KR20220116830A - Fiber directioning device and laser beam combining apparatus for the same - Google Patents
Fiber directioning device and laser beam combining apparatus for the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220116830A KR20220116830A KR1020210020176A KR20210020176A KR20220116830A KR 20220116830 A KR20220116830 A KR 20220116830A KR 1020210020176 A KR1020210020176 A KR 1020210020176A KR 20210020176 A KR20210020176 A KR 20210020176A KR 20220116830 A KR20220116830 A KR 20220116830A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical fiber
- axis
- directing device
- piezoelectric element
- displacement
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4249—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4206—Optical features
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 광섬유 지향장치 및 광섬유 지향장치를 이용하는 레이저빔결합장치에 관한 것이다. The present invention relates to an optical fiber directing device and a laser beam combining device using the optical fiber directing device.
광섬유 지향장치는, 광섬유의 끝단(tip)을 전기적으로 고속능동제어하여 나오는 빛의 진행방향을 바꾸는 장치를 말한다. 상기 광섬유 지향장치는, 단일 광섬유에서 나오는 빛의 진행방향을 고속으로 스캔하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 광섬유 지향장치는 적응형 광섬유 지향 장치(adaptive fiber directioning device)라고 할 수 있다. The optical fiber directing device refers to a device that changes the propagation direction of light emitted by electrically high-speed active control of the tip of an optical fiber. The optical fiber directing device may perform a function of scanning the traveling direction of light emitted from a single optical fiber at high speed. The optical fiber directing device may be referred to as an adaptive fiber directing device.
적어도 두 개 이상의 상기 광섬유 지향장치를 동기화할 수 있다. 상기 광섬유 지향장치의 대표적인 사용예로는, 여러 개의 광섬유 다발에서 나오는 레이저빔을 한 지점에 집속하는 레이저빔결합장치가 있다. At least two or more of the optical fiber directing devices may be synchronized. A typical use of the optical fiber directing device is a laser beam combining device for focusing a laser beam from a plurality of optical fiber bundles to a single point.
상기 레이저빔결합장치가 이용되는 예로는, 첫째, 연속발진 다채널 광섬유 레이저의 출력단을 능동제어하여 한 지점에 집속함으로써, 광밀도를 증가시키는 국방용 고에너지 레이저장치, 둘째, 펄스형 다채널 광섬유 레이저의 출력단을 능동제어하여 한 지점에 집속함으로써, 광밀도를 증가시키는 우주 인공위성 쓰레기 처리장치, 셋째, 무선 광통신용 다채널 레이저광을 원거리의 수신기에 입사하도록 능동제어하는 무선 광통신용 레이저장치가 있다. 이 외에도 상기 레이저빔결합장치는, 레이저빔을 결합하여 출력을 높일 수 있기 때문에, 저출력의 광섬유레이저장치의 장점을 극복할 수 있는 좋은 방안이 될 수 있다. Examples of the laser beam combining device are: First, a high-energy laser device for national defense that increases optical density by actively controlling the output end of a continuous oscillation multi-channel fiber laser and focusing it on one point; Second, a pulsed multi-channel optical fiber There is a space satellite garbage disposal device that increases the optical density by actively controlling the output end of the laser and focusing it on one point. . In addition, since the laser beam coupling device can increase the output by combining the laser beam, it can be a good way to overcome the advantages of the low power optical fiber laser device.
상기 광섬유지향장치에 있어서, 광섬유레이저의 출력단을 능동제어하는 방법으로 인용문헌 1: M.A. Vorontsov, T. Weyrauch et al. "Adaptive array of phase-locked fiber collimators: analysis and experimental demonstration" IEEE journal of selected topics in quantum electronics, 15, 2 (2009). 과 인용문헌 2: D.Zhi, Y Ma et al. "Highly efficient coherent conformal projection system based on adaptive fiber optics collimator array" Sci. Rep 9, 2783 (2019)가 소개된 바가 있다. In the optical fiber directing device, as a method of actively controlling the output end of the optical fiber laser, Cited Document 1: M.A. Vorontsov, T. Weyrauch et al. "Adaptive array of phase-locked fiber collimators: analysis and experimental demonstration" IEEE journal of selected topics in quantum electronics, 15, 2 (2009). and Citation 2: D. Zhi, Y Ma et al. "Highly efficient coherent conformal projection system based on adaptive fiber optics collimator array" Sci. Rep 9, 2783 (2019) has been introduced.
상기 인용문헌 1은 PZT소자를 이용하여 광섬유 끝단의 팁을 틸트시키는 것을 개시한다. 상기 인용문헌 1은 저출력 레이저용으로서, 고출력 레이저는 더 굵은 광섬유를 사용하고 엔드캡 기구부에 패키징 되어 있기 때문에 상기 인용문헌 1과 같은 방법으로는 구동이 힘든 문제점이 있다.
상기 인용문헌 2는 PZT소자를 이용하여 광섬유 엔드캡의 X-Y평면의 변위를 조절한다. 인용문헌 2의 기술에 따르면, 부피가 크고 무거운 엔드캡 패키지를 X-Y면을 따라서 움직이도록 하기 위하여, 구동부의 부피 및 무게가 커지는 문제점이 있다. 상기 인용문헌 2의 기술에 따라서 다채널의 레이저광을 빔결합하는 경우에는 등각필팩터(conformal fill factor)가 높아져서 빔결합의 효율이 낮아지는 문제점이 있다. Reference 2 controls the displacement of the X-Y plane of the optical fiber end cap by using a PZT element. According to the technique of Citation 2, in order to move the bulky and heavy end cap package along the X-Y plane, there is a problem in that the volume and weight of the driving part increase. In the case of beam-combining multi-channel laser beams according to the technique of Reference 2, there is a problem in that a conformal fill factor is increased, so that the efficiency of beam coupling is lowered.
본 발명은 상기되는 배경하에서 제안되는 것으로서, 패키징 자체를 방향전환할 수 있는 광섬유 지향장치 및 그 지향장치를 이용하는 레이저빔결합장치를 제안한다. The present invention is proposed under the background described above, and proposes an optical fiber directing device capable of redirecting packaging itself, and a laser beam coupling device using the directing device.
본 발명은 낮은 등각필팩터(conformal fill factor)를 구현하여 빔결합의 효율을 높일 수 있는 광섬유 지향장치 및 그 지향장치를 이용하는 레이저빔결합장치를 제안한다. The present invention proposes an optical fiber directing device capable of increasing the efficiency of beam coupling by implementing a low conformal fill factor, and a laser beam coupling device using the directing device.
본 발명의 광섬유지향장치에는, z축 방향으로 z축운동하는 압전소자; 상기 압전소자에 연결되어 z축변위하는 푸쉬구조물; 광섬유가 내부를 통과하는 출사바디; 상기 출사바디의 외부에 마련되고, 상기 푸쉬구조물과 접촉하여 상기 z축변위를 z축에 경사지는 방향의 변위로 변경하여, 상기 출사바디가 xy방향으로 변위하도록 하는 방향전환기; 상기 출사바디의 전방에 마련되는 렌즈; 및 상기 출사바디의 위치 및 자세를 유지하는 복원체가 포함된다. The optical fiber directing device of the present invention includes a piezoelectric element that moves in the z-axis direction in the z-axis; a push structure connected to the piezoelectric element and displaced along the z-axis; an outgoing body through which an optical fiber passes; a direction changer provided on the outside of the emitting body and in contact with the push structure to change the z-axis displacement to a displacement in a direction inclined to the z-axis, so that the emitting body is displaced in the xy direction; a lens provided in front of the exit body; and a restoration body that maintains the position and posture of the exit body.
상기 방향전환기는 상기 z축 방향에 직교하지 않고, 상기 푸쉬구조물과 접촉할 수 있는 비직교면을 가질 수 있다. The direction changer may have a non-orthogonal surface that is not orthogonal to the z-axis direction and can be in contact with the push structure.
상기 방향전환기는 y축방향의 제 1 방향전환기 및 x축방향의 제 2 방향전환기가 마련될 수 있다. The direction changer may be provided with a first direction changer in the y-axis direction and a second direction changer in the x-axis direction.
상기 제 1 방향전환기 및 상기 제 2 방향전환기는 서로 90도로 직교하여 설치될 수 있다. The first turning device and the second turning device may be installed to be perpendicular to each other at 90 degrees.
상기 비직교면은 경사면 또는 곡면을 일부분으로 포함할 수 있다. The non-orthogonal surface may include an inclined surface or a curved surface as a part.
상기 복원체를 지지하고, 상기 출사바디와 상기 푸쉬구조물과 상기 압전소자의 외부에서 z방향으로 길게 마련되는 경통이 포함될 수 있다. Supporting the restoration body, the exit body, the push structure and the outside of the piezoelectric element may include a barrel which is provided long in the z-direction.
상기 푸쉬구조물은 상기 압전소자의 전방으로 z방향으로 길게 연장할 수 있다. The push structure may extend long in the z-direction toward the front of the piezoelectric element.
본 발명의 빔결합장치는, 상기 광섬유 지향장치 중의 어느 하나가 각각 걸리는 리세스를 적어도 두개 가지는 거치대; 및 상기 거치대를 가지는 고정 테이블이 포함되고, 상기 적어도 두개의 광섬유 지향장치는 서로 동기화될 수 있다. The beam combining device of the present invention comprises: a cradle having at least two recesses in which any one of the optical fiber directing devices is hooked, respectively; and a fixed table having the cradle, wherein the at least two optical fiber directing devices can be synchronized with each other.
상기 압전소자를 제어하는 제어기는 상기 광섬유 지향 장치의 외부에 놓일 수 있다.A controller for controlling the piezoelectric element may be external to the optical fiber directing device.
본 발명에 따르면, 좁은 부피에서 패키징 자체의 방향을 전환할 수 있다. According to the present invention, it is possible to change the orientation of the packaging itself in a small volume.
본 발명에 따르면, 광섬유지향장치 및 레이저빔결합장치에서 낮은 등각필팩터를 얻을 수 있다. 이에 따라서 작은 부피이면서도 고출력의 레이저장치를 구현할 수 있다. According to the present invention, it is possible to obtain a low conformal fill factor in the optical fiber directing device and the laser beam coupling device. Accordingly, it is possible to realize a laser device having a small volume and high power.
도 1은 실시예에 따른 광섬유 지향장치의 작용을 설명하는 도면.
도 2는 실시예에 따른 광섬유 지향장치의 주요부분이 분리된 상태를 보이는 도면.
도 3은 실시예에 따른 광섬유 지향장치의 주요부분이 결합된 상태를 보이는 도면.
도 4는 광섬유 지향장치에 외장커버가 체결되는 모습을 보이는 도면으로서, a는 경통이 삽입된 후이고, b는 경통이 삽입되기 전을 보이는 도면.
도 5는 실시예에 따르는 레이저빔결합장치의 구성을 보이는 도면.
도 6은 등각필팩터(conformal fill factor)를 설명하는 도면.1 is a view for explaining the operation of an optical fiber directing device according to an embodiment.
2 is a view showing a state in which the main part of the optical fiber directing device according to the embodiment is separated.
3 is a view showing a state in which the main parts of the optical fiber directing device according to the embodiment are coupled.
Figure 4 is a view showing the state that the outer cover is fastened to the optical fiber directing device, a is after the barrel is inserted, b is a view showing before the barrel is inserted.
5 is a view showing the configuration of a laser beam coupling device according to the embodiment.
6 is a view for explaining a conformal fill factor (conformal fill factor).
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, those skilled in the art who understand the spirit of the present invention will be able to easily suggest other embodiments included within the scope of the same spirit by adding, changing, deleting, and adding components, but this is also the scope of the present invention. will be included in the
발명자는 다음과 같이 착안하였다. The inventors have conceived as follows.
적어도 두 개 이상의 광섬유 지향장치를 2차원으로 배열할 경우, 필팩터(fill factor)(렌즈 간 거리/렌즈 크기)를 높이기 위해서, X-Y 방향으로의 기구부 면적을 최소화하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광섬유 지향장치는 동시에 고속 구동이 가능한 것이 바람직하다.When at least two or more optical fiber directing devices are arranged in two dimensions, in order to increase a fill factor (inter-lens distance/lens size), it is preferable to minimize the mechanical area in the X-Y direction. In addition, it is preferable that the optical fiber directing device can be driven at a high speed at the same time.
이를 충족하기 위하여, 상기 광섬유 지향장치는 가늘고 길게 하는 것이 바람직하다. 상기 광섬유 지향장치는 자중을 가볍게 제작하는 것이 바람직하다. In order to satisfy this, it is preferable that the optical fiber directing device be elongated. Preferably, the optical fiber directing device has a light weight.
이를 위하여, 예시적으로, 동력을 전달하는 액츄에이터(PZT 등)는 길이방향(Z-축)으로 움직이고, 예시적으로 X-Y축 방향전환기(빗면 혹은 볼록한 곡면)에 의해 광섬유 앤드캡 일체는 X-Y 방향으로 움직이는 것이 바람직할 수 있다.To this end, by way of example, an actuator (PZT, etc.) that transmits power moves in the longitudinal direction (Z-axis), and the optical fiber end cap is integrated in the X-Y direction by an exemplary X-Y-axis redirector (sloped surface or convex curved surface). Moving may be desirable.
상기 착안한 점은 이하의 다양한 실시예에 의해서 구체화 되었다. The above-mentioned point was embodied by the following various examples.
도 1은 실시예에 따른 광섬유 지향장치의 작용을 설명하는 도면이고, 도 2는 실시예에 따른 광섬유 지향장치의 주요부분이 분리된 상태를 보이는 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 광섬유 지향장치의 주요부분이 결합된 상태를 보이는 도면이다. 1 is a view for explaining the operation of an optical fiber directing device according to an embodiment, FIG. 2 is a view showing a state in which a main part of the optical fiber directing device according to the embodiment is separated, and FIG. 3 is an optical fiber directing device according to the embodiment It is a diagram showing the state in which the main parts of the
도 1 내지 도 3을 참조하여, 광섬유 지향장치의 주요 작용을 설명한다. 1 to 3, the main operation of the optical fiber directing device will be described.
실시예의 광섬유 지향장치(1)에는, 구동력을 제공하는 액츄에이터(10), 및 레이저를 출사하는 출사바디(20)가 포함될 수 있다. The optical
상기 액츄에이터(10)에는, 외부에 놓이는 제어기(60)의 제어신호에 따라서 구동하는 구동부가 제공된다. 상기 구동부는 압전소자를 이용할 수 있다. 상기 압전소자는 전압을 가하여 변형되는 것을 이용할 수 있다. 상기 압전소자로는 PZT (Lead Zirconate Titanate)를 사용할 수 있다. 이하에서 PZT라고 칭하는 것은 이해의 편의를 위한 것이고, 다양한 압전소자는 그 등가물로 해석될 수 있다. The
상기 출사바디(20)는 광섬유가 통과하는 구조물이고, 상기 액츄에이터(10)의 변위가 방향 전환되도록 하여 광섬유의 출사방향이 변경 및 조절되도록 할 수 있다. The
상기 액츄에이터(10)에는, 후방을 덮는 후방덮게(14), 후방덮게의 앞으로 설치되는 PZT서포터(13), 상기 PZT서포터에 지지되는 PZT(11), 상기 PZT에서 전방으로 연장하는 푸쉬바(12)가 포함될 수 있다. 상기 PZT는 외부전압에 의해서 z축방향으로 변형할 수 있다. 상기 z축 방향의 변형은 소정의 진폭과 주기를 가지는 운동으로 정의할 수 있다. 상기 푸쉬바는 힘을 연결하여 푸쉬가 가능한 어떤 푸쉬구조도 가능하고, 예를 들어, 푸쉬 플레이트, 푸쉬 로프 등도 가능할 것이다. In the
상기 PZT서포터(13), 상기 PZT(11), 및 상기 푸쉬바(12)는, 상기 출사바디(20)의 y축방향 구동, 및 상기 출사바디(20)의 x축방향 구동을 위하여 한 쌍이 마련될 수 있다. 도면이나 실시예에서 y축방향 구동을 위한 구성은 그 구성의 도면번호 뒤에 y라는 첨자를 추가하였다. 이하의 실시예에서 다른 구성요소의 설명에 있어서도 도면번호의 설명은 동일하다. 예를 들어, 방향전환기에 있어서도 동일하다.The PZT supporter 13 , the PZT 11 , and the
상기 출사바디(20)에는, 광섬유(30)가 통과하는 앤드캡(21)이 체결될 수 있다. 상기 광섬유(30)는 앤드캡(21) 및 출사바디(20)의 중앙부를 통과할 수 있다. 출사바디(20)의 출사단에는 렌즈(22)가 제공될 수 있다. 상기 출사바디(20)의 외부에는 경통(도 4의 50 참조)이 마련될 수 있다. 상기 경통(50)외에 케이싱 등의 다른 외장부품도 경통과 같은 역할을 할 수 있다. An
상기 출사바디(20)와 상기 경통(50)의 사이에는 빈 공간이 제공될 수 있다. 상기 출사바디의 외부(여기서, 외부는 광섬유가 놓이는 바깥을 의미할 수 있다), 및 상기 빈 공간에는, 상기 광섬유의 출사방향을 조절하는 구조, 출사바디(20)의 위치 및 자세를 지지하는 구조, 및 상기 엑츄에이터(10)와 상기 출사바디(20)의 위치 및 자세 정렬기구가 놓일 수 있다. 상기 엑츄에이터(10)와 상기 출사바디(20)는 단일체로 결합되는 것이 아니라, 상대적인 변형이 허용되는 구조일 수 있다. An empty space may be provided between the
먼저, 상기 광섬유의 출사방향을 조절하는 구조는 다음과 같은 구성을 가질 수 있다. 상기 푸쉬바(12)가 접할 수 있는 방향전환기(24)와, 상기 푸쉬바(12)의 동작을 가이드하는 푸쉬바홀더(23)를 포함할 수 있다. 상기 푸쉬바(12y)의 z축변위은 제 1 방향전환기(24y)에 의해서는 y축변위로 바뀔 수 있다. 예를 들어, 상기 z축변위은 z축을 따르는 푸쉬바의 병진작용이고, 상기 y축변위는 y축을 따르는 출사바디(광섬유의 출사단)의 병진작용일 수 있다. 도 1(a)를 참조하면 각 부재의 동작을 파악할 수 있다. First, the structure for controlling the emission direction of the optical fiber may have the following configuration. It may include a
상기 설명은 x축변위에 대해서도 마찬가지로 적용될 수 있다. 즉 푸쉬바(12x)와 제 2 방향전환기(24x)에 대해서도 마찬가지로 적용될 수 있다. The above description can be applied similarly to the x-axis displacement. That is, the same can be applied to the
상기 x축변위 및 상기 y축변위의 벡터합에 의한 변형은 xy변위라고 할 수 있다. The deformation by the vector sum of the x-axis displacement and the y-axis displacement may be referred to as an xy displacement.
상기 푸쉬바(12x)(12y)와 상기 방향전환기(24x)(24y)에 의해서 상기 출사바디(20)는 xy면의 2차원 면에 대하여 어느 방향으로든지 움직일 수 있고, 상기 광섬유의 출사방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 여러 개의 광섬유 지향장치가 동심원으로 정렬되는 경우에는 상기 동심원의 중심으로 동기화하여 출사광을 집광하여 고출력의 레이저 장치를 얻을 수 있다. 이때, 상기 렌즈(22)는 상기 광섬유 출사광을 굴절시켜 상기 출사광을 일정지점에 집광시킬 수 있다. 상기 출사광이 상기 렌즈의 입사면의 닿는 위치에 따라서 다르게 굴절하므로, 여러 개의 출사광은 단일지점으로 집광될 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈가 볼록렌즈라면, 중심을 통과하는 출사광은 직진하고, 중심의 바깥을 통과하는 출사광은 중심을 향하여 굴절될 수 있다.By the push bars 12x (12y) and the
상기 출사바디(20)의 위치 및 자세를 지지하는 구조는 다음과 같은 구성을 가질 수 있다. 상기 출사바디(20)의 외부에는 복원체(25)가 여러 방향으로 마련될 수 있다. 상기 복원체는 상기 출사바디(20)의 외부와 경통(50)의 사이에 마련되어, 출사바디의 외부에 놓이는 부품에 대하여 상기 출사바디(20)의 위치 및 자세가 지지되도록 할 수 있다. 이에 따라서, 상기 방향전환기에 의해서 상기 출사바디의 자세가 이동하더라도 원래 위치로 복귀하도록 할 수 있다. The structure supporting the position and posture of the emitting
상기 복원체(25)에는, 베어링, 탄성지지체가 포함될 수 있다. 상기 베어링은 볼 베어링일 수 있다. 상기 베어링은 부품간의 미끄러짐을 담보할 수 있다. 상기 탄성지지체는 상기 출사바디가 xy면을 따라 이동할 때, 원위치로 복원하도록 할 수 있다. The
상기 엑츄에이터(10)와 상기 출사바디(20)의 위치 및 자세 정렬기구는 다음과 같은 구성을 가질 수 있다. 상기 푸쉬바(12)가 삽입되는 푸쉬바 홀더(23)가 마련될 수 있다. 상기 푸쉬바 홀더(23)에 의해서, 상기 푸쉬바(12)가 고속으로 미는 작용을 하더라도 상기 푸쉬바(12)의 좌굴을 방지할 수 있다. 물론, 상기 경통(50)에 의해서 엑츄에이터 및 출사바디가 외부에서 서로 고정되도록 할 수도 있다. The
상기 방향전환기(24)를 상세하게 설명한다. The
상기 방향전환기(24)는 상기 출사바디(20)의 외면에 가공되는 소정의 방향을 가지는 경사면 및 경사지는 완만한 곡면으로 제공될 수 있다. 상기 방향전환기는 상기 푸쉬바(12)의 연장방향 또는 z축방향에 대하여 직교하지 않는 비직교면(곡면 및 경사면을 모두 포함한다)으로 제공될 수 있다. 실시예에 따르면 상기 제 1 방향전환기(24y)는 상기 출사바디(20)의 외부로 갈수록 전방으로 경사지는 경사면으로 제공되지만, 이에 제한되지 아니한다 실시예에서 경사각은 A1으로 표시한다. 상기 출사바디(20)의 내부로 갈수록 전방으로 경사지는 경사면으로 제공될 수도 있다. 그러나 이 경우에는 경사면의 수용을 위하여 출사바디에 공간이 더 필요하므로 바람직하지 않다. The
상기 방향전환기(24)는 상기 푸쉬바(12)가 방향전환기의 상기 비직교면을 밀어, 비직교면이 푸쉬바(12)의 변위방향과 다른 방향으로 이동하는 것을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 푸쉬바(12y)의 z축변위는, 상기 제 1 방향전환기(24y)에 의해서 y축변위로 변화할 수 있다. 상기 푸쉬바(12x)의 z축변위는, 상기 제 2 방향전환기(24x)에 의해서 x축변위로 변화할 수 있다. 상기 방향전환기는 서로 90도로 직교할 수 있다. The
방향전환기의 수가 더 많다면, z축에 수직인 여러 방향으로 변위할 수도 있고, 이 경우에는 더 정밀한 방향전환이 가능할 수 있다. 예를 들어, 세 개의 방향전환기가 있는 경우에는 백터합으로 주어지는 변위로 구현할 수도 있다. If the number of turners is larger, it may be displaced in several directions perpendicular to the z-axis, in which case more precise turns may be possible. For example, when there are three direction changers, it can be implemented as a displacement given by a vector sum.
다른 예로 방향전환기는 하나만 마련되어, 사격형으로 배치되는 레이저빔결합장치에 적용될 수도 있다.As another example, only one direction changer may be provided, and it may be applied to a laser beam combining device arranged in a shooting type.
상기 방향전환기(24)의 예를 도 1(b)를 참조하여 설명한다. An example of the
상기 방향전환기(24)를 45도의 이등변삼각형으로 제작하고 중앙부위를 밀면, Z축 변위와 Y축변위가 동일하고(왼쪽), 하부를 밀면 변위를 더 증가시킬 수 있고(중앙), 상기 방향전환기의 비직교면의 경사각을 크게 하면 더 작은 Z축 변위로도 동일한 Y변위를 움직일 수 있다(오른쪽). 소형 PZT의 경우에는 더 고속이면서 변위가 작은데, 경사각이 큰 실시예는 이 경우에 유익할 수 있다.If the
실시예에 따르면, 광섬유 지향장치의 부피는, 방향전환기 및 액츄에이터의 두께 정도만 늘어나고, 거의 소요되지 않는다. 엑츄에이터 전선은 뒤쪽을 통해 빠져나와 제어기와 연결될 수 있다. 상기 제어기의 자중은 상기 광섬유 지향장치의 동작에 영향을 미치지 않을 수 있다. 상기 적응형 광섬유 지향 장치는 2차원으로 배열하여 다채널 출력단을 구성할 수 있다. According to an embodiment, the volume of the optical fiber directing device increases only by the thickness of the redirector and the actuator, and hardly takes up. The actuator wires can run through the back and connect to the controller. The weight of the controller may not affect the operation of the optical fiber directing device. The adaptive optical fiber directing device may be arranged in two dimensions to constitute a multi-channel output stage.
도 4는 광섬유 지향장치에 외장커버가 체결되는 모습을 보이는 도면이다. a는 경통이 삽입된 후이고, b는 경통이 삽입되기 전을 보이고 있다.4 is a view showing a state in which the outer cover is fastened to the optical fiber directing device. a is after the tube is inserted, and b is before the tube is inserted.
도 4를 참조하면, 후방의 액츄에이터(10), 전방의 엔드캡홀더(27)가 놓인다. 상기 앤드캡홀더(27)는 출사바디(20)를 내장하고 있다. 상기 액츄에이터(10) 및 상기 엔드캡홀더(27)에는 경통이 길게 삽입되어, 광 경로를 유지할 수 있다. 상기 앤드캡홀더(27)는 상기 앤드캡(21)을 잡고서 그 위치를 고정할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
도 5는 실시예에 따르는 레이저빔결합장치의 구성을 보이는 도면이다. 5 is a view showing the configuration of a laser beam coupling device according to the embodiment.
도 5를 참조하면, 상기 레이저빔결합장치에는, 외부장치에 고정되는 고정테이블(100), 고정테이블에서 연장하고 적어도 두 개 이상의 리세스(111)(121)을 각각 가지는 적어도 두 개의 거치대(110)(120), 및 상기 리세스에 걸리는 광섬유 지향장치(1)가 포함될 수 있다. Referring to FIG. 5, the laser beam coupling device includes a fixed table 100 fixed to an external device, and at least two
상기 광섬유 지향장치(1)는, 적어도 두 개가 마련되고 서로 동기화되고, 출력광이 집광될 수 있다. 상기 광섬유 지향 장치의 갯수, 즉 다채널 출력단은 3, 7, 17, 37 개 등으로 마련할 수 있다. 상기 다채널 빔의 방향은 SPGD(Stochastic Parallel Gradient Descent method) 알고리즘 또는 인공지능 알고리즘을 이용하여 제어할 수 있다. 상기 알고리즘은 상기 제어기(60)에 탑재될 수 있다.At least two of the optical
도 6은 등각필팩터(conformal fill factor)를 설명하는 도면이다. 6 is a view for explaining a conformal fill factor.
도 6을 참조하면, 등각필팩터(fc)는 렌즈간 거리(l)/렌즈크기(d)로 주어질 수 있다. 이 경우에 등각필팩터가 작을수록 효율이 높아진다. 다시 말하면, 좁은 면적에서 더 많은 수의 광섬유 지향장치를 배치하여 고출력의 레이저 장치를 구현할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the conformal fill factor fc may be given as a distance l between lenses/lens size d. In this case, the smaller the conformal fill factor, the higher the efficiency. In other words, a high-power laser device can be realized by disposing a larger number of optical fiber directing devices in a small area.
본 발명은 z축방향, 즉, xy면에 높은 밀도로 광섬유 지향장치를 배치할 수 있다. 이에 따르면 레이저빔결합장치의 효율이 높아질 수 있다. 본 발명은 고밀도 고출력의 레이저가 요청되는 산업에 널리 사용할 수 있다. The present invention can arrange an optical fiber directing device with high density in the z-axis direction, that is, in the xy plane. Accordingly, the efficiency of the laser beam coupling device can be increased. The present invention can be widely used in industries requiring high-density and high-power lasers.
10: 엑츄에이터
20: 출사바디
24: 방향전환기10: actuator
20: exit body
24: turn changer
Claims (8)
상기 압전소자에 연결되어 z축변위하는 푸쉬구조물;
광섬유가 내부를 통과하는 출사바디;
상기 출사바디의 외부에 마련되고, 상기 푸쉬구조물과 접촉하여 상기 z축변위를 z축에 경사지는 방향의 변위로 변경하여, 상기 출사바디가 xy방향으로 변위하도록 하는 방향전환기;
상기 출사바디의 전방에 마련되는 렌즈; 및
상기 출사바디의 위치 및 자세를 유지하는 복원체가 포함되고,
상기 방향전환기는 상기 z축 방향에 직교하지 않고, 상기 푸쉬구조물과 접촉할 수 있는 비직교면을 가지는 광섬유 지향장치.a piezoelectric element that moves in the z-axis direction in the z-axis direction;
a push structure connected to the piezoelectric element and displaced along the z-axis;
an outgoing body through which an optical fiber passes;
a direction changer provided on the outside of the emitting body and in contact with the push structure to change the z-axis displacement to a displacement in a direction inclined to the z-axis, so that the emitting body is displaced in the xy direction;
a lens provided in front of the exit body; and
A restoration body for maintaining the position and posture of the exit body is included,
The direction changer is not orthogonal to the z-axis direction, the optical fiber directing device having a non-orthogonal surface that can be in contact with the push structure.
상기 방향전환기는 y축방향의 제 1 방향전환기 및 x축방향의 제 2 방향전환기가 마련되는 광섬유지향장치. The method of claim 1,
The turning device is an optical fiber pointing device provided with a first turner in the y-axis direction and a second turner in the x-axis direction.
상기 제 1 방향전환기 및 상기 제 2 방향전환기는 서로 90도로 직교하여 설치되는 광섬유지향장치. 3. The method of claim 2,
The first direction changer and the second direction changer are installed to be perpendicular to each other at 90 degrees.
상기 비직교면은 경사면 또는 곡면인 광섬유 지향장치. The method of claim 1,
The non-orthogonal surface is an inclined surface or a curved surface.
상기 복원체를 지지하고, 상기 출사바디와 상기 푸쉬구조물과 상기 압전소자의 외부에서 z방향으로 길게 마련되는 경통이 포함되는 광섬유 지향장치. The method of claim 1,
An optical fiber directing device that supports the restoration body and includes a barrel extending in the z-direction from the outside of the emitting body, the push structure, and the piezoelectric element.
상기 푸쉬구조물은 상기 압전소자의 전방으로 z방향으로 길게 연장하는 광섬유 지향장치.The method of claim 1,
The push structure is an optical fiber directing device extending long in the z direction in front of the piezoelectric element.
상기 거치대를 가지는 고정 테이블이 포함되고,
상기 적어도 두개의 광섬유 지향장치는 서로 동기화되는 레이저빔결합장치. [7] A holder having at least two recesses through which the optical fiber directing device of any one of claims 1 to 6, respectively;
A fixed table having the cradle is included,
wherein the at least two optical fiber directing devices are synchronized with each other.
상기 압전소자를 제어하는 제어기는 상기 광섬유 지향 장치의 외부에 놓이는 레이저빔결합장치. 8. The method of claim 7,
A controller for controlling the piezoelectric element is placed outside the optical fiber directing device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210020176A KR102525658B1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | Fiber directioning device and laser beam combining apparatus for the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210020176A KR102525658B1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | Fiber directioning device and laser beam combining apparatus for the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220116830A true KR20220116830A (en) | 2022-08-23 |
KR102525658B1 KR102525658B1 (en) | 2023-04-26 |
Family
ID=83092631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210020176A KR102525658B1 (en) | 2021-02-15 | 2021-02-15 | Fiber directioning device and laser beam combining apparatus for the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102525658B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6196424A (en) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor module structure |
US6290401B1 (en) * | 1999-04-26 | 2001-09-18 | Corning Incorporated | Automated chip/phaser holder |
KR20080089447A (en) * | 2006-01-26 | 2008-10-06 | 브르이즈테크 에스에이에스 | Multibeam digital projection video motor having static or dynamic pointing correction with or without deviation periscope |
CN106662742A (en) * | 2014-06-25 | 2017-05-10 | 奥林巴斯株式会社 | Optical scan actuator and optical scanning device |
-
2021
- 2021-02-15 KR KR1020210020176A patent/KR102525658B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6196424A (en) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor module structure |
US6290401B1 (en) * | 1999-04-26 | 2001-09-18 | Corning Incorporated | Automated chip/phaser holder |
KR20080089447A (en) * | 2006-01-26 | 2008-10-06 | 브르이즈테크 에스에이에스 | Multibeam digital projection video motor having static or dynamic pointing correction with or without deviation periscope |
CN106662742A (en) * | 2014-06-25 | 2017-05-10 | 奥林巴斯株式会社 | Optical scan actuator and optical scanning device |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
D.Zhi, Y Ma et al. "Highly efficient coherent conformal projection system based on adaptive fiber optics collimator array" Sci. Rep 9, 2783 (2019) |
M.A. Vorontsov, T. Weyrauch et al. "Adaptive array of phase-locked fiber collimators: analysis and experimental demonstration" IEEE journal of selected topics in quantum electronics, 15, 2 (2009) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102525658B1 (en) | 2023-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4426516B2 (en) | Apparatus for focusing a laser beam | |
US11822020B2 (en) | Scanning lidar systems with moving lens assembly | |
JP2022172065A (en) | Scanning device and method for lidar system | |
JP5931141B2 (en) | Laser processing equipment with switchable fiber core | |
EP0057164B1 (en) | Device for coupling a laser beam to a fibre optic | |
JP3422988B2 (en) | Multiple parallel source scanning device | |
CN108287412B (en) | Laser space synthesis transmission system based on optical micro-scanning mechanism | |
US9557489B2 (en) | Optoelectronic component | |
US10816786B2 (en) | Modular objective assembly with moveable laser beam | |
US6295171B1 (en) | Piezoelectric light beam deflector | |
US20190219779A1 (en) | Method and apparatus for delivering the fiber laser radiation into dynamical waveguide | |
CN112068309B (en) | Three-dimensional scanning system containing double-paraboloid mirror dynamic focusing module | |
WO2020160084A1 (en) | Lidar system including a transceiver array | |
CN111417872A (en) | Coaxial structure for light detection and ranging (L IDAR) measurements | |
US6415068B1 (en) | Microlens switching assembly and method | |
JP2005049742A (en) | Variable optical attenuator | |
US20210382151A1 (en) | Scanning lidar systems with scanning fiber | |
KR20220116830A (en) | Fiber directioning device and laser beam combining apparatus for the same | |
CN1277136C (en) | Photoswitch and its control method | |
KR20140039170A (en) | Laser apparatus | |
KR102432247B1 (en) | Camera actuator and Folded zoom camera module containing the same | |
CN110681991B (en) | Multi-reflector laser dynamic focusing system based on optical path variation | |
KR101984027B1 (en) | Actuator using smart material | |
US20190033539A1 (en) | Optical module and method for manufacturing the optical module | |
KR100817461B1 (en) | Device and method for alignment of optical axis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |