레이저 빔 전달 방법에 대해 알고 싶어요

레이저 빛의 전달 (Laser Beam Propagation)에는 크게 두가지 방법이 있습니다.

1. 미러 전송 방식 (Laser beam propagation - Mirror)

• Peak Powr가 높은 Q/ Switch laser
• 광 fiber내에 레이저를 전달 할 수 없는 CO2 Laser

2. 광 fiber(Optical fiber)를 이용한 방식

• Nd:YAG Pulse Laser
• Nd:YAG CW Laser 

레이저 빛의 전달 (Laser Beam Propagation) 방식을 자세히 살펴보겠습니다.

Laser beam propagation - Mirror

     

      <Peak Powr가 높은 Q/ Switch laser >                  <광 fiber내에 레이저를 전달 할 수 없는 CO2 Laser>

[ Q/ Switch Laser]                                                                                          [ CO2 Laser ]

 

Laser Beam Propagation - Optical fiber

 

[ BPPLaser < BPPFiber]

 

 ● Optical Fiber의 구조 및 Beam Quality

[Fiber 의 구조 및  Beam Quality]

      

      □ BPP (200 µm, NA = 0.1) = 10 mm mrad

      □ BPP (600 µm, NA = 0.1) = 30 mm mrad

 

● Optical Fiber의 종류

□ Step index fiber 

 

• SI fiber
• Flat top 형태의 Beam profile
• ncore(r) = const.

□ Gradient index fiber

•  GI fiber
• Gaussian beam 형태의 Beam profile
• ncore (r) ≠ const.

 

 

● Optical fiber Thermal Lensing 효과

□ Thermal lensing 효과는 빔이 Fiber로 전달되기 전에 빔 품질을 변화 시킨다.

[Thermal Lensing 효과]

□ Temperature gradient between core와  냉각표면 (cooling surface)의 온차 차이는 초점 효과( focus effect)를 갖는다.

□ Thermal lensing 효과는 다른 Parameter에서 다른 Beam 질을 형성한다.

 

● Focusing optics Scanner

□ Focusing Optic에는 크게 두 가지로 구별이 되며 그 중 하나가 Q switch laser에 사용 되는 Scanner이다.

□ Scanner에는 두개의 Galvanometer가 들어 있어 빛의 방향을 X, Y 방향으로 전달 할 수 있게 함.

□ 이 빔이 Focusing Lens를 통하여 작업물에 도달하게 된다.

 

[ Focusing Optic Scanner]

 

□  Focusing Optic에는 일반 Focusing Lens가 있고,

□ Plain field 라고 불리는 F=theta lens, 빔이 수직으로 작업물에 도달하는 Tele Centric lens들이 있습니다. 

□ 이러한 Focusing Optic에서 F No가 크면, 작업 거리가 늘어나고, 초점 직경도 늘어 나게 됩니다.

 

● 일반 Focusing optics

[ 일반 Focusing optics]