KR950006318B1 - 확산반사체(diffusion reflector) 및 그를 이용한 고체레이저 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

확산반사체(DIFFUSION REFLECTOR) 및 그를 이용한 고체레이저 장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 실험결과를 나타내는 그래프.

제2도는 비교예의 결과를 나타내는 그래프.

제3도는 실험장치의 개략도.

제4∼6도는 응용예를 나타내는 도면으로서, 제4도는 사시도.

제5도는 횡단면도.

제6도는 종단면도.

제7 및 8도는 종래의 레이저 다이오드를 나타내는 단면도.

본 발명은 확산반사체에 관한 것으로 특히 램프등에 의해 여기되는 레이저봉(laser rod)을 갖는 장치의 반시실린더용으로 사용되는 확산반사체와 그를 사용하는 고체레이저장치에 관한 것이다.

일반적으로, YAG 레이저, 글래스(glass) 레이저등의 고체 레이저장치에서는 반사 실린더내에 구비된 제논램프(xenon lamp)등의 플래쉬(flash)램프가 발광하며, 그 발광 에너지는 YAG 봉 또는 글래스 봉에 조사되어 레이저 발진한다.

반사 실린더는 타원단면형상으로 형성되며 그 표면이 금속으로 증착되어 반사면을 형성한다. 레이저봉과 여기 램프는 타원단면의 촛점에 위치된다. 여기 램프의 발광에 의해 여기하는 광은 반사실린더의 내면상에 반사된 다음 레이저봉으로 입사한다.

이 구성을 제8도를 참조하여 구체적으로 설명하겠다.

도면에 보인 바와같이, 레이저봉(12)과 램프들(13, 13)은 반사실린더(10)내에 평행하게 배치되어 있다.

반사실린더(10)는 2중 타원형의 단면을 갖고 있으며 그의 내면상에는 금속이 증착되어 있다.

램프들(13)이 발광하면 직사광(13a)과 반사광(13b)이 레이저봉(12)에 도달한다. 레이저봉(12)과 여기램프들(13)은 타원형의 촛점에 배치되고, 모든 반사광(13b)은 레이저봉(12)의 중심부상에 집광된다.

그러나, 전술한 바와같은 그러한 장치에서는 레이저봉(12)의 중심부가 강하게 여기되지만 그의 외주연부는 충분히 여기되지 못하여 레이저 이득분포가 균일하지 못하다.

램프(13)로부터의 광이 제8도에서로 나타낸 각도보다 작고 레이저봉(12)의 반대방향으로 조사될 경우에, 광은 램프들(13) 자체에 의해 차단되어 광이 레이저봉(12)에 도달할 수 없는 문제점이 있다.

또한 램프들(123)의 수는 단일 타원의 경우 램프(13)가 하나있고 2중 타원의 경우 램프(12)가 2개인식으로 증가한다. 이런식으로 증가하므로 반사실린더(10)의 내부형상이 복잡해진다.

제7도에 보인 바와같이 램프들(13)이 4개 사용되는 경우에, 6타원의 복잡한 형상이 된다. 상술한 바와같은 복수의 타원구조를 갖는 반사실린더는 제조가 어려울 뿐만 아니라 반사광의 균일성이 더욱 나빠져서 여기 효율이 불량해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와같은 기술 배경하에서 성취된 것으로 그의 목적은 고체 레이저 장치를 구성하는 반사실린더에서 여기를 균등화하고 반사효율이 높은 확산반도체를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명은 고난반사 효율을 갖는 반사실린더와 확산반사체의 구조에 특징이 있다.

구체적으로, 본 발명의 제1실시예(청구범위 제 1∼3항)의 확산반사체는 직선 단면형상을 가지며 반사면에 금과 은의 적어도 하나가 증착되어 있는 것을 특징으로 하는 확산반사체이다.

여기서 말하는 난반사라함은 어떤면에 조명되면 광이 반사경 표면의 반사방향뿐만 아니라 모든 방향으로 반사되는 것을 말한다.

바람직하게는 확산반사체가 95% 이상 바람직하게는 거의 100%의 난반사율을 갖는 물질로 형성되는 것이 좋다.

여기서 난반사율이 95% 이상이라 함은 단순히 입사광의 95% 이상이 반사되는 것을 뜻하는 것이 아니고, 광원으로부터의 광이 반사면이 밀폐된 통합된 구의 내부 밀폐된 반사면내에서 반복적으로 분산되는 동안 검출 에너지가 95% 이상이 되는 것을 뜻한다.

그러한 확산반사체로서, 예를들어 10∼20중량%의 황산바륨을 함유하는 후루오린 플라스틱수지류 또는 마이카 세라믹류를 들 수 있다.

마이카 세라믹류로서, 예를들어 상표 "MACERITE"로 미쓰이코잔사에 의해 제조된 후리커팅 세라믹(free-cutting ceramics)이 사용될 수 있다. 이 경우에 제조 및 작업이 용이하다.

레이저의 종류에 따라 특정범위내의 파장을 갖는 광에 대해 95%를 초과하는 난반사율을 갖는 것이 선택된다.

예를들어 Nd : YAG 레이저의 경우, 500∼1000㎚에 걸쳐 95% 이상의 난반산율을 갖는 것이 선택된다.

본 발명에 의한 확산반사체는 고체 레이저장치용으로 사용 적합하다.

즉, 반사실린더가 내부에 레이저봉들과 램프들을 구비하고 있고, 여기 램프들로부터 방출된 광이 반사실린더의 내면상에서 반사되어 레이저봉들에 집광되는 고체 레이저 장치가 제공된다.

반사실린더는 본 발명에 의한 확산반사체 특히 고난반사효율을 갖는 확산반사체로부터 형성되는 것이 좋다.

이 경우에, 반사실린더의 내부 구역을 2반원이 직선으로 연결된 형상으로 형상하고, 반사실린더내의 레이저봉들과 램프들을 다른 방법으로 복수열로 구비해서 고체 레이저장치를 구성한다.

난반사율을 개선하기 위해 확산반사체의 반사면상에 금과 은의 적어도 하나를 증착한다.

증착되는 금속종류에 따라 금속 특유의 반사 스펙트럼이 얻어진다. 불필요한 단파장광의 반사를 억제하고 또한 여기에 대한 발진효율을 예를들어 금의 경우 500㎚이하로 그리고 은의 경우 330㎚이하로 낮추는 것이 가능하다. 따라서, 용도에 따라 증착금속이 선택된다.

본 발명에서는 금과 은으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 확산반사체의 반사면상에 증착하여 금속 특유의 반사특성을 갖는 확산반사체를 구하는 한편 난반사율을 개선한다.

본 발명을 고체 레이저 장치에 적용한 경우에, 레이저봉으로서, 난반사율이 적외선으로부터 부근 적외선 영역에 걸쳐 95% 이상일때 여기 효율이 개선되는 것이 바람직하다.

반사 실린더내에 구비된 레이저 매체로서, YAG(Nd : YAG), 글래스, 루비, 알렉산드라이트 티타늄 첨가 사파이어등을 들 수 있으며, 램프로서 크림톤타입 또는 제논타입을 들 수 있다. 위에서 언급한 레이저 매체들 가운데 Nd : YAG가 좋다. 레이저 매체의 형성으로는 봉 타입이 좋다.

반사실린더의 내면과 레이저봉간의 알맞는 간격을 5㎜∼15㎜ 정도이고, 바람직하게는 10㎜ 정도가 좋다.

본 발명의 실시예들 비교예들 및 응용예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도에 보인 바와같이, 본 발명의 일실시예와 비교예에서는 본 발명의 흑산반사체(1)가 표본으로서 반사면(22)을 갖는 통합구(21)상에 장치되어 있고, 광원으로부터의 광(P)이 표본상에 조사되면, 구내에서 반사되는 광을 광검출기(23)에 의해 측정하여 난반사율을 계산한다.

통합구(21)는 공지된 황산바리움등으로 형성되며, 그의 반사면(22)은 공지의 난반사페인트 예를들어 큰난반사율을 갖는 흰색페인트로 피복된다.

참조번호(24)는 표본(확산반사체(1))에서 반사되는 광이 검출기(23)상에 직접 입사되는 것을 방지하기 위한 버플플레이트(buffle palte)를 나타낸다.

우선, 전술한 통합구와 동질의 황산바리움등으로 형성된 참조용 표준 반사판을 전술한 표본(확산반사체(1))대신에 장치한다. 그때 광값은 100%로 가정하고, 상기 값을 기준으로 하여 표면(확산반사체(Ⅰ))의 난반사율을 계산한다.

[본 발명의 실시예]

확산반사체(1)는 미쓰이 코잔사에 의해 제조된 "MACERITE"(상표)로부터 형성한다.

"MACERITE"는 출발물질로서 금속 알콕사이드를사용하며 또한 솔(sol)-겔(gel)공정에 따라 후루오린 플로고파이트 크리스탈(fluorine phlogopite crystal)을 글래스형 매트릭스에 증착시켜 제조한다.

그다음 본 발명에 의한 확산반사체(1)는 그의 반사면(2)상에 금을 증착한다.

제3도에 보인 전술한 실험은 확산반사체(1)를 사용하여 수행되었으며 제1도에 보인 결과를 얻었다.

즉, 본 실시예에서는 금의 반사특성이 확산반사체(1)의 반영되어 전술한 파장영역에서 거의 100%의 고반사율을 나타낸다.

또한 반사실린더(1)의 내면상에 은이 증착될 경우에도 금을 증폭한 경우와 비슷한 효과를 기대할 수 있다.

즉, 본 실시예에서는 금증착에 의해 난반사특성을 열화시킴이 없이 단파장(500㎜ 이하)을 갖는 자외선 광을 차단시킬 수 있다.

[참고예]

참고예에서는, 확산반사체(1)의 반사면(2)상에 금 대신 투명코팅을 피복한다. 제2도에 보인 측정의 결과가 얻어졌다.

이 도면으로부터 적외선 영역으로부터 부근의 적외선 영역에 걸쳐 반사율이 최대 96%임을 알 수 있다.

[실시예와 참고예의 비교]

전술한 실시예는 참고예와 비교하여 금속특유의 반사특성과 개선된 난반사율을 제공함을 알 수 있다.

[응용예]

전술한 실시예의 확산반사체를 고체 레이저장치에 적용한 예를 이후 설명하겠다.

제4 및 제5도에 보인 바와같이, 전술한 확산반사체로 형성한 반사실린더(1)는 판형 블록들(block) (1a 와 1b)을 서로 포개서 구성하며, 제3도에 보인 바와같이 14㎜의 반경을 갖는 원을 2부분으로 나누고 그들 사이를 120㎜의 직선에 의해 연결한 형상으로 이루어지는 내부구획을 갖고 있다.

반사 실린더(1)내에는 4램프들(4)과 램프들 사이에 배치되는 3레이저봉을(3)이 배치되어 있다. 이 램프들(4)과 레이저봉들(3)은 평행하게 배치되므로 그의 축방향은 서로 평행하다.

반사실린더(1)의 내면과 레이저봉(3)간의 간격을 5㎜∼15㎜가 적당하고, 바람직하게는 약 100㎜가 좋다.

제6도에 보인 바와같이, 3레이저봉들(3)은 각각 반사실린더(1)의 양단에 지지된 튜브 지지체(5)의 형틀내에 지지되어 있다. 제6도의 상부에서 제1레이저봉(3)의 일단의 축상외향연장부상에는 전반사경(6)이 배치되어 있다.

제1레이저봉(3)의 타단측부, 제2레이저봉(3)의 양단측부 및 제3레이저봉(3)의 일단 측부상에는 입사광을 90°의 각도로 반사시키기 위한 접속 반사경(7)들이 배치되어 있다. 레이저봉들(3)은 광학적으로 직렬로 연결되어 있다. 제3레이저봉(3)의 타단(출력단부)상에는 출력반사경(8)이 배치되어 있다.

램프들(4)이 연속적으로 또는 맥동식으로 발광하면 램프들(4)로부터 여기된 광은 반사실린더(1)의 내면에서 난반사되어 레이저봉을(3)상에 집광된다.

레이저봉들(3)은 상기 집광에 의해 레이저발진을 하므로 그의 양단으로부터 레이저비임이 발생된다.

발생된 비임은 전반사경(6) 접속반사경(7) 및 출력반사경(8)간에서 순차로 반사되어 3단계로 증폭되어 출력을 증가시킨다.

전술한 응용예에 의하면, 반사실린더(1)는 본 발명의 확산반사체에 의해 형성된다. 반사실린더(1)의 내부구획은 상기 레이저봉들(3)과 램프들(4)을 내부에 구비하도록 직선에 의해 2반원을 접속한 형상을 갖고 있다. 그러므로, 광은 집속됨이 없이 난반사될 수 있으며 레이저봉들(3)은 고효율을 얻도록 균일하게 여기될 수 있다. 또한 반사실린더(1)의 내부구획은 간단한 형상으로 제조될 수 있으므로 그의 제조가 용이하다. 특히 후리커팅 마이카 세라믹을 사용할 경우, 형상의 정밀한 정합을 쉽게 달성할 수 있다.

특히 전술한 응용예에서 비록 도시하지는 않았지만 단일 레이저봉일지라도 충분한 효과를 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 마이카 세라믹류 또는 황산 바리움을 10∼20중량% 함유하는 후루오린 플라스틱류로 형성되며, 반사면상에 금과 은으로 구성되는 그룹으로부터 선택한 적어도 하나의 금속이 피복된 내면을 갖는 블록(la, lb)으로 된 것이 특징인 난반사체.
2. 난반사체로부터 형성되는 반사실린더 내부공간에 하나 이상의 레이저봉들과 램프들이 평행하게 배열되어 있고, 상기 램프들로부터 방출된 광이 반사실린더의 내면에 의해 반사되어 상기 레이저봉들에 조사되는 고체 레이저장치에 있어서, 상기 반사실린더(1)가 10∼20중량%의 마이카 세라믹류 또는 황산바리움을 함유하는 후루오린 플라스틱류로 형성되며, 반사면(1a, 1b)상에 금과 은으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속이 피복된 내면을 갖는 확산반사체로 구성된 것이 특징인 고체 레이저 장치.