KR100767622B1 - 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템 - Google Patents
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- 제1파장의 레이저빔을 발진하는 Q-스위칭 Nd:YAG 레이저(110);상기 Q-스위칭 Nd:YAG 레이저(110)로부터 발진된 제1파장의 레이저빔을 제2파장의 레이저빔으로 변환하는 제1파장변환수단(130);상기 Q-스위칭 Nd:YAG 레이저(110)와 제1파장변환수단(130) 사이에 위치하여 상기 Q-스위칭 Nd:YAG 레이저(110)에서 출력되는 레이저빔의 광로를 변환하여 상기 제1파장변환수단(130)으로 입력하는 제1빔경로변경수단(120);상기 제1파장변환수단(130)으로부터 변환 출력되는 제2파장의 레이저빔을 증폭하여 제2파장의 레이저빔을 출력하는 Er:YAG 로드(150);상기 제1파장변환수단(130)과 Er:YAG 로드(150) 사이에 위치하여 상기 제1파장변환수단(130)에서 출력되는 레이저빔의 광로를 변환하여 상기 Er:YAG 로드(150)로 입력하는 제2빔경로변경수단(140);상기 Er:YAG 로드(150)의 출력단에 위치하여 상기 Er:YAG 로드(150)에서 출력되는 레이저빔의 광로를 변환하는 제3빔경로변경수단(160); 및상기 제3빔경로변경수단(160)의 출력단에 위치하여 상기 제3빔경로변경수단(160)에서 출력되는 레이저빔의 광로를 변환하는 제4빔경로변경수단(170)을 포함하여 구성되되,상기 제1빔경로변경수단(120)은, 상기 Q-스위칭 Nd:YAG 레이저(110)로부터 출력되는 레이저빔의 빔경로를 90도 변경하는 제1반사거울(121)과, 상기 제1반사거울(121)로부터 반사된 레이저빔이 상기 Q-스위칭 Nd:YAG 레이저(110)에서 출력되는 레이저빔과 동일한 방향으로 진행되도록 상기 제1반사거울(121)로부터 반사된 레이저빔의 빔경로를 90도 변경하는 제2반사거울(122)로 구성되고,상기 제2빔경로변경수단(140)은, 상기 제1파장변환수단(130)으로부터 출력되는 레이저빔의 빔경로를 90도 변경하는 제3반사거울(141)과, 상기 제3반사거울(141)로부터 반사된 레이저빔이 상기 제1파장변환수단(130)에서 출력되는 레이저빔의 역방향으로 진행되도록 상기 제3반사거울(141)로부터 반사된 레이저빔의 빔경로를 90도 변경하는 제4반사거울(142)로 구성되고,상기 제3빔경로변경수단(160)은, 상기 Er:YAG 로드(150)로부터 출력되는 레이저빔의 빔경로를 90도 변경하는 제5반사거울(161)과, 상기 제5반사거울(161)로부터 반사된 레이저빔이 상기 Er:YAG 로드(150)에서 출력되는 레이저빔과 동일 방향으로 진행되도록 상기 제5반사거울(161)로부터 반사된 레이저빔의 빔경로를 90도 변경하는 제6반사거울(162)로 구성되고,상기 제4빔경로변경수단(170)은, 상기 제6반사거울(162)로부터 출력되는 레이저빔의 빔경로를 90도 변경하는 제7반사거울(171)과, 상기 제7반사거울(171)로부터 반사된 레이저빔이 상기 Er:YAG 로드(150)에서 출력되는 레이저빔과 동일 방향으로 동일한 경로 상에서 진행되도록 상기 제7반사거울(171)로부터 반사된 레이저빔의 빔경로를 90도 변경하는 제8반사거울(172)로 구성되며,상기 제1반사거울(121)이 장착되어 상기 제1반사거울(121)을 선형운동시켜서 상기 제1반사거울(121)을 빔경로 상에 삽입하거나 빔경로 상에서 벗어나도록 하는 제1선형운동수단(191);상기 제4반사거울(142)이 장착되어 상기 제4반사거울(142)을 선형운동시켜서 상기 제4반사거울(142)을 빔경로 상에 삽입하거나 빔경로 상에서 벗어나도록 하는 제2선형운동수단(192);상기 제5반사거울(161)이 장착되어 상기 제5반사거울(161)을 선형운동시켜서 상기 제5반사거울(161)을 빔경로 상에 삽입하거나 빔경로 상에서 벗어나도록 하는 제3선형운동수단(193);상기 제8반사거울(172)이 장착되어 상기 제8반사거울(172)을 선형운동시켜서 상기 제8반사거울(172)을 빔경로 상에 삽입하거나 빔경로 상에서 벗어나도록 하는 제4선형운동수단(194); 및상기 제1선형운동수단(191)과 제2선형운동수단(192)과 제3선형운동수단(193)과 제4선형운동수단(194)의 선형운동을 제어하는 컨트롤러(C)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템.
- 청구항 6에 있어서, 상기 컨트롤러(C)는,상기 제4반사거울(142), 제5반사거울(161) 및 제8반사거울(172)이 동시에 빔경로 상에 위치하거나 빔경로에서 벗어나도록 하기 위하여 상기 제2선형운동수단(192), 제3선형운동수단(193) 및 제4선형운동수단(194)의 구동을 동시에 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템.
- 청구항 7에 있어서,상기 제1반사거울(121)의 후단에 위치하고, 상기 제1선형운동수단(191)의 구동에 의해서 상기 제1반사거울(121)이 빔경로에서 이탈된 경우, 상기 Q-스위칭 Nd:YAG 레이저(110)로부터 출력되는 제1파장의 레이저빔을 제3파장의 레이저빔으로 변환하는 제2파장변환수단(180)이 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템.
- 청구항 8에 있어서,빔경로 상에 삽입된 경우의 상기 제4반사거울(142)과 제5반사거울(161)의 외측에서 상기 Er:YAG 로드(150)의 빔경로 상에 위치하고 상기 Er:YAG 로드(150)에서 출력되는 광을 전반사하는 'Er:YAG 로드 반사거울'(151);상기 'Er:YAG 로드 반사거울'(151)의 대향 위치에서 상기 'Er:YAG 로드 반사거울'(151)에 의해서 반사된 광을 부분적으로 반사하고 부분적으로 투과하는 'Er:YAG 로드 출력거울'(152)이 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템.
- 청구항 9에 있어서,상기 제1파장변환수단(130)은,상기 제1파장의 광을 제2파장으로 변환하는 KTA(Potassium Titanyl Arsenate)결정(131); 및상기 KTA결정(131)의 전단과 후단에서 빔경로 상에 위치하여 제1파장의 레이저빔만이 상기 KTA결정(131)으로 입사되도록 하고 제2파장의 레이저빔만이 KTA결정(131)으로부터 출력되도록 하는 KTA반사거울(132)과 KTA출력거울(133)로 구성되고,상기 제2파장변환수단(180)은,상기 제1파장의 레이저빔을 제3파장으로 파장 변환하는 KTP(Potassium Titanyl Phosphate)결정(181); 및상기 KTP결정(181)의 후단에서 제3파장의 레이저빔을 투과시키고 제1파장의 레이저빔은 반사시키는 KTP거울(182)로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템.
- 청구항 10에 있어서,상기 KTP결정(181)과 KTP거울(182)이 장착되어 상기 KTP결정(181)과 KTP거울을 일체로 선형운동시켜서 상기 KTP결정(181)과 KTP거울(182)을 빔경로 상에 삽입하거나 빔경로 상에서 벗어나도록 하는 제5선형운동수단(195)이 더 포함되어서 구성되고,상기 컨트롤러(C)는 상기 제5선형운동수단(195)의 선형운동을 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템.
- 청구항 6 내지 청구항 11 중에서 어느 하나의 청구항에 있어서,상기 Q-스위칭 Nd:YAG 레이저(110)는,전원공급부로부터 전원을 공급받아서 발광하는 제1플래쉬램프(111);상기 제1플래쉬램프(111)로부터 입력된 여기광을 증폭 발진하는 Nd:YAG 로드(112);상기 Nd:YAG 로드(112)의 양 측에 위치하여 상기 Er:YAG 로드(112)로부터 출력되는 제1파장의 레이저빔을 각각 전반사 및 부분 반사하여 레이저빔을 증폭시키는 Nd:YAG 전반사거울(113a)과 Nd:YAG 출력거울(113b);상기 Nd:YAG 로드(112)로부터 발생한 광을 선형 편광시키는 편광자(Polarizer)(114);상기 편광자(114)와 Nd:YAG 전반사거울(113a) 사이에 위치하여, 전압이 인가되는 경우에는 입사되는 광을 1/4파장 위상 지연시켜서 투과시키고 전압이 인가되지 않는 경우에는 위상 변화 없이 투과시키는 포켈스 셀(115);상기 포켈스 셀(115)과 편광자(114) 사이에 위치하여, 상기 편광자(114)로부터 입사된 선형 편광된 광을 원형 편광의 광으로 변환시켜서 투과시키고, 상기 포켈스 셀(115)로부터 입사되는 광을 1/4파장 위상 지연시켜서 투과시키는 1/4파장위상지연기(quarter waveplate)(116)를 포함하여 구성되고,상기 1/4파장위상지연기(116)를 선형운동시켜서 상기 1/4파장위상지연기(116)를 빔경로 상에 삽입하거나 빔경로에서 벗어나도록 하는 제6선형운동수단(196)이 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템.
- 청구항 12에 있어서,상기 제1파장은 1064nm이고, 제2파장은 2936nm인 것을 특징으로 하는 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템.
- 청구항 13에 있어서,상기 제1반사거울(121)의 반사면과 제2반사거울(122)의 반사면은 1064nm 파장의 레이저빔이 전반사되도록 코팅되어 있고,상기 KTA반사거울(132)의 외면(132a)은 1064nm 파장이 레이저빔은 투과되도록 코팅되어 있고,KTA반사거울(132)의 내면(132b)은, 1669nm 파장 및 2936nm 파장의 레이저빔은 전반사되고 1064nm 파장의 레이저빔은 95% 이상의 투과율을 갖도록 코팅되어 있고,상기 KTA출력거울(133)의 내면(133b)은, 1669nm 파장 및 1064nm 파장의 레이저빔은 전반사되고 2936nm 파장의 레이저빔은 98% 이상의 투과율을 갖도록 코팅되어 있고,상기 KTA출력거울(133)의 외면(133a)은 2936nm 파장이 레이저빔이 투과되도록 코팅되어 있고,상기 제3반사거울(141)과 제4반사거울(142)과 제5반사거울(161)과 제6반사거울(162)과 제7반사거울(171)과 제8반사거울(172)의 반사면은 2936nm 파장의 레이저빔이 전반사되도록 코팅되어 있고,상기 Er:YAG 로드(150)의 양 끝면은 2936nm 파장의 레이저빔이 투과되도록 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템.
- 청구항 14에 있어서,상기 제3파장은 532nm인 것을 특징으로 하는 멀티 파장 발진 레이진 시스템.
- 청구항 15에 있어서,상기 KTP거울(182)의 내면(182b)은, 1064nm 파장의 레이저빔은 전반사하고 532nm 파장의 레이저빔은 98% 이상의 투과율을 갖도록 코팅되어 있고,상기 KTP거울(182)의 외면(182a)은, 532nm 파장의 레이저빔만이 투과되도록 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티 파장 및 멀티 펄스폭 발진 레이저 시스템.
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