3)을 내부에 포함하는 가상의 로드(rod) 형태의 캐비티 중심에서 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제3증폭매질(1212b3)이 서로서로 120도의 각도를 유지하면서 회전할 수 있는 구조로 형성된다. 즉, 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3)은 일정한 각도를 유지하면서 회전할 수 있는 구조로 형성됨으로써, 상기 제2미러(122b)에서 반사되어 전달되는 레이저 펄스가 통과하는 경로에 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3) 중에서 파장 범위가 대응되는 증폭매질이 위치하도록 회전하게 된다. 물론 상기 증폭매질들의 개수나, 상기 증폭매질들이 이루는 각도는 얼마든지 변경이 가능하다.
또한 상기 제2하우징(1211b)의 캐비티에서 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3)이 회전할 때, 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3) 중 어느 하나에는 상기 제2미러(122b)에서 반사되어 전달되는 레이저 펄스가 유입된다. 상기 제2미러(122b)에서 반사되어 전달되는 레이저 펄스가 유입되도록 상기 제2하우징(1211b)의 캐비티에서 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3)을 회전시키는 것은 상기 제어부(130)의 신호에 의해서 이루어진다.
상기 제어부(130)는 상기 제2미러(122b)에서 반사되어 전달되는 레이저 펄스의 종류에 따라 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3)을 회전시켜서 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3) 중 어느 하나가 상기 제2미러(122b)에서 반사되어 전달되는 레이저 펄스가 진행하는 경로상에 배치되도록 한다. 즉, 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3) 중에서 적어도 하나는 상기 제2미러(122b)에서 반사되어 전달되는 레이저 펄스가 진행하는 경로와 동일 축 상에 배치된다. 따라서 상기 제2미러(122b)에서 반사된 레이저 펄스는 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3) 중 어느 하나를 통과하면서 제3증폭 된다.
상기 제2펌핑램프(1213b)는 상기 제2하우징(1211b)의 캐비티에 배치된다. 상기 제2펌핑램프(1213b)는 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3)과 이격되어 배치된다. 상기 제2펌핑램프(1213b)는 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3)을 여기시키기 위한 빛을 발산한다.
상기 광가이드부(1214b)는 상기 제2펌핑램프(1213b)와 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3) 중에서 상기 제2미러(122b)에서 반사되어 전달되는 레이저 펄스가 통과하는 경로에 배치되는 어느 하나의 증폭매질 사이에 설치되어 있다. 상기 제2펌핑램프(1213b)에서 발산되는 빛이 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3) 중 어느 하나에 수직으로 입사 되더라도 빛은 사방으로 방출되기 때문에 빛 에너지 손실이 발생할 수 밖에 없다. 따라서 이러한 빛 에너지 손실을 줄이기 위해서 상기 제2펌핑램프(1213b)에서 발산되는 빛이 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3) 중에서 어느 하나에 수직으로 입사하면서도, 상기 제2펌핑램프(1213b)의 빛 에너지가 모두 상기 제4증폭매질(1212b1), 상기 제5증폭매질(1212b2) 및 상기 제6증폭매질(1212b3) 중 어느 하나에 전달되도록 상기 광가이드부(1214b)를 설치하는 것이다. 상기 광가이드부(1214b)는 상기 제2하우징(1211b)과 같이 상기 광가이드부(1214b) 내측면에서 빛이 모두 반사될 수 있는 구조로 형성된다. 이는 광섬유의 전반사 구조와 유사하다.
그리고 상기 제2증폭모듈(121b)은 상기 제1증폭모듈(121a)의 상측에 배치된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 제2증폭모듈(121b)을 상기 제2미러(122b)의 배치 위치에 따라 상기 제1증폭모듈(121a)의 하측에 배치할 수도 있다.
상기 제3미러(122c)는 상기 제2증폭모듈(121b)을 사이에 두고 상기 제2미러(122b)와 대향되도록 배치된다. 그리고 상기 제3미러(122c)는 상기 제2증폭모듈(121b)을 통과하면서 상기 제3증폭된 레이저 펄스를 반사하여 경로를 조절한다. 즉, 상기 제3미러(122c)는 상기 제2증폭모듈(121b)을 통과한 상기 레이저 펄스를 반사하여 경로를 90도 변경하는 역할을 한다. 물론 상기 제3미러(122c)에서 반사되는 레이저 펄스의 반사각도는 변경이 가능하다. 상기 제3미러(122c) 또한 상기 제2미러(122b) 및 상기 제2증폭모듈(121b)과 동일 축 상에 배치된다.
상기 제4미러(122d)는 상기 제3미러(122c)에서 공급 받은 레이저 펄스를 상기 제3증폭모듈(121c) 방향으로 반사시킨다. 이 때 상기 제3미러(122c)에서 상기 제4미러(122d)로 향하는 레이저 펄스의 진행 경로에는 상기 레이저 펄스의 공간적 크기를 조절하기 위한 렌즈부(125a, 125b)를 더 포함할 수 있다. 상기 렌즈부(125a, 125b)는 제1렌즈(125a) 및 제2렌즈(125b)를 포함할 수 있다. 상기 렌즈부(125a, 125b)는 상기 제1렌즈(125a)와 상기 제2렌즈(125b) 사이의 거리를 조절하여 상기 제3미러(122c)에서 상기 제4미러(122d) 방향으로 향하는 레이저 펄스의 공간 크기를 조절한다.
상기 제3증폭모듈(121c)은 상기 제4미러(122b)에서 반사된 레이저 펄스를 제4증폭시키는 역할을 수행한다. 상기 제3증폭모듈(121c)은 상기 제4증폭모듈(121d)과 이격되어 배치된다. 본 실시예에서 상기 제3증폭모듈(121c)은 상기 제1증폭모듈(121a)과 유사한 구조로 형성된다. 물론 상기 제3증폭모듈(121c)은 상기 제2증폭모듈(121b)과 유사한 구조로 형성될 수도 있다. 즉, 상기 제3증폭모듈(121c)은 제3하우징(미도시), 제7증폭매질(미도시), 제8증폭매질(미도시), 제9증폭매질(미도시), 제3펌핑램프(미도시) 및 광가이드부(미도시)를 포함한다. 상기 제7증폭매질(미도시)은 상기 제1증폭매질(1212a1)과 동일한 소재로 형성된다. 상기 제8증폭매질(미도시)은 상기 제2증폭매질(1212a2)과 동일한 소재로 형성된다. 상기 제9증폭매질(미도시)은 상기 제3증폭매질(1212a3)과 동일한 소재로 형성된다. 하지만 본 발명은 상기 제3증폭모듈(121c)의 소재, 구조 및 형태를 얼마든지 변경 가능하다.
상기 제5미러(122e)는 상기 제3증폭모듈(121c)을 사이에 두고 상기 제4미러(125b)와 대향하도록 배치된다. 상기 제5미러(122e)는 상기 제3증폭모듈(121c)을 통과하면서 제4증폭된 레이저 펄스를 반사하여 경로를 조절한다. 즉, 상기 제5미러(122e)는 상기 제3증폭모듈(121c)을 통과한 상기 레이저 펄스를 반사하여 경로를 90도 변경하는 역할을 한다. 물론 상기 제5미러(122e)에서 반사되는 레이저 펄스의 반사각도는 변경이 가능하다. 상기 제5미러(122e)는 상기 제4미러(122d) 및 상기 제3증폭모듈(121c)과 동일 축 상에 배치된다.
상기 제6미러(122f)는 상기 제5미러(122e)에서 공급 받은 레이저 펄스를 상기 제4증폭모듈(121d) 방향으로 반사시킨다. 본 실시예에서 상기 제6미러(122f)는 상기 제5미러(122e)와 별개로 형성되어 있지만, 상기 제5미러(122e)와 상기 제6미러(122f)는 하나의 미러로 형성될 수도 있다.
상기 제4증폭모듈(121d)은 상기 제6미러(122f)에서 반사된 레이저 펄스를 제5증폭시키는 역할을 수행한다. 상기 제4증폭모듈(121d)은 상기 제3증폭모듈(121c)과 이격되어 배치된다. 본 실시예에서 상기 제4증폭모듈(121d)은 상기 제1증폭모듈(121a)과 유사한 구조로 형성된다. 물론 상기 제4증폭모듈(121d)은 상기 제2증폭모듈(121b)과 유사한 구조로 형성될 수도 있다. 즉, 상기 제4증폭모듈(121d)은 제4하우징(미도시), 제10증폭매질(미도시), 제11증폭매질(미도시), 제12증폭매질(미도시), 제4펌핑램프(미도시) 및 광가이드부(미도시)를 포함한다. 상기 제10증폭매질(미도시)은 상기 제1증폭매질(1212a1)과 동일한 소재로 형성된다. 상기 제11증폭매질(미도시)은 상기 제2증폭매질(1212a2)과 동일한 소재로 형성된다. 상기 제12증폭매질(미도시)은 상기 제3증폭매질(1212a3)과 동일한 소재로 형성된다. 하지만 본 발명은 상기 제2증폭모듈(121d)의 소재, 구조 및 형태를 얼마든지 변경 가능하다.
상기 제7미러(122g)는 상기 제4증폭모듈(121d)을 사이에 두고 상기 제6미러(122f)와 대향하도록 배치된다. 그리고 상기 제7미러(122g)는 상기 제4증폭모듈(121d)을 통과한 레이저 펄스를 반사하여 상기 제8미러(122h) 방향으로 경로를 조절한다.
상기 제8미러(122h)는 상기 제7미러(122g)의 일측에 배치되고, 상기 제7미러(122g)로부터 공급 받은 레이저 펄스의 경로를 조절한다. 상기 제8미러(122h)에서 경로가 조절된 상기 레이저 펄스는 상기 레이저 증폭부(120)로 출력된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 제7미러(122g)에서 직접 상기 레이저 증폭부(120)로 레이저 펄스를 출력할 수도 있다.
상기 2차 조화파 발생장치(SHG, Second Harmonic Generator)(127)는 상기 제7미러(122g) 또는 상기 제8미러(122h)에서 출력되는 상기 레이저 펄스의 파장을 변화시킨다. 상기 2차 조화파 발생장치(127)는 상기 제7미러(122g) 또는 상기 제8미러(122h)에서 출력되는 레이저 펄스가 진행하는 경로에 배치된다. 상기 2차 조화파 발생장치(127)는 공지의 파장 변화 방식과 유사하게 상기 제8미러(122h)에서 출력되는 상기 레이저 펄스의 파장을 변화시킨다.
상기 제어부(130)는 상기 다이오드 레이저 생성부(110) 및 상기 레이저 증폭부(120)를 제어하는 역할을 한다. 즉, 상기 제어부(130)는 상기 제1다이오드 레이저(111), 제2다이오드 레이저(112) 및 제3다이오드 레이저(113)의 작동을 조절하여 서로 다른 파장의 레이저 펄스를 생성토록 한다. 또한 상기 제어부(130)는 상기 레이저 증폭기(120)에 신호를 가하여 생성되는 다이오드 레이저 펄스의 세기 및 파장을 조절한다. 이 때 상기 제어부(130)는 상기 레이저 생성부(110)에 포함되어 있는 다이오드 레이저의 전용 드라이버(미도시)를 이용하여 펄스폭이 가변되도록 할 수 있다. 상기 다이오드 레이저(111)의 전용 드라이버의 경우, ps의 짧은 펄스용 드라이버 또는 ms 이상의 펄스를 제어하는 드라이버 중 선택하여 이용할 수 있다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 레이저 증폭부(120)의 제1펌핑 램프(1213a), 제2펌핑 램프(미도시), 제3펌핑램프(미도시) 및 제4펌핑 램프(미도시)에 신호를 가하여 상기 제1증폭모듈(121a), 상기 제2증폭모듈(121b), 상기 제3증폭모듈(121c) 및 상기 제4증폭모듈(121d)에 포함되어 있는 증폭매질들의 상태를 조절할 수도 있다. 또한 상기 제어부(130)는 상기 레이저 증폭부(120)에서 출력되는 레이저 펄스가 요구되는 에너지 수준을 갖지 못한 경우 상기 레이저 생성부(110)에 신호를 전달하여 생성되는 레이저 펄스를 조절할 수도 있다. 또한 상기 제9미러(114)와 연결되어 있는 모터(미도시)에 신호를 가하여 상기 제9미러(114)가 상기 제1다이오드 레이저(111), 상기 제2다이오드 레이저(112) 및 상기 제3다이오드 레이저(113) 중 어느 하나에서 발산되는 레이저 펄스를 반사하도록 위치를 조정할 수 있다.
본 실시예에 따른 피부 치료용 레이저 장치(100)는 레이저 생성부(110)에서 전달되는 다양한 파장의 레이저 펄스를 상기 제1하우징(1211a)의 캐비티에서 일정한 각도를 유지하면서 회전 가능한 증폭매질들을 포함하는 증폭모듈을 이용하여 피부 치료를 위한 다양한 범위의 파장을 갖는 레이저 펄스를 하나의 장치에서 증폭이 가능토록 함으로써 작업 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 장점이 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 피부 치료용 레이저 장치(200)는 레이저 생성부(210), 레이저 증폭부(220) 및 제어부(230)를 포함한다. 본 실시예에 따른 피부 치료용 레이저 장치(200)에서 상기 다이오드 레이저 생성부(210) 및 상기 제어부(230)는 도 3에 따른 피부 치료용 레이저 장치(100)와 유사한바 설명을 생략한다.
상기 레이저 증폭부(220)는 제1빔스플리터(223a), 제1증폭모듈(221a), 제1미러(222a), 제1웨이브플레이트(224a), 제2미러(222b), 제2웨이브플레이트(224b), 제2증폭모듈(221b), 제3미러(222c), 제2빔스플리터(223b), 제3웨이브플레이트(224c), 제1렌즈(225a), 제2렌즈(225b) 및 제4미러(222d)를 포함한다. 도면에 도시되지는 않았지만 도 3에서와 같은 2차 조화파 발생장치(미도시)가 더 포함될 수도 있다. 상기 제1빔스플리터(223a)는 P편광은 투과하고 S편광은 반사시킨다. 따라서 상기 다이오드 레이저 생성부(210)에서 공급 받은 레이저 펄스는 도 3에 따른 다이오드 레이저 생성부(110) 에서와 같이 P파 이므로 상기 제1빔스플리터(223a)를 그대로 투과한다. 또한 상기 제1빔스플리터(223a)는 상기 다이오드 레이저 생성부(210)에서 공급 받은 레이저 펄스의 진행 방향과 동일축 상에 배치된다. 물론 상기 제1빔스플리터(223a)의 배치는 변경될 수 있다.
상기 제1증폭모듈(221a)은 상기 레이저 생성부(210)로부터 공급되는 레이저 펄스를 증폭시키는 역할을 수행한다. 상기 제1증폭모듈(221a)은 도 4에 따른 제1증폭모듈(221a)과 유사한 소재, 배치 및 형태를 갖는다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 제1증폭모듈(221a)의 소재, 배치 및 형태를 얼마든지 변경 가능하다.
그리고 상기 제1증폭모듈(221a)은 상기 제1빔스플리터(223a)와 동일 축 상에 배치된다. 따라서 상기 제1빔스플리터(223a)를 투과한 상기 레이저 펄스는 상기 제1증폭모듈(221a)을 통과하면서 제1증폭 된다.
상기 제1미러(222a)는 상기 제1빔스플리터(223a) 및 상기 제1증폭모듈(221a)과 동일 축 상에 배치된다. 또한 상기 제1미러(222a)는 상기 제1빔스플리터(223a)와 상기 제1증폭모듈(221a)을 사이에 두고 대향하도록 배치된다. 그리고 상기 제1증폭모듈(221a)을 통과하여 제1증폭된 상기 레이저 펄스를 상기 제1증폭모듈(221a) 방향으로 반사하는 전부 반사 거울이다. 상기 제1미러(222a)는 상기 제1증폭모듈(221a)을 통과하면서 제1증폭된 상기 레이저 펄스를 상기 제1증폭모듈(121a)에 의해 다시 한번 증폭 시키기 위해 되돌려 보내는 역할을 한다.
이 때 상기 제1증폭모듈(221a)과 상기 제1미러(222a) 사이에는 제1웨이브플레이트(224a)가 배치된다. 상기 제1웨이브플레이트(124)는 상기 제1웨이브플레이트(224a)를 통과하는 파의 위상을 1/4파장 변경시키는 쿼터 웨이브플레이트(QWP, Quarter-Wave-Plate)로 형성된다. 그리고 상기 제1증폭모듈(221a)을 통과한 후, 상기 제1웨이브플레이트(224a)를 통과하여 상기 제1미러(222a)로 향하는 레이저 펄스 및 상기 제1미러(222a)에 반사되어 상기 제1웨이브플레이트(224a)로 향하는 레이저 펄스는 원형편광되어 진행한다. 즉, 상기 제1웨이브플레이트(224a)는 상기 제1증폭모듈(221a)을 통과하여 상기 제1미러(222a)로 향하는 상기 레이저 펄스의 위상을 1/4파장 변경시키고, 상기 제1미러(222a)에 반사되어 상기 제1증폭모듈(221a)로 되돌아 가는 레이저 펄스의 위상을 다시 1/4파장 변경 시킨다. 따라서 상기 레이저 생성부(210)로부터 공급 받은 P파는 상기 제1웨이브플레이트(224a)를 두 번 통과하면서 S파로 변경된다. 이는 상기 제1빔스플리터(223a)로 다시 되돌아 갈 때 투과하지 않고 반사되어 상기 레이저 펄스의 진행 경로가 변경되도록 하기 위함이다.
상기 제1웨이브플레이트(224a)를 두 번 통과한 후 다시 상기 제1증폭모듈(221a)로 되돌아 가는 상기 레이저 펄스는 상기 제1증폭모듈(221a)을 통과하면서 제2증폭 된다. 상기 제2증폭된 레이저 펄스는 상기 제1빔스플리터(223a)에서 경로가 조절된다. 즉, 상기 제2증폭된 레이저 펄스는 상기 제1빔스플리터(223a)에 반사되어 경로가 90도 변경된다.
상기 제2미러(222b)는 상기 제1빔스플리터(223a)의 경로가 90도 변경된 일측에 배치된다. 따라서 상기 제1빔스플리터(223a)에 반사된 레이저 펄스는 상기 제2미러(222b)에서 반사된다. 상기 제2미러(222b)는 상기 제1빔스플리터(223a)에서 공급 받은 레이저 펄스가 상기 제2증폭모듈(221b) 방향으로 반사되도록 배치된다.
상기 제2웨이브플레이트(224b) 상기 제2미러(222b)에서 반사되어 상기 제2증폭매질(221b) 방향으로 향하는 레이저 펄스의 위상을 변경한다. 이 때 상기 제2웨이브플레이트(224b)는 상기 제1웨이브플레이트(224a)와는 달리 하프 웨이브플레이트(HWP, Half Wave Plate)로 형성된다. 즉 상기 제2웨이브플레이트(224b)로 공급 되는 레이저 펄스는 S파 이고, 상기 제2웨이브플레이트(224b)를 통과한 레이저 펄스는 파의 위상이 1/2파장 변경되어 P파가 된다. 이는 상기 제2미러(224b)에서 반사된 레이저 펄스가 상기 제2웨이브플레이트(224b)를 사이에 두고 상기 제2미러(224b)와 대향하도록 배치되는 상기 제2빔스플리터(223b)를 투과하도록 하기 위함이다.
상기 제2빔스플리터(223b)는 상기 제2웨이브플레이트(224b)와 상기 제2증폭모듈(221b) 사이에 배치된다. 상기 제2빔스플리터(223b)는 상기 제2웨이브플레이트(224b)를 통과한 레이저 펄스가 P파이므로 반사하지 않고 투과시킨다.
상기 제1렌즈(225a) 및 상기 제2렌즈(225b)는 상기 제2빔스플리터(223b)와 상기 제2웨이브플레이트(224b) 사이에 배치된다. 상기 제1렌즈(225a) 및 상기 제2렌즈(225b)는 상기 제2미러(222b)에서 반사된 레이저 펄스의 공간적 크기를 조절한다.
상기 제2증폭모듈(221b)은 상기 제2빔스플리터(223b)를 투과하여 공급되는 레이저 펄스를 제3증폭시키는 역할을 수행한다. 상기 제2증폭모듈(221b)은 도 4에 따른 제1증폭모듈(121a)과 유사한 소재, 형태 및 구조를 갖는다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 제2증폭모듈(221b)의 소재, 구조 및 형태를 얼마든지 변경 가능하다.
상기 제3미러(222c)는 상기 제2증폭모듈(221b)을 통과하면서 제3등폭된 레이저 펄스를 반사하여 상기 제2증폭모듈(221b) 방향으로 되돌아 가도록 하는 역할을 한다. 이 때 상기 제3미러(222c)와 상기 제2증폭모듈(221b) 사이에는 제3웨이브플레이트(224c)가 배치된다. 상기 제3웨이브플레이트(224c)는 상기 제1웨이브플레이트(224a)와 같이 쿼터 웨이브플레이트로 형성된다. 따라서 상기 제2증폭모듈(221b)로부터 상기 제3미러(222c)로 진행하면서 상기 레이저 펄스는 1/4파장 위상이 변경되고, 상기 제3미러(222c)에서 상기 제2증폭모듈(221b)로 되돌아 오면서 상기 레이저 펄스는 1/4파장 위상이 변경된다. 그리고 상기 제2증폭모듈(221b)을 통과한 후, 상기 제3웨이브플레이트(224c)를 통과하여 상기 제3미러(222c)로 향하는 레이저 펄스 및 상기 제3미러(222c)에 반사되어 상기 제3웨이브플레이트(224c)로 향하는 레이저 펄스는 원형편광되어 진행한다. 즉, 상기 제2증폭모듈(221b)로 돌아오는 상기 레이저 펄스는 P파에서 S파로 파형이 변경된다.
상기 제2빔스플리터(223b)는 상기 제3미러(222c)에서 반사되어 상기 제2증폭모듈(221b)을 통과하여 제4증폭되는 레이저 펄스를 반사하여 경로를 조절한다. 상기 제2빔스플리터(223b)에서 반사되어 경로가 조절된 상기 레이저 펄스는 상기 제2빔스플리터(223b)의 일측에 배치되는 제4미러(222d)에 반사되어 출력된다.
본 실시예에 따른 장치(200)는 도 3에 따른 장치(100)와 비교할 때 증폭 횟수는 4회로 한 번이 적지만 도 1에 따른 장치(100) 보다 구조가 간단한 장점이 있다. 또한 4회의 증폭이 있으므로 상기 레이저 생성부(210)에서 생성된 낮은 에너지의 레이저 펄스를 충분히 큰 에너지를 갖는 레이저 펄스로 증폭이 가능하다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피부 치료용 레이저 장치(300)는 레이저 생성부(310), 레이저 증폭부(320) 및 제어부(330)를 포함한다. 상기 레이저 생성부(310) 및 상기 제어부(330)는 상기 도 3에 따른 피부 치료용 레이저 장치(100)와 유사하므로 설명을 생략한다.
상기 레이저 증폭부(320)는 제1빔스플리터(323a), 제1증폭모듈(321a), 제1미러(322a), 제2미러(322b), 제1렌즈(325a), 제2렌즈(325b), 제2증폭모듈(321b), 제2빔스플리터(323b), 제1웨이브플레이트(324), 제3미러(322c) 및 제4미러(322d)를 포함한다. 도면에 도시되지는 않았지만 도 3에서와 같은 2차 조화파 발생장치(미도시)가 더 포함될 수도 있다. 상기 제1빔스플리터(323a)는 P편광은 투과하고 S편광은 반사시킨다. 따라서 상기 레이저 생성부(310)에서 공급 받은 레이저 펄스는 도 3에 따른 레이저 생성부(310) 에서와 같이 P파 이므로 상기 제1빔스플리터(323a)를 그대로 투과한다. 또한 상기 제1빔스플리터(323a)는 상기 레이저 생성부(310)에서 공급 받은 레이저 펄스의 진행 방향과 동일축 상에 배치된다. 물론 상기 제1빔스플리터(323a)의 배치는 변경될 수 있다.
상기 제1증폭모듈(321a)은 상기 레이저 생성부(310)로부터 공급되는 레이저 펄스를 증폭시키는 역할을 수행한다. 상기 제1증폭모듈(321a)은 도 4에 따른 제1증폭모듈(121a)과 유사한 소재, 형태 및 구조로 형성된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 제1증폭모듈(321a)의 소재, 구조 및 형태를 얼마든지 변경 가능하다.
그리고 상기 제1증폭모듈(321a)은 상기 제1빔스플리터(323a)와 동일 축 상에 배치된다. 따라서 상기 제1빔스플리터(323a)를 투과한 상기 레이저 펄스는 상기 제1증폭모듈(321a)을 통과하면서 제1증폭 된다.
상기 제1미러(322a)는 상기 제1증폭매질(321a)을 사이에 두고 상기 제1빔스플리터(323a)와 대향하도록 배치된다. 상기 제1미러(322a)는 상기 제1증폭모듈(321a)을 통과한 레이저 펄스를 반사하여 경로를 변경시킨다.
상기 제2미러(322b)는 상기 제1미러(322a)에 의해 경로가 변경된 레이저 펄스를 반사하여 다시 경로를 변경시킨다. 상기 제2미러(322b)는 상기 제1미러(322a)의 일측에 배치된다.
상기 제2증폭모듈(321b)은 상기 제2미러(322b)에서 반사된 레이저 펄스를 제2증폭시키는 역할을 수행한다. 상기 제2증폭모듈(321b)은 도 4에 따른 제1증폭모듈(121a)과 유사한 소재, 형태 및 구조로 형성된다. 상기 제2증폭모듈(321b)은 상기 제1증폭모듈(321a)과 이격되어 배치된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 제1증폭매질(321b)의 소재, 구조 및 형태를 얼마든지 변경 가능하다.
그리고 상기 제2증폭모듈(321b)은 상기 제2미러(322b)와 동일 축 상에 배치된다. 따라서 상기 제2미러(322b)에서 반사된 상기 레이저 펄스는 상기 제2증폭모듈(321b)을 통과하면서 제2증폭 된다.
상기 제1렌즈(325a) 및 상기 제2렌즈(325b)는 상기 제2미러(322b)와 상기 제2증폭모듈(321b) 사이에 배치된다. 상기 제1렌즈(325a) 및 상기 제2렌즈(325b)는 상기 제2미러(322b)에서 반사된 레이저 펄스의 공간적 크기를 조절한다.
상기 제2빔스플리터(323b)는 상기 제2증폭모듈(321b)을 사이에 두고 상기 제2미러(322b)와 대향하도록 배치된다. 상기 제2빔스플리터(323b)는 상기 제2증폭된 레이저 펄스가 P파 이므로 투과시킨다.
상기 제3미러(322c)는 상기 제2빔스플리터(323b)를 투과한 레이저 펄스를 반사하여 경로를 변경시킨다. 상기 제3미러(322c)는 상기 제2빔스플리터(323b)를 사이에 두고 상기 제2증폭매질(321b)과 대향하도록 배치된다.
상기 제1웨이브플레이트(324)는 상기 제2빔스플리터(323b)와 상기 제3미러(322c) 사이에 배치된다. 상기 제1웨이브플레이트(324)는 하프 웨이브플레이트로 형성된다. 따라서 상기 제1웨이브플레이트(324)를 통과하는 레이저 펄스는 파형이 P파에서 S파로 변경된다.
상기 제3미러(322c)는 상기 제1웨이브플레이트(324)를 사이에 두고 상기 제2빔스플리터(323b)와 대향하도록 배치된다. 또한 상기 제3미러(322c)는 상기 제1빔스플리터(323a)의 일측에 배치된다. 상기 제3미러(322c)에 반사되어 경로가 변경된 레이저 펄스는 상기 제1빔스플리터(323a)로 되돌아가서 반사된다. 상기 제1빔스플리터(323a)에서 반사된 레이저 펄스는 상기 제1증폭모듈(321a)로 향한다.
상기 제1증폭모듈(321a)을 통과하면서 제3증폭 되는 레이저 펄스는 상기 제1미러(322a)에서 반사되어 경로가 변경된다. 상기 제1미러(322a)에 반사되어 경로가 변경된 레이저 펄스는 상기 제2미러(322b)에 반사되어 경로가 바뀌면서 상기 제2증폭모듈(321b)로 향한다.
상기 제2증폭모듈(321b)을 통과하면서 제4증폭되는 레이저 펄스는 제2빔스플리터(323b)에서 반사되어 경로가 변경된다. 상기 제1웨이브플레이트(324)를 통과하면서 파형이 S파로 변경되었기 때문에 상기 레이저 펄스는 상기 제2빔스플리터(323b)를 투과하지 못하고 반사되어 경로가 변경된다.
상기 제4미러(322d)는 상기 제2빔스플리터(323b)의 일측에 배치된다. 상기 제4미러(322d)는 상기 제2빔스플리터(323b)에서 반사되는 레이저 펄스의 경로를 변경하여 출력한다.
본 실시예에 따른 장치(300)는 도 4에 따른 장치(200)와 비교할 때 증폭 횟수는 4회로 동일하면서도 웨이브플레이트의 수가 도 4에 따른 장치(200) 보다 작아 구조가 간단하면서도 증폭 효율이 좋은 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 200, 300,: 피부 치료용 레이저 장치
110, 210, 310: 레이저 생성부
111: 제1다이오드 레이저
112: 제2다이오드 레이저
113: 제3다이오드 레이저
114: 제9미러
120, 220, 320: 레이저 증폭부
121a, 221a, 321a: 제1증폭모듈
1211a: 제1하우징
1211b: 제2하우징
1212a1: 제1증폭매질
1212a1': 제1증폭매질 캐비티
1212a2: 제2증폭매질
1212a2': 제2증폭매질 캐비티
1212a3: 제3증폭매질
1212a3': 제3증폭매질 캐비티
1212b1: 제4증폭매질
1212b2: 제5증폭매질
1212b3: 제6증폭매질
1213a: 제1펌핑램프
1213a': 제1펌핑램프 캐비티
1213b: 제2펌핑램프
1213b': 제2펌핑램프 캐비티
1214a: 냉각수
1214b: 광가이드부
1215a: 제1회전부재
1215b: 제2회전부재
121b, 221b, 321b: 제2증폭모듈
121c: 제3증폭모듈
121d: 제4증폭모듈
122a, 222a, 322a: 제1미러
122b, 222b, 322b: 제2미러
122c, 222c, 322c: 제3미러
122d, 222d, 322d: 제4미러
122e: 제5미러
122f: 제6미러
122g: 제7미러
122h: 제8미러
123a, 223a, 323a: 제1빔스플리터
223b, 323b: 제2빔스플리터
124a, 224a, 324a: 제1웨이브플레이트
224b: 제2웨이브플레이트
224c: 제3웨이브플레이트
125a, 225a, 325a: 제1렌즈
125b, 225b, 325b: 제2렌즈
127: 2차 조화파 발생장치
130, 230, 330: 제어부

Claims (10)

  1. 적어도 2가지 이상의 서로 다른 파장을 가지는 다이오드 레이저 펄스를 생성하는 다이오드 레이저 생성부;
    상기 다이오드 레이저 펄스를 증폭하는 레이저 증폭부; 및
    상기 다이오드 레이저 생성부 및 상기 레이저 증폭부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 레이저 증폭부는,
    상기 레이저 생성부들로부터 유입되는 서로 다른 파장의 레이저 펄스를 증폭시키는 복수 개의 증폭매질들;
    상기 증폭매질들이 배치되어 있는 캐비티를 한정하는 하우징; 및
    상기 캐비티에서 상기 증폭매질들과 이격되어 배치되며, 상기 증폭매질들을 여기시키기 위한 빛을 비추는 펌핑램프를 포함하고,
    상기 서로 다른 복수 개의 증폭매질들 중에서 상기 다이오드 레이저 생성부로부터 전달되는 상기 다이오드 레이저 펄스가 증폭될 수 있도록 상기 다이오드 레이저 펄스의 파장에 대응되는 상기 증폭매질을 선택하여 위치를 조정할 수 있는,
    피부 치료용 레이저 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 증폭매질들은,
    상기 하우징 내부에서 회전이 가능하도록 배치되는,
    피부치료용 레이저 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐비티는,
    내부에 상기 펌핑램프가 고정되어 있으며, 상기 캐비티의 일 부분을 형성하는 펌핑램프 캐비티; 및
    복수 개가 서로 이격되도록 배치되고, 동일한 축을 기준으로 회전이 가능하도록 형성되며, 상기 증폭매질들을 각각 고정하도록 형성되고, 회전에 의하여 상기 펌핑램프 캐비티와 결합하도록 상기 캐비티의 나머지 부분을 형성하는 증폭매질 캐비티들을 포함하는,
    피부 치료용 레이저 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 캐비티는 타원 구조를 가지며,
    상기 펌핑램프 캐비티는 상기 펌핑램프가 상기 타원 구조의 하나의 초점에 위치하도록 상기 펌핑램프를 지지하고,
    상기 증폭매질 캐비티들이 상기 펌핑램프 캐비티와 결합하여 상기 타원 구조를 이룰 때, 선택된 상기 증폭매질이 상기 타원 구조의 나머지 하나의 초점에 위치하도록 상기 증폭매질을 고정하는,
    피부 치료용 레이저 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 증폭부는,
    상기 레이저 생성부로부터 공급 받은 펄스를 제1증폭하는 제1증폭모듈;
    상기 제1증폭모듈을 통과하면서 제1증폭된 펄스가 반사되어 상기 제1증폭모듈 방향으로 되돌아가도록 배치되는 제1미러;
    상기 제1증폭모듈을 사이에 두고 상기 제1미러와 대향하도록 배치되고, 상기 제1증폭모듈로 되돌아와 통과함으로써 제2증폭되는 펄스의 경로를 조절하는 제1빔스플리터;
    통과하는 펄스의 편광 또는 위상을 변경시키기 위해서, 상기 제1미러와 상기 제1빔스플리터 사이에 배치되는 제1웨이브플레이트;
    상기 제1빔스플리터에서 경로가 조절된 펄스를 제2증폭모듈 방향으로 보내는 제2미러;
    상기 제1증폭모듈과 이격되어 배치되고, 상기 제2미러로부터 공급 받은 펄스를 제3증폭하는 상기 제2증폭모듈;
    상기 제2증폭모듈을 사이에 두고 상기 제2미러와 대향하도록 배치되고, 상기 제2증폭모듈을 통과하면서 제3증폭된 펄스를 반사하여 경로를 조절하는 제3미러;
    상기 제3미러에서 경로가 조절된 펄스를 제3증폭모듈 방향으로 보내는 제4미러;
    상기 제4미러에서 공급 받은 펄스를 제4증폭하는 제3증폭모듈;
    상기 제3증폭모듈을 사이에 두고 상기 제4미러와 대향하도록 배치되고, 상기 제3증폭모듈을 통과하면서 제4증폭된 펄스를 반사하여 경로를 조절하는 제5미러;
    상기 제5미러에서 경로가 조절된 펄스를 제4증폭모듈 방향으로 보내는 제6미러;
    상기 제6미러에서 공급 받은 펄스를 제5증폭하는 제4증폭모듈;
    상기 제4증폭모듈을 사이에 두고 상기 제6미러와 대향하도록 배치되고, 상기 제4증폭모듈을 통과한 펄스를 반사하여 경로를 조절하는 제7미러를 포함하며,
    상기 레이저 생성부에서 공급 되는 상기 펄스는 상기 제1빔스플리터를 투과하여 상기 제1증폭모듈 방향으로 향하는,
    피부 치료용 레이저 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제3미러와 상기 제4미러 사이에 배치되고, 상기 제3미러에서 반사된 펄스의 펄스의 크기를 조절하는 렌즈부를 더 포함하는,
    피부 치료용 레이저 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 증폭부는,
    상기 레이저 생성부로부터 공급 받은 펄스를 제1증폭하는 제1증폭모듈;
    상기 제1증폭모듈을 통과하면서 제1증폭된 펄스가 반사되어 상기 제1증폭모듈 방향으로 되돌아가도록 배치되는 제1미러;
    상기 제1증폭모듈을 사이에 두고 상기 제1미러와 대향하도록 배치되고, 상기 제1증폭모듈로 되돌아와 통과함으로써 제2증폭되는 펄스의 경로를 조절하는 제1빔스플리터;
    통과하는 펄스의 편광 또는 위상을 변경시키기 위해서, 상기 제1미러와 상기 제1빔스플리터 사이에 배치되는 제1웨이브플레이트;
    상기 제1빔스플리터에서 경로가 조절된 펄스를 제2증폭모듈 방향으로 보내는 제2미러;
    상기 제1증폭모듈과 이격되어 배치되고, 상기 제2미러로부터 공급 받은 펄스를 제3증폭하는 상기 제2증폭모듈;
    상기 제2증폭모듈을 통과하면서 제3증폭된 펄스가 반사되어 상기 제2증폭모듈 방향으로 되돌아 가도록 배치되는 제3미러;
    상기 제2증폭모듈을 사이에 두고 상기 제3미러와 대향하도록 배치되고, 상기 제2증폭모듈로 되돌아와 통과함으로써 제4증폭되는 펄스의 경로를 조절하는 제2빔스플리터;
    통과하는 펄스의 편광 또는 위상을 변경시키기 위해서, 상기 제3미러와 상기 제2빔스플리터 사이에 배치되는 제3웨이브플레이트; 및
    상기 제2미러에서 반사된 펄스는 상기 제2빔스플리터를 통하여 상기 제2증폭모듈로 공급되고, 상기 제2미러와 상기 제2빔스플리터 사이에 배치되어 상기 제2미러에서 반사되어 상기 제2빔스플리터로 향하는 펄스의 편광 또는 위상을 변경시키는 제2웨이브플레이트를 포함하며,
    상기 레이저 생성부에서 공급 되는 상기 펄스는 상기 제1빔스플리터를 투과하여 상기 제1증폭모듈 방향으로 향하는,
    피부 치료용 레이저 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2빔스플리터와 상기 제2웨이브플레이트 사이에 배치되고, 상기 제2웨이브플레이트에서 편광 또는 위상이 변경된 펄스의 크기를 조절하는 렌즈부를 더 포함하는,
    피부 치료용 레이저 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 증폭부는,
    상기 레이저 생성부로부터 공급 받은 펄스를 제1증폭하는 제1증폭모듈;
    상기 제1증폭모듈을 통과하면서 제1증폭된 펄스의 경로를 조절하는 제1미러;
    상기 제1미러에서 경로가 조절된 펄스를 제2증폭모듈 방향으로 보내는 제2미러;
    상기 제1증폭모듈과 이격되어 배치되고, 상기 제2미러에서 공급 받은 펄스를 제2증폭하는 제2증폭모듈;
    상기 제2증폭모듈에서 제2증폭된 펄스를 통과시키는 제2빔스플리터;
    상기 제2빔스플리터를 사이에 두고 상기 제2증폭모듈과 대향하도록 배치되고, 상기 제2증폭모듈을 통과하면서 제2증폭되어 상기 제2빔스플리터를 통과한 펄스를 반사하여 경로를 조절하는 제3미러;
    상기 제3미러와 상기 제2빔스플리터 사이에 배치되어 상기 제2빔스플리터를 통과하여 상기 제3미러로 향하는 펄스의 편광 또는 위상을 변경시키는 제1웨이브플레이트;
    상기 제1증폭모듈을 사이에 두고 상기 제1미러와 대향하도록 배치되고, 상기 제3미러에서 경로가 조절된 펄스를 반사하여 경로를 조절하는 제1빔스플리터;
    상기 제1빔스플리터에서 경로가 조절된 펄스는 제1증폭모듈을 통과하여 제3증폭되고, 상기 제3증폭된 펄스는 상기 제1미러에서 경로가 조절되어 상기 제2미러 방향으로 향하며, 상기 제2미러에서 경로가 조절된 펄스는 상기 제2증폭모듈 방향으로 향하고, 상기 제2증폭모듈을 통과하여 제4증폭된 펄스는 상기 제2빔스플리터에서 경로가 조절되어 송출되며,
    상기 레이저 생성부에서 공급 되는 상기 펄스는 상기 제1빔스플리터를 투과하여 상기 제1증폭모듈 방향으로 향하는,
    피부 치료용 레이저 장치.
  10. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2미러와 상기 제2빔스플리터 사이에 배치되고, 상기 제2미러에서 경로가 조절된 펄스의 크기를 조절하는 렌즈부를 더 포함하는,
    피부 치료용 레이저 장치.
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