고효율 광섬유 결합된 고출력 다이오드 레이저의 설계

Abstract

최근 의료, 생산 분야 등 다양한 산업에서 레이저를 다양한 용도로 이용하고 있다. 따라서 그로 인해 레이저 개발에 대한 관심이 증대되고 있다. 다양한 레이저 중에서 다이오드 레이저는 다른 레이저에 비해서 높은 효율과 작은 크기로 인해 앞으로 시장이 확대 될 것으로 예상된다. 다이오드 레이저는 낮은 빔 품질로 인해서 광학 시스템이 필요하다. 특히 고출력 다이오드 레이저의 기본 요소인 레이저 다이오드 어레이는 20여 개의 Sub-array로 구성되어 있고 이 Sub-array는 20여 개의 Single emitter로 구성되어 있다. 각각의 Beam은 Single emitter에서 나오고 이는 수 없이 많은 Beam이 레이저 다이오드 어레이에서 나온다. 이런 구조적 특성으로 인한 낮은 빔 품질로 인해 일반적인 렌즈로 레이저 다이오드 어레이에서 발산되는 Beam을 작은 Focused Beam을 만드는 것은 불가능한 일이다. 따라서 마이크로 렌즈 어레이를 이용하여 작은 Focused Beam을 만드는 것이 필요하다. 본 논문은 레이저 다이오드 어레이를 시뮬레이션 Tool에서 활용 가능한 광원으로 정의하고 이를 이용해서 Fiber Coupling을 하기 위해서 작은 Focused Beam을 만드는데 필요한 렌즈들을 최적화된 설계를 했다. 그리고 이 설계를 검증하기 위해서 실험을 했다.