65
ISSN(print) 1226-5012
J Korean Ophthalmic Opt Soc. 26(1):65-72, March 2021 http://dx.doi.org/10.14479/jkoos.2021.26.1.65
Line-Focusing Optical System of Laser Beam with Reverse-Biprism
Dong-Hee Lee*
Dept. of Visual Optics, Far East University, Professor, Eumseong 27601, Korea
(Received March 9, 2021: Revised March 18, 2021: Accepted March 19, 2021)
ยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยท
Purpose: This study aims to aid the development of a line-focusing optical system combining the emitting area beams
of two LD stacks to produce a single-line beam. Methods: By reversing the configuration of the biprism, which has been
used in ophthalmic optical devices, a new reverse-biprism could be defined, which could be used to develop an optical
system that combines the emitting area beams of the two LD stacks. Cylindrical lenses were introduced to allow the
combined emitting area beams to be converted into a line beam shape, and the vertex angle of the reverse-biprism was
used as an optimization variable for the uniformity of the irradiance of this line beam. Results: The newly designed line-
focusing optical system, which can combine the emitting area beams of two LDs to form a single-line beam, has
characteristics such as 1 mmร40 mm (ยฑ10%) line beam shape size, less than 10% tolerance of the line beam irradiance
uniformity at a working distance of 280 mm, and less than 25% at a working distance of 280 ยฑ10 mm. Conclusions: By
applying the reverse-biprism redefined by reversing the base direction of the conventional biprism, we were able to design
a line beam focusing optical system that could combine the emitting area beams of two LD stacks to produce a single-line
beam. This reverse-biprism is expected to continue to play a role in the field of combining two isolated light sources in
the future.
Key words: Biprism, Reverse-biprism LD stack, Emitting area, Line-focusing optical system
ยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยทยท
์ ๋ก
์๊ฒฝ์ฌ๋ฃํ์์ ์๊ฒฝํ ์ ์ฌ๋ฃ๋ก ๋ง์ด ์ธ๊ธ๋๋ ํฐํ
(Ti)์ ์ง๊ตฌ์์์ 10๋ฒ์งธ๋ก ์กด์ฌ๋์ด ๋ง์ ์์์ด๋ค. ๊ฒฝ๋
์ฑ(๋น์ค 4.51 g/cm2์ผ๋ก ์ฒ ์ 60%, ๋์ 50%), ๊ณ ๊ฐ๋(์ฒ ์
์ฝ 2๋ฐฐ์ ๋น๊ฐ๋), ๋ด์์ฑ(์ฐ, ์์นผ๋ฆฌ ์ค์์ ์ ๋ถ์๋์ง
์์)์ด ์ฐ์ํ๊ณ , ํญ๊ณต๊ธฐ์ ๊ตฌ์กฐ๊ตฌ์ฒด๋ ๊ฑด์กฐ๋ฌผ์ ์ง๋ถ์ฌ
๋ฅผ ๋น๋กฏํด ์๊ณ์ ๋ฐด๋๋ ํด๋์ ํ, ์๊ฒฝํ ๋ฑ์ ๊ณ ๊ธ ์
์ฌ๋ก ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ค.[1]
์๊ฒฝํ ์ ์์์์ ํฐํ์ ์ฃผ๋ก ํฐํํฉ๊ธ ์ํ๋ก ์ฌ์ฉ๋
๋๋ฐ, ํฐํํฉ๊ธ์ ํ์ง์ ์ด์ฒ๋ฆฌ ๊ณผ์ ์ ์ํด ๋ง์ด ์ข์ฐ๋
๊ณ ์๋ค. ํฐํ์ ๊ณต๊ธฐ ์ค์์ ์ด์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ํ๋ฉด ์ฐ์์ ๋ฐ์ํ
์ฌ ํ๋ฉด์ ์ฐํํผ๋ง์ ํ์ฑ์ํค๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก 10โ5
torr ์ดํ์ ๊ณ ์ง๊ณต์ํ์์ ์ด์ฒ๋ฆฌ๊ฐ ์งํ๋์ด์ผ ํ๋ค.[1]
์์ฆ์ ์ด๋ฌํ ์ง๊ณต ์ค์์์ ์ด์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์ํด ๋ ์ด์ ๋ค
์ด์ค๋(laser diode) ๋น์ ์ํ ์ด์ฒ๋ฆฌ ์ฅ์น๊ฐ ์๊ฐ๋๊ณ ์
๋ค. ๋ ์ด์ ๋น์ ์ํ ์ด์ฒ๋ฆฌ ์ฅ์น๋ ์๊ฐ์ ์ผ๋ก ๊ตญ์์ ์ผ
๋ก ํ์ํ ๋ถ๋ถ์ ๊ณ ์จ ์ฒ๋ฆฌํ ์ ์๊ณ ๊ณต๋ญ์ํฌ ์ ์๋
์ฅ์ ์ด ์๋ค. ๊ณ ์จ์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ํ๋ ค๋ฉด ๊ณ ์ถ๋ ฅ์ ๋ ์ด์ ๊ฐ ํ์
ํ๋ฐ, MCCP(multi channel cooled package)[2,3] ๊ธฐ์ ์ ์ฌ
์ฉํ์ฌ ๋ ์ด์ ๋ค์ด์ค๋๋ฅผ ๊ณ ์ถ๋ ฅํ ์ํฌ ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ
Fig. 1๊ณผ ๊ฐ์ด MCCP ๊ธฐ์ ์ด ์ ์ฉ๋ ๊ณ ์ถ๋ ฅ LD ๋ฐ(bar)๋ฅผ
์ฌ๋ฌ ์ธต ๊ฒน์ณ์ ํ๋์ ๋๋ฏธ(stack)๋ก ๊ตฌ์ฑํ์ฌ ์ฌ์ฉํจ์ผ
๋ก์จ ์ถ๋ ฅ์ด 5 KW ์ด์์ด ๋๋ ๋ ์ด์ ๊ด์์ ์ฝ๊ฒ ๊ตฌ์ฑ
ํ ์ ์๊ฒ ๋์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด๋ฌํ 5 KW ์ด์์ด ๋๋ ๊ณ
์ถ๋ ฅ์ LD ๋๋ฏธ๋ ์์ฒด์ ์ผ๋ก ๊ณ ์ถ๋ ฅ ์ด์ฒ๋ฆฌ ๊ดํ๊ณ ๊ตฌ์ฑ
ํ์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ์ํด ๊ฐ๋ฐํ์ฌ์์ ํ๋งค๋ฅผ ๊บผ๋ฆฌ๊ณ ์๋ค.
๊ตฌ๋งคํ๋ค๊ณ ํด๋ 5 KW ์ ๋์ ๊ณ ์ถ๋ ฅ LD ๋๋ฏธ 1๊ฐ์ ๊ฐ๊ฒฉ
์ด ์ถ๋ ฅ์ด 2.5 KW ์ ๋์ธ LD ๋๋ฏธ 2๊ฐ์ ๊ฐ๊ฒฉ๋ณด๋ค 10๋ฐฐ
์ด์์ ๊ฐ๊ฒฉ์ด ํ์ฑ๋์ด ์๋ค๋ฉด, 2๊ฐ์ ์ ์ถ๋ ฅ์ LD ๋๋ฏธ
๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋์ผํ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ค ์ ์๋ ์ด์ฒ๋ฆฌ ๊ดํ๊ณ๋ฅผ
๊ฐ๋ฐํ๋ ๊ฒ์ด ํจ์ฌ ๊ฐ์น๊ฐ ์๋ ๊ดํ๊ณ์ ๊ฐ๋ฐ์ด ๋ ๊ฒ
์ด๋ค.
์ด์ ๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์๋ 2๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ๋ฅผ ์ง์ํ์ฌ ํ๋์
๋ผ์ธ ๋น์ ํ์ฑํ ์ ์๋ ๊ดํ๊ณ์ ๊ฐ๋ฐ๊ณผ์ ์ ๋ค๋ฃจ๊ณ ์
ํ๋ค. ์ฌ๊ธฐ์์ ์ฐ๋ฆฌ๋ ์๊ดํ ์ฅ๋น์ ๋ง์ด ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์์
๋ ๊ดํ ๋ถํ์ธ ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ(biprism)์ด ์ด๋ป๊ฒ ์์ฉ ๋ณํ
๋์ด ์ฌ์ฉ๋๋์ง๋ฅผ ํ์ธํ ์ ์์ ๊ฒ์ด๋ค.
<์ด์ฒญ๋ ผ๋ฌธ>
*Corresponding author: Dong-Hee Lee, TEL: +82-043-880-3808, E-mail: [email protected]
Authors ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7655-0058
66 Dong-Hee Lee
Vol. 26, No. 1, March 2021 J Korean Ophthalmic Opt Soc.
๋์ ๋ฐ ๋ฐฉ๋ฒ
1. ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ(biprism)๊ณผ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ(reverse-biprism)
์๊ฒฝ๊ดํ์์ ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ(biprism)์ ๊ฐ๋ง๊ณก๋ฅ ๊ณ์์ ๋ง
์ด์ด ์์ ์ด์คํํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉํ๊ณ ์๋ค. ์ ์ฌ์์ง์ ์ํฅ
์ ๋ฐ์ง ์๊ณ ์ด์คํ๋ ๋ง์ด์ด ์์ด ์ ๋ถ๋ฆฌ๋๋์ง์ ์ฌ์ฉ
ํ๋ ๊ดํ๋ถํ์ด๋ค. ๋ํ ์ด ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ฑฐ๋ฆฌ์ธก์ ๊ธฐ์ฉ
์ค์ฝํ ๊ฐ๋ฐ์ ์ฌ์ฉํ ๋ ผ๋ฌธ์ด ๋ณธ ํํ์ง์ ๊ฒ์ฌ๋๊ธฐ๋ ํ
์๋ค.[4,5] ์ด๋ค ๋ ผ๋ฌธ์์๋ ๊ฐ๋ง๊ณก๋ฅ ๊ณ, ์ธ๊ทน๋ฑํ๋ฏธ๊ฒฝ ๋ฑ์
์ ์ด์ฉ๋๋ ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ด์ฉํ ๊ฑฐ๋ฆฌ์ธก์ ๊ธฐ๋ฅผ ์
ํ์ ์ ์ฉํ๊ณ ์์์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ํ
๋ฆฌ์ฆ์ Fig. 1๊ณผ ๊ฐ์ ํ์์ผ๋ก ์ด๋ฅผ ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ด๋ผ ํ๋ค.
์ฌ๊ธฐ์์ ๋ ์ค๋ฅด๋ ์ญ๋ฐ์์ ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ด ๋ง์ด์ด์์
๋ถ๋ฆฌํ ์ ์๋ค๋ฉด ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ธฐ์ ๋ฐฉํฅ์ ๋ฐ๋๋ก ๊ตฌ์ฑ
ํ๋ฉด ๋ถ๋ฆฌ๋ ๊ด์์ ํ๋๋ก ํฉ์น ์ ์์๊น ํ๋ ํ๋จ์ด
๋ค. ์ ์๋ ์ด๋ ๊ฒ ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ(Fig. 2(b))์ ๊ตฌ์ฑํ๋ ์ํ
๋ ํ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ธฐ์ ๋ฐฉํฅ์ ๋ฐ๋๋ก ํด์ ๊ฒฐํฉํ ํ๋ฆฌ์ฆ(Fig.
3(b))์ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ(reverse-biprism)์ด๋ผ๊ณ ๋ช ๋ช ํ๊ฒ ๋ค.
๊ทธ ๊ตฌ์ฑ์ Fig. 3๊ณผ ๊ฐ๋ค.
์ด ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ด์ฉํ์ฌ 2๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ๋ฅผ ์ง์ํ
์ฌ ์ด์ฒ๋ฆฌ์ฉ ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น์ ํ์ฑํ ์ ์๋ ์๋ก์ด ๊ด
ํ๊ณ์ ๊ฐ๋ฐ์ ๋ค๋ฃจ๋ ๊ณผ์ ์ ์ ์๋
- 1๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ์ ์ถ๋ ฅ์ ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น์ผ๋ก ๋ง๋ค๊ธฐ
์ํ ์ค๊ณ
- 2๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ์ ์ถ๋ ฅ์ ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น์ผ๋ก ํฉ์น๋
๋ฌธ์ ๊ฒํ
- 2๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ์ ์ถ๋ ฅ ์ฌ์ด์ ๊ฐ๊ทน์ ์์ ๊ธฐ ์ํ ์ญ
๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ๋์
์ 3๋จ๊ณ๋ก ์งํํ๊ณ ์ ํ๋ค.
2. 1๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ์ ์ถ๋ ฅ์ ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น์ผ๋ก ๋ง๋ค๊ธฐ
์ํ ์ค๊ณ
๊ฐ๋ฐ์๋ขฐ์๊ฐ ์๊ตฌํ ์ค๊ณ์ ์ด๊ธฐ ์กฐ๊ฑด์ Table 1๊ณผ ๊ฐ
Fig. 1. The LD bar structure and the composition of a single LD stack of multiple LD bars. This figure was revised and
cited from references 2 & 3.
Fig. 2. 3D biprism configuration: (a) transparent projection
view; (b) sectional view.
Fig. 3. 3D reverse-biprism configuration: (a) transparent
projection view; (b) sectional view.
Table 1. Design specifications of the line-focusing optical
system for the LD stacks demanded by the user
LD wavelength 975 nm
Emitting area per one LD stack 10 mmยฑ40 mm
Power per one LD stack 2.5 KW
Working distance 280 mm (ยฑ10 mm)
Wanted dimension of line beam 1 mmร40 mm (ยฑ10%)
Uniformity tolerance for long
axis direction of line beam
< ยฑ25% @ WD 280 mm ยฑ10 mm
< ยฑ10% @ WD 280 mm
Number of LD stacks used for
equipment manufacturing2 ea
โ
โ
Line-Focusing Optical System of Laser Beam with Reverse-Biprism 67
Vol. 26, No. 1, March 2021 J Korean Ophthalmic Opt Soc.
๋ค. LD ๋๋ฏธ์ ๋ฐ์ง ํ์ฅ์ 975ยฑ2 nm๋ก ํ์ฌ CodeV[6] ๋ฐ
LightTools[7] ํ๋ก๊ทธ๋จ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ผ์ธ ๋น ๊ดํ๊ณ ์ต์ ํ
์ค๊ณ๋ฅผ ์งํํ์๋ค.
Fig. 4์ ๊ฐ์ ๊ตฌ์กฐ์ ๋จ์ผ LD ๋๋ฏธ๋ LD์ ๋ฐ๊ด์์ญ
์ 10 mmร40 mm๋ก ๊ฐ๋๋ค. Fig. 1 (a)์ LD ๋ฐ๊ฐ 150 W
์ ์ถ๋ ฅ์ ๊ฐ๋๋ค๋ฉด 17๊ฐ์ LD ๋ฐ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ Fig. 4์ ํ๋
์ LD ๋๋ฏธ๋ ์ฝ 2.5 KW์ ์ถ๋ ฅ์ ๊ฐ๋๋ค. ์ด๋ฌํ LD ๋
๋ฏธ 2๊ฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ 5 KW์ถ๋ ฅ์ ๊ธฐ์กด ๋ฐฉ์์ ์ํ ๋ผ์ธ ํ
์์ ๋ ์ด์ ๋น ์ง์๊ดํ๊ณ๋ฅผ ๋ง๋ค๊ธฐ ์ํด์๋ 1๊ฐ์ LD
๋๋ฏธ๊ฐ 20 mmร1 mm์ ์ง์์ ํ๋๋ก ์ค๊ณ๋ฅผ ํ์ฌ์ผ ํ๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ์ฐ์ 1๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ์ 10 mmร40 mm์ ๋ฐ๊ด
์์ญ์ ์ด๋ป๊ฒ ํ์ฌ 20 mmร1 mm์ ๋ผ์ธ ๋น์ผ๋ก ๋ง๋ค ์
์๋์ง๋ฅผ ์ดํด๋ณด์. ์ฆ 1๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ 10 mmร40 mm์
๋ฐ๊ด ์์ญ์ Fig. 4์ ๊ฐ์ด ๋ฐฐ์นํ์๋ค๊ณ ๋ณผ ๋ ๊ฒฐ๊ตญ
20 mmร1 mm์ ๋ผ์ธ ๋น์ ๋ง๋๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ x์ถ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก๋
2๋ฐฐ ํ๋ํ๋ ๊ดํ๊ณ๋ฅผ, y์ถ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก๋ ์ง์๊ดํ๊ณ๋ฅผ ์ค
๊ณํ์ฌ ๋ฐฐ์นํ๋ ๊ฒ์์ ์ ์ ์๋ค.
x์ถ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก 2๋ฐฐ ํ๋ ๊ดํ๊ณ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ธฐ ์ํด์๋ ํก๋ฐฐ
์จ[9,10] mฮฒ = โ โ2.0 X์ธ ๋ฌผ์ฒด๊ฑฐ๋ฆฌ s์ ์๊ฑฐ๋ฆฌ s'์ ์ค์ ์ด
ํ์ํ๋ฐ ์ฌ๊ธฐ์๋ y์ถ ๋ฐฉํฅ์ ์ง์๊ดํ๊ณ๋ฅผ ์ํ ๋ค์๊ฐ
์ x์ถ ์ค๋ฆฐ๋๋ ์ฆ, ๋ณดํธ์ฉ ์๋์ฐ, ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ๋์ฒด
ํ๊ธฐ ์ํ ๊ฐ์์ ํ๋ช ๋ ์ฆ์ ๋๊ป์ ๊ตด์ ๋ฅ ๋ฑ์ด ๊ณ ๋ ค
๋์ด ์ค์ ๋๋ค. ์ค์ ์ค๊ณ์์๋ ๊ฐ๊ฐ์ ๋ ์ฆ์ ๋๊ป์ ์ด
๋ค ์ฌ์ด์ ๊ฑฐ๋ฆฌ๋ฅผ ๋จผ์ ์ ์ ํ๊ฒ ์ค์ ํ์ฌ ๋ฐฐ์นํ์๊ณ , ๊ฐ
๊ฐ ๋ ์ฆ ์ฌ์ด์ ๊ฑฐ๋ฆฌ์ y์ถ ์ค๋ฆฐ๋๋ ์ฆ์ ๋ ๊ณก๋ฅ ๊ฐ์ ๋ณ
์๋กํ์ฌ Table 1์์ ์ฃผ์ด์ง ์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ 280 mm์ ํก๋ฐฐ์จ
mฮฒ = โ2.0 X์ ์ ํ์กฐ๊ฑด์ผ๋ก ํ์ฌ ์ต์ ํ๋ฅผ ์งํํ์๋ค.
๋ํ y์ถ ๋ฐฉํฅ์ ์ง์๊ดํ๊ณ๋ ๋ณดํธ์ฉ ์๋์ฐ์์ ๊ฒฐ์
๋ฉด๊น์ง์ ๊ฑฐ๋ฆฌ(BFL: back focal length)๊ฐ 280 mm์ด๊ณ ์
ํ๊ด์ ์์ฐจ๊ฐ ์ต์๊ฐ ๋๋๋ก ์ต์ ํ๋ฅผ ์งํํ์๋ค. ์ต์
ํ๋ฅผ ์งํํ ๊ฒฐ๊ณผ y์ถ ๋ฐฉํฅ์ ์ง์๊ดํ๊ณ๋ +๊ตด์ ๋ ฅ๊ณผ โ๊ตด
์ ๋ ฅ์ x์ถ ์ค๋ฆฐ๋ ๋ ์ฆ ์กฐํฉ์ผ๋ก ์ต์ ํ๋์๋๋ฐ ์ด ๊ด
ํ๊ณ์ ์ ํ๊ด์ ์์ฐจ ๊ทธ๋ํ๋ Fig. 5์ ๊ฐ๋ค. Fig. 5์์
๋ณด๋ฉด y์ถ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก 20 mm ๋ฐ๊ด์์ญ์ LD ๋๋ฏธ์ ๋ ์ด์
๋น์ด ์ง์๋์ด ํญ์ด 0.02 mm ์ด๋ด๋ก ์ ์ ์ด๋ ๊ฒ์์ ํ
์ธํ ์ ์๋๋ฐ ์ด๋ ์ฌ์ฉ์๊ฐ ์๊ตฌํ ์ง์๋ ๋ผ์ธ ๋น์
ํญ 1 mm ์ ์ง ์กฐ๊ฑด์ ์ถฉ๋ถํ ๋ง์กฑํ ์ ์์์ ํ์ธํ ์
์๋ค.
์ด๋ฌํ ๋ฐฉ์์ผ๋ก 1๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ์ ์ถ๋ ฅ์ ํ๋์ ๋ผ์ธ
๋น์ผ๋ก ๋ง๋ค๊ธฐ ์ํ ๊ดํ๊ณ์ ์ต์ข ์ค๊ณ ๋ฐ์ดํฐ๋ Table
2์ ์ ์๋์ด ์๋ค. ์ฌ๊ธฐ์๋ x์ถ, y์ถ ๋ฐฉํฅ์ ๊ฒฐ์ ๋ฐฉ์
์ด ๋ค๋ฅด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ดํ๊ณ ์ค๊ณ์๋ ๊ฐ๊ฐ y์ถ, x์ถ ์ค๋ฆฐ๋
๋ ์ฆ๊ฐ ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์์์ ์ ์ ์๋ค. ์ด ์ค๋ฆฐ๋ ๋ ์ฆ์ ์ด
์๋ ๊ณ ์ถ๋ ฅ์ ๋ ์ด์ ๋น์ ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉํ๋ Fused silica[11]
๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค.
Table 2์ ์ค๊ณ ๋ฐ์ดํฐ์ ์ํ x-z ๋ฐ y-z๋ฉด์์์ ๊ดํ
๊ณ ๋จ๋ฉด๋์ ๊ด์ ์ถ์ ์ ๊ทธ๋ ค๋ณด๋ฉด Fig. 6์ Fig. 7๊ณผ ๊ฐ์ด
๋ํ๋๋ค. Fig. 6์์๋ x์ถ ๋ฐฉํฅ์ ๋ฐ๊ด์์ญ ํญ y = 10 mm
๊ฐ ๊ฒฐ์๋ฉด์์ ๊ฒฐ์ ํญ y' = โ20 mm๋ก ๋ํ๋๋ค. ์ฆ ํก๋ฐฐ
์จmฮฒ = = โ2.0 X์ธ ๊ดํ๊ณ์ธ ๊ฒ์ด๋ค.[9,10]
Fig. 7์์๋ y์ถ ๋ฐฉํฅ์ ๋ฐ๊ด์์ญ ๋์ด 40 mm๊ฐ ๊ดํ
๊ณ์ ์ดํ๋ฉด(๊ฒฐ์๋ฉด)์์ ์ง์๋๊ณ ์์์ ๋ณด์ฌ ์ค๋ค. Fig.
5์ ์ ํ๊ด์ ์์ฐจ ๊ทธ๋ํ์์ ํ์ธํ ์ ์๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด
์ด ์ง์ ๋น์ ํญ์ ยฑ0.02 mm ์ด๋ด๋ก ์ ์ ์ด๋๊ณ ์์์
ํ์ธํ ์ ์๋ค.
3. 2๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ์ ์ถ๋ ฅ์ ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น์ผ๋ก ๊ฒฐํฉํ๋
๋ฌธ์ ๊ฒํ
์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก Fig. 6, 7๊ณผ ๊ฐ์ด ์ค๊ณ๋ ๊ดํ๊ณ์ 2๊ฐ์ LD
๋๋ฏธ๋ฅผ ๋ฐ๊ด๋ฉด์ ์ฅ์ถ์ด y์ถ ๋ฐฉํฅ, ๋ฐ๊ด๋ฉด์ ๋ฒ์ ์ด z์ถ์ด
๋๋๋ก ๋๋ํ๊ฒ ๋ฐฐ์นํ์ฌ ๊ฐ๊ฐ์ ๋ผ์ธ ๋น์ ๋ชจ์๋ณด๋ฉด ๋
LD ๋๋ฏธ ๋ฐ๊ด๋ฉด์ ๋จ์ถ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ์ ๊ทผํ ์ ์๋ ๊ฐ๊ทน์ด
์กด์ฌํ๊ฒ ๋๋ค. ํ์ฌ ์ฌ์ฉํ๊ณ ์ ํ๋ Fig. 4์ LD ๋๋ฏธ
sโฒ
s---
yโฒ
y----
Fig. 4. An LD stack model of DILAS Diode Laser, Inc.,
with a light emitting area of 10 mm ร 40 mm.[8]
Fig. 5. Finite ray aberration of y-axis direction line-focusing
optical system.
68 Dong-Hee Lee
Vol. 26, No. 1, March 2021 J Korean Ophthalmic Opt Soc.
๋ก๋ ์ด ๊ฐ๊ทน์ ์ต์ 3.5 mm ์ด์ ๋๊ฒ ํด์ผ๋ง ๋ LD ๋
๋ฏธ๋ฅผ ๋๋ํ๊ฒ ๋ฐฐ์นํ ์ ์์๋ค. ์ด๋ ๊ฒ ๋๋ฉด Fig. 8์
(a)์ ๋ํ๋์๋ ๊ฒ๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ฌผ์ฒด ๊ณต๊ฐ์์์ 3.5 mm ๊ฐ
๊ทน์ด ๊ทธ๋๋ก ์๊ณต๊ฐ์ผ๋ก ์ ๋ฌ๋์ด ๋ LD ๋๋ฏธ์ ๊ฒฐ์๋ฉด
์์์ ๊ฐ๊ฐ์ ํญ 1 mm ๊ธธ์ด 20 mm์ ๋ผ์ธ ๋น ์ฌ์ด์ ๊ฐ
๊ทน์ด 7 mm(3.5 mmร2๋ฐฐ) ์กด์ฌํ๊ฒ ๋์ด ์ฐ๊ฒฐ๋ 40 mm ๋ผ
์ธ ๋น์ ํ์ฑํ ์ ์๊ฒ ๋๋ค.
์ฌ๊ธฐ์ ์ ๊ธฐ๋ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ํด๊ฒฐํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์๋ก์ด ๊ดํ
๋ถํ์ ๋์ ์ด ํ์ํ๋ค๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์๋ค.
4. 2๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ์ ์ถ๋ ฅ ์ฌ์ด์ ๊ฐ๊ทน์ ์์ ๊ธฐ ์ํ ์ญ๋ฐ
์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ๋์
์๊ฒฝ๊ดํ ๊ธฐ๊ธฐ์ ์์ฉ๋๋ ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ํ์์ Fig. 2
์ ์ ์๋ ๋ฐ๊ฐ ์๋๋ฐ, ์ด ํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ผ๋ฐ ๋ ๊ฐ์ ํ๋ฆฌ์ฆ
๋ ์ฆ๋ฅผ ๊ธฐ์ ๋ถ๋ถ์ ์๋ก ๋ง์ฃผ ๋ณด๊ฒ ๊ฒฐํฉํ์ฌ ๊ตฌ์ฑํ๊ณ
์๋ค. ๊ทธ ์ญํ ์ ์๋ถ๋ถ์ผ๋ก ์ ์ฌํ๋ ๊ด์ ๋ค์ ๊ฒฝ๋ก๋ฅผ ์
Table 2. Optimized design data of the line-focusing optical system designed by traditional methods (units: mm)
Surface # Y Radius X Radius Thickness Glass Y Semi-Apert X Semi-Apert
Object Infinity Infinity 16.00
1 Infinity Infinity 4.00 SILICA 25.00 25.00
2 Infinity Infinity 67.00 25.00 25.00
3 Infinity 95.196 10.00 SILICA 30.00 26.00
4 Infinity Infinity 31.00 30.00 26.00
5 Infinity โ153.784 5.00 SILICA 30.00 26.00
6 Infinity Infinity 18.00 30.00 26.00
Stop 90.874 Infinity 20.00 SILICA 30.00 26.00
8 -106.617 Infinity 8.00 30.00 26.00
9 Infinity Infinity 10.00 SILICA 30.00 26.00
10 Infinity Infinity 20.00 30.00 26.00
11 Infinity Infinity 3.00 SILICA 30.00 26.00
12 Infinity Infinity 270.00 30.00 26.00
13 Infinity Infinity 0.00 receiver_67
14 Infinity Infinity 10.00
15 Infinity Infinity 0.00 receiver_72
16 nfinity Infinity 10.00
Image nfinity Infinity 0.00 receiver_77
Fig. 6. Finite ray tracing of the optimized line-focusing optical system showing in the x-z plane.
Fig. 7. Ray tracing of the optimized line-focusing optical system showing in the y-z plane.
Line-Focusing Optical System of Laser Beam with Reverse-Biprism 69
Vol. 26, No. 1, March 2021 J Korean Ophthalmic Opt Soc.
๋๋ก, ์๋ซ๋ถ๋ถ์ผ๋ก ์ ์ฌํ๋ ๊ด์ ๋ค์ ๊ฒฝ๋ก๋ฅผ ์๋ก ํธํฅ
์ํค๋ ์ญํ ์ ํ๋ ํ๋ฆฌ์ฆ์ด๊ณ ์ฃผ๋ก ์๊ฒฝ๊ดํ ๋ถ์ผ์์
๋ ๋ง์ด์ด ์์ ์ด์คํํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ ๋ถํ์ด๋ค.
๋ง์ฝ ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ Fig. 8์ (a)์ ํ๋ฉด๋ ์ฆ 1์ ๋์ฒดํ
์ฌ ์ฌ์ฉํ๋ค๋ฉด ๊ฒฐ์๋ฉด์์์ ๋ ๋ผ์ธ ๋น ์ฌ์ด์ ๊ฐ๊ทน์ด ๋
์ฑ ๋ฒ์ด์ง ๊ฒ์ด๋ผ๋ ์ถ์ ์ ํ ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ ๋ค๋ฉด ๋ฐ์ดํ
๋ฆฌ์ฆ์ ์ด๋ฃจ๋ ์ ์๋ ๋ ํ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ธฐ์ ๋ฐฉํฅ์ ๊ฑฐ๊พธ๋ก
๊ฒฐํฉํ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ Fig. 8์ (a)์ ํ๋ฉด๋ ์ฆ 1์ ๊ต์ฒด
์ฌ์ฉํ๋ค๋ฉด ๊ฒฐ์๋ฉด์์์ ๋ ๋ผ์ธ ๋น ์ฌ์ด์ ๊ฐ๊ทน์ ์ค์ฌ
์ค ์ ์๋ค๋ ์ถ์ ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ์ด๋ฌํ ์ญ๋ฐ์์ ํ๋ฆฌ์ฆ๋
์ฆ ๋ถํ์ ๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์ ์ฒ์ ์๋๋๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
์ด ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ๋์ ํ์ฌ ๋ผ์ธ ๋น์ ๋ฐ์์ํค๋ ๊ด
ํ๊ณ ์ค๊ณ์ ์ต์ ํ๋ฅผ ์๋ํ๋ ์์ ์๋ 1๊ฐ์ ๋ณ์๋ง์ด
์กด์ฌํ๋ค. ์ฆ, ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ตด์ ๋ฅ ์ด ๊ณ ์ถ๋ ฅ์ ๋ ์ด์
๋น์ ์์ฌ๋ก ์ ํฉํ fused silica๋ก ๊ณ ์ ๋๋ค๋ฉด ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ
์ฆ์ ์ด๋ฃจ๋ ์ํ ํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ๊ฐ๋ง ๋ณ์๊ฐ ๋๋ค. ์ด์ ์
Fig. 8. Ray tracings of the optimized line-focusing optical system, with two LD stacks used in parallel, showing in the
x-z plane (a) and the y-z plane (b).
Fig. 9. Illustration showing the geometry of the reverse-biprism optimized to remove the gap between the line beams.
Fig. 10. Ray tracings of the optimized line-focusing optical system by a reverse-biprism adopted to eliminate the gap
between two line beams, showing in the x-z plane (a) and the y-z plane (b).
70 Dong-Hee Lee
Vol. 26, No. 1, March 2021 J Korean Ophthalmic Opt Soc.
์๋ ์ด 1๊ฐ์ ๋ณ์์ ๋ณํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ฒฐ์๋ฉด ์ ํ์์์ ๋ฐฉ
์ฌ์กฐ๋ ๋ณํ์ ๊ด์ฐฐ์ด ์ฉ์ดํ LightTools๊ฐ ์ด์ฒ๋ฆฌ์ฉ ๋ผ์ธ
๋น ํ์ฑ ๊ดํ๊ณ์ ์ต์ ํ ์์ ์ ์ ํฉํ s/w๋ก ํ๋จํ์ฌ
๋ง์ง๋ง ๋จ๊ณ์ ์ต์ ํ ์์ ์ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์ต์ ํ ์์ ์
๊ตฌ์์กฐ๊ฑด์ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ค์ฌ๋๊ป๋ฅผ 4.0 mm๋ก ์ ์งํ
๋ ๊ฒ, ๋ ๋ผ์ธ ๋น์ด ์ฐ๊ฒฐ๋์ด ์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ 280 mm์์
40 mm ๋ผ์ธ ๋น์ ๊ธธ์ด๋ฅผ ์ ์งํ๋ ๊ฒ, ์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ 280 mm
ยฑ10 mm ์ด๋ด์์ ๋ฐฉ์ฌ์กฐ๋์ ๊ท ์ผ๋ ๋ฒ์๊ฐ ยฑ25% ์ด๋ด
์ ๋ค๋๋ก ํ๋ ๊ฒ ๋ฑ 3๊ฐ์ง๋ก ํ์๋ค. ์ต์ ํ๋ฅผ ์งํํ ๊ฒฐ
๊ณผ Fig. 9์ ๋ณด์ธ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ๊ฐ์ 6.2o๊ฐ
์ต์ ํ๋ ๊ฐ์์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค.
Fig. 10์ ์ด ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ด ์ฑํ๋ ๊ดํ๊ณ์ ์ํ ๊ด
์ ์ถ์ ๋๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค. Fig. 10(a)์์ ๋ณด๋ฉด ์, ์๋
์ ๋ LD ๋๋ฏธ์์ ์ถ๋ฐํ ๋ ๋ ์ด์ ๋น์ด ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ
์ ์ํด ์ ์๋๋ก ์ ์ ๋ ๋ฉ์ด์ง๋ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ์งํ๋์ด
y์ถ ์ค๋ฆฐ๋ ๋ ์ฆ์ ์ํด ์๋ก ๋ถ๋ฆฌ๋์ด y์ถ ์ค๋ฆฐ๋ ๋ ์ฆ
์ ์ดํ๋ฉด์ ์ ์๋๋ก ์ง์๋๋ค. ์ด ์ดํ๋ฉด ์ดํ์๋ ์ง
์๋ ๋ ๋น์ด ๋ค์ ๋ฐ์ฐํ๋ฉด์ ์งํํ๊ฒ ๋๋๋ฐ, ์๋๋ก
ํฅํ๋ ๋ฐ์ฐ ๋น์ ์์ชฝ ๋ถ๋ถ๊ณผ ์๋ก ํฅํ๋ ๋ฐ์ฐ ๋น์ ์
๋์ชฝ ๋ถ๋ถ์ด ๋ผ์ธ ๋น ๊ฒฐ์๋ฉด์์ ์ค์ฒฉ๋๊ฒ ํ๋ค. ์ด ์ค์ฒฉ
์ ๋๋ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ๊ฐ์ ์ํด ๊ฒฐ์ ๋๋๋ฐ ๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ
์์๋, Table 1๊ณผ ๊ฐ์ ๊ฐ๋ฐ์๋ขฐ์์ ์๊ตฌ์กฐ๊ฑด์ ์ถฉ์กฑ์
ํค๊ธฐ ์ํด์๋, ์ ๊ฐ์ด 6.2o์ด์ด์ผ ํจ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค.
๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ๊ณ ์ฐฐ
์๋กญ๊ฒ ์ค์ ๋ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ์ฉํ 2๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ
์ ์ถ๋ ฅ์ ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น์ผ๋ก ๊ฒฐํฉํ๋ ์ด์ฒ๋ฆฌ์ฉ ๋ผ์ธ
๋น ๊ดํ๊ณ์ ๊ฒฐ์๋ฉด์์์ ์ง์ ์ ๋๋ LightTools๋ฅผ ์ฌ์ฉ
ํ์ฌ ์๋ฎฌ๋ ์ด์ ํจ์ผ๋ก์จ ํ์ ๋ ์ ์๋๋ฐ, ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ค
๋ช ํด๋ณด์.
Fig. 10์ ๊ด์ ์ถ์ ๋๋ Table 2์ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ LightTools
์ ์ ๋ ฅํ์ฌ ๋ํ๋ธ ๊ฒ์ธ๋ฐ, ์ฌ๊ธฐ์์๋ ๋ ์ด์ ๋น์ ์ง์
์ ๋๋ฅผ ํ์ ํ ์ ์๋ ์์น๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ํ์์์ธ ๋ฆฌ์๋ฒ
(receiver)๋ฅผ ์ค์ ํ ์ ์๋ค. ๋ฆฌ์๋ฒ์ ์์น๊ฐ ์ค์ ๋๋ฉด ๊ทธ
์์น์์์ ์ง์ ์ ๋๋ฅผ ๋ฐฉ์ฌ์กฐ๋๋ก ๊ณ์ฐํ์ฌ ๊ทธ๋ํฝ์ผ๋ก
ํํํ ์ ์๊ฒ ๋๋ค. Fig. 10์์ ๋ณด๋ฉด ๋ฆฌ์๋ฒ๊ฐ receiver_
59(๊ดํ๊ณ ๋ณดํธ์ฐฝ), receiver_67(์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ โ 10 mm ์์น),
receiver_72(์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ ์์น), receiver_77(์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ + 10 mm
์์น) 4๊ตฐ๋ฐ ์ค์ ๋์ด ์๋๋ฐ, ๊ฐ๊ฐ์ ์์น์์ ์๋ฎฌ๋ ์ด
์ ๋ ๋ฐฉ์ฌ์กฐ๋๋ฅผ Fig. 11~14์์ ํ์ธํ ์ ์๋ค.
Fig. 11์ ๋ผ์ธ ๋น ํ์ฑ ๊ดํ๊ณ์ ๋ณดํธ์ฐฝ์์์ ๋ ์ด์
๋น ์ง์ ์ํ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๋๋ฐ, 1๊ฐ์ LD ๋๋ฏธ์ ๋ฐ๊ด์์ญ์ด
10 mmร40 mm์ด๊ณ ๋ LD ๋๋ฏธ ๋ฐ๊ด์์ญ์ ๊ฐ๊ทน์ด 3.5 mm
๋ก ์กด์ฌํ๋ ์ด๊ธฐ์ ์ํ์ ๋ฐ๊ด์์ญ์ด ๋ณดํธ์ฐฝ ์์น์์
๋ 6 mmร20 mm์ ํฌ๊ธฐ์ ๋ ๋ฐ๊ด์์ญ์ด ๊ฐ๊ทน 15 mm๋ก
์งํ๋์์์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค.
Fig. 12~14๋ ๊ฐ๊ฐ ๋ ์ด์ ๋น ์ง์๊ดํ๊ณ์ ์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ
280 mm - 10 mm, 280 mm, 280 mm + 10 mm ์์น์์์
Fig. 10(a)์ LD ๋๋ฏธI, II์ ๋ ์ด์ ๋น์ ์ํ ๋ผ์ธ ๋น์
์ค์ฒฉ ์ ๋๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๋๋ฐ, Fig. 8(a)์์ ๋ณด์ด๋ ๋ถ๋ฆฌ๋ ๋
๋ฐ๊ด์์ญ์ด ๊ฑฐ์ ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น ํํ๋ก ๊ฒฐํฉ๋ ๋ชจ์ต์
๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.
Fig. 11. Irradiance chart on the receiver_59 of the optimized
line-focusing optical system with a reverse-biprism.
Fig. 12. Irradiance chart on the receiver_67 of the optimized
line-focusing optical system with a reverse-biprism.
Line-Focusing Optical System of Laser Beam with Reverse-Biprism 71
Vol. 26, No. 1, March 2021 J Korean Ophthalmic Opt Soc.
Table 3์๋ Fig. 12~14์ ๋ฐฉ์ฌ์กฐ๋ ์ฐจํธ์ x์ถ ๋ฐฉํฅ์
์์น ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ถ์ํ์ฌ, ๊ฐ๊ฐ์ ๋ฆฌ์๋ฒ์์์ ํ๊ท ๊ฐ, ์ต
๋๊ฐ, ์ต์๊ฐ, ํ๊ท ๊ฐ์์์ ํธ์ฐจ ๋ฑ์ ์ ๋ฆฌํ์ฌ ๋์ ์
๋ฃ์ด๋ค. ์ฌ๊ธฐ์์ ๋ณด๋ฉด ์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ 280 mm - 10 mm ์์น์
์๋ ์ฐ๊ฒฐ๋ ๋ผ์ธ ๋น์ ๋ฐฉ์ฌ์กฐ๋ ๊ท ์ผ๋ ๋ฒ์๊ฐ ํ๊ท ๊ฐ์
์ +21% ~ โ7%์ ์ด๋ฅด๊ณ ์์์ ์ ์ ์๊ณ , ์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ
280 mm ์์น์์์ ์ฐ๊ฒฐ๋ ๋ผ์ธ ๋น์ ๋ฐฉ์ฌ์กฐ๋ ๊ท ์ผ๋
๋ฒ์๊ฐ ํ๊ท ๊ฐ์์ +10% ~ โ9%์ ๋๋ฌํ๊ณ ์์์ ์ ์
์์ผ๋ฉฐ, ์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ 280 mm + 10 mm ์์น์์์ ์ฐ๊ฒฐ๋ ๋ผ
์ธ ๋น์ ๋ฐฉ์ฌ์กฐ๋ ๊ท ์ผ๋ ๋ฒ์๊ฐ +17% ~ โ25%์ด๋ด์ ๋
๋ฌํ๊ณ ์์์ ์ ์ ์๋ค.
๋ํ Fig. 12~14์์ ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ ์ด์ ๋น ์ง์๊ดํ๊ณ์ ์ง
์ ๋ผ์ธ ์ ํญ์ด ์ฅ์ถ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก 40 mm(ยฑ10%) ๊ธธ์ด๋ฅผ ๊ฐ์ง
์ ํ์ธํ ์ ์๋ค. ์ด๋ ๊ฐ๋ฐ์๋ขฐ์์ ์ค๊ณ ๊ธฐ์ค(Table 1
์ ์กฐ๊ฑด)์ ๋ชจ๋ ์ถฉ์กฑํ๊ณ ์์์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค.
๊ฒฐ ๋ก
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์๊ดํ๊ธฐ๊ธฐ์์ ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉ๋์ด ์๋ ๋ฐ
์ดํ๋ฆฌ์ฆ์์ ์ฐฉ์๋ ์๋ก์ด ํํ์ ํ๋ฆฌ์ฆ์ธ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ
์ฆ์ ์ค์ ํ์ฌ ๋ณด์๊ณ , ์ด ์๋กญ๊ฒ ์ค์ ๋ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์
๋ ์ด์ ๋น์ ์ด์ฉํ ์ด์ฒ๋ฆฌ ์ฅ๋น์ ์ฌ์ฉ๋ 2๊ฐ์ LD ๋
๋ฏธ์ ๋ ์ด์ ๋น์ ์ง์ํ์ฌ ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น์ ํ์ฑํ ์
์๋ ๋ ์ด์ ๋น ์ง์๊ดํ๊ณ์ ์ค๊ณ์ ์ ์ฉํด๋ณด์๋ค.
๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ์๋กญ๊ฒ ์ ์๋ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ฌ์ฉํจ์ผ๋ก์จ
10 mm ร 40 mm์ ๋ฐ๊ด ์์ญ์ ๊ฐ์ง๋ฉด์ 3.5 mm ์ด๊ฒฉ๋
๋ LD ๋๋ฏธ์ ๋ฐ๊ด์์ญ์ ๊ฒฐํฉํ์ฌ 20 mm ร 1 mm์ ๋ผ์ธ
๋น ํํ๋ก ์ง์ํ ์ ์๋ ๋ ์ด์ ๋น ์ง์๊ดํ๊ณ๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ
์ ์์๋ค. ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ ์ด์ ๋น ์ง์๊ดํ๊ณ๋ ์ง์ ๋ผ์ธ ์ ํญ
์ 1 mm ร 40 mm(ยฑ10%)๋ก ๊ฐ์ง๋ฉด์ ๋ผ์ธ ๋น์ ๋ฐฉ์ฌ์กฐ๋
๊ท ์ผ๋ ๋ฒ์๊ฐ ์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ 280 mm์์๋ ยฑ10% ์ด๋ด, ์์ ๊ฑฐ
๋ฆฌ 280 mm ยฑ 10 mm์์๋ ยฑ25% ์ด๋ด์ธ ๊ดํ๊ณ๊ฐ ๋์๋ค.
๋ณธ ๋ ผ๋ฌธ์์๋ ์๊ฒฝํ ๋ถ์ผ์ ์์ฌ๋ก ์ค์ํ ํฐํ์ ์ด
์ฒ๋ฆฌ ๊ดํ๊ณ ๊ฐ๋ฐ์ ์๋ก์ด ํํ์ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ค์
ํ์ฌ ์ ์ฉํ์ฌ ๋ณด์๋ค. ์์ผ๋ก ์๊ดํ ์ฅ๋น ๊ฐ๋ฐ์ ์์ด์
์ด๊ฒฉ๋ ๋ ๊ด์์ ๊ฒฐํฉํ๊ฑฐ๋, ๋ ๊ด์์ ๊ฒฐํฉํ์ฌ ๋น๊ต
๋ถ์ํ๋ ๋ถ์ผ์ ์ด ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ญํ ์ด ๊ณ์ ์์ ๊ฒ
์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Table 3. Summary table of the maximum, minimum, and
average values of the irradiance numerical data
in the vertical axis of the irradiance charts shown
in Figs. 12โ14 (units: 0.5ร10โ5W/mm2)
Receiver # Average (a)Maximum Minimum
b (b-a)/a c (c-a)/a
67 4.10 4.95 0.21 3.81 โ0.07
72 4.10 4.49 0.10 3.72 โ0.09
77 4.10 4.80 0.17 3.06 โ0.25
Fig. 13. Irradiance chart on the receiver_72 of the
optimized line-focusing optical system with a
reverse-biprism.
Fig. 14. Irradiance chart on the receiver_77 of the optimized
line-focusing optical system with a reverse-biprism.
72 Dong-Hee Lee
Vol. 26, No. 1, March 2021 J Korean Ophthalmic Opt Soc.
๊ฐ์ฌ์ ๊ธ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ 2020๋ ๋ ๊ทน๋๋ํ๊ต ๊ต๋ด์ฐ๊ตฌ๋น(๊ณผ์ ๋ฒํธ
:FEU2020R19) ์ง์์ ์ํด ์ํ๋์์ต๋๋ค.
REFERENCES
[1] Chomdan Introduce(HelloT). Material characteristics and
the basis of processing of titanium alloys, 2020. http://
www.hellot.net/new_hellot/magazine/magazine_read.html?
code=201&sub=002&idx=55505(1 January 2021).
[2] SPIE. Direct-diode lasers: they've got the power, 2009.
https://optics.org/article/39372(1 January 2021).
[3] Paul B. Degradation and Surface Engineering Process
Overview, 2014. https://shusuperblog.wordpress.com/pro-
cess-overview/(1 January 2021).
[4] Cha JW. Study on golf range finder by using biprism the-
ory of keratometer. J Korean Ophthalmic Opt Soc. 2013;
18(4):495-501. DOI: https://doi.org/10.14479/jkoos.2013.
18.4.495
[5] Cha JW, Lee DH. Developement of scope for military
rangefinder using schmidt prism and biprism theory of
optometric instrument. J Korean Ophthalmic Opt Soc.
2015;20(2):167-175. DOI: https://doi.org/10.14479/jkoos.
2015.20.2.167
[6] Synopsys. Code V Optical Design Software, 2019. https://
www.synopsys.com/optical-solutions/codev.html(27 May
2020).
[7] Synopsys. LightTools Illumination Design Software,
2019. https://www.synopsys.com/optical-solutions/lighttools.
html(27 May 2020).
[8] Coherent. DILAS, 2020. http://www.dilas.com/products/
search(25 November 2020).
[9] Smith WJ. Modern optical engineering, 3rd Ed. New
York: McGRAW-HILL, 2000;24-30.
[10] Jenkins FA, White HE. Fundamentals of optics, 4th Ed.
New York: McGRAW-HILL, 2001;64-65.
[11] Edmund Optics. UV vs. IR Grade Fused Silica, 2020.
https://www.edmundoptics.co.kr/knowledge-center/appli-
cation-notes/optics/uv-vs.-ir-grade-fused-silica/(1 January
2021).
์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ฐ์ง๋ ๋ ์ด์ ๋น ๋ผ์ธ ์ง์ ๊ดํ๊ณ
์ด๋ํฌ*
๊ทน๋๋ํ๊ต ์๊ฒฝ๊ดํ๊ณผ, ๊ต์, ์์ฑ 27601
ํฌ๊ณ ์ผ(2021๋ 3์ 9์ผ), ์์ ์ผ(2021๋ 3์ 18์ผ), ๊ฒ์ฌํ์ ์ผ(2021๋ 3์ 19์ผ)
๋ชฉ์ : ๋ LD ๋๋ฏธ์ ๋ฐ๊ด์์ญ ๋น์ ๊ฒฐํฉํ์ฌ ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น์ ๋ฐ์์ํค๋ ๋ผ์ธ ์ง์ ๊ดํ๊ณ๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ ์ ํ๋ค.
๋ฐฉ๋ฒ: ์๊ดํ๊ธฐ๊ธฐ์ ์ฌ์ฉ๋์ด ์๋ ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ตฌ์ฑ์ ๊ฑฐ๊พธ๋ก ํจ์ผ๋ก์จ ์๋ก์ด ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ์ํ ์ ์์๊ณ , ์ด
๊ฒ์ผ๋ก ๋ LD ๋๋ฏธ์ ๋ฐ๊ด์์ญ ๋น์ ๊ฒฐํฉํ๋ ๊ดํ๊ณ๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ ์ ์์๋ค. ๊ฒฐํฉ๋ ๋ฐ๊ด์์ญ์ ๋น์ ๋ผ์ธ ๋น ํํ
๋ก ๋ณํ๋๋๋ก ํ๊ธฐ ์ํด ์ค๋ฆฐ๋๋ ์ฆ๋ฅผ ๋์ ํ์๊ณ , ์ด ๋ผ์ธ ๋น์ ๋ฐ๊ด์กฐ๋์ ๊ท ์ผ๋๋ฅผ ์ํด ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ๊ฐ
์ ์ต์ ํ ๋ณ์๋ก ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ: ์๋กญ๊ฒ ์ค๊ณ๋ ๋ผ์ธ ์ง์ ๊ดํ๊ณ๋ ๋ LD ๋๋ฏธ์ ๋ฐ๊ด์์ญ์ ๋น์ ๊ฒฐํฉํ์ฌ
ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น์ ํ์ฑํ ์ ์๋ ๊ดํ๊ณ๊ฐ ๋์๋๋ฐ, ์ง์ ๋ผ์ธ ๋น ํ์์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ 1 mm ร 40 mm(ยฑ10%)์ด๋ฉด์ ๋ผ
์ธ ๋น์ ๋ฐฉ์ฌ์กฐ๋ ๊ท ์ผ๋ ๋ฒ์๊ฐ ์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ 280 mm์์๋ ยฑ10% ์ด๋ด, ์์ ๊ฑฐ๋ฆฌ 280 mm ยฑ 10 mm์์๋ ยฑ25% ์ด
๋ด์ธ ํน์ฑ์ ๊ฐ๋ ๊ดํ๊ณ๊ฐ ๋์๋ค. ๊ฒฐ๋ก : ๊ธฐ์กด์ ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ธฐ์ ๋ฐฉํฅ์ ๋ฐ๋๋ก ํ์ฌ ์ฌ์ ์๋ ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์
์์ฉํจ์ผ๋ก์จ ๋ LD ๋๋ฏธ์ ๋ฐ๊ด์์ญ์ ๋น์ ๊ฒฐํฉํ์ฌ ํ๋์ ๋ผ์ธ ๋น์ ๋ฐ์์ํฌ ์ ์๋ ๋ผ์ธ ๋น ์ง์ ๊ดํ๊ณ๋ฅผ
์ค๊ณํ ์ ์์๋ค. ์์ผ๋ก ์ด๊ฒฉ๋ ๋ ๊ด์์ ๊ฒฐํฉํ๋ ๋ถ์ผ์ ์ด ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ์ ์ญํ ์ด ๊ณ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ธฐ๋๋๋ค.
์ฃผ์ ์ด: ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ, ์ญ๋ฐ์ดํ๋ฆฌ์ฆ, LD ๋๋ฏธ, ๋ฐ๊ด์์ญ, ๋ผ์ธ ์ง์ ๊ดํ๊ณ