KR100589087B1 - 용접용 녹색 레이저 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 티타늄, 스틸, 구리, 금, 알루미늄 등의 금속 및 합금에 사용하는 고조파 시스템에 관한 것이다. 고조파 레이저 시스템은 제1 말단 미러 및 고조파 분리기 미러를 갖는 발진기 캐비티, 발진기 캐비티 내에 위치된 활성 매체, 제1 광빔을 기본 파장으로 발생시키도록 활성 매체를 광학적으로 펌핑하는 전기 광학적 펌핑 장치, 및 제2 광빔을 제1 광빔의 고조파 파장으로 발생시키도록 발진기 캐비티 내에 위치된 비선형 광 결정을 포함하고, 고조파 분리기 미러는 제2 광빔을 출력하고 제1 광빔을 반사한다.
고조파 시스템, 말단 미러, 분리기 미러, 발진기 캐비티, 활성 매체, 전기 광학적 펌핑 장치, 비선형 광 결정

Description

용접용 녹색 레이저 {GREEN WELDING LASER}
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 실시예의 레이저 용접 시스템에 사용하는 겹쳐진 캐비티 광 공진기의 광 고조파 발생기의 간략한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 예시적인 실시예의 레이저 용접 시스템에 사용하는 겹쳐진 캐비티 광 공진기의 광 고조파 발생기의 간략한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 실시예의 레이저 용접 시스템에 사용하는 공통 선형 캐비티 광 공진기의 광 고조파 발생기의 간략한 블록도이다.
본 발명은 일반적으로 광 고조파 발생기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 레이저 스폿 또는 심(seam) 용접 시스템 용도의 레이저 출력 빔을 발생시키는 광 고조파 발생기에 관한 것이다.
최근에는, 산업 생산 분야, 특히 용접, 절삭, 및 표면 처리에 레이저가 사용되고 있다. 실제로 레이저 용접 기술은 높은 정밀도 및 처리 속도가 달성될 수 있고, 피가공물 상에 열 응력을 줄이며, 고도의 자동화가 가능하기 때문에 그 중요성이 증대되고 있다. 현재의 레이저 용접 시스템은 흔히 10.6㎛(마이크로 미터)의 파장을 갖는 광빔을 발생하는 CO2(이산화탄소) 레이저, 또는 대략 1.064㎛의 파장을 갖는 광빔을 발생하는 Nd:YAG 레이저(네오디뮴 이트륨 알루미늄 가닛)와 같은 고체 상태의 장치를 사용한다.
그러나, 이산화탄소 레이저로부터의 빛은 특정 금속 및 합금과 결합될 수 없거나 또는 이들에게 효과적으로 흡수되지 않을 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 파장이 높은 이산화탄소 레이저 빛은 실온에서 티타늄, 스틸, 등의 금속 및 합금에 의하여 현저하게 반사될 수 있다. 마찬가지로, 저 파워(＜500W(와트)) 용접 응용에 종종 사용되는 YAG 레이저는 실온에서 구리, 금, 알루미늄, 등의 금속과 잘 결합되지 않거나 또는 이들에게 효과적으로 흡수되지 않을 수 있다.
현재의 레이저 용접 시스템은 실온에서 금속의 초기 내결합성을 극복하도록 레이저 펄스의 피크 파워를 증가시킴으로써 불충분한 흡수력을 보정하는 것이 일반적이다. 금속이 자신의 융점에 도달할 때 흡수력이 현저하게 증가한다. 그러나, 융점에 도달하기 전에 고 에너지 펄스를 사용하게 되면 레이저빔의 상당 부분이 펄스의 온셋 도중에 흡수되지 않을 수 있는 상당히 비효율적으로 될 수 있다. 또한, 레이저 펄스가 재료와 결합되면, 고 피크 파워가 지나치게 많은 에너지를 추가하여 재료를 비산(splash)시키거나 또는 금속 및 합금 성분이 원하지 않게 증발될 수 있다. 원하지 않은 비효율성 및 비산으로 용접 결과가 일정하지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 예시적인 실시예에 있어서, 레이저 용접 시스템은 제1 말단 미러 및 고조파 분리기 미러를 갖는 발진기 캐비티, 상기 발진기 캐비티 내에 위치된 활성 매체, 제1 광빔을 기본 파장으로 발생시키도록 상기 활성 매체를 선택적으로 펌핑하는 전기 광학적 펌핑 장치, 및 제2 광빔을 상기 제1 광빔의 고조파 파장으로 발생시키도록 상기 공진기 캐비티 내에 위치된 비선형 광 결정을 포함하고, 상기 고조파 분리기 미러는 상기 제2 광빔을 출력하고 상기 제1 광빔을 반사한다.
본 발명에 따른 다른 예시적인 실시예에 있어서, 제1 광빔 파장의 고조파 파장을 갖는 제2 광빔을 발생시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 활성 매체를 선택적으로 펌핑하여 제1 광빔을 기본 파장으로 발생시키는 단계, 제2 광빔을 고조파 파장으로 발생시키도록 제1 광빔을 비선형 광 결정 쪽으로 지향시키는 단계, 및 제1 및 제2 광빔을 제2 광빔은 통과시키고 제1 광빔은 반사되는 고조파 분리기 미러로 지향시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 특징, 양태, 및 장점은 다음의 상세한 설명, 특허청구범위, 및 첨부 도면을 참조함으로써 더욱 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예는 N배 고조파 주파수 빔(N≥2)을 발생시키는 방법 및 장치를 제공한다. 예시적인 실시예에 있어서, 고조파 광 발생기는 광 공진기 내에 배치된 활성 매체 내에 선택적으로 결합되어 활성 매체를 펌핑하고 광 공진기를 기본 파장으로 여기시키는 출력 펌핑 복사(radiation)를 발생하는 전기 광학적 펌핑 장치(예를 들면, 레이저 다이오드, 플래시 램프, 등)를 포함할 수 있다. 전술한 예시적인 실시예에 있어서, 비선형 전기 광학 매체는 고조파 파장 광자(photon)를 발생하는 기본 파장과 비선형 상호작용 하도록 여기된 기본 광 모드의 광 공진기에 결합될 수 있다. 본 발명의 장점은 예시적인 응용, 예를 들면, 레이저 용접 시스템에 관한 내용으로부터 가장 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 피가공물(190)을 용접하기 위한 광빔을 발생시키는 예시적인 광 고조파 발생기(10)의 간략한 개략도이다. 광빔은 펄스파이거나 또는 지속파일 수 있다. 전술한 예시적인 광 발생기는 겹쳐진 캐비티 광 공진기 내에 배치된, 예를 들면, Nd:YAG와 같은 활성 매체(30)에 선택적으로 결합되어 활성 매체를 펌핑하고 광 공진기를 기본 파장으로 여기시키는 전기 광학적 펌핑 장치(20)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 전기 광학적 펌핑 장치는 플래시 램프일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 활성 매체(30)는 레이저 다이오드, 또는 당업자에게 잘 알려진 다른 적합한 펌핑 수단에 의하여 여기될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 활성 매체는 레이저 형광체 수명, 및 광학적 및 기계적 성질과 같은 원하는 레이저 특성에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 활성 매체는 레이저 결정, 가스질 매체, 또는 당업자에게 잘 알려진 다른 적합한 레이저 매체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 예시적인 실시예에 있어서, KTP(Potassium Titanyl Phosphate) 또는 LBO(Lithium Triborate) 결정과 같은 비선형 전기 광학적 매체(40)는 기본 파장과 비선형 상호작용하여 고조파를 발생시키도록 여기된 기본 모드의 광 공진기와 결합될 수 있다. 레이저광의 고조파는 기본 주파수(즉, 원래 레이저광의 주파수)의 배수인 주파수를 가진 다른 레이저광으로 정의될 수 있다. 즉, 정수 전체 곱하기 고조파 파장이 기본 파장이다(즉, λf=Nλh).
동작 시, 비선형 결정(40)을 통과하여 전파되는 전자기 복사가 결정 내의 쌍극자와 상호작용하여 이들 쌍극자를 진동시킨다. 실제로, 진동 및 궁극적으로는 발생된 고조파의 진폭은 복사의 파워 밀도의 증가와 함께 증가한다. 따라서, 예를 들면, Q-스위칭 응용에 사용된 종래의 고조파 시스템은 기본 광 파장을 고조파로 효과적으로 전환시킬 수 있는 고 피크(예를 들면, 20-100kW) 파워, 저 발산, 및 짧은 펄스폭(예를 들면, ＜ 1μsec, 및 일반적으로 나노초 범위)의 광빔을 사용하는 것이 일반적이다. 짧은 펄스폭 때문에, 대부분의 용접 상황에 필요한 열 입력은 발생되지 않는다.
그러나, 예를 들어 긴 펄스폭(예를 들면, ＞ 200μsec) 또는 지속파, 비교적 낮은 피크(1-10kW) 파워, 비교적 높은 발산, 출력 빔을 사용하는 레이저 용접 시스템과 같은 응용에 사용되는 고조파 발생기는 비교적 낮은 변환 효율을 제공한다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시예는 기본 파장으로부터 고조파로의 변환 효율이 증가되도록 비선형 결정(40) 상에 입사되는 기본 파장으로 광빔의 파워 밀도를 증가시키는 공진기 내의 집속 렌즈(50)를 더 포함할 수 있다. 집속 렌즈(50)는 높은 발산을 보정하고 변환 효율을 증가시킨다. 예를 들면, 변환 효율은 집속 렌즈(50)가 없는 경우에는 0.01% 이하인 반면, 집속 렌즈(50)가 있는 경우에는 약 40%일 수 있다. 이와 같이, 파워 밀도가 증가된 고조파는 관련 펄스폭을 한정하지 않고 레이저 경로의 레이저 캐비티 내부에 Q-스위치를 사용하여 실현될 수 있다. 즉, Q-스위치는 고조파 파장을 갖는 광 신호를 발생시키는데 사용될 수 있는 반면, 이들 Q-스위치는 정밀 드릴링 또는 마킹에는 적합할 수 있지만 일반적으로 레이저 용접에는 적합하지 않을 수 있는 1μsec 이하의 폭을 갖는 펄스만을 발생시키는 것이 일반적이다. 본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 고조파는 Q-스위치를 사용하지 않고 하나 이상의 비선형 결정을 사용하여 발생되므로, 긴 펄스폭(예를 들면, ＞ 200μsec 및 일반적으로 약 3msec) 또는 지속파 출력을 갖는 고조파를 발생시킬 수 있다. 펄스폭이 증가됨으로써 피가공물과의 상호작용이 길어질 수 있는 한편, 재료를 융융시키기에 충분한 레이저 에너지가 유지되므로, 양호하게 레이저 용접될 수 있다.
전술한 예시적인 실시예에 있어서, 활성 매체(30) 및 비선형 결정(40)은 세 개의 반사기(또는 미러)(60, 70, 80)에 의하여 형성된 삼각형 발진기 캐비티의 광빔 경로 상에 배치된다. 전술한 예시적인 실시예에 있어서, 말단 미러(60)는 로드형 활성 매체(30)(예를 들면, 레이저 결정)의 제1 출력면(100)과 결합된 오목한 반사면(90)을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 말단 미러(60)의 오목한 반사면(90)은 기본 파장(예를 들면, 1.064㎛)의 고 반사성 코팅으로 코팅될 수 있다.
예를 들면, 전술한 예시적인 실시예에 있어서, 오목한 반사면(90)은 기본 파장의 약 99%보다 더 큰 반사성을 갖는 다층 유전체 코팅으로 코팅될 수 있다. 또한, 말단 미러(60)의 오목한 반사면(90)은 전기 광학적 펌핑 장치(20)의 파장에는 반사되지 않을 수 있다. 또한, 활성 매체(30)의 출력면(100, 110)은 대체적으로 평면일 수 있고, 기본 파장(예를 들면, 1.064㎛)의 반사 방지 코팅으로 코팅될 수 있다.
전술한 예시적인 실시예에 있어서, 활성 매체(30)의 출력면(110)은 고조파 분리기 출력 미러(70)에 선택적으로 결합될 수 있다. 전술한 예시적인 실시예에 있어서, 고조파 분리기 미러(70)는 활성 매체(30)의 광축에 대하여 약 20-160도 범위에서 120도의 각도로 배치될 수 있다. 또한, 고조파 분리기 출력 미러(70)는 고순도 융해된 매끈한 실리카(SiO2)와 같은 광 품질 유리, 또는 예를 들면 광 등급 성형 플라스틱, GaAs(Gallium Arsenide), CaF2(Calcium Fluoride), 등과 같은 당업자에게 잘 알려진 다른 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 고조파 분리기 출력 미러(70)의 표면(130)은 기본 파장(예를 들면, 1.064㎛)에는 반사성이 매우 높고 고조파 파장(예를 들면, 532nm(나노미터))에는 실질적으로 투과성일 수 있다.
예시적인 광 발생기(10)는 532nm의 출력을 발생하기 때문에, 532nm의 파장은 녹색광에 해당하므로 이를 녹색 레이저라고 할 수 있다. 예시적인 실시예의 비선형 결정(40)은 레이저 주파수를 2중으로 하는 2중 결정(N = 2)이기 때문에 고조파는 532nm(기본 파장의 1/2)가 된다. 다른 실시예에 있어서, 3중 결정(N = 3), 4중 결정(N = 4), 등을 비선형 결정으로 사용하여 레이저 주파수를 각각 3중 또는 4중으로 하여 각각의 파장이 355nm 및 266nm으로 된다. 또한, 또 다른 실시예에 있어서, 4중 효과(N = 4)를 달성하기 위하여, 두 개의 2중 결정(N = 2)을 직렬로 사용 할 수 있다.
예를 들면, 예시적인 실시예에 있어서, 표면(130)은 기본 주파수의 고 반사성 코팅 및 고조파 파장의 반사 방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 또한, 고조파 분리기 출력 미러(70)의 표면(140)은 고조파 파장의 고조파 분리기 미러(70) 투과를 더 향상시키기 위하여 고조파 파장의 반사 방지 코팅으로 또한 코팅될 수 있다.
전술한 예시적인 실시예에 있어서, 집속 렌즈(50)를 고조파 분리기 출력 미러(70)의 표면(130)에 선택적으로 결합시켜 기본 파장의 광빔을 비선형 전기 광학적 결정(40) 내로 초점을 맞출 수 있다. 집속 렌즈(50)는 고순도 융해된 매끈한 실리카(SiO2)와 같은 광 품질 유리, 또는 예를 들면 광 등급 성형 플라스틱, GaAs, CaF2, 등과 같은 당업자에게 잘 알려진 다른 재료로 형성된, 예를 들면, 평면-볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에 있어서, 집속 렌즈(50)의 표면(145, 150)은 기본 파장 및 고조파 파장 양자 모두에 매우 투과성이 높다. 예를 들면, 상기 예시적인 실시예에 있어서, 표면(145, 150)은 기본 파장 및 고조파 파장의 유전체 반사 방지 코팅으로 코팅될 수 있다.
전술한 예시적인 실시예에 있어서, 집속 렌즈(50)의 초점 길이는 약 50-500 밀리미터(mm) 범위일 수 있고, 보다 구체적으로는 약 100mm 내지 150mm 사이이다. 또한, 전술한 예시적인 실시예에 있어서, 집속 렌즈(50) 및 비선형 결정(40)은 집속 렌즈(50)의 초점 거리와 대략 동일한 거리만큼 분리되어 비선형 전기 광학적 결정(40)의 대체로 평면인 표면(160) 상에 입사되는 굉빔의 파워 밀도를 증가시킬 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 비선형 전기 광학적 결정(40)은 기본 파장과 상호작용하여 활성 매체(30)에 의하여 방사된 전자기 복사의 N배 고조파 주파수를 일반적으로 발생시킨다. 하나의 예시적인 실시예에 있어서, KTP 또는 LBO 결정을 기본 모드에 결합시켜 제2 고조파를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 전술한 예시적인 실시예에 있어서, 활성 매체(30)는 대략 1064nm의 기본 파장을 갖는 Nd:YAG 레이저를 포함할 수 있고, 비선형 결정(40)은 대략 532nm의 출력 고조파를 발생시킬 수 있다.
전술한 예시적인 실시예에 있어서, 제2 말단 미러(80)는 비선형 전기 광학적 결정(40)의 대체로 평탄한 제2 면(180)과 결합된 오목한 반사면(170)을 가질 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에 있어서, 제2 말단 미러(80)의 반사면(170)은 1064nm의 기본 파장의 고 반사성 코팅 및 고조파 파장(예를 들면, 본 예에서는 532nm)의 고 반사성 코팅으로 코팅될 수 있다. 따라서, 비선형 결정(40)으로부터 기본 및 고조파 파장으로 방사되는 광빔은 제2 말단 미러(80)에 의하여 반사되어 비선형 결정(40)으로 되돌아가고, 여기에서 집속 렌즈(50)를 통과하여 고조파 분리기 미러(70)에 도달한다.
전술한 예시적인 실시예에 있어서, 고조파 분리기 미러(70)의 표면(130) 상의 1064nm 고 반사성 코팅으로 기본 파장의 광빔이 활성 매체(30)를 통과하여 광 공진기 내의 기본 파장의 빔을 캡처하는 말단 미러(60)로 되돌아간다. 그러나, 고조파 분리기 미러(70)는 고조파 파장의 광빔을 투과시키므로, 광빔은 광 공진기로 부터 사라진다. 다음에, 출력빔이 피가공물(190) 상에 입사되어 원하는 용접 작업을 실행할 수 있다.
본 발명은 개시된 삼각형 공진기 구성에만 한정되는 것은 아니다. 따라서, 다양한 공진기 구성을 사용하여 활성 매체와 비선형 전기 광학적 결정 사이에 적합한 광 경로를 제공할 수 있다는 점을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
예를 들면, 도 2에 예시된 하나의 예시적인 실시예에 있어서, 광 고조파 발생기(11)의 고조파 분리기 출력 미러(71)는 기본 파장의 광빔을 집속 렌즈를 사용하지 않고 비선형 전기 광학적 결정(40) 내로 집속하기 위한 오목한 반사면(131)을 포함할 수 있다. 상기 실시예에 있어서, 고조파 분리기 미러(71)는 집속 렌즈없이 약 50-500nm의 초점 길이를 발생시키는 곡률 반경을 가질 수 있다. 또한, 전술한 예시적인 실시예에 있어서, 오목한 고조파 분리기 미러(71) 및 비선형 결정(40)은 오목한 분리기 미러(71)의 초점 길이와 대략 동일한 거리만큼 분리될 수 있다.
표면(131)은 기본 파장의 고 반사성 코팅 및 고조파 파장의 반사 방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 고조파 분리기 출력 미러(71)의 표면(141) 또한 고조파 파장의 반사 방지 코팅으로 코팅되어 고조파 파장의 고조파 분리기 미러(71)의 투과를 더 향상시킬 수 있다.
도 3에 예시된 다른 예에 있어서, 활성 매체(30) 및 비선형 전기 광학 결정(40)은 공동 선형 광 공진기(200) 내에 배치될 수 있고, 여기서 고조파 분리기 미러(70)는 광빔을 자신의 기본 성분 및 고조파 성분으로 분리시키는 기능을 한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 기본 파장 및 고조파 파장의 광빔은 고조파 분리 기 미러(70) 상에 수직으로(예를 들면, 90도 즉 직각으로) 입사된다.
본 발명의 예시적인 실시예를 설명하였지만, 특허청구범위에만 한정하는 것은 아니다. 전술한 실시예에 대하여 여러 가지로 변형할 수 있고 여러 가지 다른 구성으로도 상기와 동일한 결과를 얻을 수 있다는 점을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 다른 응용을 위한 다른 작업 및 적용에 대한 해소책을 당업자에게 제안하는 것이다. 출원인의 의도는 본 발명의 상기 모든 용도를 특허청구범위로 커버하려는 것이며, 본 발명의 실시예에 따른 여러 가지 변형 및 변경은 본 발명의 특허청구범위를 벗어나지 않고 단지 설명을 위하여 선택된 것이다.
예를 들면, 본 발명의 예시적인 실시예는 레이저 용접에 관하여 주로 개시되어 있지만, 본 발명은 예를 들어 레이저 벤딩, 레이저 열처리 등과 같은 다른 레이저 응용은 물론 수많은 여러 가지 물리적 공정에 또한 응용될 수 있다. 레이저광은 열을 생성하고, 상호 작용 시간은 보다 긴 폴스 폭 또는 연속파로 인하여 Q-스위치를 사용하는 시스템보다 더 길기 때문에, 본 발명은 열을 필요로 하는 여러 가지 상이한 레이저 응용에 적합하다.
고조파는 Q-스위치를 사용하지 않고 하나 이상의 비선형 결정을 사용하여 발생되므로, 긴 펄스폭 또는 지속파 출력을 갖는 고조파를 발생시킬 수 있다. 펄스폭이 증가됨으로써 피가공물과의 상호작용이 길어질 수 있는 한편, 재료를 융융시키기에 충분한 레이저 에너지가 유지되므로, 양호하게 레이저 용접될 수 있다.

Claims (25)

  1. 고조파 레이저 시스템에 있어서,
    제1 말단 미러 및 고조파 분리기 미러를 갖는 발진기 캐비티,
    상기 발진기 캐비티 내에 위치된 활성 매체,
    Q-스위치 장치를 사용하지 않고 1-10 kW의 피크 파워를 가지는 제1 광빔을 기본 파장으로 발생시키도록 상기 활성 매체를 광학적으로 펌핑하는 펄스형 파워 소스를 포함하는 전기 광학적 펌핑 장치, 및
    상기 발진기 캐비티 내에 위치된 비선형 광 결정(non-linear optical crystal)으로서, 상기 제1 광빔을 상기 비선형 광 결정의 표면에 집속시키는 것에 응답하여 레이저 용접에 적합한 제2 광빔을 상기 제1 광빔의 고조파 파장(harmonic wavelength)으로 발생시키는 비선형 광 결정
    을 포함하고,
    상기 제2 광빔은 녹색 파장이며,
    상기 고조파 분리기 미러는 상기 제2 광빔을 출력하고 상기 제1 광빔을 반사하는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광빔은 제1 피가공물을 제2 가공물에 용접하는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광빔은 피가공물의 재료 특성을 변경시키고, 상기 피가공물을 재성형하거나, 또는 상기 피가공물로부터 재료를 제거시키도록 상기 피가공물 내에 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광빔을 상기 비선형 광 결정에 집속하기 위한 집속 렌즈(focusing lens)를 더 포함하고,
    상기 집속 렌즈에 의해 상기 제1 광빔이 상기 비선형 광 결정의 표면 상에 수렴되는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 집속 렌즈의 초점 길이는 약 100mm 내지 150mm 사이인 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고조파 분리기 미러는 상기 제1 광빔을 상기 비선형 광 결정에 집속하기 위한 오목한 반사면을 가지고, 이로써 상기 제1 광빔이 상기 비선형 광 결정의 표면 상에 수렴되는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광빔은 펄스형 레이저로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 펄스형 레이저의 펄스 폭은 100 마이크로 초(microsecond) 이상인 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광빔은 연속파 레이저로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 비선형 광 결정은 2중, 3중, 및 4중 비선형 결정으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 비선형 광 결정은 상위 차수(N＞3) 고조파를 발생시켜 상기 제2 광빔의 변환 효율을 증가시키도록 직렬로 배열된 복수의 비선형 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 활성 매체는 가스질 매체 및 레이저 결정으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전기 광학적 펌프 장치는 레이저 다이오드 및 플래시 램프로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 활성 매체 및 상기 비선형 광 결정은 서로 공통 선형(co-linear)인 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 발진기 캐비티는 상기 제1 광빔 및 제2 광빔이 서로에 대해 소정 각도로 겹치는 발진기 캐비티를 포함하고,
    상기 발진기 캐비티는 상기 비선형 광 결정과 공통 선형 관계를 가지며, 상기 제1 광빔 및 제2 광빔 모두를 상기 비선형 광 결정 쪽으로 반사시키는 제2 말단 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 기본 파장은 1064nm이고 상기 고조파 파장은 532nm인 고조파 레이저 시스템.
  18. 제1 광빔의 파장의 고조파 파장을 갖는 제2 광빔을 발생시키는 방법에 있어서,
    Q-스위치 장치를 이용하지 않고, 펄스형 파워 소스를 사용하여 활성 매체를 광학적으로 펌핑함으로써, 기본 파장을 가지면서 1-10 kW의 피크 파워를 가지는 상기 제1 광빔을 발생시키는 단계,
    레이저 용접에 적합한 고조파 파장을 가진 제2 광빔을 발생시키기 위해 비선형 광 결정(non-linear optical crystal)의 표면에 상기 제1 광빔을 집속시키는 단계, 및
    상기 제2 광빔은 통과하고 상기 제1 광빔은 반사시키는 고조파 분리기 미러로 상기 제1 및 제2 광빔을 지향시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 고조파 파장은 녹색 파장인 것을 특징으로 하는 광빔 발생 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 집속시키는 단계가 집속 렌즈를 사용하여 상기 제1 광빔을 상기 비선형 광 결정의 표면 상에 집속시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광빔 발생 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 고조파 분리기 미러는 오목한 반사면을 갖고,
    상기 집속시키는 단계는, 상기 고조파 분리기 미러의 오목한 반사면을 사용하여 상기 제1 광빔을 상기 비선형 광 결정 상으로 집속시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광빔 발생 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광빔은 상기 고조파 분리기 미러에 직각으로 입사되는 것을 특징으로 하는 광빔 발생 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광빔은 상기 고조파 분리기 미러에 직각이 아닌 각도로 입사되며 또한 서로에 대해 소정 각도로 입사되는 것을 특징으로 하는 광빔 발생 방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 제2 광빔을 사용하여 제1 피가공물을 제2 피가공물에 용접하는 단계를 더 포함하는 광빔 발생 방법.
  24. 제18항에 있어서,
    피가공물의 재료 특성을 변경시키고, 상기 피가공물을 재형성하거나, 또는 상기 피가공물로부터 재료를 제거하도록 상기 제2 광빔을 사용하여 상기 피가공물 내에 열을 발생시키는 단계를 더 포함하는 광빔 발생 방법.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 전기 광학적 펌핑 장치가 상기 제1 광빔 내지 상기 제2 광빔의 광 경로 내에 있지 않은 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 시스템.
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