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콜리메이터(Collimator)의 기본 원리

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레이저기술은 1917년 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein)이 "유도 방출(Stimulated Emission)"이라는 레이저의 기본 원리를 확립한 이후, 최근에는 기존 레이저 기술의 발전과 레이저 다이오드의 발전에 뿌리를 두고 DPSS(Diode Pumped Solid State) 레이저 기술입니다.


1960년대 중반부터 다이오드 펌핑의 개념이 제시되고 실험적으로 증명된 이 DPSS(Diode Pumped Solid State) 레이저 기술은 1980년대 이후 레이저 다이오드의 제조 기술이 급격히 발전하면서 안정적이고 높은 출력의 레이저 다이오드가 상업적으로 이용 가능해져 본격적으로 발전하는 계기가 되었습니다.


콜리메이터(Collimator)는 각(angle)의 비접촉 측정을 위한 광학 장비이며, 광학기계 시스템의 굴절을 측정하고 부품을 정렬하기 위해 사용됩니다. 콜리메이터(Collimator)는 대상 거울에 상(image)을 투사하고 이후 반환되는 상의 굴절을 전기적 감지기의 수단을 통해서나 시각적인 수단을 통해 측정함으로써 동작합니다.

 

콜리메이터(Collimator)의 기본 원리는 광선이나 빔의 발산을 줄이거나 제거하여 평행한 빔을 만드는 것으로 렌즈를 이용한 콜리메이터(Collimator)의 경우 광원에서 나오는 발산하는 빛을 콜리메이팅 렌즈를 통과시켜 평행한 빔으로 만듭니다.


즉 렌즈의 곡률과 재료를 신중하게 설계하여 모든 광선이 같은 방향으로 나오도록 조작하고, 이상적인 콜리메이션(Collimation)을 위해서는 광원의 크기를 최소화하거나 콜리메이팅 시스템(Collimating System)의 초점 거리를 증가시켜야 합니다.


이러한 콜리메이터(Collimator) 기술은 1970년대 후반, 단일광자방출전산화단층촬영(SPECT) 장치가 개발되면서 감마선 카메라의 원리를 이용한 영상 기술이 발전하면서 방사성 의약품에서 나오는 감마선을 제한하여 정확한 영상을 얻기 위한 평행다공형, 바늘구멍형 등 다양한 형태의 콜리메이터(Collimator)가 개발되고 상용화되었습니다.


QBH는 "Quick Buttons and Holder"의 약어로 퀵 버튼과 커넥터를 의미합니다. 이 커넥터의 한쪽 끝에는 위치 지정을 위한 테이퍼형 표면이 있고 테이퍼형 표면에 고정하기 위한 여러 개의 노치가 있습니다. QBH 커넥터는 일반적으로 레이저 광섬유 전송 시스템에 사용되며 신속하게 연결 및 분리가 가능하여 연결의 신뢰성과 효율성을 향상시킵니다.


QBH 커넥터의 특징은 다음 ①항 ~ ⑤항과 같습니다.


① 빠른 잠금 및 위치 지정: 2단계 잠금 메커니즘을 통해 광섬유 커넥터, 절단 헤드 및 용접 헤드를 신속하게 잠그고 위치를 지정하여 연결의 안정성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다.

② 빠른 분해: 광섬유 커넥터, 절단 헤드 및 용접 헤드를 편리하고 신속하게 분해하여 작업 효율성을 향상시킵니다.

③ 고정밀도: 고정밀 포지셔닝 표면과 잠금 메커니즘을 갖추고 있어 연결의 정확성과 안정성을 보장합니다.

④ 방진 : 방진 설계로 작업 중 진동에 저항하고 장비의 안정성과 서비스 수명을 향상시킬 수 있습니다.

⑤ 다용도성: 광섬유 커넥터, 커팅 헤드 및 용접 헤드의 다양한 유형 및 사양에 적합하며 적용 범위가 넓습니다.


즉, 위 ①항 ~ ⑤항과 같이 2000년대 이후 광섬유 분야는 효율성, 빔 품질, 그리고 유지보수 용이성 덕분에 산업용 레이저 시장에서 빠르게 성장하면서 QBH 커넥터는 섬유 절단기, 용접 기계 및 기타 장비에 널리 사용되는 효율적이고 안정적인 커넥터가 됩니다.


QBH 커넥터 기술의 기원은 특정 한 발명이라기보다는, 산업용 고출력 파이버 레이저의 급속한 발전과 함께 발생한 기술적 난제들을 해결하기 위한 엔지니어링 노력의 산물이라고 보는 것이 합당합니다.

 

특히 레이저 빔의 안정적인 전송, 열 관리, 그리고 안전 확보라는 세 가지 핵심 목표를 달성하기 위해 쿼츠 블록, 수냉, 안전 인터록, 클래딩 스트리핑 등의 기술이 하나의 커넥터 디자인에 통합되면서 QBH라는 강력한 표준이 탄생하게 되었으며, 이로 인해 고출력 레이저 가공의 효율성과 신뢰성이 크게 향상되었습니다.