KR100233827B1

KR100233827B1 - Fiber laser

Info

Publication number: KR100233827B1
Application number: KR1019960047660A
Authority: KR
Inventors: 김호영; 전민용; 이일항
Original assignee: 정선종; 한국전자통신연구원
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1999-12-01
Also published as: KR19980028555A

Abstract

본 발명은 광섬유 레이저에 관한 것으로서, 레이저 공진기를 구성하는 광섬유의 복굴절 특성을 조절함으로서, 발진되는 레이저 출력 특성의 하나인 주파수 특성과 편광 특성을 가변할 수 있는 8자형 광섬유 레이저에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber laser, and relates to an 8-shaped optical fiber laser capable of varying a frequency characteristic and a polarization characteristic, which are one of laser output characteristics by controlling birefringence characteristics of an optical fiber constituting a laser resonator.

본 발명에 의한 광섬유 레이저의 특징은 조절되는 복굴절의 특성에 따라 연속파레이저로부터 모드-록킹된 펄스 레이저, 그리고 솔리톤 펄스 레이저까지 레이저 출력의 특성 전환이 가능하다. 이 레이저의 형태는 기존의 8자형 레이저를 기본으로 하며, 공진기 내에 특수한 복굴절 조절기 한 쌍을 장치한 것이다. 특수한 복굴절 조절기는 내부에 광섬유를 삽입하고 물리적인 손상없이 광섬유의 뒤틀림과 구부림의 크기를 조절함으로서 이에 따른 광섬유 내에 복굴절의 크기와 특성 변화를 유도시키는 간단한 장치이다.The characteristic of the optical fiber laser according to the present invention is that the characteristic of the laser output can be changed from the continuous wave laser to the mode-locked pulse laser and the soliton pulse laser according to the characteristics of the birefringence to be controlled. The shape of the laser is based on a conventional 8-type laser and is equipped with a pair of special birefringence regulators in the resonator. A special birefringence regulator is a simple device that induces the change of birefringence size and characteristics in the optical fiber by inserting the optical fiber inside and controlling the size of twist and bend of optical fiber without physical damage.

Description

Fiber laser

본 발명은 펄스형 레이저 광 발생 장치의 하나인 8자형 광섬유 레이저에 관한 것으로, 특히 광섬유의 복굴절 현상을 이용하여 펄스형으로 레이저 광이 발생하도록 하는 광섬유 레이저에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an eight-shaped optical fiber laser, which is one of the pulsed laser light generating devices, and more particularly to an optical fiber laser that generates a pulse laser beam using a birefringence phenomenon of an optical fiber.

본 발명은 광섬유 레이저에 관한 것으로서, 통신 분야에서는 초고속 광 전송시스템의 광원으로 응용이 가능하며, 미래의 초고속 완전 광 교환 장치의 광 논리 회로에 사용될 것이다. 현재까지 이 분야의 기술은 세계적으로 5∼6년 전에 개발이 시작되어 국내에서는 주로 광섬유 자이로스코프, 레이저 편광 센서 등에 응용연구가 수행되고 있으며(KAIST 1995), 외국에서는 일부 대학이나 연구소에서 장거리 광 전송 시스템에 응용되는 솔리톤 레이저 광 발생 장치에 관한 관련된 연구 결과들을 발표하고 있다(미국 로체스터, 일본 NTT 1995).The present invention relates to an optical fiber laser, which can be applied to a light source of a high-speed optical transmission system in a communication field, and to be used in an optical logic circuit of a future ultra-high speed complete optical switch. To date, this technology has been developed around the world five to six years ago, and has been applied mainly to optical fiber gyroscopes and laser polarized light sensors in Korea (KAIST 1995). In some foreign universities and research institutes, (Rochester, USA; NTT, 1995).

최근의 수년 동안 다루었던 8자형 광섬유 발생기에서의 펄스형 레이저 광의 광 특성에 대한 여러 가지의 연구 결과가 많이 있었으나 광섬유의 복굴절 현상에 의한 명확한 효과를 정성적으로 분석한 결과는 보고된 바 없었다.Although there have been many studies on the optical characteristics of pulsed laser light in the 8-type optical fiber generator, which has been discussed in recent years, there has been no report on the qualitative analysis of the definite effect of the birefringence phenomenon of the optical fiber.

따라서, 본 발명은 광섬유의 복굴절 현상이 레이저의 광 전력 변화를 가져오는 효과를 분석하였으며, 이를 이용한 복굴절 조절기를 장치한 것이다. 복굴절 조절기에 의한 복굴절의 변화는 레이저 광의 모드(펄스/연속파)와 광전력, 주파수를 변화시킨다.Accordingly, the present invention analyzes the effect of the birefringence phenomenon of the optical fiber on the change of the optical power of the laser, and the birefringence adjuster using the birefringence adjuster is used. The change of the birefringence by the birefringence regulator changes the mode (pulse / continuous wave), optical power and frequency of laser light.

따라서, 본 발명은 레이저 공진기를 구성하는 광섬유의 복굴절 특성을 조절함으로서, 발진되는 레이저 출력 특성의 하나인 주파수 특성과 편광 특성을 가변할 수 있는 광섬유 레이저를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical fiber laser capable of varying a frequency characteristic and a polarization characteristic, which are one of characteristics of a laser output to be oscillated, by controlling birefringence characteristics of an optical fiber constituting a laser resonator.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 레이저 광의 광 전력 크기에 따라 복굴절이 변화되는 비선형 루프와, 레이저 광의 편광 상태와 시간 특성에 따라 복굴절이 변화되는 선형 루프와, 상기 선형 루프의 출력 광섬유 결합기로부터 시작한 광을 입력으로하는 광 경로 차단기와, 상기 광 경로 차단기를 통과한 광을 입력으로하여 편광을 조절하도록 하는 제2복굴절 조절기와, 상기 제2복굴절 조절기를 통과한 광을 비선형 루프와 연결되도록 하며, 광을 나누어 두개의 출력단을 통해 비선형 루프를 서로 반대 방향으로 전파하게 하는 비선형 루프 거울 결합기와, 상기 비선형 루프 거울 결합기를 통과한 두개의 광 중 어느 한 광을 입력으로하여 광 전력을 증폭하기 위한 광 증폭 광섬유와, 상기 광 증폭 광섬유를 통과한 광 전력의 손실을 줄이기 위한 단일 모드 광섬유와, 상기 단일 모드 광섬유를 통과한 광을 입력으로하여 편광을 조절하는 제1복굴절 조절기로 구성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an optical fiber coupler comprising: a nonlinear loop in which a birefringence is changed according to a magnitude of an optical power of laser light; a linear loop in which a birefringence is changed according to a polarization state and a time characteristic of the laser light; A second birefringence adjuster for adjusting the polarization of the light by using the light passing through the optical path breaker as an input, and a second birefringence adjuster for connecting the light passing through the second birefringence adjuster to the nonlinear loop, A nonlinear loop mirror coupler for dividing the light and propagating the nonlinear loops in opposite directions through two output terminals, and a nonlinear loop mirror coupler for amplifying the optical power by inputting any one of the two lights having passed through the nonlinear loop mirror coupler An optical amplifying optical fiber, and a single optical amplifying optical fiber for reducing loss of optical power passing through the optical amplifying optical fiber. Mode optical fiber and a first birefringence adjuster for adjusting polarization by receiving light having passed through the single mode optical fiber.

본 발명은 광섬유 레이저 발생기의 여러가지 이점을 최대한 살리기 위해 존스(Jones) 이론 분석법을 이용하여 편광과 복굴절 현상이 미치는 효과를 면밀히 분석하여 본 발명에서와 같은 효과가 있음을 밝혀내고, 이에 해당하도록 복굴절 조절기를 개량하여 장치하였다.In order to make full use of various advantages of the optical fiber laser generator, the effect of polarization and birefringence phenomenon is analyzed by using Jones theoretical analysis to find out the effect as in the present invention. .

개량된 점은 제2도의 복굴절 조절기에 나타낸 바와 같이 광섬유의 뒤틀림 각을 정확하게 조절할 수 있도록 물리적인 회전각 조정기와 광섬유 고정기를 설치한 것이다. 또한 제2도의 회전판 내에 광섬유 구부림을 조절할 수 있도록 설계하였다.As shown in the birefringence adjuster of FIG. 2, the modified point is provided with a physical rotation angle regulator and a fiber optic fixture so as to accurately adjust the twist angle of the optical fiber. Also, the optical fiber bending is controlled in the rotating plate of FIG. 2.

제1도는 본 발명에 따른 복굴절 조절기가 장착된 8자형 광섬유 레이저의 구성도.FIG. 1 is a schematic view of an 8-shaped optical fiber laser equipped with a birefringence regulator according to the present invention.

제2도는 제1도의 복굴절 조절기의 상세한 구성도.FIG. 2 is a detailed diagram of the birefringence regulator of FIG. 1; FIG.

제3도는 제1도의 제1복굴절 조절기의 회전각에 따른 레이저의 광 이득 특성도.3 shows the optical gain characteristic of the laser according to the rotation angle of the first birefringence regulator of FIG.

제4도는 제1도의 제2복굴절 조절기의 회전각에 따른 레이저의 출력 특성도.4 shows the output characteristics of the laser according to the rotation angle of the second birefringence regulator of FIG.

제5도는 제1도의 제2복굴절 조절기의 회전각에 따른 레이저의 변조 주파수 특성도.5 shows the modulation frequency characteristic of the laser according to the rotation angle of the second birefringence regulator of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

1 : 파장 분할 광섬유 결합기(WFC ; Wave-length-multiplexed Fiber Coupler)1: Wave-length-multiplexed fiber coupler (WFC)

2 : 광 증폭 광섬유(LAF ; Light Amplifying Fiber)2: Light Amplifying Fiber (LAF)

3 : 단일 모드 광섬유(SMF ; Single Mode Fiber)3: Single mode fiber (SMF)

4 및 5 : 제1 및 제2복굴절 조절기(BC1 및 BC2 ; Birefringence Controller)4 and 5: first and second birefringence regulators (BC1 and BC2; Birefringence Controller)

6 : 비선형 루프 거울 결합기(NFC ; Nonlinear-loopmirror Fiber Coupler)6: Nonlinear loopmirror fiber coupler (NFC)

7 : 출력 광섬유 결합기(OFC ; Output Fiber Coupler)7: Output Fiber Coupler (OFC)

8 : 광 경로 아이소레이터(차단기)(LPI ; Light Path Isolator)8: Light path isolator (LPI)

9 : 펌프용 레이저 다이오드(PLD ; Pump Laser Diode)9: Pump Laser Diode (PLD)

10 : 회전판 11 : 광섬유 고정기10: spindle 11: optical fiber fixing device

12 : 회전각 조정기 13 : 광섬유12: rotation angle regulator 13: optical fiber

14 : 회전각 15 : 구부림 반경14: rotation angle 15: bending radius

16 : 뒤틀림각 17 : 비선형 루프16: twist angle 17: nonlinear loop

18 : 선형 루프18: linear loop

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 8자형 광섬유 레이저 발생기 내의 두개의 루프에 복굴절 조절기를 각각 장치하여 조절되는 복굴절에 의해 레이저 광 출력 특성을 조정할 수 있게 된다.In the present invention, the laser light output characteristics can be adjusted by controlling the birefringence by controlling the birefringence adjusters in the two loops in the 8-shaped optical fiber laser generator.

복굴절 조절기(4, 5)에서는 구부림의 크기는 회전판의 반경을 조정하여 조절하게 된다. 뒤틀림의 크기는 회전판(10)을 회전시키는 회전각의 크기로서 조절하게 된다.In the birefringence adjusters 4 and 5, the size of the bending is controlled by adjusting the radius of the rotary plate. The size of the twist is controlled by the magnitude of the rotation angle at which the rotary plate 10 is rotated.

비선형 루프(17)에서의 복굴절 변화는 주로 레이저 광의 광 크기에 주로 관련이 있으며, 복굴절 조절기의 구부림을 일정하게 한다. 뒤틀림을 변화시키면 제3도에서와 같이 뒤틀림의 크기에 따라 광을 결정하는 광 이득의 크기가 200도를 주기로 주기적으로 변하였으며, 광 이득의 최소 점의 위치에서 레이저 광을 펄스형으로 동작하는 것이 가능하게 된다. 제4도에서와 같이 이 최소 점을 제외한 다른 지역에서는 항상 레이저 광은 연속파로 발생하게 된다.The change in the birefringence in the nonlinear loop 17 is mainly related to the light intensity of the laser beam, and the bending of the birefringence adjuster is made constant. When the distortion is changed, as shown in FIG. 3, the optical gain for determining the light periodically changes with a period of 200 degrees according to the magnitude of the distortion, and the laser light is operated in the pulse shape at the position of the minimum point of the optical gain . As shown in Fig. 4, the laser light always occurs as a continuous wave in other areas except the minimum point.

선형 루프(18)의 복굴절 변화는 레이저 광의 편광 상태와 시간 특성에 관계된다. 비선형 루프(17)의 복굴절 조절기(4)(BC1)의 뒤틀림 각을 광의 최소 점에 고정하고, 선형 루프(18)의 복굴절 조절기(5)의 구부림을 일정하게 하여 뒤틀림을 변화시키면서 레이저 광 출력 특성의 변화를 조사해보면 레이저 광의 광 전력이 거의 일정하게 된다. 제4도에서와 같이 일반 각에서는 연속파 레이저가 발생하며 약 100도를 주기로 하여 특이한 각 주위에서 광 전력이 약간(대략 5%) 커지면서 모드-록킹된 펄스 레이저와 솔리톤 레이저가 발생하게 된다.The birefringence change of the linear loop 18 is related to the polarization state and the time characteristic of the laser light. The twist angle of the birefringence adjuster 4 (BC1) of the nonlinear loop 17 is fixed to the minimum point of the light and the bending of the birefringence adjuster 5 of the linear loop 18 is fixed, The optical power of the laser light is almost constant. As shown in FIG. 4, a continuous wave laser is generated at a normal angle, and a mode-locked pulsed laser and a soliton laser are generated with a slight (approximately 5%) increase in optical power around a specific angle of about 100 degrees.

모드-록킹된 펄스로 발생되는 솔리톤 레이저는 변조 주파수가 서로 다른 두개의 수직인 타원 편광을 가지고 있었으며, 변조 주파수의 차이가 뒤틀림의 크기에 비례하게 된다.The soliton laser generated by the mode-locked pulses has two vertical elliptical polarizations with different modulation frequencies, and the difference in modulation frequency is proportional to the amount of distortion.

제1도는 본 발명에 따른 복굴절 조절기가 장착된 8자형 광섬유 레이저의 구성도이다. 8자형 광섬유 레이저는 광 증폭 매질과 광섬유의 비선형 광학 효과를 이용하기 위한 저 손실 단일 모드 광섬유(3)를 포함하고 있는 비선형 루프(17)와 출력 루프인 선형 루프(18)를 비선형 루프 거울 결합기(6)로 결합하게 된다.FIG. 1 is a configuration diagram of an 8-shaped optical fiber laser equipped with a birefringence adjuster according to the present invention. The 8-fiber laser has a nonlinear loop 17 including a low-loss single-mode optical fiber 3 for utilizing the optical amplification medium and the nonlinear optical effect of the optical fiber, and a linear loop 18 serving as an output loop, 6).

광 증폭 매질은 반도체 레이저 다이오드나 희토류 불순물(네오듐, 어븀)이 첨가된 광 증폭 광섬유(2)를 사용하는 데 루프 내에 비 대칭적으로 위치하게 된다.The optical amplification medium is placed asymmetrically in the loop using a semiconductor laser diode or optical amplification optical fiber 2 doped with rare earth impurities (neodymium, erbium).

광 증폭 매질이 제1도에서와 같이 광 증폭 광섬유(2)이면 펌핑은 별도의 광원을 사용하는데 본 발명에서는 파장이 980nm 혹은 1480nm인 펌프용 레이저 다이오드(9)를 사용하고, 파장 분리 광섬유 결합기(1)를 이용하여 광 증폭 광섬유(2)의 한 끝으로 입력하게 된다.If the optical amplifying medium is an optical amplifying optical fiber 2 as in FIG. 1, a separate light source is used for pumping. In the present invention, a pump laser diode 9 having a wavelength of 980 nm or 1480 nm is used, 1) to the one end of the optical amplification optical fiber 2.

파장 분할 광섬유 결합기(1)는 펌핑 광의 파장에서만 광의 결합이 이루어지고, 광섬유 레이저의 파장인 1550nm 에서는 분리되도록 설계되어 있다. 광섬유 레이저 광의 발생을 위한 펌핑용 레이저 광의 문턱 광 전력은 대략 10mW 였으며, 이때 레이저 광의 광 전력은 100μW였다. 이 광 증폭 매질에 비선형 광학 지연 효과를 이용하기 위한 저 손실 단일 모드 광섬유(3)가 연결되어 있다. 이 단일 모드 광섬유(3)의 광학적인 매질 특성은 레이저 발생기의 출력 특성 요구에 따라 결정하는데 본 발명에서는 모드-록킹된 솔리톤 레이저 광 펄스를 발생하기 위해서 파장 분산도는 3.5ps/kmnm이고 광섬유의 총 길이는 30m로 하였다.The wavelength division multiplexed optical coupler 1 is designed such that light is coupled only at the wavelength of the pumping light and is separated at 1550 nm which is the wavelength of the optical fiber laser. The threshold power of the pumping laser beam for generating the fiber laser light was about 10 mW, and the optical power of the laser light was 100 μW. And a low loss single mode optical fiber 3 is connected to the optical amplification medium to utilize the nonlinear optical delay effect. The optical medium characteristic of this single mode optical fiber 3 is determined according to the output characteristic demand of the laser generator. In the present invention, in order to generate a mode-locked soliton laser optical pulse, the wavelength dispersion degree is 3.5 ps / The length was 30 m.

선형 루프는 출력 광섬유 결합기(7)와 레이저 광을 한쪽 방향으로만 진행하게 하는 광 경로 차단기(8)로 구성되게 된다. 상기 선형 루프는 비선형 루프에서 출력된 광을 출력 광섬유 결합기(7)에 의해 원하는 출력 비율로 출력하고, 나머지를 다시 비선형 루프로 재 입력시키는 역할을 하게 된다. 또한, 레이저 발생기로부터 발생되는 레이저 광의 모든 출력 특성을 이 선형 루프에서 주로 결정하게 된다.The linear loop is constituted by the output optical fiber coupler 7 and the optical path breaker 8 for advancing the laser light only in one direction. The linear loop serves to output the light output from the nonlinear loop at a desired output ratio by the output fiber coupler 7, and re-input the remainder to the nonlinear loop. Further, all the output characteristics of the laser light generated from the laser generator are mainly determined in this linear loop.

상기와 같이 구성된 레이저 발생기 내에서 광이 레이저 발생기 내를 계속해서 공진하여 레이저 광으로 발생하려면 레이저 공진 조건을 만족하여야 한다. 레이저 공진 조건은 레이저 공진기 내의 임의의 위치에서 출발한 광이 한번 공진기 내를 되돌아 왔을 때 편광이 변하지 않아야 한다.In order to generate laser light continuously in the laser generator, the laser resonance condition must be satisfied. The laser resonance condition should be such that the polarization does not change when the light originating from any position in the laser resonator returns once inside the resonator.

본 발명의 레이저 발생기에서 레이저 광의 진행에 따른 광의 특성 변화를 간략히 설명해 보면 아래와 같다.Hereinafter, the characteristics of the light according to the progress of the laser beam in the laser generator of the present invention will be briefly described.

출력 광섬유 결합기(7)로부터 시작한 광은 광 경로 차단기(8)를 통과하여 비선형 루프(17)와 연결되는 비선형 루프 거울 결합기(6)로 입력되게 된다. 선형 루프(18)에서는 출력 단으로의 감소를 제외한 광 세기의 감쇄는 없으며, 편광 상태는 선형 루프(18)를 구성하고 있는 단일 모드 광섬유와 광 경로 차단기(8)의 복굴절에 의해 변화되게 된다.The light originating from the output fiber coupler 7 is input to the nonlinear loop mirror coupler 6 passing through the optical path breaker 8 and connected to the nonlinear loop 17. In the linear loop 18, there is no attenuation of the light intensity except for the reduction to the output end, and the polarization state is changed by the birefringence of the single mode optical fiber and the optical path breaker 8 constituting the linear loop 18.

비선형 루프 거울 결합기(6)에서 광은 두개로 나누어져 두개의 출력 단을 통해 비선형 루프(17)를 서로 반대 방향으로 전파되게 된다. 하나는 먼저 광 증폭 매질을 통과하여 광 전력이 증폭된 다음 저 손실 단일 모드 광섬유(3)를 통과하여 상대편의 출력 단으로 출력되게 된다. 다른 또 하나는 저 손실 단일 모드 광섬유(3)를 먼저 통과한 후 광 증폭 매질에서 광 전력이 증폭되어 출력 단으로 출력되게 된다.In the nonlinear loop mirror coupler 6, the light is divided into two, and the nonlinear loop 17 propagates in opposite directions through the two output ends. First, the optical power is amplified by passing through the optical amplification medium, and then is output to the output terminal of the opponent through the low loss single mode optical fiber 3. Another one is that after passing through the low loss single mode optical fiber 3, the optical power is amplified in the optical amplification medium and outputted to the output terminal.

비선형 루프(17)를 통과한 두개의 광 전력의 크기는 거의 같지만, 저 손실 단일 모드 광섬유(3)에서 일어나는 비선형 광 위상 지연은 광의 전력에 비례하기 때문에 두개의 광 사이에 비선형 광 위상 지연의 차가 발생한다. 이 위상 지연의 차이는 광섬유의 길이에 비례하며, 펄스형 레이저의 시간 특성이 위상 지연 차이의 크기에 관련되어 있다. 또한, 광섬유의 복굴절 현상에 의해 편광 상태가 변하게 되는데 광의 진행 방향에 대해 서로 다른 복굴절 현상을 경험하여 출력 단으로 출력된다.Since the magnitudes of the two optical powers passing through the nonlinear loop 17 are approximately the same, the nonlinear optical phase delay occurring in the low loss single mode optical fiber 3 is proportional to the power of the light, Occurs. This difference in phase delay is proportional to the length of the optical fiber, and the time characteristic of the pulsed laser is related to the magnitude of the phase delay difference. In addition, the polarization state changes due to the birefringence phenomenon of the optical fiber, and the birefringence phenomenon is different with respect to the traveling direction of the light and is output to the output stage.

출력된 두개의 광은 합쳐져서 선형 루프(18)의 입력 단에 입력되는 데 이때 두 광의 위상 차이에 의해 광의 전력이 변조된다. 이 변조되는 정도는 비선형 루프(17)에서 경험하는 비선형 위상 지연의 차이와 복굴절 현상의 차이에 의해 결정되게 된다. 이렇게 변조된 광은 선형 루프의 출발점으로 되돌아 온다. 이와 같은 과정을 거치면서 레이저 공진기 내에서 광의 편광 상태를 변화시키는 현상은 비선형 위상 지연과 광섬유내에서의 복굴절 현상이 있다. 비선형 위상 지연의 차이는 광섬유의 길이로 조절이 가능하지만 복굴절 현상은 광섬유 자체의 광학적 특성에 의존하고 있어서 정확한 현상과 그 효과를 현재까지 명확히 규명하지 못 한 바 있다.The two output lights are combined and input to the input terminal of the linear loop 18, where the power of the light is modulated by the phase difference between the two lights. The degree of modulation is determined by the difference between the nonlinear phase delay experienced by the nonlinear loop 17 and the birefringence phenomenon. This modulated light returns to the starting point of the linear loop. In this way, the phenomenon of changing the polarization state of light in the laser resonator has nonlinear phase delay and birefringence phenomenon in the optical fiber. The difference in nonlinear phase delay can be controlled by the length of the optical fiber. However, since the birefringence phenomenon depends on the optical characteristics of the optical fiber itself, the exact phenomenon and its effect have not been clarified to date.

따라서, 본 발명에서는 두개의 루프에 특수하게 제작된 제1 및 제2복굴절 조절기(4 및 5)를 각각 장치하여 조절되는 복굴절에 의해 레이저 광 출력 특성을 조정할 수 있게 된다.Accordingly, in the present invention, the laser light output characteristics can be adjusted by controlling the birefringence by adjusting the first and second birefringence regulators 4 and 5, which are specially fabricated in the two loops.

제1복굴절 조절기(4)의 기능적인 동작을 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 제1복굴절 조절기(4) 내에 내장한 광섬유를 일정한 반경의 원으로 구부려서 구부림 반경(15)에 의한 복굴절과 일정한 뒤틀림 각(16)을 주어 뒤틀림 각(16)에 의한 복굴절 현상이 일어나도록 설계한 것이다. 제1복굴절 조절기(4)에서는 구부림의 크기는 회전판(10)의 구부림 반경(15)을 조정하여 조절하게 하였고, 뒤틀림 각(16)의 크기는 회전판(10)을 회전시키는 회전각(14)의 크기로서 조절하게 된다. 구부림에 의한 복굴절은 편광 방향에 따른 위상 지연을 일으키며, 뒤틀림에 의한 복굴절은 편광 방향을 변화시키게 된다. 이와 같이 변화된 복굴절에 의해 레이저 광의 출력이 변화하는데 각 루프의 복굴절 조절기에 따라 크게 차이가 나게 된다. 도면 부호 12 및 13은 회전각 조정기 및 광섬유 고정기를 각각 나타내며 본 발명의 주요 구성요소이다. 이 회전각 조정기(12)는 회전각의 눈금자와 회전각 지시기로 구성되어 있으며, 원하는 회전각에 멈추어 있도록 물리적으로 고정시킨다.The functional operation of the first birefringence adjuster 4 will now be described with reference to FIG. The optical fiber embedded in the first birefringence adjuster 4 is bent into a circle having a predetermined radius so that birefringence due to the bending radius 15 and a predetermined twist angle 16 are given to cause birefringence by the twist angle 16 . The degree of bending in the first birefringence adjuster 4 is controlled by adjusting the bending radius 15 of the rotating plate 10 and the magnitude of the twist angle 16 is adjusted by adjusting the rotational angle 14 of the rotating plate 10 Size. The birefringence due to bending causes a phase retardation according to the polarization direction, and the birefringence due to the twist changes the polarization direction. The output of the laser beam changes due to the birefringence thus changed, which varies greatly depending on the birefringence regulator of each loop. Reference numerals 12 and 13 denote the rotation angle adjuster and the optical fiber fixture, respectively, and are major components of the present invention. The rotation angle adjuster 12 is composed of a scale of rotation angle and a rotation angle indicator, and is physically fixed so as to stop at a desired rotation angle.

광섬유 고정기(13)는 광섬유가 회전하지 않도록 실리콘 재료로 고정시키는 작용을 하도록 설계되어 있다.The optical fiber fixing device 13 is designed to fix the optical fiber with a silicone material so as not to rotate.

비선형 루프에서의 복굴절 변화는 주로 레이저 광의 광 전력 크기에 주로 관련이 있으며, 선형 루프의 복굴절 변화는 레이저 광의 편광 상태와 시간 특성에 관계된다. 비선형 루프의 복굴절 조절기의 구부림을 일정하게 하고 뒤틀림을 변화시키면서 레이저 광 이득 크기의 변화를 조사해보면 제3도와 같다.The birefringence change in the nonlinear loop is mainly related to the optical power of the laser beam, and the birefringence change of the linear loop is related to the polarization state and the time characteristic of the laser beam. The variation of the laser beam gain size while keeping the bending of the birefringence regulator of the nonlinear loop constant and changing the warping is the same as the third.

제3도는 제1도의 제1복굴절 조절기의 회전각에 따른 레이저의 광 이득 특성도이다.FIG. 3 is an optical gain characteristic diagram of the laser according to the rotation angle of the first birefringence regulator of FIG. 1.

계열 1은 구부림에 의한 복굴절의 크기가 65도일 때이며, 계열 2는 90도일 때인데, 구부림의 크기에 의한 복굴절 차이에 따라 약간씩 차이가 나지만 뒤틀림의 크기에 따라 광 이득이 200도를 주기로 주기적으로 변하였으며, 최소 점의 위치에서 레이저 광을 펄스형으로 동작하는 것이 가능하게 된다. 제4도의 연속파 레이저 구간과 같이 이 최소 점을 제외한 다른 지역에서는 선형 루프(18)의 제2복굴절 조절기(5)의 상태에 관계없이 항상 레이저 광은 연속파로 발생하게 된다. 또한, 광의 변조 주파수는 일정하며 광의 편광 상태는 2개의 편광이 동시에 발생하는 타원 편광이 된다.Series 1 has a birefringence size of 65 degrees due to bending, while a series 2 has a degree of 90 degrees, which varies slightly depending on the birefringence difference due to the bending magnitude. However, according to the magnitude of the twist, the optical gain is periodically And it becomes possible to operate the laser light in the pulse type at the position of the minimum point. The laser light is always generated in a continuous wave irrespective of the state of the second birefringence regulator 5 of the linear loop 18 in the region other than the minimum point as in the continuous wave laser section of FIG. Further, the modulation frequency of the light is constant and the polarization state of light becomes elliptically polarized light in which two polarized lights are generated at the same time.

제1도에서 비선형 루프(17)의 제1복굴절 조절기(4)의 뒤틀림 각을 광 전력의 최소 점에 고정하고, 선형 루프(18)의 제2복굴절 조절기(5)의 구부림을 일정하게 하여 뒤틀림을 변화시키면서 레이저 광 출력 특성의 변화를 조사해보면, 제4도와 같다. 비선형 루프의 뒤틀림 크기에 대한 변화와는 달리 발생되는 레이저 광의 광 전력이 거의 일정하게 된다. 일반 각에서는 연속파 레이저가 발생하며, 주기적으로 특이한 각 주위에서 광 전력이 약간(대략 5%) 커지면서 펄스형 레이저 광이 발생하게 된다. 모드-록킹된 펄스로 발생되는 솔리톤 레이저는 변조 주파수가 서로 다른 두 개의 수직인 타원 편광을 가지고 있었으며, 변조 주파수의 차이가 제5도에 도시된 바와 같이 뒤틀림의 크기에 비례하게 된다.In FIG. 1, the twist angle of the first birefringence adjuster 4 of the nonlinear loop 17 is fixed at the minimum point of the optical power, and the bending of the second birefringence adjuster 5 of the linear loop 18 is constant, The change of the laser light output characteristic is examined in the fourth aspect. The optical power of the generated laser light is substantially constant, unlike the variation of the warp size of the nonlinear loop. In the general angle, a continuous wave laser is generated, and a pulsed laser beam is generated with a slightly increased optical power (around 5%) periodically at a specific angle. A soliton laser generated with a mode-locked pulse had two vertical elliptical polarizations with different modulation frequencies and the difference in modulation frequency was proportional to the magnitude of the distortion as shown in FIG.

본 발명으로 구성된 단일의 레이저 발생기로부터 광 전력이 가변되는 연속파 레이저, 모드-록킹된 펄스형 레이저 및 변조 주파수를 가변할 수 있는 모드-록킹된 솔리톤 레이저 등을 복굴절 조절기를 조정하여 발생시킬 수 있게 된다.A continuous wave laser whose optical power is varied from a single laser generator constructed according to the present invention, a mode-locked pulsed laser, and a mode-locked soliton laser capable of varying the modulation frequency can be generated by adjusting the birefringence adjuster .

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 단일의 레이저 발생기로부터 광 전력이 가변되는 연속파 레이저, 모드-록킹된 펄스형 레이저 및 광 전력과 변조 주파수를 가변할 수 있는 모드-록킹된 솔리톤 레이저 등을 복굴절 조절기를 조정하여 발생시킬 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, a continuous wave laser having a variable optical power from a single laser generator, a mode-locked pulsed laser, and a mode-locked soliton laser capable of changing optical power and modulation frequency can be used as a birefringence adjuster So that it can be generated.

본 발명은 기존의 장치에서와 같이 불분명하고 불안정한 레이저 출력 특성을 모두 개선하였으며 필요한 주파수, 편광 특성, 광 파장 특성을 갖도록 레이저 출력 특성을 임의대로 조절할 수 있는 탁월한 효과가 있다.The present invention improves both unclear and unstable laser output characteristics as in the conventional apparatus, and has an excellent effect of arbitrarily adjusting the laser output characteristic so as to have necessary frequency, polarization characteristic, and optical wavelength characteristic.

Claims

A nonlinear loop in which a birefringence is changed according to a magnitude of an optical power of the laser light, a linear loop in which a birefringence is changed according to a polarization state and a time characteristic of the laser light, and an optical path- A second birefringence adjuster for adjusting the polarization of light through the light passing through the optical path breaker, and a second birefringence adjuster for connecting the light passing through the second birefringence adjuster to the nonlinear loop, An optical amplifying optical fiber for amplifying the optical power of any one of the two lights having passed through the nonlinear loop mirror coupler and for amplifying the optical power; A single mode optical fiber for reducing a loss of optical power passed through the single mode optical fiber, And the light that has passed through the input optical fiber laser, characterized in that configured in the first birefringent adjuster for adjusting the polarization.

The method of claim 1, wherein the nonlinear loop is configured such that any one of the two lights passing through the nonlinear loop mirror coupler is sequentially passed through the optical amplification optical fiber, the single mode optical fiber, the first birefringence adjuster, And the other one of the lights is output to the output end of the linear loop sequentially through the first birefringence adjuster, the low loss single mode optical fiber, the optical amplifying optical fiber, and the nonlinear loop mirror coupler. Wherein the optical fiber is a laser.

The optical amplifier according to claim 1, wherein the nonlinear loop includes an optical amplification optical fiber for amplifying optical power by receiving any one of the two lights having passed through the nonlinear loop mirror coupler, A first birefringence adjuster for adjusting polarization by receiving light passing through the single mode optical fiber, a laser diode for a pump used as a separate light source for correcting light by the optical amplification optical fiber, And a wavelength-separated optical fiber coupler for inputting the light output from the pump laser diode to one end of the optical amplification optical fiber.

2. The optical fiber laser according to claim 1, wherein the first birefringence adjuster is configured to bend the optical fiber into a circle having a predetermined radius to cause a birefringence by a bending radius and a predetermined twist angle to be birefringent by a twist angle.

The optical fiber laser according to claim 1, wherein the first birefringence adjuster adjusts the bending magnitude by adjusting a bending radius of the rotating plate.

The optical fiber laser according to claim 1, wherein the first birefringence adjuster adjusts a twist angle by rotating a rotating plate and adjusting a rotation angle of the optical fiber fixture by a rotation angle adjuster and an optical fiber fixture.

The optical fiber laser according to claim 1, wherein the second birefringence adjuster has a modulation frequency varied in a specific form with respect to a twist angle to generate two soliton pulse modes.

The optical fiber laser according to claim 1, wherein the second birefringence adjuster switches the laser output mode in a specific form for a twist angle.

2. The optical fiber laser according to claim 1, wherein the first birefringence adjuster converts laser power to a twist angle.