WO2022131463A1 - 파이버 레이저 다이오드 모듈 - Google Patents

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WO2022131463A1
WO2022131463A1 PCT/KR2021/007429 KR2021007429W WO2022131463A1 WO 2022131463 A1 WO2022131463 A1 WO 2022131463A1 KR 2021007429 W KR2021007429 W KR 2021007429W WO 2022131463 A1 WO2022131463 A1 WO 2022131463A1
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WO
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lens
sac
fac
laser diode
axis
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PCT/KR2021/007429
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English (en)
French (fr)
Inventor
강상도
오승근
강현종
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엠피닉스 주식회사
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
    • 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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers

Definitions

  • the present invention relates to a fiber laser diode module, and more particularly, includes a laser diode for generating a laser beam, a FAC lens, a SAC lens, and a focusing lens, and the SAC lens and the mirror are integrally provided, thereby manufacturing the module It relates to a fiber laser diode module capable of reducing unit cost and miniaturizing the module.
  • a laser Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, LASER refers to light that is amplified by a resonator that emits light from a medium by an external stimulus.
  • Such a laser is composed of an amplification medium, a resonator, and a pumping source, and is classified into, for example, a gas laser, a solid-state laser, a semiconductor laser, and a fiber laser according to the type of the medium.
  • lasers are being applied in various industrial fields because they are easy to use, clean, and provide fast processing results, and new industrial lasers are being continuously developed due to an increase in demand for high-power lasers.
  • fiber laser has unprecedented high light-to-light conversion efficiency among solid lasers, has good beam quality, and can form a resonator in the optical fiber itself, so it does not have a resonator separated from the medium like a general laser As it does not require maintenance, it is in the spotlight as an industrial light source.
  • fiber lasers in the market is being developed as high-power continuous-action lasers, pulse-action lasers, and ultra-fast light sources.
  • the conventional fiber laser diode module 10 realizes high output by combining beams output from a plurality of laser diodes in a stacked form, and includes a laser diode 11 generating a laser beam, the laser diode A fast-axis collimating (FAC) lens 12 for collimating a fast-axis beam of the laser beam, which is spaced apart from the 11, and spaced apart from the FAC lens 12 by a predetermined distance
  • a SAC (Slow-Axis Collimating) lens 13 for collimating a slow-axis beam of the laser beam, a mirror 14 for reflecting the beam passing through the SAC lens 13, the mirror ( 14) and includes a focusing lens 15 that allows the reflected beam to be focused onto the fiber f.
  • FAC fast-axis collimating
  • the conventional fiber laser diode module 10 has a limit in miniaturization of the module as there is a working distance between the SAC lens 13 and the mirror 14 .
  • the present invention has been devised to solve this problem, and an object of the present invention is to apply a SAC lens of a structure in which a SAC lens and a mirror are integrated, thereby reducing the manufacturing cost of the module and achieving miniaturization of the module.
  • An object of the present invention is to provide a fiber laser diode module capable of increasing the convenience of optical alignment because optical alignment between and a mirror is unnecessary.
  • the present invention provides a laser diode for generating a laser beam; a fast-axis collimating (FAC) lens disposed to be spaced apart from the laser diode by a predetermined distance and collimating a fast-axis beam of the laser beam; a slow-axis collimating (SAC) lens disposed to be spaced apart from the FAC lens by a predetermined distance and collimating a slow-axis beam of the laser beam; and a focusing lens configured to focus a laser beam in which a fast-axis beam and a slow-axis beam are collimated through the FAC lens and the SAC lens into a fiber;
  • a fiber laser diode module characterized in that the SAC lens is provided in a mirror layer-integrated structure, and the beam introduced through the FAC lens is reflected at a specific angle by the mirror layer, while collimating the slow axis beam. to provide.
  • the SAC lens has a triangular cross section, a first side is a side opposite to the FAC lens, a collimated beam of a fast axis beam is transmitted through the FAC lens, and a second side is A mirror layer is formed to reflect the beam introduced through the first side by 90 degrees, and the third side is a side opposite to the focusing lens, an aspherical SAC lens layer is formed, and by the SAC lens layer The slow axis beam is collimated.
  • the laser diodes are provided in plural spaced apart from each other by a predetermined distance, and the FAC lenses and the SAC lenses are provided in numbers corresponding to the number of the laser diodes, and are located at positions corresponding to the respective laser diodes.
  • the FAC lens is provided at a position corresponding to the upper portion of the SAC lens.
  • the FAC lenses are sequentially installed at a lower height toward the focusing lens to form a step shape, and the SAC lenses are installed at a height corresponding to the FAC lens.
  • the present invention has the following excellent effects.
  • the SAC lens of the integrated structure of the SAC lens and the mirror is applied, so that the SAC lens and the mirror are manufactured at once, thereby reducing the manufacturing cost and minimizing the working distance between the SAC lens and the mirror.
  • the module can be miniaturized, and further, since optical alignment between the SAC lens and the mirror is unnecessary, the convenience of optical alignment can be increased.
  • 1 is a view for explaining a conventional fiber laser diode module.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a fiber laser diode module according to the present invention.
  • FIG 3 is a side view for explaining a fiber laser diode module according to the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a fiber laser diode module according to the present invention.
  • SAC lens layer 140 focusing lens
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a fiber laser diode module according to the present invention
  • FIG. 3 is a side view of FIG. 2
  • FIG. 4 is a perspective view of FIG.
  • a fiber laser diode module 100 includes a fast-axis beam and a slow-axis beam output from the laser diode.
  • the laser diode 110, the FAC (Fast-Axis Collimating) lens 120, the SAC (Slow-Axis Collimating) lens 130 and the focusing lens 140 is included.
  • the laser diode 110 is a means for generating a laser beam.
  • the laser beam generates a laser beam including a fast-axis beam and a slow-axis beam.
  • the FAC lens 120 is disposed to be spaced apart from the laser diode 110 by a predetermined distance in the optical axis direction of the laser diode 110 , and a fast axis (Fast-) of the laser beam generated through the laser diode 110 .
  • axis serves to collimate the beam.
  • the SAC lens 130 is disposed to be spaced apart from the FAC lens 120 by a predetermined distance in the optical axis direction of the laser diode 110, and serves to collimate a slow-axis beam of the laser beam. .
  • the SAC lens 130 is provided in a mirror layer-integrated structure, and the mirror layer serves to collimate the beam of the slow axis while reflecting the beam introduced through the FAC lens 120 at a specific angle.
  • the SAC lens 130 has a triangular cross-sectional shape in a direction horizontal to the optical axis, and the first side surface 130a is disposed at a position opposite to the FAC lens 120, and the second The mirror layer is integrally formed on the second side surface 130b, and the SAC lens layer 130ca is integrally formed on the third side surface 130c, and is disposed opposite to the focusing lens 140 .
  • the first side surface 130a transmits a beam collimated with a fast axis beam through the FAC lens 120
  • the second side surface 130b has a beam introduced through the first side surface 130a. is reflected at an angle forming 90 degrees with the optical axis direction
  • the third side surface 130c allows the beam of the slow axis to be collimated by the integrally formed SAC lens layer 130ca.
  • the focusing lens 140 serves to focus a laser beam collimated with a fast axis beam and a slow axis beam through the FAC lens 120 and the SAC lens 130 to the fiber f, and is a micro lens.
  • the focusing lens 140 may have an aspherical shape on one side thereof or may be applied with an aspherical shape on both sides thereof.
  • the fiber laser diode module 100 uses the SAC lens 130 having a structure in which the SAC lens and the mirror are integrated. Also, since optical alignment between the SAC lens and the mirror is unnecessary, it has the advantage of increasing the convenience of optical alignment.
  • the fiber laser diode module 100 may be provided in a form in which the laser diode 110 , the FAC lens 120 , and the SAC lens 130 are provided in plurality.
  • the fiber laser diode module 100 realizes high output by combining beams output from a plurality of laser diodes in a stacked form.
  • FIGS. 2 to 4 show the laser diodes 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, FAC lenses 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, and SAC.
  • it is illustrated as an 8-channel laser diode module having 8 lenses 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, and 138, respectively, it is not limited to 8 channels.
  • the laser diodes 111 to 118 are provided to be spaced apart from each other by a predetermined distance, and generate laser beams at different heights.
  • the FAC lenses 121 to 128 and the SAC lenses 131 to 138 are provided in numbers corresponding to the number of the laser diodes 111 to 118 , and are provided at positions corresponding to the respective laser diodes. do.
  • the FAC lenses 121 to 128 are respectively provided at positions corresponding to the upper portions of the SAC lenses 131 to 138 .
  • the FAC lenses 121 to 128 are installed at a height corresponding to the laser diodes 111 to 118 , the FAC lenses 121 to 128 are sequentially lowered toward the focusing lens 140 . It forms a step shape installed at a height, and the SAC lenses 131 to 131 are also installed at a height corresponding to the FAC lenses 121 to 128 to form a step shape.
  • the beam generated through the first laser diode 111 is collimated with a fast axis beam by the first FAC lens 121 and reflected at an angle of 90 degrees by the first SAC lens 131,
  • the slow axis beam is collimated and focused onto a fiber by the focusing lens 140 .
  • the beams generated through the second laser diode 112 to the eighth diode 118 are collimated with a fast axis beam by the second FAC lens 122 to the eighth FAC lens 128, respectively.
  • a beam of a slow axis is collimated while being reflected by 90 degrees by the second SAC lens 132 to the eighth SAC lens 138 , and is focused into a fiber by the focusing lens 140 .
  • the beams generated through the laser diodes 111 to 118 are combined in a stacked form to achieve high output.
  • the SAC lens having a structure in which the SAC lens and the mirror are integrated is applied. It is possible to reduce the manufacturing cost of the product, and since the working distance between the SAC lens and the mirror is minimized, the module can be miniaturized. have an advantage
  • the fiber laser diode module of the present invention can be used in high-power laser industries such as fiber lasers.

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Abstract

본 발명은 파이버 레이저 다이오드 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저 빔을 발생시키는 레이저다이오드, FAC 렌즈, SAC 렌즈 및 포커싱 렌즈를 포함하여 이루어지며, SAC 렌즈와 미러가 일체형으로 마련됨으로써, 모듈의 제작단가를 절감시키고 모듈의 소형화를 꾀할 수 있는 파이버 레이저 다이오드 모듈에 관한 것이다.

Description

파이버 레이저 다이오드 모듈
본 발명은 파이버 레이저 다이오드 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저 빔을 발생시키는 레이저다이오드, FAC 렌즈, SAC 렌즈 및 포커싱 렌즈를 포함하여 이루어지며, SAC 렌즈와 미러가 일체형으로 마련됨으로써, 모듈의 제작단가를 절감시키고 모듈의 소형화를 꾀할 수 있는 파이버 레이저 다이오드 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, LASER)란 외부의 자극에 의해 매질로부터 빛을 방출하게 하고, 공진기에 의해 증폭된 빛을 말한다.
이러한 레이저는 증폭 매질, 공진기, 펌핑 소스(Pump Source)로 구성되어 있으며, 매질의 종류에 따라 예컨대, 가스 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저, 그리고 광섬유 레이저 등으로 분류된다.
특히, 레이저는 사용이 용이하고 깨끗하며 신속한 가공결과를 제공하기 때문에 여러 산업분야에 응용되고 있으며, 고출력 레이저에 대한 요구 증가로 새로운 산업용 레이저 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
이 중, 광섬유 레이저는 고체 레이저 중에서도 유례없이 높은 광-광 변환 효율을 갖고 있으며, 좋은 빔 품질을 갖고 있을 뿐 아니라 광섬유 자체에 공진기를 형성할 수 있으므로 일반 레이저와 같은 매질과 분리된 공진기를 갖지 않기 때문에 유지보수가 필요 없어 산업용 광원으로서 각광을 받고 있다. 현재 시장에서의 광섬유 레이저의 개발은 고출력 연속 동작레이저, 펄스 동작 레이저, 초고속 광원으로서의 개발이 이루어지고 있으며, 지난 수년간 많은 회사가 산업용으로 사용되는 KW급 레이저를 제작하고 있다.
도 1의 종래의 파이버 레이저 다이오드 모듈(10)을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 파이버 레이저 다이오드 모듈(10)은 다수의 레이저 다이오드에서 출력되는 빔을 적층 형태로 결합하여 고출력을 구현한 것으로, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 다이오드(11), 상기 레이저 다이오드(11)와 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 레이저 빔의 빠른 축(Fast-axis) 빔을 시준하는 FAC(Fast-Axis Collimating) 렌즈(12), 상기 FAC 렌즈(12)와 소정 간격 이격되어 배치되고, 상기 레이버 빔의 느린 축(Slow-axis) 빔을 시준하는 SAC(Slow-Axis Collimating) 렌즈(13), 상기 SAC 렌즈(13)를 통과한 빔을 반사시키는 미러(14), 상기 미러(14)를 통해 반사된 빔을 파이버(f)로 포커싱되게 하는 포커싱 렌즈(15)를 포함하여 이루어진다.
하지만, 종래의 파이버 레이저 다이오드 모듈(10)은 상기 SAC 렌즈(13)와 상기 미러(14)를 각각 제조하여야 하므로, 제작 단가가 높아지는 문제점이 있었으며, 상기 SAC 렌즈(13)와 상기 미러(14)를 모두 광학 정렬시켜야 하는데, 정밀한 광학 정렬이 어려운 문제점이 있었다.
더 나아가, 종래의 파이버 레이저 다이오드 모듈(10)은 상기 SAC 렌즈(13)와 상기 미러(14) 간의 작동 거리가 존재함에 따라, 모듈을 소형화 시키는데 한계가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 SAC 렌즈와 미러가 일체화 된 구조의 SAC 렌즈를 적용하여, 모듈의 제작단가를 절감시키고 모듈의 소형화를 꾀할 수 있으면서, SAC 렌즈와 미러 간의 광학 정렬이 불필요하여 광학 정렬의 편의성을 증대시킬 수 있는 파이버 레이저 다이오드 모듈를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 레이저 빔을 발생시키는 레이저 다이오드; 상기 레이저 다이오드와 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 레이저 빔의 빠른 축(Fast-axis) 빔을 시준하는 FAC(Fast-Axis Collimating) 렌즈; 상기 FAC 렌즈와 소정 간격 이격되어 배치되고, 상기 레이버 빔의 느린 축(Slow-axis) 빔을 시준하는 SAC(Slow-Axis Collimating) 렌즈; 및 상기 FAC 렌즈와 상기 SAC 렌즈를 통해 빠른 축 빔과 느린 축 빔이 시준된 레이저 빔이 파이버로 포커싱되게 하는 포커싱 렌즈; 를 포함하고, 상기 SAC 렌즈는 미러층 일체형 구조로 마련되어, 상기 FAC 렌즈를 통해 유입된 빔을 상기 미러층에 의해 특정 각도로 반사시키면서, 느린 축 빔을 시준시키는 것을 특징으로 하는 파이버 레이저 다이오드 모듈을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 SAC 렌즈는 단면이 삼각형으로 마련되고, 제 1측면은 상기 FAC 렌즈와 대향되는 측면으로, 상기 FAC 렌즈를 통해 빠른 축 빔이 시준된 빔이 투과되고, 제 2측면은 미러층이 형성되어, 상기 제1 측면을 통해 유입된 빔을 90도 반사시키며, 제 3측면은 상기 포커싱 렌즈와 대향되는 측면으로, 비구면 형상의 SAC 렌즈층이 형성되고, 상기 SAC 렌즈층에 의해 느린 축의 빔이 시준된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저 다이오드는 서로 소정 거리 이격되어 복수개로 구비되고, 상기 FAC 렌즈 및 상기 SAC 렌즈는 상기 레이저 다이오드의 수와 대응되는 수로 구비되며, 상기 각 레이저 다이오드와 서로 대응되는 위치에 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 FAC 렌즈는 상기 SAC 렌즈의 상부와 대응되는 위치에 마련된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 FAC 렌즈들은 상기 포커싱 렌즈를 향해 순차적으로 낮은 높이에 설치되어 계단형을 이루며, 상기 SAC 렌즈들은 상기 FAC 렌즈와 대응되는 높이에 설치된다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명의 파이버 레이저 다이오드 모듈에 의하면, SAC 렌즈와 미러가 일체화 된 구조의 SAC 렌즈가 적용됨으로써, SAC 렌즈와 미러를 한번에 제작하므로 제작단가를 절감시킬 수 있으며, SAC 렌즈와 미러 간의 작동거리를 최소화시킴으로써, 모듈의 소형화를 꾀할 수 있고, 더 나아가 SAC 렌즈와 미러 간의 광학 정렬이 불필요하므로 광학 정렬의 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 파이버 레이저 다이오드 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 파이버 레이저 다이오드 모듈을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 파이버 레이저 다이오드 모듈을 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 파이버 레이저 다이오드 모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
10 : 레이저 다이오드 120 : FAC 렌즈
130 : SAC 렌즈 130a : 제1 측면
130b : 제2 측면 130c : 제3 측면
130ca : SAC 렌즈층 140 : 포커싱 렌즈
f : 파이버
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 파이버 레이저 다이오드 모듈을 설명하기 위한 개념도, 도 3은 도2의 측면도, 도 4는 도 2의 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이버 레이저 다이오드 모듈(100)은 레이저 다이오드에서 출력되는 빔의 빠른 축(Fast-axis) 빔과, 느린 축(Slow-axis) 빔을 각각 시준하고, 포커싱 렌즈를 통해 파이버로 포커싱시키기 위한 것으로, 레이저 다이오드(110), FAC(Fast-Axis Collimating) 렌즈(120), SAC(Slow-Axis Collimating) 렌즈(130) 및 포커싱 렌즈(140)를 포함하여 이루어진다.
상기 레이저 다이오드(110)는 레이저 빔을 발생시키는 수단이다.
여기서, 상기 레이저 빔은 빠른 축(Fast-axis) 빔과 느린 축(Slow-axis) 빔을 포함하는 레이저 빔을 발생시킨다.
상기 FAC 렌즈(120)는 상기 레이저 다이오드(110)의 광축 방향에서, 상기 레이저 다이오드(110)와 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 레이저 다이오드(110)를 통해 발생된 레이저 빔의 빠른 축(Fast-axis) 빔을 시준하는 역할을 한다.
상기 SAC 렌즈(130)는 상기 레이저 다이오드(110)의 광축 방향에서, 상기 FAC 렌즈(120)와 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 레이버 빔의 느린 축(Slow-axis) 빔을 시준하는 역할을 한다.
또한, 상기 SAC 렌즈(130)는 미러층 일체형 구조로 마련되는데, 상기 미러층에 의해 상기 FAC 렌즈(120)를 통해 유입된 빔을 특정 각도로 반사시키면서, 느린 축의 빔을 시준하는 역할을 한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 SAC 렌즈(130)는 광축과 수평하는 방향의 단면 형상이 삼각형상으로 마련되며, 제1 측면(130a)은 상기 FAC 렌즈(120)와 대향되는 위치에 배치되고, 제2 측면(130b)에는 미러층이 일체로 형성되며, 제3 측면(130c)은 SAC 렌즈층(130ca)이 일체로 형성되며, 상기 포커싱 렌즈(140)와 대향되는 위치에 배치된다.
이에 따라, 상기 제1 측면(130a)은 상기 FAC 렌즈(120)를 통해 빠른 축 빔이 시준된 빔이 투과되고, 상기 제2 측면(130b)은 상기 제1 측면(130a)을 통해 유입된 빔을 광축 방향과 90도를 이루는 각도로 반사시키며, 상기 제3 측면(130c)은 일체로 형성된 상기 SAC 렌즈층(130ca)에 의해 느린 축의 빔이 시준되게 한다.
상기 포커싱 렌즈(140)는 상기 FAC 렌즈(120)와 상기 SAC 렌즈(130)를 통해 빠른 축 빔과 느린 축 빔이 시준된 레이저 빔이 파이버(f)로 포커싱되게 하는 역할을 하며, 마이크로 렌즈로 구비된다.
또한, 상기 포커싱 렌즈(140)는 일측면에 비구면 형상이 형성되거나, 양측면에 비구면 형상으로 적용될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 파이버 레이저 다이오드 모듈(100)은 SAC 렌즈와 미러가 일체화 된 구조의 상기 SAC 렌즈(130)가 적용되므로, SAC 렌즈와 미러 간의 작동거리가 최소화어, 모듈의 소형화를 꾀할 수 있으며, SAC 렌즈와 미러 간의 광학 정렬이 불필요하므로 광학 정렬의 편의성을 증대시킬 수 있는 장점을 지닌다.
또한, 본 발명에 따른 파이버 레이저 다이오드 모듈(100)은 상기 레이저 다이오드(110), 상기 FAC 렌즈(120) 및 상기 SAC 렌즈(130)가 복수개로 구비된 형태로 제공될 수 있다.
이 경우, 본 발명에 따른 파이버 레이저 다이오드 모듈(100)은 다수의 레이저 다이오드에서 출력되는 빔을 적층 형태로 결합하여 고출력을 구현한다.
한편, 도 2 내지 도 4에는 상기 레이저 다이오드(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118), FAC 렌즈(121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128) 및 SAC 렌즈(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)가 각각 8개로 구비된 8채널의 레이저 다이오드 모듈로 도시하였으나, 8채널로 제한되는 바는 아니다.
상기 레이저 다이오드들(111~118)는 서로 소정 거리 이격되어 구비되며, 서로 다른 높이에서 레이저 빔을 발생시킨다.
또한, FAC 렌즈들(121~128) 및 상기 SAC 렌즈들(131~138)은 상기 레이저 다이오들(111~118)의 수와 대응되는 수로 구비되며, 상기 각 레이저 다이오드와 서로 대응되는 위치에 마련된다.
또한, 상기 FAC 렌즈들(121~128)은 상기 SAC 렌즈들(131~138)의 상부와 대응되는 위치에 각각 마련된다.
즉, 상기 FAC 렌즈들(121~128)은 상기 레이저 다이오드들(111~118)과 대응되는 높이에 설치되므로, 상기 FAC 렌즈들(121~128)은 상기 포커싱 렌즈(140)를 향해 순차적으로 낮은 높이로 설치되는 계단형을 이루며, 상기 SAC 렌즈들(131~131)도 상기 FAC 렌즈들(121~128)과 대응되는 높이에 설치되어 계단형을 이루도록 설치된다.
이에 따라, 상기 제1 레이저 다이오드(111)를 통해 발생된 빔은 제1 FAC 렌즈(121)에 의해 빠른 축의 빔이 시준되고, 상기 제1 SAC 렌즈(131)에 의해 90도의 각도로 반사되면서, 느린 축의 빔이 시준되며, 상기 포커싱 렌즈(140)에 의해 파이버로 포커싱된다.
또한, 상기 제2 레이저 다이오드(112) 내지 상기 제8 다이오드(118)를 통해 발생된 빔들은 각각 제2 FAC 렌즈(122) 내지 제8 FAC 렌즈(128)에 의해 빠른 축의 빔이 시준되며, 상기 제2 SAC 렌즈(132) 내지 제8 SAC 렌즈(138)에 의해 90도 반사되면서 느린 축의 빔이 시준되며, 상기 포커싱 렌즈(140)에 의해 파이버로 포커싱된다.
즉, 상기 레이저 다이오드들(111~118)를 통해 발생된 빔들은 적층 형태로 결합하여 고출력으로 구현되는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파이버 레이저 다이오드 모듈에 의하면, 종래의 파이버 레이저 다이오드 모듈과 비교하여, SAC 렌즈와 미러가 일체화 된 구조의 SAC 렌즈가 적용되므로, SAC 렌즈와 미러를 한번에 제작됨에 따라 제품의 제작단가를 절감시킬 수 있으며, SAC 렌즈와 미러 간의 작동거리가 최소화되므로, 모듈의 소형화를 꾀할 수 있고, 더 나아가 SAC 렌즈와 미러 간의 광학 정렬이 불필요하므로 광학 정렬의 편의성을 증대시킬 수 있는 장점을 지닌다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명의 파이버 레이저 다이오드 모듈은 광섬유 레이저 등 고출력 레이저 산업에 이용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 레이저 빔을 발생시키는 레이저 다이오드;
    상기 레이저 다이오드와 소정 간격 이격되어 배치되며, 상기 레이저 빔의 빠른 축(Fast-axis) 빔을 시준하는 FAC(Fast-Axis Collimating) 렌즈;
    상기 FAC 렌즈와 소정 간격 이격되어 배치되고, 상기 레이버 빔의 느린 축(Slow-axis) 빔을 시준하는 SAC(Slow-Axis Collimating) 렌즈; 및
    상기 FAC 렌즈와 상기 SAC 렌즈를 통해 빠른 축 빔과 느린 축 빔이 시준된 레이저 빔이 파이버로 포커싱되게 하는 포커싱 렌즈; 를 포함하고,
    상기 SAC 렌즈는 미러층 일체형 구조로 마련되어, 상기 FAC 렌즈를 통해 유입된 빔을 상기 미러층에 의해 특정 각도로 반사시키면서, 느린 축 빔을 시준시키는 것을 특징으로 하는 파이버 레이저 다이오드 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 SAC 렌즈는 단면이 삼각형으로 마련되고,
    제 1측면은 상기 FAC 렌즈와 대향되는 측면으로, 상기 FAC 렌즈를 통해 빠른 축 빔이 시준된 빔이 투과되고,
    제 2측면은 미러층이 형성되어, 상기 제1 측면을 통해 유입된 빔을 90도 반사시키며,
    제 3측면은 상기 포커싱 렌즈와 대향되는 측면으로, 비구면 형상의 SAC 렌즈층이 형성되고, 상기 SAC 렌즈층에 의해 느린 축의 빔이 시준되는 것을 특징으로 하는 파이버 레이저 다이오드 모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는 서로 소정 거리 이격되어 복수개로 구비되고,
    상기 FAC 렌즈 및 상기 SAC 렌즈는 상기 레이저 다이오드의 수와 대응되는 수로 구비되며, 상기 각 레이저 다이오드와 서로 대응되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 파이버 레이저 다이오드 모듈.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 FAC 렌즈는
    상기 SAC 렌즈의 상부와 대응되는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 파이버 레이저 다이오드 모듈.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 FAC 렌즈들은 상기 포커싱 렌즈를 향해 순차적으로 낮은 높이에 설치되어 계단형을 이루며,
    상기 SAC 렌즈들은 상기 FAC 렌즈와 대응되는 높이에 설치되는 것을 특징으로 하는 파이버 레이저 다이오드 모듈.
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