KR102520071B1

KR102520071B1 - Polarized optical pumping and laser apparatus comprising the same

Info

Publication number: KR102520071B1
Application number: KR1020180131395A
Authority: KR
Inventors: 이병학; 김광훈; 김준완; 엘레나 살; 양주희; 정보수; 허두창
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: KR20200048849A

Abstract

본 발명은 레이저 장치에 관한 것으로, 펌프광을 발생시키는 광 펌핑부, 상기 펌프광을 통한 씨드빔의 광 증폭이 이루어지는 이득매질부, 상기 펌프광을 서로 다른 편광을 가지는 제 1 펌프광 및 제 2 펌프광으로 분리하는 편광 분리부, 상기 제1 펌프광이 상기 이득매질부의 일단으로 입사될 수 있도록 하는 제1 반사부 및 상기 제2 펌프광이 상기 이득매질부의 타단으로 입사될 수 있도록 하는 제2 반사부를 포함한다.
본 발명은 펌프광을 서로 다른 편광을 가지는 두 개의 광으로 분리한 뒤, 이를 이득매질 양단 끝으로 입사시켜 보다 넓은 영역에서 펌프광이 흡수되도록 하는바 향상된 열발산 효과와 펌프 흡수 효율 향상 효과가 나타날 수 있다.The present invention relates to a laser device, comprising: an optical pumping unit for generating pump light; a gain medium unit for amplifying the light of a seed beam through the pump light; It includes a polarization splitter, a first reflector allowing the first pump light to be incident to one end of the gain medium unit, and a second reflector to allow the second pump light to be incident to the other end of the gain medium unit.
In the present invention, after splitting the pump light into two lights having different polarizations, it is incident to both ends of the gain medium so that the pump light is absorbed in a wider area, which can result in improved heat dissipation and improved pump absorption efficiency. .

Description

Optical pumping with separated polarization and a laser device including the same

본 발명은 레이저 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 편광이 분리된 펌프광이 이득매질부 양단으로 입사되도록 하는 레이저 장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a laser device, and more particularly, to a laser device in which polarization-separated pump light is incident to both ends of a gain medium unit.

레이저 장치는 제조 공정을 포함한 산업 전반에 걸쳐 효과적으로 이용되고 있으며, 외과 수술시에 피부를 정밀하게 절개하거나, 신체조직의 일부를 선택적으로 절제하는 역할을 하는 의료용 기기 분야에서도 널리 사용되고 있다.Laser devices are effectively used throughout industries, including manufacturing processes, and are also widely used in the field of medical devices that play a role in precisely incising skin or selectively excising a part of body tissue during surgery.

일반적으로 레이저는 유도 방출(Stimulated emission) 현상에 의한 빛의 증폭을 의미하며, 레이저 증폭 장치는 빛을 증폭할 수 있는 이득매질(Gain medium)과 빛을 가둘 수 있는 공진기(Resonator), 그리고 이득매질에 에너지를 주는 펌핑부를 필수적 구성으로 하고 있다. 여기서 공진기는 이득매질의 양측에 각각 배치되는 반사경과 출력경 등으로 구성될 수 있다.In general, laser refers to the amplification of light by stimulated emission, and the laser amplification device consists of a gain medium that can amplify light, a resonator that can confine light, and a gain medium. It has a pumping part that gives energy to the essential configuration. Here, the resonator may be composed of reflectors and output mirrors respectively disposed on both sides of the gain medium.

이득매질은 펌핑에너지에 의하여 여기되어 입사된 씨드 빔을 증폭시킬 수 있기 때문에 레이저나 광의 증폭에 널리 이용되는데, 이 때, 이득매질에서의 밀도 반전(Population inversion)을 위하여 펌핑이 필요하고, 이러한 과정을 통하여 빛의 증폭이 이루어진다. Since the gain medium can be excited by pumping energy and amplify the incident seed beam, it is widely used for laser or light amplification. At this time, pumping is required for population inversion in the gain medium, and this process The amplification of light is achieved through

여기서 광 펌핑(Optical pumping)은 펌핑에너지를 인가하는 여러 방법 중의 하나로써 이득매질로 여기 에너지를 광학적으로 주입하는 작용을 말하며, 이득매질 내부의 전자들은 광 펌핑 작용에 의해 여기되어 유도 방출에 의하여 씨드 빔을 증폭시킨다.Here, optical pumping is one of several methods of applying pumping energy, and refers to the action of optically injecting excitation energy into the gain medium. amplify the beam.

한편, 이득매질의 형태에는 매질을 얇은 두께로 구성하여 열 방출 면적을 넓힌 씬 디스크(Thin disk) 형태, 부피대 면적비가 큰 얇은 판상구조를 매질로 사용하는 슬랩(slab) 형태, 광섬유(Fiber) 형태 등이 있으나, 최근에는 고출력 레이저의 형태로서, 여러 형태의 장점들이 적절히 절충된 단결정성 광섬유(Single Crystal Fiber, SCF) 형태가 주목받고 있다. SCF는 단결정성(monocrystalline) 물질로 구성된 막대(rod)형태이다.On the other hand, in the form of the gain medium, a thin disk type in which the heat dissipation area is widened by configuring the medium with a thin thickness, a slab type using a thin plate-like structure with a high volume-to-area ratio as a medium, and an optical fiber However, recently, as a form of high-power laser, a single crystal fiber (SCF) form in which the advantages of various forms are appropriately compromised is attracting attention. SCF is in the form of a rod made of monocrystalline material.

이러한 SCF 구조에서는 증폭 매질 내부에서 펌프광이 가이딩되어 집속되는 영역이 적어도 두 군데 이상이 존재한다. 이 때, 실질적으로는 펌프광이 이득 매질 입사 초반에 대부분 흡수가 이루어지므로 두 번째 집속되는 영역에서의 흡수 효과가 저하된다. 또한 첫 번째 펌프가 집속되는 영역에서 발생하는 열로 인해 이득매질에 비균질한 스트레스가 가해질 수 있는데 이는 궁극적으로 레이저 증폭률의 한계를 가져온다.In this SCF structure, there are at least two or more areas where the pump light is guided and focused inside the amplification medium. At this time, since most of the pump light is substantially absorbed at the initial stage of incidence of the gain medium, the absorption effect in the second focused area is reduced. In addition, inhomogeneous stress may be applied to the gain medium due to heat generated in the area where the first pump is focused, which ultimately limits the laser amplification rate.

상기의 문제점을 해결하고자 본 발명은 펌프광을 서로 다른 편광을 가지는 두 개의 광으로 분리한 뒤, 이를 이득매질 양단 끝으로 입사시킴으로써 SCF 형 이득매질의 효과를 극대화하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to maximize the effect of an SCF-type gain medium by splitting pump light into two lights having different polarizations and then incident the pump light into both ends of the gain medium.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 레이저 장치를 개시하여, 펌프광을 발생시키는 광 펌핑부, 상기 펌프광을 통한 씨드빔의 광 증폭이 이루어지는 이득매질부, 상기 펌프광을 서로 다른 편광을 가지는 제 1 펌프광 및 제 2 펌프광으로 분리하는 편광 분리부, 상기 제1 펌프광이 상기 이득매질부의 일단으로 입사될 수 있도록 하는 제1 반사부 및 상기 제2 펌프광이 상기 이득매질부의 타단으로 입사될 수 있도록 하는 제2 반사부를 포함한다.In order to solve the above technical problem, the present invention discloses a laser device, which includes an optical pumping unit generating pump light, a gain medium unit in which optical amplification of a seed beam is performed through the pump light, and a first pump light having different polarizations of the pump light. and a polarization splitter for separating the second pump light, a first reflector for allowing the first pump light to be incident to one end of the gain medium, and a second for allowing the second pump light to be incident to the other end of the gain medium. including the reflector.

또한 상기 제1 펌프광은 광 펌핑부로부터 발생한 펌프광의 경로와 수직한 경로를 가지며, 제2 펌프광은 광 펌핑부로부터 발생한 펌프광의 경로와 수평한 경로를 가지는 것을 특징으로 한다.Also, the first pump light has a path perpendicular to the path of the pump light generated from the light pumping unit, and the second pump light has a path parallel to the path of the pump light generated from the light pumping unit.

또한 상기 광 펌핑부와 편광 분리부 사이에는 상기 광 펌핑부에서 발생된 펌프광을 집광하는 광 전달부가 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, a light transmission unit condensing the pump light generated by the optical pumping unit is positioned between the light pumping unit and the polarization splitting unit.

또한 상기 편광 분리부와 제1 반사부 사이에는 상기 제1 펌프광을 집속하는 제1 집속부가 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, a first focusing unit for focusing the first pump light is positioned between the polarization splitting unit and the first reflecting unit.

또한 상기 레이저 장치는 제2 펌프광의 경로를 변경하여 상기 제2 펌프광이 상기 제2 반사부로 입사될 수 있도록 하는 제3 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the laser device is characterized in that it further comprises a third reflector for changing the path of the second pump light so that the second pump light can be incident to the second reflector.

또한 상기 제2 반사부와 제3 반사부 사이에는 상기 변경된 경로를 가지는 제2 펌프광을 집속하는 제2 집속부가 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, a second focusing unit for focusing the second pump light having the changed path may be positioned between the second reflecting unit and the third reflecting unit.

또한 상기 레이저 장치는 상기 이득매질부를 통과한 제1 펌프광 및 제2 펌프광을 흡수하는 덤퍼(dumper)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the laser device may further include a dumper for absorbing the first pump light and the second pump light passing through the gain medium unit.

또한 상기 이득매질부는 단결정성 광섬유(Single crystal fiber, SCF) 형태인 것을 특징으로 한다.In addition, the gain medium unit is characterized in that it is in the form of a single crystal fiber (SCF).

또한 상기 단결정성 광섬유 형태의 이득매질부는 상기 펌프광의 집속율이 가장 높은 지점인 집속지점이 포함된 제1 세그먼트 및 상기 펌프광의 집속율이 가장 낮은 지점인 비집속지점이 포함된 제2 세그먼트를 포함하여, 상기 제1 세그먼트의 도핑율이 상기 제2 세그먼트의 도핑율 보다 높게 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the gain medium unit in the form of a monocrystalline optical fiber includes a first segment including a focusing point at which the focusing ratio of the pump light is highest and a second segment including a non-focusing point at which the focusing ratio of the pump light is the lowest. Thus, the doping rate of the first segment is formed higher than that of the second segment.

또한 상기 제1 세그먼트는 상기 집속 지점을 중심으로, 상기 집속지점과 상기 집속지점의 일 방향에 인접한 비집속지점의 중간지점인 제1 중간지점과 상기 집속지점과 상기 집속지점의 타 방향에 인접한 비집속지점의 중간지점인 제2 중간지점 사이의 거리 이하로 형성되는 영역인 것을 특징으로 한다.In addition, the first segment has a ratio between a first intermediate point, which is an intermediate point between the focusing point and a non-focused point adjacent to the focusing point in one direction, and the focusing point adjacent to the other direction. It is characterized in that it is an area formed less than the distance between the second intermediate points, which are intermediate points of the focusing points.

본 발명의 실시 예들에 따른 레이저 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the laser device according to embodiments of the present invention will be described.

본 발명은 펌프광을 서로 다른 편광을 가지는 두 개의 광으로 분리한 뒤, 이를 이득매질 양단 끝으로 입사시켜 보다 넓은 영역에서 펌프광이 흡수되도록 하는바 향상된 열발산 효과가 나타날 수 있다.In the present invention, pump light is separated into two lights having different polarizations, and then the pump light is incident to both ends of a gain medium so that the pump light is absorbed in a wider area, and thus an improved heat dissipation effect can be obtained.

또한 이득매질의 양 방향으로 펌프광을 입사시켜 펌프 흡수 효율을 높일 수 있으며, 펌프광이 가지는 에너지를 최대로 활용할 수 있다.In addition, the pump absorption efficiency can be increased by incident pump light in both directions of the gain medium, and the energy of the pump light can be maximally utilized.

또한 본 발명은 하나의 광 펌핑부를 이용하는바, 두 개의 광 펌핑부를 이득매질 양 끝단에서 각각 집속시켜 입사시키는 경우 발생하는 문제, 즉 SCF에서 흡수되고 남은 펌프 에너지가 반대편 광 펌핑부에 동일한 경로로 입사되어 광 핌핑부의 레이저 다이오드에 손상이 가해지는 문제가 발생하지 않는다.In addition, since the present invention uses one optical pumping unit, a problem that occurs when two optical pumping units are focused and incident at both ends of the gain medium, that is, the pump energy absorbed by the SCF and remaining is incident on the same path to the opposite optical pumping unit. Therefore, the problem of damage to the laser diode of the light pimping unit does not occur.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 레이저 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects that can be achieved by the laser device according to the embodiments of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned above can be obtained from the general knowledge in the art to which the present invention belongs from the description below. It will be clearly understandable to those who have it.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 장치(1000)의 구성도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이득매질부(400)를 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 이득매질부(400)의 A-A'방향의 단면을 도시한 것이다.
도 4는 도 2의 이득매질부(400)의 제1 세그먼트(410A)를 구체적으로 도시한 것이다.
도 5는 다양한 조건으로 도핑된 이득매질부의 펌핑출력 대비 증폭출력의 값을 나타낸 그래프이다.
도 6의 (a)는 이득매질 한쪽 끝으로 펌프광이 입사되는 경우 나타나는 펌프광의 흡수 분포를 나타낸 것이고, (b)는 이득매질 양쪽 끝으로 펌프광이 입사되는 경우 나타나는 펌프광의 흡수분포를 나타낸 것이다.The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present invention, provide examples of the present invention and explain the technical idea of the present invention together with the detailed description.
1 shows a configuration diagram of a laser device 1000 according to the present invention.
2 shows a gain medium unit 400 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-section of the gain medium unit 400 shown in FIG. 2 in the direction A-A'.
FIG. 4 shows the first segment 410A of the gain medium unit 400 of FIG. 2 in detail.
5 is a graph showing values of amplification output versus pumping output of a gain medium doped under various conditions.
6 (a) shows the absorption distribution of the pump light when the pump light is incident on one end of the gain medium, and (b) shows the absorption distribution of the pump light when the pump light is incident on both ends of the gain medium.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선택적 도핑농도를 가지는 이득매질 및 이를 포함하는 레이저 장치를 상세하게 설명하기로 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of terms in order to best explain his/her invention. Based on the principle that it can be, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention. It should be understood that there may be many equivalents and variations. Hereinafter, a gain medium having a selective doping concentration according to an embodiment of the present invention and a laser device including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 장치(1000)의 구성도를 나타낸 것이다.1 shows a configuration diagram of a laser device 1000 according to the present invention.

본 발명에 따른 레이저 장치(1000)는 초기 증폭하고자 하는 레이저 빔, 즉 씨드빔(seed beam)을 발생시키는 씨드빔 발생부(100), 펌프광을 발생시키는 광 펌핑부(200), 상기 펌프광을 통한 씨드빔의 광 증폭이 이루어지는 이득매질부(400), 광 펌핑부(200)에서 발생된 펌프광을 집광하여 이득매질부(400)로 전달하는 광 전달부(300), 상기 펌프광을 서로 다른 편광을 가지는 제 1 펌프광 및 제 2 펌프광으로 분리하는 편광 분리부(500), 상기 제1 펌프광이 상기 이득매질부(400)의 일단으로 입사될 수 있도록 하는 제1 반사부(600A) 및 상기 제2 펌프광이 상기 이득매질부(400)의 타단으로 입사될 수 있도록 하는 제2 반사부(600B)를 포함한다.The laser device 1000 according to the present invention includes a seed beam generating unit 100 that generates a laser beam to be initially amplified, that is, a seed beam, an optical pumping unit 200 that generates pump light, and A gain medium unit 400 in which optical amplification of the seed beam is performed, an optical transmission unit 300 that condenses pump light generated by the optical pumping unit 200 and transmits the collected pump light to the gain medium unit 400, and different polarizations of the pump light. The polarization splitter 500 separates the first pump light and the second pump light, the first reflector 600A allows the first pump light to be incident to one end of the gain medium 400, and the second pump light and a second reflector 600B allowing light to enter the other end of the gain medium 400.

씨드빔 발생부(100)는 레이저 광을 발생시키며, 씨드빔 발생부(100)로부터 발생된 광을 이득매질부(400)로 전달한다.The seed beam generator 100 generates laser light and transfers the light generated from the seed beam generator 100 to the gain medium unit 400 .

광 펌핑부(200)는 펌프광을 발생시켜, 발생된 펌프광을 이득매질부(400)에 입사시킨다. 이로 인해 이득매질부(400)에 저장된 에너지량이 높아지고, 매질의 밀도반전(population inversion)이 일어남으로써 씨드빔의 광증폭이 이루어진다. 여기서 광 펌핑부(200)는 복수의 레이저 다이오드(LD)가 실장된 형태의 레이저 다이오드 어레이일 수 있다. 한편 본 발명에 따른 레이저 장치(1000)는 상기 펌프광을 서로 다른 경로를 가지는 두개의 광(제1 펌프광 및 제2 펌프광)으로 분리하여 하나의 광은 이득매질부(400)의 일단 끝에, 다른 하나의 광은 이득매질부(400)의 타단 끝에 입사되도록 하는데 이에 대해서는 편광 분리부(500)에 대한 설명을 통해 상세히 설명한다.The light pumping unit 200 generates pump light and makes the generated pump light incident to the gain medium unit 400 . As a result, the amount of energy stored in the gain medium unit 400 increases and population inversion of the medium occurs, thereby performing optical amplification of the seed beam. Here, the optical pumping unit 200 may be a laser diode array in which a plurality of laser diodes LD are mounted. Meanwhile, the laser device 1000 according to the present invention separates the pump light into two lights (first pump light and second pump light) having different paths, so that one light is transmitted to one end of the gain medium unit 400 and the other The light of is incident on the other end of the gain medium unit 400, which will be described in detail through the description of the polarization separator 500.

광 전달부(300)는 상기 광 펌핑부(200)에서 발생된 펌프광을 집광하여 상기 편광 분리부(500)로 전달하는 광학기구일 수 있다. 광 전달부(300)는 광 펌핑부(200)에서 발생된 높은 발산각을 가지는 펌프광이 발산하지 않도록(확산하지 않도록) 집광하여 편광 분리부(500)로 입사시킬 수 있도록 하는 조준 렌즈(collimating lens) 및 집속 렌즈(focusing lens)를 포함할 수 있다. 광 전달부(300)는 광 펌핑부(200)와 편광 분리부(500) 사이에 위치할 수 있다.The light delivery unit 300 may be an optical device that collects the pump light generated by the light pumping unit 200 and transfers the collected pump light to the polarization splitting unit 500 . The light transmission unit 300 is a collimating lens that collects the pump light having a high divergence angle generated by the light pumping unit 200 so as not to diverge (so that it does not diffuse) and to make it incident to the polarization separator 500. ) and a focusing lens. The light delivery unit 300 may be positioned between the light pumping unit 200 and the polarization splitting unit 500 .

이득매질부(400)는 상기 편광 분리부(500)를 통해 분리된 제1 펌프광 및 제2 펌프광의 에너지를 이용하여 이득매질부(400)로 조사된 씨드빔을 증폭하고 궁극적으로 증폭된 레이저를 방출한다. 일 실시예로서 상기 이득매질부(400)는 직경(diameter)이 대략 1~2 mm 이하인 원통형 기둥 형상일 수 있다. 이득매질부(400)에 대해서는 도 2 내지 도 5를 통하여 상세히 설명한다.The gain medium unit 400 amplifies the seed beam irradiated to the gain medium unit 400 by using the energy of the first pump light and the second pump light separated by the polarization splitter 500 and ultimately generates the amplified laser beam. emit As an example, the gain medium unit 400 may have a cylindrical column shape with a diameter of approximately 1 to 2 mm or less. The gain medium unit 400 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5 .

편광 분리부(500)는 광 펌핑부(200)에서 발생한 펌프광을 서로 다른 편광을 가지는 제1 펌프광 및 제2 펌프광으로 분리한다. 즉, 펌프광이 다른 편광으로 이중 경로(double-pass)를 갖도록 분리한다. 상기 편광 분리부(500)는 편광 광선 분리 큐브 (Polarizing BeamSplitter Cube), 편광 광선 분리 판 (Polarizing Plate Beamsplitter) 등 일 수 있다. 제1 펌프광은 광 펌핑부로부터 발생한 펌프광의 경로와 수직한 경로를 가지며, 제2 펌프광은 광 펌핑부로부터 발생한 펌프광의 경로와 수평한 경로를 가진다. 제1 펌프광은 이득매질부(400)의 일단으로, 제2 펌프광은 이득매질부(400)의 타단으로 입사된다.The polarization separator 500 separates the pump light generated by the light pumping unit 200 into first pump light and second pump light having different polarizations. That is, the pump light is separated to have a double-pass with different polarizations. The polarization splitter 500 may be a polarizing beam splitter cube, a polarizing plate beamsplitter, or the like. The first pump light has a path perpendicular to the path of the pump light generated from the light pumping unit, and the second pump light has a path parallel to the path of the pump light generated from the light pumping unit. The first pump light is incident to one end of the gain medium unit 400 and the second pump light is incident to the other end of the gain medium unit 400 .

제1 반사부(600A)는 제1 펌프광이 이득매질부(400) 일단에 입사될 수 있도록 이득매질부(400)의 일단 방향에 위치할 수 있다. 구체적으로 제1 반사부(600A)는 편광 분리부(500)에서 편광이 분리되어 펌프광의 경로와 수직한 경로를 가지는 제1 펌프광이 이득매질부(400)의 일단에 입사될 수 있도록 한다.The first reflector 600A may be positioned at one end of the gain medium unit 400 so that the first pump light can be incident to one end of the gain medium unit 400 . Specifically, the first reflector 600A allows polarized light to be separated by the polarization splitter 500 so that the first pump light having a path perpendicular to the path of the pump light is incident to one end of the gain medium unit 400 .

제2 반사부(600B)는 제2 펌프광이 이득매질부(400) 타단에 입사될 수 있도록 이득매질부(400)의 타단 방향에 위치할 수 있다. 구체적으로 제2 반사부(600B)는 편광 분리부(500)에서 편광이 분리되어 펌프광의 경로와 수평한 경로를 가지는 제2 펌프광이 이득매질부(400)의 일단에 입사될 수 있도록 한다.The second reflector 600B may be positioned at the other end of the gain medium unit 400 so that the second pump light can be incident to the other end of the gain medium unit 400 . Specifically, the second reflector 600B allows polarized light to be separated by the polarization splitter 500 so that the second pump light having a path parallel to the path of the pump light can be incident to one end of the gain medium unit 400 .

제1 반사부(600A)와 제2 반사부(600B)는 펌프광은 반사시키지만 씨드빔 및 증폭빔은 통과시킨다. 일 실시예로서 제1 반사부(600A), 제2 반사부(600B)는 다이크로익 미러(dichroic mirror), 통과대역 필터(bandpass filter)일 수 있다.The first reflector 600A and the second reflector 600B reflect the pump light but pass the seed and amplified beams. As an example, the first reflector 600A and the second reflector 600B may be dichroic mirrors or bandpass filters.

제3 반사부(600C)는 편광 분리부(500)에서 분리된 제2 펌프광이 제2 반사부(600B)로 입사될 수 있도록 한다. 일 실시예로서 제3 반사부(600C)는 제2 펌프광의 경로를 수직한(vertical) 방향으로 변경하여 제2 반사부(600B)로 입사시킬 수 있다. 제3 반사부(600C)의 위치는 상기 편광 분리부(500)와 제2 반사부(600B)의 위치에 따라 그 수와 위치가 적절히 변경될 수 있으며, 제2 펌프광이 제2 반사부(600B)로 입사될 수 있도록 하는 위치 및 갯수라면 어느 위치에 있든 그 수가 몇 개이든 무방하다. 궁극적으로 제2 펌프광은 제2 반사부(600B) 및 제3 반사부(60C)를 통해 이득매질부(400) 타단에 입사될 수 있다. 일 실시예로서 제3 반사부(600C)는 전반사 미러(Total reflection mirror)일 수 있다. The third reflector 600C allows the second pump light separated by the polarization splitter 500 to be incident to the second reflector 600B. As an example, the third reflector 600C may change the path of the second pump light in a vertical direction and make it incident to the second reflector 600B. The number and location of the third reflectors 600C may be appropriately changed according to the positions of the polarization splitter 500 and the second reflector 600B, and the second pump light is emitted from the second reflector 600B. ). Ultimately, the second pump light may be incident to the other end of the gain medium unit 400 through the second reflector 600B and the third reflector 60C. As an example, the third reflector 600C may be a total reflection mirror.

제1 집속부(700A)는 편광 분리부(500)와 제1 반사부(600A) 사이에 위치하여 상기 제1 펌프광을 집속하고, 제2 집속부(700B)는 제2 반사부(600B)와 제3 반사부(600C) 사이에 위치하여 상기 제2 펌프광을 집속한다. 제1 집속부(700A)를 통해 집속된 제1 펌프광은 제1 반사부(600A)를 통해 이득매질부(400)의 일단으로 입사되고, 제2 집속부(700B)를 통해 집속된 제2 펌프광은 제2 반사부(600B)를 통해 이득매질부(400)의 타단으로 입사된다.The first focusing unit 700A is positioned between the polarization splitting unit 500 and the first reflecting unit 600A to focus the first pump light, and the second focusing unit 700B is located between the second reflecting unit 600B and the second focusing unit 700B. It is positioned between the third reflectors 600C to focus the second pump light. The first pump light focused through the first focusing unit 700A is incident to one end of the gain medium unit 400 through the first reflecting unit 600A, and the second pump light focused through the second focusing unit 700B. is incident to the other end of the gain medium unit 400 through the second reflector 600B.

덤퍼(800)는 이득매질부(400)를 통과한 펌프광이 다시 편광 분리부(500)를 통해 모두 흡수될 수 있도록 한다. 이득매질을 통과한 펌프광이 덤퍼(800)로 입사되고 광 펌핑부(200)로 재입사하는 광이 없어지기 때문에 안전하게 고출력 펌핑이 가능하다. 이득매질부(400)를 투과하여 반대편 광 펌핑부(200)로 들어가는 광이 없기 때문에 레이저 다이오드의 손상을 방지할 수 있다. The damper 800 allows all of the pump light passing through the gain medium unit 400 to be absorbed through the polarization splitter 500 again. Since the pump light passing through the gain medium is incident on the dumper 800 and the light re-incident to the light pumping unit 200 is eliminated, high-power pumping is possible safely. Since there is no light passing through the gain medium unit 400 and entering the optical pumping unit 200 on the opposite side, damage to the laser diode can be prevented.

또한 편광 분리부(500)에 의해 편광을 나눈뒤 이득매질 양 끝단에 펌프 빔을 입사시키기 때문에, 이득매질 입사전 편광판(polarizer)(미도시)을 이용하여 원하는 편광 방향(예를 들어, λ/2)으로 편광을 돌린 후 입사시킬 수 있어 펌프 효율을 높일 수 있다. 즉, 이득매질의 축에 따른 펌프 흡수율이 상이하므로 펌프 흡수율이 높은 축으로 펌프광의 편광을 돌린 후 이득매질에 입사시키면, 펌프 효율이 높아진다. 한편, 하나의 광 펌핑부를 이용할 경우에는 펌프 레이저 다이오드의 편광이 분리되지 않고 섞인 채 이득매질에 입사되므로 이득매질의 펌프 흡수율이 낮은 축에 평행한 편광성분을 가지는 펌프광은 흡수가 많이 되지 않고 대부분 이득매질을 투과하게 되어 흡수 효율이 크게 떨어진다. In addition, since the pump beam is incident to both ends of the gain medium after polarization is divided by the polarization separator 500, a polarizer (not shown) is used before entering the gain medium to obtain a desired polarization direction (eg, λ/ 2), the pump efficiency can be increased because polarized light can be turned and then incident. That is, since the pump absorption rate is different according to the axis of the gain medium, the pump efficiency is increased by turning the polarization of the pump light to the axis having the high pump absorption rate and then incident on the gain medium. On the other hand, in the case of using one optical pumping unit, since the polarization of the pump laser diode is not separated but mixed and enters the gain medium, the pump light having a polarization component parallel to the axis of low pump absorption of the gain medium is not absorbed much and most of the gain It permeates the medium and the absorption efficiency is greatly reduced.

한편 본 발명에 따른 레이저 장치(1000)는 이득매질부(400)가 단결정성 광섬유(Single crystal fiber, SCF) 형태인 경우, 나아가 도핑이 선택적(segment)으로 이루어진 경우 효과가 극대화 될 수 있는데, 이러한 이득매질부(400)에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.Meanwhile, in the laser device 1000 according to the present invention, the effect can be maximized when the gain medium unit 400 is in the form of a single crystal fiber (SCF), and furthermore, when the doping is selectively segmented. The gain medium unit 400 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이득매질부(400)를 도시한 것이다.2 shows a gain medium unit 400 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이득매질부(400)는 펌프광의 집속율이 가장 높은 지점인 집속지점(412A)이 포함된 제1 세그먼트(410A) 및 상기 펌프광의 집속율이 가장 낮은 지점인 비집속지점(412B)이 포함된 제2 세그먼트(410B)를 포함하며, 상기 제1 세그먼트(410A)의 도핑율이 상기 제2 세그먼트(410B)의 도핑율 보다 높게 형성되는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 2 , the gain medium unit 400 according to the present invention includes a first segment 410A including a convergence point 412A at which the convergence rate of the pump light is highest and a point at which the convergence rate of the pump light is the lowest. A doping rate of the first segment 410A is higher than that of the second segment 410B.

레이저의 증폭 효율을 높이기 위해서는 이득매질부(400)에 흡수된 펌프 에너지가 최대한 레이저 모드의 증폭에만 기여해야 한다. 즉, 레이저 모드가 분포하는 공간에 펌프 에너지 흡수가 높을 경우 레이저 효율이 극대화 될 수 있다.In order to increase the amplification efficiency of the laser, the pump energy absorbed by the gain medium unit 400 should contribute only to the amplification of the laser mode as much as possible. That is, when the pump energy absorption is high in the space where the laser mode is distributed, the laser efficiency can be maximized.

이를 위해 본 발명은 이득매질부(400)내의 광 펌핑부(200)에서 발생한 펌프광이 집속되는 곳의 도핑율(또는 도핑농도)을 선택적으로 높이거나 (또는 세분화(segmented)하여) 또는 레이저 모드가 분포하는 공간에만 도핑농도를 높여 흡수된 펌프 에너지 대부분이 레이저 증폭에 기여할 수 있도록 한다.To this end, the present invention selectively increases (or segments) the doping rate (or doping concentration) where the pump light generated by the optical pumping unit 200 in the gain medium unit 400 is focused (or segmented), or the laser mode The doping concentration is increased only in the distributed space so that most of the absorbed pump energy can contribute to laser amplification.

특히, 본 발명의 이득매질로 사용되는 단결정성 광섬유(Single Crystal Fiber, SCF)와 같은 이득매질의 경우, 증폭빔의 재흡수율을 줄일 수 있고, 도핑농도가 낮은 영역에서는 열전도율이 상대적으로 높아 열발산 효율 또한 높일 수 있다. 여기서 상기 SCF 이득매질은 단면이 원형(circular) 또는 다각형(polygonal)인 원통 로드 형태(cylindrical rod)일 수 있다.In particular, in the case of a gain medium such as a single crystal fiber (SCF) used as the gain medium of the present invention, the re-absorption rate of the amplified beam can be reduced, and the thermal conductivity is relatively high in a region with a low doping concentration to dissipate heat. Efficiency can also be increased. Here, the SCF gain medium may be a cylindrical rod having a circular or polygonal cross section.

제1 세그먼트(410A)는 펌프광의 집속율이 가장 높은 지점인 집속지점(412A)이 포함되어 도핑율이 높게 형성되는 영역이다. 여기서 '집속(focused)'은 입사된 펌프광이 한군데로 모이는 것을 의미하며,'지점'은 점(dot)을 포함하는 특정한 영역을 의미한다.The first segment 410A is a region formed with a high doping rate by including the convergence point 412A, which is the point where the convergence rate of the pump light is highest. Here, 'focused' means that the incident pump light is gathered in one place, and 'point' means a specific area including dots.

제2 세그먼트(410B)는 펌프광의 집속율이 가장 낮은 지점인 비집속지점(412B)이 포함되어 도핑율이 낮게 형성되는 영역이다. 여기서'비집속'은 입사된 펌프광이 가장 분산된, 즉 가장 퍼져있는 것을 의미하며, '지점'은 점(dot)을 포함하는 특정한 영역을 의미한다. 이득매질부(400)의 상세한 구성은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.The second segment 410B is a region formed with a low doping rate by including a non-focusing point 412B, which is a point where the focusing rate of the pump light is the lowest. Here, 'unconverged' means that the incident pump light is most dispersed, that is, most spread out, and 'point' means a specific area including dots. A detailed configuration of the gain medium unit 400 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 .

도 3은 도 2에 도시된 이득매질부(400)의 A-A'방향의 단면을 도시한 것이고, 도 4는 도 2의 이득매질부(400)의 제1 세그먼트(410A)를 구체적으로 도시한 것이다.FIG. 3 is a cross-section of the gain medium unit 400 shown in FIG. 2 in the direction A-A′, and FIG. 4 shows the first segment 410A of the gain medium unit 400 of FIG. 2 in detail. it did

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이득매질부(400)의 제1 세그먼트(410A)는 상기 집속 지점을 중심으로, 상기 집속지점과 상기 집속지점의 일 방향에 인접한 비집속지점의 중간지점인 제1 중간지점과 상기 집속지점과 상기 집속지점의 타 방향에 인접한 비집속지점의 중간지점인 제2 중간지점 사이의 거리 이하로 형성되는 영역인 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 4 , the first segment 410A of the gain medium unit 400 according to the present invention is an intermediate point between the focusing point and a non-focusing point adjacent to the focusing point in one direction, with the focusing point as the center. It is characterized in that the area is formed less than the distance between the first intermediate point and the second intermediate point, which is the intermediate point of the focal point and the non-focused point adjacent to the other direction of the focal point.

입사된 펌프광의 집속율이 가장 높은 지점인 집속지점(412A)과 집속율이 가장 낮은 지점인 비집속지점(412B)은 교대로 반복하여 나타나기 때문에 집속지점(412A)에는 양 측에 인접한 비집속지점(412B)이 형성된다. 상기 제1 세그먼트(410A)는 집속지점(412A)을 중심으로 일측의 비접속지점(412B)의 중간 지점인 제1 중간지점과 타측의 비접속지점(412B)과의 중간 지점인 제2 중간지점 사이의 영역(즉, L/2 + L/2)으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 중간지점과 제2 중간지점 사이의 거리 이하로 형성될 수도 있다.Since the focusing point 412A, which is the point with the highest convergence rate of the incident pump light, and the defocused point 412B, which is the point with the lowest convergence rate, appear alternately and repeatedly, the defocusing point 412A has adjacent defocused points on both sides. 412B is formed. The first segment 410A has a first midpoint that is an intermediate point between the non-connected points 412B on one side and a second intermediate point that is an intermediate point between the non-connected points 412B on the other side with the focusing point 412A as the center. It may be formed as an intervening region (ie, L/2 + L/2), and may be formed less than the distance between the first intermediate point and the second intermediate point.

집속지점(412A) 및 비집속지점(412B)은 광 펌핑부(200)의 펌프광이 입사되는 펌프 조건(Pump Condition)에 따라 이득매질부(400)내에 다양한 위치 및 개수로 형성될 수 있다. 구체적으로 펌프광이 입사되는 각도 (Numerical Aperture, NA), 이득매질의 반경(Radius), 이득매질의 길이(Length), 이득매질의 굴절율(refractive index) 등에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예로서 펌프광의 NA 0.11, 이득매질의 반경 0.5mm, 이득매질의 굴절율 1.82 조건에서 상기 제1 세그먼트(410A)가 8.3 mm 로 형성될 수 있다.The focusing point 412A and the non-focusing point 412B may be formed in various positions and numbers in the gain medium unit 400 according to the pump condition in which the pump light of the optical pumping unit 200 is incident. Specifically, it may vary according to the angle at which the pump light is incident (Numerical Aperture, NA), the radius of the gain medium, the length of the gain medium, the refractive index of the gain medium, and the like. As an example, the first segment 410A may be formed to have a thickness of 8.3 mm under conditions of an NA of the pump light of 0.11, a radius of the gain medium of 0.5 mm, and a refractive index of the gain medium of 1.82.

제1 세그먼트(410A)는 일정 농도(예를 들어 1 내지 5 %)로 도핑된 호스트(doped host) 소재가 사용될 수 있으며, 일 실시예로서 톨륨(Tm) 또는 이터븀(Yb)과 같은 희토류가 도핑된 야그(yttrium-aluminum-garnet, YAG)일 수 있고, 제2 세그먼트(410B)는 제1 세그먼트(410A)의 도핑 농도보다 낮은 농도로 도핑된 호스트 소재가 사용될 수 있다. 상기 제2 세그먼트(410B)가 비도핑되는 경우 비도핑 호스트(undoped host) 소재가 사용될 수 있으며, 이 경우, 비도핑된 YAG일 수 있다.The first segment 410A may use a host material doped with a certain concentration (eg, 1 to 5%), and in one embodiment, a rare earth such as tholium (Tm) or ytterbium (Yb) It may be doped yttrium-aluminum-garnet (YAG), and the second segment 410B may use a host material doped at a lower doping concentration than that of the first segment 410A. When the second segment 410B is undoped, an undoped host material may be used. In this case, undoped YAG may be used.

도 5는 다양한 조건으로 도핑된 이득매질부의 펌핑출력 대비 증폭출력의 값을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing values of amplification output versus pumping output of a gain medium doped under various conditions.

도 5의 그래프에서 1p, 2p는 도핑농도인 1 %, 2 %를 의미하고, 1pseg, 2pseg는 세분화 즉, 1 % 또는 2 % 의 농도가 선택적으로 도핑되었음을 의미하며, 50 W는 초기 씨드빔의 출력이 50 W 인 것을 의미한다. 여기서 1p50W 조건을 Case 1, 1pseg50W 조건을 Case 2, 2p50W 조건을 Case 3, 2pseg50W 조건을 Case 4인 것으로 한다.In the graph of FIG. 5, 1p and 2p denote doping concentrations of 1% and 2%, 1pseg and 2pseg denote subdivision, that is, concentrations of 1% and 2% are selectively doped, and 50 W is the initial seed beam. This means that the output is 50 W. Here, the 1p50W condition is Case 1, the 1pseg50W condition is Case 2, the 2p50W condition is Case 3, and the 2pseg50W condition is Case 4.

Case 1 및 Case 3은 이득매질 전체를 1 % 또는 2 %의 농도로 균일하게 도핑한 것이고, Case 2 및 Case 4는 이득매질에서 펌프광의 집속율이 가장 높은 지점인 집속지점이 포함된 제1 세그먼트에 해당되는 영역을 1 % 또는 2 %의 농도로 균일하게 도핑하고, 펌프광의 집속율이 가장 낮은 지점인 비집속지점이 포함된 제2 세그먼트에 해당되는 영역은 비도핑한 것이다.In Cases 1 and 3, the entire gain medium is uniformly doped at a concentration of 1% or 2%, and in Cases 2 and 4, the first segment includes the focusing point, which is the point where the focusing rate of the pump light is highest in the gain medium. The region corresponding to is uniformly doped at a concentration of 1% or 2%, and the region corresponding to the second segment including the non-focused point, which is the point where the convergence rate of the pump light is the lowest, is undoped.

Case 1 및 Case 4를 비교해보면, 펌핑 출력이 0 인 곳에서 증폭된 출력이 동일한 것을 알 수 있다. 이는 1 %의 균일 도핑된 이득매질과 2 % 의 선택적 도핑이 이루어진 이득매질의 총 도핑농도가 같아서 펌핑 출력이 0일 경우 씨드빔의 이득매질 흡수율이 같기 때문이다. 그러나 펌핑 출력이 점차적으로 증가할수록 증폭된 출력에 상당한 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다. Comparing Case 1 and Case 4, it can be seen that the amplified output is the same where the pumping output is 0. This is because the gain medium with 1% uniform doping and the gain medium with selective doping of 2% have the same total doping concentration, so when the pumping output is 0, the gain medium absorption rate of the seed beam is the same. However, as the pumping output gradually increases, it can be seen that a significant difference occurs in the amplified output.

이를 통해 동일 농도로 도핑이 이루어졌다고 하더라도 펌프광이 집속되는 영역을 선택적으로 도핑하였을 때, 증폭 출력이 더 커지는 효과가 있는 것을 알 수 있다.From this, it can be seen that even if the doping is performed at the same concentration, when the area where the pump light is focused is selectively doped, the effect of increasing the amplification output is greater.

또한 Case 3 및 Case 4를 비교해보면, 펌핑 출력이 0 인 곳에서 증폭된 출력이 Case 3이 더 낮은 것을 알 수 있다. 이 결과는 2 %의 균일 도핑된 이득매질이 2 % 의 선택적 도핑이 이루어진 이득매질 보다 총 도핑농도가 더 높기 때문인데(약 2배), 이는 씨드빔의 흡수가 도핑농도가 높은 곳에서 더 높게 일어나기 때문이다. Case 4는 Case 3에 비하여 총 도핑농도가 절반정도 밖에 되지 않음에도 펌핑 출력의 일정범위내에서는 펌핑 출력에 따른 증폭 출력이 더 높거나 또는 거의 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.In addition, comparing Case 3 and Case 4, it can be seen that Case 3 has a lower amplified output when the pumping output is 0. This result is because the gain medium with 2% uniform doping has a higher total doping concentration (approximately twice) than the gain medium with 2% selective doping. because it happens In Case 4, it can be confirmed that the amplification output according to the pumping output is higher or almost similar within a certain range of the pumping output even though the total doping concentration is only about half of that of Case 3.

즉, 펌프광이 집속되는 영역을 선택적으로 도핑한 경우, 펌핑 출력의 일정범위내에서는 전체를 균일하게 도핑하였을 때의 절반 농도로 동일한 증폭 출력이 나타날 수 있다는 것을 의미한다.That is, when the area where the pump light is focused is selectively doped, the same amplification output may appear within a certain range of the pumping output at a concentration half that of uniformly doping the entire area.

도 6의 (a)는 이득매질 한쪽 끝으로 펌프광이 입사되는 경우 나타나는 펌프광의 흡수 분포를 나타낸 것이고, (b)는 이득매질 양쪽 끝으로 펌프광이 입사되는 경우 나타나는 펌프광의 흡수분포를 나타낸 것이다.6 (a) shows the absorption distribution of the pump light when the pump light is incident on one end of the gain medium, and (b) shows the absorption distribution of the pump light when the pump light is incident on both ends of the gain medium.

SCF 이득매질부의 한쪽 방향으로만 펌프광이 입사하는 경우, 펌프광이 입사된 일측 방향에 형성된 도핑영역에만 펌프광의 흡수가 높게 이루어진 것을 알 수 있으나, 펌프광을 제1 펌프광 및 제2 펌프광으로 분리하여 이를 SCF 이득매질부의 양쪽 방향으로 입사시키는 경우, 양측 방향에 형성된 도핑영역 모두에 펌프광의 흡수가 높게 이루어진 것을 알 수 있다.When the pump light is incident in only one direction of the SCF gain medium unit, it can be seen that the absorption of the pump light is high only in the doped region formed in the one direction in which the pump light is incident. It can be seen that when the light is incident in both directions of the gain medium unit, absorption of the pump light is high in all of the doped regions formed in both directions.

또한 이때, 펌프광은 편광이 분리되어 이득매질부의 양쪽 방향으로 입사되므로, 이득매질의 펌프 흡수율이 높은 축이 펌프 편광과 평행하도록 입사시킬 수 있고 이는 펌프광의 흡수를 더 높일 수 있다.Also, at this time, since the polarization of the pump light is separated and incident on both sides of the gain medium unit, an axis of high pump absorption rate of the gain medium can be incident parallel to the pump polarization, which can further increase the absorption of the pump light.

이와 같이 본 발명은 하나의 광 펌핑부에서 발생하는 펌프광을 이득매질부의 양 방향으로 입사시켜, 펌프광이 가지는 에너지를 최대로 활용할 뿐만 아니라 국소적으로 발생하는 열적 문제를 감소시켜 고출력 레이저 발진이 가능할 수 있도록 한다.As described above, the present invention makes pump light generated in one optical pumping unit incident in both directions of the gain medium unit, maximally utilizes the energy of the pump light, and reduces locally generated thermal problems, thereby enabling high-power laser oscillation. let it be

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although representative embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications are possible to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. . Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.

1000 : 레이저 장치
100 : 씨드빔 발생부
200 : 광 펌핑부
300 : 광 전달부
400 : 이득매질부
410A, 420A : 제1 세그먼트
412A : 집속지점 412B : 비집속지점
410B, 420B : 제2 세그먼트
500 : 편광 분리부
600A : 제1 반사부 600B : 제2 반사부
600C : 제3 반사부
700A,: 제1 집속부 700B : 제2 집속부
800 : 덤퍼(dumper)1000: laser device
100: seed beam generator
200: optical pumping unit
300: light delivery unit
400: gain medium unit
410A, 420A: first segment
412A: convergence point 412B: non-convergence point
410B, 420B: second segment
500: polarization separator
600A: first reflector 600B: second reflector
600C: 3rd reflector
700A,: first focusing unit 700B: second focusing unit
800: dumper

Claims

a light pumping unit generating pump light;
a gain medium unit in the form of a single crystal fiber (SCF), which amplifies light of the seed beam through the pump light;
a polarization separator configured to separate the pump light into first pump light and second pump light having different polarizations; and
A first reflector allowing the first pump light to be incident to one end of the gain medium and a second reflector to allow the second pump light to be incident to the other end of the gain medium;
The gain medium unit in the form of a monocrystalline optical fiber includes a first segment including a focusing point at which the focusing ratio of the pump light is highest and a second segment including a non-focusing point at which the focusing ratio of the pump light is the lowest. Thus, the laser device characterized in that the doping rate of the first segment is formed higher than the doping rate of the second segment.

According to claim 1,
The first pump light has a path perpendicular to the path of the pump light generated from the optical pumping unit, and the second pump light has a path parallel to the path of the pump light generated from the optical pumping unit.

According to claim 1,
The laser device of claim 1 , wherein a light transmission unit condensing the pump light generated by the optical pumping unit is positioned between the optical pumping unit and the polarization splitting unit.

According to claim 1,
The laser device of claim 1 , wherein a first focusing unit for focusing the first pump light is positioned between the polarization splitting unit and the first reflecting unit.

According to claim 1,
The laser device may further include a third reflector configured to change a path of the second pump light so that the second pump light may be incident to the second reflector.

According to claim 5,
A laser device according to claim 1 , wherein a second focusing unit for focusing the second pump light having the changed path is positioned between the second reflecting unit and the third reflecting unit.

According to claim 1,
The laser device further comprises a dumper for absorbing the first pump light and the second pump light passing through the gain medium unit.

delete

According to claim 1,
The first segment is
centered on the focusing point,
A distance between a first intermediate point, which is a midpoint between the focusing point and a non-focused point adjacent to the focusing point in one direction, and a second intermediate point, which is a midpoint between the focusing point and a non-focused point adjacent to the other direction of the focusing point. A laser device characterized in that it is an area formed as follows.