WO2023158265A1 - Laser system using tilting mirror and control method therefor - Google Patents

Laser system using tilting mirror and control method therefor Download PDF

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WO2023158265A1
WO2023158265A1 PCT/KR2023/002335 KR2023002335W WO2023158265A1 WO 2023158265 A1 WO2023158265 A1 WO 2023158265A1 KR 2023002335 W KR2023002335 W KR 2023002335W WO 2023158265 A1 WO2023158265 A1 WO 2023158265A1
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WO
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laser
separator
unit
output
separation unit
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PCT/KR2023/002335
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
안재성
박웅규
Original Assignee
한국광기술원
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123Q-switching
    • H01S3/121Q-switching using intracavity mechanical devices
    • H01S3/123Q-switching using intracavity mechanical devices using rotating mirrors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16Solid materials

Definitions

  • the present invention relates to a laser device and a control method thereof, and more particularly, by adjusting the inclination of a tilting mirror, a laser can be more efficiently selected and output, and a plurality of wavelengths of light can be more stably crossed and output. It relates to a laser device and a control method thereof.
  • a laser device using a solid dye In a laser device that simultaneously outputs light of a plurality of wavelengths, a laser device using a solid dye has been studied.
  • the laser system In the case of a laser using a solid dye, the laser system is easy to configure and the solid dye, which is a gain medium, is easy to replace.
  • the solid dye which is a gain medium
  • laser beams having a plurality of wavelengths are selectively outputted and combined according to wavelengths to selectively adjust various optical characteristics such as wavelength, energy, repetition rate, and phase, making the laser more efficient.
  • various studies are being conducted for selective oscillation.
  • An embodiment of the present invention is to provide a laser device capable of more efficiently selectively outputting lasers and more stably cross-outputting light of a plurality of wavelengths by adjusting the inclination of a tilting mirror and a control method thereof do.
  • a laser device includes a laser generator outputting a first laser of a first wavelength; a wavelength converter for converting a part of the first laser received from the laser generator into a second laser of a second wavelength and outputting the converted laser beam;
  • the first and second lasers incident from the wavelength converter are alternately inclined at first and second angles to alternately output a 1-1 path and a second path different from the 1-1 path.
  • a separator a second separator disposed in the 1-1 path, outputting the first laser input from the first separator to a 1-2 path and blocking the second laser
  • a laser separation unit disposed in a path and including a third separation unit that transmits the second laser input from the first separation unit and blocks the first laser
  • a dye unit including a solid dye to which the second laser output from the third separation unit is input, receiving the second laser and oscillating and outputting a third laser of a third wavelength
  • a laser combining unit combining and outputting the first laser output from the second separation unit and the third laser output from the dye unit.
  • the first separator when the first separator is disposed at a first angle, the first separator outputs the first and second lasers to the second separator, and the first separator is disposed at a second angle. In this case, the first separator may output the first and second lasers to the third separator.
  • the second separator may include a dichroic mirror that outputs the first laser to the first-second path and transmits the second laser; and a blocking portion absorbing the second laser.
  • the third separator may include a linear polarizer that blocks the first laser and transmits the second laser.
  • the laser separation unit may alternately output the first laser output from the second separation unit and the second laser output from the third separation unit.
  • the laser coupling unit may alternately output the first laser and the third laser.
  • the repetition rate of the first laser output from the first separation unit to the second separation unit is 1/2 times the repetition rate of the first laser input to the first separation unit, and in the first separation unit A repetition rate of the second laser output to the second separator may be 1/2 times a repetition rate of the second laser input to the first separator.
  • a repetition rate of the first laser output from the first separation unit to the third separation unit is 1/2 times the repetition rate of the first laser input to the first separation unit, and in the first separation unit A repetition rate of the second laser output to the third separator may be 1/2 times a repetition rate of the second laser input to the first separator.
  • the laser generating unit may include an Ndiyag laser.
  • the wavelength of the first laser may be in the range of 750 to 1,000,000 nm
  • the wavelength of the second laser may be in the range of 495 to 570 nm
  • the wavelength of the third laser may be in the range of 630 to 750 nm. there is.
  • a laser splitter disposed between the laser generator and the wavelength converter, wherein the laser splitter outputs a portion of the first laser to the trigger signal generator, and the trigger signal generator generates the trigger signal.
  • a trigger signal may be generated based on a first repetition rate of a first laser and output to the first separator, and the first separator may be alternately inclined at first and second angles according to the trigger signal.
  • a laser device and a control method thereof according to an embodiment of the present invention can select and output lasers more efficiently and cross-output light of a plurality of wavelengths more stably by adjusting the inclination of a tilting mirror.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a laser device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of a laser device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of a laser separation unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first optical path of a laser passing through a laser separation unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a second optical path of a laser passing through a laser separation unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a waveform diagram of a laser output from a laser combining unit according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, and third may be used to describe various components, but these components are not limited by the terms. The terms are used for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, a first component may be termed a second or third component, etc., and similarly, a second or third component may be termed interchangeably, without departing from the scope of the present invention.
  • the embodiments of the present invention specifically represent exemplary embodiments of the present invention. As a result, various variations of the diagram are expected. Therefore, the embodiment is not limited to the specific shape of the illustrated area, and includes, for example, modification of the shape by manufacturing.
  • 1 is a schematic block diagram of a laser device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a block diagram schematically showing the configuration of a laser device according to an embodiment of the present invention.
  • the laser device may include a Nd:YAG (Nd:YAG) laser.
  • Nd:YAG Nd:YAG
  • the embodiments of the present invention are not limited thereto, and the laser device of the present invention is Nd:YVO 4 , a fiber laser, etc. It can be applied to various solid-state laser devices as well as liquid or gas laser devices.
  • the laser device may be a solid dye pulse laser device using a solid dye.
  • embodiments of the present invention are not limited thereto, and the laser device of the present invention may be applied to a laser device including a liquid or gaseous dye unless it is contrary to the technical spirit of the present invention.
  • a laser device includes a laser generating unit 10, a laser dividing unit 20, a trigger signal generating unit 30, a laser conversion unit 50, a laser separating unit 60, a dye unit ( 80) and a laser coupling unit 90.
  • the laser device may further include a plurality of optical members 41, 42, 45, 47, 48 including mirrors, filters, or couplers that change optical paths or optical characteristics.
  • the laser generator 10 may include a Nd:YAG (Nd:YAG) laser.
  • the laser generating unit 10 receives the pumping light from the pumping source and regulates the first repetition rate (eg, pulse repetition rate or frequency) through an intermittent unit (not shown) to generate a first wavelength. It is possible to oscillate and output the first laser (L1) having.
  • the first laser L1 may have a wavelength in the near infrared range.
  • the wavelength of the first laser L1 may be in the range of 750 to 1,000,000 nm.
  • the first laser L1 output from the laser generator 10 may have a first wavelength of about 1,064 nm, a pulse energy of about 500 mJ, and a first repetition rate of about 20 Hz.
  • embodiments of the present invention are not limited thereto, and the wavelength of the first laser L1 may have other wavelengths, different pulse energies, and different repetition rates.
  • the laser splitter 20 may include a beam splitter (BS).
  • the laser dividing unit 20 may divide the first laser L1 incident from the laser generating unit 10 and output the divided paths through different paths.
  • the laser dividing unit 20 outputs a part of the first laser L1 to the trigger signal generator 30 and outputs another part of the first laser L1 to the laser conversion unit 50.
  • the laser converting unit 50 may have a smaller pulse energy of the first laser L1 output.
  • the first laser L1 output from the laser splitting unit 20 to the laser converting unit 50 has a pulse energy of 500 mJ of the first laser L1 incident on the laser splitting unit 20. In contrast, it can have a pulse energy of 250 mJ by reducing by 1/2.
  • the laser division unit 20 may output a portion of the first laser beam L1 to the trigger signal generator 30 .
  • the trigger signal generation unit 30 may generate a trigger signal St based on the first repetition rate of the first laser L1 and output it to the laser separation unit 60 .
  • the trigger signal generating unit 30 may include a photo diode (PD) or the like.
  • PD photo diode
  • the trigger signal generator 30 is disposed subsequent to the laser generator 10, senses the first repetition rate of the first laser L1 and converts the sensing signal to the trigger signal St into the laser separation unit. 60, and at this time, the laser dividing unit 20 may be omitted and all of the laser generated by the laser generating unit 10 may be output to the laser conversion unit 50.
  • the laser division unit 20 may output another part of the first laser beam L1 to the laser conversion unit 50 .
  • a plurality of mirrors for example, two mirrors 41 and 42 are disposed between the laser dividing unit 20 and the laser converting unit 50 to change an optical path along which the first laser L1 travels.
  • a polarization control unit 45 may be disposed between the laser division unit 20 and the laser conversion unit 50 .
  • the polarization control unit 45 may include a ⁇ /2 polarizer.
  • the polarization control unit 45 may control the polarization direction and/or the polarization rate of the first laser L1 output from the laser division unit 20 and incident to the laser conversion unit 50 .
  • the laser conversion unit 50 the first lens 510 for receiving and outputting the first laser (L1) from the laser dividing unit 20, the input from the first lens 510
  • a wavelength converter 520 that converts a part of the first laser L1 into a second laser L2 of a second wavelength and outputs the second laser L2, and the other part and the second laser L1 in the wavelength converter 520
  • It may include a second lens 530 that receives and outputs two lasers L2.
  • the first lens 510 may include, for example, various lenses such as a convex lens and a concave lens capable of adjusting the focus of the first laser 510 .
  • the first lens 510 may receive the first laser L1 output from the laser dividing unit 20 , adjust energy distribution, and output the first laser L1 to the wavelength converter 520 .
  • the wavelength converter 520 passes a portion of the first laser L1 incident from the laser splitting unit 20 through the first lens 510 as it is, outputs it to the second lens 530, and , another part of the first laser L1 may be converted into a second laser L2 having a second wavelength and output to the second lens 530 .
  • some of the first laser beam L1 incident to the wavelength converter 520 may be converted into a second laser beam L2 while passing through the wavelength converter 520 .
  • the second laser (L2) may have a wavelength in the visible light range.
  • the second wavelength of the second laser L2 may be in the range of about 495 to 570 nm, for example about 532 nm.
  • the second laser L2 whose wavelength is converted by the wavelength converter 520 may be a green laser.
  • the first laser L1 incident from the second lens 530 to the laser separation unit 60 may have a wavelength of about 1,064 nm, a pulse energy of about 250 mJ, and a repetition rate of about 20 Hz
  • the second laser L2 incident from the second lens 530 to the laser separation unit 60 may have a wavelength of about 532 nm, a pulse energy of about 250 mJ, and a repetition rate of about 20 Hz.
  • the wavelength converter 520 may include a nonlinear optical material.
  • the wavelength converter 520 may include lithium triborate (LBO).
  • LBO lithium triborate
  • LiNbO 3 lithium niobate
  • BBO beta barium borate
  • KTP potassium titanyl phosphate
  • KGW potassium gadolinium tungstate
  • KDP potassium dihydrogen phosphate
  • the second lens 530 may include various lenses such as a convex lens and a concave lens capable of adjusting the focus of a laser beam.
  • the second lens 530 receives the other part of the first laser L1 and the second laser L2 from the wavelength converter 520 and adjusts the energy distribution to the laser separation unit 60. can be printed out.
  • 3 is a diagram schematically showing the configuration of a laser separation unit according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a diagram showing a first optical path of a laser passing through a laser separation unit according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a view showing a second optical path of a laser passing through a laser separation unit according to an embodiment of the present invention.
  • the laser separation unit 60 may include a first separation unit 610 , a second separation unit 620 , and a third separation unit 630 . In one embodiment, the laser separation unit 60 may further include a blocking unit 640 disposed at a rear end (eg, downstream) of the second separation unit 620 .
  • the first separator 610 alternately inclined at first and second angles (a, b) to alternately output to a second path (P2) different from ), disposed on the 1-1 path (P11),
  • the first separator 610 may include a tilting mirror disposed to tilt and tilt. In one embodiment, the first separator 610 is alternately tilted at a first angle (a) and a second angle (b) to direct the first laser beam L1 and the second laser beam L2 to different paths, For example, it may be output through the 1-1 path P11 and the second path P2. For example, when the first separator 610 is inclined at the first angle (a), the first separator 610 directs the first and second lasers L1 and L2 to the 1-1 path P11.
  • the first and second angles (a, b) are the first separation unit ( 610) refers to an angle at which one side is inclined, and for example, as shown in FIGS. 4 and 5, it may refer to an angle in a counterclockwise direction from the incident direction.
  • the first angle (a) and the second angle (b) may be different from each other, and the first angle (a) may be smaller than the second angle (b), but the present invention is not limited thereto.
  • One angle (a) may be greater than the second angle (b).
  • the first separator 610 may be tilted and inclined according to the trigger signal St input from the trigger signal generator 30 .
  • the first separator 610 directs the first and second lasers L1 and L2 to the second separator.
  • 620 and the third separator 630 may be alternately output.
  • the first separation unit 60 alternately outputs the first and second lasers L1 and L2 to the second separation unit 620 and the third separation unit 630
  • the repetition rate of the first lasers L11 and L12 output from the unit 610 to the second separator 620 or the third separator 630 is the first laser L1 input to the first separator 610.
  • the repetition rate of the second lasers L21 and L22 output from the first separator 610 to the second separator 620 or the third separator 630 may be less than the repetition rate of the first separator 610.
  • the repetition rate of the first laser L11 output from the first separation unit 610 to the second separation unit 620 is the repetition rate of the first laser L1 input to the first separation unit 610. 1/2 times, and the repetition rate of the second laser L21 output from the first separator 610 to the second separator 620 is the repetition rate of the second laser L2 input to the first separator 610. It may be 1/2 times of
  • the repetition rate of the first laser L12 output from the first separator 610 to the third separator 630 is the repetition rate of the first laser L1 input to the first separator 610. 1/2 times, and the repetition rate of the second laser L22 output from the first separator 610 to the third separator 630 is the repetition rate of the second laser L2 input to the first separator 610. It may be 1/2 times of
  • the first and second lasers L11 and L21 output from the first separator 610 to the second separator 620 may each have a repetition rate of about 10 Hz
  • the first separator The first and second lasers L12 and L22 output from 610 to the third separator 630 may each have a repetition rate of about 10 Hz.
  • the first separator 610 may alternately output the first laser L1 and the second laser L2 to the 1-1 light path P11 and the second light path P2. there is.
  • the first separator 610 may regularly alternately output the first laser beam L1 and the second laser beam L2.
  • the first and second lasers L11 and L21 output to the 1-1 optical path P11 and the first and second lasers L12 and L22 output to the second optical path P2 are They may be alternately output so as to have a phase difference of 90° from each other.
  • the second separator 620 is disposed on the 1-1 path P11, and the first laser L11 incident from the first separator 610 to the 1-1 path P11 and the optical path of the second laser L21 may be selectively changed.
  • the second separator 620 may change the optical path of the first laser L11 incident on the 1-1 path P11 to the 1-2 path P12.
  • the 1-1 path P11 and the 1-2 path P12 are collectively referred to as a first optical path.
  • the laser separation unit 60 may further include a blocking unit 640 disposed subsequent to (eg, downstream of) the second separation unit 620 in the 1-1 path P11 .
  • the blocking unit 640 may block the second laser L21 incident through the second separation unit 620 through the 1-1 path P11.
  • the second separator 620 may include a dichroic mirror.
  • the dichroic mirror includes a plurality of layers having different refractive indices and can selectively output light having a plurality of wavelengths.
  • a dichroic mirror can reflect light of one wavelength and transmit light of another wavelength, and thus can selectively change optical paths of light including light of a plurality of wavelengths differently or equally.
  • the second separator 620 of the present invention is not limited thereto, and the second separator 620 may include other materials capable of performing the above functions.
  • the blocking unit 640 according to an embodiment of the present invention is not particularly limited, and may include, for example, any known material capable of blocking or absorbing a laser in an appropriate wavelength range.
  • the third separator 630 is disposed on the second path P2, and the first laser L12 and the second laser input from the first separator 610 to the second path P2. (L22) can be selectively output.
  • the third separator 630 may block the first laser beam L12 and transmit the second laser beam L22.
  • the third separator 630 may include a linear polarizer, but the present invention is not limited thereto.
  • the third separator 630 may block the first laser beam L12 in a vertical polarization state and transmit the second laser beam L22 in a horizontal polarization state.
  • polarization directions of the first laser L11 and the second laser L22 output from the laser separation unit 60 may be different from each other.
  • the polarization directions of the first laser L11 output from the second separator 620 and the second laser L22 output from the third separator 630 are perpendicular to each other, for example, respectively. It may be a direction ( ⁇ ) and a direction ( ⁇ ).
  • the second separator 620 combines the first laser L11 incident on the first path P11 through the first-second path P12 and the mirror 47. It can be output to unit 90.
  • the third separation unit 630 may transmit the second laser beam L22 and output it to the dye unit 80 through the second optical path P2.
  • the laser separation unit 60, the first laser (L11) output from the second separation unit 620 to the laser coupling unit 90, and the third output from the separation unit 630 The two lasers L22 can be alternately output to the dye unit 80 .
  • the first laser L11 incident from the second separation unit 620 to the laser coupling unit 90 has a wavelength of about 1,064 nm, a pulse energy of about 250 mJ, and a repetition rate of about 10 Hz.
  • the second laser L22 incident from the third separation unit 630 to the dye unit 80 may have a wavelength of about 532 nm, a pulse energy of about 250 mJ, and a repetition rate of about 10 Hz.
  • the inclination of the first separator 610 is changed to selectively change the optical paths of the first and second lasers L1 and L2, and the second separator 620 and the third separator 630 , and as the first and second lasers L11 and L22 are selectively output using the blocking unit 640, the laser can be more efficiently selected and output according to the wavelength of the laser, and light of a plurality of wavelengths can be output. You can cross-output more reliably.
  • the dye unit 80 into which the second laser L22 output from the laser separation unit 60 to the second path P2 is incident will be described.
  • the dye unit 80 includes a first optical member 810, a second optical member 830, a third optical member 840, and a first optical member 810 and a second optical member 830. ) It may include a solid dye unit 820 disposed between.
  • the first optical member 810 is also called an end mirror or a rearview mirror, and transmits light from the solid dye unit 820 toward the first optical member 810 to the third optical member. It can be totally reflected in the (830) direction.
  • the second optical member 830 may include an output coupler, and transmits light from the solid dye unit 820 toward the second optical member 830 through the first optical member 810. It can partially reflect in a direction and also partially transmit.
  • the second laser L22 transmitted through the third separation unit 630 may be incident to the solid dye unit 820 .
  • the second laser L22 may be incident to the solid dye unit 820 through the first optical member 810 .
  • the solid dye unit 820 may receive the second laser (L22), oscillate and output a third laser (L3) of a third wavelength.
  • L3 the second laser L22 output from the solid dye unit 820 by the first optical member 810 for total reflection of light and the second optical member 830 for partially reflecting light
  • a portion of the third laser L3 passes through the second optical member 830 and is output to the third optical member 840 .
  • the second optical member 830 may output about 50 to 95% of the second laser beam L22 and the third laser beam L3 to the third optical member 840 .
  • the solid dye unit 820 may include a solid dye.
  • the solid dye unit 820 may include a solid dye that receives a second laser L22 having a second wavelength and oscillates a third laser L3 having a third wavelength.
  • the third laser L3 may have a wavelength in the visible light range.
  • the third laser L3 may have a third wavelength in the range of about 630 to 750 nm, for example about 650 nm.
  • the third laser L3 may be a red laser.
  • the solid dye unit 820 may include a conventionally known solid dye capable of receiving a green laser and oscillating a red laser.
  • the dye according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, and any dye capable of oscillating laser may be used.
  • the second laser L22 and the third laser L3 output from the second optical member 830 are incident to the third optical member 840 .
  • the third optical member 840 may include a low pass filter (LPF).
  • the third optical member 840 filters and removes the second laser L22 incident from the second optical member 830, and transmits only the third laser L3 to the laser coupling unit 90. can be printed out.
  • the third laser L3 output from the third optical member 840 to the laser coupling unit 90 may have a wavelength of about 650 nm, a pulse energy of about 50 mJ, and a repetition rate of about 10 Hz.
  • an optical path of the third laser L3 output from the third optical member 840 is changed through the mirror 48 and may be incident to the laser coupling unit 90 .
  • FIG. 6 is a diagram showing a waveform diagram of a laser output from a laser combining unit according to an embodiment of the present invention.
  • the laser combining unit 90 includes a first laser L11 output from the laser separating unit 60 to the first-second path P12 and reflected by the mirror 47. ) and the third laser L3 output from the dye unit 80 and reflected by the mirror 48 may be combined and output as an output laser Lout.
  • the laser coupling unit 90 alternately outputs the first laser L11 and the third laser L3 and can output them as the output laser Lout.
  • the laser coupling unit 90 may include a dichroic mirror and output the first laser L11 and the third laser L3 incident from different directions in the same direction.
  • the laser coupling unit 90 may regularly alternately output the first laser L11 and the third laser L3 to have a phase difference of 90°.
  • the laser device includes a first laser L11 having a wavelength of about 1,064 nm, an energy of about 250 mJ and a repetition rate of about 10 Hz and a wavelength of about 650 nm, about A third laser L3 having an energy of 50 mJ and a repetition rate of about 10 Hz may be alternately output.

Abstract

A laser system of the present invention comprises: a laser generation unit for outputting a first laser having a first wavelength; a wavelength conversion unit for converting a portion of the first laser into a second laser having a second wavelength and outputting same; a laser separation unit including a first separation unit for outputting the first laser and the second layer to a first-first path and a second path, a second separation unit which is arranged on the first-first path, outputs the first laser to a first-second path, and blocks the second laser, and a third separation unit which is arranged on the second path, transmits the second laser, and blocks the first laser; a dye unit that receives the second laser as an input to output a third laser having a third wavelength; and a laser combination unit for combining the first laser output from the second separation unit and the third laser output from the dye unit to output same.

Description

틸팅미러를 사용하는 레이저 시스템 및 그 제어 방법Laser system using tilting mirror and its control method
본 발명은 레이저 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 틸팅 미러의 기울기를 조정하여, 레이저를 보다 효율적으로 선택 출력할 수 있고, 복수의 파장의 빛을 보다 안정적으로 교차 출력할 수 있는 레이저 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser device and a control method thereof, and more particularly, by adjusting the inclination of a tilting mirror, a laser can be more efficiently selected and output, and a plurality of wavelengths of light can be more stably crossed and output. It relates to a laser device and a control method thereof.
복수의 파장의 광을 동시에 출력하는 레이저 장치에 있어서, 고형 염료(solid dye)를 이용하는 레이저 장치가 연구되고 있다. 고형 염료를 이용하는 레이저의 경우 레이저 시스템 구성이 용이하고 이득 매질인 고형 염료의 교체가 간편하다는 장점이 있다. 그러나, 종래의 레이저 장치에서는, 고형 염료를 이득 매질로 하여 증폭된 레이저 빔 펄스와 펌핑 레이저 빔 펄스를 독립적으로 이용하는 데 제약이 있다.In a laser device that simultaneously outputs light of a plurality of wavelengths, a laser device using a solid dye has been studied. In the case of a laser using a solid dye, the laser system is easy to configure and the solid dye, which is a gain medium, is easy to replace. However, in a conventional laser device, there is a limitation in independently using the amplified laser beam pulse and the pumping laser beam pulse using a solid dye as a gain medium.
고형 염료를 이용하는 레이저 장치에 있어서, 복수의 파장을 갖는 레이저 빔을 파장에 따라 선택적으로 출력 및 결합하여, 파장, 에너지, 반복률, 위상 등의 다양한 광특성을 선택적으로 조절하기 위해, 레이저를 보다 효율적으로 선택 발진하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다.In a laser device using a solid dye, laser beams having a plurality of wavelengths are selectively outputted and combined according to wavelengths to selectively adjust various optical characteristics such as wavelength, energy, repetition rate, and phase, making the laser more efficient. Various studies are being conducted for selective oscillation.
본 발명의 일 실시예는, 틸팅 미러의 기울기를 조정하여, 레이저를 보다 효율적으로 선택 출력할 수 있고, 복수의 파장의 빛을 보다 안정적으로 교차 출력할 수 있는 레이저 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a laser device capable of more efficiently selectively outputting lasers and more stably cross-outputting light of a plurality of wavelengths by adjusting the inclination of a tilting mirror and a control method thereof do.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는, 제1 파장의 제1 레이저를 출력하는 레이저 생성부; 상기 레이저 생성부에서 입력받은 상기 제1 레이저의 일부를 제2 파장의 제2 레이저로 변환시켜 출력하는 파장 변환부; 상기 파장 변환부에서 입사되는 상기 제1 및 제2 레이저를 제1-1 경로 및 상기 제1-1 경로와 다른 제2 경로로 교번하여 출력하도록 제1 및 제2 각도로 교번하여 기울어지는 제1 분리부, 상기 제1-1 경로에 배치되어, 상기 제1 분리부에서 입력되는 상기 제1 레이저를 제1-2 경로로 출력하고 상기 제2 레이저를 차단하는 제2 분리부, 및 상기 제2 경로에 배치되어, 상기 제1 분리부에서 입력되는 상기 제2 레이저를 투과시키고 상기 제1 레이저를 차단하는 제3 분리부를 포함하는 레이저 분리부; 상기 제3 분리부에서 출력되는 상기 제2 레이저가 입력되는 고형 염료를 포함하고, 상기 제2 레이저를 입력 받아서 제3 파장의 제3 레이저를 발진하여 출력하는 염료부; 및 상기 제2 분리부에서 출력되는 상기 제1 레이저 및 상기 염료부에서 출력되는 상기 제3 레이저를 결합하여 출력하는 레이저 결합부를 포함한다.A laser device according to an embodiment of the present invention includes a laser generator outputting a first laser of a first wavelength; a wavelength converter for converting a part of the first laser received from the laser generator into a second laser of a second wavelength and outputting the converted laser beam; The first and second lasers incident from the wavelength converter are alternately inclined at first and second angles to alternately output a 1-1 path and a second path different from the 1-1 path. a separator, a second separator disposed in the 1-1 path, outputting the first laser input from the first separator to a 1-2 path and blocking the second laser; and a laser separation unit disposed in a path and including a third separation unit that transmits the second laser input from the first separation unit and blocks the first laser; a dye unit including a solid dye to which the second laser output from the third separation unit is input, receiving the second laser and oscillating and outputting a third laser of a third wavelength; and a laser combining unit combining and outputting the first laser output from the second separation unit and the third laser output from the dye unit.
일부 실시예에서, 상기 제1 분리부가 제1 각도로 배치되는 경우, 상기 제1 분리부는 상기 제1 및 제2 레이저를 상기 제2 분리부로 출력하고, 상기 제1 분리부가 제2 각도로 배치되는 경우, 상기 제1 분리부는 상기 제1 및 제2 레이저를 상기 제3 분리부로 출력할 수 있다.In some embodiments, when the first separator is disposed at a first angle, the first separator outputs the first and second lasers to the second separator, and the first separator is disposed at a second angle. In this case, the first separator may output the first and second lasers to the third separator.
일부 실시예에서, 상기 제2 분리부는, 상기 제1 레이저를 상기 제1-2 경로로 출력하고, 상기 제2 레이저를 투과시키는 다이크로익 미러; 및 상기 제2 레이저를 흡수하는 차단부를 포함할 수 있다.In some embodiments, the second separator may include a dichroic mirror that outputs the first laser to the first-second path and transmits the second laser; and a blocking portion absorbing the second laser.
일부 실시예에서, 상기 제3 분리부는 상기 제1 레이저를 차단하고, 상기 제2 레이저를 투과시키는 선형 편광판을 포함할 수 있다.In some embodiments, the third separator may include a linear polarizer that blocks the first laser and transmits the second laser.
일부 실시예에서, 상기 레이저 분리부는, 상기 제2 분리부에서 출력되는 상기 제1 레이저 및 상기 제3 분리부에서 출력되는 상기 제2 레이저를 교번하여 출력할 수 있다.In some embodiments, the laser separation unit may alternately output the first laser output from the second separation unit and the second laser output from the third separation unit.
일부 실시예에서, 상기 레이저 결합부는, 상기 제1 레이저 및 상기 제3 레이저를 교번하여 출력할 수 있다.In some embodiments, the laser coupling unit may alternately output the first laser and the third laser.
일부 실시예에서, 상기 제1 분리부에서 상기 제2 분리부로 출력되는 상기 제1 레이저의 반복률은 상기 제1 분리부로 입력되는 상기 제1 레이저의 반복률의 1/2배이고, 상기 제1 분리부에서 상기 제2 분리부로 출력되는 상기 제2 레이저의 반복률은 상기 제1 분리부로 입력되는 상기 제2 레이저의 반복률의 1/2배일 수 있다.In some embodiments, the repetition rate of the first laser output from the first separation unit to the second separation unit is 1/2 times the repetition rate of the first laser input to the first separation unit, and in the first separation unit A repetition rate of the second laser output to the second separator may be 1/2 times a repetition rate of the second laser input to the first separator.
일부 실시예에서, 상기 제1 분리부에서 상기 제3 분리부로 출력되는 상기 제1 레이저의 반복률은 상기 제1 분리부로 입력되는 상기 제1 레이저의 반복률의 1/2배이고, 상기 제1 분리부에서 상기 제3 분리부로 출력되는 상기 제2 레이저의 반복률은 상기 제1 분리부로 입력되는 상기 제2 레이저의 반복률의 1/2배일 수 있다.In some embodiments, a repetition rate of the first laser output from the first separation unit to the third separation unit is 1/2 times the repetition rate of the first laser input to the first separation unit, and in the first separation unit A repetition rate of the second laser output to the third separator may be 1/2 times a repetition rate of the second laser input to the first separator.
일부 실시예에서, 상기 레이저 생성부는 엔디야그 레이저를 포함할 수 있다.In some embodiments, the laser generating unit may include an Ndiyag laser.
일부 실시예에서, 상기 제1 레이저의 파장은 750 내지 1,000,000 nm의 범위이고, 상기 제2 레이저의 파장의 495 내지 570 nm의 범위이고, 상기 제3 레이저의 파장은 630 내지 750 nm의 범위일 수 있다.In some embodiments, the wavelength of the first laser may be in the range of 750 to 1,000,000 nm, the wavelength of the second laser may be in the range of 495 to 570 nm, and the wavelength of the third laser may be in the range of 630 to 750 nm. there is.
일부 실시예에서, 상기 레이저 생성부와 상기 파장 변환부 사이에 배치되는 레이저 분할부를 더 포함하고, 상기 레이저 분할부는 상기 제1 레이저의 일부를 트리거 신호 생성부로 출력하고, 상기 트리거 신호 생성부는 상기 제1 레이저의 제1 반복률에 기초하여 트리거 신호를 생성하여 상기 제1 분리부로 출력하고, 상기 제1 분리부는 상기 트리거 신호에 따라 제1 및 제2 각도로 교번하여 기울어질 수 있다.In some embodiments, a laser splitter disposed between the laser generator and the wavelength converter, wherein the laser splitter outputs a portion of the first laser to the trigger signal generator, and the trigger signal generator generates the trigger signal. A trigger signal may be generated based on a first repetition rate of a first laser and output to the first separator, and the first separator may be alternately inclined at first and second angles according to the trigger signal.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치 및 그 제어 방법은, 틸팅 미러의 기울기를 조정하여, 레이저를 보다 효율적으로 선택 출력할 수 있고, 복수의 파장의 빛을 보다 안정적으로 교차 출력할 수 있다.A laser device and a control method thereof according to an embodiment of the present invention can select and output lasers more efficiently and cross-output light of a plurality of wavelengths more stably by adjusting the inclination of a tilting mirror.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a schematic block diagram of a laser device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram schematically showing the configuration of a laser device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 분리부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a diagram schematically showing the configuration of a laser separation unit according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 레이저 분리부를 통과하는 레이저의 제1 광경로를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing a first optical path of a laser passing through a laser separation unit according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 분리부를 통과하는 레이저의 제2 광경로를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a second optical path of a laser passing through a laser separation unit according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 결합부에서 출력되는 레이저의 파형도를 나타낸 도면이다. 6 is a diagram showing a waveform diagram of a laser output from a laser combining unit according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 이용된다.It is advised that the drawings are schematic and not drawn to scale. Relative dimensions and proportions of parts in the drawings are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are illustrative only and not limiting. And like structures, elements or parts appearing in two or more drawings, like reference numerals are used to indicate like features.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 이용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 이용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.In this specification, terms such as first, second, and third may be used to describe various components, but these components are not limited by the terms. The terms are used for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, a first component may be termed a second or third component, etc., and similarly, a second or third component may be termed interchangeably, without departing from the scope of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 이용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 이용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 이용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.
본 발명의 실시예는 본 발명의 예시적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically represent exemplary embodiments of the present invention. As a result, various variations of the diagram are expected. Therefore, the embodiment is not limited to the specific shape of the illustrated area, and includes, for example, modification of the shape by manufacturing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a schematic block diagram of a laser device according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of a laser device according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 레이저 장치는 엔디야그(Nd:YAG) 레이저를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 배치되지 않는 한, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서, 본 발명의 레이저 장치는 Nd:YVO4, 광섬유 레이저 등의 다양한 고체 레이저 장치 뿐만 아니라 액체 또는 기체 레이저 장치에도 적용될 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the laser device may include a Nd:YAG (Nd:YAG) laser. However, the embodiments of the present invention are not limited thereto, and the laser device of the present invention is Nd:YVO 4 , a fiber laser, etc. It can be applied to various solid-state laser devices as well as liquid or gas laser devices.
또한, 본 발명에 따른 일 실시예에서, 레이저 장치는 고형 염료(solid dye)를 이용하는 고형 염료 펄스 레이저 장치일 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 배치되지 않는 한, 본 발명의 레이저 장치는 액체 또는 기체 염료를 포함하는 레이저 장치에도 적용될 수 있다.In addition, in one embodiment according to the present invention, the laser device may be a solid dye pulse laser device using a solid dye. However, embodiments of the present invention are not limited thereto, and the laser device of the present invention may be applied to a laser device including a liquid or gaseous dye unless it is contrary to the technical spirit of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치는 레이저 생성부(10), 레이저 분할부(20), 트리거 신호 생성부(30), 레이저 변환부(50), 레이저 분리부(60), 염료부(80) 및 레이저 결합부(90)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 레이저 장치는, 광경로를 변환시키거나 광특성을 변환시키는 미러, 필터 또는 커플러 등을 포함하는 복수의 광학 부재(41, 42, 45, 47, 48) 등을 더 포함할 수 있다.A laser device according to an embodiment of the present invention includes a laser generating unit 10, a laser dividing unit 20, a trigger signal generating unit 30, a laser conversion unit 50, a laser separating unit 60, a dye unit ( 80) and a laser coupling unit 90. According to an embodiment, the laser device may further include a plurality of optical members 41, 42, 45, 47, 48 including mirrors, filters, or couplers that change optical paths or optical characteristics. can
일 실시예에서, 레이저 생성부(10)는 엔디야그(Nd:YAG) 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 생성부(10)는, 펌핑 소스에서 펌핑광을 입력 받아, 단속부(미도시)를 통해 제1 반복률(예를 들어, 펄스 반복률 또는 주파수)로 단속하여, 제1 파장을 갖는 제1 레이저(L1)를 발진하여 출력할 수 있다. 제1 레이저(L1)는 근적외선 범위의 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(L1)의 파장은 750 내지 1,000,000 nm의 범위일 수 있다. 예를 들어, 레이저 생성부(10)에서 출력되는 제1 레이저(L1)는, 약 1,064 nm의 제1 파장, 약 500 mJ의 펄스 에너지, 및 약 20 Hz의 제1 반복률을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 레이저(L1)의 파장은 다른 파장, 다른 펄스 에너지, 및 다른 반복률을 가질 수 있다.In one embodiment, the laser generator 10 may include a Nd:YAG (Nd:YAG) laser. For example, the laser generating unit 10 receives the pumping light from the pumping source and regulates the first repetition rate (eg, pulse repetition rate or frequency) through an intermittent unit (not shown) to generate a first wavelength. It is possible to oscillate and output the first laser (L1) having. The first laser L1 may have a wavelength in the near infrared range. For example, the wavelength of the first laser L1 may be in the range of 750 to 1,000,000 nm. For example, the first laser L1 output from the laser generator 10 may have a first wavelength of about 1,064 nm, a pulse energy of about 500 mJ, and a first repetition rate of about 20 Hz. However, embodiments of the present invention are not limited thereto, and the wavelength of the first laser L1 may have other wavelengths, different pulse energies, and different repetition rates.
레이저 분할부(20)는 빔 분할기(Beam Splitter, BS)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이저 분할부(20)는, 레이저 생성부(10)에서 입사되는 제1 레이저(L1)를 분할하여 서로 다른 경로로 출력할 수 있다. 예를 들어, 레이저 분할부(20)는 제1 레이저(L1)의 일부를 트리거 신호 생성부(30)로 출력하고, 제1 레이저(L1)의 다른 일부를 레이저 변환부(50)으로 출력할 수 있다. 제1 레이저(L1)가 레이저 분할부(20)에 의해 분할됨에 따라, 레이저 분할부(20)에 입사되는 제1 레이저(L1)의 펄스 에너지보다 레이저 분할부(20)에서 레이저 변환부(50)로 출력되는 제1 레이저(L1)의 펄스 에너지가 더 작을 수 있다. 예를 들어, 레이저 분할부(20)가 레이저 변환부(50)로 출력하는 제1 레이저(L1)는, 레이저 분할부(20)에 입사되는 제1 레이저(L1)의 펄스 에너지인 500 mJ에 대비하여 1/2 감소하여, 250 mJ의 펄스 에너지를 가질 수 있다.The laser splitter 20 may include a beam splitter (BS). For example, the laser dividing unit 20 may divide the first laser L1 incident from the laser generating unit 10 and output the divided paths through different paths. For example, the laser dividing unit 20 outputs a part of the first laser L1 to the trigger signal generator 30 and outputs another part of the first laser L1 to the laser conversion unit 50. can As the first laser L1 is divided by the laser dividing unit 20, the laser converting unit 50 ) may have a smaller pulse energy of the first laser L1 output. For example, the first laser L1 output from the laser splitting unit 20 to the laser converting unit 50 has a pulse energy of 500 mJ of the first laser L1 incident on the laser splitting unit 20. In contrast, it can have a pulse energy of 250 mJ by reducing by 1/2.
일 실시예에서, 레이저 분할부(20)는 제1 레이저(L1)의 일부를 트리거 신호 생성부(30)로 출력할 수 있다. 트리거 신호 생성부(30)는 제1 레이저(L1)의 제1 반복률에 기초하여 트리거 신호(St)를 생성하여 레이저 분리부(60)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 트리거 신호 생성부(30)는 포토다이오드(Photo Diode: PD) 등을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 일 예에서, 레이저 생성부(10)에 후속하여 트리거 신호 생성부(30)가 배치되어, 제1 레이저(L1)의 제1 반복률을 센싱하여 센싱 시그널을 트리거 신호(St)로서 레이저 분리부(60)로 출력하고, 이 때 레이저 분할부(20)는 생략되고 레이저 생성부(10)에서 생성되는 레이저의 전부가 레이저 변환부(50)로 출력될 수도 있다.In one embodiment, the laser division unit 20 may output a portion of the first laser beam L1 to the trigger signal generator 30 . The trigger signal generation unit 30 may generate a trigger signal St based on the first repetition rate of the first laser L1 and output it to the laser separation unit 60 . For example, the trigger signal generating unit 30 may include a photo diode (PD) or the like. However, embodiments of the present invention are not limited thereto. In another example, the trigger signal generator 30 is disposed subsequent to the laser generator 10, senses the first repetition rate of the first laser L1 and converts the sensing signal to the trigger signal St into the laser separation unit. 60, and at this time, the laser dividing unit 20 may be omitted and all of the laser generated by the laser generating unit 10 may be output to the laser conversion unit 50.
레이저 분할부(20)는 제1 레이저(L1)의 다른 일부를 레이저 변환부(50)로 출력할 수 있다. 레이저 분할부(20)와 레이저 변환부(50) 사이에는 복수개의 미러, 예를 들어 2개의 미러(41, 42)가 배치되어 제1 레이저(L1)가 진행하는 광경로를 변환시킬 수 있다.The laser division unit 20 may output another part of the first laser beam L1 to the laser conversion unit 50 . A plurality of mirrors, for example, two mirrors 41 and 42 are disposed between the laser dividing unit 20 and the laser converting unit 50 to change an optical path along which the first laser L1 travels.
일 실시예에서, 레이저 분할부(20)와 레이저 변환부(50)의 사이에는 편광 조절부(45)가 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 편광 조절부(45)는 λ/2 편광판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 편광 조절부(45)는 레이저 분할부(20)에서 출력되어 레이저 변환부(50)로 입사되는 제1 레이저(L1)의 편광 방향 및/또는 편광율을 조절할 수 있다.In one embodiment, a polarization control unit 45 may be disposed between the laser division unit 20 and the laser conversion unit 50 . In one embodiment, the polarization control unit 45 may include a λ/2 polarizer. For example, the polarization control unit 45 may control the polarization direction and/or the polarization rate of the first laser L1 output from the laser division unit 20 and incident to the laser conversion unit 50 .
본 발명의 일 실시예에서, 레이저 변환부(50)는, 레이저 분할부(20)에서 제1 레이저(L1)를 입력 받아 출력하는 제1 렌즈(510), 제1 렌즈(510)에서 입력받은 제1 레이저(L1)의 일부를 제2 파장의 제2 레이저(L2)로 변환시켜 출력하는 파장 변환부(520), 및 파장 변환부(520)에서 제1 레이저(L1)의 다른 일부 및 제2 레이저(L2)를 입력 받아 출력하는 제2 렌즈(530)를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the laser conversion unit 50, the first lens 510 for receiving and outputting the first laser (L1) from the laser dividing unit 20, the input from the first lens 510 A wavelength converter 520 that converts a part of the first laser L1 into a second laser L2 of a second wavelength and outputs the second laser L2, and the other part and the second laser L1 in the wavelength converter 520 It may include a second lens 530 that receives and outputs two lasers L2.
일 실시예에서, 제1 렌즈(510)는, 예를 들어 제1 레이저(510)의 초점을 조절할 수 있는 볼록 렌즈, 오목 렌즈 등의 다양한 렌즈를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(510)는 레이저 분할부(20)에서 출력되는 제1 레이저(L1)를 입력 받아 에너지 분포를 조절하여 파장 변환부(520)로 출력할 수 있다.In one embodiment, the first lens 510 may include, for example, various lenses such as a convex lens and a concave lens capable of adjusting the focus of the first laser 510 . The first lens 510 may receive the first laser L1 output from the laser dividing unit 20 , adjust energy distribution, and output the first laser L1 to the wavelength converter 520 .
일 실시예에서, 파장 변환부(520)는 레이저 분할부(20)에서 제1 렌즈(510)를 거쳐 입사되는 제1 레이저(L1) 중 일부를 그대로 통과시켜 제2 렌즈(530)로 출력하고, 제1 레이저(L1)의 다른 일부를 제2 파장을 갖는 제2 레이저(L2)로 변환시켜서 제2 렌즈(530)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환부(520)로 입사되는 제1 레이저(L1) 중 일부가 파장 변환부(520)를 통과하는 동안 제2 레이저(L2)로 변환될 수 있다.In one embodiment, the wavelength converter 520 passes a portion of the first laser L1 incident from the laser splitting unit 20 through the first lens 510 as it is, outputs it to the second lens 530, and , another part of the first laser L1 may be converted into a second laser L2 having a second wavelength and output to the second lens 530 . For example, some of the first laser beam L1 incident to the wavelength converter 520 may be converted into a second laser beam L2 while passing through the wavelength converter 520 .
일 실시예에서, 제2 레이저(L2)는 가시광선 범위의 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저(L2)의 제2 파장은 약 495 내지 570 nm의 범위, 예를 들어 약 532 nm일 수 있다. 예를 들어, 파장 변환부(520)에서 파장이 변환된 제2 레이저(L2)는 녹색 레이저일 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈(530)에서 레이저 분리부(60)로 입사되는 제1 레이저(L1)는 약 1,064 nm의 파장, 약 250 mJ의 펄스 에너지, 및 약 20 Hz의 반복률을 가질 수 있고, 제2 렌즈(530)에서 레이저 분리부(60)로 입사되는 제2 레이저(L2)는 약 532 nm의 파장, 약 250 mJ의 펄스 에너지, 및 약 20 Hz의 반복률을 가질 수 있다.In one embodiment, the second laser (L2) may have a wavelength in the visible light range. For example, the second wavelength of the second laser L2 may be in the range of about 495 to 570 nm, for example about 532 nm. For example, the second laser L2 whose wavelength is converted by the wavelength converter 520 may be a green laser. For example, the first laser L1 incident from the second lens 530 to the laser separation unit 60 may have a wavelength of about 1,064 nm, a pulse energy of about 250 mJ, and a repetition rate of about 20 Hz, , The second laser L2 incident from the second lens 530 to the laser separation unit 60 may have a wavelength of about 532 nm, a pulse energy of about 250 mJ, and a repetition rate of about 20 Hz.
일 실시예에서, 파장 변환부(520)는 비선형 광학 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환부(520)는 리튬 트라이보레이트(Lithium Triborate: LBO)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 파장 변환부(520)는 통상적으로 사용되는 임의의 공지된 비선형 광학 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 LBO(lithium triborate), LiNbO3(lithium niobate), BBO(beta barium borate), KTP(potassium titanyl phosphate), KGW(potassium gadolinium tungstate), KDP(potassium dihydrogen phosphate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the wavelength converter 520 may include a nonlinear optical material. For example, the wavelength converter 520 may include lithium triborate (LBO). However, embodiments of the present invention are not limited thereto, and the wavelength converter 520 may include any known nonlinear optical material commonly used, for example, LBO (lithium triborate), LiNbO 3 (lithium niobate), beta barium borate (BBO), potassium titanyl phosphate (KTP), potassium gadolinium tungstate (KGW), and potassium dihydrogen phosphate (KDP).
일 실시예에서, 제2 렌즈(530)는 예를 들어 레이저의 초점을 조절할 수 있는 볼록 렌즈, 오목 렌즈 등의 다양한 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈(530)는, 제1 레이저(L1)의 다른 일부 및 제2 레이저(L2)를 파장 변환부(520)에서 입력 받아 에너지 분포를 조절하여 레이저 분리부(60)로 출력할 수 있다.In one embodiment, the second lens 530 may include various lenses such as a convex lens and a concave lens capable of adjusting the focus of a laser beam. For example, the second lens 530 receives the other part of the first laser L1 and the second laser L2 from the wavelength converter 520 and adjusts the energy distribution to the laser separation unit 60. can be printed out.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 분리부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 레이저 분리부를 통과하는 레이저의 제1 광경로를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 분리부를 통과하는 레이저의 제2 광경로를 나타낸 도면이다.3 is a diagram schematically showing the configuration of a laser separation unit according to an embodiment of the present invention. 4 is a diagram showing a first optical path of a laser passing through a laser separation unit according to an embodiment of the present invention. 5 is a view showing a second optical path of a laser passing through a laser separation unit according to an embodiment of the present invention.
일 실시예에서, 레이저 분리부(60)는 제1 분리부(610), 제2 분리부(620), 제3 분리부(630)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 레이저 분리부(60)는 제2 분리부(620)의 후단(예를 들어, 하류)에 배치되는 차단부(640)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 레이저 분리부(60)는, 레이저 변환부(50)에서 입력되는 제1 및 제2 레이저(L1, L2)를 제1-1 경로(P11) 및 제1-1 경로(P11)와 다른 제2 경로(P2)로 교번하여 출력하도록 제1 및 제2 각도(a, b)로 교번하여 기울어지는 제1 분리부(610), 제1-1 경로(P11)에 배치되어, 제1 분리부(610)에서 입력되는 제1 레이저(L11)를 제1-2 경로(P12)로 출력하고 제1 분리부(610)에서 입력되는 제2 레이저(L21)를 차단하는 제2 분리부(620), 및 제2 경로(P2)에 배치되어, 제1 분리부(610)에서 입력되는 제2 레이저(L22)를 투과시키고 제1 분리부(610)에서 입력되는 제1 레이저(L12)를 차단하는 제3 분리부(630)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the laser separation unit 60 may include a first separation unit 610 , a second separation unit 620 , and a third separation unit 630 . In one embodiment, the laser separation unit 60 may further include a blocking unit 640 disposed at a rear end (eg, downstream) of the second separation unit 620 . In one embodiment, the laser separation unit 60, the first and second lasers (L1, L2) input from the laser conversion unit 50 to the 1-1 path (P11) and the 1-1 path (P11) The first separator 610 alternately inclined at first and second angles (a, b) to alternately output to a second path (P2) different from ), disposed on the 1-1 path (P11), A second separation that outputs the first laser L11 input from the first separation unit 610 to the 1-2 path P12 and blocks the second laser L21 input from the first separation unit 610 It is disposed in the part 620 and the second path P2, transmits the second laser L22 input from the first separator 610, and transmits the first laser L12 input from the first separator 610. ) may include a third separation unit 630 blocking.
일 실시예에서, 제1 분리부(610)는 틸팅되어 기울어질 수 있도록 배치되는 틸팅 미러(tilting mirror)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 분리부(610)는 제1 각도(a) 및 제2 각도(b)로 교번하여 기울어져서 제1 레이저(L1) 및 제2 레이저(L2)를 서로 다른 경로로, 예를 들어 제1-1 경로(P11) 및 제2 경로(P2)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 분리부(610)가 제1 각도(a)로 기울어지는 경우, 제1 분리부(610)는 제1 및 제2 레이저(L1, L2)를 제1-1 경로(P11)를 통해 제2 분리부(620)로 출력하고, 제1 분리부(610)가 제2 각도(b)로 기울어지는 경우, 제1 분리부(610)는 제1 및 제2 레이저(L1, L2)를 제2 경로(P2)를 통해 제3 분리부(630)로 출력할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 각도(a, b)는, 제1 및 제2 레이저(L1, L2)가 제1 분리부(61)로 입사되는 방향에 평행한 방향을 기준으로 제1 분리부(610)의 일면이 기울어진 각도를 말하는 것으로, 예를 들어 도 4 및 5에서와 같이 입사 방향에서 반시계 방향의 각도를 말할 수 있다. 예를 들어, 제1 각도(a) 및 제2 각도(b)는 서로 상이하고, 제1 각도(a)가 제2 각도(b)보다 작을 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 각도(a)는 제2 각도(b)보다 클 수 있다.In one embodiment, the first separator 610 may include a tilting mirror disposed to tilt and tilt. In one embodiment, the first separator 610 is alternately tilted at a first angle (a) and a second angle (b) to direct the first laser beam L1 and the second laser beam L2 to different paths, For example, it may be output through the 1-1 path P11 and the second path P2. For example, when the first separator 610 is inclined at the first angle (a), the first separator 610 directs the first and second lasers L1 and L2 to the 1-1 path P11. ) through the second separation unit 620, and when the first separation unit 610 is inclined at the second angle b, the first separation unit 610 generates the first and second laser beams L1, L2) may be output to the third separator 630 through the second path P2. Here, the first and second angles (a, b) are the first separation unit ( 610) refers to an angle at which one side is inclined, and for example, as shown in FIGS. 4 and 5, it may refer to an angle in a counterclockwise direction from the incident direction. For example, the first angle (a) and the second angle (b) may be different from each other, and the first angle (a) may be smaller than the second angle (b), but the present invention is not limited thereto. One angle (a) may be greater than the second angle (b).
일 실시예에서, 제1 분리부(610)는 트리거 신호 생성부(30)에서 입력되는 트리거 신호(St)에 따라 틸팅되어 기울어질 수 있다. 예를 들어, 제1 분리부(610)의 틸팅 타이밍이 트리거 신호(St)에 따라 제어됨에 따라, 제1 분리부(610)는 제1 및 제2 레이저(L1, L2)를 제2 분리부(620) 및 제3 분리부(630)로 번갈아가면서 출력할 수 있다.In one embodiment, the first separator 610 may be tilted and inclined according to the trigger signal St input from the trigger signal generator 30 . For example, as the tilting timing of the first separator 610 is controlled according to the trigger signal St, the first separator 610 directs the first and second lasers L1 and L2 to the second separator. 620 and the third separator 630 may be alternately output.
일 실시예에서, 제1 분리부(60)가 제1 및 제2 레이저(L1, L2)를 제2 분리부(620) 및 제3 분리부(630)로 교번하여 출력함에 따라, 제1 분리부(610)에서 제2 분리부(620) 또는 제3 분리부(630)로 출력되는 제1 레이저(L11, L12)의 반복률은 제1 분리부(610)로 입력되는 제1 레이저(L1)의 반복률보다 작을 수 있고, 제1 분리부(610)에서 제2 분리부(620) 또는 제3 분리부(630)로 출력되는 제2 레이저(L21, L22)의 반복률은 제1 분리부(610)로 입력되는 제2 레이저(L2)의 반복률보다 작을 수 있다.In one embodiment, as the first separation unit 60 alternately outputs the first and second lasers L1 and L2 to the second separation unit 620 and the third separation unit 630, the first separation unit 60 The repetition rate of the first lasers L11 and L12 output from the unit 610 to the second separator 620 or the third separator 630 is the first laser L1 input to the first separator 610. The repetition rate of the second lasers L21 and L22 output from the first separator 610 to the second separator 620 or the third separator 630 may be less than the repetition rate of the first separator 610. ) may be smaller than the repetition rate of the second laser (L2) input.
예를 들어, 제1 분리부(610)에서 제2 분리부(620)로 출력되는 제1 레이저(L11)의 반복률은 제1 분리부(610)로 입력되는 제1 레이저(L1)의 반복률의 1/2배이고, 제1 분리부(610)에서 제2 분리부(620)로 출력되는 제2 레이저(L21)의 반복률은 제1 분리부(610)로 입력되는 제2 레이저(L2)의 반복률의 1/2배일 수 있다. 예를 들어, 제1 분리부(610)에서 제3 분리부(630)로 출력되는 제1 레이저(L12)의 반복률은 제1 분리부(610)로 입력되는 제1 레이저(L1)의 반복률의 1/2배이고, 제1 분리부(610)에서 제3 분리부(630)로 출력되는 제2 레이저(L22)의 반복률은 제1 분리부(610)로 입력되는 제2 레이저(L2)의 반복률의 1/2배일 수 있다.For example, the repetition rate of the first laser L11 output from the first separation unit 610 to the second separation unit 620 is the repetition rate of the first laser L1 input to the first separation unit 610. 1/2 times, and the repetition rate of the second laser L21 output from the first separator 610 to the second separator 620 is the repetition rate of the second laser L2 input to the first separator 610. It may be 1/2 times of For example, the repetition rate of the first laser L12 output from the first separator 610 to the third separator 630 is the repetition rate of the first laser L1 input to the first separator 610. 1/2 times, and the repetition rate of the second laser L22 output from the first separator 610 to the third separator 630 is the repetition rate of the second laser L2 input to the first separator 610. It may be 1/2 times of
예를 들어, 제1 분리부(610)에서 제2 분리부(620)로 출력되는 제1 및 제2 레이저(L11, L21)은 각각 약 10 Hz의 반복률을 가질 수 있고, 제1 분리부(610)에서 제3 분리부(630)로 출력되는 제1 및 제2 레이저(L12, L22)은 각각 약 10 Hz의 반복률을 가질 수 있다.For example, the first and second lasers L11 and L21 output from the first separator 610 to the second separator 620 may each have a repetition rate of about 10 Hz, and the first separator ( The first and second lasers L12 and L22 output from 610 to the third separator 630 may each have a repetition rate of about 10 Hz.
일 실시예에서, 제1 분리부(610)는 제1 레이저(L1) 및 제2 레이저(L2)를 제1-1 광경로(P11) 및 제2 광경로(P2)로 교번하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 분리부(610)는 제1 레이저(L1) 및 제2 레이저(L2)를 규칙적으로 교번하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1-1 광경로(P11)로 출력되는 제1 및 제2 레이저(L11, L21) 및 제2 광경로(P2)로 출력되는 제1 및 제2 레이저(L12, L22)는 서로 90°의 위상차를 갖도록 교번하여 출력될 수 있다.In one embodiment, the first separator 610 may alternately output the first laser L1 and the second laser L2 to the 1-1 light path P11 and the second light path P2. there is. For example, the first separator 610 may regularly alternately output the first laser beam L1 and the second laser beam L2. For example, the first and second lasers L11 and L21 output to the 1-1 optical path P11 and the first and second lasers L12 and L22 output to the second optical path P2 are They may be alternately output so as to have a phase difference of 90° from each other.
일 실시예에서, 제2 분리부(620)는 제1-1 경로(P11)에 배치되어, 제1 분리부(610)에서 제1-1 경로(P11)로 입사되는 제1 레이저(L11) 및 제2 레이저(L21)의 광경로를 선택적으로 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 분리부(620)는 제1-1 경로(P11)로 입사되는 제1 레이저(L11)의 광경로를 제1-2 경로(P12)로 변화시킬 수 있다. 여기서, 제1-1 경로(P11) 및 제1-2 경로(P12)를 총칭하여 제1 광경로라고도 한다. 또한, 레이저 분리부(60)는 제1-1 경로(P11)에서 제2 분리부(620)에 후속하여(예를 들어, 하류에) 배치되는 차단부(640)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 차단부(640)는, 제1-1 경로(P11)로 제2 분리부(620)를 투과하여 입사되는 제2 레이저(L21)를 차단할 수 있다.In one embodiment, the second separator 620 is disposed on the 1-1 path P11, and the first laser L11 incident from the first separator 610 to the 1-1 path P11 and the optical path of the second laser L21 may be selectively changed. For example, the second separator 620 may change the optical path of the first laser L11 incident on the 1-1 path P11 to the 1-2 path P12. Here, the 1-1 path P11 and the 1-2 path P12 are collectively referred to as a first optical path. In addition, the laser separation unit 60 may further include a blocking unit 640 disposed subsequent to (eg, downstream of) the second separation unit 620 in the 1-1 path P11 . For example, the blocking unit 640 may block the second laser L21 incident through the second separation unit 620 through the 1-1 path P11.
예를 들어, 제2 분리부(620)는 다이크로익 미러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다이크로익 미러는, 굴절률이 다른 복수의 층을 포함하여 복수의 파장을 갖는 광을 선택적으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 다이크로익 미러는 일 파장의 광은 반사하고, 다른 일 파장의 광은 투과할 수 있고, 따라서 복수의 파장의 광을 포함하는 광의 광경로를 서로 다르게 또는 동일하게 선택적으로 변화시킬 수 있다. 그러나, 본 발명의 제2 분리부(620)가 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 분리부(620)는 상기 기능을 수행할 수 있는 다른 물질을 포함할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차단부(640)는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 적절한 파장 범위의 레이저를 차단하거나 흡수할 수 있는 공지된 임의의 물질을 포함할 수 있다.For example, the second separator 620 may include a dichroic mirror. For example, the dichroic mirror includes a plurality of layers having different refractive indices and can selectively output light having a plurality of wavelengths. For example, a dichroic mirror can reflect light of one wavelength and transmit light of another wavelength, and thus can selectively change optical paths of light including light of a plurality of wavelengths differently or equally. can However, the second separator 620 of the present invention is not limited thereto, and the second separator 620 may include other materials capable of performing the above functions. The blocking unit 640 according to an embodiment of the present invention is not particularly limited, and may include, for example, any known material capable of blocking or absorbing a laser in an appropriate wavelength range.
일 실시예에서, 제3 분리부(630)는 제2 경로(P2)에 배치되어, 제1 분리부(610)에서 제2 경로(P2)로 입력되는 제1 레이저(L12) 및 제2 레이저(L22)를 선택적으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제3 분리부(630)는 제1 레이저(L12)를 차단하고, 제2 레이저(L22)를 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 분리부(630)는 선형 편광판(linear polarizer)를 포함할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3 분리부(630)는 수직 편광 상태인 제1 레이저(L12)를 차단하고, 수평 편광 상태인 제2 레이저(L22)를 투과시킬 수 있다.In one embodiment, the third separator 630 is disposed on the second path P2, and the first laser L12 and the second laser input from the first separator 610 to the second path P2. (L22) can be selectively output. For example, the third separator 630 may block the first laser beam L12 and transmit the second laser beam L22. For example, the third separator 630 may include a linear polarizer, but the present invention is not limited thereto. For example, the third separator 630 may block the first laser beam L12 in a vertical polarization state and transmit the second laser beam L22 in a horizontal polarization state.
일 실시예에서, 레이저 분리부(60)에서 출력되는 제1 레이저(L11) 및 제2 레이저(L22)의 편광 방향은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제2 분리부(620)에서 출력되는 제1 레이저(L11) 및 제3 분리부(630)에서 출력되는 제2 레이저(L22)의 편광 방향은 서로 수직하는 방향, 예를 들어 각각 방향(↔) 및 방향(⊙)일 수 있다. In one embodiment, polarization directions of the first laser L11 and the second laser L22 output from the laser separation unit 60 may be different from each other. For example, the polarization directions of the first laser L11 output from the second separator 620 and the second laser L22 output from the third separator 630 are perpendicular to each other, for example, respectively. It may be a direction (↔) and a direction (⊙).
일 실시예에서, 제2 분리부(620)는, 제1 경로(P11)로 입사되는 제1 레이저(L11)를, 제1-2 경로(P12)를 통해, 미러(47)를 거쳐 레이저 결합부(90)로 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 분리부(630)는 제2 레이저(L22)를 투과시켜서, 제2 광경로(P2)를 통해 염료부(80)로 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 레이저 분리부(60)는, 제2 분리부(620)에서 출력되는 제1 레이저(L11)를 레이저 결합부(90)로, 그리고 제3 분리부(630)에서 출력되는 제2 레이저(L22)를 염료부(80)로 교번하여 출력할 수 있다.In one embodiment, the second separator 620 combines the first laser L11 incident on the first path P11 through the first-second path P12 and the mirror 47. It can be output to unit 90. In one embodiment, the third separation unit 630 may transmit the second laser beam L22 and output it to the dye unit 80 through the second optical path P2. In one embodiment, the laser separation unit 60, the first laser (L11) output from the second separation unit 620 to the laser coupling unit 90, and the third output from the separation unit 630 The two lasers L22 can be alternately output to the dye unit 80 .
일 실시예에서, 제2 분리부(620)에서 레이저 결합부(90)로 입사되는 제1 레이저(L11)는 약 1,064 nm의 파장, 약 250 mJ의 펄스 에너지, 및 약 10 Hz의 반복률을 가질 수 있고, 제3 분리부(630)에서 염료부(80)로 입사되는 제2 레이저(L22)는 약 532 nm의 파장, 약 250 mJ의 펄스 에너지, 및 약 10 Hz의 반복률을 가질 수 있다.In one embodiment, the first laser L11 incident from the second separation unit 620 to the laser coupling unit 90 has a wavelength of about 1,064 nm, a pulse energy of about 250 mJ, and a repetition rate of about 10 Hz. The second laser L22 incident from the third separation unit 630 to the dye unit 80 may have a wavelength of about 532 nm, a pulse energy of about 250 mJ, and a repetition rate of about 10 Hz.
이와 같이, 제1 분리부(610)의 기울기를 변화시켜서 제1 및 제2 레이저(L1, L2)의 광경로를 선택적으로 변화시키고, 제2 분리부(620), 제3 분리부(630), 및 차단부(640)를 이용하여 제1 및 제2 레이저(L11, L22)를 선택적으로 출력함에 따라, 레이저의 파장에 따라 레이저를 보다 효율적으로 선택 출력할 수 있고, 복수의 파장의 빛을 보다 안정적으로 교차 출력할 수 있다.In this way, the inclination of the first separator 610 is changed to selectively change the optical paths of the first and second lasers L1 and L2, and the second separator 620 and the third separator 630 , and as the first and second lasers L11 and L22 are selectively output using the blocking unit 640, the laser can be more efficiently selected and output according to the wavelength of the laser, and light of a plurality of wavelengths can be output. You can cross-output more reliably.
이하에서, 레이저 분리부(60)에서 제2 경로(P2)로 출력되는 제2 레이저(L22)가 입사되는 염료부(80)에 대해서 설명한다. 일 실시예에서, 염료부(80)는 제1 광학부재(810), 제2 광학부재(830), 제3 광학부재(840), 및 제1 광학부재(810)와 제2 광학부재(830) 사이에 배치되는 고형염료부(820)를 포함할 수 있다.Hereinafter, the dye unit 80 into which the second laser L22 output from the laser separation unit 60 to the second path P2 is incident will be described. In one embodiment, the dye unit 80 includes a first optical member 810, a second optical member 830, a third optical member 840, and a first optical member 810 and a second optical member 830. ) It may include a solid dye unit 820 disposed between.
예를 들어, 제1 광학부재(810)는 엔드 미러(end mirror) 또는 백미러(back mirror)라고도 불리며, 고형염료부(820)에서 제1 광학부재(810) 방향으로 향하는 광을 제3 광학부재(830) 방향으로 전반사할 수 있다. 예를 들어, 제2 광학부재(830)는 출력 커플러(output coupler)를 포함할 수 있으며, 고형염료부(820)에서 제2 광학부재(830) 방향으로 향하는 광을 제1 광학부재(810) 방향으로 부분 반사하고, 또한 부분적으로 투과시킬 수 있다.For example, the first optical member 810 is also called an end mirror or a rearview mirror, and transmits light from the solid dye unit 820 toward the first optical member 810 to the third optical member. It can be totally reflected in the (830) direction. For example, the second optical member 830 may include an output coupler, and transmits light from the solid dye unit 820 toward the second optical member 830 through the first optical member 810. It can partially reflect in a direction and also partially transmit.
일 실시예에서, 제3 분리부(630)를 통해 투과된 제2 레이저(L22)는 고형염료부(820)로 입사될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저(L22)는 제1 광학부재(810)를 통해 고형염료부(820)로 입사될 수 있다. 고형염료부(820)는, 제2 레이저(L22)를 입력 받아, 제3 파장의 제3 레이저(L3)를 발진하여 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 광을 전반사하는 제1 광학부재(810) 및 광을 부분 반사하는 제2 광학부재(830)에 의해, 고형염료부(820)로부터 출력된 제2 레이저(L22)의 일부 및 제3 레이저(L3)의 일부가 제2 광학부재(830)를 통과하여 제3 광학부재(840)로 출력된다. 예를 들어, 제2 광학부재(830)는 제2 레이저(L22) 및 제3 레이저(L3)의 약 50 내지 95 %를 제3 광학부재(840)로 출력할 수 있다.In one embodiment, the second laser L22 transmitted through the third separation unit 630 may be incident to the solid dye unit 820 . For example, the second laser L22 may be incident to the solid dye unit 820 through the first optical member 810 . The solid dye unit 820 may receive the second laser (L22), oscillate and output a third laser (L3) of a third wavelength. In one embodiment, a portion of the second laser L22 output from the solid dye unit 820 by the first optical member 810 for total reflection of light and the second optical member 830 for partially reflecting light, and A portion of the third laser L3 passes through the second optical member 830 and is output to the third optical member 840 . For example, the second optical member 830 may output about 50 to 95% of the second laser beam L22 and the third laser beam L3 to the third optical member 840 .
일 실시예에서, 고형염료부(820)는 고형 염료를 포함할 수 있다. 고형염료부(820)는, 제2 파장을 갖는 제2 레이저(L22)를 입력 받아, 제3 파장을 갖는 제3 레이저(L3)를 발진하도록 하는 고형 염료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 레이저(L3)는 가시광선 범위의 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 레이저(L3)는 약 630 내지 750 nm의 범위, 예를 들어 약 650 nm의 제3 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 레이저(L3)는 적색 레이저일 수 있다. 예를 들어, 고형염료부(820)는 녹색 레이저를 입력 받아, 적색 레이저를 발진할 수 있는 통상의 공지된 고형 염료를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 염료는 특별히 한정되지 않으며, 레이저를 발진할 수 있는 임의의 염료가 사용될 수도 있다.In one embodiment, the solid dye unit 820 may include a solid dye. The solid dye unit 820 may include a solid dye that receives a second laser L22 having a second wavelength and oscillates a third laser L3 having a third wavelength. For example, the third laser L3 may have a wavelength in the visible light range. For example, the third laser L3 may have a third wavelength in the range of about 630 to 750 nm, for example about 650 nm. For example, the third laser L3 may be a red laser. For example, the solid dye unit 820 may include a conventionally known solid dye capable of receiving a green laser and oscillating a red laser. However, the dye according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, and any dye capable of oscillating laser may be used.
일 실시예에서, 제2 광학부재(830)에서 출력된 제2 레이저(L22) 및 제3 레이저(L3)는 제3 광학부재(840)로 입사된다. 일 실시예에서, 제3 광학부재(840)는 저역 통과 필터(low pass filter, LPF)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 광학부재(840)는, 제2 광학부재(830)에서 입사되는 제2 레이저(L22)를 필터링하여 제거하고, 제3 레이저(L3)만을 레이저 결합부(90)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제3 광학부재(840)에서 레이저 결합부(90)로 출력되는 제3 레이저(L3)는 약 650 nm의 파장, 약 50 mJ의 펄스 에너지 및 약 10 Hz의 반복률을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제3 광학부재(840)에서 출력되는 제3 레이저(L3)는 미러(48)를 통해 광경로가 변화되어 레이저 결합부(90)로 입사될 수 있다.In one embodiment, the second laser L22 and the third laser L3 output from the second optical member 830 are incident to the third optical member 840 . In one embodiment, the third optical member 840 may include a low pass filter (LPF). In one embodiment, the third optical member 840 filters and removes the second laser L22 incident from the second optical member 830, and transmits only the third laser L3 to the laser coupling unit 90. can be printed out. For example, the third laser L3 output from the third optical member 840 to the laser coupling unit 90 may have a wavelength of about 650 nm, a pulse energy of about 50 mJ, and a repetition rate of about 10 Hz. . In one embodiment, an optical path of the third laser L3 output from the third optical member 840 is changed through the mirror 48 and may be incident to the laser coupling unit 90 .
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 결합부에서 출력되는 레이저의 파형도를 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing a waveform diagram of a laser output from a laser combining unit according to an embodiment of the present invention.
일 실시예에서, 도 6을 참조하면, 레이저 결합부(90)는, 레이저 분리부(60)에서 제1-2 경로(P12)로 출력되어 미러(47)에 의해 반사되는 제1 레이저(L11) 및 염료부(80)에서 출력되어 미러(48)에 의해 반사되는 제3 레이저(L3)를 결합하여 출력 레이저(Lout)로서 출력할 수 있다. 예를 들어, 레이저 결합부(90)는, 제1 레이저(L11) 및 제3 레이저(L3)를 교번하여 출력하여, 출력 레이저(Lout)로서 출력할 수 있다. 예를 들어, 레이저 결합부(90)는 다이크로익 미러를 포함하여, 서로 다른 방향에서 입사되는 제1 레이저(L11) 및 제3 레이저(L3)를 동일한 방향으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 레이저 결합부(90)는, 제1 레이저(L11) 및 제3 레이저(L3)를, 90°의 위상차를 갖도록 규칙적으로 교번하여 출력할 수 있다.In one embodiment, referring to FIG. 6 , the laser combining unit 90 includes a first laser L11 output from the laser separating unit 60 to the first-second path P12 and reflected by the mirror 47. ) and the third laser L3 output from the dye unit 80 and reflected by the mirror 48 may be combined and output as an output laser Lout. For example, the laser coupling unit 90 alternately outputs the first laser L11 and the third laser L3 and can output them as the output laser Lout. For example, the laser coupling unit 90 may include a dichroic mirror and output the first laser L11 and the third laser L3 incident from different directions in the same direction. For example, the laser coupling unit 90 may regularly alternately output the first laser L11 and the third laser L3 to have a phase difference of 90°.
예를 들어, 레이저 장치는, 레이저 결합부(90)를 통해, 약 1,064 nm의 파장, 약 250 mJ의 에너지 및 약 10 Hz의 반복률을 갖는 제1 레이저(L11) 및 약 650 nm의 파장, 약 50 mJ의 에너지 및 약 10 Hz의 반복률을 갖는 제3 레이저(L3)를 교번하여 출력할 수 있다.For example, the laser device includes a first laser L11 having a wavelength of about 1,064 nm, an energy of about 250 mJ and a repetition rate of about 10 Hz and a wavelength of about 650 nm, about A third laser L3 having an energy of 50 mJ and a repetition rate of about 10 Hz may be alternately output.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting, and the scope of the present invention is indicated by the following detailed description of the claims, the meaning and scope of the claims, and All changes or modified forms derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (11)

  1. 제1 파장의 제1 레이저를 출력하는 레이저 생성부;a laser generator outputting a first laser of a first wavelength;
    상기 레이저 생성부에서 입력받은 상기 제1 레이저의 일부를 제2 파장의 제2 레이저로 변환시켜 출력하는 파장 변환부;a wavelength converter for converting a part of the first laser received from the laser generator into a second laser of a second wavelength and outputting the converted laser beam;
    상기 파장 변환부에서 입사되는 상기 제1 및 제2 레이저를 제1-1 경로 및 상기 제1-1 경로와 다른 제2 경로로 교번하여 출력하도록 제1 및 제2 각도로 교번하여 기울어지는 제1 분리부, 상기 제1-1 경로에 배치되어, 상기 제1 분리부에서 입력되는 상기 제1 레이저를 제1-2 경로로 출력하고 상기 제2 레이저를 차단하는 제2 분리부, 및 상기 제2 경로에 배치되어, 상기 제1 분리부에서 입력되는 상기 제2 레이저를 투과시키고 상기 제1 레이저를 차단하는 제3 분리부를 포함하는 레이저 분리부;The first and second lasers incident from the wavelength converter are alternately inclined at first and second angles to alternately output a 1-1 path and a second path different from the 1-1 path. a separator, a second separator disposed in the 1-1 path, outputting the first laser input from the first separator to a 1-2 path and blocking the second laser; and a laser separation unit disposed in a path and including a third separation unit that transmits the second laser input from the first separation unit and blocks the first laser;
    상기 제3 분리부에서 출력되는 상기 제2 레이저가 입력되는 고형 염료를 포함하고, 상기 제2 레이저를 입력 받아서 제3 파장의 제3 레이저를 발진하여 출력하는 염료부;a dye unit including a solid dye to which the second laser output from the third separation unit is input, receiving the second laser and oscillating and outputting a third laser of a third wavelength;
    상기 제2 분리부에서 출력되는 상기 제1 레이저 및 상기 염료부에서 출력되는 상기 제3 레이저를 결합하여 출력하는 레이저 결합부를 포함하는 레이저 장치.and a laser coupling unit configured to combine and output the first laser output from the second separation unit and the third laser output from the dye unit.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 분리부가 제1 각도로 배치되는 경우, 상기 제1 분리부는 상기 제1 및 제2 레이저를 상기 제2 분리부로 출력하고,The method of claim 1 , wherein when the first separator is disposed at a first angle, the first separator outputs the first and second lasers to the second separator,
    상기 제1 분리부가 제2 각도로 배치되는 경우, 상기 제1 분리부는 상기 제1 및 제2 레이저를 상기 제3 분리부로 출력하는 레이저 장치.When the first separation unit is disposed at a second angle, the first separation unit outputs the first and second lasers to the third separation unit.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 분리부는,The method of claim 1, wherein the second separator,
    상기 제1 레이저를 상기 제1-2 경로로 출력하고, 상기 제2 레이저를 투과시키는 다이크로익 미러; 및a dichroic mirror that outputs the first laser to the first-second path and transmits the second laser; and
    상기 제2 레이저를 흡수하는 차단부를 포함하는 레이저 장치.A laser device comprising a blocking portion absorbing the second laser.
  4. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제3 분리부는 상기 제1 레이저를 차단하고, 상기 제2 레이저를 투과시키는 선형 편광판을 포함하는 레이저 장치.The third separation unit includes a linear polarizer for blocking the first laser and transmitting the second laser.
  5. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 레이저 분리부는, 상기 제2 분리부에서 출력되는 상기 제1 레이저 및 상기 제3 분리부에서 출력되는 상기 제2 레이저를 교번하여 출력하는 레이저 장치.The laser separation unit alternately outputs the first laser output from the second separation unit and the second laser output from the third separation unit.
  6. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 레이저 결합부는, 상기 제1 레이저 및 상기 제3 레이저를 교번하여 출력하는 레이저 장치.The laser coupling unit, a laser device for outputting the first laser and the third laser alternately.
  7. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 분리부에서 상기 제2 분리부로 출력되는 상기 제1 레이저의 반복률은 상기 제1 분리부로 입력되는 상기 제1 레이저의 반복률의 1/2배이고,The repetition rate of the first laser output from the first separation unit to the second separation unit is 1/2 times the repetition rate of the first laser input to the first separation unit;
    상기 제1 분리부에서 상기 제2 분리부로 출력되는 상기 제2 레이저의 반복률은 상기 제1 분리부로 입력되는 상기 제2 레이저의 반복률의 1/2배인 레이저 장치.The repetition rate of the second laser output from the first separator to the second separator is 1/2 times the repetition rate of the second laser input to the first separator.
  8. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 분리부에서 상기 제3 분리부로 출력되는 상기 제1 레이저의 반복률은 상기 제1 분리부로 입력되는 상기 제1 레이저의 반복률의 1/2배이고,The repetition rate of the first laser output from the first separator to the third separator is 1/2 times the repetition rate of the first laser input to the first separator;
    상기 제1 분리부에서 상기 제3 분리부로 출력되는 상기 제2 레이저의 반복률은 상기 제1 분리부로 입력되는 상기 제2 레이저의 반복률의 1/2배인 레이저 장치.The repetition rate of the second laser output from the first separator to the third separator is 1/2 times the repetition rate of the second laser input to the first separator.
  9. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 레이저 생성부는 엔디야그 레이저를 포함하는 레이저 장치.Wherein the laser generating unit includes an NdYAG laser.
  10. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 레이저의 파장은 750 내지 1,000,000 nm의 범위이고,The wavelength of the first laser is in the range of 750 to 1,000,000 nm,
    상기 제2 레이저의 파장의 495 내지 570 nm의 범위이고,In the range of 495 to 570 nm of the wavelength of the second laser,
    상기 제3 레이저의 파장은 630 내지 750 nm의 범위인 레이저 장치.The wavelength of the third laser is in the range of 630 to 750 nm laser device.
  11. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 레이저 생성부와 상기 파장 변환부 사이에 배치되는 레이저 분할부를 더 포함하고,Further comprising a laser dividing unit disposed between the laser generating unit and the wavelength converting unit,
    상기 레이저 분할부는 상기 제1 레이저의 일부를 트리거 신호 생성부로 출력하고,The laser dividing unit outputs a portion of the first laser to a trigger signal generating unit,
    상기 트리거 신호 생성부는 상기 제1 레이저의 제1 반복률에 기초하여 트리거 신호를 생성하여 상기 제1 분리부로 출력하고,The trigger signal generation unit generates a trigger signal based on a first repetition rate of the first laser and outputs it to the first separator,
    상기 제1 분리부는 상기 트리거 신호에 따라 제1 및 제2 각도로 교번하여 기울어지는 레이저 장치.The first separating portion is alternately inclined at first and second angles according to the trigger signal.
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