DPSS

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Diode Pumped Solid State. DPSS.

1 구조

DPSS방식으로 동작하는 레이저포인터는 공통적으로 적외선- 파장 변화 크리스탈구조를 갖는다.

레이저포인터의 불빛 색상에 따라 파장 변화 크리스탈의 성분과 펌핑 소스의 파장이 각기 다르다.

DPSS방식 레이저포인터의 발광을 위한 광학계 배열은 펌핑 소스-크리스탈-집광렌즈 순서로 배열된다. 별지시기.kr제품처럼 고품질 제품은 레이저포인터의 위험한 파괴력(mW, 출력)을 낮추기 위해 특수 처리를 거친다.

필요에 따라서는 조금 더 복잡한 광학계통이 이용되어진다. 다이오드의 빔 패턴을 변형하여 크리스탈에 빛이 더 잘 들어가게 하는 렌즈 또는 집광을 위한 콜리메이터 렌즈가 추가로 장착되어지는 경우가 대표적 예시.

2 작동 원리

가장 처음, 펌핑 광원이 발광한다 DPSS방식으로 동작하는 레이저포인터는 효율이 좋지 않기 때문에 매우 강력한 펌핑 불빛을 발광해야만 한다.

발광한 펌핑 불빛이 인조보석 결정인 크리스탈에 쏘여지면 빛의 파장(nm, 나노미터)이 변화한다.

이 과정에서 적외선 펌핑소스를 사용한 DPSS방식 레이저포인터는 눈에 보이지 않는 비가시파장 요소(Invisible Factor)와 눈에 보이는 가시파장 요소(Visible factor)가 동시에 섞여버린다.

최종적으로 이렇게 섞여진 빛은 형광등, LED처럼 마치 손전등같이 마구 퍼져버린다.

퍼져버리는 빛을 집광렌즈로 아주 작은 점으로 모아주면 비로소 레이저포인터의 역할수행이 가능한 직진성 빛으로 변한다.

2.1 적외선 필터(IR필터)

우리가 레이저포인터를 사용함에 있어서 눈에 보이는 가시파장 영역만을 사용하므로눈에 보이지 않는 비가시파장이 차지하는 부분을 대폭 감소시켜 파괴력(mW, 출력)을 낮추면 더 안전한 레이저포인터가 된다.

조금 더 자세히 설명하자면, 비가시파장은 눈에 보이지 않는 완전히 무색 투명한 눈에 보이지 않는 불빛이기 때문에...
우리가 레이저포인터를 사용함에 있어 눈에 보이지 않는 무색투명 불빛이 차지하는 쓸데없이 높은 파괴력(mW, 출력)부분을 제거하더라도 어차피 눈에 보이지 않는 불빛만이 제거되며 실질적으로 우리에게 유용한 눈에 보이는 불빛은 제거되지 않고 그대로 통과하므로 파괴력(mW, 출력)이 낮아진 더 안전한 레이저포인터가 되는 것이다.

2.2 적외선을 이용한 출력 뻥튀기

눈에 안보이는 적외선이 섞이게되면 섞여들어간 양 만큼 파괴력(mW, 출력)이 증가한다. 대부분의 사람들은 레이저포인터에 대하여 잘 모르기 때문에 파괴력(mW, 출력)이 높으면 밝기가 밝다고 잘못 알고 있는데, 이를 악용하기 위하여 중국산 고출력 레이저포인터는매우 위험한 높은 파괴력(mW, 출력)수치만을 자랑하기 위하여 의도적으로 적외선을 제거하지 않는다.

네이버, 다음, 구글 등을 검색해보면 수십mW 수백mW 출력을 적어놓고 정출력을 내세우면서 저렴한 가격에 판매되는 레이저포인터를 많이 볼 수 있을것이다.
바로 이런것들이 대표적인 의도적으로 적외선을 제거하지 않아 파괴력(mW, 출력)을 높여버린 매우 위험한 저품질 제품들이다.

구매자들은 레이저포인터에 대해서 잘 모르는점을 악용하여 판매자가 우리가 파는 제품은 중국산이 아니다고 잡아떼며 교묘히 사기친다면 구입자가 레이저포인터 전문가가 아닌이상 알수있는 방법이 전혀 없기 때문에 이러한 무색 투명한 적외선을 이용한 사기행위가 지속적으로 발생하는 것.

파괴력(mW, 출력)은 레이저가 물체를 파괴하는 위력이 강하냐 약하냐를 놓고 따지는것이지, 이것이 곧 레이저포인터의 밝기를 나타내는 지표가 아니다.

참고 : 밝기는 루멘이라는 단위로 별도 환산할 필요성이 있다. 파괴력(mW값)이 절대적으로 밝기를 대변하는 수치도 아닐 뿐더러, 파괴력이 높은 레이저가 밝기가 밝은것도 전혀 아니다. 밝기는 우리 눈에 레이저가 얼마나 밝게 보이느냐 어둡게 보이느냐를 가지고 따져야지, 해당 레이저가 얼마나 물체를 잘 부수고 파괴하고 태우느냐를 가지고 따질 문제가 아니다. 별지시기.kr에서 밝기 단위(Lm, 루멘)을 표기하는 이유도 바로 이러한 이유 때문이다.

3 장점과 단점

3.1 DPSS방식 레이저포인터의 장점

• 그린레이저에 한정하여 가격이 조금 저렴한 편이다.

(사실 많이 저렴한것도 아니다...)

물론, 위에서 언급한 적외선 마구 섞어버리는 저품질 싸구려 중국산은 애시당초 논할 가치가 없는, 성능과 안전성은 뒷전이고 오로지 최대한 싸고 저렴한것에 목메달고 만드는 저질 제품이니 아예 비교할 대상이 아니니 언급하지 않겠다.

여기서 말하는 DPSS방식 그린레이저는 제대로된 생산, 품질검수 과정을 거쳐 제조되는 신뢰할수있는 제품을 기준으로 비교할때 DE방식에 비하여 약간 저렴하다는 것. 실제로 비싸봐야 DE방식에 비해 몇만원 차이 안난다.
(DE방식 50루멘짜리가 30만원이라면 DPSS 50루멘은 25~28만원 정도의 근소한 차이)

• 빔 품질이 깔끔하다.

DE방식에 비해 Divergence 특성이 우수하므로 탄착점 형태와 빔 라인 퀄리티가 매우 우수하다.

물론 DE방식도 렌즈 특성에따라 탄착점과 빔 퀄리티를 조절할수 있지만 제아무리 그렇다고 해도 DPSS방식에 비하면 날카로운 샤프한 빔 퀄리티는 뒤쳐지는 편.

3.2 DPSS방식 레이저포인터의 단점

• 기온이 차가워지면 동작을 할 수 없다.

DPSS방식 레이저포인터의 가장 치명적인 단점. 이 단점때문에 DE방식 레이저포인터가 차세대 제품으로 시장을 잠식해나가고 있다.

DPSS방식 레이저포인터는 정상적인 동작을 보장받기 위해서는 최소한 영상 15도 이상 기온이 보장되어야 한다. 그 이하로 기온이 떨어지게 되면 불빛 색상을 변화시키는 인공 보석 결정체의 성능이 저하되므로 정상적으로 동작할수가 없다. 심지어 이런 치명적인 단점은 모든 DPSS방식 레이저포인터의 공통적인 약점이라 그 어떤 DPSS방식 레이저포인터를 구입하더라도 동일하게 적용되어진다.

• 내구성이 약하다.

당연하겠지만 DE발광방식보다 내부 구조물이 한참이나 더 많은만큼 낙하, 진동, 충격에 대한 내구성이 DE발광방식에 비해 한참 뒤쳐질수밖에 없다. 당연하겠지만 중국산 고출력 레이저포인터 역시 싼 가격으로 만들수 있는 DPSS방식을 사용하여 제품 품질검사를 거치지 않고 마구잡이 양산되다보니 마찬가지로 내구성 문제가 지속적으로 발생되고 있다.

• 수리 난이도가 엄청나게 높다.

고장나면 다이오드 또는 드라이버만 갈아끼우면 그 즉시 수리가 완료되는 DE방식에 비해, DPSS방식 레이저포인터는 광축 정렬 점검, TEM발진모드 점검이라는 두개의 과정이 반드시 필요하다. 또한 수많은 광학계통이 사용되어지므로 레이저포인터 자체의 물리적인 구조가 복잡해질수밖에 없다.(구조가 복잡한만큼 수리 난이도는 매우 높아진다)

4 DPSS레이저 색상(파장)

DPSS방식으로 동작하는 레이저포인터는 다음과 같은 색상을 발생시킬수 있다.

• 447nm 청색(DE방식 대체가능, 445,450,455)
• 473nm 하늘색(DE방식 동일파장으로 대체가능)
• 488nm 시안색(DE방식 동일파장으로 대체가능)
• 532nm 녹색(DE방식 대체가능, 510,515,520)
• 561nm 녹차색
• 589nm 주황-황금색
• 591nm 호박색
• 660nm 적색(DE방식 동일파장으로 대체가능)