Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR20140147321A - 파장 훑음 광원 장치 및 그것의 작동 방법 - Google Patents

파장 훑음 광원 장치 및 그것의 작동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140147321A
KR20140147321A KR20130070374A KR20130070374A KR20140147321A KR 20140147321 A KR20140147321 A KR 20140147321A KR 20130070374 A KR20130070374 A KR 20130070374A KR 20130070374 A KR20130070374 A KR 20130070374A KR 20140147321 A KR20140147321 A KR 20140147321A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
lights
comb
combs
optical
Prior art date
Application number
KR20130070374A
Other languages
English (en)
Inventor
권오기
오광룡
송민협
이철욱
신장욱
한영탁
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR20130070374A priority Critical patent/KR20140147321A/ko
Priority to US14/104,454 priority patent/US20140376077A1/en
Publication of KR20140147321A publication Critical patent/KR20140147321A/ko
Priority to US14/951,311 priority patent/US9348195B2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3532—Arrangements of plural nonlinear devices for generating multi-colour light beams, e.g. arrangements of SHG, SFG, OPO devices for generating RGB light beams
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/365—Non-linear optics in an optical waveguide structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
    • G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
    • G02F1/383—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure of the optical fibre type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/354—Third or higher harmonic generation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/56—Frequency comb synthesizer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 단일 모드 광을 생성하고, 이를 변조하여 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖는 복수의 광들을 포함하는 기본 광 빗살을 생성하며, 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들을 변조하여 각각 복수의 광들과 같은 수의 광들을 포함하되, 이 광들은 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖고, 각각 기본 광 빗살과 중첩되지 않고 서로 다른 주파수 대역을 갖고, 기본 광 빗살보다 넓은 주파수 대역에 분포하는 복수의 광 빗살들을 생성하며, 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들 각각이 갖는 주파수에 따라 이 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사시키는 파장 훑음 광원 장치와 그것의 작동 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들이 안정적이고 빠른 속도로 순차적으로 출사될 수 있다.

Description

파장 훑음 광원 장치 및 그것의 작동 방법{WAVELENGTH SWEPT SOURCE APPARATUS AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 파장 가변 광원 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들을 시간에 따라 순차적으로 빠르게 출사하는 파장 훑음 광원 장치에 관한 것이다.
파장 훑음 광원 장치는 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들을 순차적으로 출사하는 장치이다. 파장 훑음 광원 장치는 산업 공정 감시용 실시간 OCT(Optical Coherent Tomography) 계측기, 의료용 3차원 OCT 계측기, 광 통신용 광원, 반도체 분석기, 고분자 물질 분석 분광기, 및 환경 가스 감시 장치용 광원 등 많은 분야에 사용되고 있다.
파장 훑음 광원 장치는 넓은 의미에서 파장 가변 광원 장치의 일종으로 다루어질 수 있다. 파장 훑음 광원 장치는 공진기(Resonator)의 구현 형태에 따라 벌크 옵틱스(Bulk Optics) 형, 광섬유(Fiber Optics) 형, 반도체 집적 광소자 형 등으로 분류될 수 있다. 벌크 옵틱스 형 장치는 광원이 갖는 광 이득 주파수 대역 내에서 파장을 변화시킬 수 있고, 공진기를 쉽게 구성할 수 있고, 광 손실이 적은 장점을 갖는다. 반면, 벌크 옵틱스 형 장치는 정밀한 광 정렬을 필요로 하고, 부피가 크다는 문제점을 갖는다. 또한, 벌크 옵틱스 형 장치는 기계적인 진동이 커서 신뢰성이 낮다는 단점을 갖는다.
광섬유 형 장치는 광섬유의 선형 또는 비선형 특성에 따라 다양한 구성과 형태로 파장 훑음 광원을 구현할 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나 광섬유 형 장치는 부피가 크고, 많은 부품으로 구성되어 단가가 높다는 단점을 갖는다. 또한, 광섬유 형 장치의 출력 광이 갖는 주파수가 빠르게 변화될 경우, 출력 광의 강도(Intensity)가 약해지고 선폭(Linewidth)이 넓어지는 문제가 생긴다.
반도체 집적 광소자 형 장치는 부피가 작고, 제조 단가가 낮으며, 신뢰성이 높다는 장점을 갖는다. 하지만 반도체 집적 광소자 형 장치에서는, 파장 변경 작동 중 발진 모드가 불연속적으로 이동하는 모드 호핑(Mode Hopping) 현상이 생길 수 있다. 뿐만 아니라, 반도체 집적 광소자 형 장치는 주파수 변경 방식이 복잡하다는 단점을 갖는다.
과거에는 상술한 구현 형태들이 각각 갖는 성능과 장단점의 차이가 뚜렷하여, 각 구현 형태의 적용 분야가 분리되었다. 그러나 근래에 장치의 구현 기술이 발달하고 장치의 성능이 개선되어, 각 구현 형태별 단점들이 보완되고 있다. 이에 따라 각각의 형태로 구현된 장치가 적용되는 분야가 중첩되고 있다.
파장 훑음 광원 장치를 이용하는 OCT 또는 AOI(Automatic Optical Inspection) 시스템은 고화질 영상을 실시간으로 제공할 필요가 있다. 이 시스템들에서는 출력 광의 주파수를 빠른 속도로 변화시키는 장치가 사용되어야 한다. 이 시스템들에 의해 고화질의 3차원 이미지를 초당 5장 이상 제공하기 위해서는 약 1MHz 이상의 변화율(Tuning Rate)이 요구된다. 그러나 기존 구현 형태들은 근본적으로 출력 광의 주파수 변화 속도의 한계나 불안정한 작동의 문제점을 가지기 때문에, 현실적으로 수십에서 수백 kHz 정도의 변화율이 실현되고 있다.
기존 구현 형태들과 상이한 구조로 이루어진 파장 훑음 광원 장치와 그것의 작동 방법이 제공된다. 본 발명의 실시 예에 따르면 파장 훑음 광원 장치의 기존 구현 형태들이 갖는 한계와 문제점이 해결될 수 있다. 즉, 본 발명을 이용하면 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들을 안정적이고 빠른 속도로 순차적으로 출사하는 파장 훑음 광원 장치가 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치는, 단일 모드 광을 생성하는 광원; 단일 모드 광을 변조하여 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖는 복수의 광들을 포함하는 기본 광 빗살을 생성하는 광 빗살 생성부; 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들을 변조하여 각각 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들과 같은 수의 광들을 포함하되, 이 광들은 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖고, 각각 기본 광 빗살과 중첩되지 않고 서로 다른 주파수 대역을 갖고, 기본 광 빗살보다 넓은 주파수 대역에 분포하는 복수의 광 빗살들을 생성하는 주파수 대역 확장부; 및 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들 각각이 갖는 주파수에 따라 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사시키는 광 출사부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치에서, 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 각각은 단일 모드 광의 조화파일 수 있다. 이러한 실시 예에 있어서, 광 빗살 생성부는 이중 전극 마흐-젠더 변조기, 그리고 강도 변조기와 위상 변조기의 직렬 연결 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이때, 이중 전극 마흐-젠더 변조기, 그리고 강도 변조기와 위상 변조기의 직렬 연결은 광 도파로 구조, 그리고 광원과 같은 기판 위에 집적된 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치에서, 주파수 대역 확장부는 자기 위상 변조 특성을 갖는 매질로 형성될 수 있다. 이러한 실시 예에 있어서, 주파수 대역 확장부는 비선형 매질을 포함한 형태, 즉 고 비선형 광섬유와 포토닉 크리스탈 광섬유 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치에서, 광 출사부는 매질의 군 속도 분산 특성에 따라 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사시킬 수 있다. 이러한 실시 예에 있어서, 광 출사부는 분산 광섬유와 분산 천이 광섬유 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치에서, 광 출사부는 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들 각각이 출사되는 시각 사이의 간격을 조절하는 분산 조절기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치는 광 빗살 생성부의 입출력 광의 편광 특성을 조절하는 편광 조절기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치는 광 빗살 생성부의 출력 광의 강도를 조절하는 광 증폭기 또는 광 감쇄기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치는 광 출사부의 출력단에 연결되어 반사 광을 차단하는 아이솔레이터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법은, 단일 모드 광을 생성하는 단계; 단일 모드 광을 변조하여 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖는 복수의 광들을 포함하는 기본 광 빗살을 생성하는 단계; 복수의 광들을 변조하여 각각 복수의 광들과 같은 수의 광들을 포함하되, 이 광들은 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖고, 각각 기본 광 빗살과 중첩되지 않고 서로 다른 주파수 대역을 갖고, 기본 광 빗살보다 넓은 주파수 대역에 분포하는 복수의 광 빗살들을 생성하는 단계; 및 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들 각각이 갖는 주파수에 따라 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법에서, 복수의 광들 각각은 단일 모드 광의 조화파일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법에서, 복수의 광 빗살들을 생성하는 단계는 매질의 자기 위상 변조 특성에 따라 복수의 광 빗살들을 생성하는 단계일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법에서, 출사시키는 단계는 매질의 군 속도 분산 특성에 따라 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사시키는 단계일 수 있다.
본 발명에 따른 파장 훑음 광원 장치 및 그것의 작동 방법은 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들을 안정적이고 빠른 속도로 순차적으로 출사시킬 수 있다. 본 발명이 제공하는 파장 훑음 광원 장치는 간단한 구성을 가지기 때문에 쉽게 구현될 수 있다. 또한 본 발명에 따라 구현된 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법은 복잡하지 않으므로 쉽게 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파장 훑음 광원 장치가 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 광 빗살 생성부가 가질 수 있는 구성을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 광 빗살 생성부가 가질 수 있는 다른 구성을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 광 빗살 생성부의 출력 광 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 주파수 대역 확장부의 출력 광 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 광 출사부의 출력 광 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파장 훑음 광원 장치가 가질 수 있는 다른 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 분산 조절기의 출력 광 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 광 빗살 생성부에 인가되는 전압 특성과 광 출사부의 출력 광 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
전술한 특성 및 이하 상세한 설명은 모두 본 발명의 설명 및 이해를 돕기 위한 예시적인 사항이다. 즉, 본 발명은 이와 같은 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 다음 실시 형태들은 단지 본 발명을 완전히 개시하기 위한 예시이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들에게 본 발명을 전달하기 위한 설명이다. 따라서 본 발명의 구성 요소들을 구현하기 위한 방법이 여럿 있는 경우에는, 이들 방법 중 특정한 것 또는 이와 동일성 있는 것 가운데 어떠한 것으로든 본 발명의 구현이 가능함을 분명히 할 필요가 있다.
본 명세서에서 어떤 구성이 특정 요소들을 포함한다는 언급이 있는 경우, 또는 어떤 과정이 특정 단계들을 포함한다는 언급이 있는 경우는, 그 외 다른 요소 또는 다른 단계들이 더 포함될 수 있음을 의미한다. 즉, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 특정 실시 형태를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 개념을 한정하기 위한 것이 아니다. 나아가, 발명의 이해를 돕기 위해 설명한 예시들은 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들이 일반적으로 이해하는 의미를 갖는다. 보편적으로 사용되는 용어들은 본 명세서의 맥락에 따라 일관적인 의미로 해석되어야 한다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어들은, 그 의미가 명확히 정의된 경우가 아니라면, 지나치게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. 이하 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 실시 예가 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파장 훑음 광원 장치가 가질 수 있는 구성을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 파장 훑음 광원 장치(100)는 광원(110), 광 빗살 생성부(130), 주파수 대역 확장부(150), 및 광 출사부(170)를 포함할 수 있다.
광원(110)은 단일 모드 광을 생성할 수 있다. 광원(110)은 단일 주파수를 갖는 레이저를 생성하는 축 방향 단일 모드 레이저 다이오드(Longitudinal Single Mode Laser Diode)일 수 있다. 예로서, 광원(110)은 분포 궤환형 레이저 다이오드(Distributed Feedback Laser Diode), 분포 반사형 레이저 다이오드(Distributed Bragg Reflector Laser Diode), 그리고 외부 공진기형 레이저(External Cavity Laser) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이 경우, 광원(110)은 레이저 다이오드 전류(ILD)의 공급에 의해 작동하여 단일 모드 광을 생성할 수 있다.
도 1에서는 광원(110)이 레이저 다이오드 전류의 공급에 의해 작동하는 축 방향 단일 모드 레이저 다이오드인 것으로 가정된다. 이 가정은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 개념을 제한하기 위한 것은 아니다. 즉, 광원(110)은 단일 모드 광을 생성하기 위한 어떠한 형태로도 형성될 수 있다.
광 빗살 생성부(130)는 광원(110)이 생성한 단일 모드 광을 제공받을 수 있다. 광 빗살 생성부(130)는 제공받은 단일 모드 광을 변조하여 기본 광 빗살을 생성할 수 있다. 기본 광 빗살은 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들을 포함한다. 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들은 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖는다.
광 빗살 생성부(130)는 모드 락킹(Mode Locking) 방식, 또는 위상 변조(Phase Modulation)에 의해 조화파(Harmonic Wave)를 생성하는 방식을 이용하여 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들을 생성할 수 있다. 특히 조화파를 생성하는 방식을 이용하면, 광원(110)이 생성한 단일 모드 광이 갖는 주파수에 의해 중심 주파수가 결정되고 단일 모드 광의 주파수가 변동되지 않는다. 또한 조화파를 생성하는 방식을 이용하면, 변조 주파수에 의해 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 사이의 주파수 간격이 결정되므로 주파수 간격 조절이 쉽다. 뿐만 아니라 조화파를 생성하는 방식을 이용하면, 위상 변화량과 위상 차에 기초하여 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들이 균일한 강도를 갖도록 조절될 수 있다. 즉, 조화파를 생성하는 방식이 모드 락킹 방식에 비해 유용할 수 있다.
조화파를 생성하는 방식을 이용할 경우, 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 각각은 광원(110)이 생성한 단일 모드 광의 조화파일 수 있다. 조화파를 생성하는 방식을 이용하는 광 빗살 생성부(130)의 구조는 도 2 및 도 3에 대한 설명과 함께 언급된다. 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들의 특성은 도 4에 대한 설명과 함께 더 자세히 언급된다.
주파수 대역 확장부(150)는 광 빗살 생성부(130)가 생성한 기본 광 빗살을 제공받을 수 있다. 주파수 대역 확장부(150)는 제공받은 기본 광 빗살을 변조하여 복수의 광 빗살들을 생성할 수 있다. 복수의 광 빗살들 각각은 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들과 같은 수의 광들을 포함한다.
복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들은 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖는다. 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들과 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들은 일대일 대응 관계를 갖는다. 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 중 제 1 광과 제 1 광에 이웃한 제 2 광의 주파수 차이는, 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들 중 제 1 광에 대응되는 광과 제 2 광에 대응되는 광의 주파수 차이와 같다.
기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들이 분포하는 주파수 대역과, 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들이 분포하는 각각의 주파수 대역들은 서로 중첩되지 않는다. 결과적으로, 복수의 광 빗살들은 기본 광 빗살보다 넓은 주파수 대역에 분포할 수 있다. 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들의 특성은 도 5에 대한 설명과 함께 더 자세히 언급된다.
주파수 대역 확장부(150)의 출력은 기본 광 빗살이 넓은 주파수 대역으로 확장된 것처럼 보일 수 있다. 주파수 대역 확장부(150)는 4 광파 혼합(Four-Wave Mixing) 현상을 보이는 매질이나 자기 위상 변조(Self-Phase Modulation)와 같은 비선형 특성을 갖는 매질로 형성될 수 있다. 특히, 비선형 특성은 매질에 입사되는 광의 세기, 비선형 계수, 그리고 매질의 길이 등의 영향을 받는다. 비선형 특성을 갖는 매질은 실리카, 실리콘, Ⅲ-Ⅴ족 반도체 물질, 또는 폴리머(Polymer) 물질로 이루어질 수 있다. 비선형 특성을 갖는 매질은 광 도파로(Optical Waveguide) 구조나 광섬유(Optical Fiber) 형태로 형성될 수 있다. 이때, 광 도파로 혹은 광섬유의 구조나 매질 물질을 변형함으로써 비선형 특성이 향상될 수 있다. 예로서, 주파수 대역 확장부(150)는 자기 위상 변조 특성이 극대화된 고 비선형 광섬유(High NonLinear Fiber, HNLF)와 포토닉 크리스탈 광섬유(Photonic Crystal Fiber) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
광 출사부(170)는 기본 광 빗살 및 주파수 대역 확장부(150)가 생성한 복수의 광 빗살들을 제공받을 수 있다. 광 출사부(170)는 제공받은 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들과 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사(Sout)시킬 수 있다. 광 출사부(170)는 광들 각각이 갖는 주파수에 따라 광들을 순차적으로 출사시킬 수 있다. 특히, 광 출사부(170)는 매질의 군 속도 분산(Group Velocity Dispersion) 특성을 이용하여 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사시킬 수 있다.
일반적인 광섬유는 작동 주파수에 따라 분산 계수가 달라지는 특성을 갖는다. 따라서 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들이 광섬유를 통해 전송될 경우, 각각의 광이 시간 간격을 두고 출사된다. 나아가, 광섬유의 길이를 조절함으로써 각각의 광이 출사되는 시각 사이의 간격이 조절될 수 있다. 예로서, 광 출사부(170)가 분산 섬유(Dispersive Fiver)와 분산 천이 광섬유(Dispersion Shifted Fiber) 중 어느 하나로 형성될 경우 분산 계수가 변화될 수 있다. 순차적으로 출사되는 광들의 특성은 도 6에 대한 설명과 함께 더 자세히 언급된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 광 빗살 생성부가 가질 수 있는 구성을 나타낸 개념도이다. 특히 도 2는 광 빗살 생성부(130)가 이중 전극 마흐-젠더 변조기(Double Electrode Mach-Zehnder Modulator, DEMZM)를 포함하는 경우를 나타낸다.
광 빗살 생성부(130)의 DEMZM은 입력 광 도파로(131), 제 1 변조부(132), 제 2 변조부(133), 그리고 출력 광 도파로(134)를 포함할 수 있다. 입력 광 도파로(131)는 광원(110, 도 1 참조)이 생성한 단일 모드 광을 제공받을 수 있다. 제 1 변조부(132)에는 제 1 변조 전압(Vm1)과 위상 제어를 위한 제 1 정적(Static) 전압(Vs1)이 인가될 수 있다. 제 1 변조부(132)에는 말단 전압(Terminal Resistance, 미도시)이 연결될 수 있다. 제 2 변조부(133)에는 제 2 변조 전압(Vm2)과 위상 제어를 위한 제 2 정적 전압(Vs2)이 인가될 수 있다. 제 2 변조부(133)에도 말단 전압(미도시)이 연결될 수 있다. 제 1 변조부(132)와 제 2 변조부(133)의 변조 결과에 따라, 출력 광 도파로(134)는 기본 광 빗살을 생성할 수 있다. 기본 광 빗살은 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들을 포함한다.
DEMZM을 포함하는 광 빗살 생성부(130)는 반도체 물질, 폴리머 물질, 또는 LiNO3로 이루어진 광 도파로 구조로 형성될 수 있다. 또는, DEMZM을 포함하는 광 빗살 생성부(130)는 광원(110)과 같은 기판 위에 집적된 구조로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 광 빗살 생성부가 가질 수 있는 다른 구성을 나타낸 개념도이다. 특히 도 3은 광 빗살 생성부(130)가 강도 변조기(Intensity Modulator, 136)와 위상 변조기(Phase Modulator, 137)의 직렬 연결을 포함하는 경우를 나타낸다.
광원(110, 도 1 참조)이 생성한 단일 모드 광은 강도 변조기(136)로 제공될 수 있다. 위상 변조기(137)는 강도 변조기(136)의 변조 결과를 제공받고, 기본 광 빗살을 생성할 수 있다. 기본 광 빗살은 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들을 포함한다. 강도 변조기(136)와 위상 변조기(137)에는 변조 전압(Vm), 위상 제어를 위한 제 1 정적 전압(Vs1), 그리고 위상 제어를 위한 제 2 정적 전압(Vs2)이 인가될 수 있다.
강도 변조기(136)와 위상 변조기(137)의 직렬 연결을 포함하는 광 빗살 생성부(130)는 반도체 물질, 폴리머 물질, 또는 LiNO3로 이루어진 광 도파로 구조로 형성될 수 있다. 또는, 강도 변조기(136)와 위상 변조기(137)의 직렬 연결을 포함하는 광 빗살 생성부(130)는 광원(110)과 같은 기판 위에 집적된 구조로 형성될 수 있다. 도 3의 광 빗살 생성부(130)는 하나의 강도 변조기(136)와 하나의 위상 변조기(137)를 포함하고 있다. 그러나 광 빗살 생성부(130)로부터 출력되는 기본 광 빗살의 형태를 개선하기 위해, 광 빗살 생성부(130)는 복수의 강도 변조기와 복수의 위상 변조기를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3에 대한 설명에 언급된 구성은 광 빗살 생성부(130, 도 1 참조)가 가질 수 있는 구성의 예시이다. 광 빗살 생성부(130)가 가질 수 있는 구성은 도 2 및 도 3에 언급된 것으로 제한되지 않는다. 따라서, 광 빗살 생성부(130)는 도 2 및 도 3에 언급된 것과 다른 구성을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 광 빗살 생성부의 출력 광 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 즉, 도 4에서는 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들의 특성이 설명된다.
광원(110, 도 1 참조)에서 생성된 단일 모드 광이 광 빗살 생성부(130, 도 1 참조)에 의해 변조되면, 복수의 광들이 생성될 수 있다. 생성된 복수의 광들은 기본 광 빗살(210)을 형성할 수 있다. 기본 광 빗살(210)에 포함되는 복수의 광들은 각각 다른 주파수를 갖는다. 광 빗살 생성부(130)가 조화파를 생성하는 방식을 이용하면, 위상 변화량과 위상 차에 따라 복수의 광들이 균일한 강도를 갖도록 조절될 수 있다. 단, 도 4는 기본 광 빗살(210)에 포함되는 복수의 광들의 특성을 설명하기 위한 예시일 뿐이다. 광 빗살 생성부(130)의 설정에 따라 광들의 개수, 광 세기, 주파수 간격 등이 달라질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 주파수 대역 확장부의 출력 광 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 즉, 도 5에서는 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들의 특성이 설명된다.
광 빗살 생성부(130, 도 1 참조)에서 생성된 기본 광 빗살(210)이 주파수 대역 확장부(150, 도 1 참조)에 의해 변조되면, 복수의 광 빗살들(220, 230, 240)이 생성될 수 있다. 기본 광 빗살(210)은 복수의 광 빗살들(220, 230, 240)과 함께 넓은 주파수 대역(Δω)에 분포하는 광 빗살을 형성할 수 있다.
복수의 광 빗살들(220, 230, 240) 각각은 기본 광 빗살(210)에 포함되는 복수의 광들과 같은 수의 광들을 포함한다. 복수의 광 빗살들(220, 230, 240) 각각에 포함되는 광들은 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖는다. 복수의 광 빗살들(220, 230, 240) 각각에 포함되는 광들과 기본 광 빗살(210)에 포함되는 복수의 광들은 일대일 대응 관계를 갖는다. 기본 광 빗살(210)에 포함되는 복수의 광들이 분포하는 주파수 대역과, 복수의 광 빗살들(220, 230, 240) 각각에 포함되는 광들이 분포하는 각각의 주파수 대역들은 서로 중첩되지 않는다.
기본 광 빗살(210)에 포함되는 복수의 광들 중 제 1 광과 제 1 광에 이웃한 제 2 광의 주파수 차이는, 복수의 광 빗살들(220, 230, 240) 각각에 포함되는 광들 중 제 1 광에 대응되는 광과 제 2 광에 대응되는 광의 주파수 차이와 같다. 기본 광 빗살(210)에 포함되는 복수의 광들과 복수의 광 빗살들(220, 230, 240) 각각에 포함되는 광들은 서로 다른 주파수를 갖는다. 기본 광 빗살(210)과 복수의 광 빗살들(220, 230, 240) 중 어느 하나는 가장 낮은 주파수(ω1)를 갖는 광(225) 또는 가장 높은 주파수(ωN)를 갖는 광(245)을 포함한다.
주파수 대역 확장부(150)의 출력은 시간 영역에서 웨이블릿(Wavelet) 형태의 파형을 갖는다. 주파수 대역 확장부(150)의 출력은 시간 영역에서 광 빗살의 선폭(Linewidth)에 반비례하는 시간 폭(Δτs)의 포락선(Envelope)을 갖는다. 단, 도 5는 기본 광 빗살(210)에 포함되는 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들(220, 230, 240) 각각에 포함되는 광들의 특성을 설명하기 위한 예시일 뿐이다. 주파수 대역 확장부(150)의 설정에 따라 광들의 개수, 광 빗살들의 개수, 광 세기, 주파수 간격 등이 달라질 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 광 출사부의 출력 광 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 즉, 도 6에서는 순차적으로 출사되는 광들의 특성이 설명된다.
광 빗살 생성부(130, 도 1 참조)에서 생성된 기본 광 빗살(210, 도 4 참조)과 주파수 대역 확장부(150, 도 1 참조)에서 생성된 복수의 광 빗살들(220, 230, 240, 도 5 참조)이 광 출사부(170, 도 1 참조)를 거치면, 각각의 광들이 시간에 따라 순차적으로 출사될 수 있다. 광 출사부(170)는 광들 각각이 갖는 주파수에 따라 광들을 순차적으로 출사시킬 수 있다. 즉, 광 출사부(170)는 가장 높은 주파수를 갖는 광(245)부터 가장 낮은 주파수를 갖는 광(225)까지 시간에 따라 출사시킬 수 있다.
단, 도 6은 순차적으로 출사되는 광들의 특성을 설명하기 위한 예시일 뿐이다. 광 출사부(170)의 분산 특성에 따라 가장 높은 주파수를 갖는 광(245)과 가장 낮은 주파수를 갖는 광(225)이 출사되는 시각 사이의 간격(Δτg), 각각의 광이 출사되는 시간 간격 등이 달라질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파장 훑음 광원 장치가 가질 수 있는 다른 구성을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 파장 훑음 광원 장치(100)는 광원(110), 편광 조절기(Polarization Controller, 120, 140), 광 빗살 생성부(130), 광 증폭기 또는 광 감쇄기(160), 주파수 대역 확장부(150), 광 출사부(170), 및 아이솔레이터(180)를 포함할 수 있다. 광원(110), 광 빗살 생성부(130), 주파수 대역 확장부(150), 그리고 광 출사부(170)는 도 1의 파장 훑음 광원 장치(100)에 포함되는 광원(110), 광 빗살 생성부(130), 주파수 대역 확장부(150), 그리고 광 출사부(170)와 같은 구조 및 기능을 갖는다. 따라서, 중복되는 내용의 설명은 생략된다.
광원(110)이 생성한 단일 모드 광은 광 빗살 생성부(130)로 제공된다. 광 빗살 생성부(130)는 제공받은 단일 모드 광을 변조하여 기본 광 빗살을 생성한다. 만일 광 빗살 생성부(130)가 특정 편광 성분을 통과시키는 특성을 갖는다면, 광 빗살 생성부(130)의 입출력 단에 편광 조절기(120, 140)가 연결될 수 있다. 즉, 편광 조절기(120, 140)는 광 빗살 생성부(130)의 입출력 광의 편광 특성을 조절할 수 있다.
광 증폭기 또는 광 감쇄기(160)는 광 빗살 생성부(130)의 출력단에 연결될 수 있다. 광 증폭기 또는 광 감쇄기(160)는 설정된 이득 값에 따라 광 빗살 생성부(130)의 출력 광의 강도를 조절할 수 있다. 광 증폭기가 광 빗살 생성부(130)의 출력단에 연결되는 경우 광 빗살 생성부(130)의 출력 광의 강도가 증폭될 수 있다. 광 감쇄기가 광 빗살 생성부(130)의 출력단에 연결되는 경우 광 빗살 생성부(130)의 출력 광의 강도가 감쇄될 수 있다. 광 증폭기 또는 광 감쇄기(160)는 강도가 증폭 또는 감쇄된 광 빗살 생성부(130)의 출력 광을 주파수 대역 확장부(150)로 제공할 수 있다.
도 7에서는 편광 조절기(140)의 출력 단에 광 증폭기 또는 광 감쇄기(160)가 연결되어 있다. 그러나, 광 증폭기 또는 광 감쇄기(160)가 광 빗살 생성부(130)와 편광 조절기(140)의 사이에 연결될 수 있음이 명백하다. 또한, 광 증폭기 또는 광 감쇄기(160)는 광 빗살 생성부(130)가 아닌 다른 구성 요소의 출력 광의 강도를 증폭시키는 데에 사용될 수 있음이 명백하다. 즉, 광 증폭기 또는 광 감쇄기(160)가 편광 조절기(140)의 출력단에 연결된 것은 본 발명을 설명하기 위한 예시이다.
광 출사부(170)는 분산 섬유(Dispersive Fiber, 172)와 분산 조절기(Dispersive Controller, 174)를 포함할 수 있다. 분산 섬유(172)는 광 빗살 생성부(130)가 생성한 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 및 주파수 대역 확장부(150)가 생성한 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들을 주파수에 따라 순차적으로 출사시킬 수 있다. 분산 섬유(172)의 분산 특성에 따라 각각의 광이 출사되는 시간 간격이 달라질 수 있다.
분산 조절기(174)는 광 출사부(170)에서 각각의 광이 출사되는 시간 간격을 조절할 수 있다. 광 출사부(170)에서 각각의 광이 출사되는 시간 간격은 분산 섬유(172)의 분산 특성의 영향을 크게 받는다. 그런데, 파장 훑음이 적절히 이루어지도록 하기 위해 광 출사부(170)에서 각각의 광이 출사되는 시간 간격이 더 조절될 필요가 있을 수 있다. 분산 조절기(174)는 광 출사부(170)에서 각각의 광이 출사되는 시간 간격을 조절하는 기능을 수행한다. 분산 조절기(174)에서 출력된 광들의 특성은 도 8에 대한 설명과 함께 더 자세히 언급된다.
아이솔레이터(180)는 파장 훑음 광원 장치(100) 외부의 반사광을 차단할 수 있다. 아이솔레이터(180)는 광 출사부(170)의 출력단에 연결될 수 있다. 필요에 따라 아이솔레이터(180)를 연결함으로써, 파장 훑음 광원 장치(100) 외부에서 반사되어 온 광의 영향을 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 분산 조절기의 출력 광 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
광 빗살 생성부(130, 도 7 참조)에서 생성된 기본 광 빗살(210, 도 4 참조)과 주파수 대역 확장부(150, 도 7 참조)에서 생성된 복수의 광 빗살들(220, 230, 240, 도 5 참조)이 분산 섬유(172, 도 7 참조)를 거치면, 각각의 광들이 시간에 따라 순차적으로 출사될 수 있다. 순차적으로 출사된 광들이 분산 조절기(174, 도 7 참조)를 거치면 각각의 광이 출사되는 시간 간격이 조절될 수 있다.
결과적으로, 가장 높은 주파수를 갖는 광(245)과 가장 낮은 주파수를 갖는 광(225)이 출사되는 시각 사이의 간격(Δτo)이 조절될 수 있다. 즉, 가장 높은 주파수를 갖는 광(245)과 가장 낮은 주파수를 갖는 광(225)이 출사되는 시각 사이의 간격은 분산 조절기(174)가 연결되는 경우(Δτo)와 연결되지 않는 경우(Δτg, 도 6 참조)에 각각 달라질 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 포함될 수 있는 광 빗살 생성부에 인가되는 전압의 형태와 광 출사부의 출력 광 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 특히, 도 9는 광 빗살 생성부(130, 도 1 참조)에 인가되는 제 1 변조 전압(Vm1)과 제 2 변조 전압(Vm2), 그리고 파장 훑음 광원 장치(100, 도 1 참조)의 출력 광(Sout)의 개형을 나타낸다. 다만, 도 9는 광 빗살 생성부(130)가 이중 전극 마흐-젠더 변조기를 포함하는 경우를 나타낸다. 광 빗살 생성부(130)가 강도 변조기(136, 도 3 참조)와 위상 변조기(137, 도 3 참조)의 직렬 연결을 포함하는 경우, 광 빗살 생성부(130)에는 하나의 변조 전압만이 인가된다.
광 출사부(170, 도 1 참조)에서 출사되는 광들에 의해 특정 주기(Δτo)마다 파장 훑음 기능이 수행되려면, 제 1 변조 전압과 제 2 변조 전압이 적절히 설정되어야 한다. 제 1 변조 전압과 제 2 변조 전압은 변조 주파수(fm)와 변조 신호 폭(D)에 따라 결정될 수 있다.
제 1 변조 전압은 단일 모드 광에 기초하여 광 빗살을 생성하기 위한 변조 신호(310, 312, 이하 광 빗살 생성 신호)와 주기적인 파장 훑음이 이루어지도록 하기 위한 신호(320, 322, 이하 파장 훑음 신호)를 포함할 수 있다. 광 빗살 생성 신호(310, 312)는 변조 주파수(fm)를 갖는다. 따라서, 광 빗살 생성 신호(310, 312)는 시간 영역에서 변조 주파수 값의 역수(1/fm)에 해당하는 주기를 갖는다.
파장 훑음 신호(320, 322)의 주기는 광 출사부(170)에서 출사되는 광들의 파장 훑음 주기(Δτo)와 동기화되어야 한다. 일반적으로, 파장 훑음 신호(320, 322)가 인가되는 변조 신호 폭(D)은 변조 주파수 값의 역수(1/fm)보다 길어야 한다. 또한, 변조 신호 폭(D)은 주파수 대역 확장부(150, 도 1 참조)의 출력이 시간 영역에서 갖는 포락선의 시간 폭(Δτs, 도 5 참조)보다 긴 것이 바람직하다. 그리고 주기적인 파장 훑음이 적절히 이루어지도록 하려면, 변조 신호 폭(D)은 광 출사부(170)에서 출사되는 광들의 파장 훑음 주기(Δτo)보다 짧아야 한다.
제 2 변조 전압 역시 광 빗살 생성 신호(314, 316)와 파장 훑음 신호(324, 326)를 포함할 수 있다. 제 1 변조 전압과 제 2 변조 전압은 동일한 변조 주파수(fm)와 변조 신호 폭(D)을 갖고, 각각의 크기만 서로 다를 수 있다. 즉, 제 2 변조 전압이 갖는 특성은 제 1 변조 전압이 갖는 특성과 유사하므로 제 2 변조 전압이 갖는 특성에 관한 자세한 설명은 생략된다.
실시 예로서, 도 1의 광 빗살 생성부(130)의 출력 단에 광 스위치가 연결될 수 있다. 연결된 광 스위치가 파장 훑음 주기(Δτo)와 변조 신호 폭(D)에 맞추어 스위칭될 경우, 제 1 변조 전압과 제 2 변조 전압에 포함되는 파장 훑음 신호(320, 322, 324, 326)들이 생성될 수 있다.
파장 훑음 광원 장치(100)의 출력 광(Sout)은 제 1 변조 전압과 제 2 변조 전압이 인가되고 일정 시간이 지난 후에 얻어질 수 있다. 이것은 제 1 변조 전압과 제 2 변조 전압이 인가된 후 광 빗살이 매질을 통해 출력단에 도달하는 동안 지연 시간이 발생하기 때문이다. 출력 광(Sout)의 그래프의 가로축에는 지연 시간이 반영되어 있다.
파장 훑음 광원 장치(100)는 가장 높은 주파수를 갖는 광(330, 335)부터 가장 낮은 주파수를 갖는 광(340, 345)까지 순차적으로 출사시킬 수 있다. 파장 훑음 광원 장치(100)의 출력은 특정 주기(Δτo)를 가질 수 있다. 즉, 파장 훑음 광원 장치(100)는 가장 높은 주파수를 갖는 광(330)부터 가장 낮은 주파수를 갖는 광(340)까지 출사시킨 후, 다시 가장 높은 주파수를 갖는 광(335)부터 가장 낮은 주파수를 갖는 광(345)까지 출사시킬 수 있다. 이 과정이 특정 주기(Δτo)마다 반복됨으로써, 주기적인 파장 훑음이 이루어질 수 있다.
파장 훑음이 특정 주기(Δτo)마다 이루어지려면, 레이저 다이오드 전류(ILD, 도 1 참조), 제 1 변조 전압과 제 2 변조 전압의 크기, 변조 주파수(fm), 변조 신호 폭(D), 그리고 분산 조절기(174, 도 7 참조)의 분산 특성 등이 적절히 조절될 필요가 있다. 다만, 광 출사부(170)의 분산 계수의 부호에 따라 가장 높은 주파수를 갖는 광(330, 335)과 가장 낮은 주파수를 갖는 광(340, 345)의 출력 순서가 서로 바뀔 수 있다. 즉, 도 9의 출력 광의 그래프는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐이다.
이상에서 설명된 파장 훑음 광원 장치는 기존 구현 형태들과 다른 구조를 갖는다. 본 발명의 실시 예의 파장 훑음 광원 장치는 간단한 구성을 가지기 때문에 쉽게 구현될 수 있다. 또한 본 발명의 실시 예의 파장 훑음 광원 장치에 따르면, 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들이 안정적이고 빠른 속도로 순차적으로 출사될 수 있다.
예컨대, 주파수 대역 확장부(150, 도 1 참조)가 고 비선형 광섬유(HNLF)로 형성되고, 주파수 대역 확장부(150)에서 출력된 광 빗살이 분포하는 파장 영역의 너비가 100nm이고, 광 출사부(170, 도 1 참조)가 분산 계수 -50ps/(km*nm)인 5km의 광섬유로 형성되고, 분산 조절기(174, 도 7 참조)가 포함되지 않은 파장 훑음 광원 장치가 사용될 경우, 25ns의 파장 훑음 주기(Δτo)가 얻어진다. 즉, 40MHz의 변화율에 따라 고속의 파장 훑음이 이루어질 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
S110 단계에서는, 단일 모드 광이 생성될 수 있다. 단일 모드 광은 축 방향 단일 모드 레이저 다이오드에 의해 생성될 수 있다.
S120 단계에서는, 단일 모드 광이 변조되어 기본 광 빗살이 생성될 수 있다. 기본 광 빗살은 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들을 포함한다. 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들은 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖는다. 위상 변조에 의해 조화파를 생성하는 방식으로 기본 광 빗살이 생성될 경우, 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 각각은 단일 모드 광의 조화파일 수 있다.
S130 단계에서는, 기본 광 빗살이 변조되어 복수의 광 빗살들이 생성될 수 있다. 복수의 광 빗살들 각각은 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들과 같은 수의 광들을 포함한다. 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들은 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖는다. 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들과 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들은 일대일 대응 관계를 갖는다. 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 중 제 1 광과 제 1 광에 이웃한 제 2 광의 주파수 차이는, 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들 중 제 1 광에 대응되는 광과 제 2 광에 대응되는 광의 주파수 차이와 같다. 그리고, 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들이 분포하는 주파수 대역과, 복수의 광 빗살들 각각에 포함되는 광들이 분포하는 각각의 주파수 대역들은 서로 중첩되지 않는다. 복수의 광 빗살들은 매질의 자기 위상 변조 특성에 따라 생성될 수 있다.
S140 단계에서는, 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들이 순차적으로 출사될 수 있다. 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들은 광들 각각이 갖는 주파수에 따라 순차적으로 출사될 수 있다. 특히, 기본 광 빗살에 포함되는 복수의 광들 및 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들은 매질의 군 속도 분산 특성에 따라 순차적으로 출사될 수 있다.
본 발명의 실시 예의 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법에 따르면, 각각 다른 주파수를 갖는 복수의 광들이 안정적이고 빠른 속도로 순차적으로 출사될 수 있다. 또한 본 발명의 실시 예의 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법은 복잡하지 않으므로 쉽게 실시될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 실시 예를 중심으로 본 발명이 설명되었다. 다만 본 발명이 속하는 기술 분야의 특성상, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 본 발명의 요지를 포함하면서도 위 실시 예들과 다른 형태로 달성될 수 있다. 따라서 위 실시 예들은 한정적인 것이 아니라 설명적인 측면에서 이해되어야 한다. 즉, 본 발명의 요지를 포함하면서 본 발명과 같은 목적을 달성할 수 있는 기술 사상은 본 발명의 기술 사상에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
따라서 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 또는 변형된 기술 사상은 본 발명이 청구하는 보호 범위에 포함되는 것이다. 또한 본 발명의 보호 범위는 위 실시 예들로 한정되는 것이 아니다.
100 : 파장 훑음 광원 장치 110 : 광원
120, 140 : 편광 조절기 130 : 광 빗살 생성부
131 : 입력 광 도파로 132 : 제 1 변조부
133 : 제 2 변조부 134 : 출력 광 도파로
136 : 강도 변조기 137 : 위상 변조기
150 : 주파수 대역 확장부 160 : 광 증폭기 또는 광 감쇄기
170 : 광 출사부 172 : 분산 섬유
174 : 분산 조절기 180 : 아이솔레이터
210 : 기본 광 빗살 220, 230, 240 : 복수의 광 빗살들
225 : 가장 낮은 주파수를 갖는 광 245 : 가장 높은 주파수를 갖는 광
310, 312, 314, 316 : 광 빗살을 생성하기 위한 변조 신호
320, 322, 324, 326 : 주기적인 파장 훑음이 이루어지도록 하기 위한 신호
330, 335 : 가장 높은 주파수를 갖는 광
340, 345 : 가장 낮은 주파수를 갖는 광

Claims (16)

  1. 단일 모드 광을 생성하는 광원;
    상기 단일 모드 광을 변조하여 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖는 복수의 광들을 포함하는 기본 광 빗살을 생성하는 광 빗살 생성부;
    상기 복수의 광들을 변조하여 각각 상기 복수의 광들과 같은 수의 광들을 포함하되, 상기 같은 수의 광들은 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖고, 각각 상기 기본 광 빗살과 중첩되지 않고 서로 다른 주파수 대역을 갖고, 상기 기본 광 빗살보다 넓은 주파수 대역에 분포하는 복수의 광 빗살들을 생성하는 주파수 대역 확장부; 및
    상기 복수의 광들 및 상기 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들 각각이 갖는 주파수에 따라 상기 복수의 광들 및 상기 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사시키는 광 출사부를 포함하는 파장 훑음 광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광들 각각은 상기 단일 모드 광의 조화파인 파장 훑음 광원 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 빗살 생성부는 이중 전극 마흐-젠더 변조기, 그리고 강도 변조기와 위상 변조기의 직렬 연결 중 어느 하나를 포함하는 파장 훑음 광원 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이중 전극 마흐-젠더 변조기, 그리고 상기 강도 변조기와 위상 변조기의 직렬 연결은 광 도파로 구조, 그리고 상기 광원과 같은 기판 위에 집적된 구조 중 어느 하나로 형성되는 파장 훑음 광원 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 대역 확장부는 자기 위상 변조 특성을 갖는 매질로 형성되는 파장 훑음 광원 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 주파수 대역 확장부는 고 비선형 광섬유와 포토닉 크리스탈 광섬유 중 어느 하나로 형성되는 파장 훑음 광원 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 출사부는 매질의 군 속도 분산 특성에 따라 상기 복수의 광들 및 상기 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사시키는 파장 훑음 광원 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 출사부는 분산 광섬유와 분산 천이 광섬유 중 어느 하나로 형성되는 파장 훑음 광원 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 출사부는 상기 복수의 광들 및 상기 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들 각각이 출사되는 시각 사이의 간격을 조절하는 분산 조절기를 포함하는 파장 훑음 광원 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 빗살 생성부의 입출력 광의 편광 특성을 조절하는 편광 조절기를 더 포함하는 파장 훑음 광원 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 빗살 생성부의 출력 광의 강도를 조절하는 광 증폭기 또는 광 감쇄기를 더 포함하는 파장 훑음 광원 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 출사부의 출력단에 연결되어 반사 광을 차단하는 아이솔레이터를 더 포함하는 파장 훑음 광원 장치.
  13. 단일 모드 광을 생성하는 단계;
    상기 단일 모드 광을 변조하여 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖는 복수의 광들을 포함하는 기본 광 빗살을 생성하는 단계;
    상기 복수의 광들을 변조하여 각각 상기 복수의 광들과 같은 수의 광들을 포함하되, 상기 같은 수의 광들은 인접 광들과 동일한 주파수 차이를 갖고, 각각 상기 기본 광 빗살과 중첩되지 않고 서로 다른 주파수 대역을 갖고, 상기 기본 광 빗살보다 넓은 주파수 대역에 분포하는 복수의 광 빗살들을 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 광들 및 상기 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들 각각이 갖는 주파수에 따라 상기 복수의 광들 및 상기 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사시키는 단계를 포함하는 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 광들 각각은 상기 단일 모드 광의 조화파인 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 광 빗살들을 생성하는 단계에서, 매질의 자기 위상 변조 특성에 따라 복수의 광 빗살들을 생성하는 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 출사시키는 단계에서, 매질의 군 속도 분산 특성에 따라 상기 복수의 광들 및 상기 복수의 광 빗살들에 포함되는 광들을 시간에 따라 순차적으로 출사시키는 파장 훑음 광원 장치의 작동 방법.
KR20130070374A 2013-06-19 2013-06-19 파장 훑음 광원 장치 및 그것의 작동 방법 KR20140147321A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130070374A KR20140147321A (ko) 2013-06-19 2013-06-19 파장 훑음 광원 장치 및 그것의 작동 방법
US14/104,454 US20140376077A1 (en) 2013-06-19 2013-12-12 Wavelength swept source apparatus and operating method thereof
US14/951,311 US9348195B2 (en) 2013-06-19 2015-11-24 Method of operating wavelength swept source apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130070374A KR20140147321A (ko) 2013-06-19 2013-06-19 파장 훑음 광원 장치 및 그것의 작동 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140147321A true KR20140147321A (ko) 2014-12-30

Family

ID=52110729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130070374A KR20140147321A (ko) 2013-06-19 2013-06-19 파장 훑음 광원 장치 및 그것의 작동 방법

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20140376077A1 (ko)
KR (1) KR20140147321A (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9903808B2 (en) * 2014-01-17 2018-02-27 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce Variable-frequency optical combs, heterodyne sensor, and process for performing spectroscopy
EP3472552B1 (en) 2016-06-15 2020-12-09 Carl Zeiss Meditec AG Efficient sampling of optical coherence tomography data for explicit ranging over extended depth
US9977184B1 (en) * 2016-11-09 2018-05-22 The University Of Hong Kong Spatio-temporally incremental fiber swept source
CN107465108B (zh) * 2017-07-27 2020-07-24 吉林大学 基于双波长布里渊激光环形腔的光频率梳产生装置与方法
KR102120760B1 (ko) 2018-06-04 2020-06-09 한국전자통신연구원 무선 주파수 신호 발생 장치, 및 이를 포함하는 송신기 및 수신기
CN112039594B (zh) * 2020-08-28 2022-05-24 华中科技大学 一种窄脉冲型扫频光源
KR102595943B1 (ko) * 2020-12-01 2023-10-31 한국전자통신연구원 주파수 훑음 광원 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5477375A (en) * 1993-04-30 1995-12-19 At&T Corp. Optical soliton generator
JPH09244076A (ja) * 1996-03-08 1997-09-19 Toshiba Corp 多波長光源
US5963567A (en) * 1997-02-13 1999-10-05 Lucent Technologies, Inc. Multi-wavelength laser source
DE60232450D1 (de) 2001-07-26 2009-07-09 Japan Science & Tech Agency Lichtfrequenz-kammgenerator
JP5064752B2 (ja) * 2006-03-29 2012-10-31 古河電気工業株式会社 光パルス列発生器
US7953303B2 (en) * 2007-06-15 2011-05-31 Thorlabs Quantum Electronics, Inc. Method and system for generating flat or arbitrary shaped optical frequency combs
JP4949496B2 (ja) * 2010-02-26 2012-06-06 住友大阪セメント株式会社 光周波数コム発生装置及びそれを用いた光パルス発生装置、並びに光周波数コム発生方法及びそれを用いた光パルス発生方法
CN102338965B (zh) * 2011-08-24 2013-06-19 武汉邮电科学研究院 一种超宽谱光梳产生的方法
US9106325B2 (en) * 2013-03-11 2015-08-11 Nicola Alic Method for wideband spectrally equalized frequency comb generation
KR20150001076A (ko) * 2013-06-26 2015-01-06 한국전자통신연구원 파장 훑음 광원 장치 및 그것의 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20140376077A1 (en) 2014-12-25
US20160077404A1 (en) 2016-03-17
US9348195B2 (en) 2016-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9348195B2 (en) Method of operating wavelength swept source apparatus
US7317569B2 (en) Optical frequency converter
US20150002918A1 (en) Wavelength swept source apparatus and controlling method thereof
KR20150145803A (ko) 펄스 레이저 생성기 및 생성 방법
Hmood et al. Optical frequency comb generation based on chirping of Mach–Zehnder Modulators
JPH06281896A (ja) 光パルス発生装置
CA2743648A1 (en) Spectrally tailored pulsed fiber laser oscillator
Schneider et al. Quasi-light storage: a method for the tunable storage of optical packets with a potential delay-bandwidth product of several thousand bits
US20230075147A1 (en) Method and system using optical phase modulation and optical phase demodulation and spectral filtering to generate an optical pulse train
CN108153000A (zh) 一种谱线间隔等于光纤布里渊频移的光频梳发生器
CN109244801A (zh) 基于随机布里渊光纤激光器的可调谐光电振荡器及方法
WO2021079710A1 (ja) 任意波形生成装置及び任意波形生成方法
CN112019276B (zh) 一种分组跳模时域调制方法
JPH05283804A (ja) 光パルス発生装置
JP2015200800A (ja) 波長変換素子および光周波数コム発生装置
JPH09236834A (ja) 光パルス発生装置
JP3573334B2 (ja) 光発生方法及び光源
JP2005099503A (ja) 通信用パルス光源
CN110989210A (zh) 基于eam和脉冲信号的可调谐光学频率梳产生装置及方法
JP4139831B2 (ja) 光信号発生装置
JP4471619B2 (ja) 光パルス発生装置
Englebert et al. Cavity solitons formation above the fundamental limit imposed by the Raman self-frequency shift
US3432770A (en) Method and apparatus for producing light having a single frequency
JP5363521B2 (ja) 光子周波数変換装置
Yuan et al. Investigation on quadrupling triangular-shaped pulses generator with flexible repetition rate tunability

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid