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KR101415775B1 - Wavelength-selection device for solid state lasers - Google Patents

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KR101415775B1
KR101415775B1 KR1020120137224A KR20120137224A KR101415775B1 KR 101415775 B1 KR101415775 B1 KR 101415775B1 KR 1020120137224 A KR1020120137224 A KR 1020120137224A KR 20120137224 A KR20120137224 A KR 20120137224A KR 101415775 B1 KR101415775 B1 KR 101415775B1
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nonlinear crystal
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고해석
전용근
이현철
김상인
박한수
조준용
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 OPO공진기와 광학필터를 구비하는 파장선택장치로서, 비선형 결정과 광학필터는 연동하여 일방향을 따라 왕복이동하며, 상기 비선형 결정과 광학필터는 일방향으로 연장된 가이드레일과 가이드블록 및 모터에 의하여 이동된다.
따라서, 가이드레일과 가이드블록에 의하여 이동시 광축변형이 최소화되어 레이저 품질이 향상되고, 상대적으로 단순한 구조로 구현되므로 좁은공간에 설치가 용이하고 제조비용이 감소된다. The nonlinear crystal and the optical filter reciprocate along one direction, and the nonlinear crystal and the optical filter include a guide rail extending in one direction, a guide block, and a motor. The wavelength selection device includes an OPO resonator and an optical filter. Lt; / RTI >
Accordingly, since the optical axis is minimized by the guide rail and the guide block, the laser quality is improved and the structure is relatively simple, so that it is easy to install in a narrow space and the manufacturing cost is reduced.

Description

고체레이저용 파장선택장치{WAVELENGTH-SELECTION DEVICE FOR SOLID STATE LASERS}WAVELENGTH-SELECTION DEVICE FOR SOLID STATE LASERS [0002]

본 발명은 비선형 결정을 광로상에 입출함으로써 파장을 선택하는 고체레이저용 파장선택장치에 관한 발명이다. The present invention relates to a wavelength selecting apparatus for a solid-state laser, which selects a wavelength by introducing a nonlinear crystal into an optical path.

일반적으로 레이저 거리 측정기에 적용하는 고체 레이저의 경우 엔디야그(neodymium-doped yttrium aluminum garnet, Nd:Y3Al5O12, Nd:YAG) 레이저가 사용될 수 있다. 다만, Nd:YAG 레이저는 사람의 망막에 손상을 줄 위험성이 높다는 단점이 있다. Generally, a solid state laser applied to a laser distance measuring instrument can be a neodymium-doped aluminum garnet (Nd: Y 3 Al 5 O 12 , Nd: YAG) laser. However, the Nd: YAG laser has a disadvantage of high risk of damaging the human retina.

따라서 1980년대부터 눈에 안전한 레이저(Eye-Safe Laser)의 개발이 활발하게 진행되었으며, 이를 극복하기 위하여 현재는 Nd:YAG 레이저의 1064 nm 파장을 OPO(optical parametric oscillator)를 사용하여 1570 nm 대역으로 눈에 안전한 파장영역으로 변환하여 사용되고 있다. 또한, 필요에 따라1064 nm의 파장과 1570 nm 대역의 파장을 선택적으로 사용할 수 있는 구조를 채택하고 있다. Therefore, eye-safe laser has been actively developed since the 1980s. In order to overcome this problem, 1064 nm wavelength of Nd: YAG laser is used in 1570 nm band using OPO (optical parametric oscillator) It is converted into a safe wavelength region in the eye and is used. In addition, if necessary, a structure capable of selectively using a wavelength of 1064 nm and a wavelength of 1570 nm is adopted.

파장 1064 nm와 1570 nm를 선택적으로 출력하기 위해서는 OPO 공진기가 필수적으로 적용되며, OPO 공진기의 경우 크게 내부형 OPO 공진기(Intra-cavity OPO)와 외부형 OPO 공진기(Extra-cavity OPO)로 구분된다. An OPO resonator is essential for selectively outputting the wavelengths of 1064 nm and 1570 nm. The OPO resonator is divided into an inner-type OPO resonator (an inner-type OPO resonator) and an outer-type OPO resonator (an extra-cavity OPO).

내부형 OPO 공진기의 경우 파장 1064 nm의 공진기 내에 OPO 공진기가 동시에 구성되기 때문에 파장 변환된 OPO 파장 즉, 1570 nm파장만을 출력하게 된다.  In case of the internal OPO resonator, since the OPO resonator is formed simultaneously in the resonator having the wavelength of 1064 nm, only the wavelength of the OPO wavelength, that is, the wavelength of 1570 nm, is output.

외부형 OPO 공진기는 1064 nm 파장의 펌프공진기와 OPO 공진기가 물리적으로 연결되기 때문에 적절한 장치를 사용하여 파장 선택 구현이 상대적으로 용이하다. Since the external OPO resonator is physically connected to the pump resonator and the OPO resonator with a wavelength of 1064 nm, it is relatively easy to select the wavelength using an appropriate device.

통상적인 방법으로 다수의 반사 거울을 이용하여 파장 선택 장치를 구성할 수 있으나, 다수의 광학 부품이 추가 될 경우 구조가 복잡하고 부피와 무게가 증가할 뿐만 아니라 충격이나 진동, 온도 변화 등의 외부 환경 요인에 의한 광축 변화와 파장 변환효율 및 레이저의 성능이 저하될 수 있는 문제가 있다. However, when a plurality of optical components are added, the structure is complicated, and the volume and weight are increased. In addition, the wavelength selection apparatus can be constructed by using an external environment such as impact, vibration, There is a problem that the optical axis change due to the factors, the wavelength conversion efficiency, and the performance of the laser may be deteriorated.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 2개의 다른 파장의 레이저가 교차로 출력되도록 반복적인 파장 선택 동작을 반복하여도 광축변화를 최소화하여 레이저의 성능을 향상시키는 파장선택 장치를 제공하는 것에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a wavelength selection device that improves performance of a laser by minimizing optical axis variation even if a repetitive wavelength selection operation is repeated so that two different wavelength lasers are output at an intersection It is on.

이와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 파장선택장치는 레이저 발진기, 고정부, 이동부, 모터 및 위치센서를 포함한다. 상기 레이저 발진기는 제1 방향으로 레이저 빔을 출력한다. 상기 고정부는 상기 제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배열되고, 상기 레이저 빔이 관통하는 입력경 및 출력경을 구비한다. 상기 이동부는 상기 입력경 및 출력경 사이에 배치되고 레이저 빔이 관통하여 레이저 빔의 파장을 변형시키는 비선형 결정을 구비하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 모터는 상기 이동부를 상기 제2 방향으로 이동시키도록 구동된다. 상기 위치센서는 상기 이동부와 연결되어 상기 이동부의 위치를 감지한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a wavelength selection device including a laser oscillator, a stationary section, a moving section, a motor, and a position sensor. The laser oscillator outputs a laser beam in a first direction. The fixing part is arranged to be spaced apart from each other along the first direction, and has an input mirror and an output mirror through which the laser beam passes. The moving unit is disposed between the input mirror and the output mirror and includes a nonlinear crystal through which the laser beam penetrates to deform the wavelength of the laser beam, and is movable in a second direction intersecting with the first direction. The motor is driven to move the moving part in the second direction. The position sensor is connected to the moving unit to sense the position of the moving unit.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 이동부는 상기 비선형 결정의 이동과 연동하고 상기 레이저 빔 중 기 설정된 파장의 레이저 빔의 통과를 제한하도록 형성되는 광학필터를 더 포함한다. As an example related to the present invention, the moving unit further includes an optical filter interlocked with the movement of the nonlinear crystal and configured to limit the passage of the laser beam of the predetermined wavelength in the laser beam.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 파장선택장치는 상기 이동부를 상기 제2 방향을 따라 이동시키는 구동부를 더 포함한다. 상기 구동부는 상기 제2 방향으로 연장되는 가이드레일, 상기 가이드레일에 상기 제2 방향을 따라 왕복이동 가능하도록 설치되는 가이드블록 및 상기 가이드 블록에 고정되고, 상기 비선형 결정과 상기 광학필터가 장착되고 상기 모터에 의하여 상기 제2 방향으로 이동가능한 이동판을 포함한다. In one embodiment of the present invention, the wavelength selection device further includes a driving unit that moves the moving unit along the second direction. The driving unit may include a guide rail extending in the second direction, a guide block mounted to the guide rail so as to reciprocate along the second direction, and a guide block fixed to the guide block, And a moving plate movable in the second direction by a motor.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 광학필터를 통과하는 레이저 빔이 1064nm 파장의 레이저 빔인지 1570nm 파장의 레이저 빔인지 판단하기 위하여, 상기 위치센서는 의하여 상기 이동부의 상기 고정부에 대한 상대위치를 판단한다. In order to determine whether the laser beam passing through the optical filter is a laser beam having a wavelength of 1064 nm or a laser beam having a wavelength of 1570 nm, the position sensor determines a relative position of the moving unit with respect to the fixing unit do.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 상대적으로 단순한 구조로 구현되므로 좁은 공간에 설치가 가능하고 제작비용을 줄일 수 있다. 또한, 고정부와 이동부를 구비하고, 이동부는 일방향으로 연장되는 가이드부를 따라 이동하므로 배열의 변형을 방지하여광축 변형 을 최소화 할 수 있다. According to the present invention having the above-described structure, since it is implemented with a relatively simple structure, it can be installed in a narrow space and the manufacturing cost can be reduced. Further, since the moving unit is provided with the fixing unit and the moving unit, the moving unit moves along the guide unit extending in one direction, so that deformation of the arrangement can be prevented, and optical deformation can be minimized.

또한, 두 개의 필터부재에 의하여 레이저 빔의 필터효율이 향상되고, 광경로 차이 발생을 제한할 수 있다. 이에 따라, 레이저의 품질을 향상시킬 수 있다. Further, the filter efficiency of the laser beam is improved by the two filter members, and the occurrence of the optical path difference can be limited. Thus, the quality of the laser can be improved.

도 1은 파장선택 장치의 개념도.
도 2는 파장선택 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도.
도 3a 및 도 3b는 레이저 빔이 관통하는 광학필터룰 설명하기 위한 개념도. 1 is a conceptual view of a wavelength selection device;
2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the wavelength selection device;
3A and 3B are conceptual diagrams for explaining an optical filter rule through which a laser beam passes.

이하, 본 발명과 관련된 파장선택 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, a wavelength selection device related to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, the same or similar reference numerals are given to different embodiments in the same or similar configurations. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

도 1은 본 발명의 일 예와 관련된 파장선택 장치의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a wavelength selection device related to an example of the present invention.

도 1을 참조하면, 파장선택장치는 Nd:YAG 레이저 발진기(100)와 파장선택부(200)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the wavelength selecting apparatus includes an Nd: YAG laser oscillator 100 and a wavelength selector 200.

상기 Nd:YAG 레이저 발진기(100)는 약 1064 nm 파장을 제1 방향(D1)으로 상기 파장선택부(200)를 향하여 방출한다. 약 1064 nm 파장은 OPO 공진기를 포함하는 파장선택부(200)에 의하여 약 1570 nm 파장을 얻을 수 있다. The Nd: YAG laser oscillator 100 emits a wavelength of about 1064 nm toward the wavelength selector 200 in a first direction D1. A wavelength of about 1064 nm can be obtained at a wavelength of about 1570 nm by the wavelength selector 200 including the OPO resonator.

상기 파장선택부(200)는 상기 제1 방향(D1)와 교차하는 방향을 따라 왕복이동 하는 이동부와 고정부를 구비한다. 상기 고정부(210)는 OPO 입력경(211)과 OPO 출력경(212)을 포함하고, 이동부(220)는 비선형 결정(221) 및 광학필터(222)를 포함한다. The wavelength selector 200 includes a moving unit and a fixed unit that reciprocate along a direction crossing the first direction D1. The fixed portion 210 includes an OPO input mirror 211 and an OPO output mirror 212 and the movable mirror 220 includes a nonlinear crystal 221 and an optical filter 222.

한편, 상기 입력경 및 상기 출력경과 상기 비선형 결정(221)은 OPO공진기를 구성한다. 즉, 상기 Nd:YAG 레이저 발진기(100)로부터 방출된 파장이 약 1064nm인 레이저 빔은 상기 OPO공진기를 통하여 파장이 약 1570nm으로 파장변환 된다. Meanwhile, the input light and the output light and the nonlinear crystal 221 constitute an OPO resonator. That is, the laser beam emitted from the Nd: YAG laser oscillator 100 having a wavelength of about 1064 nm is converted into a wavelength of about 1570 nm through the OPO resonator.

상기 입력경과 상기 출력경은 상기 Nd:YAG 레이저 발진기(100)로부터 방출되는 레이저 빔이 관통하도록 배치된다. 즉, 상기 입력경, 출력경 및 Nd:YAG 레이저 발진기(100)는 고정된 위치에 배치된다. 상기 비선형 결정(221)은 상기 입력경과 출력경 사이에 상기 제2 방향(D2)을 따라 왕복이동 하도록 형성된다.The input light and the output light are arranged so as to pass through the laser beam emitted from the Nd: YAG laser oscillator 100. That is, the input light, the output light, and the Nd: YAG laser oscillator 100 are disposed at fixed positions. The nonlinear crystal 221 is formed to reciprocate between the input and output shafts in the second direction D2.

상기 이동부(220)에 포함되는 상기 비선형 결정(221)과 광학필터는 연동되어 함께 이동한다. 상기 이동부를 이동시키기 위하여 파장선택부(200)는 제1 및 제2 이송부(231, 232), 제1 및 제2 이송부(231, 232)에 동력을 제공하는 모터(234) 및 모터(234)와 제1 및 제2 이송부(231, 232)사이를 연결하는 연결부를 구비한다. The nonlinear crystal 221 included in the moving unit 220 and the optical filter interlock and move together. The wavelength selector 200 includes a motor 234 and a motor 234 for providing power to the first and second transfer units 231 and 232, the first and second transfer units 231 and 232, And a connection part for connecting the first and second transfer parts 231 and 232.

상기 제1 및 제2 이송부는 각각 제1 및 제2 가이드레일(231b, 232b), 제1 및 제2 가이드블록(231c, 232c) 및 제1 및 제2 이동판(231a, 232a)를 포함한다.The first and second transfer parts include first and second guide rails 231b and 232b, first and second guide blocks 231c and 232c, and first and second moving plates 231a and 232a .

상기 제1 및 제2 가이드레일(231b, 232b)은 상기 제2 방향(D2)을 따라 연장된다. 상기 레이저 빔의 광축이 상기 비선형 결정(221)에 수직하도록 배열하기 위하여 상기 제2 방향(D2)은 상기 레이저 빔이 방출되는 방향인 제1 방향(D1)과 수직하도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 및 제2 가이드레일(231b, 232b)은 서로 평행하도록 형성된다. The first and second guide rails 231b and 232b extend along the second direction D2. In order to arrange the optical axis of the laser beam so as to be perpendicular to the nonlinear crystal 221, the second direction D2 is formed to be perpendicular to the first direction D1 in which the laser beam is emitted. In addition, the first and second guide rails 231b and 232b are formed to be parallel to each other.

상기 제1 및 제2 가이드레일(231b, 232b)에 각각 상기 제1 및 제2 가이드블록(231c, 232c)이 장착되어 상기 제2 방향(D2)을 따라 왕복이동 가능하다. 상기 제1 및 제2 가이드블록(231c, 232c)에 각각 상기 제1 및 제2 이동판(231a, 232a)이 설치된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 이동판(231a, 232a)은 상기 제1 및 제2 가이드 블록과 연동된다.The first and second guide blocks 231c and 232c are mounted on the first and second guide rails 231b and 232b and are reciprocally movable along the second direction D2. The first and second moving plates 231a and 232a are installed on the first and second guide blocks 231c and 232c, respectively. Accordingly, the first and second moving plates 231a and 232a are interlocked with the first and second guide blocks.

상기 비선형 결정(221)은 상기 제1 이동판(231a) 상에 고정되고, 상기 광학필터(222)는 상기 제2 이동판(232a)에 고정된다. 상기 비선형결정(221)과 상기 광학필터(222)는 각 이동판에 고정된 상태에서 상기 제2 방향(D2)을 따라 왕복이동 가능하다. 따라서, 상기 각 이동판에 고정된 이후부터 상기 제1 방향(D1)로 방출되는 레이저 빔이 비선형 결정(221) 및 상기 광학필터(222)에 입사하는 각도는 변하지 아니한다. 즉, 상기 비선형결정(221)이 제2 방향(D2)을 따라 이동함에 따라 발생하는 광축변형을 방지할 수 있다. The nonlinear crystal 221 is fixed on the first moving plate 231a and the optical filter 222 is fixed on the second moving plate 232a. The nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 are reciprocally movable along the second direction D2 while being fixed to the respective moving plates. Therefore, the angle of incidence of the laser beam emitted in the first direction D1 to the nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 after being fixed to each moving plate does not change. That is, it is possible to prevent the optical axis from being deformed as the nonlinear crystal 221 moves along the second direction D2.

상기 비선형 결정(221)과 상기 광학필터(222)는 상기 모터(234)에 의하여 함께 이동된다. 상기 모터(234)는 회전각도가 입력 펄스 신호에 비례하도록 구동되는 스텝모터(stepper motor)로 구현될 수 있다. 따라서, 사용자가 이를 이용하여 원하는 길이만큼 상기 비선형 결정(221)과 상기 광학필터(222)를 이동시킬 수 있다.The nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 are moved together by the motor 234. The motor 234 may be implemented as a stepper motor in which the rotation angle is driven to be proportional to the input pulse signal. Therefore, the user can move the nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 by a desired length.

상기 제1 및 제2 이동판(231a, 232a)을 동시에 이동시키기 위하여 상기 모터(234)와 상기 제1 및 제2 이동판(231a, 232a)을 함께 연결하는 연결부(233)가 형성된다. 상기 연결부는 상기 모터(234)로부터 상기 제2 방향(D2)을 따라 돌출된 후 상기 제1 및 제2 이동판(231a, 232a)을 향하여 분리되도록 형성된다. 분리된 연결부의 단부는 각각 제1 및 제2 이동판(231a, 232a)과 연결되고, 상기 모터(234)는 상기 연결부(233)의 상기 제2 방향(D2)으로 돌출된 영역을 상기 제2 방향(D2)을 따라 이동 시킨다. A connecting portion 233 for connecting the motor 234 and the first and second moving plates 231a and 232a together is formed to simultaneously move the first and second moving plates 231a and 232a. The connection part is formed to protrude from the motor 234 along the second direction D2 and to be separated toward the first and second moving plates 231a and 232a. The ends of the separated connecting portions are respectively connected to the first and second moving plates 231a and 232a and the motor 234 is connected to the second protruding portion of the connecting portion 233 in the second direction D2, And moves in the direction D2.

파장선택부(200)는 상기 모터(234)에 의한 상기 비선형 결정(221)과 상기 광학필터(222)의 이동을 제어하기 위하여 위치센서(235)를 더 구비할 수 있다. 도면에서 도시하지 아니하였으나, 상기 위치센서(235)의 제어를 위하여 전자보드를 더 포함할 수 있다. 상기 위치센서(235)는 상기 고정부에 대한 상기 이동부의 위치를 감지하고 이에 대한 데이터를 출력하도록 설계될 수 있다. 이동부와 고정부가 오차범위 내에서 일직선 상에 배치되는 경우에 상기 약 1064nm 파장의 레이저 빔이 방출되므로, 사용자는 상기 위치센서가 출력하는 데이터를 이용하여 출력되는 빔의 파장을 알 수 있다. The wavelength selector 200 may further include a position sensor 235 for controlling the movement of the nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 by the motor 234. Although not shown in the drawing, an electronic board may be further included for controlling the position sensor 235. The position sensor 235 may be designed to sense the position of the moving part with respect to the fixed part and to output data therefrom. When the moving part and the fixing part are arranged in a straight line within the error range, the laser beam of the wavelength of about 1064 nm is emitted, so that the user can know the wavelength of the beam output using the data output from the position sensor.

상기 위치센서(235)가 구현되는 감지 방법에는 제한이 없다. 상기 제2 방향(D2)으로 연장되어 일단이 상기 제1 이동판(231a)과 연결되고, 상기 제1 이동판(231a)의 상기 제2 방향(D2)으로의 이동을 감지하도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 모터(234)와 상기 위치센서(235)에 의하여 상기 비선형 결정(221) 및 상기 광학필터(222)의 위치를 제어할 수 있으며, 더 나아가 상기 제1 방향(D1)을 따라 방출되는 레이저가 약 1064 nm 파장의 레이저 발진기 출력인지 OPO 공진기를 포함하는 파장선택부(200)에 의하여 1570 nm 파장으로 파장변환된 OPO 레이저 출력인지 감지할 수 있다. There is no limitation on the sensing method in which the position sensor 235 is implemented. And may be formed to extend in the second direction D2 and have one end connected to the first moving plate 231a and sensing the movement of the first moving plate 231a in the second direction D2 . Therefore, the position of the nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 can be controlled by the motor 234 and the position sensor 235, and further, The laser can detect whether it is a laser oscillator output of a wavelength of about 1064 nm or an OPO laser output wavelength converted to a wavelength of 1570 nm by a wavelength selector 200 including an OPO resonator.

상기 모터(234)를 구동에 따라 상기 제1 및 제2 이동판(231a, 232a)을 이동시켜 상기 레이저 빔이 상기 OPO 공진기 및 상기 광학필터(222)를 관통하여 파장이 약 1570nm로 변형된 레이저 빔을 방출하도록 한다. 상기 광학필터(222)를 통하여 방출되지 못하고 걸러진 약 1064nm 파장의 레이저 빔은 빔덤프(300)에 의하여 가두어 진다. 이하, 상기 빔덤프(300)를 포함한 상기 파장선택장치의 동작을 설명한다. The first and second moving plates 231a and 232a are moved by driving the motor 234 so that the laser beam passes through the OPO resonator and the optical filter 222 and is converted into a laser beam having a wavelength of about 1570 nm Let the beam emit. The laser beam having a wavelength of about 1064 nm which is not emitted through the optical filter 222 but is filtered is confined by the beam dump 300. Hereinafter, the operation of the wavelength selection device including the beam dump 300 will be described.

도 2는 파장선택 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the wavelength selection device.

도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1의 상태에서 상기 비선형 결정체(221)와 상기 광학필터(222)는 상기 레이저 빔과 접촉하지 아니한 위치에 배치되어 있다. 즉, 상기 레이저 빔은 상기 제1 및 제2 OPO 입력경(211) 만을 관통한다. 상기 모터(234)의 구동에 따라서 상기 레이저 빔의 파장이 선택되어 방출되게 된다. 1 and 2, in the state of FIG. 1, the nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 are disposed at positions not in contact with the laser beam. That is, the laser beam passes through only the first and second OPO input beams 211. The wavelength of the laser beam is selected and discharged according to the driving of the motor 234.

상기 모터(234)를 구동하여 상기 연결부(233)를 상기 제2 방향(D2)을 따라 이동시킨다. 상기 연결부(233)에 의하여 상기 제1 및 제2 이동판(231a, 232a)이 상기 제2 방향(D2)으로 이동하고, 이에 따라 상기 비선형 결정(221)과 상기 광학필터(222)가 이동된다. 상기 위치센서(235)에 의하여 상기 비선형 결정(221)과 상기 광학필터(222)의 위치를 감지할 수 있으며, 상기 모터(234)는 상기 레이저 빔이 상기 비선형 결정(221)과 상기 광학필터(222)를 관통하도록 구동된다. The motor 234 is driven to move the connecting portion 233 along the second direction D2. The first and second moving plates 231a and 232a are moved in the second direction D2 by the connecting portion 233 so that the nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 are moved . The position sensor 235 can detect the position of the nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 and the motor 234 can detect the position of the nonlinear crystal 221 and the optical filter 222, 222, respectively.

상기 모터(234)의 구동에 의하여 상기 OPO 입력경(211) 및 OPO 출력경(212), 상기 비선형 결정(221) 및 상기 광학필터(222)가 일직선 상에 배치되면, 상기 레이저 빔은 상기 OPO 입력경(211), 상기 비선형 결정(221), 상기 OPO출력경(212)을 차례로 관통하여 파장이 변환되고, 상기 광학필터(222)를 관통하여 파장이 약 1570nm인 레이저 빔이 방출된다. When the OPO input light 211 and the OPO output light 212, the nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 are arranged in a straight line by driving the motor 234, The wavelength is changed through the input light 211, the nonlinear crystal 221 and the OPO output light 212 in order and the laser beam having a wavelength of about 1570 nm is emitted through the optical filter 222.

한편, 상기 OPO 입력경(211)과 상기 OPO 출력경(212)은 상기 1064nm 파장에 대하여 고투과율(T>98%)갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 레이저 빔이 상기 OPO 입력경(211)과 상기 OPO출력경(212)를 통과하면서 발생할 수 있는 에너지 손실을 줄일 수 있다. 또 상기 OPO 입력경(211)은 1570 nm 파장에 대하여 고반사율(HR) 및 상기 OPO 출력경(212)은 고투과율(HT)을 갖도록 형성되어 상기 OPO 공진기에서 파장변환된 1570 nm 파장의 레이저가 Nd:YAG 레이저 발진기(100) 내부로 거슬러 들어가는 것을 방지하고 제1방향으로 모아주는 역할을 한다. Meanwhile, the OPO input light 211 and the OPO output light 212 may be formed to have a high transmittance (T> 98%) with respect to the 1064 nm wavelength. Therefore, it is possible to reduce energy loss that may occur when the laser beam passes through the OPO input mirror 211 and the OPO output mirror 212. [ The OPO input mirror 211 is formed to have a high reflectance (HR) with respect to a wavelength of 1570 nm and a high transmittance (HT) with respect to the OPO output mirror 212 so that a laser having a wavelength of 1570 nm converted by the OPO resonator YAG laser oscillator 100 and prevents the Nd: YAG laser oscillator 100 from entering the Nd: YAG laser oscillator 100 and collects it in the first direction.

본 발명에 따른 파장선택장치는 OPO 입력경(211), OPO 출력경(212) 및 비선형 결정(221)과 광학필터(222) 만으로 구성되어 있어 상대적으로 단순한 구조로 형성된다. 따라서, 구조가 단순해지고, 설치비용이 절감될 수 있다. The wavelength selection device according to the present invention is formed of a relatively simple structure since it is composed of only the OPO input light 211, the OPO output light 212, and the nonlinear crystal 221 and the optical filter 222 alone. Therefore, the structure becomes simple, and the installation cost can be reduced.

또한, 복수의 반사거울을 이용하여 레이저 빔의 이동경로를 제어하도록 설계되는 통상의 파장선택장치에 비하여 본 발명에 따른 파장선택장치에 방출되는 레이저 빔은 일 방향으로만 이동되고, OPO 입력경(211), OPO 출력경(212)에 비하여 상대적으로 광축에 민감하지 않은 비선형 결정(221) 및 상기 광학필터(222)를 이동시킴으로, 각 구성의 정렬오차 허용범위가 상대적으로 크다. 예를 들어, 본 발명에 따른 파장선택장치의 상기 제2 방향에 대한 회전 허용 오차범위는 약 1.107도 이고, 상기 제1 및 제2 방향(D1, D2)와 수직한 방향에 대한 회전 허용 오차범위는 약 1.039도 이다. 즉, 상기 허용 오차범위 내에서 상기 레이저 빔은 상기 제1 방향(D1)과 실질적으로 동일한 방향으로 방출될 수 있다. The laser beam emitted to the wavelength selecting device according to the present invention is moved only in one direction as compared with a conventional wavelength selecting device designed to control the traveling path of the laser beam using a plurality of reflecting mirrors, Linear crystals 221 and the optical filter 222 which are not sensitive to the optical axis relative to the OPO output light 211 and the OPO output light 212 are relatively moved. For example, the rotation tolerance range for the second direction of the wavelength selection apparatus according to the present invention is about 1.107 degrees, and the rotation tolerance range for the direction perpendicular to the first and second directions D1 and D2 Is about 1.039 degrees. That is, within the tolerance range, the laser beam may be emitted in substantially the same direction as the first direction D1.

한편, 상기 OPO 출력경(212)을 관통한 레이저 빔은 파장이 약 1570nm 인 레이저빔과 파장이 약 1064nm인 레이저 빔을 포함한다. 상기 광학필터(222)는 파장이 약 1570nm인 레이저 빔만이 제1 방향(D1)으로 진행하도록 거르고, 파장이 약 1064nm인 레이저 빔은 상기 제2 방향(D2)으로 반사시킨다. 즉, 상기 광학필터(222)는 상기 1064nm 레이저 빔에 대해서는 고반사율(R>99.5% at 45)을 갖고, 상기 1570nm 레이저 빔의 파장에 대해서는 고투과율(T>98%)을 갖도록 형성될 수 있다.Meanwhile, the laser beam passing through the OPO output mirror 212 includes a laser beam having a wavelength of about 1570 nm and a laser beam having a wavelength of about 1064 nm. The optical filter 222 filters only the laser beam having a wavelength of about 1570 nm to proceed in the first direction D1 and reflects the laser beam having the wavelength of about 1064 nm in the second direction D2. That is, the optical filter 222 may have a high reflectivity (R> 99.5% at 45) for the 1064 nm laser beam and a high transmittance (T> 98%) for the wavelength of the 1570 nm laser beam .

상기 광학필터(222)는 상기 제1 방향(D1)에 대하여 약 45도 기울어지도록 형성되고, 서로 대칭인 제1 및 제2 필터부재(222a, 222b)를 포함한다. 상기 레이저 빔은 상기 제1 및 제2 필터부재(222a, 222b)를 순차적으로 관통한다. The optical filter 222 includes first and second filter members 222a and 222b that are formed to be inclined by about 45 degrees with respect to the first direction D1 and are symmetrical to each other. The laser beam sequentially passes through the first and second filter members 222a and 222b.

상기 OPO 출력경(212)를 통과하여 상기 제1 필터부재(222a)에 입사되는 레이저 빔(이하, 입사빔이라 칭한다.)은 파장이 약 1064nm인 레이저 빔 및 파장이 약 1570nm인 레이저 빔을 포함한다. 다만, 상기 광학필터(222)는 약 1064nm 레이저 빔에 대해서는 고반사율을 갖으므로, 약 1064nm 레이저 빔은 상기 제1 필터부재(222a)를 관통하지 못하고 반사된다. A laser beam (hereinafter referred to as an incident beam) passing through the OPO output mirror 212 and entering the first filter member 222a includes a laser beam having a wavelength of about 1064 nm and a laser beam having a wavelength of about 1570 nm do. However, since the optical filter 222 has a high reflectance for the laser beam of about 1064 nm, the laser beam of about 1064 nm is reflected without passing through the first filter member 222a.

상기 제1 필터부재(222a)에 의하여 약 1064nm 레이저 빔은 상기 제1 방향(D1)과 수직하는 방향으로 반사된다. 상기 제1 필터부재(222a)와 인접하게 배치되는 빔덤프(300)는 반사된 상기 약 1064nm 레이저 빔을 흡수하고, 방출되지 못하도록 가둔다. 따라서, 인체(눈)에 해로운 약 1064nm 레이저 빔의 외부로의 방출 및 상기 공진기 내부로의 다시 반사되는 것을 방지할 수 있다. A laser beam of about 1064 nm is reflected by the first filter member 222a in a direction perpendicular to the first direction D1. A beam dump 300 disposed adjacent to the first filter member 222a absorbs the reflected 1064 nm laser beam and keeps it from being emitted. Therefore, it is possible to prevent the emission of about 1064 nm laser beam, which is harmful to the human body (eye), to the outside and to be reflected back into the resonator.

상기 제1 필터부재(222a)를 관통한 레이저 빔(이하, 출사빔이라 칭한다)은 상기 제1 필터부재(222a)와 수직하게 배치되는 상기 제2 필터부재(222b)를 관통한다. A laser beam (hereinafter referred to as an emitted beam) passing through the first filter member 222a passes through the second filter member 222b disposed perpendicularly to the first filter member 222a.

도 3a 및 도 3b는 레이저 빔이 관통하는 광학필터를 설명하기 위한 개념도이다.3A and 3B are conceptual diagrams illustrating an optical filter through which a laser beam passes.

도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 레이저 빔은 고체 상태의 제1 필터부재(222a)를 통과하면서 두 번의 굴절에 의하여, 광축은 변하지 아니하나, 상기 입사빔과 상기 출사빔의 광경로 차이가 발생한다.Referring to FIGS. 2, 3A and 3B, the laser beam passes through the first filter member 222a in a solid state and is refracted twice, so that the optical axis does not change, but the light beam of the incident beam and the outgoing beam .

이후, 상기 출사빔은 상기 제1 필터부재(222a)와 실질적으로 동일한 재질로 형성되는 제2 필터부재(222b)를 관통한다. 따라서, 상기 제2 필터부재(222b)를 관통한 레이저 빔과 상기 입사빔의 광경로 차이가 없게 된다.Thereafter, the outgoing beam passes through a second filter member 222b formed of substantially the same material as the first filter member 222a. Therefore, there is no difference in optical path between the laser beam passing through the second filter member 222b and the incident beam.

또한, 상기 제2 필터부재(222b)는 상기 제1 필터부재(222a)와 동일한 재질로 형성되므로, 약 1064nm 레이저 빔에 대한 고반사율 및 약 1570nm 이저 빔에 대한 고투과율을 갖는다. 따라서, 상기 제1 필터부재(222a)를 관통한 약 1064nm 레이저 빔의 투과를 제한하므로, 최종적으로 방출되는 레이저 빔에 약 1064nm 레이저 빔이 포함될 가능성을 보다 낮출 수 있다. Since the second filter member 222b is formed of the same material as the first filter member 222a, the second filter member 222b has a high reflectance for a laser beam of about 1064 nm and a high transmittance for a laser beam of about 1570 nm. Therefore, the transmission of the laser beam of about 1064 nm passing through the first filter member 222a is restricted, so that the possibility of including the laser beam of about 1064 nm in the finally emitted laser beam can be further reduced.

본 발명의 파장선택장치는 상대적으로 단순한 구조로 구현되므로 좁은 공간에 설치가 가능하고 제작비용을 줄일 수 있다. 또한, 고정부와 이동부를 구비하고, 이동부는 OPO 입력경(211), OPO 출력경(212)에 비하여 상대적으로 광축에 민감하지 않은 비선형 결정(221)을 포함하고 일방향으로 연장되는 가이드부를 따라 이동하므로 배열의 변형을 방지하여 광축 변형을 최소화 할 수 있다.Since the wavelength selecting apparatus of the present invention is implemented with a relatively simple structure, the wavelength selecting apparatus can be installed in a narrow space and the manufacturing cost can be reduced. The moving part includes a non-linear crystal 221 which is relatively insensitive to the optical axis relative to the OPO input mirror 211 and the OPO output mirror 212, and is movable along a guide part extending in one direction, Therefore, it is possible to minimize deformation of the optical axis by preventing deformation of the array.

또한, 두 개의 필터부재에 의하여 레이저 빔의 필터효율이 향상되고, 광경로 차이 발생을 제한할 수 있다. 이에 따라, 레이저의 품질을 향상시킬 수 있다. Further, the filter efficiency of the laser beam is improved by the two filter members, and the occurrence of the optical path difference can be limited. Thus, the quality of the laser can be improved.

상기와 같이 설명된 파장선택장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The above-described wavelength selection device can be applied to a configuration and a method of the embodiments described above in a limited manner, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .

Claims (4)

제1 방향으로 레이저 빔을 출력하도록 형성되는 레이저 발진기;
상기 제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배열되고, 상기 레이저 빔이 관통하는 입력경 및 출력경을 구비하는 고정부;
상기 입력경 및 출력경 사이에 배치되고 레이저 빔이 관통하여 레이저 빔의 파장을 변형시키는 비선형 결정을 구비하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동부;
상기 이동부를 상기 제2 방향으로 이동시키도록 구동되는 모터; 및
상기 제2 방향으로 연장되고 일단이 상기 이동부에 연결되어, 상기 고정부를 기준으로하는 상기 이동부의 상기 제2 방향으로의 이동을 감지하는 위치센서를 포함하는 파장선택장치.A laser oscillator formed to output a laser beam in a first direction;
A fixing unit arranged to be spaced apart from each other in the first direction and having an input light beam and an output beam through which the laser beam passes;
And a nonlinear crystal disposed between the input light and output light and penetrating the laser beam to deform the wavelength of the laser beam, the movable part being installed to be movable in a second direction intersecting with the first direction;
A motor driven to move the moving unit in the second direction; And
And a position sensor that extends in the second direction and has one end connected to the moving unit and detects movement of the moving unit in the second direction with respect to the fixed unit. 제1항에 있어서,
상기 이동부는 상기 비선형 결정의 이동과 연동하고 상기 레이저 빔 중 기 설정된 파장의 레이저 빔의 통과를 제한하도록 형성되는 광학필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장선택장치.The method according to claim 1,
Wherein the moving unit further comprises an optical filter interlocked with the movement of the nonlinear crystal and configured to restrict the passage of a laser beam of a predetermined wavelength among the laser beams. 제2항에 있어서, 상기 이동부를 상기 제2 방향을 따라 이동시키는 구동부를 더 포함하고, 상기 구동부는,
상기 제2 방향으로 연장되는 가이드레일;
상기 가이드레일에 상기 제2 방향을 따라 왕복이동 가능하도록 설치되는 가이드블록; 및
상기 가이드 블록에 고정되고, 상기 비선형 결정과 상기 광학필터가장착되고 상기 모터에 의하여 상기 제2 방향으로 이동가능한 이동판을 포함하는 것을 특징으로 하는 파장선택장치. 3. The apparatus according to claim 2, further comprising a driving unit that moves the moving unit along the second direction,
A guide rail extending in the second direction;
A guide block installed to the guide rail to reciprocate along the second direction; And
And a moving plate which is fixed to the guide block and is mounted on the nonlinear crystal and the optical filter, and is movable in the second direction by the motor. 제2항에 있어서,
상기 위치센서는 감지된 상기 이동부의 위치에 의하여 상기 고정부에 대한 상기 이동부의 상대위치에 관한 데이터를 출력하고,
상기 상대위치에 관한 데이터에 근거하여 상기 광학필터를 통과하는 레이저 빔이 1064nm 파장의 레이저 빔인지 1570nm 파장의 레이저 빔인지가 판단되는 것을 특징으로 하는 파장선택장치. 3. The method of claim 2,
The position sensor outputs data relating to a relative position of the moving unit with respect to the fixed unit based on the detected position of the moving unit,
Wherein it is determined whether the laser beam passing through the optical filter is a laser beam having a wavelength of 1064 nm or a laser beam having a wavelength of 1570 nm based on data on the relative position.
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