KR20210112689A - Multi q switching 방식을 이용한 레이저 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 발생 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치는 복수의 전원부 및 상기 복수의 전원부 각각이 램프에 전원을 공급하는 것을 단속하는 스위치를 포함하는 전원모듈; 및 기 설정된 타이밍에 따라 상기 스위치가 온되도록 램프 트리거 신호를 상기 스위치로 제공하는 스위치 제어부를 포함한다.

Description

MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치{LASER GENERATION DEVICE USING MULTI Q SWITCHING MEANS}
본 발명은 레이저 발생 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치에 관한 것이다.
의료 시술에 있어서, 기본적인 도구로 인식되고 있는 레이저는 다양한 파장과 높은 에너지밀도 그리고, 동작 방식에 따라 펨토초 동안의 짧은 펄스에서 수백밀리초에 이르는 펄스폭을 제공하는 레이저의 특성을 활용하여 색소병변이나 혈관병변 등을 선택적으로 치료할 수 있는 방법이 소개되면서 의학적 응용에 활발히 적용되고 있다. 레이저는 파장과 에너지 특성에 따라, 인체 조직을 소각시키는 아르곤 레이저, 눈으로 식별이 가능하여 레이저 침술이나 혈류 속도 측정에 사용되는 헬륨네온 레이저, 칼로 조직을 떼어 내는 것과 같은 성질을 이용한 CO2 레이저, 절개하는 성질을 이용하여 치료에 이용되는 야그(YAG) 레이저 등으로 분류된다.
기계적인 수술을 하기 위해서 시야가 크게 확보되는 개복을 필요로 하는 것에 비하여, 수술용 레이저는 매우 좁은 구멍을 통해서 인체 내부로 입사시키고 이를 광섬유 내지는 소형 내시경 카메라와 연계함으로써 최소 침습으로 수술이 가능한 장점을 갖는다. 적용의 예시로는, 전립선 시술, 후두암 시술, 심장 레이저 시술, 디스크 수술 등이 있다. 수술용 레이저 장비는 최소 침습 시술법의 확산으로 전 의학 분야에서 활발히 적용되고 있으며 더욱 짧은 펄스 및 높은 출력의 레이저 장비 개량에 연구가 활발하다.
최근 기미, 주근깨 등 색소질환을 치료하는데 있어 시술 효과와 부작용을 줄이기 위해 기술로 싱글펄스와의 동일한 피크출력(Peak Power)을 갖는 레이저 펄스(Laser Pulse)를 매우 짧은 간격으로 연속적 방출이 가능한 PTP(Photoacoustic Twin Pulse)가 개발되어 사용되고 있다. 그러나, 여전히 레이저 토닝 등의 시술에서 시술 효과를 증가시키기 위해, 시술 시 안정성과 시술 이후의 부작용을 낮출 수 있는 기술이 요구되고 있다. 즉, 레이저를 방출시킴에 있어 펄스의 간격을 줄이며, 가동 중지 시간을 최소화시킴과 동시에 매우 짧은 지속시간동안 다수개의 펄스를 안정적인 에너지 출력으로 시술함으로써, 시술 시의 통증과 부작용 등을 최소화시키기 위한 기술이 요구되고 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
1. 한국공개특허 제10-2015-0115349호(공개일: 2015.10.14., 발명의 명칭: 피코초 레이저 생성 장치 및 방법)
2.한국등록특허 제10-0821563호(공고일: 2008.04.14., 발명의 명칭: 고밀도 에너지의 레이저 발생을 위한 레이저발생장치의Ｑ-스위칭 드라이버)
본 발명은 낮은 에너지로도 시술 속도를 향상시킬 수 있는 MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치는 복수의 전원부 및 상기 복수의 전원부 각각이 램프에 전원을 공급하는 것을 단속하는 스위치를 포함하는 전원모듈; 및 기 설정된 타이밍에 따라 상기 스위치가 온되도록 램프 트리거 신호를 상기 스위치로 제공하는 스위치 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 복수의 전원부 각각은 충전부; 및 상기 충전부에 의해 충전되는 커패시터를 포함하고, 상기 커패시터는 충전 주기에 충전될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 전원부 각각은 기 설정된 주기 동안 상기 램프에 전원을 공급할 수 있다.
또한, 상기 복수의 전원부 각각에 대응한 주기 간에는 주기 간 대기 시간이 존재할 수 있다.
본 발명은 복수의 전원부를 순차로 에너지원으로 이용하여 짧은 시간 동안 복수회 시술 부위에 레이저를 조사하는 것에 의해, 낮은 에너지로도 시술 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 도 1의 레이저 발생 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
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.
* 약어 설명 *
MQS : MULTI Q SWITCHING
* 용어 정의 *
MQS : 단위 시간에 복수의 전원이 순차로 투입되고 투입된 복수의 전원 각각에 대응된 Q 스위칭으로 Q 스위칭 레이저 펄스를 출력하는 방식을 의미한다.
주기 : MQS 방식에서 복수의 전원 중 어느 하나가 투입된 시점으로부터 Q 스위칭 레이저 펄스 출력이 완료된 시점까지의 시간을 의미한다. 이때, MQS 방식에서 복수의 전원 각각에 대응한 주기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
더블 펄스 방식: 단일 주기에서 출력되는 Q 스위칭 레이저 펄스를 2 개 출력하는 방식을 의미한다.
싱글 펄스 방식 : 단일 주기에서 출력되는 Q 스위칭 레이저 펄스를 1 개 출력하는 방식을 의미한다.
본 발명은 MQS 방식을 신규로 제안하며, MQS 방식의 적용을 위한 시스템 및 그 시스템의 구동 방식을 주요 사항으로 한다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 발생 장치에 대하여 설명한다. 이하, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
[시스템 구조]
도 1을 참조하면, 레이저 발생 장치는 증폭모듈(100), 전원모듈(200), 제어부(300)를 포함할 수 있다.
증폭모듈(100)은 램프(110), 레이저 이득 매질(120), 제 1 반사거울(130), 제 2 반사거울(140), 편광기(150), Q 스위치(160)를 포함할 수 있다. 제 1 반사거울(130), 제 2 반사거울(140), 편광기(150), Q 스위치(160)는 광선로(FL)를 따라 순차로 배치될 수 있다.
램프(110)는 전원모듈(200)이 공급하는 전원에 의해, 온/오프 될 수 있다. 램프(110)가 출력하는 광은 레이저 이득 매질(120)에 조사될 수 있다.
레이저 이득 매질(120)은 램프(110)가 조사하는 광에 의해 여기된 후 제 1 반사거울(130)과 제 2 반사거울(140)에 의해 반사되어 광선로(FL)를 따라 이동하는 광자에 의해 유도 방출을 하면서 펌핑 동작을 수행하여 광을 증폭할 수 있다. 그 펌핑에 의해 점유자수 역전이 발생하면 레이저가 생성될 수 있다. 펌핑에 의한 레이저 이득은 가우시안 곡선 형태를 가질 수 있다.
제 1 반사거울(130)과 제 2 반사거울(140)은 전반사 거울일 수 있다.
편광기(150)는 편광 기능을 수행할 수 있으며, P 파 및 S 파 중 어느 하나 만을 통과시키고 다른 하나는 반사시킬 수 있다. 편광기(150)에서 반사된 광은 배출 경로를 통해 방출될 수 있다. 여기서, 배출 경로는 윈도우를 통한 방출, 암(Arm)을 통한 방출, 광섬유를 통한 방출 등일 수 있다. 본 발명이 배출 경로를 한정하지는 않는다. 편광기(150)를 통과한 광은 펌핑을 위한 지속적인 에너지원이 될 수 있다.
Q 스위치(160)는 전원이 공급되면 온되며 전원 공급이 중단되면 오프될 수 있다. Q 스위치(160)가 온 상태이면, Q 스위치(160)는 λ/4 위상지연 동작을 수행할 수 있다. 따라서, Q 스위치(160)를 통과하고 제 2 반사거울(140)에서 반사되고, 다시 Q 스위치(160)를 통과한 광은 λ/2 위상이 될 수 있다. 즉, 온된 Q 스위치(160), 제 2 반사거울(140), 온된 Q 스위치(160)를 순차로 통과한 광은 편광기(150)에 의해 반사되어 배출 경로를 통해 레이저 형태로 방출될 수 있다. Q 스위치(160)가 오프 상태이면, Q 스위치(160)는 위상 지연 동작을 수행하지 않고 단순히 광을 통과시킬 수 있다. Q 스위치(160)는 후술하는 Q 스위치 트리거 신호(Q1 Switch Trigger Signal, Q2 Switch Trigger Signal)에 의해 온될 수 있다.
위와 같이, 증폭모듈(100)은 광증폭 및 Q 스위칭을 통한 레이저 방출 동작을 수행할 수 있다. 도 1의 증폭모듈(100)은 예시이며, 광증폭 및 Q 스위칭을 통한 레이저 방출 동작을 수행하는 증폭모듈(100)이라면 모두 본 발명의 범주에 속할 수 있다.
전원모듈(200)은 적어도 2개의 전원부(210, 220) 및 스위치부(230)를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 전원부(210, 220) 각각과 램프(110) 사이에는 스위치부(230)가 설치될 수 있다. 적어도 2개의 전원부(210, 220) 각각이 램프(110)에 전원을 공급하는 동작은 스위치부(230)에 의해 단속될 수 있다. 전원모듈(200)은 기 설정된 시퀀스에 따라 적어도 2개의 전원부(210, 220)의 각각의 전원을 스위치부(230)의 스위칭 동작을 이용하여 기 설정된 타이밍에 램프(110)에 전원을 공급할 수 있다. 전원모듈(200)에 포함된 전원부(210, 220)의 수는 복수이면 본 발명의 범주에 속할 수 있다. 이때, 복수의 전원부(210, 220)는 상호 병렬로 설치될 수 있다. 그리고, 복수의 전원부 각각에 대응되게 스위치부(230)에 스위치가 구비되고, 그 스위치는 온/오프 동작을 통해 복수의 전원부 각각이 램프(110)에 전원을 공급하는 것을 단속할 수 있다. 이하, 전원모듈(200)에 포함된 전원부가 2개인 경우를 예시한다.
전원모듈(200)은 제 1 전원부(210) 및 제 2 전원부(220)를 포함할 수 있다.
제 1 전원부(210)는 제 1 충전부(211) 및 제 1 커패시터(212)를 포함할 수 있다.
제 1 충전부(211)는 기 설정된 시간 동안 기 설정된 전압으로 제 1 커패시터(212)를 충전할 수 있다.
제 1 커패시터(212)는 전원라인을 통해 램프(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 커패시터(212)는 커패시터의 방전 특성을 이용하여 단시간에 고에너지를 램프(110)에 제공할 수 있다.
제 1 충전부(211)는 전원 제어부(310)의 제어에 따라, 제 1 커패시터(212)를 충전할 수 있다.
제 2 전원부(220)는 제 2 충전부(221) 및 제 2 커패시터(222)를 포함할 수 있다.
제 2 충전부(221)는 기 설정된 시간 동안 기 설정된 전압으로 제 2 커패시터(222)를 충전할 수 있다.
제 2 커패시터(222)는 전원라인을 통해 램프(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(222)는 커패시터의 방전 특성을 이용하여 단시간에 고에너지를 램프(110)에 제공할 수 있다.
제 2 충전부(221)는 전원 제어부(310)의 제어에 따라, 제 2 커패시터(222)를 충전할 수 있다.
제 1 충전부(211)와 제 2 충전부(221)는 동시에 또는 이시에 충전 동작을 수행할 수 있다.
스위치부(230)는 전원모듈(200)에 포함된 전원부의 개수에 대응되게 설치될 수 있다.
스위치부(230)는 제 1 스위치(231) 및 제 2 스위치(232)를 포함할 수 있다.
제 1 스위치(231)는 제 1 커패시터(212)와 램프(110)를 연결하는 전원라인 상에 설치될 수 있다. 제 1 스위치(231)는 스위치 제어부(320)에 의해 온/오프 동작을 수행할 수 있다. 제 1 스위치(231)가 온될 때에 제 1 커패시터(212)의 전하(달리 표현하면, 에너지)는 램프(110)에 제공될 수 있다. 제 1 스위치(231)는 스위치 제어부(320)가 제공하는 램프 트리거 신호에 의해 온될 수 있다. 그리고, 제 1 스위치(231)는 스위치 제어부(320)가 램프 트리거 신호 공급을 중단하면 오프될 수 있다.
제 2 스위치(232)는 제 2 커패시터(222)와 램프(110)를 연결하는 전원라인 상에 설치될 수 있다. 제 2 스위치(232)는 스위치 제어부(320)에 의해 온/오프 동작을 수행할 수 있다. 제 2 스위치(232)가 온될 때에 제 2 커패시터(222)의 전하(달리 표현하면, 에너지)는 램프(110)에 제공될 수 있다. 제 2 스위치(232)는 스위치 제어부(320)가 제공하는 램프 트리거 신호에 의해 온될 수 있다. 그리고, 제 2 스위치(232)는 스위치 제어부(320)가 램프 트리거 신호 공급을 중단하면 오프될 수 있다.
제어부(300)는 전원 제어부(310), 스위치 제어부(320) 및 Q 드라이버(330)를 포함할 수 있다.
전원 제어부(310)는 기 설정된 타이밍에 따라 복수의 충전부(211, 221) 각각에 대응되는 커패시터의 충전 동작을 제어할 수 있다. 전원 제어부(310)는 기 설정된 타이밍에 따라 제 1 충전부(211)의 제 1 커패시터(212)의 충전 동작 및 제 2 충전부(221)의 제 2 커패시터(222)의 충전 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 기 설정된 타이밍에 대하여는 후술한다. 전원 제어부(310)는 제어부(300)가 아닌 전원모듈(200)에 탑재되는 형태로 구현될 수도 있다.
스위치 제어부(320)는 기 설정된 타이밍에 따라 복수의 전원부 각각에 대응되는 스위치의 온/오프를 제어하여 복수의 전원부 각각의 커패시터의 방전 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 기 설정된 타이밍에 대하여는 후술한다. 스위치의 온/오프 제어를 위해, 스위치 제어부(320)는 램프 트리거 신호를 스위치부(230)로 출력 및 출력 중단을 할 수 있다. 도 1에서, 스위치 제어부(320)는 제 1 스위치(231)로 램프 트리거 신호를 공급하는 것에 의해, 제 1 스위치(231)를 온시킬 수 있다. 스위치 제어부(320)는 제 1 스위치(231)로 램프 트리거 신호의 공급을 중단하는 것에 의해, 제 1 스위치(231)를 오프시킬 수 있다. 스위치 제어부(320)는 제 2 스위치(232)로 램프 트리거 신호를 공급하는 것에 의해, 제 2 스위치(232)를 온시킬 수 있다. 스위치 제어부(320)는 제 2 스위치(232)로 램프 트리거 신호의 공급을 중단하는 것에 의해, 제 2 스위치(232)를 오프시킬 수 있다. 도 2와 달리, 스위치 제어부(320)는 전원모듈(200)에 탑재될 수 있다.
Q 드라이버(330)는 기 설정된 타이밍에 Q 스위치 트리거 신호(Q1 Switch Trigger Signal, Q2 Switch Trigger Signal)를 Q 스위치(160)로 출력하는 것에 의해 Q 스위치를 온시킬 수 있다. 앞서 본 바와 같이, Q 스위치가 온되면, 배출 경로를 통해 레이저가 방출될 수 있다.
도 1에서와 달리, 전원모듈(200)에 포함된 전원부의 개수는 2개 이상이면 제한이 없을 수 있다. 전원모듈(200)에 포함된 전원부의 개수에 대응해, 1) 램프에의 전원공급라인 2) 전원부와 램프 간을 연결하는 전원라인 상에 스위치 제어부(320)에 의해 온/오프 동작을 수행하는 스위치가 추가될 수 있다. 그리고, 복수의 전원부의 충전 및 방전 타이밍, 스위치 제어부의 온/오프 타이밍, Q 스위치의 온 타이밍이 전원부의 개수에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
[제어 시퀀스]
도 2를 참조하면, 충전 주기가 도래하면, 전원 제어부(310)의 제어에 따라, 기 설정된 시간(Δtc) 내에서 제 1 충전부(211)가 제 1 커패시터(212)를 충전하고, 제 2 충전부(221)가 제 2 커패시터(222)를 충전할 수 있다. 제 1 커패시터(212) 및 제 2 커패시터(222)는 동시에 또는 이시에 충전될 수 있다. 충전 주기 동안 복수의 전원부(210, 220) 각각에 구비된 커패시터(212, 222)는 일괄적으로 충전될 수 있다. 상술한 바와 같이, 전원 모듈(200)에 구비되는 커패시터(212, 222)의 개수는 2개 이상이면 본 발명의 범주에 속하며, 복수의 커패시터는 동시에 또는 이시에 충전을 시작하여 동시에 또는 이시에 충전을 완료할 수 있다. 이때, 복수의 커패시터는 상술한 충전 주기 내에서 충전을 시작하고 완료할 수 있다. 충전 주기가 종료된 후, 제 1 주기(Δt1)가 도래하기 전에는 스위치부(230) 내의 모든 스위치는 오프 상태일 수 있다.
충전 주기가 종료된 후, 제 1 주기(Δt1)가 도래하면(TS1) 제 1 커패시터(212)는 기 설정된 방전 시간 동안 방전을 할 수 있다. TS1 시점에 제 1 주기가 도래하는 것에 대응하여, 스위치 제어부(320)는 복수의 스위치 중 제 1 스위치(231)에만 램프 트리거 신호(T1)를 공급하는 것에 의해 복수의 스위치 중 제 1 스위치(231) 만을 온시킬 수 있다. 이때, 제 1 커패시터(212)는 제 1 스위치(231)를 경유하여 램프(110)에 전원을 공급할 수 있다. 그리고, 제 1 커패시터(212)의 방전 시간이 종료하는 것에 대응하여, 스위치 제어부(320)는 제 1 스위치(231)에 램프 트리거 신호(T1)를 공급하는 것을 중단할 수 있다. 이에 의해, 제 1 커패시터(212)의 방전이 중단될 수 있다.
이때, 램프(110)에 의해 여기된 레이저 이득 매질(120)은 광증폭 동작을 수행할 수 있다. 도 2에서 제 1 레이저 Gain(G1)은 제 1 스위치(231)가 온되는 것에 대응해 광증폭 동작을 수행하는 레이저 이득 매질(120)의 가우시안 곡선 형태의 이득 특성을 나타낸다.
이때, Q 드라이버(330)는 제 1 Q 스위치 트리거 신호 및 제 2 Q 스위치 트리거 신호를 순차로 시간 간격을 두고 Q 스위치(160)로 출력할 수 있다. 제 1 Q 스위치 트리거 신호를 인가 받는 것에 대응해, Q 스위치(160)는 배출경로로 Q1 스위칭 펄스 레이저를 출력할 수 있다. 제 2 Q 스위치 트리거 신호를 인가 받는 것에 대응해, Q 스위치(160)는 배출경로로 Q2 스위칭 펄스 레이저를 출력할 수 있다. 제 1 주기(Δt1)에서 Q 드라이버(330)는 더블 펄스(Double Pulse) 방식으로 레이저가 출력될 수 있도록 Q 스위칭(160)의 트리거를 할 수 있다. Q2 스위칭 펄스 레이저가 출력되는 것에 의해 제 1 주기(Δt1)는 TE1 시점에서 종료될 수 있다.
제 1 Q 스위치 트리거 신호 및 제 2 Q 스위치 트리거 신호는 이득이 높은 구간에서 Q 스위치(160)를 온시키도록 타이밍이 설정될 수 있다. 바람직하게는 도 2에서와 같이 이득이 피크인 지점을 기준으로 좌측에 제 1 Q 스위치 트리거 신호에 대응한 Q1 스위칭 펄스 레이저가 존재하고 이득이 피크인 지점을 기준으로 우측에 제 2 Q 스위치 트리거 신호에 대응한 Q2 스위칭 펄스 레이저가 존재하도록 타이밍이 설정되는 것이 바람직하다. Q1 스위칭 펄스 레이저 및 Q2 스위칭 펄스 레이저는 이득이 피크인 지점에 근접하도록 하는 것이 시술 효과면에서 유리할 수 있다. 이러한 타이밍은 본 발명의 레이저 발생 장치의 실험을 통해 설정될 수 있다. 제 1 Q 스위치 트리거 신호 및 제 2 Q 스위치 트리거 신호 간의 시간 간격 및 1 스위칭 펄스 레이저 및 Q2 스위칭 펄스 레이저의 시간 간격은 임상을 통해 시술 효과를 고려하여 선택될 수 있다.
제 1 주기(Δt1)가 종료된 후 주기 간 대기 시간을 두고 제 2 주기(Δt2)가 시작될 수 있다. 주기 간 대기 시간(TE1 ~ TS2, Δtx)은 제 1 주기(Δt1)와 동일한 시간일 수 있다. 주기 간 대기 시간은 주기 간 대기 시간이 존재하는 직전 주기와 동일한 시간일 수 있다. 주기 간 대기 시간은 이전 주기(예를 들어, 제 1 주기)에서 발생한 광펄스와 다음 주기(예를 들어, 제 2 주기)에서 발생하는 광펄스 간의 간섭 효과를 제거하기 위해 도입될 수 있다. 여기서 간섭 효과는 이전 주기와 다음 주기 간의 광펄스의 간섭에 의해 광파워(달리 표현하면, 이득)가 감쇄되는 것을 의미할 수 있다.
제 2 주기(Δt2)가 도래하면(TS2) 제 2 커패시터(222)는 기 설정된 방전 시간 동안 방전을 할 수 있다. TS2 시점에 제 2 주기가 도래하는 것에 대응하여, 스위치 제어부(320)는 복수의 스위치(231, 232) 중 제 2 스위치(232)에만 램프 트리거 신호(T2)를 공급하는 것에 의해 복수의 스위치(231, 232) 중 제 2 스위치(232) 만을 온시킬 수 있다. 이때, 제 2 커패시터(222)는 제 2 스위치(232)를 경유하여 램프(110)에 전원을 공급할 수 있다. 그리고, 제 2 커패시터(222)의 방전 시간이 종료하는 것에 대응하여, 스위치 제어부(320)는 제 2 스위치(232)에 램프 트리거 신호(T2)를 공급하는 것을 중단할 수 있다. 이에 의해, 제 2 커패시터(222)의 방전이 중단될 수 있다.
이때, 램프(110)에 의해 여기된 레이저 이득 매질(120)은 광증폭 동작을 수행할 수 있다. 도 2에서 제 2 레이저 Gain(G2)은 제 2 스위치(232)가 온되는 것에 대응해 광증폭 동작을 수행하는 레이저 이득 매질(120)의 가우시안 곡선 형태의 이득 특성을 나타낸다.
이때, Q 드라이버(330)는 제 1 Q 스위치 트리거 신호 및 제 2 Q 스위치 트리거 신호를 순차로 시간 간격을 두고 Q 스위치(160)로 출력할 수 있다. 제 1 Q 스위치 트리거 신호를 인가 받는 것에 대응해, Q 스위치(160)는 배출경로로 Q1 스위칭 펄스 레이저를 출력할 수 있다. 제 2 Q 스위치 트리거 신호를 인가 받는 것에 대응해, Q 스위치(160)는 배출경로로 Q2 스위칭 펄스 레이저를 출력할 수 있다. 제 2 주기에서 Q 드라이버(330)는 더블 펄스(Double Pulse) 방식으로 레이저가 출력될 수 있도록 Q 스위칭(160)의 트리거를 할 수 있다. Q2 스위칭 펄스 레이저가 출력되는 것에 의해 제 2 주기(Δt2)는 TE2 시점에서 종료될 수 있다.
제 1 Q 스위치 트리거 신호 및 제 2 Q 스위치 트리거 신호는 이득이 높은 구간에서 Q 드라이버(330)를 온시키도록 타이밍이 설정될 수 있다. 바람직하게는 도 2에서와 같이 이득이 피크인 지점을 기준으로 좌측에 제 1 Q 스위치 트리거 신호에 대응한 Q1 스위칭 펄스 레이저가 존재하고 이득이 피크인 지점을 기준으로 우측에 제 2 Q 스위치 트리거 신호에 대응한 Q2 스위칭 펄스 레이저가 존재하도록 타이밍이 설정되는 것이 바람직하다. Q1 스위칭 펄스 레이저 및 Q2 스위칭 펄스 레이저는 이득이 피크인 지점에 근접하도록 하는 것이 시술 효과면에서 유리할 수 있다. 이러한 타이밍은 본 발명의 레이저 발생 장치의 실험을 통해 설정될 수 있다. 제 1 Q 스위치 트리거 신호 및 제 2 Q 스위치 트리거 신호 간의 시간 간격 및 1 스위칭 펄스 레이저 및 Q2 스위칭 펄스 레이저의 시간 간격은 임상을 통해 시술 효과를 고려하여 선택될 수 있다.
전원 모듈에 N 개의 전원부가 포함된 경우, N 주기가 상기와 같은 방식으로 진행될 수 있고, 각각의 주기 사이는 주기 간 대기 시간이 존재할 수 있다.
N 개의 주기(N은 2 이상의 정수) 각각의 주기는 상이하거나 동일할 수 있다. 시스템 구성을 간소화하기 위해 각각의 주기는 동일한 것이 바람직하다.
본 발명은 상기와 같이, N 개의 전원부를 병렬로 배치하고 시간차를 두고 전원부의 전원을 램프에 인가할 수 있다. 이에 의해, 전원부의 충전 시간에 제약을 받지 않고 복수의 전원부 각각에 대응한 복수의 Q 스위칭 레이저 펄스를 출력할 수 있다. 이에 의해, 정해진 시간에 출력되는 레이저 펄수의 수를 증가시킬 수 있다. 짧은 시간 동안 복수회 시술 부위에 레이저를 조사하는 것에 의해, 낮은 에너지로도 시술 속도를 향상시킬 수 있다. 도 2는 단일 주기에서 더블 펄스 방식으로 Q 스위칭 레이저 펄스가 출력되는 것을 예시하였으나, 단일 주기에서 싱글 펄스 방식으로 Q 스위칭 레이저 펄스가 출력될 수도 있다. 시술 속도 및 시술 성능을 고려하여 각 주기의 길이 및 주기 간 시간차(주기 간 대기 시간)는 설계자에 의해 설정될 수 있다. 즉, 레이저 발생 장치의 헤르츠(Hz: 단위 시간 당 레이저 조사 회수)는 본 발명의 레이저 발생 장치에서 각 주기의 길이 및 주기 간 시간차를 자유롭게 가변하는 것에 의해, 구현될 수 있다. 본 발명의 MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치는 낮은 에너지 레벨의 레이저를 이용하면서도 시술 속도를 향상시킬 수 있는 플랫폼적 기능을 가질 수 있다.
본 발명은 짧은 시간 동안 높은 에니지 밀도를 갖는 펄스 레이저를 방출시킴에 있어, 순간적 빠른 충방전을 통해 각 레이저 생성 및 방출 주기별 안정적인 전원 공급으로 매우 짧은 시간 일 예로, 약 1S 내에 다수(N)개의 펄스 레이저를 방출시킬 수 있기 때문에, 시술 시간 단축과 그 시술 효과를 향상시킬 수 있는 기능을 수행(또는 멀티 큐 스위치의 기반을 형성)할 수 있다
100: 증폭모듈
110: 램프
120: 레이저 이득 매질
130: 제 1 반사거울
140: 제 2 반사거울
150: 편광기
160: Q 스위치
200: 전원모듈
210: 제 1 전원부
211: 제 1 충전부
212: 제 1 커패시터
220: 제 2 전원부
221: 제 2 충전부
222: 제 2 커패시터
230: 스위치부
231: 제 1 스위치
232: 제 2 스위치
300: 제어부
310: 전원 제어부
320: 스위치 제어부
330: Q 드라이버

Claims (4)

  1. 복수의 전원부 및 상기 복수의 전원부 각각이 램프에 전원을 공급하는 것을 단속하는 스위치를 포함하는 전원모듈; 및
    기 설정된 타이밍에 따라 상기 스위치가 온되도록 램프 트리거 신호를 상기 스위치로 제공하는 스위치 제어부를 포함하는 MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전원부 각각은
    충전부; 및
    상기 충전부에 의해 충전되는 커패시터를 포함하고,
    상기 커패시터는 충전 주기에 충전되는 것을 특징으로 하는 MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전원부 각각은 기 설정된 주기 동안 상기 램프에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 전원부 각각에 대응한 주기 간에는 주기 간 대기 시간이 존재하는 것을 특징으로 하는 MULTI Q SWITCHING 방식을 이용한 레이저 발생 장치.

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