WO2019066291A1 - 레이저 다이오드 모듈 - Google Patents

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WO2019066291A1
WO2019066291A1 PCT/KR2018/010417 KR2018010417W WO2019066291A1 WO 2019066291 A1 WO2019066291 A1 WO 2019066291A1 KR 2018010417 W KR2018010417 W KR 2018010417W WO 2019066291 A1 WO2019066291 A1 WO 2019066291A1
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laser diode
laser
conductive
bars
diode bars
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PCT/KR2018/010417
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English (en)
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Inventor
신현민
이기성
임성은
황해령
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주식회사 루트로닉
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61N5/00—Radiation therapy
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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Definitions

  • the present invention relates to a laser diode module, and more particularly, to a laser diode module including a plurality of laser diode bars.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a conventional laser diode module
  • FIG. 9 is a view schematically showing a beam pattern of a conventional laser diode module.
  • a conventional laser diode module is obtained by arranging a plurality of laser diode bars 111, 112, 113, 114, and 115 in parallel with each other.
  • Each laser diode bar includes a plurality of emitters E in the longitudinal direction of the emitting surfaces 111a, 112a, 113a, 114a and 115a.
  • a P-type electrode is formed on one side of the laser diode bars 111, 112, 113, 114 and 115, and an N-type electrode is formed on the other side.
  • the laser is emitted.
  • the laser diode module includes conductive members 121, 122, 123, 124, 125, 126 for driving the plurality of laser diode bars 111, 112, 113, 114,
  • the conductive members 121, 122, 123, 124, 125, and 126 are provided to be in contact with both sides of the laser diode bars 111, 112, 113, 114 and 115, 114, and 115 are electrically connected to the P-type electrode and the N-type electrode, respectively.
  • the plurality of laser diode bars 111, 112, 113, 114, and 115 must be spaced apart from each other by the conductive members 121, 122, 123, 124, 125,
  • the thickness of the laser diode bars 111, 112, 113, 114, and 115 (P (x, y) 122, 123, 124, 125, and 126 are thicker than the distance between the n-type electrode and the n-type electrode.
  • the laser emitted from each of the emitters E included in the laser diode bars 111, 112, 113, 114 and 115, that is, the bar, has a slow axis (generally 10 degrees or less) , See FIG. 9) is smaller than the radiation angle of the fast axis (generally 20 degrees or more) (X direction, see FIG. 9).
  • the unit beam patterns B1, B2, B3, B4, and B5 formed by the lasers emitted from the respective laser diode bars 111, 112, 113, 114 and 115 are superimposed on each other
  • the overall beam pattern of the laser diode module forms a rectangular laser beam pattern.
  • the length of the rectangular beam pattern in the fast axis direction is determined by the fast axis emission angle of the laser diode bars, and the length thereof can be adjusted only by adjusting the distance between the laser diode module and the irradiation surface. That is, it is impossible to change the beam pattern at a short distance.
  • an optical member In a medical treatment apparatus using a laser, particularly when a large area is to be irradiated at the same time, an optical member must be used for beam spreading.
  • a rectangular laser beam using a plurality of laser diode bars There is a limit.
  • the radiation angle in the fast axis direction is relatively large, a large number of optical members are required to further spread the beam in this direction, and it is difficult to have a laser oscillation structure of a compact structure.
  • Another object of the present invention is to provide a laser diode module capable of condensing a beam in a fast axis direction without using a separate optical member.
  • a laser diode module including a plurality of laser diode bars and a conductive member formed in contact with both sides of the laser diode bars and electrically connected to the laser diode bars, , And the plurality of laser diode bars are provided such that at least a part of extension lines of the optical axis of the laser output from each laser diode bar cross each other.
  • the plurality of laser diodes are arranged such that at least a part of the extension lines of the optical axis extend from the outgoing face of the laser diode to which the laser is output so that the power density of the beam formed by the laser output from the plurality of laser diodes is increased. And may be provided so as to cross each other at the front.
  • a distance (S) between the focal length (R) of at least one of the plurality of laser diode bars, an exit surface (S) of an adjacent laser diode bar among the plurality of laser diode bars, The following relationship (1) can be established between the angles (?
  • the plurality of laser diodes are arranged such that at least a part of the extension lines of the optical axis extend out of the laser diode outputting the laser so that a beam pattern formed by the laser output from the plurality of laser diodes is extended in a fast axis direction, May be provided so as to cross each other at a rear side of the surface.
  • a fast axis angle (?) Of a beam pattern emitted from at least one of the plurality of laser diodes, and an angle (? N ) between arbitrarily selected two laser diodes of the plurality of laser diodes satisfy the following relationship 1 can be established.
  • the conductive member may be formed such that the width of the tip end side adjacent to the emitting surface of the laser diode is smaller than the width of the rear end side located on the opposite side of the tip end side so that the laser emitted from the plurality of laser diode bores is focused.
  • the width of the tip side adjacent to the emitting surface of the laser diode is larger than the width of the trailing side located on the opposite side of the tip side so that the beam pattern formed by the laser emitted from the plurality of laser diode bars is extended .
  • At least a part of the conductive members may include a pair of conductive plates respectively contacting the plurality of laser diode bars and a conductive solder formed between the pair of conductive members.
  • At least a part of the conductive members may include a plurality of conductive plates spaced apart from each other and a conductive solder for electrically connecting and supporting the plurality of conductive plates.
  • the plurality of laser diode bars may be provided such that an angle formed by an optical axis of an adjacent laser diode bar is smaller than or equal to a fast axis angle (?) Of the plurality of laser diode bars.
  • a laser diode module including a plurality of laser diode bars and a conductive member formed in contact with both sides of the laser diode bars and electrically connected to the laser diode bars, ,
  • the conductive member is formed so that the width of the front end adjacent to the emitting surface of the laser diode from which the laser is emitted from the laser diode and the rear end opposite to the front end are different.
  • the width of the conductive member may be smaller than the width of the rear end so that the laser beam emitted from the plurality of laser diode bars is condensed.
  • the width of the conductive member may be greater than the width of the rear end so that the beam pattern formed by the laser emitted from the plurality of laser diode bars extends.
  • At least a part of the conductive members may include a pair of conductive plates respectively contacting the plurality of laser diode bars and a conductive solder formed between the pair of conductive members.
  • At least a part of the conductive members may include a plurality of conductive plates spaced apart from each other and a conductive solder for electrically connecting and supporting the plurality of conductive plates.
  • the beam pattern of the laser diode bar can be expanded or condensed without using a separate optical member.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a light-converging type laser diode module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a condensing laser diode module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing a condensing laser diode module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a condensing laser diode module according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing a radial laser diode module according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing a radial laser diode module according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a view for explaining an angle relationship between laser diode bars of a radial laser diode module according to fourth and fifth embodiments of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a conventional laser diode module.
  • FIG. 9 is a view schematically showing a beam pattern of a conventional laser diode module.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a condensing type laser diode module according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a condensing type laser diode module according to a first embodiment of the present invention.
  • a laser diode module 1 includes a plurality of laser diode bars 11, 12, 13, 14, 15 and a plurality of conductive members 21 , 22, 23, 24, 25, 26).
  • a plurality of laser diode bars 11, 12, 13, 14 and 15 are interposed between the plurality of conductive members 21, 22, 23, 24, 25 and 26. Therefore, the conductive members 21, 22, 23, 24, 25, and 26 are brought into contact with both sides of the laser diode bars 11, 12, 13, 14 and 15, respectively.
  • the conductive member can be made in any form as long as the electrical and thermal conductivity of the laser diode bars is ensured.
  • the conductive member may be electrically connected to the laser diode bars, and at the same time, may be configured to be connected to a heat sink (not shown) to remove heat generated during laser emission.
  • a P-type electrode may be formed on one side of the laser diode bars 11, 12, 13, 14, 15 and an N-type electrode may be formed on the other side thereof.
  • the conductive members 21, 22, 23, 24, 25 and 26 in contact with one side of the laser diode bars 11, 12, 13, 14 and 15 are electrically connected to the P- 22, 23, 24, 25, 26 which are in contact with the other side of the electrodes 13, 14, 15 are electrically connected to the N-type electrode.
  • the plurality of laser diode bars 11, 12, 13, 14 and 15 can be arranged such that the emission surfaces 11a, 12a, 13a, 14a and 15a from which the laser is output form one surface of the laser diode module 1 .
  • the conductive member 21, 22, 23, 24, 25, and 26 may be formed such that the width W1 at the front end side and the width W2 at the rear end side are different from each other.
  • the tip sides of the conductive members 21, 22, 23, 24, 25 and 26 are adjacent to the emission surfaces 11a, 12a, 13a, 14a and 15a of the laser diode bars 11, 12, 13, 14 and 15 ,
  • the rear end side of the conductive members 21, 22, 23, 24, 25, and 26 means the opposite side of the front end side.
  • the conductive members 21, 22, 23, 24, 25, and 26 according to this embodiment are formed such that the width W1 at the tip end side is smaller than the width W2 at the rear end side.
  • each of the laser diode bars 11, 12, 13, 14, and 15 is formed on the optical axis of the laser L1, L2, L3, L4, and L5 cross each other.
  • the optical axes L1, L2, L3, L4 and L5 intersect each other at one point.
  • the present invention is not limited thereto, and the angle of the optical axis of each laser diode bar may be adjusted
  • the optical axes L1, L2, L3, L4, and L5 intersect at two or more points.
  • Condensing by using a plurality of laser diode bars can increase the laser output density in a small target area.
  • the focal distance from the center laser diode bar to which light is condensed is R
  • the distance between the exit surface of the neighboring laser diode bar is S
  • the angle between the laser diode bars 11, 12, 13, 14, We have the following relation.
  • the arc shape may be made of at least one curvature.
  • the emitting surfaces 11a, 12a, 13a, 14a and 15a of the laser diode bars 11, 12, 13, 14 and 15 may be arranged in a stepped manner, Respectively.
  • optical axes L1, L2, L3, L4 and L5 of the laser are mutually intersecting in front of the emission surfaces 11a, 12a, 13a, 14a and 15a of the plurality of laser diode bars 11, 12, 13, .
  • FIG. 2 is a plan view showing a state in which the optical axes L1, L2, L3, L4 and L5 of the plurality of laser diode bars 11, 12, 13, 14 and 15 are arranged in a predetermined area in front of the emission surfaces 11a, 12a, 13a, 12, 13, 14, 15 and the other part of the plurality of laser diode bars 11, 12, 13, 14, 15 are disposed at different positions on the optical axes L1, L2, L3, L4, L5) intersect with each other.
  • the laser diode bars 11 and 15 located on both sides may be configured such that the optical axes L1 and L5 cross each other at a position farther than the A region.
  • the optical axes L1 and L5 of the laser diode bars 11 and 15 located on both sides intersect in the area A and the optical axes L2, L3 and L4 of the laser diode bars 12, A < / RTI > areas.
  • the light condensing type laser diode module 1 according to the first embodiment of the present invention is characterized in that the optical axes of the plurality of laser diode bars 11, 12, 13, 14, and 15 arranged in a line are formed on the exit surfaces 11a, 12a, 14a and 15a so that the unit beam patterns formed by the lasers emitted from the plurality of laser diode bars 11, 12, 13, 14 and 15 overlap each other to form one beam pattern as a whole And is condensed. Therefore, the condensing laser diode module 1 according to the present embodiment can obtain a laser beam having a high output density even if the overall beam shape does not largely change.
  • the laser diode module 1 according to the first embodiment of the present invention can be installed separately from the laser diode modules 11, 12, 13, 14, 15, It is possible to emit a densely packed beam pattern with a high output density without using an optical member.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing a condensing laser diode module according to a second embodiment of the present invention
  • the condensing laser diode module 2 according to the second embodiment of the present invention is different from the condensing laser diode module 1 according to the first embodiment described above in that the conductive member ( 21 ', 22', 23 ', 24', 25 ', 26').
  • the conductive members 21 'and 26' located on both sides of the light-convergence type laser diode module 2 may be formed of a conductive plate.
  • the condensing laser diode module 1 has the conductive members 21, 22, 23, 24, 25, 26 formed such that the width W1 at the tip side is smaller than the width W2 at the rear end side
  • the condensing type laser diode module 2 according to the second embodiment of the present invention is not limited to the use of the substantially rectangular parallelepiped conductive plates 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a and 25b,
  • the conductive solder 16, 17, 18, 19 interposed between the plates 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b has a width W1 at the tip end, .
  • FIG. 3 shows one conductive solder 16, 17, 18, 19 between the plurality of laser diode bars 11, 12, 13, 14, 15 and conductive solders 16, 17, 18, 19 on both sides of the conductive solder 16,
  • the conductive plates 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a and 25b in contact with each other are interposed between the laser diode bars 11, 12, 13, 14 and 15
  • the number of the conductive solders 16, 17, 18 and 19 and the number of the conductive plates 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a and 25b interposed between the conductive plates 22a and 22b can be variously changed according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a condensing laser diode module according to a third embodiment of the present invention.
  • the laser diode module 1 according to the first embodiment described above is configured such that the emission surfaces 11a, 12a, 13a, 14a and 15a of the laser diode bars 11, 12, 13, 14 and 15, 4, the laser diode module 3 according to the third embodiment of the present invention is arranged so that the laser beams emitted from the respective lasers 22, 23, 24, 25 and 26 are arranged in arcs, The ends of the emitting surfaces 211a, 212a, 213a, 214a and 215a of the diode bars 211, 212, 213, 214 and 215 and the conductive members 221, 222, 223, 224, 225 and 226 are entirely in a straight line Respectively.
  • the conductive members 21, 22, 23, 24, 25 and 26 of the laser diode module 1 according to the first embodiment are formed such that the front end and the rear end thereof have an arc shape,
  • the conductive members 221, 222, 223, 224, 225, and 226 of the laser diode module 3 have a trapezoidal shape. As shown in FIG. 4, the shapes of the conductive members 221, 222, 223, 224, 225, and 226 may be different from each other.
  • the conductive members 222, 223, 224, and 225 of the laser diode module 3 according to the third embodiment are also formed such that the front end width W1 is smaller than the rear end width W2. Therefore, the optical axes L1, L2, L3, L4 and L5 of the laser diode bars 211, 212, 213, 214 and 215 cross each other in front of the emission surfaces 211a, 212a, 213a, 214a and 215a do.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing a radial laser diode module 4 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the light condensing laser diode module 1 according to the first embodiment is configured such that the optical axes L1, L2, L3, L4 and L5 of the laser diode bars 11, 12, 13, 14, 5, the radial laser diode module 4 according to the fourth embodiment of the present invention is configured so as to intersect each of the laser diode bars 311, L2, L3, L4, L5 of the light emitting diodes 312, 313, 314, 315 do not cross each other in front of the exit surfaces 311a, 312a, 313a, 314a, 315a, L'2, L'3, L'4, and L'5 of the first to fourth light emitting diodes L 1 and L 2 are positioned behind the emission faces 311a, 312a, 313a, 314a, and 315a, Respectively.
  • FIG. 5 shows an example in which the extension lines (L'1, L'2, L'3, L'4, L'5) of the respective optical axes intersect at one point
  • the present invention is not limited thereto.
  • the angle of the optical axis of each laser diode bar is adjusted such that the extension lines of the optical axis (L'1, L'2, L'3, L'4, L'5) intersect at two or more points.
  • the conductive members 321, 322, 323, 324, 325 and 326 of the laser diode module 4 according to the fourth embodiment of the present invention also have a width W1 at the tip end side and a width W2 at the rear end side,
  • the conductive member 321, 322, 323, 324, 325, and 326 according to the present embodiment are formed such that the width W1 at the front end side is larger than the width W2 at the rear end side.
  • the two laser diode bar is arranged to have an angle of ⁇ 1 with each other there is an angle of the optical axis of the two laser diode bars can mean that the ⁇ 1.
  • the first laser diode bar 311 and the fifth laser diode bar 315 located at the outer periphery of the laser diode module 3 than the second laser diode bar 312 and the fourth laser diode bar 314, And is arranged to have an angle of? 2 with respect to the diode bar 313.
  • extended lines (L'1, L'2, L'3, L'4, L'5) of the optical axes of the plurality of laser diode bars 311, 312, 313, 314 and 315 correspond to laser diode bars 311 312, 313, 314, and 315 according to an embodiment of the present invention
  • the laser diode bars 311, 312, 313, 314, and 315 intersect in the region B, (L'1, L'2, L'3, L'4, L'5) of the optical axis cross at different positions.
  • the beam pattern formed by the lasers emitted from the laser diode module 4 according to the fourth embodiment of the present invention is expanded. Therefore, the width of the beam pattern emitted from the laser diode module 4 is smaller than the distance between the two laser diode bars 311 and 315 located at the outermost one of the plurality of laser diode bars 311, 312, 313, 314 and 315 Can be increased.
  • FIG. 5 shows the outgoing faces 311a, 312a, 313a, 314a and 315a of the plurality of laser diode bars 311, 312, 313, 314 and 315 and the outgoing faces 311a, 313a, 314a and 315a of the conductive members 321, 322, 323, 324, 325 and 326 312a, 313a, 314a, and 315a and the conductive members 321, 322, and 323 are similar to the embodiment shown in FIG. 4, 322, 323, 324, 325, 326 may be disposed so as to be entirely on a straight line.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing a radial laser diode module according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the radial laser diode module 5 according to the fifth embodiment of the present invention is different from the radial laser diode module 4 according to the fourth embodiment described above in that the conductive members 321 ', 322' 322 ', 323', 324 ', 325', and 326 'have different structures.
  • the conductive members 322 ', 323', 324 ', and 325' are electrically connected to the conductive plates 322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, and 325b in contact with the laser diode bars 311, 312, 313, 314, 325b and conductive solders 337, 338, 339, 340 interposed between the conductive plates 322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 325b.
  • the conductive solder 337, 338, 339, and 340 are electrically connected to the conductive plates 322a, 322b, 323a, 323b, 324a, and 324b on both sides while supporting the conductive plates 322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 324b, 325a, and 325b are electrically connected.
  • Conductive members 321 'and 326' positioned on both sides of the light-convergence type laser diode module 5 may be formed of a conductive plate.
  • the radial laser diode module 4 has the conductive members 321, 322, 323, 324, 325, and 326 having the front end width W1 greater than the rear end width W2
  • the condensing laser diode module 5 according to the fifth embodiment of the present invention uses the substantially rectangular parallelepiped conductive plates 322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 325b,
  • the conductive solder 337, 338, 339, and 340 interposed between the conductive terminals 322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, and 325b has a width W1 at the front end side and a width W2 at the rear end side .
  • FIG. 6 shows one conductive solder 337, 338, 339, and 340 between the plurality of laser diode bars 311, 312, 313, 314 and 315 and conductive solders 337, 338, 339 and 340 on both sides
  • the conductive plates 322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, and 325b that are in contact with each other are interposed between the laser diode bars 311, 312, 313, 314, and 315
  • the number of the conductive solders 337, 338, 339, and 340 and the number of the conductive plates 322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, and 325b interposed between the conductive plates 321 and 322 can be variously changed according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a view for explaining the angular relationship between the laser diode bars of the laser diode module according to the fourth and fifth embodiments of the present invention.
  • the emitters of the laser diode bars 311, 312, 313, 314 and 315 are assumed to be located at one point (O) for convenience of calculation.
  • the beam pattern emitted from the first laser diode bar 311 and the second laser diode bar 312 is not shown, but the first laser diode bar 311 and the second laser diode bar 312 Are omitted from the assumption that they are arranged to be symmetrical with respect to the fifth laser diode bar 315 and the fourth laser diode bar 316 about the optical axis L3 of the third laser diode bar 313, respectively.
  • the laser diode module 3 has a surface spaced apart from the emitting surface of the laser diode bars 311, 312, 313, 314, and 315 by a distance d (for example, Skin surface, etc.) with a laser beam.
  • d for example, Skin surface, etc.
  • the laser beam irradiated on the surface is composed of the unit beam patterns emitted from the respective laser diode bars 311, 312, 313, 314, and 315, and the laser does not reach between the unit beam patterns on the surface irradiated with the laser beam It is not desirable that there is an area that does not exist.
  • the angle relationship between the laser diode bars 311, 312, 313, 314, and 315 is important.
  • the fast axis (see FIG. 9) of the beam pattern emitted from each of the laser diode bars 311, 312, 313, 314 and 315 has a fast axis angle of?
  • the unit beam pattern emitted from the third laser diode bar and the unit beam pattern emitted from the fourth laser diode bar must be equal to or smaller than the angle? 1 between the third laser diode bar and the fourth laser diode bar, Overlap or touch.
  • angle (? 2 ) between the third laser diode bar and the fifth laser diode bar should be less than or equal to 2 *?.
  • the angle 3 between the third laser diode bar and the seventh laser diode bar is 3 * should be less than or equal to ⁇ .
  • the angle (? N ) between the laser diode bar and the third laser diode bar existing at the Nth from the third laser diode bar must be smaller than or equal to N *?.
  • the total length L n of the laser beam in the fast axis direction is 2d tan (? N +? / 2).
  • a laser diode module includes a plurality of laser diode bars and a conductive member formed in contact with both sides of each of the laser diode bars and electrically connected to the laser diode bar, The bar may be arranged such that the beam pattern emitted from the laser diode module is condensed or expanded.
  • a laser diode module includes a plurality of laser diode bars and a conductive member formed to be in contact with both sides of each of the laser diode bars and electrically connected to the laser diode bar, The width of the front end side adjacent to the emitting surface of the laser diode from which the laser is emitted from the laser diode and the rear end side opposite to the front end side are formed to be different from each other.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈은, 복수의 레이저 다이오드 바 및 각각의 상기 레이저 다이오드 바의 양측에 접하도록 형성되어 상기 레이저 다이오드 바와 전기적으로 연결되는 도전성 부재를 포함하며, 상기 복수의 레이저 다이오드 바는, 레이저 다이오드 모듈로부터 출사된 빔 패턴이 집광되거나 확장되도록 배열될 수 있다.

Description

레이저 다이오드 모듈
본 발명은 레이저 다이오드 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 레이저 다이오드 바를 포함하는 레이저 다이오드 모듈에 관한 것이다.
도 8은 종래의 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 9는 종래의 레이저 다이오드 모듈의 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 종래의 레이저 다이오드 모듈은 복수의 레이저 다이오드 바(111, 112, 113, 114, 115)를 서로 평행하게 배열시켜 얻는다. 각각의 레이저 다이오드 바는 출사면(111a, 112a, 113a, 114a, 115a)의 길이 방향으로 다수의 에미터(emitter, E)를 포함한다.
레이저 다이오드 바(111, 112, 113, 114, 115)의 일측에는 P형 전극이 형성되고 타측에는 N형 전극이 형성되는데, P형 전극과 N형 전극에 전원을 인가하면 활성층(미도시)에서 레이저가 방출된다.
따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드 모듈은 복수의 레이저 다이오드 바(111, 112, 113, 114, 115)를 구동하기 위한 도전성 부재(121, 122, 123, 124, 125, 126)를 포함하며, 도전성 부재(121, 122, 123, 124, 125, 126)는 레이저 다이오드 바(111, 112, 113, 114, 115)의 양측에 접하도록 구비되어, 레이저 다이오드 바(111, 112, 113, 114, 115)의 P형 전극과 N형 전극에 각각 전기적으로 연결된다.
그 결과, 레이저 다이오드 모듈 내에서 복수의 레이저 다이오드 바(111, 112, 113, 114, 115)는 도전성 부재(121, 122, 123, 124, 125, 126)에 의해 서로 이격되어 배치될 수밖에 없으며, 도전성 부재는 전기 전도성뿐만 아니라 열전도성이 좋은 물질을 사용하여 레이저 발진시 발생하는 열을 Heat sink로 원활히 전달해야 하기 때문에 일반적으로 레이저 다이오드 바(111, 112, 113, 114, 115)의 두께(P형 전극과 N형 전극 사이의 거리)에 비해 도전성 부재(121, 122, 123, 124, 125, 126)의 두께가 두껍다.
그리고 레이저 다이오드 바(111, 112, 113, 114, 115)에서, 즉 Bar에 포함되어 있는 각각의 에미터(E)에서 출사되는 레이저는 슬로우축(slow axis, 일반적으로 10도 이하)(Y 방향, 도 9 참고)의 방사각이 패스트축(fast axis, 일반적으로 20도 이상)(X 방향, 도 9 참고)의 방사각에 비해 작다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 각 레이저 다이오드 바(111, 112, 113, 114, 115)로부터 출사된 레이저들이 형성하는 단위 빔 패턴(B1, B2, B3, B4, B5)들은 서로 중첩되어 일반적으로 레이저 다이오드 모듈의 전체적인 빔 패턴은 직사각형 형태의 레이저 빔 패턴을 형성한다. 이 직사각형 빔 패턴의 패스트축(fast axis) 방향의 길이는 레이저 다이오드 바들의 패스트축(fast axis) 방사각에 의해 정해져 있으며 레이저 다이오드 모듈과 조사면과의 거리 조절에 의해서만 그 길이를 조정할 수 있다. 즉 짧은 거리에서의 빔 패턴 변화가 불가능하다.
레이저를 이용한 의료 치료 장치에서 특히 넓은 영역을 동시에 조사해야 하는 경우 빔 퍼짐을 위해서는 광학 부재를 사용해야 하는데, 다수의 레이저 다이오드 바를 사용한 직사각형 형태의 레이저 빔은 광학 부재를 사용하여도 넓은 영역을 조사하기에는 그 한계가 있다. 특히 패스트축(fast axis) 방향의 방사각이 상대적으로 크기 때문에 이방향의 빔을 더욱 퍼뜨리기 위해서는 다수의 광학부재가 필요하며 컴팩트한 구조의 레이저 발진구조를 가지기 어려운 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 별도의 광학 부재를 사용하지 않고도 패스트축(fast axis) 방향의 빔을 확산시킬 수 있는 레이저 다이오드 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 별도의 광학 부재를 사용하지 않고도 패스트축(fast axis) 방향의 빔을 집광시킬 수 있는 레이저 다이오드 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈은, 복수의 레이저 다이오드 바 및 각각의 상기 레이저 다이오드 바의 양측에 접하도록 형성되어 상기 레이저 다이오드 바와 전기적으로 연결되는 도전성 부재를 포함하며, 상기 복수의 레이저 다이오드 바는, 각각의 상기 레이저 다이오드 바로부터 출력되는 레이저의 광축의 연장선 중 적어도 일부가 상호 교차하도록 구비된다.
상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저에 의해 형성되는 빔의 출력밀도(power density)가 증가되도록, 상기 복수의 레이저 다이오드는 상기 광축의 연장선 중 적어도 일부가 레이저가 출력되는 상기 레이저 다이오드의 출사면의 전방에서 상호 교차하도록 구비될 수 있다.
상기 복수의 레이저 다이오드 바 중 적어도 하나의 초점거리(R), 상기 복수의 레이저 다이오드 바 중 이웃하는 레이저 다이오드 바의 출사면 사이의 거리(S) 및 상기 복수의 레이저 다이오드 바 중 이웃하는 레이저 다이오드 바 사이의 각도(ρ) 사이에는 하기의 관계식 1이 성립할 수 있다.
[관계식 1]
Figure PCTKR2018010417-appb-I000001
상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저에 의해 형성되는 빔 패턴이 패스트축(fast axis) 방향으로 확장되도록, 상기 복수의 레이저 다이오드는 상기 광축의 연장선 중 적어도 일부가 레이저가 출력되는 상기 레이저 다이오드의 출사면의 후방에서 상호 교차하도록 구비될 수 있다.
상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저가 조사 표면에 형성하는 빔 패턴의 패스트축(fast axis) 방향 길이(Ln), 상기 복수의 레이저 다이오드의 출사면과 상기 조사 표면 사이의 거리(d), 상기 복수의 레이저 다이오드 중 적어도 하나로부터 출사되는 빔 패턴의 패스트 액시스 앵글(fast axis angle(δ)), 상기 복수의 레이저 다이오드 중 임의로 선택된 2개의 레이저 다이오드 사이의 각도(θn) 사이에는 하기의 관계식 1이 성립할 수 있다.
[관계식 1]
Figure PCTKR2018010417-appb-I000002
상기 복수의 레이저 다이오드 바로부터 출사된 레이저가 집광되도록, 상기 도전성 부재는 상기 레이저 다이오드의 출사면과 인접한 선단측의 폭이 상기 선단측의 반대측에 위치한 후단측의 폭보다 작게 형성될 수 있다.
상기 복수의 레이저 다이오드 바로부터 출사된 레이저에 의해 형성되는 빔 패턴이 확장되도록, 상기 도전성 부재는 상기 레이저 다이오드의 출사면과 인접한 선단측의 폭이 상기 선단측의 반대측에 위치한 후단측의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
상기 도전성 부재 중 적어도 일부는, 상기 복수의 레이저 다이오드 바에 각각 접하는 한 쌍의 도전성 플레이트와 상기 한 쌍의 도전성 부재 사이에 형성되는 전도성 솔더를 포함할 수 있다.
상기 도전성 부재 중 적어도 일부는, 상호 이격 배치되는 복수의 도전성 플레이트와 상기 복수의 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하며 지지하는 전도성 솔더를 포함할 수 있다.
상기 복수의 레이저 다이오드 바는, 인접하는 레이저 다이오드 바의 광축이 형성하는 각도가 상기 복수의 레이저 다이오드 바의 패스트 액시스 앵글(fast axis angle(δ))보다 작거나 같도록 구비될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈은, 복수의 레이저 다이오드 바 및 각각의 상기 레이저 다이오드 바의 양측에 접하도록 형성되어 상기 레이저 다이오드 바와 전기적으로 연결되는 도전성 부재를 포함하며, 상기 도전성 부재는 상기 레이저 다이오드에서 레이저가 출사되는 상기 레이저 다이오드의 출사면과 인접한 선단측과 상기 선단측의 반대측인 후단측의 폭이 상이하게 형성된다.
상기 복수의 레이저 다이오드 바로부터 출사된 레이저가 집광되도록, 상기 도전성 부재는 상기 선단측의 폭이 상기 후단측의 폭보다 작게 형성될 수 있다.
상기 복수의 레이저 다이오드 바로부터 출사된 레이저에 의해 형성되는 빔 패턴이 확장되도록, 상기 도전성 부재는 상기 선단측의 폭이 상기 후단측의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
상기 도전성 부재 중 적어도 일부는, 상기 복수의 레이저 다이오드 바에 각각 접하는 한 쌍의 도전성 플레이트와 상기 한 쌍의 도전성 부재 사이에 형성되는 전도성 솔더를 포함할 수 있다.
상기 도전성 부재 중 적어도 일부는, 상호 이격 배치되는 복수의 도전성 플레이트와 상기 복수의 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하며 지지하는 전도성 솔더를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
별도의 광학 부재를 사용하지 않고도 레이저 다이오드 바의 빔 패턴을 확장하거나 집광할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 방사형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 방사형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다
도 7은 본 발명의 제4 및 5 실시예에 따른 방사형 레이저 다이오드 모듈의 레이저 다이오드 바들 간의 각도 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 종래의 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 종래의 레이저 다이오드 모듈의 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한, 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 다이오드 모듈을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈(1)은 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)와 복수의 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)를 포함한다.
복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)는 복수의 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 사이사이에 개재된다. 따라서, 각 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 양측으로는 각각 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)가 접하게 된다.
도전성 부재는 레이저 다이오드 바들의 전기 전도성과 열 전도성이 보장되는 한 어떠한 형태로도 만들 수 있다.
또한, 도전성 부재는 레이저 다이오드 바들과 전기적으로 연결되며, 동시에 레이저 발진시 발생하는 열을 제거하기 위해 Heat sink(미도시)와 연결되도록 구성될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 일측에는 P형 전극이 형성되고 타측에는 N형 전극이 형성될 수 있다. 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 일측에 접하는 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)는 P형 전극과 전기적으로 연결되고, 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 타측에 접하는 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)는 N형 전극과 전기적으로 연결된다.
복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)는 레이저가 출력되는 출사면(11a, 12a, 13a, 14a, 15a)이 레이저 다이오드 모듈(1)의 일면을 형성하도록 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)는 선단측의 폭(W1)과 후단측의 폭(W2)이 서로 상이하게 형성될 수 있다. 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 선단측은 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 출사면(11a, 12a, 13a, 14a, 15a)에 인접한 부분이고, 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 후단측은 선단측의 반대측을 의미한다. 이웃하는 레이저 다이오드 바와의 전기전도가 보장되고, 도전성 부재의 후면(출사면 반대쪽, 21a, 22a, 23a, 24a. 25a, 26a)을 통하여 열이 Heat sink로 전달될 수 있도록 Heat sink와 접촉이 이루어진다면 도전성 부재의 형태는 어떠한 것이라도 수용할 수 있다.
본 실시예에 따른 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)는 선단측의 폭(W1)이 후단측의 폭(W2)보다 작게 형성된다.
이러한 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 형상으로 인해, 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)는 레이저의 광축(L1, L2, L3, L4, L5)이 상호 교차하도록 배치된다. 도 2에는 각 광축(L1, L2, L3, L4, L5)이 한 점에서 교차하는 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것을 아니며, 필요에 따라 각각의 레이저 다이오드 바의 광축의 각도는 조정되어 광축(L1, L2, L3, L4, L5)들이 2점 이상에서 교차되도록 구성될 수 있다.
이렇게 다수의 레이저 다이오드 바를 이용하여 집광을 하면 작은 타겟면적에서 레이저 출력밀도를 높일 수 있다.
집광이 이루어지는 중심 레이저 다이오드 바로부터의 초점거리는 R, 이웃하는 레이저 다이오드 바의 출사면 사이의 거리를 S, 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)들 사이의 벌어진 각도를 θ라 할 때, 아래와 같은 관계식을 갖는다.
Figure PCTKR2018010417-appb-I000003
그리고 각 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 출사면(11a, 12a, 13a, 14a, 15a)과 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 선단은 호(弧) 형상을 이루도록 배치될 수 있다. 호(弧) 형상은 적어도 하나의 곡률로 이루어질 수 있다.
또는 실시예에 따라, 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 출사면(11a, 12a, 13a, 14a, 15a)과 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 선단은 서로 단차를 이루며 배치될 수도 있으며, 이 경우 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 출사면(11a, 12a, 13a, 14a, 15a)은 호(弧) 형상의 일부를 이루도록 배치될 수 있다.
레이저의 광축(L1, L2, L3, L4, L5)은 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 출사면(11a, 12a, 13a, 14a, 15a)의 전방에서 상호 교차하게 된다.
도 2에는 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 광축(L1, L2, L3, L4, L5)들이 출사면(11a, 12a, 13a, 14a, 15a) 전방의 일정 영역(A) 내에서 모두 교차하는 예를 도시하였으나, 실시예에 따라, 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15) 중 일부와 다른 일부는 서로 다른 위치에서 광축(L1, L2, L3, L4, L5)들이 교차하도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15) 중 중앙에 위치한 레이저 다이오드 바(12, 13, 14)는 A 영역에서 광축(L2, L3, L4)이 상호 교차하고, 양측에 위치한 레이저 다이오드 바(11, 15)는 A 영역보다 더 먼 곳에서 광축(L1, L5)이 상호 교차하도록 구성될 수 있다. 반대로, 양측에 위치한 레이저 다이오드 바(11, 15)의 광축(L1, L5)이 A 영역에서 교차하고, 중앙에 위치한 레이저 다이오드 바(12, 13, 14)의 광축(L2, L3, L4)이 A 영역보다 더 먼 곳에서 상호 교차하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈(1)은 일렬로 배열된 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 광축이 출사면(11a, 12a, 13a, 14a, 15a)의 전방에서 교차되도록 구성하여, 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)로부터 각각 출사된 레이저들이 형성하는 단위 빔 패턴들이 상호 겹쳐지게 되어 전체적으로 하나의 빔 패턴을 형성하며 집광되게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈(1)은 전체적인 빔 형태는 크게 변하지 않더라도 출력밀도가 높은 레이저 빔을 얻을 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈(1)은 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)가 상호 이격되어 설치될 수밖에 없는 구조적인 한계에도 불구하고, 별도의 광학 부재를 사용하지 않고도 출력밀도가 높고 밀집된 빔 패턴을 출사할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈에 대해 설명한다. 설명의 편의를 위하여 제1 실시예와 공통되는 부분은 그 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈(2)은, 전술한 제1 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈(1)과 비교하여, 도전성 부재(21', 22', 23', 24', 25', 26')의 구조가 상이하다.
본 실시예에 따른 도전성 부재(21', 22', 23', 24', 25', 26') 중 2개의 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 사이에 위치하는 도전성 부재(22', 23', 24', 25')는, 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)와 접하는 도전성 플레이트(22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b)와, 도전성 플레이트(22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b) 사이에 개재되는 전도성 솔더(16, 17, 18, 19)를 포함한다.
전도성 솔더(16, 17, 18, 19)는 도전성 플레이트(22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b)를 지지하면서, 양측의 도전성 플레이트(22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b)를 전기적으로 연결한다.
집광형 레이저 다이오드 모듈(2)의 양측에 위치하는 도전성 부재(21', 26')는 도전성 플레이트로 구성될 수 있다.
전술한 제1 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈(1)은 선단측의 폭(W1)이 후단측의 폭(W2)보다 작게 형성된 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)를 포함한 반면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈(2)은 대략 직육면체의 도전성 플레이트(22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b)를 사용하는 대신, 도전성 플레이트(22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b)의 사이에 개재되는 전도성 솔더(16, 17, 18, 19)가 선단측의 폭(W1)이 후단측의 폭(W2)보다 작게 형성된다.
도 3에는 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15) 사이에 하나의 전도성 솔더(16, 17, 18, 19)와, 전도성 솔더(16, 17, 18, 19)의 양측에 각각 접하는 도전성 플레이트(22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b)가 개재되는 예를 도시하였으나, 실시예에 따라 복수의 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15) 사이에 개재되는 전도성 솔더(16, 17, 18, 19)와 도전성 플레이트(22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b)의 개수는 실시예에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다.
전술한 제1 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈(1)은 각 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 출사면(11a, 12a, 13a, 14a, 15a)과 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 선단은 호(弧) 형상을 이루도록 배치됨에 반해, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈(3)은 각 레이저 다이오드 바(211, 212, 213, 214, 215)의 출사면(211a, 212a, 213a, 214a, 215a)과 도전성 부재(221, 222, 223, 224, 225, 226)의 선단이 전체적으로 직선상에 위치하도록 배치된다.
제1 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈(1)의 도전성 부재(21, 22, 23, 24, 25, 26)는 선단과 후단이 호(弧) 형상을 갖도록 형성되는 반면, 제3 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈(3)의 도전성 부재(221, 222, 223, 224, 225, 226)는 사다리꼴의 형상을 갖는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 도전성 부재(221, 222, 223, 224, 225, 226)의 형상은 각각 상이할 수 있다.
그러나 제3 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈(3)의 도전성 부재(222, 223, 224, 225) 역시 선단측의 폭(W1)이 후단측의 폭(W2)보다 작게 형성된다. 따라서, 각 레이저 다이오드 바(211, 212, 213, 214, 215)의 광축(L1, L2, L3, L4, L5)은 출사면(211a, 212a, 213a, 214a, 215a)의 전방에서 상호 교차하게 된다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 방사형 레이저 다이오드 모듈(4)을 개략적으로 도시한 평면도이다.
전술한 제1 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈(1)은 각 레이저 다이오드 바(11, 12, 13, 14, 15)의 광축(L1, L2, L3, L4, L5)이 출사면(11a, 12a, 13a, 14a, 15a)의 전방에서 상호 교차하도록 구성된 반면, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 방사형 레이저 다이오드 모듈(4)은 각 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)의 광축(L1, L2, L3, L4, L5)이 출사면(311a, 312a, 313a, 314a, 315a)의 전방에서 상호 교차하지 않고, 광축(L1, L2, L3, L4, L5)의 연장선(L'1, L'2, L'3, L'4, L'5)이 출사면(311a, 312a, 313a, 314a, 315a)의 후방에 위치한 영역(B)에서 상호 교차하도록 구성된다. 도 5에는 각 광축의 연장선(L'1, L'2, L'3, L'4, L'5)이 한 점에서 교차하는 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것을 아니며, 필요에 따라 각각의 레이저 다이오드 바의 광축의 각도는 조정되어 광축의 연장선(L'1, L'2, L'3, L'4, L'5)들이 2점 이상에서 교차되도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈(4)의 도전성 부재(321, 322, 323, 324, 325, 326) 역시 선단측의 폭(W1)과 후단측의 폭(W2)이 서로 상이하게 형성되지만, 본 실시예에 따른 도전성 부재(321, 322, 323, 324, 325, 326)는 선단측의 폭(W1)이 후단측의 폭(W2)보다 크게 형성된다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315) 중 중앙에 위치한 제3 레이저 다이오드 바(313)의 양측에 위치하는 제2 레이저 다이오드 바(312)와 제4 레이저 다이오드 바(314)는 제3 레이저 다이오드 바(313)에 대해 θ1의 각도를 갖도록 배치된다. 2개의 레이저 다이오드 바가 서로 θ1의 각도를 갖도록 배치된다는 것은 2개의 레이저 다이오드 바의 광축의 이루는 각도가 θ1인 것을 의미할 수 있다.
그리고 제2 레이저 다이오드 바(312)와 제4 레이저 다이오드 바(314)보다 레이저 다이오드 모듈(3)의 외곽에 위치하는 제1 레이저 다이오드 바(311)와 제5 레이저 다이오드 바(315)는 3 레이저 다이오드 바(313)에 대해 θ2의 각도를 갖도록 배치된다.
도 5에는 복수의 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)의 광축의 연장선(L'1, L'2, L'3, L'4, L'5)들이 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)의 후단으로부터 일정 거리 떨어진 영역(B) 내에서 모두 교차하는 예를 도시하였으나, 실시예에 따라, 복수의 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315) 중 일부와 다른 일부는 서로 다른 위치에서 광축의 연장선(L'1, L'2, L'3, L'4, L'5)들이 교차하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈(4)로부터 출사된 레이저들에 의해 형성되는 빔 패턴은 확장된다. 따라서, 레이저 다이오드 모듈(4)로부터 출사된 빔 패턴의 폭은 복수의 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315) 중 최외곽에 위치한 2개의 레이저 다이오드 바(311, 315)의 거리보다 크게 될 수 있다.
도 5에는 복수의 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)의 출사면(311a, 312a, 313a, 314a, 315a) 및 도전성 부재(321, 322, 323, 324, 325, 326)의 선단이 호(弧) 형상을 이루도록 배치된 예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 도 4에 도시된 실시예와 유사하게 출사면(311a, 312a, 313a, 314a, 315a)과 도전성 부재(321, 322, 323, 324, 325, 326)의 선단이 전체적으로 직선상에 위치하도록 배치될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 방사형 레이저 다이오드 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 방사형 레이저 다이오드 모듈(5)은 전술한 제4 실시예에 따른 방사형 레이저 다이오드 모듈(4)과 비교하여, 도전성 부재(321', 322', 323', 324', 325', 326')의 구조가 상이하다.
본 실시예에 따른 도전성 부재(321', 322', 323', 324', 325', 326') 중 2개의 복수의 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)의 사이에 위치하는 도전성 부재(322', 323', 324', 325')는, 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)와 접하는 도전성 플레이트(322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 325b)와, 도전성 플레이트(322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 325b) 사이에 개재되는 전도성 솔더(337, 338, 339, 340)를 포함한다.
전도성 솔더(337, 338, 339, 340)는 도전성 플레이트(322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 325b)를 지지하면서, 양측의 도전성 플레이트(322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 325b)를 전기적으로 연결한다.
집광형 레이저 다이오드 모듈(5)의 양측에 위치하는 도전성 부재(321', 326')는 도전성 플레이트로 구성될 수 있다.
전술한 제4 실시예에 따른 방사형 레이저 다이오드 모듈(4)은 선단측의 폭(W1)이 후단측의 폭(W2)보다 크게 형성된 도전성 부재(321, 322, 323, 324, 325, 326)를 포함한 반면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 집광형 레이저 다이오드 모듈(5)은 대략 직육면체의 도전성 플레이트(322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 325b)를 사용하는 대신, 도전성 플레이트(322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 325b)의 사이에 개재되는 전도성 솔더(337, 338, 339, 340)가 선단측의 폭(W1)이 후단측의 폭(W2)보다 크게 형성된다.
도 6에는 복수의 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315) 사이에 하나의 전도성 솔더(337, 338, 339, 340)와, 전도성 솔더(337, 338, 339, 340)의 양측에 각각 접하는 도전성 플레이트(322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 325b)가 개재되는 예를 도시하였으나, 실시예에 따라 복수의 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315) 사이에 개재되는 전도성 솔더(337, 338, 339, 340)와 도전성 플레이트(322a, 322b, 323a, 323b, 324a, 324b, 325a, 325b)의 개수는 실시예에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 제4 및 5 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈의 레이저 다이오드 바들 간의 각도 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에서는 연산의 편의를 위해 각 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)의 Emitter를 점광원으로 가정하여 한 점(O)에 위치한 것으로 도시하였다. 또한, 설명의 편의를 위해 제1 레이저 다이오드 바(311)와 제2 레이저 다이오드 바(312)로부터 출사되는 빔 패턴은 도시하지 않았지만, 제1 레이저 다이오드 바(311)와 제2 레이저 다이오드 바(312)는 각각 제3 레이저 다이오드 바(313)의 광축(L3)을 중심으로 제5 레이저 다이오드 바(315)와 제4 레이저 다이오드 바(316)와 대칭되도록 배치된다는 전제로 생략하였다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈(3)은 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)의 출사면으로부터 거리 d만큼 이격된 표면(예를 들어, 피부 표면 등)에 레이저 빔을 조사한다.
표면에 조사되는 레이저 빔은 각 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)로부터 출사된 단위 빔 패턴들로 구성되며, 레이저 빔이 조사되는 표면에서 단위 빔 패턴들 사이에 레이저가 도달하지 않는 영역이 존재하는 것은 바람직하지 않다.
이를 위해 각 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)들 간의 각도 관계가 중요하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)로부터 출사되는 빔 패턴의 패스트축(fast axis)(도 9 참고)의 방사각이 δ(fast axis angle)이면, 제3 레이저 다이오드 바와 제4 레이저 다이오드 바 사이의 각도(θ1)는 δ보다 작거나 같아야만 제3 레이저 다이오드 바로부터 출사되는 단위 빔 패턴과 제4 레이저 다이오드 바로부터 출사되는 단위 빔 패턴이 중첩되거나 접하게 된다.
그리고 제3 레이저 다이오드 바와 제5 레이저 다이오드 바 사이의 각도(θ2)는 2*δ보다 작거나 같아야만 한다.
도시되지는 않았지만, 제5 레이저 다이오드 바의 외측으로 또 다른 레이저 다이오드 바(제7 레이저 다이오드 바)가 하나 더 있다면, 제3 레이저 다이오드 바와 제7 레이저 다이오드 바 사이의 각도(θ3)는 3*δ보다 작거나 같아야만 한다.
이를 일반화하면, 제3 레이저 다이오드 바로부터 N번째에 존재하는 레이저 다이오드 바와 제3 레이저 다이오드 바 사이의 각도(θn)는 N*δ보다 작거나 같아야만 한다.
그리고 레이저 다이오드 바(311, 312, 313, 314, 315)의 출사면으로부터 거리 d만큼 이격된 표면에 조사된 레이저 빔의 패스트축(fast axis) 방향 길이를 Ln이라 하면, 아래와 같은 관계식이 성립한다.
Figure PCTKR2018010417-appb-I000004
따라서, 레이저 빔의 패스트축(fast axis) 방향의 전체 길이(Ln)는 2dtan(θn+δ/2)가 된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈은, 복수의 레이저 다이오드 바 및 각각의 상기 레이저 다이오드 바의 양측에 접하도록 형성되어 상기 레이저 다이오드 바와 전기적으로 연결되는 도전성 부재를 포함하며, 상기 복수의 레이저 다이오드 바는, 레이저 다이오드 모듈로부터 출사된 빔 패턴이 집광되거나 확장되도록 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 모듈은, 복수의 레이저 다이오드 바 및 각각의 상기 레이저 다이오드 바의 양측에 접하도록 형성되어 상기 레이저 다이오드 바와 전기적으로 연결되는 도전성 부재를 포함하며, 상기 도전성 부재는 상기 레이저 다이오드에서 레이저가 출사되는 상기 레이저 다이오드의 출사면과 인접한 선단측과 상기 선단측의 반대측인 후단측의 폭이 상이하게 형성된다.

Claims (15)

  1. 복수의 레이저 다이오드 바 및 각각의 상기 레이저 다이오드 바의 양측에 접하도록 형성되어 상기 레이저 다이오드 바와 전기적으로 연결되는 도전성 부재를 포함하며,
    상기 복수의 레이저 다이오드 바는, 각각의 상기 레이저 다이오드 바로부터 출력되는 레이저의 광축의 연장선 중 적어도 일부가 상호 교차하도록 구비되는, 레이저 다이오드 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저에 의해 형성되는 빔의 출력밀도(power density)가 증가되도록,
    상기 복수의 레이저 다이오드는 상기 광축의 연장선 중 적어도 일부가 레이저가 출력되는 상기 레이저 다이오드의 출사면의 전방에서 상호 교차하도록 구비되는, 레이저 다이오드 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 다이오드 바 중 적어도 하나의 초점거리(R), 상기 복수의 레이저 다이오드 바 중 이웃하는 레이저 다이오드 바의 출사면 사이의 거리(S) 및 상기 복수의 레이저 다이오드 바 중 이웃하는 레이저 다이오드 바 사이의 각도(θ) 사이에는 하기의 관계식 1이 성립하는, 레이저 다이오드 모듈.
    [관계식 1]
    Figure PCTKR2018010417-appb-I000005
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저에 의해 형성되는 빔 패턴이 패스트축(fast axis) 방향으로 확장되도록,
    상기 복수의 레이저 다이오드는 상기 광축의 연장선 중 적어도 일부가 레이저가 출력되는 상기 레이저 다이오드의 출사면의 후방에서 상호 교차하도록 구비되는, 레이저 다이오드 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    복수의 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저가 조사 표면에 형성하는 빔 패턴의 패스트축(fast axis) 방향 길이(Ln), 상기 복수의 레이저 다이오드의 출사면과 상기 조사 표면 사이의 거리(d), 상기 복수의 레이저 다이오드 중 적어도 하나로부터 출사되는 빔 패턴의 패스트 액시스 앵글(fast axis angle(δ)), 상기 복수의 레이저 다이오드 중 임의로 선택된 2개의 레이저 다이오드 사이의 각도(θn) 사이에는 하기의 관계식 1이 성립하는, 레이저 다이오드 모듈.
    [관계식 1]
    Figure PCTKR2018010417-appb-I000006
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 다이오드 바로부터 출사된 레이저가 집광되도록, 상기 도전성 부재는 상기 레이저 다이오드의 출사면과 인접한 선단측의 폭이 상기 선단측의 반대측에 위치한 후단측의 폭보다 작게 형성되는, 레이저 다이오드 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 다이오드 바로부터 출사된 레이저에 의해 형성되는 빔 패턴이 확장되도록, 상기 도전성 부재는 상기 레이저 다이오드의 출사면과 인접한 선단측의 폭이 상기 선단측의 반대측에 위치한 후단측의 폭보다 크게 형성되는, 레이저 다이오드 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 부재 중 적어도 일부는,
    상기 복수의 레이저 다이오드 바에 각각 접하는 한 쌍의 도전성 플레이트와 상기 한 쌍의 도전성 부재 사이에 형성되는 전도성 솔더를 포함하는, 레이저 다이오드 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 부재 중 적어도 일부는,
    상호 이격 배치되는 복수의 도전성 플레이트와 상기 복수의 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하며 지지하는 전도성 솔더를 포함하는, 레이저 다이오드 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 다이오드 바는,
    인접하는 레이저 다이오드 바의 광축이 형성하는 각도가 상기 복수의 레이저 다이오드 바의 패스트 액시스 앵글(fast axis angle(δ))보다 작거나 같도록 구비되는, 레이저 다이오드 모듈.
  11. 복수의 레이저 다이오드 바 및
    각각의 상기 레이저 다이오드 바의 양측에 접하도록 형성되어 상기 레이저 다이오드 바와 전기적으로 연결되는 도전성 부재를 포함하며,
    상기 도전성 부재는 상기 레이저 다이오드에서 레이저가 출사되는 상기 레이저 다이오드의 출사면과 인접한 선단측과 상기 선단측의 반대측인 후단측의 폭이 상이하게 형성되는, 레이저 다이오드 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 다이오드 바로부터 출사된 레이저가 집광되도록, 상기 도전성 부재는 상기 선단측의 폭이 상기 후단측의 폭보다 작게 형성되는, 레이저 다이오드 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 다이오드 바로부터 출사된 레이저에 의해 형성되는 빔 패턴이 확장되도록, 상기 도전성 부재는 상기 선단측의 폭이 상기 후단측의 폭보다 크게 형성되는, 레이저 다이오드 모듈.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 도전성 부재 중 적어도 일부는,
    상기 복수의 레이저 다이오드 바에 각각 접하는 한 쌍의 도전성 플레이트와 상기 한 쌍의 도전성 부재 사이에 형성되는 전도성 솔더를 포함하는, 레이저 다이오드 모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 도전성 부재 중 적어도 일부는,
    상호 이격 배치되는 복수의 도전성 플레이트와 상기 복수의 도전성 플레이트를 전기적으로 연결하며 지지하는 전도성 솔더를 포함하는, 레이저 다이오드 모듈.
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