WO2021112618A1 - 레이저 광원모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그 - Google Patents

레이저 광원모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그 Download PDF

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WO2021112618A1
WO2021112618A1 PCT/KR2020/017640 KR2020017640W WO2021112618A1 WO 2021112618 A1 WO2021112618 A1 WO 2021112618A1 KR 2020017640 W KR2020017640 W KR 2020017640W WO 2021112618 A1 WO2021112618 A1 WO 2021112618A1
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WO
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collimating lens
lens
collimating
support
module
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Application number
PCT/KR2020/017640
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English (en)
French (fr)
Inventor
배수진
이대식
Original Assignee
한국전기연구원
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range

Definitions

  • the present invention relates to a laser light source module, and more particularly, to a laser light source module and a manufacturing jig for manufacturing the same.
  • a laser is a device that produces light with a constant frequency.
  • 'LASER' is an abbreviation written only with capital letters meaning 'amplified light from induction of radiation'.
  • light is a laser
  • a laser is light composed of only one wavelength, and has excellent straightness and high energy, so it is being applied in various fields such as optical communication, precision processing, and endoscopy.
  • a laser system using a laser includes a laser light source to which an optical fiber for transmitting a laser beam is coupled, and the laser light source is installed between a laser source such as a laser diode generating a laser beam, and the laser source and the optical fiber. It is common to include an optical system for condensing a laser beam generated from a laser source onto an optical fiber.
  • a laser beam is output by applying a current directly to a laser diode (laser source), and using an alignment device, holding the lens with a gripper and moving it up, down, left and right to precisely align it, and then fix it with UV curing epoxy (epoxy).
  • laser source laser diode
  • alignment device holding the lens with a gripper and moving it up, down, left and right to precisely align it, and then fix it with UV curing epoxy (epoxy).
  • the manufacturing cost can be reduced without expensive equipment by inserting and aligning the lenses at a predetermined position using a mechanical structure such as a groove.
  • misalignment may occur due to product tolerances in optical parts or machining tolerances or coupling tolerances in mechanisms, and alignment correction is difficult due to a fixed mechanism structure.
  • An object of the present invention is to provide a laser light source module having a structure in which a lens is easily aligned with respect to an optical path of a laser beam and a manufacturing jig for manufacturing the same in order to solve the above problems.
  • the present invention was created to achieve the object of the present invention as described above, and the present invention forms a part of the laser light source module 10 and includes a base portion 990 having one or more guide portions 910 installed on the upper surface thereof and ; a source module 100 including a laser source 110 irradiating a laser beam in a straight optical path L, and a source support unit 120 installed in the base unit 990 to support the laser source 110;
  • the first collimating lens 210 installed on the optical path L to collimate the laser beam in the first collimating direction X, and the guide unit 910 to support the first collimating lens 210 can be moved a first collimating lens module 200 including a first collimating lens support unit 220 installed to A second collimating lens 310 installed on the optical path L and collimating the laser beam in a second collimating direction Y that is perpendicular to the first collimating direction X, and a second collimating lens 310 a second collimating lens module 300 including a second collimating
  • the first collimating lens 210 is installed to be movable in the first collimating direction X, and the optical axis of the first collimating lens 210 is aligned with the first collimating lens 210 . It is fixed after alignment with the direction (X), and the second collimating lens support part 320 is installed so that the second collimating lens 310 is movable in the second collimating direction (Y), and the second collimating lens 310 is movable in the second collimating direction (Y). After aligning the optical axis of the lens 310 with the second collimating direction Y, it may be fixed.
  • the first collimating lens support part 220 includes a first support part 221 movably installed along the guide part 910; One or more first movable support parts 223 installed movably along the X-direction movement guide part 222a provided directly or indirectly on the first support part 221 and to which the first collimating lens 210 is fixed. ) may be included.
  • the first support portion 221 includes at least one first side prevention support portion 222 coupled to at least one of both sides of the first movement support portion 223 and in which the X-direction movement guide portion 222a is formed. can do.
  • the second collimating lens support part 320 includes a second support part 321 movably installed along the guide part 910; One or more second movable support parts 323 installed movably along the Y-direction movement guide part 322a provided in the second support part 321 directly or indirectly and to which the second collimating lens 310 is fixed. ) may be included.
  • the condensing lens support unit 420 may be coupled to an optical fiber coupling unit 490 to which an optical fiber that receives the laser beam from the condensing area and transmits it to the outside is coupled.
  • the present invention also provides a jig for manufacturing a laser light source module for manufacturing a laser light source module having the above configuration, comprising: a main base plate 890 to which the base portion 990 is coupled and fixed; a detection module guide portion 880 forming a straight line with the reference guide portion 910 to which the condensing lens module 400 of the guide portion 910 is coupled; A light source comprising a beam detection module 500 for detecting a laser beam to align the first collimating lens, the second collimating lens, and the condensing lens 410 based on the optical path L Disclosed is a manufacturing jig for manufacturing a module.
  • a laser light source module and a manufacturing jig for manufacturing the same comprises a lens support member movably installed in a collimation direction as a single lens module, and includes a base portion movably installed in each lens module along an optical path.
  • the laser light source module and the manufacturing jig for manufacturing the same according to the present invention are fixed after aligning the optical axis of the first collimating lens and finally aligning the optical axis of the second collimating lens in a state in which the base constituting the laser light source is fixed.
  • the base constituting the laser light source is fixed.
  • the laser light source module and the manufacturing jig for manufacturing the same when a laser diode (laser source) and an optical fiber (optical fiber) are optically coupled through one or more lenses, through precision machining and markers, etc. Components can be mechanically aligned in response to design values.
  • the laser light source module and the manufacturing jig for manufacturing the same corrects the alignment of the lens based on the deformation of the laser beam for correcting the misalignment of the optical axis due to tolerances of assembly, components, etc., and performs predetermined operation steps.
  • the optical module including the worked laser diode and optical system is separated and configured as a laser light source module, thereby repeatedly performing optical axis alignment of the light source module to improve the efficient and easy assembly of the light source module and to improve the productivity of repeated manufacturing.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a part of a laser light source module according to the present invention.
  • FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view taken in a direction III-III in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view taken in a direction II-II in FIG. 1 .
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the configuration of a laser source.
  • 5A to 5C are a combined perspective view and an exploded perspective view showing the configuration of a first collimating lens module of the laser light source module of FIG. 1 .
  • 6A to 6C are a combined perspective view and an exploded perspective view showing the configuration of a second collimating lens module of the laser light source module of FIG. 1 .
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the configuration of the condensing lens module.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a manufacturing jig for manufacturing the laser light source module shown in FIG. 1 .
  • FIG. 9 is a plan view showing the jig for manufacturing of FIG. 8 .
  • FIG. 10 is an enlarged view of part A of FIG. 9 .
  • 11A to 11C are conceptual views illustrating the concept of optical axis alignment of the first collimating lens and the second collimating lens, respectively.
  • 12A and 12C are conceptual views illustrating the concept of optical axis alignment of the first collimating lens and the second collimating lens, respectively.
  • the laser light source module 10 is a laser light source constituting the laser light source module 10 completed by coupling with a separate additional member after optical alignment. Various configurations are possible depending on the coupling structure with the additional member. Do.
  • the laser light source module 10 forms a part of the laser light source module 10 and includes a base portion 990 having one or more guide portions 910 installed on the upper surface thereof and ; a source module 100 installed on the base 990; a first collimating lens module 200; a second collimating lens module 300; and a condensing lens module 400 .
  • the base part 990 is a configuration in which one or more guide parts 910 are installed on the upper surface and form a part of the laser light source module 10, and may include a play member for convenience of coupling with a manufacturing jig to be described later. .
  • the guide part 910 is a configuration that guides the first collimating lens 210, the second collimating lens 310 and the condensing lens 410 to be described later on the optical path L of the laser beam to be positioned.
  • various configurations are possible depending on the coupling structure of the first collimating lens module 200 , the second collimating lens module 300 and the condensing lens module 400 and the movement method according to the optical path L.
  • the guide part 910 may have a linear guide rail structure.
  • the guide part 910 may be integrally formed with the base part 990 by precision machining, or may be fixedly coupled to the upper surface of the base part 990 by a bolt or the like.
  • the guide unit 910 divides one laser beam into a plurality of laser beams or condenses a plurality of source modules 100 into one condensing lens module 400, among the entire optical path of the laser beam A divided optical path is set, and in this case, a plurality of divided structures are possible, such as being installed in plurality at positions corresponding to each divided optical path.
  • the source module 100 as shown in FIGS. 1 to 4, a laser source 110 for irradiating a laser beam with a straight optical path L coupled to the base 990, and a laser source ( As a configuration including the source support part 120 installed on the base part 990 to support the 110), various configurations are possible.
  • the laser source 110 is a configuration for irradiating a laser beam to a linear optical path L coupled to the base 990, and any configuration is possible as long as it is a laser source capable of generating a laser beam.
  • the laser source 110 may be composed of a laser diode that emits light when power is applied to the anode and the cathode 111 .
  • the source support part 120 is a configuration installed on the base part 990 to support the laser source 110 , and any configuration is possible as long as it can support the laser source 110 .
  • the source support unit 120 needs to be precisely positioned so that the laser beam generated from the laser source 110 is irradiated along the optical path L, and is composed of one or more members made of aluminum or an alloy thereof. can be
  • the source support unit 120 may include a source receiving unit 121 on which the laser source 110 described above is mounted, and one or more screws ( ) for fixing the source receiving unit 121 to the upper surface of the base unit 990 . 124) may be included.
  • the source seating part 121 is a configuration in which the laser source 110 is seated and fixed, and various configurations are possible depending on the coupling structure of the laser source 110 and the coupling structure with the base part 990 , and one A block structure can be achieved.
  • the screw 124 is a member for fixing the source seating part 121 to the base part 990, and various configurations are possible, and a washer 127 made of metal or synthetic resin (including rubber) is interposed to the source seating part ( 121) may be fixed to the base portion 990.
  • the source support unit 120 according to the fixing structure of the laser source 110, a mounting fixing member for exposing the light emitting portion of the laser source 110 seated on the source receiving unit 121 to the optical path (L) ( 123) may be further included.
  • the fixing member 123 is a member coupled to the source receiving unit 121 in a state where the light emitting part of the laser source 110 seated on the source receiving unit 121 is exposed to the optical path L, and has various configurations. It is possible.
  • the fixing member 123 is a plate member that is coupled to the front surface of the source receiving part 121 facing the optical path L and has a through hole 125 through which the end of the laser source 110 is penetrated. can be configured.
  • the fixing member 123 of the plate member may be fixed by a screw 126 or the like.
  • the laser source 110 since a lot of heat is generated during light emission, it is preferable that a configuration for heat dissipation is added, for example, a thermoelectric module that performs cooling by a Peltier element on the bottom surface of the source receiving part 121 . 180 may be additionally installed.
  • thermoelectric module 180 has a plate-like shape and is installed between the bottom surface of the source seating part 121 and the top surface of the base part 990 or adjacent to the part where the source seating part 121 is installed. 990), various installation structures are possible.
  • one or more heat dissipation blocks 190 may be installed to maximize the effect of dissipating heat emitted from the thermoelectric module 180 as an integral member or a separate member from the base portion 990 on which the thermoelectric module 180 is installed. .
  • the heat dissipation block 190 may be installed on the bottom surface of the base unit 990 on which the thermoelectric module 180 is installed.
  • an optical system composed of one or more lenses installed on the optical path L between the source module 100 and the light collecting module 400 to be described later is installed.
  • the optical system may include one or more lens modules that form one linear optical path L from one source module 100 to one light collecting module 400 .
  • the optical system can be configured in various ways, such as a condensing module 400 after being merged into one optical path from a plurality of first optical paths composed of a plurality of source modules 100 .
  • the optical system may include at least one of a reflector, a prism, and a beam splitter.
  • the optical system forms one linear optical path L from one source module 100 to one light collecting module 400.
  • the first collimating lens module 200 includes a first collimating lens 210 for collimating a laser beam in a first collimating direction (X), and is installed on the optical path (L) in the first collimating direction. (X) to include a first collimating lens 210 for collimating the laser beam, and a first collimating lens supporting unit 220 installed movably along the guide unit 910 to support the first collimating lens 210 can
  • the first collimating lens 210 is a lens that is installed on the optical path (L) to collimate the laser beam in the first collimating direction (X), and is a cylinder lens whose curvature is changed in the first collimating direction (X). can be configured.
  • the first collimation direction X is a first direction on a plane perpendicular to the optical path L, for example, a direction perpendicular to the upper surface of the base part 990 in this embodiment, that is, the X-axis direction. is defined as
  • the first collimating lens 210 has a curvature changed in the first collimating direction (X) and forming a second collimating lens perpendicular to the first collimating direction (X). It is composed of a cylinder lens whose curvature is not changed in the 2 collimating direction (Y).
  • the first collimating lens support unit 220 is configured to be movably installed along the guide unit 910 to support the first collimating lens 210 , and various configurations are possible.
  • the first collimating lens 210 is movably installed in the first collimating direction (X), and the optical axis of the first collimating lens 210 is moved in the first collimating direction (X). ) and can be fixed after alignment.
  • the first collimating lens support part 220 may include a first support part 221 movably installed along the guide part 910 as shown in FIGS. 1 to 3 and 5 ;
  • One or more first movable support parts 223 are installed movably along the X-direction movement guide portion 222a provided directly or indirectly to the first support portion 221 and to which the first collimating lens 210 is fixed.
  • the first support part 221 is a configuration that is movably installed along the guide part 910 , and various configurations are possible depending on the coupling structure and the movement structure of the guide part 910 .
  • the first support part 221 may be configured as a single block coupled to the guide part 910 on the bottom surface to be movable in the longitudinal direction of the guide part 910 , that is, in the Z-axis direction.
  • the first support portion 221 is provided with an X-direction movement guide portion 222a for guiding the movement of the first collimating lens 210 in the X-axis direction directly or indirectly.
  • the first support part 221 is coupled to at least one side of both sides of the first movable support part 223 for stable guide and support of the first movable support part 223 to be described later and moves in the X direction.
  • the guide portion 222a may include one or more first side prevention portions 222 formed thereon.
  • the first side prevention support portion 222 is a configuration in which the first movement support portion 223 is coupled to at least one side of both sides and the X-direction movement guide portion 222a is formed, and various configurations are possible.
  • the first side preventing portion 222 is fixed at both sides of the first supporting portion 221 by one or more screws 228 .
  • the X-direction movement guide portion 222a as a portion for guiding the linear movement of the first movement support portion 223 in the X-axis direction, according to the coupling structure and movement structure of the first movement support portion 223 Various configurations are possible.
  • the first moving support portion 223 is composed of one or more and is installed movably along the X-direction movement guide portion 222a provided directly or indirectly to the first support portion 221, and a first collimating lens ( As a configuration in which 210 is fixed, various configurations are possible depending on the fixing structure of the lens and the coupling structure and movement structure with the X-direction movement guide portion 222a.
  • the first movable support parts 223 are coupled to each other to form an opening penetrating in the optical path L direction, that is, the Z-axis direction, and the first collimating lens 210 is positioned and fixed in the opening. It may be composed of a pair of 'U'-shaped blocks.
  • the first movement support portion 223, the X-direction movement guide portion 222a of the protruding structure is inserted and coupled to the linear groove 223a is located at a position corresponding to the X-direction movement guide portion (222a) .
  • linear concave groove 223a and the X-direction movement guide portion 222a preferably have an interlocking structure in cross-sectional shape to maintain a state coupled to each other in a direction perpendicular to the movement direction.
  • first movable support parts 223 formed of the 'C'-shaped block may be coupled to each other by a coupling screw 229 .
  • the first collimating lens 210 is fixedly installed by the pair of first moving support parts 223 , and the first moving support part 223 is connected to the first collimating lens 210 .
  • a coupling recess 223b into which the coupling protrusion 211 formed on at least one of the top and bottom of the first collimating lens 210 is inserted may be formed.
  • the coupling protrusion 211 is a portion formed on the first collimating lens 210 so as to be coupled to the first moving support portion 223 , and may be configured as a part of a cylinder lens.
  • the coupling groove (223b), the first movable support portion 223 as a whole, or, as shown in Figures 5a to 5c, can be formed only in one of the pair of first movable support portion (223) have.
  • the first movable support portion 223 in which the coupling recess 223b is not formed may be formed as large as the depth of the coupling recess 223b so as not to interfere with the coupling protrusion 211 .
  • the base part 990 places the first collimating lens support part 220 to which the first collimating lens 210 is coupled at a design position on the optical path L.
  • a first collimating lens position mark 911 may be formed so as to be possible.
  • the first collimating lens position mark 911 is formed or installed on the base unit 990 to place the first collimating lens support unit 220 to which the first collimating lens 210 is coupled to a design position on the optical path L. As a mark to be positioned, it may have various configurations.
  • a first setting position mark 227 corresponding to the first collimating lens position mark 911 is formed or installed.
  • the second collimating lens module 300 is installed on the optical path L and collimating the laser beam in a second collimating direction (Y) perpendicular to the first collimating direction (X). ) and a second collimating lens support 320 movably installed along the guide 910 to support the second collimating lens 310, various configurations are possible.
  • the second collimating lens 310 is a lens installed on the optical path L to collimate the laser beam in a second collimating direction (X) perpendicular to the first collimating direction (X), the second collimating direction It may be composed of a cylinder lens whose curvature is changed by (Y).
  • the second collimating direction Y is a second direction perpendicular to the first direction on a plane perpendicular to the light path L, and in this embodiment, a direction horizontal to the upper surface of the base part 990, that is, Y defined in the axial direction.
  • the second collimating lens 310 has a curvature changed according to the second collimating direction (Y) and forming a second collimating lens perpendicular to the second collimating direction (Y). It is composed of a cylinder lens whose curvature is not changed in the 1 collimation direction (X).
  • the second collimating lens support unit 320 is movably installed along the guide unit 910 to support the second collimating lens 310 , and various configurations are possible.
  • the second collimating lens 310 is movably installed in the second collimating direction (Y), and the optical axis of the second collimating lens 310 is moved in the second collimating direction (Y). ) and can be fixed after alignment.
  • the second collimating lens support part 320 may include a second support part 321 movably installed along the guide part 910 ;
  • One or more second movable support portions 323 installed movably along the Y-direction movement guide portion 322a provided in the second support portion 321 directly or indirectly and to which the second collimating lens 310 is fixed. may be included.
  • the second support portion 321 is a configuration that is movably installed along the guide portion 910 , and various configurations are possible depending on the coupling structure and the movement structure of the guide portion 910 .
  • the second support portion 321 may be configured as a single block coupled to the guide portion 910 on the bottom surface to be movable in the longitudinal direction of the guide portion 910 , that is, in the Z-axis direction.
  • the second support portion 321 is provided with a Y-direction movement guide portion 322a for guiding the movement of the second collimating lens 310 in the Y-axis direction directly or indirectly.
  • the second support portion 321 may be a protrusion formed in the Y-axis direction by protruding upward, and the Y-direction movement guide portion 322a may be integrally formed.
  • the Y-direction movement guide portion 322a is coupled to a second movement support portion 323 to be described later to guide the movement of the second movement support portion 323 in the Y-axis direction, and a second movement support portion
  • a second movement support portion Various configurations are possible depending on the coupling structure and the moving structure with (323).
  • the second movable support part 323 is composed of one or more and is installed movably along the Y-direction movement guide part 322a provided directly or indirectly to the second support part 321, and a second collimating lens ( As a configuration in which the 310 is fixed, various configurations are possible depending on the fixing structure of the lens and the coupling structure and the moving structure with the Y-direction movement guide part 322a.
  • the second movable support part 323 is coupled to each other to form an opening penetrating through the optical path L direction, that is, the Z-axis direction, and the second collimating lens 310 is positioned and fixed in the opening.
  • the optical path L direction that is, the Z-axis direction
  • the second collimating lens 310 is positioned and fixed in the opening.
  • the second movement support portion 323, the Y-direction movement guide portion 322a of the protruding structure is inserted and coupled to the linear concave groove (323a) is located at a position corresponding to the Y-direction movement guide portion (322a) .
  • the Y-direction movement guide portion 322a may have various structures depending on the coupling direction of the pair of second movement support portions 323 .
  • the linear recess 323a is a second movable support located at the lower side of the pair of second movable support parts 323 . It is formed on the bottom surface of the portion 323 .
  • the cross-sectional shape has a meshing structure with each other to maintain a state coupled to each other in a direction perpendicular to the movement direction.
  • pair of second movable support parts 323 composed of the 'C'-shaped block may be coupled to each other by a coupling screw 329 .
  • the second collimating lens 310 is fixedly installed by the pair of second moving supporting parts 323 , and the second moving supporting part 323 is connected to the second collimating lens 310 .
  • a coupling recess 323b into which the coupling protrusion 311 formed on at least one of both ends of the second collimating lens 310 is inserted may be formed for precise coupling.
  • the coupling protrusion 311 is a portion formed on the second collimating lens 310 so as to be coupled to the second movable support portion 323 , and may be configured as a part of a cylinder lens.
  • the coupling groove (323b) is formed in the entire second movable support portion 323, or, as shown in FIGS. 6a to 6c, only one of the pair of second movable support portions 323 can be formed. have.
  • the second movable support portion 323 in which the coupling recess 323b is not formed may be formed as large as the depth of the coupling recess 323b so as not to interfere with the coupling protrusion 311 .
  • the base part 990 is such that the second lens support part 220 to which the second collimating lens 310 is coupled is positioned at a design position on the optical path L.
  • a second collimating lens position mark 912 may be formed.
  • the second collimating lens position mark 912 is formed or installed on the base unit 990 so that the second collimating lens support unit 320 to which the second collimating lens 310 is coupled is located at a design position on the optical path L. As a mark to be positioned, it may have various configurations.
  • a second setting position mark 327 corresponding to the second collimating lens position mark 912 is formed or installed.
  • the condensing lens module 400 applies the collimated laser beam through the first collimating lens 210 and the second collimating lens 310 to a preset condensing area.
  • Various configurations are possible as a configuration including a condensing lens 410 for condensing, and a condensing lens support 420 movably installed on the guide unit 910 to support the condensing lens 410 .
  • the condensing lens 410 is a lens for condensing the laser beam collimated through the first collimating lens 210 and the second collimating lens 310 to a preset condensing area, and various configurations are possible.
  • the condensing lens 410 may be configured as a convex lens having a preset magnification in consideration of condensing a laser beam on a preset condensing area.
  • the condensing lens 410 may be fixed to the barrel 411 for stable installation on the condensing lens support 420 to be described later.
  • the condensing lens support unit 420 is movably installed in the guide unit 910 to support the condensing lens 410 , and various configurations are possible.
  • the condensing lens support part 420 may be fixed to the base part 990 after being positioned at a preset position.
  • the light collecting lens support part 420 has a seating part 423 so that the light collecting lens 410 is seated directly or by the barrel 411 to be fixed.
  • the base unit 990 is positioned so that the condensing lens support unit 220 to which the condensing lens 410 is coupled is located at a design position on the optical path (L). 913) may be formed.
  • the condensing lens position mark 913 is a mark formed or installed on the base 990 to position the condensing lens support 420 to which the second collimating lens 310 is coupled at a design position on the optical path L. may have various configurations.
  • the condensing lens support part 420 is formed or installed with a third setting position mark 427 corresponding to the condensing lens position mark 913 .
  • the condensing lens support unit 420 may further include an optical fiber coupling unit 490 to which an optical fiber (not shown) that receives a laser beam from the condensing area and transmits it to the outside is coupled.
  • the optical fiber coupling unit 490 is configured to receive the laser beam in the condensing area and transmit it to the outside, and various configurations are possible according to the standard of the optical fiber to be coupled.
  • the optical axis alignment of the optical system specifically, the optical axis alignment of one or more lenses constituting the optical system needs to be accurately performed.
  • the present invention provides a jig for manufacturing a laser light source module for manufacturing a laser light source module having the above configuration.
  • the jig for manufacturing a laser light source module includes, as shown in FIGS. 7 to 9 , a main base plate 890 to which a base part 990 is coupled and fixed; a detection module guide portion 880 forming a straight line with the reference guide portion 910 to which the condensing lens module 400 of the guide portion 910 is coupled; and a beam detection module 500 for detecting a laser beam in order to align the first collimating lens, the second collimating lens, and the condensing lens 410 with respect to the optical path L.
  • the main base plate 890 is a configuration in which the base part 990 is coupled and fixed in order to align the first collimating lens, the second collimating lens and the condensing lens 410, and may be composed of a plate-shaped plate of sufficient size.
  • a plurality of bolt holes 897 may be formed so that the base portion 990 of the laser light source module 10 of various sizes can be coupled thereto.
  • the detection module guide part 880 is a guide part forming a straight line with the reference guide part 910 to which the condensing lens module 400 is coupled among the guide parts 910 of the laser light source module 10, and various configurations are possible. .
  • the detection module guide unit 880 is a configuration for guiding the linear movement of the beam detection module 500 to be described later, and various configurations are possible depending on the coupling structure and the movement structure with the beam detection module 500 . Do.
  • the beam detection module 500 is configured to detect a laser beam in order to align the first collimating lens, the second collimating lens, and the condensing lens 410 based on the optical path L, and according to the laser beam detection method Various configurations are possible.
  • the beam detection module 500 includes a plate-shaped member on which an image of a laser beam is formed on the surface for optical axis alignment according to the position adjustment of the first collimating lens, the second collimating lens and the condensing lens 410, and the light of the laser beam.
  • a photodetector for detection is possible.
  • the beam detection module 500 is preferably installed to be movable in the optical path (L) direction according to the alignment of the optical axis of each lens.
  • the base part 990 to which the source module 100 is fixedly coupled among the laser light source modules 10 shown in FIGS. 1 to 6 is coupled to the main base plate 890 .
  • the reference guide part 910 to which the condensing lens module 400 is coupled among the guide parts 910 of the laser light source module 10 is installed to form a straight line with the detection module guide part 880 .
  • the first collimating lens module 200 is coupled to the guide part 910 ,
  • the first collimating lens support unit 220 to which the first collimating lens 210 is coupled is positioned at a design position on the optical path L using the first collimating lens position mark 911 and the first setting position mark 227 . to fix the first collimating lens module 200 to the base part 990 .
  • the first movable support part 223 to which the first collimating lens 210 is coupled is moved with respect to the first support part 221 .
  • the optical axis of the first collimating lens 210 is aligned in the first collimating direction (X) by using the beam detection module 500 while moving it minutely in the collimating direction (X).
  • An optical axis alignment process of the first collimating lens 210 in the first collimating direction X is the same as in FIGS. 11A to 11C .
  • the alignment of the optical axis of the first collimating lens 210 in the first collimating direction X may be performed by one or more alignment modules 810 as it requires fine movement instead of manual work.
  • the alignment module 810 is a module for minutely moving the first moving support part 223 to which the first collimating lens 210 is coupled in the first collimating direction (X) with respect to the first supporting part 221 . Any configuration is possible as long as the first movable support part 223 can be moved finely in the first collimation direction (X).
  • the first moving support part 223 is fixed with respect to the first supporting part 221 by epoxy or the like.
  • the position on the optical path L of the first collimating lens 210 is determined by the beam detection module 500 ) can be used to finely adjust the position of the first collimating lens 210 in the Z-axis direction.
  • the first collimating lens module 200 may be finally fixed to the base portion 990 by using an epoxy or the like.
  • the second collimating lens module 300 is coupled to the guide unit 910 and the second collimating lens support unit 320 to which the second collimating lens 310 is coupled is sighted using the second collimating lens position mark 912 and the second setting position mark 327 .
  • the second collimating lens module 300 is fixed to the base part 990 by positioning it at a design position on the furnace L.
  • the second movable support part 323 to which the second collimating lens 310 is coupled is moved with respect to the second support part 321 .
  • the optical axis of the second collimating lens 310 is aligned in the second collimating direction (X) using the beam detection module 500 while finely moving in the collimating direction (Y).
  • FIGS. 12A to 12C The alignment of the optical axis of the second collimating lens 310 in the second collimating direction Y is shown in FIGS. 12A to 12C .
  • the alignment of the optical axis of the second collimating lens 310 in the second collimating direction Y may be performed by one or more alignment modules 820 , since fine movement is required instead of manual work.
  • the alignment module 820 is a module for finely moving the second moving support portion 323 to which the second collimating lens 310 is coupled in the second collimating direction Y with respect to the second support portion 321. Any configuration is possible as long as the configuration is capable of moving the second movable support part 323 finely in the second collimation direction (Y).
  • the second optical axis alignment of the second collimating lens 310 in the second collimating direction (Y) is performed after the first optical axis alignment of the first collimating lens 210 in the first collimating direction (X) is performed.
  • the alignment module may be moved after the first optical axis alignment to perform the second optical axis alignment by one alignment module.
  • the second movable support part 323 is fixed with respect to the third support part 321 by epoxy or the like.
  • the position on the optical path L of the second collimating lens 310 is determined by the beam detection module 500 ) can be used to finely adjust the position of the second collimating lens 310 in the Z-axis direction.
  • the second collimating lens module 300 may be finally fixed to the base 990 by using an epoxy or the like.
  • the light collecting lens module 400 is coupled to the guide part 910 and the light collecting lens support part 420 to which the light collecting lens 410 is coupled is attached to the light collecting lens position mark 913.
  • the third set position mark 427 is positioned at a design position on the optical path L to fix the condensing lens module 400 to the base portion 990 .
  • the position on the optical path L of the condensing lens 410 may be finely adjusted in the Z-axis direction of the condensing lens 410 by using the beam detection module 500. .
  • the final position of the condensing lens 410 is a position where the laser beam irradiated from the laser source 110 and passing through the first collimating lens 210 and the second collimating lens 320 is focused on the light receiving surface of the optical fiber, that is, The focal position of the condensing lens 410 is finely adjusted so that it is located on the light receiving surface of the optical fiber.
  • the condensing lens module 400 is a circular convex lens so that the condensing lens 410 is accurately positioned in the optical path L in the X-axis direction, the Y-axis direction and the Z-axis in addition to the movement in the Z-axis direction. Correcting minute positional and rotational errors on the optical path L by supporting the condensing lens 410 to enable micro-rotation on a vertical axis, for example, the X-axis as the rotational axis and/or the Y-axis as the rotational axis. can do.
  • the condensing lens module 400 may be finally fixed to the base 990 by using an epoxy or the like.
  • the source module 100, the first collimating lens module 200, the second collimating lens module 300 and the condensing lens module ( The base part 990 to which 400 is fixed is separated from the main base plate 890 of the jig for manufacturing the light source module, and a separate housing is coupled to the base part 990 to complete the laser light source module 10 .
  • the base part 990 for manufacturing the new light source module 10 is coupled to the main base plate 890 of the jig for manufacturing the light source module, the above-described source module 100, the first collimating lens module 200, A new light source module 10 is manufactured by sequentially positioning and fixing the second collimating lens module 300 and the condensing lens module 400 .
  • the light source module manufacturing jig and light source module manufacturing method according to the present invention having the above configuration has the following advantages.
  • the coupling state of the laser source 110 to the base part 990 may vary.
  • the jig for manufacturing the light source module and the method for manufacturing the light source module according to the present invention the source module 100, the first collimating lens module ( 200), the second collimating lens module 300 and the condensing lens module 400 are sequentially adjusted and fixed, so that the position of each lens can be easily and accurately adjusted.
  • the first collimating lens 210 the second collimating lens 320 and There is a problem in that the laser beam passing through the condensing lens 420 is not accurately imaged on the light receiving surface of the optical fiber.
  • the first collimating lens module 200, the second collimating lens module 300, and the condensing lens module 400 are sequentially positioned and fixed, thereby irradiated from the laser source 110.
  • the laser beam passing through the first collimating lens 210, the second collimating lens 320, and the condensing lens 420 can be accurately imaged on the light receiving surface of the optical fiber.
  • the FAC lens first collimating lens
  • SAC lens second collimating lens
  • the axis of the lens is precisely positioned at the center of the laser diode according to the shape of the laser beam formed according to the change in the distance between the laser diode (laser source) and the measurement unit (beam detection module) in the measurement unit (beam detection module) Can be adjusted.
  • the optical axis can be precisely adjusted by changing the position and shape of the formed laser beam. can be corrected without expensive alignment equipment, reducing the manufacturing cost for optical axis alignment of the lens.
  • a focusing lens that combines the collimated laser beam into an optical fiber (optical fiber) is also roughly positioned at a predetermined design position, and is formed at the focal length through the center of the collimated laser beam and the focusing lens (condensing lens).
  • the center of the focusing lens can be adjusted to match by comparing the laser focal centers.
  • the optical axis can be precisely adjusted by changing the position and shape of the laser beam formed in the measuring unit (beam detection module), the optical axis mismatch of the optical module caused by machining tolerance or component tolerance can be corrected without expensive alignment equipment. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost for aligning the optical axis of the lens.
  • optical axis alignment method as described above, by repeatedly performing the optical axis alignment of the optical module, it is possible to improve the productivity of the efficient and easy assembly and repeated manufacturing of the optical module.

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Abstract

본 발명은 레이저 광원모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저광원 모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그에 관한 것이다. 본 발명은, 레이저 광원모듈(10)의 일부를 이루며 상면에 하나 이상의 가이드부(910)가 설치된 베이스부(990)와; 직선의 광경로(L)로 레이저빔을 조사하는 레이저소스(110)와, 레이저소스(110)를 지지하도록 베이스부(990)에 설치된 소스지지부(120)를 포함하는 소스모듈(100)과; 광경로(L) 상에 설치되어 제1시준방향(X)으로 레이저빔을 시준하는 제1시준렌즈(210)와, 제1시준렌즈(210)를 지지하도록 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치된 제1시준렌즈지지부(220)를 포함하는 제1시준렌즈모듈(200)과; 광경로(L) 상에 설치되어 제1시준방향(X)과 수직을 이루는 제2시준방향(Y)으로 레이저빔을 시준하는 제2시준렌즈(310)와, 제2시준렌즈(310)를 지지하도록 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치된 제2시준렌즈지지부(320)를 포함하는 제2시준렌즈모듈(300)과; 제1시준렌즈(210) 및 제2시준렌즈(310)를 거쳐 시준된 레이저빔을 미리 설정된 집광영역에 집광하는 집광렌즈(410)와, 집광렌즈(410)를 지지하도록 가이드부(910)에 이동가능하게 설치된 집광렌즈지지부(420)를 포함하는 집광렌즈모듈(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원모듈을 개시한다.

Description

레이저 광원모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그
본 발명은 레이저 광원모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저광원 모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그에 관한 것이다.
레이저는 주파수가 일정한 빛을 만들어 내는 장치를 말한다.
구체적으로 'LASER'는, '복사 광선의 유도에서 나온 증폭된 빛'이란 뜻의 영문 대문자만을 따서 쓴 줄임말이며, 기체 분자나 고체 속에 있는 전자를 에너지가 높은 상태로 해 놓았을 때 그 에너지에서 나오는 빛이 레이저이다.
레이저는 오직 하나의 파장으로 이루어진 빛으로, 뛰어난 직진성과 높은 에너지를 갖고 있어, 광통신, 정밀가공, 내시경 등 다양한 분야에서 응용되고 있다.
한편, 레이저를 응용하는 레이저 시스템은, 레이저빔 전송을 위한 광파이버가 결합되는 레이저 광원을 포함하고, 레이저 광원은, 레이저빔을 발생시키는 레이저 다이오드와 같은 레이저 소스와, 레이저 소스 및 광파이버 사이에 설치되어 레이저 소스에서 발생되는 레이저빔을 광파이버에 집광하는 광학계를 포함함이 일반적이다.
이때 정밀가공, 내시경 등으로 응용되는 레이저 광원을 구성함에 있어서 레이저 소스 및 광학계, 특히 하나 이상의 렌즈에 의하여 구성되는 광학계의 정렬이 매우 중요하다.
특히 소형 레이저 광원의 구성시 렌즈 등의 부품의 가공과정 및 조립과정에서 발생되는 미세한 오차에 의하여 광학계의 정렬이 원활하지 못한 문제점이 있다.
구체적으로 종래는 레이저다이오드(레이저소스)에 직접 전류 인가하여 레이저빔을 출력하고, 정렬장비를 이용하여 렌즈를 그립퍼로 잡고 상하좌우로 움직이면서 정밀하게 정렬한 후 UV curing epoxy(에폭시)로 고정한다.
그러나 종래의 방법에 의하면 고가의 정렬장비 및 충분한 제조공간 등이 필요하여 제조비용을 증가시키는 문제점이 있다.
또한, 종래의 다른 방법에 의하면 홈 등 기구 구조물을 이용하여 렌즈들을 정해진 위치에 삽입하여 정렬함으로써 고가의 장비 없이 제조비용을 절감하기도 한다.
그러나 광학부품에서의 제품 공차나 기구에서의 가공 공차나 결합 공차 등으로 인하여 부정결합이 발생할 수 있는데, 고정된 기구 구조물로 인하여 정렬 보정이 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 레이저빔의 광경로를 기준으로 렌즈의 위치 정렬이 용이한 구조의 레이저 광원모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그를 제공하는데 있다.
본 발명은, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 레이저 광원모듈(10)의 일부를 이루며 상면에 하나 이상의 가이드부(910)가 설치된 베이스부(990)와; 직선의 광경로(L)로 레이저빔을 조사하는 레이저소스(110)와, 레이저소스(110)를 지지하도록 베이스부(990)에 설치된 소스지지부(120)를 포함하는 소스모듈(100)과; 광경로(L) 상에 설치되어 제1시준방향(X)으로 레이저빔을 시준하는 제1시준렌즈(210)와, 제1시준렌즈(210)를 지지하도록 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치된 제1시준렌즈지지부(220)를 포함하는 제1시준렌즈모듈(200)과; 광경로(L) 상에 설치되어 제1시준방향(X)과 수직을 이루는 제2시준방향(Y)으로 레이저빔을 시준하는 제2시준렌즈(310)와, 제2시준렌즈(310)를 지지하도록 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치된 제2시준렌즈지지부(320)를 포함하는 제2시준렌즈모듈(300)과; 제1시준렌즈(210) 및 제2시준렌즈(310)를 거쳐 시준된 레이저빔을 미리 설정된 집광영역에 집광하는 집광렌즈(410)와, 집광렌즈(410)를 지지하도록 가이드부(910)에 이동가능하게 설치된 집광렌즈지지부(420)를 포함하는 집광렌즈모듈(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원모듈을 개시한다.
상기 제1시준렌즈지지부(220)는, 상기 제1시준렌즈(210)가 상기 제1시준방향(X)으로 이동가능하게 설치되고, 상기 제1시준렌즈(210)의 광축을 상기 제1시준방향(X)과의 정렬 후 고정되며, 상기 제2시준렌즈지지부(320)는, 상기 제2시준렌즈(310)가 상기 제2시준방향(Y)으로 이동가능하게 설치되고, 상기 제2시준렌즈(310)의 광축을 상기 제2시준방향(Y)과의 정렬 후 고정될 수 있다.
상기 제1시준렌즈지지부(220)는, 상기 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 제1지지부분(221)과; 상기 제1지지부분(221)에 직접 또는 간접으로 구비된 X방향 이동가이드부분(222a)을 따라서 이동가능하게 설치되며 상기 제1시준렌즈(210)가 고정되는 하나 이상의 제1이동지지부분(223)을 포함할 수 있다.
상기 제1지지부분(221)은, 상기 제1이동지지부분(223)을 양측 중 적어도 일측에 결합되며 상기 X방향 이동가이드부분(222a)이 형성된 하나 이상의 제1측방지지부분(222)을 포함할 수 있다.
상기 제2시준렌즈지지부(320)는, 상기 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 제2지지부분(321)과; 상기 제2지지부분(321)에 직접 또는 간접으로 구비된 Y방향 이동가이드부분(322a)을 따라서 이동가능하게 설치되며 상기 제2시준렌즈(310)가 고정되는 하나 이상의 제2이동지지부분(323)을 포함할 수 있다.
상기 집광렌즈지지부(420)는, 상기 레이저빔을 상기 집광영역에서 수광하여 외부로 전달하는 광파이버가 결합되는 광파이버결합부(490)가 결합될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기와 같은 구성을 가지는 레이저 광원모듈을 제조하기 위한 레이저 광원모듈 제조용 지그로서, 상기 베이스부(990)가 결합되어 고정되는 메인베이스플레이트(890)와; 상기 가이드부(910) 중 상기 집광렌즈모듈(400)이 결합된 기준 가이드부(910)와 일직선을 이루는 검출모듈가이드부(880)와; 상기 광경로(L)를 기준으로 상기 제1시준렌즈, 상기 제2시준렌즈 및 상기 집광렌즈(410)를 정렬하기 위하여 레이저빔을 검출하는 빔검출모듈(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원모듈을 제조하기 위한 제조용 지그를 개시한다.
본 발명에 따른 레이저 광원모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그는, 시준방향에 따라 이동가능하게 설치된 렌즈지지부재를 하나의 렌즈모듈로 구성하고, 각 렌즈모듈을 광경로에 따라 이동가능하게 설치된 베이스부를 포함함으로써, 간단한 작업에 의하여 광축 정렬이 가능하여, 레이저빔의 광경로를 기준으로 렌즈의 위치 정렬이 용이한 이점이 있다.
특히 본 발명에 따른 레이저 광원모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그는, 레이저 광원을 구성하는 베이스부를 고정한 상태에서, 제1시준렌즈의 광축 정렬 후 고정, 제2시준렌즈의 광축 정렬 후 최종적으로 집광렌즈를 고정함으로써 레이저빔의 광경로를 기준으로 렌즈의 위치 정렬이 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이저 광원모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그는, 레이저다이오드(레이저소스)와 광섬유(광파이버)가 하나 이상의 렌즈를 통하여 광학 결합될 때 정밀 기구가공 및 마커(marker) 등을 통해 구성품들이 설계 값에 대응하여 기구적 정렬이 될 수 있다.
특히 본 발명에 따른 레이저 광원모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그는, 조립, 구성품 등의 공차에 의한 광축의 부정합 교정을 위해 렌즈의 정렬이 레이저빔의 변형에 기초하여 보정하고, 소정의 작업 단계들을 거쳐 정렬이 완료되면 작업된 레이저다이오드와 광학계를 포함한 광학모듈을 분리하여 레이저 광원모듈로 구성함으로써 광원모듈의 광축 정렬을 반복적으로 수행함으로써 광원모듈의 효율적이고 용이한 조립과 반복 제조의 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 레이저 광원모듈의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 2는, 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ방향의 수평 단면도이다.
도 3은, 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ방향의 수직 단면도이다.
도 4는, 레이저소스의 구성을 보여주는 분해사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는, 도 1의 레이저 광원모듈의 제1시준렌즈모듈의 구성을 보여주는 결합사시도 및 분해사시도이다.
도 6a 내지 도 6c는, 도 1의 레이저 광원모듈의 제2시준렌즈모듈의 구성을 보여주는 결합사시도 및 분해사시도이다.
도 7은, 집광렌즈모듈의 구성을 보여주는 분해사시도이다.
도 8은, 도 1에 도시된 레이저 광원모듈의 제조를 위한 제조용 지그를 보여주는 사시도이다.
도 9는, 도 8의 제조용 지그를 보여주는 평면도이다.
도 10은, 도 9에서 A 부분을 확대한 확대도이다.
도 11a 내지 도 11c는, 각각 제1시준렌즈 및 제2시준렌즈의 광축 정렬의 개념을 보여주는 개념도들이다.
도 12a 및 도 12c는, 각각 제1시준렌즈 및 제2시준렌즈의 광축 정렬의 개념을 보여주는 개념도들이다.
이하 본 발명에 따른 레이저 광원모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 레이저 광원모듈(10)은, 광학 정렬 후 별도의 부가부재와의 결합에 의하여 완성된 레이저 광원모듈(10)을 구성하는 레이저 광원으로서 부가부재와의 결합구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
이하 부가부재 결합 전의 본 발명에 따른 레이저 광원모듈(10)에 관하여 설명한다.
본 발명에 따른 레이저 광원모듈(10)은, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 광원모듈(10)의 일부를 이루며 상면에 하나 이상의 가이드부(910)가 설치된 베이스부(990)와; 베이스부(990)에 설치된 소스모듈(100)과; 제1시준렌즈모듈(200)과; 제2시준렌즈모듈(300)과; 집광렌즈모듈(400)을 포함한다.
상기 베이스부(990)는, 레이저 광원모듈(10)의 일부를 이루며 상면에 하나 이상의 가이드부(910)가 설치되는 구성으로서, 후술하는 제조용 지그와의 결합 편의를 위하여 플레이 부재를 포함할 수 있다.
한편, 상기 가이드부(910)는, 레이저빔의 광경로(L) 상에 후술하는 제1시준렌즈(210), 제2시준렌즈(310) 및 집광렌즈(410)가 위치되도록 안내하는 구성으로서, 제1시준렌즈모듈(200), 제2시준렌즈모듈(300) 및 집광렌즈모듈(400)의 결합구조 및 광경로(L)에 따른 이동방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 가이드부(910)는, 리니어 가이드 레일 구조를 가질 수 있다.
한편, 상기 가이드부(910)는, 베이스부(990)과 정밀기계 가공 등에 의하여 일체로 형성되거나, 볼트 등에 의하여 베이스부(990)의 상면에 고정 결합될 수 있다.
그리고 상기 가이드부(910)는, 하나의 레이저빔을 복수의 레이저빔으로 분할하거나, 복수의 소스모듈(100)들을 하나의 집광렌즈모듈(400)로 집광하는 경우, 레이저빔의 전체 광경로 중 분할된 광경로가 설정되며, 이때 분할된 각 광경로에 대응되는 위치에 복수로 설치되는 등 다수의 분할 구조가 가능하다.
상기 소스모듈(100)은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스부(990)와 결합되는 직선의 광경로(L)로 레이저빔을 조사하는 레이저소스(110)와, 레이저소스(110)를 지지하도록 베이스부(990)에 설치된 소스지지부(120)를 포함하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
상기 레이저소스(110)는, 베이스부(990)와 결합되는 직선의 광경로(L)로 레이저빔을 조사하는 구성으로서, 레이저빔을 발생시킬 수 있는 레이저소스이면 어떠한 구성도 가능하다.
특히 상기 레이저소스(110)는, Anode, Cathode(111)에 대한 전원인가에 의하여 발광하는 레이저 다이오드로 구성될 수 있다.
상기 소스지지부(120)는, 레이저소스(110)를 지지하도록 베이스부(990)에 설치되는 구성으로서, 레이저소스(110)를 지지할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
특히 상기 소스지지부(120)는, 레이저소스(110)에서 발생된 레이저빔이 광경로(L)를 따라서 조사되도록 정밀하게 위치될 필요가 있는바, 알루미늄 또는 그 합금 재질을 가지는 하나 이상의 부재로 구성될 수 있다.
예로서, 상기 소스지지부(120)는, 앞서 설명한 레이저소스(110)가 안착되는 소스안착부(121)와, 소스안착부(121)를 베이스부(990)의 상면에 고정하는 하나 이상의 나사(124)들을 포함할 수 있다.
상기 소스안착부(121)는, 레이저소스(110)가 안착되어 고정되는 구성으로서, 레이저소스(110)의 결합구조 및 베이스부(990)과의 결합구조에 따라서 다양한 구성이 가능하며, 하나의 블록구조를 이룰 수 있다.
상기 나사(124)는, 소스안착부(121)를 베이스부(990)에 고정하는 부재로서 다양한 구성이 가능하며, 금속 또는 합성수지(고무 포함) 재질의 와셔(127)가 개재되어 소스안착부(121)를 베이스부(990)에 고정할 수 있다.
한편, 상기 소스지지부(120)는, 레이저소스(110)의 고정구조에 따라서 소스안착부(121)에 안착된 레이저소스(110) 중 발광부분을 광경로(L)로 노출시키는 안착고정부재(123)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 고정부재(123)는, 소스안착부(121)에 안착된 레이저소스(110) 중 발광부분을 광경로(L)로 노출된 상태에서 소스안착부(121)에 결합되는 부재로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 고정부재(123)는, 광경로(L)를 향하는 소스안착부(121)의 전면에 결합되며 레이저소스(110)의 끝단 부분이 관통되는 관통공(125)이 형성된 플레이트부재로 구성될 수 있다.
이때 상기 플레이트부재의 고정부재(123)는, 나사(126) 등에 의하여 고정될 수 있다.
한편, 상기 레이저소스(110)는, 발광시 많은 열이 발생되는바 방열을 위한 구성이 추가됨이 바람직하며, 일예로서, 소스안착부(121)의 저면에 펠티어 소자에 의하여 냉각을 수행하는 열전모듈(180)이 추가로 설치될 수 있다.
상기 열전모듈(180)은, 판상의 형상을 가지며, 소스안착부(121)의 저면 및 베이스부(990)의 상면 사이에 설치되거나, 소스안착부(121)가 설치된 부분에 인접하여 베이스부(990)에 설치되는 등 다양한 설치구조가 가능하다.
그리고 상기 열전모듈(180)이 설치된 베이스부(990)와 일체로 또는 별도의 부재로서, 열전모듈(180)에서 방출된 열의 방출효과를 극대화하기 위하여 하나 이상의 방열블록(190)이 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 방열블록(190)은, 열전모듈(180)이 설치된 베이스부(990)의 저면에 설치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 레이저 광원은, 소스모듈(100) 및 후술하는 집광모듈(400) 사이에서 광경로(L) 상에 설치된 하나 이상의 렌즈로 구성된 광학계가 설치된다.
여기서 상기 광학계는, 하나의 소스모듈(100)로부터 하나의 집광모듈(400)에 이르는 하나의 직선 광경로(L)를 형성하는 하나 이상의 렌즈모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학계는, 복수의 소스모듈(100)들로 이루어지는 복수의 제1광경로로부터 하나의 광경로로 합쳐진 후 집광모듈(400)로 이루는 등 다양한 구성이 가능하다.
여기서 복수의 제1광경로로부터 하나의 광경로로 합쳐질 때는, 광학계는 반사경, 프리즘, 빔스플릿터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하 상기 광학계가 하나의 소스모듈(100)로부터 하나의 집광모듈(400)에 이르는 하나의 직선 광경로(L)를 형성하는 실시예를 들어 설명한다.
상기 제1시준렌즈모듈(200)은, 제1시준방향(X)으로 레이저빔을 시준하는 제1시준렌즈(210)를 포함하는 구성으로서, 광경로(L) 상에 설치되어 제1시준방향(X)으로 레이저빔을 시준하는 제1시준렌즈(210)와, 제1시준렌즈(210)를 지지하도록 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치된 제1시준렌즈지지부(220)를 포함할 수 있다.
상기 제1시준렌즈(210)는, 광경로(L) 상에 설치되어 제1시준방향(X)으로 레이저빔을 시준하는 렌즈로서, 제1시준방향(X)으로 곡률이 변경되는 실린더 렌즈로 구성될 수 있다.
여기서 상기 제1시준방향(X)은, 광경로(L)와 수직인 평면상에서 제1방향, 예를 들면, 본 실시예에서는 베이스부(990)의 상면과 수직을 이루는 방향, 즉 X축방향으로 정의된다.
이때 상기 제1시준렌즈(210)는, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1시준방향(X)에 따라서 곡률이 변경되고 제1시준방향(X)과 수직을 이루는 제2시준방향(Y)으로는 곡률이 변경되지 않은 실린더 렌즈로 구성된다.
상기 제1시준렌즈지지부(220)는, 제1시준렌즈(210)를 지지하도록 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 제1시준렌즈지지부(220)는, 제1시준렌즈(210)가 제1시준방향(X)으로 이동가능하게 설치되고, 제1시준렌즈(210)의 광축을 제1시준방향(X)과의 정렬 후 고정될 수 있다.
예로서, 상기 제1시준렌즈지지부(220)는, 도 1 내지 도 3, 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 제1지지부분(221)과; 제1지지부분(221)에 직접 또는 간접으로 구비된 X방향 이동가이드부분(222a)을 따라서 이동가능하게 설치되며 제1시준렌즈(210)가 고정되는 하나 이상의 제1이동지지부분(223)을 포함할 수 있다.
상기 제1지지부분(221)은, 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 구성으로서, 가이드부(910)의 결합구조 및 이동구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제1지지부분(221)은, 저면에 가이드부(910)와 결합되어 가이드부(910)의 길이방향, 즉 Z축방향으로 이동가능하게 형성된 하나의 블록으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 제1지지부분(221)은, 제1시준렌즈(210)의 X축방향 이동을 가이드하기 위한 X방향 이동가이드부분(222a)이 직접 또는 간접으로 구비된다.
예로서, 상기 제1지지부분(221)은, 후술하는 제1이동지지부분(223)의 안정적 가이드 및 지지를 위하여, 제1이동지지부분(223)을 양측 중 적어도 일측에 결합되며 X방향 이동가이드부분(222a)이 형성된 하나 이상의 제1측방지지부분(222)을 포함할 수 있다.
상기 제1측방지지부분(222)은, 제1이동지지부분(223)을 양측 중 적어도 일측에 결합되며 X방향 이동가이드부분(222a)이 형성되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 제1측방지지부분(222)은, 하나 이상의 나사(228)에 의하여 제1지지부분(221)의 양측에서 고정된다.
그리고 상기 X방향 이동가이드부분(222a)은, 제1이동지지부분(223)의 X축방향으로의 선형이동을 가이드하는 부분으로서, 제1이동지지부분(223)의 결합구조 및 이동구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
상기 제1이동지지부분(223)은, 하나 이상으로 구성되어 제1지지부분(221)에 직접 또는 간접으로 구비된 X방향 이동가이드부분(222a)을 따라서 이동가능하게 설치되며 제1시준렌즈(210)가 고정되는 구성으로서, 렌즈의 고정구조 및 X방향 이동가이드부분(222a)과의 결합구조 및 이동구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제1이동지지부분(223)은, 서로 결합되어 광경로(L) 방향, 즉 Z축방향으로 관통하는 개구를 형성하고, 그 개구에 제1시준렌즈(210)를 위치시켜 고정하는 한 쌍의 'ㄷ'자 형상의 블록으로 구성될 수 있다.
그리고 상기 제1이동지지부분(223)은, 돌출된 구조의 X방향 이동가이드부분(222a)이 삽입되어 결합되는 선형 요홈(223a)이 X방향 이동가이드부분(222a)에 대응되는 위치에 위치된다.
여기서 상기 선형 요홈(223a) 및 X방향 이동가이드부분(222a)은, 이동방향과 수직인 방향으로 서로 결합된 상태를 유지하도록 단면형상이 서로 물림구조를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 'ㄷ'자 형상의 블록으로 구성된 한 쌍의 제1이동지지부분(223)은, 결합나사(229)에 의하여 서로 결합될 수 있다.
이때 앞서 설명한 바와 같이, 상기 한 쌍의 제1이동지지부분(223)에 의하여 제1시준렌즈(210)가 고정설치되며, 제1이동지지부분(223)은, 제1시준렌즈(210)와의 정밀한 결합을 위하여 제1시준렌즈(210)의 상단 및 하단 중 적어도 하나에 형성된 결합돌부(211)가 삽입되는 결합요홈(223b)이 형성될 수 있다.
상기 결합돌부(211)는, 제1이동지지부분(223)에 결합될 수 있도록 제1시준렌즈(210)에 형성된 부분으로서, 실린더 렌즈의 일부로도 구성이 가능하다.
그리고 상기 결합요홈(223b)은, 제1이동지지부분(223) 전체에 형성되거나, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1이동지지부분(223) 중 하나에만 형성될 수 있다.
이때 상기 결합요홈(223b)이 형성되지 않은 제1이동지지부분(223)은, 결합돌부(211)에 방해되지 않게 결합요홈(223b)의 깊이만큼 크게 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1시준렌즈지지부(220)의 설치시 베이스부(990)는, 제1시준렌즈(210)가 결합된 제1시준렌즈지지부(220)를 광경로(L) 상의 설계 위치에 위치되도록 제1시준렌즈위치표식(911)가 형성될 수 있다.
상기 제1시준렌즈위치표식(911)은, 베이스부(990)에 형성 또는 설치되어 제1시준렌즈(210)가 결합된 제1시준렌즈지지부(220)를 광경로(L) 상의 설계 위치에 위치되도록 하는 표식으로서 다양한 구성을 가질 수 있다.
이때 상기 제1시준렌즈지지부(220)는, 제1시준렌즈위치표식(911)에 대응되는 제1설정위치표식(227)가 형성되거나 설치된다.
상기 제2시준렌즈모듈(300)은, 광경로(L) 상에 설치되어 제1시준방향(X)과 수직을 이루는 제2시준방향(Y)으로 레이저빔을 시준하는 제2시준렌즈(310)와, 제2시준렌즈(310)를 지지하도록 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치된 제2시준렌즈지지부(320)를 포함하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
상기 제2시준렌즈(310)는, 광경로(L) 상에 설치되어 제1시준방향(X)과 수직을 이루는 제2시준방향(X)으로 레이저빔을 시준하는 렌즈로서, 제2시준방향(Y)으로 곡률이 변경되는 실린더 렌즈로 구성될 수 있다.
여기서 상기 제2시준방향(Y)은, 광경로(L)와 수직인 평면상에서 제1방향과 수직인 제2방향, 본 실시예에서는 베이스부(990)의 상면과 수평을 이루는 방향, 즉 Y축방향으로 정의된다.
이때 상기 제2시준렌즈(310)는, 도 2, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2시준방향(Y)에 따라서 곡률이 변경되고 제2시준방향(Y)과 수직을 이루는 제1시준방향(X)으로는 곡률이 변경되지 않은 실린더 렌즈로 구성된다.
상기 제2시준렌즈지지부(320)는, 제2시준렌즈(310)를 지지하도록 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 제2시준렌즈지지부(320)는, 제2시준렌즈(310)가 제2시준방향(Y)으로 이동가능하게 설치되고, 제2시준렌즈(310)의 광축을 제2시준방향(Y)과의 정렬 후 고정될 수 있다.
예로서, 상기 제2시준렌즈지지부(320)는, 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 제2지지부분(321)과; 제2지지부분(321)에 직접 또는 간접으로 구비된 Y방향 이동가이드부분(322a)을 따라서 이동가능하게 설치되며 제2시준렌즈(310)가 고정되는 하나 이상의 제2이동지지부분(323)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2지지부분(321)은, 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 구성으로서, 가이드부(910)의 결합구조 및 이동구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제2지지부분(321)은, 저면에 가이드부(910)와 결합되어 가이드부(910)의 길이방향, 즉 Z축방향으로 이동가능하게 형성된 하나의 블록으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 제2지지부분(321)은, 제2시준렌즈(310)의 Y축방향 이동을 가이드하기 위한 Y방향 이동가이드부분(322a)이 직접 또는 간접으로 구비된다.
예로서, 상기 제2지지부분(321)은, 상측으로 돌출되어 Y축방향으로 형성된 돌기로서 Y방향 이동가이드부분(322a)이 일체로 형성될 수 있다.
상기 Y방향 이동가이드부분(322a)은, 후술하는 제2이동지지부분(323)과 결합되어 제2이동지지부분(323)의 Y축방향의 이동을 가이드하기 위한 구성으로서, 제2이동지지부분(323)과의 결합구조 및 이동구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
상기 제2이동지지부분(323)은, 하나 이상으로 구성되어 제2지지부분(321)에 직접 또는 간접으로 구비된 Y방향 이동가이드부분(322a)을 따라서 이동가능하게 설치되며 제2시준렌즈(310)가 고정되는 구성으로서, 렌즈의 고정구조 및 Y방향 이동가이드부분(322a)과의 결합구조 및 이동구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제2이동지지부분(323)은, 서로 결합되어 광경로(L) 방향, 즉 Z축방향으로 관통하는 개구를 형성하고, 그 개구에 제2시준렌즈(310)를 위치시켜 고정하는 한 쌍의 'ㄷ'자 형상의 블록으로 구성될 수 있다.
그리고 상기 제2이동지지부분(323)은, 돌출된 구조의 Y방향 이동가이드부분(322a)이 삽입되어 결합되는 선형 요홈(323a)이 Y방향 이동가이드부분(322a)에 대응되는 위치에 위치된다.
여기서 상기 Y방향 이동가이드부분(322a)은, 한 쌍의 제2이동지지부분(323)의 결합방향에 따라서 다양한 구조를 가질 수 있다.
예로서, 상기 한 쌍의 제2이동지지부분(323)은, 상하로 결합될 때, 선형 요홈(323a)은, 한 쌍의 제2이동지지부분(323) 중 하측에 위치된 제2이동지지부분(323)의 저면에 형성된다.
한편, 상기 선형 요홈(323a) 및 Y방향 이동가이드부분(322a)은, 이동방향과 수직인 방향으로 서로 결합된 상태를 유지하도록 단면형상이 서로 물림구조를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 'ㄷ'자 형상의 블록으로 구성된 한 쌍의 제2이동지지부분(323)은, 결합나사(329)에 의하여 서로 결합될 수 있다.
이때 앞서 설명한 바와 같이, 상기 한 쌍의 제2이동지지부분(323)에 의하여 제2시준렌즈(310)가 고정설치되며, 제2이동지지부분(323)은, 제2시준렌즈(310)와의 정밀한 결합을 위하여 제2시준렌즈(310)의 양측단 중 적어도 하나에 형성된 결합돌부(311)가 삽입되는 결합요홈(323b)이 형성될 수 있다.
상기 결합돌부(311)는, 제2이동지지부분(323)에 결합될 수 있도록 제2시준렌즈(310)에 형성된 부분으로서, 실린더 렌즈의 일부로도 구성이 가능하다.
그리고 상기 결합요홈(323b)은, 제2이동지지부분(323) 전체에 형성되거나, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제2이동지지부분(323) 중 하나에만 형성될 수 있다.
이때 상기 결합요홈(323b)이 형성되지 않은 제2이동지지부분(323)은, 결합돌부(311)에 방해되지 않게 결합요홈(323b)의 깊이만큼 크게 형성될 수 있다.
한편, 상기 제2시준렌즈지지부(320)의 설치시 베이스부(990)는, 제2시준렌즈(310)가 결합된 제2렌즈지지부(220)를 광경로(L) 상의 설계 위치에 위치되도록 제2시준렌즈위치표식(912)가 형성될 수 있다.
상기 제2시준렌즈위치표식(912)은, 베이스부(990)에 형성 또는 설치되어 제2시준렌즈(310)가 결합된 제2시준렌즈지지부(320)를 광경로(L) 상의 설계 위치에 위치되도록 하는 표식으로서 다양한 구성을 가질 수 있다.
이때 상기 제2시준렌즈지지부(320)는, 제2시준렌즈위치표식(912)에 대응되는 제2설정위치표식(327)이 형성되거나 설치된다.
상기 집광렌즈모듈(400)은, 도 1 내지 도 3, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1시준렌즈(210) 및 제2시준렌즈(310)를 거쳐 시준된 레이저빔을 미리 설정된 집광영역에 집광하는 집광렌즈(410)와, 집광렌즈(410)를 지지하도록 가이드부(910)에 이동가능하게 설치된 집광렌즈지지부(420)를 포함하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 집광렌즈(410)는, 제1시준렌즈(210) 및 제2시준렌즈(310)를 거쳐 시준된 레이저빔을 미리 설정된 집광영역에 집광하는 렌즈로서, 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 집광렌즈(410)는, 레이저빔을 미리 설정된 집광영역에 집광함을 고려하여 미리 설정된 배율의 볼록렌즈로 구성될 수 있다.
한편, 상기 집광렌즈(410)는, 후술하는 집광렌즈지지부(420)에의 안정적 설치를 위하여 경통(411)에 고정되어 구성될 수 있다.
상기 집광렌즈지지부(420)는, 집광렌즈(410)를 지지하도록 가이드부(910)에 이동가능하게 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 집광렌즈지지부(420)는, 미리 설정된 위치에 위치된 후 베이스부(990)에 고정될 수 있다.
그리고 상기 집광렌즈지지부(420)는, 집광렌즈(410)가 직접 또는 경통(411)에 의하여 안착되어 고정되도록 안착부(423)이 형성된다.
한편, 상기 집광렌즈지지부(420)의 설치시 베이스부(990)는, 집광렌즈(410)가 결합된 집광렌즈지지부(220)를 광경로(L) 상의 설계 위치에 위치되도록 집광렌즈위치표식(913)이 형성될 수 있다.
상기 집광렌즈위치표식(913)은, 베이스부(990)에 형성 또는 설치되어 제2시준렌즈(310)가 결합된 집광렌즈지지부(420)를 광경로(L) 상의 설계 위치에 위치되도록 하는 표식으로서 다양한 구성을 가질 수 있다.
이때 상기 집광렌즈지지부(420)는, 집광렌즈위치표식(913)에 대응되는 제3설정위치표식(427)이 형성되거나 설치된다.
한편, 상기 집광렌즈지지부(420)는, 레이저빔을 집광영역에서 수광하여 외부로 전달하는 광파이버(미도시)이 결합되는 광파이버결합부(490)가 추가로 결합될 수 있다.
상기 광파이버결합부(490)는, 레이저빔을 집광영역에서 수광하여 외부로 전달하는 구성으로서, 결합되는 광파이버의 규격 등에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
상기와 같은 구성을 가지는 레이저광원 모듈(10)은, 광학계의 광축 정렬, 구체적으로 광학계를 구성하는 하나 이상의 렌즈들의 광축 정렬이 정확히 수행될 필요가 있다.
이에, 본 발명은, 상기와 같은 구성을 가지는 레이저 광원모듈을 제조하기 위한 레이저 광원모듈 제조용 지그를 제시한다.
즉, 본 발명에 따른 레이저 광원모듈 제조용 지그는, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 베이스부(990)가 결합되어 고정되는 메인베이스플레이트(890)와; 가이드부(910) 중 집광렌즈모듈(400)이 결합된 기준가이드부(910)와 일직선을 이루는 검출모듈가이드부(880)와; 광경로(L)를 기준으로 제1시준렌즈, 제2시준렌즈 및 집광렌즈(410)를 정렬하기 위하여 레이저빔을 검출하는 빔검출모듈(500)을 포함한다.
상기 메인베이스플레이트(890)는, 제1시준렌즈, 제2시준렌즈 및 집광렌즈(410)를 정렬하기 위하여 베이스부(990)가 결합되어 고정되는 구성으로서, 충분한 크기의 판상의 플레이트로 구성될 수 있다.
이때 다양한 크기의 레이저 광원모듈(10)의 베이스부(990)가 결합될 수 있도록 다수의 볼트공(897)들이 형성될 수 있다.
상기 검출모듈가이드부(880)는, 레이저 광원모듈(10)의 가이드부(910) 중 집광렌즈모듈(400)이 결합된 기준가이드부(910)와 일직선을 이루는 가이드부로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 검출모듈가이드부(880)는, 후술하는 빔검출모듈(500)의 선형이동을 가이드하기 위한 구성으로서, 빔검출모듈(500)과의 결합구조 및 이동구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
상기 빔검출모듈(500)은, 광경로(L)를 기준으로 제1시준렌즈, 제2시준렌즈 및 집광렌즈(410)를 정렬하기 위하여 레이저빔을 검출하는 구성으로서, 레이저빔 검출방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 빔검출모듈(500)은, 제1시준렌즈, 제2시준렌즈 및 집광렌즈(410)의 위치조정에 따라서 광축 정렬을 위하여 표면에 레이저빔의 상이 맺히는 판상부재, 레이저빔의 광검출을 위한 광검출장치 등 다양한 구성이 가능하다.
한편, 상기 빔검출모듈(500)은, 각 렌즈의 광축 정렬에 따라서 광경로(L) 방향으로 이동가능하게 설치됨이 바람직하다.
이하 본 발명에 따른 레이저 광원모듈 제조용 지그를 이용하여 광축 정렬을 중심으로 레이저 광원모듈(10)의 제조방법을 설명한다.
먼저 도 1 내지 도 6에 도시된 레이저 광원 모듈(10) 중 소스모듈(100)이 고정결합된 베이스부(990)를 메인베이스플레이트(890)에 결합시킨다.
이때 상기 레이저 광원모듈(10)의 가이드부(910) 중 집광렌즈모듈(400)이 결합되는 기준 가이드부(910)가 검출모듈가이드부(880)와 일직선을 이루도록 설치한다.
상기 레이저 광원 모듈(10) 중 소스모듈(100)이 고정결합된 베이스부(990)를 메인베이스플레이트(890)에 결합되면, 제1시준렌즈모듈(200)을 가이드부(910)에 결합시켜 제1시준렌즈(210)가 결합된 제1시준렌즈지지부(220)를 제1시준렌즈위치표식(911) 및 제1설정위치표식(227)을 이용하여 광경로(L) 상의 설계 위치에 위치시켜 제1시준렌즈모듈(200)을 베이스부(990)에 고정한다.
상기 제1시준렌즈모듈(200)이 베이스부(990)에 고정된 후, 제1시준렌즈(210)가 결합된 제1이동지지부분(223)을 제1지지부분(221)에 대하여 제1시준방향(X)으로 미세하게 이동시키면서 빔검출모듈(500)을 이용하여 제1시준렌즈(210)를 제1시준방향(X)으로 광축을 정렬한다.
상기 제1시준렌즈(210)의 제1시준방향(X)으로의 광축 정렬과정은 도 11a 내지 도 11c와 같다.
그리고 상기 제1시준렌즈(210)의 제1시준방향(X)으로의 광축 정렬은, 수작업 대신에 미세 이동을 요하는바 하나 이상의 정렬모듈(810)에 의하여 수행될 수 있다.
상기 정렬모듈(810)은, 제1시준렌즈(210)가 결합된 제1이동지지부분(223)을 제1지지부분(221)에 대하여 제1시준방향(X)으로 미세하게 이동시키는 모듈로서 제1이동지지부분(223)을 제1시준방향(X)으로 미세하게 이동시킬 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
한편, 상기 제1시준렌즈(210)의 제1시준방향(X)으로의 광축 정렬을 완료하면, 제1이동지지부분(223)을 제1지지부분(221)에 대하여 에폭시 등에 의하여 고정한다.
그리고 상기 제1시준렌즈(210)의 제1시준방향(X)으로의 광축 정렬을 완료 및 고정을 완료하면, 제1시준렌즈(210)의 광경로(L) 상의 위치를 빔검출모듈(500)을 이용하여 제1시준렌즈(210)의 Z축방향 위치를 미세 조정할 수 있다.
마지막으로 제1시준렌즈(210)의 Z축방향 위치의 미세 조정이 완료되면 제1시준렌즈모듈(200)을 베이스부(990)에 에폭시 등을 이용하여 최종고정할 수 있다.
상기 제1시준렌즈(210)의 제1시준방향(X)으로의 광축 정렬 및 제1지지부분(221)에 대한 제1이동지지부분(223) 고정을 마치면, 제2시준렌즈모듈(300)을 가이드부(910)에 결합시켜 제2시준렌즈(310)가 결합된 제2시준렌즈지지부(320)를 제2시준렌즈위치표식(912) 및 제2설정위치표식(327)을 이용하여 광경로(L) 상의 설계 위치에 위치시켜 제2시준렌즈모듈(300)을 베이스부(990)에 고정한다.
상기 제2시준렌즈모듈(300)이 베이스부(990)에 고정된 후, 제2시준렌즈(310)가 결합된 제2이동지지부분(323)을 제2지지부분(321)에 대하여 제2시준방향(Y)으로 미세하게 이동시키면서 빔검출모듈(500)을 이용하여 제2시준렌즈(310)를 제2시준방향(X)으로 광축을 정렬한다.
상기 제2시준렌즈(310)의 제2시준방향(Y)으로의 광축 정렬은 도 12a 내지 도 12c와 같다.
그리고 상기 제2시준렌즈(310)의 제2시준방향(Y)으로의 광축 정렬은, 수작업 대신에 미세 이동을 요하는바 하나 이상의 정렬모듈(820)에 의하여 수행될 수 있다.
상기 정렬모듈(820)은, 제2시준렌즈(310)가 결합된 제2이동지지부분(323)을 제2지지부분(321)에 대하여 제2시준방향(Y)으로 미세하게 이동시키는 모듈로서 제2이동지지부분(323)을 제2시준방향(Y)으로 미세하게 이동시킬 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
한편, 상기 제2시준렌즈(310)의 제2시준방향(Y)으로의 제2 광축 정렬은, 제1시준렌즈(210)의 제1시준방향(X)으로의 제1광축 정렬 수행 후에 이루어지는바, 각 정렬과정을 별도의 정렬모듈에 의하여 수행하는 대신에 제1광축 정렬 후 정렬모듈을 이동시켜 제2광축정렬을 수행하는 하나의 정렬모듈에 의하여 수행할 수 있다.
한편, 상기 제2시준렌즈(310)의 제2시준방향(Y)으로의 광축 정렬을 완료하면, 제2이동지지부분(323)을 제3지지부분(321)에 대하여 에폭시 등에 의하여 고정한다.
그리고 상기 제2시준렌즈(310)의 제2시준방향(Y)으로의 광축 정렬을 완료 및 고정을 완료하면, 제2시준렌즈(310)의 광경로(L) 상의 위치를 빔검출모듈(500)을 이용하여 제2시준렌즈(310)의 Z축방향 위치를 미세 조정할 수 있다.
마지막으로 제2시준렌즈(310)의 Z축방향 위치의 미세 조정이 완료되면 제2시준렌즈모듈(300)을 베이스부(990)에 에폭시 등을 이용하여 최종고정할 수 있다.
한편, 상기 제1시준렌즈모듈(200) 및 제2시준렌즈모듈(300)은, 베이스부(990)에 대한 결합순서가 서로 바뀔 수 있음은 물론이다.
상기 제1광축 정렬 및 제2 광축 정렬을 마치면, 집광렌즈모듈(400)을 가이드부(910)에 결합시켜 집광렌즈(410)가 결합된 집광렌즈지지부(420)를 집광렌즈위치표식(913) 및 제3설정위치표식(427)을 이용하여 광경로(L) 상의 설계 위치에 위치시켜 집광렌즈모듈(400)을 베이스부(990)에 고정한다.
이때 상기 집광렌즈모듈(400)의 최종 고정 전에 집광렌즈(410)의 광경로(L) 상의 위치를 빔검출모듈(500)을 이용하여 집광렌즈(410)의 Z축방향 위치를 미세 조정할 수 있다.
여기서 상기 집광렌즈(410)의 최종위치는, 레이저소스(110)에서 조사되어 제1시준렌즈(210) 및 제2시준렌즈(320)를 거친 레이저빔이 광파이버의 수광면에 집광되는 위치, 즉 집광렌즈(410)의 초점위치가 광파이버의 수광면에 위치되도록 미세조정된다.
한편 상기 집광렌즈모듈(400)은, 원형의 볼록렌즈임을 고려하여 광경로(L)에 정확히 위치되도록 집광렌즈(410)가 Z축방향으로의 이동 이외에 X축방향, Y축방향 및 Z축과 수직을 이루는 축, 예를 들면 X축을 회전축으로 한 미세회전 및/또는 Y축을 회전축으로 한 미세회전이 가능하도록 집광렌즈(410)를 지지함으로써 광경로(L) 상의 미세한 위치오차 및 회전오차를 교정할 수 있다.
한편 상기 집광렌즈(410)의 Z축방향 위치의 미세 조정이 완료되면 집광렌즈모듈(400)을 베이스부(990)에 에폭시 등을 이용하여 최종고정할 수 있다.
최종적으로 상기 집광렌즈(410) 위치의 미세조정의 완료 및 고정을 수행한 후에는, 소스모듈(100), 제1시준렌즈모듈(200), 제2시준렌즈모듈(300) 및 집광렌즈모듈(400)이 고정된 베이스부(990)를 광원모듈 제조용 지그의 메인베이스플레이트(890)로부터 분리하고, 별도의 하우징 등을 베이스부(990)에 결합시켜 레이저 광원모듈(10)을 완성한다.
한편 상기 광원모듈 제조용 지그의 메인베이스플레이트(890)에는 새로운 광원모듈(10)의 제조를 위한 베이스부(990)이 결합된 후 앞서 설명한 소스모듈(100), 제1시준렌즈모듈(200), 제2시준렌즈모듈(300) 및 집광렌즈모듈(400)에 대하여 순차적으로 위치 조정 및 고정을 수행하여 새로운 광원모듈(10)을 제조한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 광원모듈 제조용 지그 및 광원모듈 제조방법은, 다음과 같은 이점이 있다.
예를 들면, 상기 베이스부(990)에 대한 레이저소스(110)의 결합상태(결합오차, 레이저소스(110)의 형상의 변화 등)가 달라질 수 있다.
이런 경우에도 본 발명에 따른 광원모듈 제조용 지그 및 광원모듈 제조방법은, 광원모듈(10)의 제조를 위한 베이스부(990)이 결합된 후 앞서 설명한 소스모듈(100), 제1시준렌즈모듈(200), 제2시준렌즈모듈(300) 및 집광렌즈모듈(400)에 대하여 순차적으로 위치 조정 및 고정을 수행하여 각 렌즈들의 위치 조정이 용이함과 아울러 정확하게 수행될 수 있다.
또한 종래에는 상기 제1시준렌즈모듈(200), 제2시준렌즈모듈(300) 및 집광렌즈모듈(400) 각각의 제조오차 등에 의하여 제1시준렌즈(210), 제2시준렌즈(320) 및 집광렌즈(420)를 거친 레이저빔이 광파이버의 수광면 상에 정확하게 결상되지 않는 문제점이 있었다.
이에 대하여 본 발명은, 상기 제1시준렌즈모듈(200), 제2시준렌즈모듈(300) 및 집광렌즈모듈(400)에 대하여 순차적으로 위치 조정 및 고정을 수행함으로써, 레이저소스(110)에서 조사되어 제1시준렌즈(210), 제2시준렌즈(320) 및 집광렌즈(420)를 거친 레이저빔이 광파이버의 수광면 상에 정확하게 결상할 수 있게 할 수 있다.
상기와 같은 제조방법 및 레이저 광원모듈 및 그의 제조를 위한 제조용 지그에 의하면, 레이저다이오드(레이저소스)에서 발생된 레이저빔을 시준하기 위하여 원통형 렌즈(실린더 렌즈)로 구성된 FAC 렌즈(제1시준렌즈)와 SAC 렌즈(제2시준렌즈)를 빠르고 손쉽게 광경로(L)를 따라 대략적으로 광축과 위치를 조절할 수 있다.
그리고 레이저빔을 조사함으로써 측정부(빔검출모듈)에서 레이저다이오드(레이저소스)와 측정부(빔검출모듈) 사이 거리 변화에 따라 형성된 레이저빔의 형상에 따라 레이저다이오드의 중심에 렌즈의 축을 정밀하게 조정할 수 있다.
또한 측정부(빔검출모듈)와 레이저다이오드의 축이 일치하지 않더라도 형성되는 레이저빔의 위치와 형상 변화를 통해 광축을 정밀하게 조절할 수 있으므로, 가공 공차나 부품 공차로 인해 발생되는 광학모듈의 광축 부정합을 고가의 정렬장비 없이도 보정할 수 있어 렌즈의 광축정렬을 위한 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 시준된 레이저빔을 광파이버(광파이버)로 결합하는 포커싱 렌즈(집광렌즈)도 소정의 설계위치에 대략적으로 위치시키고, 시준된 레이저빔의 중심과 포커싱 렌즈(집광렌즈)를 거쳐 초점거리에서 형성되는 레이저 초점 중심을 비교하여 일치하도록 포커싱 렌즈의 중심을 조정할 수 있다.
또한 측정부(빔검출모듈)에 형성되는 레이저빔의 위치와 형상 변화를 통해 광축을 정밀하게 조절할 수 있으므로, 가공 공차나 부품 공차로 인해 발생되는 광학모듈의 광축 부정합을 고가의 정렬장비 없이도 보정할 수 있어 렌즈의 광축 정렬을 위한 제조비용 절감할 수 있다.
또한, 상기와 같은 광축 정렬방법은, 광학모듈의 광축 정렬을 반복적으로 수행함으로써 광학 모듈의 효율적이고 용이한 조립과 반복 제조의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 레이저 광원모듈(10)의 일부를 이루며 상면에 하나 이상의 가이드부(910)가 설치된 베이스부(990)와;
    직선의 광경로(L)로 레이저빔을 조사하는 레이저소스(110)와, 상기 레이저소스(110)를 지지하도록 상기 베이스부(990)에 설치된 소스지지부(120)를 포함하는 소스모듈(100)과;
    상기 광경로(L) 상에 설치되어 제1시준방향(X)으로 레이저빔을 시준하는 제1시준렌즈(210)와, 상기 제1시준렌즈(210)를 지지하도록 상기 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치된 제1시준렌즈지지부(220)를 포함하는 제1시준렌즈모듈(200)과;
    상기 광경로(L) 상에 설치되어 상기 제1시준방향(X)과 수직을 이루는 제2시준방향(Y)으로 레이저빔을 시준하는 제2시준렌즈(310)와, 상기 제2시준렌즈(310)를 지지하도록 상기 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치된 제2시준렌즈지지부(320)를 포함하는 제2시준렌즈모듈(300)과;
    상기 제1시준렌즈(210) 및 상기 제2시준렌즈(310)를 거쳐 시준된 레이저빔을 미리 설정된 집광영역에 집광하는 집광렌즈(410)와, 상기 집광렌즈(410)를 지지하도록 상기 가이드부(910)에 이동가능하게 설치된 집광렌즈지지부(420)를 포함하는 집광렌즈모듈(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1시준렌즈지지부(220)는, 상기 제1시준렌즈(210)가 상기 제1시준방향(X)으로 이동가능하게 설치되고, 상기 제1시준렌즈(210)의 광축을 상기 제1시준방향(X)과의 정렬 후 고정되며,
    상기 제2시준렌즈지지부(320)는, 상기 제2시준렌즈(310)가 상기 제2시준방향(Y)으로 이동가능하게 설치되고, 상기 제2시준렌즈(310)의 광축을 상기 제2시준방향(Y)과의 정렬 후 고정되는 것을 특징으로 하는 레이저 광원모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1시준렌즈지지부(220)는,
    상기 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 제1지지부분(221)과;
    상기 제1지지부분(221)에 직접 또는 간접으로 구비된 X방향 이동가이드부분(222a)을 따라서 이동가능하게 설치되며 상기 제1시준렌즈(210)가 고정되는 하나 이상의 제1이동지지부분(223)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1지지부분(221)은, 상기 제1이동지지부분(223)을 양측 중 적어도 일측에 결합되며 상기 X방향 이동가이드부분(222a)이 형성된 하나 이상의 제1측방지지부분(222)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원모듈.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2시준렌즈지지부(320)는,
    상기 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 제2지지부분(321)과;
    상기 제2지지부분(321)에 직접 또는 간접으로 구비된 Y방향 이동가이드부분(322a)을 따라서 이동가능하게 설치되며 상기 제2시준렌즈(310)가 고정되는 하나 이상의 제2이동지지부분(323)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원모듈.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 집광렌즈지지부(420)는, 상기 레이저빔을 상기 집광영역에서 수광하여 외부로 전달하는 광파이버가 결합되는 광파이버결합부(490)가 결합된 것을 특징으로 하는 레이저 광원모듈.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 따른 레이저 광원모듈을 제조하기 위한 레이저 광원모듈 제조용 지그로서,
    상기 베이스부(990)가 결합되어 고정되는 메인베이스플레이트(890)와;
    상기 가이드부(910) 중 상기 집광렌즈모듈(400)이 결합된 기준가이드부(910)와 일직선을 이루는 검출모듈가이드부(880)와;
    상기 광경로(L)를 기준으로 상기 제1시준렌즈, 상기 제2시준렌즈 및 상기 집광렌즈(410)를 정렬하기 위하여 레이저빔을 검출하는 빔검출모듈(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원모듈을 제조하기 위한 제조용 지그.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2시준렌즈지지부(320)는,
    상기 가이드부(910)를 따라서 이동가능하게 설치되는 제2지지부분(321)과;
    상기 제2지지부분(321)에 직접 또는 간접으로 구비된 Y방향 이동가이드부분(322a)을 따라서 이동가능하게 설치되며 상기 제2시준렌즈(310)가 고정되는 하나 이상의 제2이동지지부분(323)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원모듈을 제조하기 위한 제조용 지그.
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