KR20240058533A - Gain medium with muptiple pumping system and operation method tehreof - Google Patents

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Abstract

본 개시는 레이저가 포함하는 이득 매질부에 관한 것이다. 구체적으로, 일 실시 예에 따른 이득 매질부는, 제1 방향을 향하는 제1 부분, 제1 방향과 반대인 제2 방향을 향하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 배치되는 제3 부분을 포함하는 이득 매질, 상기 이득 매질의 상기 제1 부분으로부터 상기 제1 방향으로 지정된 간격만큼 이격되어 있는 제1 레이저 다이오드, 상기 이득 매질의 상기 제2 부분으로부터 상기 제2 방향으로 지정된 간격만큼 이격되어 있는 제2 레이저 다이오드, 및 상기 이득 매질의 상기 제3 부분으로부터 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향과 다른 제3 방향으로 지정된 간격만큼 이격되어 있는 제3 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 이득 매질은 상기 제1 레이저 다이오드, 상기 제2 레이저 다이오드 또는 상기 제3 레이저 다이오드로부터 방사된 빛에 의해 펌핑된 뒤 유도 방출에 의하여 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향으로 레이저 빛을 방사할 수 있다.The present disclosure relates to a gain medium included in a laser. Specifically, the gain medium unit according to an embodiment includes a first part facing a first direction, a second part facing a second direction opposite to the first direction, and a second part disposed between the first part and the second part. A gain medium comprising three portions, a first laser diode spaced a specified distance in the first direction from the first portion of the gain medium, a specified distance in the second direction from the second portion of the gain medium. a second laser diode spaced apart, and a third laser diode spaced apart from the third portion of the gain medium by a specified distance in the first direction or a third direction different from the second direction; may be pumped by light emitted from the first laser diode, the second laser diode, or the third laser diode and then emit laser light in the first direction or the second direction by stimulated emission.

Description

다중 펌핑 시스템을 가지는 이득 매질부 및 그의 동작 방법{GAIN MEDIUM WITH MUPTIPLE PUMPING SYSTEM AND OPERATION METHOD TEHREOF}Gain medium unit with multiple pumping system and method of operation thereof {GAIN MEDIUM WITH MUPTIPLE PUMPING SYSTEM AND OPERATION METHOD TEHREOF}

본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 다중 펌핑 시스템을 가지는 이득 매질부 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.Embodiments disclosed in this document relate to a gain medium unit having a multiple pumping system and a method of operating the same.

레이저는 매질의 종류에 따라 고체 레이저, 기체 레이저 또는 색소 레이저 등으로 구분된다. 고체 레이저의 이득 매질부는 다이오드 레이저를 이용하여 펌핑될 수 있다. 다이오드 레이저에 의한 펌프 방사(pump radiation)가 고체 레이저가 진행하는 빔 축과 일치하여 공급되는 펌핑을 엔드 펌핑(end-pumping)이라고 하고, 다이오드 레이저에 의한 펌프 방사가 고체 레이저가 진행하는 빔 축과 수직으로 공급되는 펌핑을 사이드 펌핑(side-pumping)이라고 한다.Lasers are classified into solid-state lasers, gas lasers, or dye lasers depending on the type of medium. The gain medium portion of a solid-state laser can be pumped using a diode laser. Pumping in which the pump radiation from the diode laser is supplied in line with the beam axis along which the solid-state laser travels is called end-pumping, and the pump radiation from the diode laser is supplied in line with the beam axis along which the solid-state laser travels. Pumping that is supplied vertically is called side-pumping.

엔드 펌핑과 사이드 펌핑은 각각 상호 보완적인 단점을 가진다. 예를 들어, 엔드 펌핑의 경우 빔 품질과 편광성이 우수한 출력 빔을 발생시키는 반면에 공급된 펌핑에 비하여 출력 세기의 효율이 떨어질 수 있다. 반면에, 사이드 펌핑은 빔 품질과 편광성이 떨어지는 반면에 공급 대비 출력 세기의 효율이 높을 수 있다.End pumping and side pumping each have complementary drawbacks. For example, in the case of end pumping, while generating an output beam with excellent beam quality and polarization, the efficiency of the output intensity may be reduced compared to supplied pumping. On the other hand, side pumping can result in higher output intensity-to-supply efficiency while lowering beam quality and polarization.

고체 레이저가 포함하는 이득 매질부의 성능 또는 품질에는 빔 품질, 편광성 및 출력 세기의 효율 등이 종합적으로 고려되므로, 고체 레이저의 성능을 향상시키기 위해서는 엔드 펌핑과 사이드 펌핑의 각각의 단점을 보완할 필요가 있다.Since the performance or quality of the gain medium included in a solid-state laser comprehensively considers beam quality, polarization, and output intensity efficiency, it is necessary to compensate for the shortcomings of end pumping and side pumping in order to improve the performance of the solid-state laser. There is.

본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들은 종래의 레이저가 포함하는 이득 매질부에 비하여 더 높은 출력 세기와 더 좋은 빔 품질을 형성하는 이득 매질부를 제공할 수 있다.Various embodiments disclosed in this document can provide a gain medium unit that produces higher output intensity and better beam quality compared to the gain medium unit included in a conventional laser.

일 실시 예에 따른 이득 매질부는, 제1 방향을 향하는 제1 부분, 제1 방향과 반대인 제2 방향을 향하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 배치되는 제3 부분을 포함하는 이득 매질, 상기 이득 매질의 상기 제1 부분으로부터 상기 제1 방향으로 지정된 간격만큼 이격되어 있는 제1 레이저 다이오드, 상기 이득 매질의 상기 제2 부분으로부터 상기 제2 방향으로 지정된 간격만큼 이격되어 있는 제2 레이저 다이오드, 및 상기 이득 매질의 상기 제3 부분으로부터 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향과 다른 제3 방향으로 지정된 간격만큼 이격되어 있는 제3 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 이득 매질은 상기 제1 레이저 다이오드, 상기 제2 레이저 다이오드 또는 상기 제3 레이저 다이오드로부터 방사된 빛에 의해 펌핑된 뒤 유도 방출에 의하여 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향으로 레이저 빛을 방사할 수 있다.The gain medium unit according to one embodiment includes a first part facing a first direction, a second part facing a second direction opposite to the first direction, and a third part disposed between the first part and the second part. a gain medium comprising: a first laser diode spaced apart from the first portion of the gain medium by a specified distance in the first direction, and spaced from the second portion of the gain medium by a specified distance in the second direction. a second laser diode, and a third laser diode spaced apart from the third portion of the gain medium by a specified distance in the first direction or a third direction different from the second direction, wherein the gain medium is 1 After being pumped by light emitted from the laser diode, the second laser diode, or the third laser diode, the laser light may be emitted in the first direction or the second direction by stimulated emission.

본 개시의 실시 예에 따르면, 기존 레이저가 포함하는 이득 매질부에 비하여 더 높은 출력 세기와 더 좋은 빔 품질을 가지는 이득 매질부가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a gain medium unit having higher output intensity and better beam quality can be provided compared to a gain medium unit included in an existing laser.

이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.In addition, various effects that can be directly or indirectly identified through this document may be provided.

도 1은 일 실시 예에 따른 이득 매질부에 관한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 이득 매질부의 하드웨어 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 제1 레이저 다이오드, 제2 레이저 다이오드 또는 제3 레이저 다이오드가 이득 매질을 펌핑하는 동작을 설명하는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 레이저 다이오드의 구조를 설명하는 도면이다.
도 5a는 일 실시 예에 따른 막대(rod) 형상의 이득 매질의 구조를 설명하는 도면이다.
도 5b는 일 실시 예에 따른 원통(cylinder) 형상의 이득 매질의 구조를 설명하는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 이득 매질부의 성능을 설명하는 표를 나타낸 도면이다.1 is a diagram of a gain medium unit according to an embodiment.
Figure 2 is a diagram showing the hardware configuration of a gain medium unit according to an embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation in which a first laser diode, a second laser diode, or a third laser diode pumps a gain medium according to an embodiment.
Figure 4 is a diagram explaining the structure of a laser diode according to an embodiment.
FIG. 5A is a diagram explaining the structure of a rod-shaped gain medium according to an embodiment.
FIG. 5B is a diagram explaining the structure of a cylindrical gain medium according to an embodiment.
Figure 6 is a diagram showing a table explaining the performance of a gain medium unit according to an embodiment.

이하, 본 개시의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, various embodiments of the present disclosure are described with reference to the attached drawings. However, this is not intended to limit the present disclosure to specific embodiments, and should be understood to include various modifications, equivalents, or alternatives to the embodiments of the present disclosure.

도 1은 일 실시 예에 따른 이득 매질부(100)에 관한 도면이다.Figure 1 is a diagram of a gain medium unit 100 according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 이득 매질부(100)는 일정한 방향으로 레이저 빛을 방사할 수 있다. 이득 매질부(100)를 포함하는 레이저는 유도 방출을 일으키는 이득 매질의 종류에 따라 헬륨 네온(He-Ne) 레이저, 아르곤(Ar) 레이저, 이산화탄소(CO2) 레이저 등의 기체 레이저, 루비 레이저, YAG 레이저, 유리 레이저 등의 고체 레이저 또는 반도체 레이저로 구분할 수 있다. 본 개시의 실시 예들은 이득 매질부(100)를 포함하는 레이저가 고체 레이저인 경우로 설명되나, 이에 한정되지 않고 동일한 기술적 특징을 가진 다른 종류의 레이저에 대하여도 동일하게 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, the gain medium unit 100 may emit laser light in a certain direction. The laser including the gain medium unit 100 may be a gas laser such as a helium neon (He-Ne) laser, an argon (Ar) laser, or a carbon dioxide (CO2) laser, a ruby laser, or a YAG laser, depending on the type of the gain medium that causes stimulated emission. It can be divided into solid-state lasers such as lasers and glass lasers, or semiconductor lasers. Embodiments of the present disclosure are described in the case where the laser including the gain medium unit 100 is a solid-state laser, but the present disclosure is not limited thereto and may be equally applied to other types of lasers having the same technical characteristics.

도 2는 일 실시 예에 따른 이득 매질부(100)의 하드웨어 구성을 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the hardware configuration of the gain medium unit 100 according to one embodiment.

도 2를 참조하면, 이득 매질부(100)는 이득 매질(110), 제1 레이저 다이오드(120), 제2 레이저 다이오드(130), 제3 레이저 다이오드(140), 제1 렌즈(150) 및 제2 렌즈(160)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 이득 매질부(100)는 도 2에 도시된 하드웨어 구성을 갖는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 이득 매질부(100)는 제1 렌즈(150) 또는 제2 렌즈(160) 중 적어도 하나의 렌즈를 포함하지 않을 수 있다.Referring to FIG. 2, the gain medium unit 100 includes a gain medium 110, a first laser diode 120, a second laser diode 130, a third laser diode 140, a first lens 150, and It may include a second lens 160. The gain medium unit 100 according to one embodiment is not limited to having the hardware configuration shown in FIG. 2. For example, the gain medium unit 100 may not include at least one of the first lens 150 or the second lens 160.

이득 매질(110)은 제1 부분(111), 제2 부분(112) 및 제3 부분(113)으로 구분될 수 있다. 제1 부분(111), 제2 부분(112) 및 제3 부분(113)에 관한 구체적인 설명은 도 3에서 후술한다.The gain medium 110 may be divided into a first part 111, a second part 112, and a third part 113. A detailed description of the first part 111, the second part 112, and the third part 113 will be described later with reference to FIG. 3 .

이득 매질(110)은 펌핑을 통해 밀도 반전이 가능한 물질일 수 있다. 예를 들어, 이득 매질(110)은 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 결정에 네오디뮴(Nd) 원소가 불순물로 첨가된 매질, 염화 포타슘(KCl), 루비 또는 유리일 수 있다.The gain medium 110 may be a material whose density can be inverted through pumping. For example, the gain medium 110 may be a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) crystal with neodymium (Nd) added as an impurity, potassium chloride (KCl), ruby, or glass.

도시하지 않은 실시 예에서, 레이저는 이득 매질부(100) 및 레이저 공진계를 포함할 수 있다. 레이저 공진계는 아웃풋 커플러 및 고반사(하이 리플렉션) 거울을 포함할 수 있다.도 3은 일 실시 예에 따른 제1 레이저 다이오드(120), 제2 레이저 다이오드(130) 또는 제3 레이저 다이오드(140)가 이득 매질(110)을 펌핑하는 동작을 설명하는 도면이다.In an embodiment not shown, the laser may include a gain medium unit 100 and a laser resonance system. The laser resonant system may include an output coupler and a high reflection mirror. FIG. 3 shows the first laser diode 120, the second laser diode 130, or the third laser diode 140 according to an embodiment. ) is a diagram explaining the operation of pumping the gain medium 110.

도 3을 참조하면, 이득 매질부(100)는 펌핑된 뒤 유도 방출에 의하여 제1 방향(예: 도 3의 -x 축 방향) 또는 제2 방향(예: 도 3의 +x 축 방향)으로 레이저 빛을 방사할 수 있다. 이득 매질부(100)에 의해 제2 방향(예: 도 3의 +x 축 방향)으로 방사된 레이저 빛은 아웃풋 커플러를 통하여 레이저의 외부로 방사될 수 있다. 이득 매질부(100)에 의해 제1 방향(예: 도 3의 -x 축 방향)으로 방사된 레이저 빛은 고반사 거울에 의해 반사된 뒤 아웃풋 커플러를 통하여 레이저의 외부로 방사될 수 있다.Referring to FIG. 3, the gain medium unit 100 is pumped and then pumped in a first direction (e.g., -x axis direction in FIG. 3) or a second direction (e.g., +x axis direction in FIG. 3) by stimulated emission. Can emit laser light. Laser light emitted by the gain medium unit 100 in the second direction (eg, +x axis direction in FIG. 3) may be emitted to the outside of the laser through the output coupler. Laser light emitted by the gain medium unit 100 in the first direction (e.g., -x axis direction in FIG. 3) may be reflected by a highly reflective mirror and then be emitted to the outside of the laser through an output coupler.

펌핑은 들뜬 상태의 높은 에너지 준위를 가지는 원자/분자들의 농도(또는, 밀도)를 높이는 과정을 의미한다. 이득 매질부(100)는 펌핑에 의해 밀도 반전이 형성될 수 있다.일 실시 예에 따르면, 이득 매질(110)은 제1 방향(예: 도 3의 -x 축 방향)을 향하는 제1 부분(111), 제1 방향과 반대인 제2 방향(예: 도 3의 +x 축 방향)을 향하는 제2 부분(112) 및 제1 부분(111)과 상기 제2 부분 (112)사이에 배치되는 제3 부분(113)을 포함할 수 있다. 일 예에서, 제1 부분(111), 제2 부분(112) 및 제3 부분(113)은 동일한 매질로 형성될 수 있다.Pumping refers to the process of increasing the concentration (or density) of atoms/molecules with high energy levels in an excited state. A density inversion may be formed in the gain medium unit 100 by pumping. According to one embodiment, the gain medium 110 has a first portion (e.g., -x axis direction in FIG. 3) facing the first direction (e.g., -x axis direction in FIG. 3). 111), a second part 112 facing in a second direction opposite to the first direction (e.g., +x axis direction in FIG. 3), and disposed between the first part 111 and the second part 112 It may include a third part 113. In one example, the first part 111, the second part 112, and the third part 113 may be formed of the same medium.

제1 레이저 다이오드(120)는 이득 매질(110)의 제1 부분(111)으로부터 제1 방향(예: 도 3의 -x 축 방향)으로 지정된 간격만큼 이격되어 있을 수 있다. 제1 레이저 다이오드(120) 및 이득 매질(110)의 제1 부분(111) 사이에 제1 렌즈(150)가 배치될 수 있다.The first laser diode 120 may be spaced apart from the first portion 111 of the gain medium 110 by a specified distance in the first direction (eg, -x axis direction in FIG. 3). A first lens 150 may be disposed between the first laser diode 120 and the first portion 111 of the gain medium 110.

제2 레이저 다이오드(130)는 이득 매질(110)의 제2 부분(112)으로부터 제2 방향(예: 도 3의 +x 축 방향)으로 지정된 간격만큼 이격되어 있을 수 있다. 제2 레이저 다이오드(130) 및 이득 매질(110)의 제2 부분(112) 사이에 제2 렌즈(160)가 배치될 수 있다.The second laser diode 130 may be spaced apart from the second portion 112 of the gain medium 110 by a specified distance in the second direction (eg, the +x axis direction in FIG. 3). A second lens 160 may be disposed between the second laser diode 130 and the second portion 112 of the gain medium 110.

제3 레이저 다이오드(140)은 이득 매질(110)의 제3 부분(113)으로부터 제1 방향(예: 도 3의 -x 축 방향) 또는 제2 방향(예: 도 3의 +x 축 방향)과 다른 제3 방향(예: 도 3의 +y 축 방향)으로 지정된 간격만큼 이격되어 있을 수 있다.The third laser diode 140 extends from the third portion 113 of the gain medium 110 in a first direction (e.g., -x axis direction in FIG. 3) or in a second direction (e.g., +x axis direction in FIG. 3). may be spaced apart by a specified interval in a third direction different from the other direction (e.g., +y axis direction in FIG. 3).

이득 매질(110)의 제1 부분(111)은 제1 레이저 다이오드(120)가 방사하는 빛에 의해 펌핑될 수 있다. 일 예에서, 제1 레이저 다이오드(120)는 제1 렌즈(150)를 투과한 후 이득 매질(110)의 제1 부분(111)에 빛을 방사하여 엔드 펌핑(end pumping)을 수행할 수 있다.The first portion 111 of the gain medium 110 may be pumped by light emitted from the first laser diode 120. In one example, the first laser diode 120 may transmit light to the first portion 111 of the gain medium 110 after passing through the first lens 150 to perform end pumping. .

이득 매질(110)의 제2 부분(112)는 제2 레이저 다이오드(130)가 방사하는 빛에 의해 펌핑될 수 있다. 일 예에서, 제2 레이저 다이오드(130)는 제2 렌즈(160)를 투과한 후 이득 매질(110)의 제2 부분(112)에 빛을 방사하여 엔드 펌핑을 수행할 수 있다.The second portion 112 of the gain medium 110 may be pumped by light emitted by the second laser diode 130. In one example, the second laser diode 130 may transmit light through the second lens 160 and then radiate light to the second portion 112 of the gain medium 110 to perform end pumping.

이득 매질(110)의 제3 부분(113)은 제3 레이저 다이오드(140)가 방사하는 빛에 의해 펌핑될 수 있다. 일 예에서, 제3 레이저 다이오드(140)는 이득 매질(110)의 제3 부분(113)에 빛을 방사하여 사이드 펌핑을 수행할 수 있다.The third portion 113 of the gain medium 110 may be pumped by light emitted from the third laser diode 140. In one example, the third laser diode 140 may perform side pumping by radiating light to the third portion 113 of the gain medium 110.

이득 매질(110)은 제1 레이저 다이오드(120), 제2 레이저 다이오드(130) 또는 제3 레이저 다이오드(140)로부터 방사된 빛에 의해 펌핑된 뒤 유도 방출에 의하여 제1 방향(예: 도 3의 -x 축 방향) 또는 제2 방향(예: 도 3의 +x 축 방향)으로 레이저 빛을 방사할 수 있다. 일 예에서, 이득 매질(110)이 방사하는 레이저 빛의 진행 경로는 제1 레이저 다이오드(120), 이득 매질(110) 및 제2 레이저 다이오드(130)를 연결하는 가상의 선과 일치할 수 있다.The gain medium 110 is pumped by light emitted from the first laser diode 120, the second laser diode 130, or the third laser diode 140, and then is emitted in a first direction (e.g., FIG. 3) by stimulated emission. The laser light may be emitted in a -x axis direction) or a second direction (e.g., +x axis direction in FIG. 3). In one example, the path of laser light emitted by the gain medium 110 may coincide with an imaginary line connecting the first laser diode 120, the gain medium 110, and the second laser diode 130.

일 실시 예에 따르면, 이득 매질(110)은 제1 레이저 다이오드(120) 또는 제2 레이저 다이오드(130)로부터 방사된 빛에 의해 펌핑되고 상기 펌핑과 동시에 또는 순차적으로 제3 레이저 다이오드(140)로부터 방사된 빛에 의해 펌핑될 수 있다. 일 예에서, 이득 매질(110)의 제1 부분(111)은 제1 레이저 다이오드(120)에 의해 펌핑되고 이득 매질(110)의 제3 부분(113)은 제3 레이저 다이오드(140)에 의해 펌핑됨으로써 이득 매질(110)은 제1 레이저 다이오드(120) 및 제3 레이저 다이오드(140)에 의해 동시에 펌핑될 수 있다. 다른 예에서, 이득 매질(110)의 제1 부분(111)이 제1 레이저 다이오드(120)에 의해 펌핑된 뒤 이득 매질(110)의 제3 부분(113)이 제3 레이저 다이오드(140)에 의해 펌핑됨으로써 이득 매질(110)은 제1 레이저 다이오드(120) 및 제3 레이저 다이오드(140)에 의해 순차적으로 펌핑될 수 있다. 또 다른 예에서, 이득 매질(110)의 제3 부분(113)이 제3 레이저 다이오드(140)에 의해 펌핑된 뒤 이득 매질(110)의 제1 부분(111)이 제1 레이저 다이오드(120)에 의해 펌핑됨으로써 이득 매질(110)은 제3 레이저 다이오드(140) 및 제1 레이저 다이오드(120)에 의해 순차적으로 펌핑될 수 있다. 즉, 이득 매질(110)은 제1 레이저 다이오드(120) 및 제3 레이저 다이오드(140)에 의해 동시 또는 순차적으로 엔드 펌핑 또는 사이드 펌핑이 될 수 있다. 또 다른 예에서, 이득 매질(110)은 제1 레이저 다이오드(120) 대신 제2 레이저 다이오드(123)와 제3 레이저 다이오드(140)에 의해 동시 또는 순차적으로 엔드 펌핑 또는 사이드 펌핑될 수 있다.According to one embodiment, the gain medium 110 is pumped by light emitted from the first laser diode 120 or the second laser diode 130 and is pumped from the third laser diode 140 simultaneously or sequentially with the pumping. It can be pumped by emitted light. In one example, the first portion 111 of the gain medium 110 is pumped by the first laser diode 120 and the third portion 113 of the gain medium 110 is pumped by the third laser diode 140. By being pumped, the gain medium 110 can be simultaneously pumped by the first laser diode 120 and the third laser diode 140. In another example, after the first portion 111 of the gain medium 110 is pumped by the first laser diode 120, the third portion 113 of the gain medium 110 is pumped by the third laser diode 140. By being pumped, the gain medium 110 can be sequentially pumped by the first laser diode 120 and the third laser diode 140. In another example, the third portion 113 of the gain medium 110 is pumped by the third laser diode 140 and then the first portion 111 of the gain medium 110 is pumped by the first laser diode 120. By being pumped by, the gain medium 110 can be sequentially pumped by the third laser diode 140 and the first laser diode 120. That is, the gain medium 110 may be end-pumped or side-pumped simultaneously or sequentially by the first laser diode 120 and the third laser diode 140. In another example, the gain medium 110 may be end-pumped or side-pumped simultaneously or sequentially by the second laser diode 123 and the third laser diode 140 instead of the first laser diode 120.

일 실시 예에 따르면, 이득 매질(110)은 제1 레이저 다이오드(120) 및 제2 레이저 다이오드(130)로부터 방사된 빛에 의해 펌핑됨과 동시에 제3 레이저 다이오드(140)로부터 방사된 빛에 의해 펌핑될 수 있다. 일 예에서, 이득 매질(110)의 제1 부분(111)은 제1 레이저 다이오드(120)에 의해 펌핑되고 이득 매질(110)의 제2 부분(112)는 제2 레이저 다이오드(130)에 의해 펌핑되고 이득 매질(110)의 제3 부분(113)은 제3 레이저 다이오드(140)에 의해 펌핑됨으로써 이득 매질(110)은 제1 레이저 다이오드(120), 제2 레이저 다이오드(130) 및 제3 레이저 다이오드(140)에 의해 동시에 펌핑될 수 있다. 다른 예에서, 이득 매질(110)은 제3 레이저 다이오드(140)에 의해 펌핑된 뒤 제1 레이저 다이오드(120) 및 제2 레이저 다이오드(130)에 의해 펌핑됨으로써 순차적으로 사이드 펌핑 및 엔드 펌핑될 수 있다.According to one embodiment, the gain medium 110 is pumped by light emitted from the first laser diode 120 and the second laser diode 130, and simultaneously pumped by light emitted from the third laser diode 140. It can be. In one example, the first portion 111 of the gain medium 110 is pumped by the first laser diode 120 and the second portion 112 of the gain medium 110 is pumped by the second laser diode 130. The third portion 113 of the gain medium 110 is pumped by the third laser diode 140 such that the gain medium 110 is connected to the first laser diode 120, the second laser diode 130 and the third laser diode 140. It can be pumped simultaneously by the laser diode 140. In another example, the gain medium 110 may be sequentially side-pumped and end-pumped by being pumped by the third laser diode 140 and then by the first laser diode 120 and the second laser diode 130. there is.

이득 매질(110)이 제1 레이저 다이오드(120) 또는 제2 레이저 다이오드(130)로부터 방사된 빛에 의해 펌핑되고 이와 동시에 또는 순차적으로 제3 레이저 다이오드(140)로부터 방사된 빛에 의해 펌핑됨으로써 이득 매질부(100)의 방사 성능이 향상될 수 있다.The gain medium 110 is pumped by light emitted from the first laser diode 120 or the second laser diode 130 and simultaneously or sequentially pumped by the light emitted from the third laser diode 140 to achieve gain. The radiation performance of the medium unit 100 may be improved.

일 실시 예에 따르면, 이득 매질(110)은 제1 레이저 다이오드(120) 또는 제2 레이저 다이오드(130) 중 어느 하나의 레이저 다이오드로부터 방사된 빛에 의해 이득 매질(110)의 제1 부분(111) 및 이득 매질(110)의 제2 부분(112)이 동시에 펌핑될 수 있다. 일 예에서, 이득 매질(110)의 제1 부분(111)은 제1 레이저 다이오드(120)로부터 방사된 빛에 의해 펌핑되고, 이득 매질(110)의 제2 부분(112)은 제1 레이저 다이오드(120)로부터 방사되고 이득 매질부(100)의 추가적인 전자 장치(또는, 광제품)를 투과한 빛에 의해 펌핑될 수 있다. 다른 예에서, 이득 매질(110)의 제2 부분(112)은 제2 레이저 다이오드(130)로부터 방사된 빛에 의해 펌핑될 수 있고, 이득 매질(110)의 제1 부분(111)은 제2 레이저 다이오드(130)에 의해 방사되고 이득 매질부(100)의 추가적인 전자 장치를 투과한 빛에 의해 펌핑될 수 있다.According to one embodiment, the gain medium 110 is the first portion 111 of the gain medium 110 by light emitted from either the first laser diode 120 or the second laser diode 130. ) and the second portion 112 of the gain medium 110 may be pumped simultaneously. In one example, the first portion 111 of the gain medium 110 is pumped by light emitted from the first laser diode 120 and the second portion 112 of the gain medium 110 is pumped by light emitted from the first laser diode 120. It may be pumped by light radiated from 120 and transmitted through an additional electronic device (or optical product) of the gain medium unit 100. In another example, the second portion 112 of the gain medium 110 may be pumped by light emitted from the second laser diode 130, and the first portion 111 of the gain medium 110 may be pumped by the light emitted from the second laser diode 130. It can be pumped by light emitted by the laser diode 130 and transmitted through the additional electronic device of the gain medium unit 100.

이득 매질부(100)의 추가적인 전자 장치는 펌핑 파장에 대응되도록 AR(antireflective) 코팅이 되어있을 수 있다. 일 예로, 이득 매질부(100)의 추가적인 전자 장치는 808nm 내외의 파장의 반사율을 최소화하도록 AR 코팅되어 있을 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. Additional electronic devices of the gain medium unit 100 may be antireflective (AR) coated to correspond to the pumping wavelength. As an example, the additional electronic device of the gain medium unit 100 may be AR coated to minimize reflectance at a wavelength of around 808 nm, but the present invention is not limited to this.

일 실시 예에 따르면, 이득 매질부(100)는 제1 레이저 다이오드(120) 또는 제2 레이저 다이오드(130) 중 어느 하나의 레이저 다이오드만 포함할 수 있다. 예를 들어, 이득 매질부(100)는 제1 레이저 다이오드(120)는 포함하지 않고 제2 레이저 다이오드(130)만 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 이득 매질부(100)는 제2 레이저 다이오드(130)는 포함하지 않고 제1 레이저 다이오드(120)만 포함할 수 있다.According to one embodiment, the gain medium unit 100 may include only one of the first laser diode 120 and the second laser diode 130. For example, the gain medium unit 100 may include only the second laser diode 130 and not the first laser diode 120. For another example, the gain medium unit 100 may include only the first laser diode 120 and not the second laser diode 130.

이득 매질부(100)는 레이저 공진계의 아웃풋 커플러 및 레이저 공진계의 고반사 거울 사이에 배치될 수 있다. 일 예에서, 이득 매질부(100)는 제1 레이저 다이오드(120)로부터 제1 방향(예: 도 3의 -x 축 방향)으로 지정된 간격 이상 이격되어 있는 고반사 거울 및 제2 레이저 다이오드(130)로부터 제2 방향(예: 도 3의 +x 축 방향)으로 지정된 간격 이상 이격되어 있는 아웃풋 커플러 사이에 배치될 수 있다.The gain medium unit 100 may be disposed between the output coupler of the laser resonant system and the high-reflection mirror of the laser resonant system. In one example, the gain medium unit 100 includes a highly reflective mirror and a second laser diode 130 spaced apart from the first laser diode 120 by a specified distance or more in the first direction (e.g., -x axis direction in FIG. 3). ) may be disposed between output couplers spaced apart from each other by a specified distance or more in a second direction (e.g., +x axis direction in FIG. 3).

도 4는 일 실시 예에 따른 레이저 다이오드(400)의 구조를 설명하는 도면이다.FIG. 4 is a diagram explaining the structure of the laser diode 400 according to one embodiment.

도 4를 참조하면, 레이저 다이오드(400)는 P형 물질층(410), 활성층(420), N형 물질층(430), 제1 전극(440) 및 제2 전극(450)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 제1 레이저 다이오드(120), 제2 레이저 다이오드(130) 및 제3 레이저 다이오드(140)는 레이저 다이오드(400)일 수 있다.Referring to FIG. 4, the laser diode 400 may include a P-type material layer 410, an active layer 420, an N-type material layer 430, a first electrode 440, and a second electrode 450. there is. The first laser diode 120, second laser diode 130, and third laser diode 140 shown in FIG. 2 may be the laser diode 400.

일 실시 예에 따르면, 제1 전극(440)을 통해 유입되어 제2 전극(450)을 통해 유출되는 전류에 의해 발생한 빛이 활성층(420)의 홀(hole)(421)을 통하여 레이저 다이오드(400)의 외부로 방사될 수 있다. 즉, 레이저 다이오드(400)는 외부로부터 유입된 전류를 통해 빛을 발생시켜 홀(421)을 통하여 외부로 방사하는 장치이다.According to one embodiment, light generated by a current flowing in through the first electrode 440 and flowing out through the second electrode 450 is transmitted through the hole 421 of the active layer 420 to the laser diode 400. ) can be radiated to the outside. In other words, the laser diode 400 is a device that generates light through a current introduced from the outside and radiates it to the outside through the hole 421.

P형 물질층(410)은 P형 반도체일 수 있다. 활성층(420) 및 N형 물질층(430)은 N형 반도체일 수 있다.The P-type material layer 410 may be a P-type semiconductor. The active layer 420 and the N-type material layer 430 may be an N-type semiconductor.

제1 전극(440) 및 제2 전극(450)은 각각 P형 물질층(410) 및 N형 물질층(430)에 접합하여 레이저 다이오드(400)에 전류를 흐르게 하는 금속성 물질일 수 있다.The first electrode 440 and the second electrode 450 may be made of a metallic material that is bonded to the P-type material layer 410 and the N-type material layer 430, respectively, to allow current to flow through the laser diode 400.

도 5a는 일 실시 예에 따른 막대(rod) 형상의 이득 매질(511)의 구조를 설명하는 도면이다. 도 5b는 일 실시 예에 따른 원통(cylinder) 형상의 이득 매질(521)의 구조를 설명하는 도면이다.FIG. 5A is a diagram explaining the structure of a rod-shaped gain medium 511 according to an embodiment. FIG. 5B is a diagram explaining the structure of a gain medium 521 having a cylinder shape according to an embodiment.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 이득 매질(110)은 다양한 형상을 가질 수 있다.Referring to FIGS. 5A and 5B, the gain medium 110 may have various shapes.

막대 형상의 이득 매질(511)은 직육면체 형상일 수 있다. 막대 형상의 이득 매질(511)은 금(Au)으로 코팅된 제1 반사체(512)에 둘러싸일 수 있다. 제1 반사체(512)은 표면이 각진 형상일 수 있다.The rod-shaped gain medium 511 may have a rectangular parallelepiped shape. The rod-shaped gain medium 511 may be surrounded by a first reflector 512 coated with gold (Au). The first reflector 512 may have an angled surface.

원통 형상의 이득 매질(521)은 원기둥 형상일 수 있다. 원통 형상의 이득 매질(521)은 금으로 코팅된 제2 반사체(522)에 둘러싸일 수 있다. 제2 반사체(522)는 표면이 둥근 형상일 수 있다.The cylindrical gain medium 521 may have a cylindrical shape. The cylindrical gain medium 521 may be surrounded by a second reflector 522 coated with gold. The second reflector 522 may have a round surface.

도 5a 및 도 5b에는 막대 형상의 이득 매질(511) 및 원통 형상의 이득 매질(521)만 도시되었으나, 이득 매질(110)은 다양한 형상일 수 있다. 예를 들어, 이득 매질(110)은 구 형상일 수 있다.5A and 5B only show the bar-shaped gain medium 511 and the cylindrical-shaped gain medium 521, but the gain medium 110 may have various shapes. For example, gain medium 110 may be spherical in shape.

도 6은 일 실시 예에 따른 이득 매질부(100)의 성능을 설명하는 표(600)를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a table 600 explaining the performance of the gain medium unit 100 according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 이득 매질부(100)는 높은 방사 성능을 가질 수 있다.Referring to FIG. 6, the gain medium unit 100 according to one embodiment may have high radiation performance.

일 예에서, 레이저에 엔드 펌핑만 하는 경우에는 출력 세기의 효율이 낮고, 레이저에 사이드 펌핑만 하는 경우에는 빔 품질과 편광성이 낮지만, 엔드 펌핑과 사이드 펌핑을 동시에 또는 순차적으로 하는 이득 매질부(100)는 빔 품질, 편광성 및 출력 세기의 효율이 모두 높을 수 있다. 즉, 이득 매질부(100)에 엔드 펌핑과 사이드 펌핑을 함께 수행함으로써 이득 매질부(100)의 방사 성능(또는, 품질)을 향상시킬 수 있다.In one example, when only end pumping is performed on the laser, the output intensity efficiency is low, and when only side pumping is performed on the laser, beam quality and polarization are low, but a gain medium unit that performs end pumping and side pumping simultaneously or sequentially (100) can have high efficiency in beam quality, polarization, and output intensity. In other words, the radiation performance (or quality) of the gain medium unit 100 can be improved by performing both end pumping and side pumping on the gain medium unit 100.

Claims (7)

제1 방향을 향하는 제1 부분, 제1 방향과 반대인 제2 방향을 향하는 제2 부분 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 배치되는 제3 부분을 포함하는 이득 매질;
상기 이득 매질의 상기 제1 부분으로부터 상기 제1 방향으로 지정된 간격만큼 이격되어 있는 제1 레이저 다이오드;
상기 이득 매질의 상기 제2 부분으로부터 상기 제2 방향으로 지정된 간격만큼 이격되어 있는 제2 레이저 다이오드; 및
상기 이득 매질의 상기 제3 부분으로부터 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향과 다른 제3 방향으로 지정된 간격만큼 이격되어 있는 제3 레이저 다이오드를 포함하고,
상기 이득 매질은 상기 제1 레이저 다이오드, 상기 제2 레이저 다이오드 또는 상기 제3 레이저 다이오드로부터 방사된 빛에 의해 펌핑된 뒤 유도 방출에 의하여 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향으로 레이저 빛을 방사하는, 이득 매질부.a gain medium including a first portion facing a first direction, a second portion facing a second direction opposite the first direction, and a third portion disposed between the first portion and the second portion;
a first laser diode spaced apart from the first portion of the gain medium by a specified distance in the first direction;
a second laser diode spaced apart from the second portion of the gain medium by a specified distance in the second direction; and
a third laser diode spaced apart from the third portion of the gain medium by a specified distance in the first direction or in a third direction different from the second direction;
The gain medium is pumped by light emitted from the first laser diode, the second laser diode, or the third laser diode and then radiates laser light in the first direction or the second direction by stimulated emission. Benefit whipping department. 청구항 1에 있어서,
상기 이득 매질은 상기 제1 레이저 다이오드 또는 상기 제2 레이저 다이오드로부터 방사된 빛에 의해 펌핑되고 상기 펌핑과 동시에 또는 순차적으로 상기 제3 레이저 다이오드로부터 방사된 빛에 의해 펌핑되는, 이득 매질부.In claim 1,
The gain medium is pumped by light emitted from the first laser diode or the second laser diode and is pumped by light emitted from the third laser diode simultaneously or sequentially with the pumping. 청구항 2에 있어서,
상기 제1 레이저 다이오드는 제1 렌즈를 투과한 후 상기 이득 매질의 상기 제1 부분에 빛을 방사하여 엔드 펌핑을 수행하고,
상기 제2 레이저 다이오드는 제2 렌즈를 투과한 후 상기 이득 매질의 상기 제2 부분에 빛을 방사하여 엔드 펌핑을 수행하고,
상기 제3 레이저 다이오드는 상기 이득 매질의 상기 제3 부분에 빛을 방사하여 사이드 펌핑을 수행하는, 이득 매질부.In claim 2,
The first laser diode transmits light through the first lens and then radiates light to the first portion of the gain medium to perform end pumping,
The second laser diode transmits light to the second portion of the gain medium after passing through the second lens to perform end pumping,
The third laser diode radiates light to the third portion of the gain medium to perform side pumping. 청구항 2에 있어서,
상기 이득 매질은 금(Au)으로 코팅된 반사체로 둘러싸인, 이득 매질부.In claim 2,
The gain medium is a gain medium portion surrounded by a reflector coated with gold (Au). 청구항 2에 있어서,
상기 이득 매질은 막대(rod) 형태의 이득 매질 또는 원통 형태의 이득 매질인, 이득 매질부.In claim 2,
The gain medium is a gain medium in the form of a rod or a cylindrical gain medium. 청구항 2에 있어서,
상기 이득 매질은 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 결정에 네오디뮴(Nd) 원소가 불순물로 첨가된 매질인, 이득 매질부.In claim 2,
The gain medium is a gain medium in which neodymium (Nd) element is added as an impurity to YAG (Yttrium Aluminum Garnet) crystal. 청구항 2에 있어서,
상기 제1 레이저 다이오드, 상기 이득 매질 및 상기 제2 레이저 다이오드는 동일한 경로 상에 배치되는, 이득 매질부.In claim 2,
The first laser diode, the gain medium, and the second laser diode are disposed on the same path.
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