KR920002199B1 - 고출력 nd : yag 레이저 발진봉 냉각수 누수 방지용 오링의 레이저에 의한 손상보호구조 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고출력 ND : YAG 레이저 발진봉 냉각수 누수 방지용 오링의 레이저에 의한 손상보호구조

제1도는 고체레이저에서의 레이저봉의 일반적인 지지방법.

제2도는 레이저 발진중 레이저 거울에서의 회절현상에 의하여 레이저봉을 지지하는 오링이 레이저 빛을 받아 손상되는 과정을 나타내는 단면도.

제3도는 고체 레이저 발진중 레이저봉의 열렌즈 효과에 의하여 레이저봉 표면에서의 레이저 광속 크기가 실제 레이저봉의 구경보다 작아지는 현상을 보여주는 단면도.

제4도는 본 발명으로서 레이저봉의 구경보다 약간작은 구경의 부싱(BUSHING)을 사용하여 회절된 레이저 빛이 오링에 도달하는 것을 막아서 보호하여 주는 것을 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 오링(O-RING) 2 : ND : YAG 레이저봉

3 : 부싱(BUSHING) (일반적인 구조) 4 : 레이저봉 지지대

5 : 레이저 거울 6 : 냉각수

7 : 부싱(본 발명의 구조)

본 발명은 고출력 고체레이저 발진시, 레이저봉의 열렌즈 효과와 레이저 거울에 의하여 회절되는 레이저 빛이 레이저봉 끝면과 냉각수 사이를 밀봉시키는 오링(O-RING)에 작용하여 파손시키는 것을 막아주는 레이저봉 지지 및 보호구조에 관한 것이다.

ND : YAG 레이저를 비롯한 고체 레이저는 에너지를 공급받아 뜨거워진 레이저봉을 냉각시켜야 하며 레이저가 발진되어 나오는 레이저봉의 끝면에 냉각수가 접촉하지 않도록 밀봉시킬 것이 요구된다.

일반적으로 가장많이 사용되고 있는 레이저봉의 밀봉방법은 제1도와 같이 오링(1)을 레이저봉의 지지대(4)내부에 있는 레이저봉(2)의 끝면 가까이 위치시키고 부싱(3)으로 밀어 밀봉시키는 방법이다. 그러나 이와 같은 레이저 지지방법은 고출력 레이저 발진시 레이저봉의 열렌즈 효과에 의하여 레이저 거울(5)에서 회절된 레이저 빛이 제2도와 같이 누수 방지용 오링(1)에 흡수되어 오링이 타게되며 이때 발생되는 개스가 레이저봉 끝면에 묻게 되면 끝면에서의 레이저 흡수가 더욱 커지면서 결국에는 고가의 레이저봉이 파손된다. 이와 같은 오링의 파손은 회절현상 이외에도 발진용 거울의 오정렬(MIS-ALIGNMENT)에 의해서도 발생된다.

이와같은 오링의 파손 현상 때문에 평균 출력 100W이상의 고출력 ND : YAG 레이저 ND : YAG봉 지지에는 오링 이외에 ND : YAG봉을 금속 지지물에 직접 접착시키는 방법이 이용되고 있으나 가격 상승 요인이 되며 해체가 어려워서 ND : YAG봉의 세척등 보수가 어려운 결점이 있는 것이다.

본 발명은 고출력 레이저 발진시 레이저봉의 열렌즈 효과와 레이저 거울에 의해서 회절된 레이저 빛이 오링에 전달되는 것을 막고 레이저의 안정 동작과 출력효율을 높히는데 있는 것으로서 발명의 요지를 제3도를 참조하여 설명하기로 한다.

고출력 발진을 위하여 많은 에너지를 공급받은 레이저봉(1)은 냉각수(6)에 의하여 마치 볼록렌즈와 같은 광학적 특성을 나타내게 된다. 이와 같은 볼록렌즈를 투과한 레이저 빛은 도면과 같이 수렵하게 되며 사실상 레이저봉 끝면의 가장자리 부분은 레이저 발진에 기여하지 못하게 된다.

따라서 레이저봉 끝면 앞부분에 레이저봉의 직경보다 조금 작은 직경을 갖는 ＂

＂형 부싱(7)을 삽입하여 레이저봉의 구경을 제한하여도 레이저 출력에 미치는 영향은 큰 변화가 없다.

따라서 제4도와 같이 안쪽 부분의 최소 내경이 레이저봉의 구경보다 약간 작은 부싱(7)을 삽입하여 회절된 레이저 빛이 누수 방지용 오링에 흡수되는 것을 방지할 수 있다.

이때 안쪽 부분의 최소 내경은 레이저 공진기의 광학적 특성을 고려하여 적절히 정해져야 한다. 한편 부싱(7)과 레이저봉 지지대(4)는 기계적으로 접촉되어 회절된 레이저 빛을 흡수하여 뜨거워진 부싱이 원활히 냉각수(6)에 의하여 냉각되도록 하였다.

그러므로 본 발명은 종래의 오링 밀봉 방법으로는 해결하지 못했던 회절된 레이저 빛에 의한 오링의 파손 문제를 레이저봉의 구경보다 약간 구경이 작은 간단한 부싱을 사용하므로서 해결 할 수 있고 냉각을 통하여 뜨거원진 부싱의 온도 상스을 방지하여 수백 와트의 평균출력을 발생시키는 레이저 시스템의 레이저봉 지지방법에 이용될 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 평균 출력 100W급 이상의 CW 및 펄스형 고출력 ND : YAG 레이저 발진시, 발진용 거울의 광축 오정열(MIS-ALIGNMENT) 또는 회절에 의한 레이저 빛의 유출로 ND : YAG 레이저봉 냉각수(6) 누수 방지용 고무 오링(1)이 노출되는 것을 레이저봉 지지대(4)내의 고무오링(1)에 맞대어 ＂

   

   ＂형 부싱(7)을 삽입하여 유출되는 레이저를 차단시키므로써 고무오링(1)이 파손되는 것을 방지시킴과 동시 레이저 거울에 의해 회절된 빛이 레이저봉 누수 방지용 오링(1)에 비추는 것을 막아주고 레이저를 차단시키는 구조물에 흡수되는 열을 냉각수(6)에 의해 신속히 방출시켜 차단용 금속 구조물인 부싱(7)의 온도상승에 의한 제반 장해 요인을 제거시키게 함을 특징으로 하는 고출력 ND : YAG 레이저 발진봉 냉각수 누수 방지용 오링의 레이저에 의한 손상보호구조.

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