KR850001510B1 - Devices for separating lights in gas lasers - Google Patents

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허신구
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof

Abstract

The device is used in lighting source devices for a displayer and a television monitor. The device separates argon-laser lights using a multi-layer, thin film, dielectric mirror and a titaniumdioxide (TiO2) prism. The dielectric mirror comprises a TiO2 substrate, a MgF2 thin film layer and ZnS thin film layer. The device has a beryllia tube, a high-voltage power source, multilayer thin film dielectric mirrors and a TiO2 prism.

Description

기체 레이저 광분리 장치Gas Laser Optical Separator

제1도는 기존 아르곤 레이저의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of a conventional argon laser.

제2도는 종전의 다층 박막 유전체 반사 거울의 측면도.2 is a side view of a conventional multilayer thin film dielectric reflecting mirror.

제3도는 본 발명의 다층 박막 유전체 반사 거울의 측면도.3 is a side view of a multilayer thin film dielectric reflective mirror of the present invention.

제4도는 제3도의 단면도.4 is a cross-sectional view of FIG.

제5도는 본 발명의 다색 분리용 아산화티난(TiO2) 프리좀의 모형도.5 is a schematic diagram of the multi-colored nitrous oxide (TiO 2 ) presomes for separation of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

6,7 : 다층 박막 유전체 거울 13 : 이산화티 탄 기판6,7 multilayer multilayer dielectric mirror 13 titanium dioxide substrate

14,14' : 불화마그네슘 박막층 15,15' : 황화아연 박막층14,14 ': magnesium fluoride thin film layer 15,15': zinc sulfide thin film layer

20 : 이산화티탄 프리즘20: titanium dioxide prism

본 발명은 표시장치 및 텔레비젼 모니터 등의 광원으로 사용되는 아르곤 이온 레이저 광분리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an argon ion laser optical separation device used as a light source for a display device and a television monitor.

레이저를 이용한 종래의 표시 장치 및 텔레비젼 화상 표시는 크립톤(Kr) 이온 레이저로 적색광을 얻고 두개의 아르곤 이온 레이저로 녹색광과 청색광을 얻어 이 세가지 색관을 구동회로에 따라 변조, 편향시켜 화면에 투사시킴으로써 얻게 된다. 종전의 이 투사 장치로는 세개의 레이저가 필요하여 제조 경비가 엄청나게 많이 들뿐만 아니라, 세개의 레이저를 구동시켜야 하기 때문에 유지 경비도 상당히 소요되었다.Conventional display devices and television image displays using lasers obtain red light with krypton (Kr) ion lasers, green light and blue light with two argon ion lasers, and modulate and deflect these three color tubes according to the driving circuit to project them on the screen. do. Previously, the projection device required three lasers, which enormously cost the manufacturing, as well as the maintenance cost of the three lasers.

본 발명은 이러한 종전의 결점을 개선한 새로운 형식의 기체 레이저의 광분리 장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a novel type of optical separation device for gas lasers which improves on these conventional drawbacks.

이러한 본 발명의 목적을 이하의 본 발명의 설명으로부터 명백하게 드러나게 될 것이다.This object of the present invention will become apparent from the following description of the present invention.

이하, 본 발명을 첨부도면에 따라 상술하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail according to the accompanying drawings.

제1도는 일반 아르곤 레이저의 내부 구조의 구성을 간단히 나타낸 것으로서, 세라믹 물질(beryllia)튜 우브(1)에 아르곤 기체(2)를 채우고, 애노드(3)과 캐소드(4)에 고압 전원(5)로 전기 방전시킬 때, 아르곤 기체가 온으로 여기되어 다시 기저 상태로 돌아올 때 생기는 가시적 에너지(광)가 반코오팅형 다층 박막 유전체 반사 거울(6)과 완전 코오팅형 다층 박막 유전체 반사거울(7)사이를 왕복하므로서, 중첩되어 상기거울(6)을 투과하여 레이저 광출구(8)를 나오도록 된 광학 장치이다. 이 레이저광을 발생시키는 광학적인 설계조건은 미설명 부호10은 상기 튜우브(1)의 보호 코일이다. 두 박막 유전체 반사 거울(6 및 7)의 내면 사이의 거리인 공명 길이(d)가 출력파장(λ)의 1/2의 정수배(n), 즉 d=(λ/2)n을 만족해야 하고 다층 박막유전체 반사 거울의 층폭(W)이 λ/4를 만족시키도록 하여야 한다.FIG. 1 is a schematic diagram showing the internal structure of a general argon laser, in which a ceramic material (beryllia) tube (1) is filled with an argon gas (2), and a high voltage power source (5) is applied to the anode (3) and the cathode (4). When the electric discharge is carried out, the visible energy (light) generated when the argon gas is excited on and returns to the ground state is formed between the semi-coated multilayer thin film dielectric reflecting mirror 6 and the fully coated multilayer thin film dielectric reflecting mirror 7. It is an optical device which is superimposed and passes through the mirror 6 and exits the laser light exit 8 while reciprocating. An optical design condition for generating this laser light is denoted by reference numeral 10, which is a protective coil of the tube 1. The resonant length d, the distance between the inner surfaces of the two thin film dielectric reflecting mirrors 6 and 7, must satisfy an integer multiple n of the output wavelength λ, i.e., d = (λ / 2) n The layer width W of the multilayer thin-film dielectric reflecting mirror must satisfy λ / 4.

제2도에는 상기 거울(6 및 7)의 대체적인 구성예가 도시되어 있다. 이에 의하면, 반코오팅 또는 완전 코오팅된 일정 폭의 거울(11)이 복수개의 층으로 이산화티탄 기판(12)위에 교대로 적층된다.2 shows an alternative configuration of the mirrors 6 and 7. According to this, the semi-coated or fully coated mirrors 11 of constant width are alternately stacked on the titanium dioxide substrate 12 in a plurality of layers.

아르곤 기체 전기 방전시 발생하는 레이저 광에는 여러 파장이 동시에 들어 있으나 그 중 λ1=4880Å(청색광)과 λ2=5145Å(녹색광)이 가장 강하게 섞여 있다. 혼색의 레이저 광으로부터 청색광과 녹색광을 분리 추출하기 위해서, 본 발명에서는 제3도 및 제4도에 도시한 바와같이, 거울층과 접하는 면이 반코오팅된 이산화티탄(TiO2) 기판(13)에 진공 증착법에 따라 박막층(14)은 불화마그네슘(MgF2)을 1286Å(녹색광) 파장 λ2의 1/4) 두께로, 박막층(15)은 황화아연(ZnS)을 1286Å(녹색광 파장 λ2의 1/4) 두께로 교대로 증착시켜 거울층(A)의 부위가 모두 19개의 박막층이 되게 하고, 이어서 동일한 이산화티탄(TiO2) 기판(13)에 진공증착법에 따라 박막층(14')은 불화마그네슘을 120Å(청색광 파장 λ1의 1/4) 두께로, 박막층(15')은 황화아연을 1220Å 두께로 교대로 증착시켜 거울층(B)의 부위가 모두 20개의 박막층이 되게 하여 다층 박막유전체 반사 거울면(C) 전체가 동일 평면 내에 있게 한다. 이와같은 구조는 반사광의 산란을 방지하며, 또한 층수 19층 및 20층은 통상의 층수 13-27개를 만족하게 한 것이다.Laser light generated during argon gas electric discharge contains several wavelengths at the same time, of which λ 1 = 4880 Å (blue light) and λ 2 = 5145 Å (green light) are the strongest mixture. In order to separate and extract blue light and green light from the mixed laser light, in the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, the surface in contact with the mirror layer is semi-coated titanium dioxide (TiO 2 ) substrate 13 According to the vacuum deposition method, the thin film layer 14 is magnesium fluoride (MgF 2 ) having a thickness of 1286 Å (green light) wavelength λ 2 , and the thin film layer 15 has zinc sulfide (ZnS) of 1286 Å (green light wavelength λ 2) . 1/4) thicknesses are alternately deposited so that all the portions of the mirror layer A become 19 thin film layers, and then the thin film layer 14 'is fluorinated by vacuum deposition on the same titanium dioxide (TiO 2 ) substrate 13. Magnesium is deposited to 120 Å (1/4 of the blue light wavelength λ 1 ) and the thin film layer 15 ′ is alternately deposited with zinc sulfide to a thickness of 1220 시켜, so that all of the mirror layer B has 20 thin film layers. The entire reflecting mirror surface C is in the same plane. Such a structure prevents scattering of reflected light, and the 19th and 20th layers satisfy the usual 13-27 layers.

또한, 박막 유전체 반사 거울 사이의 공명 길이(d)에 대한 설계 조건은 d=(λ/2)n(여기서, n은 정수)을 만족시키기 위해서 d=31,325cm로 설치한다(λ에 대해 n은 1,220,000, λ에 대해 n은 1,286,000이다).Further, the design condition for the resonance length d between the thin film dielectric reflecting mirrors is set to d = 31,325 cm in order to satisfy d = (λ / 2) n (where n is an integer). 1,220,000, for λ n is 1,286,000).

이상과 같은 설계 조건에 의한 레이저는 서로 다른 파장 λ1과 λ2가 혼합된 레이저광이 다층 박막 유전체 반사거울(6 및 7)의 중앙축 부위(16)에서 반사되는 데, 반사가 거듭될수록 λ1=4880Å인 청색광은 (17)부위에서 λ2=5145Å인 녹색광은 (18) 부위에서만 각각 반사하여 다층 박막 유전체 반사거울(6 : 7) 사이를 왕복하다가 에너지가 충분히 커지면 레이저광(19)은 이산화티탄층(13)을 투과하여 나오게 된다.According to the above design conditions, the laser beam in which the different wavelengths λ 1 and λ 2 are mixed is reflected at the central axis portion 16 of the multilayer thin film dielectric reflection mirrors 6 and 7, and as the reflection is repeated, λ The blue light with 1 = 4880 은 is reflected at (17), and the green light with λ 2 = 5145 각각 is reflected at (18), respectively, reciprocating between the multilayer thin film dielectric reflecting mirrors (6: 7), and when the energy is sufficiently high, the laser light 19 It passes through the titanium dioxide layer 13.

이와같이, 혼색된 레이저광(19)가 반코오팅 다층 박막 유전체 거울(6)의 외부로 나오는 레이저광 출구(8)의 대역에 제5도에 도시한 바와 같은 각 파장에 따라 굴절륭 차이가 큰 이산화티탄(λ1에 대한 굴절률이 3.1 λ2에 대한 굴절률이 2.9) 프리즘(20)을 설치하여 녹색 레이저광(2)과 청색 레이저광(22)을 분리할 수 있다In this way, the difference in refractive index is large depending on each wavelength as shown in FIG. 5 in the band of the laser light outlet 8 coming out of the semi-coated multilayer thin film dielectric mirror 6 with the mixed laser light 19. The green laser light 2 and the blue laser light 22 can be separated by providing a prism 20 with a titanium dioxide (a refractive index of λ 1 of 3.1 and a refractive index of λ 2 of 2.9).

이상 설명한 바와같이, 새로운 구조의 다층 박막 유전체 반사 거울과 광분리용 이산화티탄 프리즘을 사용하여 아르곤 이온 레이저광을 분리시킴으로써, 표시장치 및 텔레비젼 화상 표시의 광원을 종래의 3개의 레이저에서 2개의 레이저로 축소시킬 수 있을뿐만 아니라, 레이저 광선을 이용하는 광학장치의 제조경비 및 유지경비의 현저한 절감효과를 얻을 수 있다.As described above, the argon ion laser light is separated using a novel multi-layer thin film dielectric reflecting mirror and a titanium dioxide prism for optical separation, thereby reducing the light source of the display device and television image display from three conventional lasers to two lasers. Not only can it be made, but also the manufacturing cost and the maintenance cost of the optical device using the laser beam can be remarkably reduced.

Claims (2)

기체 아르곤 레이저의 광분리 방식에 있어서, 반코오팅 된 이산화티탄 기판(13)에 진공 증착법에 따라 하나의 박막층(14)은 불화 마그네슘을 1286Å 두께로 다른 박막층(15)은 황화아연을 1286Å의 두께로 교대로 증착시켜 일측의 거울층이 모두 19개의 박막층으로 구성되게 하고, 동일한 이산화티탄 기판(13)에 진공 증착법에 따라 하나의 박막층(14')은 불화마그네슘을 1220Å의 두께로 다른 박막층(15')은 황화아연을 1220Å의 두께로 교대로 증착시켜 타측 거울층이 모두 20개의 박막층으로 구성하여 반사면이 동일 평면에 오도록 한 다층 박막 유전체 거울(6,7)을 설치하고, 반사광 투과 통로에 이산화티탄 프리즘(20)을 설치한 것이 특징인 기체 레이저 광분리장치.In the optical separation method of the gas argon laser, one thin film layer 14 is magnesium fluoride 1286 mm thick and the other thin film layer 15 is zinc sulfide 1286 mm thick by vacuum deposition on the semi-coated titanium dioxide substrate 13. The mirror layers on one side were all composed of 19 thin film layers, and one thin film layer 14 ′ was made of magnesium fluoride having a thickness of 1220 μm by vacuum deposition on the same titanium dioxide substrate 13. ') Is equipped with multilayer thin film dielectric mirrors (6, 7) in which zinc sulfides are alternately deposited to a thickness of 1220Å so that the other mirror layer is composed of 20 thin film layers so that the reflecting surfaces are on the same plane. Gas laser optical separation device characterized in that the titanium dioxide prism (20) is installed. 제1항에 있어서, 프리즘의 굴절률은 λ1에 관하여 3.1, λ2에 관하여 2.9인 것이 특징인 기체레이저의 광분리 장치.The optical separation device of a gas laser according to claim 1, wherein the refractive index of the prism is 3.1 with respect to λ 1 and 2.9 with respect to λ 2 .
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