KR950002069B1

KR950002069B1 - 제2고조파 발생장치(Second Harmonic Generator)

Info

Publication number: KR950002069B1
Application number: KR1019920022330A
Authority: KR
Inventors: 황명모
Original assignee: 삼성전자주식회사; 윤종용
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1995-03-10
Also published as: KR940012810A; US5383209A

Abstract

내용없음.

Description

제2고조파 발생장치(Second Harmonic Generator)

제1도는 종래 제2고조파 발생장치의 도식적 구조도.

제2도는 종래 다른 제2고조파 발생장치의 도식적 구조도.

제3도는 본 발명에 따른 제2고조파 발생장치의 도식적 구조도.

본 발명은 공진기(Resonator)의 비선형 단결정 물질(non-linear bifringent crystalline material)로부터 제2고조파(second harmonics)를 발생하는 장치에 관한 것으로서, 특히 제2고조파의 일부를 비선형 단결정 물질의 온도조절에 이용함으로써 고효율, 소형화를 이룬 제2고조파 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 제2고조파 발생장치(Second Harmonic Generator ; 이하 SHG라 약칭한다)의 최대의 효율을 얻기 위해서는 레이저 캐비티내에 한쌍의 밀러를 설치하여 공진비임(Resonating Beam)을 이용한다.

미국특허 5,093,832는 공진비임에 관해 기술한다. 이 미국특허에서는 제1도에 도시된 바와 같이 그 양단부에 밀러(22)(26)가 마련된 광학적 공진기(Optical Resonator ; 20) 내에서 밀러(26)에서 반사된 반사비임의 광경로를 레이저 다이오드(12)로부터의 입사 비임의 진행경로와 달리하였고, 출력비임(Output Beam)의 일부를 비임 스프리터(Beam Spilitter ; 54)를 통해 분리하여 광검출기(60)로 광검출(Photo-detecting)하여 온도조정기(Temp. Controller ; 70)로 펠티어 소자(Peltier element ; 80)에 귀환(Feed-back)시키는 구조에 관해 기술된다. 그러나 이러한 기술에서는 출력 비임의 약 90%만이 픽업(Pick-up)에 사용되고 있어서 광이용 효율에 있어서 불리하고, 그리고 광검지기(64), 차동증폭기(66), 온도조정기(70) 등을 포함하는 귀환 회로가 광학적 공진기(20)의 외부에 별도로 설치되어 SHG 모듈의 소형화가 어렵다. 또한 비임 스프리터(54) 내부에서 입사 비임과 반사 비임간의 상호간섭으로 비임의 품위(Beam Quality)가 저하될 수 있다.

또한 미국특허 4,260,957에서는 제2도에 도시된 바와 같이, 비선형 단결정 물질인 KTP(lithium methaniobate potassium dihydrogen phosphate)의 양방향에서 발생하는 SHG 비임중 뒷방향으로 발진하는 비임을 SHG의 외부로 추출하는 방법에 관해 기술된다. 즉, 뒷방향으로 발진하는 비임을 100% 외부로 빼내기 위해 원래의 브루스터 플레이트(20) 이외에 또다른 브루스터 플레이트(22)를 추가로 도입하고, 이 플레이트를 도입함으로써 기본주파수(Fund-amental Frequency)에 방해가 되는 것을 최소로 하기 위해 이 플레이트의 각을 기본주파수에 대한 소위 브루스터 각도로 설치하고 있다. 그러나 이것은 별도의 브루스터 플레이트가 추가되는 관계로 원가 상승은 물론 모듈의 소형화가 역시 어렵다.

본 발명은 모듈의 소형화가 용이하고, 양질의 비임을 형성할 수 있는 SHG를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 SHG는 레이저 공진 영역을 제공하는 두개의 밀러, 상기 공진 영역에 여기광을 제공하는 여기광원, 상기 레이저 공진 영역에서 상기 여기광에 의해 특정 기본주파수 공진광을 발생하는 동적 레이저 로드, 상기 레이저 공진 영역에서 상기 기본주파수의 기본파로부터 제2고조파를 발생하는 주파수 변환소자, 상기 주파수 변환소자의 온도를 검지하는 온도 검지소자, 상기 공진영역의 빔진행 경로상의 동적 레이저 로드와 주파수 변환소자 사이에 위치하며 빔의 편광 및 빔의 일부를 분리 반사하는 브루스터 플레이트, 브루스터 플레이트로부터 분리 반사된 광의 경로상에 마련되어 분리된 광 중고조파 광만을 선택하는 필터부, 상기 필터부에 의해 선택된 광을 전류로 변환 출력하는 광/전류 변환장치, 상기 광/전류 변환장치로부터의 신호를 입력받아 상기 온도 검지소자를 통해 얻은 상기 주파수 변환소자의 온도에 따라 조정된 전류를 출력하는 조정부와, 상기 조정부로부터 입력된 전류를 열로 변환시키는 전류-열변환 장치를 갖춘점에 그 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 SHG는 제3도에 도시된 바와 같이, 소정간격을 유지하는 양 밀러(1)(5) 사이에 액티브레이저 로드(Active Laser Rod ; 2), 브루스터 플레이트(Brewster plate ; 3), 비선형 단결정 물질(4)이 그 순서대로 마련되고, 상기 브루스터 플레이트(3)의 하방에는 쌍기 브루스터 플레이트(3)로부터 분리된 고조파만의 통과를 허용하는 필터(filter ; 6), 그리고 필터를 통과한 빛을 검지하여 이를 전류로 변환하는 포토다이오드(photo-diode ; 7)가 마련되고, 이 포토다이오드(7)에는 상기 비선형 결정소자에 설치되는 서어미스터(thermister ; 8 ), 펠티어 소자(peltier element ; 9)에 신호를 비이드 백(Feed-Back)하는 온도 조정기(Temp. controller ; 10)가 연결된다. 이러한 구조의 본 발명 SHG에 있어서, 상기 액티브 레이저 로드로서는 예를 들어 Nd : YAG(Yetrium-Aluminium-Garnet)를 적용하고, 비선형 결정소자(4)로서는 KTP가 여기 광원(11)으로서는 레이저 다이오드, 그리고 상기 필터(6)로서는 532nm 투과용이 적용된다.

이러한 본 발명 SHG의 동작에 있어서, 먼저, 레이저 다이오드(11)로부터 발진된 809nm의 광이 밀러(1)를 통과한 후 액티브 레이저 로드(2)인 YAG에 입사되면 1064nm의 레이저가 발진된다. 이 레이저 광은 브루스터 플레이트(3)를 통과한 후 비선형 결정소자인 KTP(4)를 거쳐 532nm의 제2고조파가 발생된다. 이와 같이 발생된 제2고조파는 밀러(5)를 통해 외부로 방사되고, 1064nm의 기본파)는 밀러(5)에서 반사되어 KTP(4)에 재입사 된다. 이때에도 532nm의 제2고조파가 발생되며, 이 고조파를 브루스터 판(3)에서 일부(약 10%)가 반사되어 532nm 광만이 통과되는 필터(6)를 통과한 후 포토다이오드(7)에 의해 광이 전류로 변환되어 온도조정기(10)에 전달된다. 이 온도조정기(10)에 전달된 SHG 출력 모니터 신호와 KTP(4)하단에 설치된 서어미스터(8)에 의해 검출된 KTP의 온도와 함께 온도조정기(10)에서 이들 신호를 조정하여 펠티어 소자(9)에 소정의 전류를 가해 열로 전환시킴으로서 고출력 안정화가 이루어지게 된다. 한편, 브루스터 플레이트(3)에 역방향으로 입사된 1064nm의 기본파는 브루스터 플레이트(3)와 YAG(2)를 거쳐 밀러(1)에서 반사되어 다시 정방향의 제2고조파 발생에 기여하게 된다. 즉, 본 발명의 SHG에서 브루스터 플레이트를 P파의 기본주파수는 100% 통과되나 뒷방향에서는 기본수의 P파에 의해 발생된 SHG의 분극방향이 P파에 대해 45°방향으로 분극되어 나오기 때문에 약 12%만 반사되고, 나머지 80%는 브루스터 플레이트를 통과하여 YAG쪽으로 빠져나가 소모된다.

이러한 본 발명은 기존의 비임 스프리터 대신에 레이저 캐비티내에 있는 브루스터 플레이트를 비임 스프리터로서 이용하는 것으로서, 기존의 비임 스프리터의 제거로 원가 절감효과는 물론 SHG 모듈의 크기를 약 20%정도 줄일 수 있고, 발생된 고조파 비임 스프리터에서 손실없이 거의 100% 이용이 가능하다. 더욱이, 비임 스프리터의 제거로 인해 기존 비임 스프리터내에서의 광간섭에 의한 광손실과 이로 인한 비임품위 저하의 우려가 없다.

Claims

레이저 공진 영역을 제공하는 두개의 밀러, 상기 공진 영역에 여기광을 제공하는 여기광원, 상기 레이저 공진 영역에서 상기 여기광에 의해 특정 기본주파수 공진광을 발생하는 동적 레이저 로드, 상기 레이저 공진 영역에서 상기 기본주파수의 기본파로부터 제2고조파를 발생하는 주파수 변환소자, 상기 주파수 변환소자의 온도를 검지하는 온도 검지소자, 상기 공진 영역의 빔진행 경로상의 동적 레이저 로드와 주파수 변환소자 사이에 위치하며 빔의 편광 및 빔의 일부를 분리 반사하는 브루스터 플레이트, 브루스터 플레이트로부터 분리 반사된 광의 진행 경로상에 마련되어 분리된 광 중 고조파 광만을 선택하는 필터부, 상기 필터부에 의해 선택된 광을 전류로 변환 출력하는 광/전류 변환장치, 상기 광/전류 변환장치로부터의 신호를 입력받아 상기 온도 검지소자를 통해 얻은 상기 주파수 변환소자의 온도에 따라 조정된 전류를 출력하는 조정부와, 상기 조정부로부터 입력된 전류를 열로 변환시키는 전류-열변환 장치를 갖춘 것을 특징으로 하는 제2고조파 발생장치.