KR100535772B1 - 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치및 그 방법 - Google Patents

마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치및 그 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은, 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 주파수 안정화 장치나 삽입 잠금 레이저 및 모드 록킹 레이저와 같은 별도의 장치없이 간단하게 마이크로 또는 밀리미터 반송파를 발생시키기 위하여, 레이저 다이오드로부터 출력된 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프파(펌프광)(pump lightwave)와 상기 펌프파를 입력받은 유도 브릴루앙 산란 발생기가 발생한 스톡스파(산란광)(stokes lightwave)를 헤테로다인 비팅하여 광 반송파를 발생시키기 위한, 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에 있어서, 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프광을 발생시키기 위한 펌프광 발생 수단; 상기 펌프광 발생 수단에서 발생시킨 펌프광을 입력받아 유도 브릴루앙 산란 발생 수단으로 전달하고, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단으로부터 전달받은 펌프광(펌프파)과 산란광(스톡스파)을 광 검출 수단으로 전달하기 위한 광 회전 수단; 상기 광 회전 수단으로부터 펌프광을 전달받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광을 발생하기 위한 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단; 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단을 통과한 펌프광의 세기를 조절하기 위한 광 감쇠 수단; 상기 광 감쇠 수단을 통해 광 세기가 조절된 펌프광을 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단으로 반사시키기 위한 광 반사 수단; 및 상기 광 회전 수단으로부터 전달받은 펌프광과 산란광을 이용하여 광 반송파를 검출하기 위한 상기 광 검출 수단을 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 마이크로웨이브 포토닉스 시스템 등에 이용됨.

Description

마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치 및 그 방법{Appratus and Method for generating optical carrier for microwave photonics system}
본 발명은 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 다이오드로부터 출력된 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프파(펌프광)(pump lightwave)와 상기 펌프파를 입력받은 유도 브릴루앙 산란 발생기가 발생한 스톡스파(산란광)(stokes lightwave)를 헤테로다인 비팅하여 광 반송파를 발생시키기 위한, 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 밀리미터 또는 마이크로 반송파(carrier)를 생성하기 위해서는, 생성하려고 하는 반송파의 주파수만큼 차이를 갖는 두개의 독립된 광원을 헤테로다인 비팅하여 발생시킨다. 이 때, 헤테로다인 비팅이란 서로 다른 주파수를 갖는 광파(lightwave)를 혼합(beating)한 후 검출기를 이용하여 두 파의 주파수 차이만큼의 주파수를 갖는 반송파를 발생시키는 방식을 말한다.
한편, 고주파 대역의 무선 신호를 직접 광신호로 변환하여 전송하는 기술 분야에서 핵심이 되는 기술은 마이크로 혹은 밀리미터 대역의 광 반송파(캐리어)를 얼마나 효율적으로 발생시키느냐 하는 것이다.
일반적인 광 반송파 발생 방식으로는 레이저 다이오드를 이용한 직접 광 반송파 발생 방식, 외부 장치를 이용한 광 반송파 발생 방식 및 헤테로다인 비팅을 이용한 광 반송파 발생 방식 등이 있다.
먼저, 레이저 다이오드를 이용한 직접 광 반송파 발생 방식은 반도체 레이저 다이오드에 직접 RF(Radio Frequency)신호를 인가하여 광 반송파를 얻는 방식으로 경제적으로 유리하나, 발생 속도 및 광 반송파의 선형성에 대해 한계를 갖기 때문에 주로 2GHz 대역 미만의 광 반송파 발생에 유리한다.
외부 장치를 이용한 광 반송파 발생 방식은 리튬나이오베이트() 간섭계형 광 반송파 발생 장치나 전계 흡수형 반송파 발생 장치를 이용하는데, 이들 소자는 가격이 고가이기 때문에 경제성이 떨어지는 단점이 있다.
마지막으로 헤테로다인 비팅 방식은 도 1 에 도시된 바와 같이, 고주파 소자가 필요하지 않고 간단한 광소자를 사용하여 원하는 주파수만큼의 주파수 차이를 갖는 두개의 광원을 혼합(beating)한 후, 광 검출기를 이용하여 원하는 주파수를 갖는 광 반송파를 검출하는 방식으로 비교적 간단하고 경제적인 광 반송파 발생 방식이라 할 수 있다.
이러한 헤테로다인 비팅 방식을 이용한 종래의 기술로는 다음과 같은 기술이 있다.
먼저, "Donald M. Fye"가 제안한 미국특허 제4,840,456호(발명의 명칭: Methods of and apparatus for generation of radio frequency signals/발명자: Donald M. Fye/등록일: 1989년 6월 20일)에는 동일한 이득 매질에서 두개의 레이저 발진이 가능하도록 두개의 반사경과 하나의 광 분할기를 포함하는 외부 공진기를 이용하여 주파수가 다른 두 파(wave)를 발생한 후, 이를 이용하여 반송파를 발생시키는 방법이 제시되고 있는데, 이러한 방법은 외부 충격이나 장시간 동작시킬 경우 발생한 두 파의 주파수가 변동될 수 있다는 문제점이 있다.
또한, "Caltech"가 제안한 미국특허 제5,379,309호(발명의 명칭: High frequency source having heterodyned laser oscillators injection-locked to a mode-locked laser/발명자: Caltech/등록일: 1995년 1월 3일)에는 모드 록킹된 레이저의 출력 중에서 원하는 주파수 차이에 해당하는 모드를 필터를 통해 선택한 후, 마스터 레이저를 이용하여 삽입 잠금(injection locking) 과정을 통해 안정화된 반송파를 얻는 방법이 제안되고 있는데, 이러한 방법은 모드 록킹 레이저와 좁은 선폭의 필터가 더 필요하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 주파수 안정화 장치나 삽입 잠금 레이저 및 모드 록킹 레이저와 같은 별도의 장치없이 간단하게 마이크로 또는 밀리미터 반송파를 발생시키기 위하여, 레이저 다이오드로부터 출력된 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프파(펌프광)(pump lightwave)와 상기 펌프파를 입력받은 유도 브릴루앙 산란 발생기가 발생한 스톡스파(산란광)(stokes lightwave)를 헤테로다인 비팅하여 광 반송파를 발생시키기 위한, 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에 있어서, 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프광을 발생시키기 위한 펌프광 발생 수단; 상기 펌프광 발생 수단에서 발생시킨 펌프광을 입력받아 유도 브릴루앙 산란 발생 수단으로 전달하고, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단으로부터 전달받은 펌프광(펌프파)과 산란광(스톡스파)을 광 검출 수단으로 전달하기 위한 광 회전 수단; 상기 광 회전 수단으로부터 펌프광을 전달받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광을 발생하기 위한 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단; 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단을 통과한 펌프광의 세기를 조절하기 위한 광 감쇠 수단; 상기 광 감쇠 수단을 통해 광 세기가 조절된 펌프광을 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단으로 반사시키기 위한 광 반사 수단; 및 상기 광 회전 수단으로부터 전달받은 펌프광과 산란광을 이용하여 광 반송파를 검출하기 위한 상기 광 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 방법은, 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에서의 광 반송파 발생 방법에 있어서, 펌프광 발생기가 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프광을 발생시키는 펌프광 발생 단계; 광 회전기가 상기 펌프광 발생기에서 발생시킨 펌프광을 유도 브릴루앙 산란 발생기로 전달하는 펌프광 전달 단계; 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기가 상기 광 회전기로부터 펌프광을 전달받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광을 발생하는 산란광 발생 단계; 광섬유 회절격자가 광 감쇠기에 의해 세기가 조절된 펌프광을 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기로 반사시키는 펌프광 반사 단계; 상기 광 회전기가 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기로부터 산란광과 펌프광을 전달받아 광 검출기로 전달하는 산란광/펌프광 전달 단계; 및 상기 광 검출기가 상기 광 회전기로부터 전달받은 산란광과 펌프광으로부터 광 반송파를 검출하는 광 반송파 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 장치는, 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에 있어서, 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프광을 발생시키기 위한 펌프광 발생 수단; 상기 펌프광 발생 수단에서 발생시킨 펌프광을 분기하여 유도 브릴루앙 산란 발생 수단과 광 감쇠 수단으로 전달하고, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단과 상기 광 감쇠 수단으로부터 각각 입력받은 산란광(스톡스파)과 펌프광(펌프파)을 광 검출 수단으로 전달하기 위한 커플링 수단; 상기 커플링 수단에서 분기한 일측의 펌프광을 입력받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광(스톡스파)를 발생하기 위한 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단; 상기 커플링 수단에서 분기한 타측의 펌프광의 세기를 조절하기 위한 상기 광 감쇠 수단; 상기 광 감쇠 수단을 통해 광 세기가 조절된 펌프광을 상기 광 감쇠 수단으로 반사시키기 위한 광 반사 수단; 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단을 통과한 펌프광을 제거하기 위한 광 종단 수단; 및 상기 커플링 수단으로부터 전달받은 펌프광과 산란광을 이용하여 광 반송파를 검출하기 위한 상기 광 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 방법은, 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에서의 광 반송파 발생 방법에 있어서, 펌프광 발생기가 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프광을 발생시키는 펌프광 발생 단계; 커플러가 상기 펌프광 발생기에서 발생시킨 펌프광을 유도 브릴루앙 산란 발생기와 광 감쇠기로 분기하는 펌프광 분기 단계; 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기가 상기 커플러에서 분기한 일측의 펌프광을 입력받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광을 발생하는 산란광 발생 단계; 광섬유 회절격자가 상기 광 감쇠기에 의해 세기가 조절된 펌프광을 상기 광 감쇠기로 반사시키는 펌프광 반사 단계; 상기 커플러가 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기와 상기 광 감쇠기로부터 각각 입력받은 산란광과 펌프광을 광 검출기로 전달하는 산란광/펌프광 전달 단계; 및 상기 광 검출기가 상기 커플러로부터 전달받은 산란광과 펌프광으로부터 광 반송파를 검출하는 광 반송파 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 기술요지를 이해하는데 도움이 될 수 있는, 유도 브릴루앙 산란(Stmulated Brillouin Scattering)에 대해서 살펴보기로 한다.
유도 브릴루앙 산란(SBS)은 광섬유(유도 브릴루앙 산란 발생기)에 입사된 빛이 광섬유 분자와 충돌하면서 발생하는 열진동과의 상호작용에 의해 산란되는 현상을 말한다. 이 때, 광자 외에도 음향 포논(phonon)이 발생하게 되어 산란된 빛의 주파수는 입사한 빛의 주파수에서 음향 포논의 주파수만큼 작아지게 된다. 이러한 주파수 천이는 산란각도에 따라 다르고, 유도 브릴루앙 산란에 의해 발생한 빛의 진행 방향은 주로 입사한 빛의 진행 방향과 반대 방향으로 발생한다.
또한, 유도 브릴루앙 산란은 입사하는 빛(펌프파, 펌프광)의 광파워 밀도가 문턱값(임계치) 이상이 되어야 발생한다. 이 때, 광섬유(유도 브릴루앙 산란 발생기)에 전달되는 빛이 편광상태가 유지되지 않는 경우 그 임계치는 하기의 [수학식 1]과 같이 표현된다.
) =
상기 [수학식 1]에서 의 단위는 W(watt)이며, d와 는 각각 광섬유 코어의 지름과 빛의 파장으로서, 단위로 나타낸 값이다. 또한, 는 식으로 주어지는 광섬유 손실로서, dB/Km단위로 나타내며, 는 GHz 단위로 나타낸 광원의 대역폭을 의미한다.
도 2 는 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치의 일실시예 구성도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치는, 유도 브릴루앙 산란을 일으킬 수 있을 만큼(임계치 이상)의 광파워 밀도를 갖는 펌프광()을 발생시키기 위한 레이저 다이오드(LD: Laser Diode)(21), 상기 레이저 다이오드(21)를 구동하기 위한 구동 드라이버(22), 상기 레이저 다이오드(21)에서 발생시킨 펌프광을 입력받아 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)(일예로, 광섬유)로 전달하고, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)로부터 전달받은 펌프광()과 산란광()을 광 검출기(27)로 전달하기 위한 광 회전기(optical circular)(23), 상기 광 회전기(23)로부터 펌프광을 전달받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광(스톡스파)을 발생하기 위한 유도 브릴루앙 산란 발생기(24), 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)를 통과한 펌프광(펌프파)의 세기를 조절하기 위한 광 감쇠기(Attenuator)(25), 상기 광 감쇠기(25)를 통해 광 세기가 조절된 펌프광을 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)로 반사시키기 위한 광섬유 회절 격자(26), 및 상기 광 회전기(23)로부터 전달받은 펌프광과 산란광으로부터 광 반송파를 검출하기 위한 광 검출기(27)를 포함한다.
여기서, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)가 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광을 발생하는데 필요한 펌프광의 임계치는 약 10 ~ 13dBm 정도이다. 예를 들어, 1550nm의 파장을 갖는 펌프광이 유도 브릴루앙 산란을 일으킬 경우에 약 10GHz 정도 낮은 주파수를 갖는, 즉 1550.08nm의 파장을 갖는 산란광(스톡스파)이 발생한다.
또한, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(일예로, 광섬유)(24)가 출력하는 산란광의 파장은 광섬유의 종류에 따라 달라지며, 광섬유의 온도를 변화시키는 방식 등과 같은 외부 환경 요소(perturbation)를 이용하여 산란광의 주파수를 미세 조절할 수도 있다. 이러한 미세 조절이 가능한 이유는 외부 환경 요소에 의해 유도 브릴루앙 산란을 발생시키는 음파 영역의 포논 특성이 변하기 때문이다.
한편, 상기 광 회전기(23)은 3개의 포트를 갖고 있어, 광의 입출력 기능을 수행한다. 즉, 1번 포트는 레이저 다이오드(21)로부터 펌프광을 입력받는 포트이고, 2번 포트는 상기 레이저 다이오드(21)로부터 입력받은 펌프광을 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)로 출력하거나 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)로부터 펌프광과 산란광을 입력받는 포트이며, 3번 포트는 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)로부터 입력받은 펌프광과 산란광을 광 검출기(27)로 출력하는 포트이다.
또한, 상기 광 검출기(27)가 검출한 광 반송파는 변조 수단(도면에는 도시되어 있지 않음)에 전달되어 상기 광 반송파에 원하는 정보를 실어 전송할 수 있도록 한다.
도 3 은 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치의 다른 실시예 구성도이다.
도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치는, 유도 브릴루앙 산란을 일으킬 수 있을 만큼(임계치 이상)의 광파워 밀도를 갖는 펌프광()을 발생시키기 위한 레이저 다이오드(LD: Laser Diode)(31), 상기 레이저 다이오드(31)를 구동하기 위한 구동 드라이버(32), 상기 레이저 다이오드(31)에서 발생시킨 펌프광을 분기하여 유도 브릴루앙 산란 발생기(34)와 광 감쇠기(35)로 전달하고, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(34)와 광 감쇠기(35)로부터 각각 전달받은 산란광()과 펌프광()을 광 검출기(38)로 전달하기 위한 커플러(33), 상기 커플러(33)에서 분기한 일측의 펌프광을 입력받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광(스톡스파)를 발생하기 위한 유도 브릴루앙 산란 발생기(34), 상기 커플러(33)에서 분기한 타측의 펌프광의 세기를 조절하기 위한 광 감쇠기(Attenuator)(35), 상기 광 감쇠기(35)를 통해 광 세기가 조절된 펌프광을 상기 광 감쇠기(35)를 통해 커플러(33)로 반사시키기 위한 광섬유 회절 격자(36), 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(34)를 통과한 펌프광을 제거하기 위한 광 종료기(Optical Terminator)(37) 및 상기 커플러(33)로부터 전달받은 펌프광과 산란광으로부터 광 반송파를 검출하기 위한 광 검출기(38)를 포함한다.
본 발명은, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기로 광섬유 대신에 브릴루앙/에르븀 광섬유 레이저(BEFL)와 같은 주파수 발생기와 필터를 사용하여 다양한 주파수를 갖는 광 반송파를 발생시킬 수 있다. 여기서, 상기 주파수 발생기는 다양한 주파수 대역의 신호를 발생하는 장치이며, 상기 주파수 발생기에서 발생된 각 신호의 주파수 차이가 다양하기 때문에 원하는 만큼의 주파수 차이를 갖는 두 신호를 필터링한 후에 헤테로다인 비팅하여 다양한 주파수 대역의 광 반송파를 발생시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 고주파 대역의 무선 신호를 직접 광신호로 변환하여 전송하기 위한 라디오 오버 화이버(radio over fiver) 기술과 접목되어 보다 효율적으로 무선 신호를 변조하도록 할 수도 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에 의해 발생한 마이크로 광 반송파 RF 스펙트럼의 일예시도이다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 반송파 발생 장치에 의해 발생한 마이크로 광 반송파 RF 스펙트럼은, 중심(center)이 10.8983GHz이고 범위는 100.0MHz를 갖는다.
도 5 는 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에서의 광 반송파 발생 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 구동 드라이버(22)에 의해 구동된 레이저 다이오드(21)가 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)가 유도 브릴루앙 산란을 일으킬 수 있을 만큼(임계치 이상)의 광 밀도를 갖는 펌프파(펌프광)를 발생시켜 광 회전기(23)로 전달한다(501). 그러면, 광 회전기(23)는 상기 레이저 다이오드(21)로부터 입력받은 펌프파를 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)로 전달한다(502).
그러면, 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)는 상기 광 회전기(23)로부터 펌프파를 전달받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 스톡스파(산란광)을 발생한다(503). 이 때, 상기 스톡스파의 진행 방향은 입력 방향과 반대 방향이다. 즉, 상기 광 회전기(23) 방향으로 진행한다.
한편, 광 감쇠기(25)는 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)를 통과한 펌프파가 효율적으로 헤테로다인 비팅될 수 있도록 광 세기를 조절하고, 이렇게 광 세기가 조절된 펌프파는 광섬유 회절격자(26)에 의해 반사되어 입력방향과 반대방향으로, 즉 유도 브릴루앙 산란 발생기(24) 측으로 전달된다(504).
그러면, 광 회전기(23)가 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)로부터 스톡스파와 광섬유 회절격자(26)에서 반사된 펌프파를 전달받아 광 검출기(27)로 전달한다(505).
이후, 광 검출기(27)가 반사되어 돌아온 상기 펌프파와 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(24)에 의해 발생한 스톡스파로부터 광 반송파를 검출한다(506).
본 발명은 상기와 같은 과정을 통해 효율적으로 광 반송파를 발생시킬 수 있다.
도 6 은 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에서의 광 반송파 발생 방법에 대한 다른 일실시예 흐름도이다.
먼저, 구동 드라이버(32)에 의해 구동된 레이저 다이오드(31)가 유도 브릴루앙 산란 발생기(34)가 유도 브릴루앙 산란을 일으킬 수 있을 만큼(임계치 이상)의 광 밀도를 갖는 펌프파(펌프광)를 발생시킨다(601).
그러면, 커플러(33)는 상기 레이저 다이오드(31)에서 발생시킨 펌프파를 분기하여 유도 브릴루앙 산란 발생기(34)와 광 감쇠기(35)로 각각 전달한다(602).
그러면, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(34)는 상기 커플러(33)에서 분기한 일측의 펌프파를 전달받아 유도 브릴루앙 산란 현상을 통해 스톡스파를 발생한다(603). 이 때, 상기 스톡스파의 진행 방향은 입력 방향과 반대 방향이다. 즉, 상기 커플러(33) 방향으로 진행한다.
또한, 상기 광 감쇠기(35)가 상기 커플러(33)에서 분기한 타측의 펌프파를 전달받아 펌프파가 효율적으로 헤테로다인 비팅될 수 있도록 광 세기를 조절하여 광섬유 회절격자(36)로 전달하면 상기 광섬유 회절격자(36)는 상기 광 세기가 조절된 펌프파를 진행방향의 반대방향으로, 즉 상기 광 감쇠기(35) 측으로 반사시킨다(604).
이후, 커플러(33)는 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기(34)와 상기 광 감쇠기(35)로부터 각각 전달받은 스톡스파와 펌프파를 커플링하여 광 검출기(38)로 전달한다(605).
그러면, 상기 광 검출기(38)는 상기 커플러(33)로부터 전달받은 펌프파와 스톡스파로부터 광 반송파를 검출한다(606).
본 발명은 상기와 같은 과정을 통해 효율적으로 광 반송파를 발생시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명은, 레이저 다이오드로부터 출력된 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프파와 상기 펌프파를 입력받은 유도 브릴루앙 산란 발생기가 발생한 스톡스파(stokes lightwave)를 헤테로다인 비팅하여 광 반송파를 발생시키기 때문에, 하나의 광원을 이용하여 광 반송파를 얻을 수 있으며, 주파수 안정화 장치나 삽입 잠금 레이저 및 모드 록킹 레이저와 같은 별도의 장치없이 간단하게 마이크로 또는 밀리미터 반송파를 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 유도 브릴루앙 산란 발생기로 브릴루앙/에르븀 광섬유 레이저(BEFL: Brillouin/Erbium Fiber laser)과 같은 주파수 발생기와 필터를 사용하여 다양한 주파수 범위를 갖는 광 반송파를 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 종래의 광 반송파 발생 장치의 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치의 일실시예 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치의 다른 실시예 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에 의해 발생한 마이크로 광 반송파 RF 스펙트럼의 일예시도.
도 5 는 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에서의 광 반송파 발생 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 6 은 본 발명에 따른 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에서의 광 반송파 발생 방법에 대한 다른 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 레이저 다이오드 22 : 구동 드라이버
23 : 광 회전기 24 : 유도 브릴루앙 산란 발생기
25 : 광 감쇠기 26 : 광섬유 회절격자
27 : 광 검출기

Claims (7)

  1. 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에 있어서,
    임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프광을 발생시키기 위한 펌프광 발생 수단;
    상기 펌프광 발생 수단에서 발생시킨 펌프광을 입력받아 유도 브릴루앙 산란 발생 수단으로 전달하고, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단으로부터 전달받은 펌프광(펌프파)과 산란광(스톡스파)을 광 검출 수단으로 전달하기 위한 광 회전 수단;
    상기 광 회전 수단으로부터 펌프광을 전달받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광을 발생하기 위한 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단;
    상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단을 통과한 펌프광의 세기를 조절하기 위한 광 감쇠 수단;
    상기 광 감쇠 수단을 통해 광 세기가 조절된 펌프광을 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단으로 반사시키기 위한 광 반사 수단; 및
    상기 광 회전 수단으로부터 전달받은 펌프광과 산란광을 이용하여 광 반송파를 검출하기 위한 상기 광 검출 수단
    을 포함하는 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치.
  2. 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에 있어서,
    임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프광을 발생시키기 위한 펌프광 발생 수단;
    상기 펌프광 발생 수단에서 발생시킨 펌프광을 분기하여 유도 브릴루앙 산란 발생 수단과 광 감쇠 수단으로 전달하고, 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단과 상기 광 감쇠 수단으로부터 각각 입력받은 산란광(스톡스파)과 펌프광(펌프파)을 광 검출 수단으로 전달하기 위한 커플링 수단;
    상기 커플링 수단에서 분기한 일측의 펌프광을 입력받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광(스톡스파)를 발생하기 위한 상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단;
    상기 커플링 수단에서 분기한 타측의 펌프광의 세기를 조절하기 위한 상기 광 감쇠 수단;
    상기 광 감쇠 수단을 통해 광 세기가 조절된 펌프광을 상기 광 감쇠 수단으로 반사시키기 위한 광 반사 수단;
    상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단을 통과한 펌프광을 제거하기 위한 광 종단 수단; 및
    상기 커플링 수단으로부터 전달받은 펌프광과 산란광을 이용하여 광 반송파를 검출하기 위한 상기 광 검출 수단
    을 포함하는 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단은,
    온도와 같은 외부 환경 요소에 따라 스톡스파(산란광)의 미세 주파수를 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단은,
    광섬유인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유도 브릴루앙 산란 발생 수단은,
    브릴루앙/에르븀 광섬유 레이저와 같은 주파수 발생기와 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치.
  6. 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에서의 광 반송파 발생 방법에 있어서,
    펌프광 발생기가 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프광을 발생시키는 펌프광 발생 단계;
    광 회전기가 상기 펌프광 발생기에서 발생시킨 펌프광을 유도 브릴루앙 산란 발생기로 전달하는 펌프광 전달 단계;
    상기 유도 브릴루앙 산란 발생기가 상기 광 회전기로부터 펌프광을 전달받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광을 발생하는 산란광 발생 단계;
    광섬유 회절격자가 광 감쇠기에 의해 세기가 조절된 펌프광을 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기로 반사시키는 펌프광 반사 단계;
    상기 광 회전기가 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기로부터 산란광과 펌프광을 전달받아 광 검출기로 전달하는 산란광/펌프광 전달 단계; 및
    상기 광 검출기가 상기 광 회전기로부터 전달받은 산란광과 펌프광으로부터 광 반송파를 검출하는 광 반송파 검출 단계
    를 포함하는 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에서의 광 반송파 발생 방법.
  7. 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에서의 광 반송파 발생 방법에 있어서,
    펌프광 발생기가 임계치 이상의 광파워 밀도를 갖는 펌프광을 발생시키는 펌프광 발생 단계;
    커플러가 상기 펌프광 발생기에서 발생시킨 펌프광을 유도 브릴루앙 산란 발생기와 광 감쇠기로 분기하는 펌프광 분기 단계;
    상기 유도 브릴루앙 산란 발생기가 상기 커플러에서 분기한 일측의 펌프광을 입력받아 유도 브릴루앙 산란을 통해 산란광을 발생하는 산란광 발생 단계;
    광섬유 회절격자가 상기 광 감쇠기에 의해 세기가 조절된 펌프광을 상기 광 감쇠기로 반사시키는 펌프광 반사 단계;
    상기 커플러가 상기 유도 브릴루앙 산란 발생기와 상기 광 감쇠기로부터 각각 입력받은 산란광과 펌프광을 광 검출기로 전달하는 산란광/펌프광 전달 단계; 및
    상기 광 검출기가 상기 커플러로부터 전달받은 산란광과 펌프광으로부터 광 반송파를 검출하는 광 반송파 검출 단계
    를 포함하는 마이크로웨이브 포토닉스 시스템용 광 반송파 발생 장치에서의 광 반송파 발생 방법.
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