프랙셔널빔 원리

프랙셔널빔 의 원리

Beam Splitter(프랙셔널빔 을 만드는 방법)를 파헤쳐보자.

Beam Splitting Elements는 하나의 레이저 빔을 여러 개의 빔으로 분할하는 데 사용되는 회절 광학 소자 (DOE)와 굴절을 이용한 MLA가 있다.

Fractional photothermolysis로도 알려져 있는 fractional laser 피부 치료 방법은 비교적 새로운 피부 회생 방법이며 spot과 spot 사이에 어떤 피부는 완전히 손상되지 않은 채 남아있고, 다른 부분들은 레이저로 처리된다. 처리된 작은 피부 부분은 오래 전에 파괴된 세포를 새로운 건강한 세포로 대체하고, 치료되지 않은 부분은 빠른 회복을 위해 조직의 안정성을 유지한다.



이 접근법은 시장에서 인기를 얻고 있으며, 더 빠른 피부 회복 등을 포함하여 기존의 레이저 피부 치료보다 확실한 이점이 있다. 또한 이러한 치료방법에 필요한 special pixel-type beam profile을 얻는 몇 가지 방법도 있다.

광학 스캐너(optical scanner)는 galvanometer 위에 있는 빠르게 움직이는 거울로 구성되어 있다. 이 패턴은 유연할 수 있으며, galvanometer 를 구동하는 소프트웨어에 의해 결정되어 진다. 이 방법의 단점은 높은 비용과 시스템의 대량화를 포함하고, 또한, 움직이는 요소가 고장 날 수 있고, 거울이 손상될 수도 있다. 점들은 하나씩 투영되기 때문에 이 과정은 비교적 느리고 균일성은 펄스 대 펄스 안정성에 따라 달라진다.

렌즈 배열(MLA/Lenslet array)은 굴절(refractive) 또는 회절(diffractive) 렌즈 요소의 2차원 배열로 구성된다. 들어오는 광선은 고정 된 배열 인 7 x 7 또는 9 x 9 또는 다른 갯수만큼 인접한 지점(렌즈의 초평면)에 spot를 만든다. 즉, 각 요소는 설계된 숫자만큼의 양을 생성한다. 하지만 렌즈배열의 경우에는 들어오는 광선이 일반적으로 불균일하기 때문에 (가우시안 또는 다른 모양), 처리 된 표면의 스폿(spot)의 균일 성은 좋지 않다. 이것은 homogenizer 를 추가함으로써 극복 될 수 있지만, 이와 같이 하면 시스템은 부피가 크고 비싸게 된다. 또한 작동 거리의 조정도 유연하지 않으며 사용자에 맞게 맞춤제작시 비용이 많이 추가가 된다. 2500~11,000nm 파장에 필요한 ZnSe와 사파이어 같은 재료로 이런 배열을 만드는 것은 매우 어렵다.

굴절형 빔스플리터(DOE)는 위에 두가지 오래된 기술의 장점을 결합한 것이기 때문에 현재 가장 많이 사용되고 있다. 입력 에너지 빔은 각도에 의해 분리 된 평행 한 빔으로 투영되며 만일 렌즈가 이 DOE 뒤에 위치하면, 스폿 배열(어레이)렌즈의 초점 면에 나타난다. 또한 어레이의 각 지점은 전체 입력 직경으로부터 에너지를 받기 때문에 레이저 빔이 불균일 한 프로파일 또는 가우시안 (Gaussian) 인 경우에도, 각각의 스폿은 여전히 동일한 에너지를 얻을 것이다.

위에서 설명한 바와 같이 DOE와 MLA의 차이는 빔의 균일성에 있고 두번째의 차이는 빛의 손실이다. 따라서 균일한 spot을 얻기 위해서는 무조건 DOE를 사용하여야 하며 균일한 spot이 필요치 않은 곳에서는 빛의 손실(loss)이 적은 MLA를 사용하기를 권장한다. 일반적으로 MLA의 투과 손실은 약 2~4%정도이고 DOE의 경우에는 10~25%정도 된다.