KR101866650B1 - Apparatus and method for synchronization of a laser - Google Patents

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Abstract

일실시예에서, 레이저 동기화 장치는 RF 오실레이터에서 출력된 RF 신호 및 레이저에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 나타내는 오차 신호를 생성하는 위상 검출기, 상기 오차 신호에 기초하여 상기 레이저의 반복률을 제어하는 압전소자 제어부; 및 상기 오차 신호에 기초하여 상기 광 펄스열의 경로 상의 지연 라인을 제어하는 지연 라인 제어부를 포함한다.In one embodiment, the laser synchronization apparatus includes a phase detector that generates an error signal that represents a phase difference between an RF signal output from the RF oscillator and an optical pulse train output from the laser, a piezoelectric detector that controls the repetition rate of the laser based on the error signal, A device controller; And a delay line control unit for controlling a delay line on the path of the optical pulse train based on the error signal.

Figure R1020160101944
Figure R1020160101944

Description

레이저의 동기화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZATION OF A LASER}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZATION OF A LASER [0002]

레이저를 RF 오실레이터와 동기화시키는 장치 및 방법에 연관되며, 보다 구체적으로는 광 펄스열에 대한 지연 라인과 음향 광학 변조기를 이용하여 동기화를 수행하는 장치 및 방법에 연관된다.To an apparatus and method for synchronizing a laser with an RF oscillator, and more particularly to an apparatus and method for performing synchronization using a delay line for an optical pulse train and an acousto-optic modulator.

가속기 시스템이나 초고속 전자 회절 시스템에서, 펨토초 수준의 시간 동기화가 매우 중요하다. 또한, 광 원자시계, 신호 소스 분석기 등과 같은 고성능의 계측 장비 제작 기술에도 레이저의 광 펄스열과 RF 신호 간의 정밀한 동기화가 응용될 수 있다.In accelerator systems or super-fast electronic diffraction systems, femtosecond time synchronization is very important. In addition, precise synchronization between the optical pulse train of the laser and the RF signal can be applied to high-performance measurement equipment manufacturing technologies such as optical atomic clock and signal source analyzer.

예를 들어, 방사광 가속기와 같은 과학 시설에서 정밀한 동기화 기술은 높은 시간 분해능의 실험이 가능하도록 하여 기초과학 연구에 있어서 비약적인 발전을 가능하게 할 수 있으며, 추가적인 동기화 관련 연구의 밑바탕이 될 수 있다.For example, precise synchronization techniques in scientific facilities such as synchrotron radiation accelerates the development of fundamental scientific research by enabling experiments with high temporal resolution, and can be a base for further synchronization research.

세계적으로 수십 개의 고성능 가속기가 건설 중이거나 건설된 후 구동 중에 있기 때문에, 레이저의 광 펄스열과 RF 신호 간의 동기화 기술에 대한 수요는 지속적으로 높게 유지될 것으로 보인다.Since dozens of high-performance accelerators are under construction or in operation after construction, the demand for synchronization technology between the laser's optical pulse train and RF signals will continue to be high.

일측에 따르면, 레이저 동기화 장치는 RF 오실레이터에서 출력된 RF 신호 및 레이저에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 나타내는 오차 신호를 생성하는 위상 검출기, 상기 오차 신호에 기초하여 상기 레이저의 반복률을 제어하는 압전소자 제어부; 및 상기 오차 신호에 기초하여 상기 광 펄스열의 경로 상의 지연 라인을 제어하는 지연 라인 제어부를 포함한다.According to one aspect of the present invention, a laser synchronization apparatus includes a phase detector for generating an error signal representing a phase difference between an RF signal output from an RF oscillator and an optical pulse train output from a laser, a piezoelectric element for controlling a repetition rate of the laser based on the error signal, A control unit; And a delay line control unit for controlling a delay line on the path of the optical pulse train based on the error signal.

일실시예에서, 상기 지연 라인 제어부는, 상기 광 펄스열을 TM 모드 선형 편광에서 TE 모드 선형 편광으로 조절하는 반파장 위상지연자를 포함한다.In one embodiment, the delay line control includes a half-wave phase retarder that adjusts the optical pulse train from TM mode linear polarization to TE mode linear polarization.

일실시예에서, 상기 지연 라인 제어부는, 상기 광 펄스열을 분리하는 빔 스플리터, 상기 분리된 광 펄스열의 경로의 적어도 일부를 구성하는 지연 라인, 상기 분리된 광 펄스열의 경로 상에서 상기 광 펄스열의 위상을 지연시키는 사분파장 위상지연자, 상기 지연 라인의 일단에 배치되는 미러, 및 상기 미러의 위치를 이동시키도록 미러의 일측에 부착된 압전소자를 포함한다.In one embodiment, the delay line control unit includes a beam splitter for separating the optical pulse train, a delay line constituting at least a part of the path of the separated optical pulse train, a phase of the optical pulse train on the path of the separated optical pulse train, And a piezoelectric element attached to one side of the mirror so as to move the position of the mirror.

일실시예에서, 상기 지연 라인 제어부는 상기 압전소자를 제어함으로써 상기 분리된 광 펄스열의 경로의 길이를 제어한다.In one embodiment, the delay line control unit controls the length of the path of the separated optical pulse train by controlling the piezoelectric element.

일실시예에서, 레이저 동기화 장치는 상기 광 펄스열의 경로 상에서 상기 광 펄스열의 레벨이 일정하게 유지되도록 제어하는 상대세기잡음 제어부를 더 포함한다.In one embodiment, the laser synchronization apparatus further includes a relative-intensity-noise control unit for controlling the level of the optical pulse train to be constant on the path of the optical pulse train.

일실시예에서, 상기 상대세기잡음 제어부는, 상기 광 펄스열로부터 상기 광 펄스열에 대한 0차 빔을 발생시키는 음향 광학 변조기, 상기 0차 빔의 출력 크기를 검출하는 광 검출기, 및 상기 검출된 0차 빔의 출력 크기에 기초하여 상기 음향 광학 변조기의 RF 캐리어 주파수의 크기를 제어하는 서보 컨트롤러를 포함한다.In one embodiment, the relative-intensity-noise control unit includes an acousto-optic modulator for generating a zero-order beam for the optical pulse train from the optical pulse train, a photodetector for detecting an output size of the zero-th order beam, And a servo controller for controlling the magnitude of the RF carrier frequency of the acoustooptical modulator based on the output size of the beam.

다른 일측에 따르면, 레이저 동기화 장치는 RF 오실레이터에서 출력된 RF 신호 및 레이저에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 검출하는 위상 검출기, 상기 위상 차이에 기초하여 상기 레이저의 반복률을 제어하는 압전소자 제어부, 및 상기 광 펄스열의 출력 레벨이 일정하게 유지되도록 제어하는 상대 세기 잡음 제어부를 포함한다.According to another aspect, a laser synchronization apparatus includes a phase detector for detecting a phase difference between an RF signal output from an RF oscillator and an optical pulse train output from a laser, a piezoelectric element control section for controlling a repetition rate of the laser based on the phase difference, And a relative intensity noise controller for controlling the output level of the optical pulse train to be constant.

일실시예에서, 상기 상대세기잡음 제어부는, 상기 광 펄스열로부터 상기 광 펄스열에 대한 0차 빔을 발생시키는 음향 광학 변조기, 상기 0차 빔의 출력 크기를 검출하는 광 검출기, 및 상기 검출된 0차 빔의 출력 크기에 기초하여 상기 음향 광학 변조기의 RF 캐리어 주파수의 크기를 제어하는 서보 컨트롤러를 포함한다.In one embodiment, the relative-intensity-noise control unit includes an acousto-optic modulator for generating a zero-order beam for the optical pulse train from the optical pulse train, a photodetector for detecting an output size of the zero-th order beam, And a servo controller for controlling the magnitude of the RF carrier frequency of the acoustooptical modulator based on the output size of the beam.

다른 일측에 따르면, 레이저 동기화 방법은 RF 오실레이터에서 출력된 RF 신호 및 레이저에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 나타내는 오차 신호를 생성하는 단계, 상기 오차 신호에 기초하여 상기 레이저의 반복률을 제어하는 단계, 및 상기 오차 신호에 기초하여 상기 광 펄스열의 경로 상의 지연 라인을 제어하는 단계를 포함한다.According to another aspect, a laser synchronization method includes generating an error signal representing a phase difference between an RF signal output from an RF oscillator and an optical pulse train output from the laser, controlling a repetition rate of the laser based on the error signal, And controlling a delay line on the path of the optical pulse train based on the error signal.

일실시예에서, 상기 지연 라인을 제어하는 단계는, 상기 광 펄스열을 TM 모드 선형 편광에서 TE 모드 선형 편광으로 조절하는 단계를 포함한다.In one embodiment, controlling the delay line comprises adjusting the optical pulse train from TM mode linear polarization to TE mode linear polarization.

일실시예에서, 상기 지연 라인을 제어하는 단계는, 빔 스플리터를 이용하여 상기 광 펄스열을 분리하는 단계, 상기 분리된 광 펄스열을 지연 라인에 입사시키는 단계, 상기 분리된 광 펄스열의 경로 상에서 상기 광 펄스열의 위상을 사분파장 단위로 지연시키는 단계, 상기 지연 라인의 일단에 배치되는 미러를 이용하여 상기 광 펄스열을 반사시키는 단계, 및 상기 미러의 일측에 부착된 압전소자를 이용하여 상기 미러의 위치를 이동시키는 단계를 포함한다.In one embodiment, controlling the delay line includes separating the optical pulse train using a beam splitter, causing the separated optical pulse train to enter a delay line, The method comprising the steps of: delaying the phase of the pulse train by a quarter wavelength unit; reflecting the optical pulse train using a mirror disposed at one end of the delay line; and detecting the position of the mirror using a piezoelectric element attached to one side of the mirror .

일실시예에서, 상기 지연 라인을 제어하는 단계는, 상기 압전소자를 제어함으로써 상기 분리된 광 펄스열의 경로의 길이를 제어하는 단계를 포함한다.In one embodiment, controlling the delay line includes controlling the length of the path of the separated optical pulse train by controlling the piezoelectric element.

일실시예에서, 레이저 동기화 방법은 상기 광 펄스열의 경로 상에서 상기 광 펄스열의 레벨이 일정하게 유지되도록 제어하는 상대세기잡음 제어 단계를 더 포함한다.In one embodiment, the laser synchronization method further includes a relative intensity noise control step of controlling the level of the optical pulse train to be constant on the path of the optical pulse train.

일실시예에서, 상기 상대세기잡음 제어 단계는, 음향 광학 변조기를 이용하여 상기 광 펄스열로부터 상기 광 펄스열에 대한 0차 빔을 발생시키는 단계, 상기 0차 빔의 출력 크기를 검출하는 단계, 및 상기 검출된 0차 빔의 출력 크기에 기초하여 상기 음향 광학 변조기의 RF 캐리어 주파수의 크기를 제어하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the relative intensity noise control step includes generating a zero-th order beam for the optical pulse train from the optical pulse train using an acousto-optic modulator, detecting an output magnitude of the zero-th order beam, And controlling the magnitude of the RF carrier frequency of the acousto-optic modulator based on the detected magnitude of the output of the zero-order beam.

다른 일측에 따르면, 레이저 동기화 방법은 RF 오실레이터에서 출력된 RF 신호 및 레이저에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 나타내는 오차 신호를 생성하는 단계, 상기 오차 신호에 기초하여 상기 레이저의 반복률을 제어하는 단계, 및 상기 광 펄스열의 경로 상에서 상기 광 펄스열의 레벨이 일정하게 유지되도록 제어하는 상대세기잡음 제어 단계를 포함한다.According to another aspect, a laser synchronization method includes generating an error signal representing a phase difference between an RF signal output from an RF oscillator and an optical pulse train output from the laser, controlling a repetition rate of the laser based on the error signal, And a relative intensity noise control step of controlling the level of the optical pulse train to be constant on the path of the optical pulse train.

일실시예에서, 상기 상대세기잡음 제어 단계는, 음향 광학 변조기를 이용하여 상기 광 펄스열로부터 상기 광 펄스열에 대한 0차 빔을 발생시키는 단계, 상기 0차 빔의 출력 크기를 검출하는 단계, 및 상기 검출된 0차 빔의 출력 크기에 기초하여 상기 음향 광학 변조기의 RF 캐리어 주파수의 크기를 제어하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the relative intensity noise control step includes generating a zero-th order beam for the optical pulse train from the optical pulse train using an acousto-optic modulator, detecting an output magnitude of the zero-th order beam, And controlling the magnitude of the RF carrier frequency of the acousto-optic modulator based on the detected magnitude of the output of the zero-order beam.

도 1은 일실시예에 따라 레이저 및 RF 신호원 간의 동기화를 수행하는 레이저 동기화 장치의 부분 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따라 레이저 및 RF 신호원 간의 동기화를 수행하는 레이저 동기화 장치의 부분 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따라 레이저 및 RF 신호원 간의 동기화를 수행하는 레이저 동기화 장치의 부분 블록도이다.
도 4는 일실시예에 따른 광섬유 루프 기반 광-마이크로파 위상 검출기의 부분 블록도이다.
도 5는 일실시예에 따라 레이저 및 RF 신호원 간의 동기화를 수행하는 레이저 동기화 장치의 부분 블록도이다.1 is a partial block diagram of a laser synchronization apparatus that performs synchronization between a laser and an RF signal source in accordance with one embodiment.
2 is a partial block diagram of a laser synchronization apparatus that performs synchronization between a laser and an RF signal source in accordance with one embodiment.
3 is a partial block diagram of a laser synchronization apparatus that performs synchronization between a laser and an RF signal source in accordance with one embodiment.
4 is a partial block diagram of an optical fiber loop-based optical-microwave phase detector in accordance with one embodiment.
5 is a partial block diagram of a laser synchronization device that performs synchronization between a laser and an RF signal source in accordance with one embodiment.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of embodiments are set forth for illustration purposes only and may be embodied with various changes and modifications. Accordingly, the embodiments are not intended to be limited to the specific forms disclosed, and the scope of the disclosure includes changes, equivalents, or alternatives included in the technical idea.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first or second, etc. may be used to describe various elements, but such terms should be interpreted solely for the purpose of distinguishing one element from another. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, although other elements may be present in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are used to specify one or more of the described features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the rights is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 일실시예에 따라 레이저 및 RF 신호원 간의 동기화를 수행하는 레이저 동기화 장치의 부분 블록도이다. 일실시예에서, 레이저 동기화 장치는 RF 오실레이터(110)로부터 출력되는 RF 신호 및 레이저(120)로부터 출력되는 광 펄스열 간의 동기화를 수행할 수 있다. 레이저(120)는 예를 들어 티타늄 사파이어 레이저와 같은 포토캐소드 레이저 중 하나일 수 있다. 1 is a partial block diagram of a laser synchronization apparatus that performs synchronization between a laser and an RF signal source in accordance with one embodiment. In one embodiment, the laser synchronization apparatus can perform synchronization between the RF signal output from the RF oscillator 110 and the optical pulse train output from the laser 120. [ The laser 120 may be one of a photocathode laser such as, for example, a titanium sapphire laser.

일실시예에서, 레이저 동기화 장치는 상대세기잡음 제어부(130), 지연 라인 제어부(140), 빔 스플리터(150), 제1 위상 검출기(160), 제2 위상 검출기(170) 및 압전 소자 제어부(180)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the laser synchronization apparatus includes a relative intensity noise control unit 130, a delay line control unit 140, a beam splitter 150, a first phase detector 160, a second phase detector 170, 180 < / RTI >

상대세기잡음 제어부(130)는 광 펄스열의 광 경로 상에서 광 펄스열의 레벨이 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다. 구체적으로, 상대세기잡음 제어부(130)는 서보 제어 방식을 이용하여 레이저 빔의 상대세기잡음이 줄어드는 방향으로 RF 캐리어 주파수의 크기를 제어할 수 있다. 상대세기잡음 제어부(130)의 구체적인 동작에 관하여는 아래에서 도 3을 참조하여 더 상세하게 설명된다.The relative intensity noise controller 130 can control the level of the optical pulse train to be constant on the optical path of the optical pulse train. Specifically, the relative-intensity-noise control unit 130 may control the magnitude of the RF carrier frequency in a direction in which the relative intensity noise of the laser beam is reduced using the servo control method. The specific operation of the relative intensity noise controller 130 will be described in more detail below with reference to FIG.

지연 라인 제어부(140)는 RF 오실레이터(110)에서 출력된 RF 신호 및 레이저(120)에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 나타내는 오차 신호에 기초하여 광 펄스열의 경로 상의 지연 라인을 제어할 수 있다. 지연 라인 제어부(140)는 레이저(120)의 반복률 조절을 통한 동기화 기능에 더하여 지연 라인의 제어를 통한 추가적인 동기화 기능을 제공할 수 있다. 구체적으로, 지연 라인 제어부(140)는 광 펄스열의 진행 경로의 길이를 제어할 수 있으며, 이를 위하여 하나 이상의 압전소자를 포함하는 지연 라인을 구비할 수 있다. 지연 라인 제어부(140)의 구체적인 동작에 관하여는 아래에서 도 3을 참조하여 더 상세하게 설명된다.The delay line control unit 140 can control the delay line on the path of the optical pulse train based on the error signal indicating the phase difference between the RF signal output from the RF oscillator 110 and the optical pulse train output from the laser 120. [ The delay line control unit 140 may provide an additional synchronization function through the control of the delay line in addition to the synchronization function through the adjustment of the repetition rate of the laser 120. [ Specifically, the delay line control unit 140 may control the length of the path of the optical pulse train, and may include a delay line including at least one piezoelectric element. The specific operation of the delay line control unit 140 will be described in more detail below with reference to FIG.

빔 스플리터(150)는 입사한 광 펄스열을 원하는 진행 방향으로 나누어 진행시키는 역할을 한다. 예를 들어, 빔 스플리터(150)는 제1 위상 검출기(160) 및 제2 위상 검출기(170)에 입력될 광 펄스열을 대응되는 광 경로 상으로 각각 진행시킬 수 있다.The beam splitter 150 divides the incident optical pulse train into a desired traveling direction and advances it. For example, the beam splitter 150 may advance the optical pulse train to be input to the first phase detector 160 and the second phase detector 170, respectively, on the corresponding optical path.

제1 위상 검출기(160) 및 제2 위상 검출기(170)는 RF 신호와 광 펄스열 간의 위상 차이를 검출하여 오차 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 위상 검출기(160) 및 제2 위상 검출기(170)로는 광섬유 루프 기반 광-마이크로파 위상 검출기(fiber loop based optical-microwave phase detector, FLOM-PD)가 이용될 수 있다. 광섬유 루프 기반 광-마이크로파 위상 검출기는 일반적으로 위상 검출에 사용하는 믹서와는 달리 균형 광세기 검출방식을 이용한다. 광섬유 루프 기반 광-마이크로파 위상 검출기의 구체적인 동작에 관하여는 아래에서 도 4를 참조하여 더 상세하게 설명된다.The first and second phase detectors 160 and 170 may detect the phase difference between the RF signal and the optical pulse train to generate an error signal. For example, a fiber loop based optical-microwave phase detector (FLOM-PD) may be used as the first and second phase detectors 160 and 170. Fiber optic loop-based optical-microwave phase detectors generally use balanced optical intensity detection, unlike mixers used for phase detection. The specific operation of the optical fiber loop-based optical-microwave phase detector will be described in more detail below with reference to Fig.

제1 위상 검출기(160)는 제어 루프 내에 위치하는 위상 검출기로서 동기화를 위한 제어 루프에 활용될 수 있고, 제2 위상 검출기(170)는 제어 루프 외부에 위치하는 위상 검출기로서 실제 사용될 빔의 성능의 측정에 이용될 수 있다.The first phase detector 160 may be utilized in a control loop for synchronization as a phase detector located in the control loop and the second phase detector 170 may be utilized as a phase detector located outside the control loop, Can be used for measurement.

압전소자 제어부(180)는 RF 오실레이터(110)에서 출력된 RF 신호 및 레이저(120)에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 나타내는 오차 신호에 기초하여 레이저(120)의 반복률을 제어할 수 있다. 여기서 반복률이란 펄스와 펄스 사이의 시간 간격(주기)의 역수를 의미한다.The piezoelectric element control unit 180 can control the repetition rate of the laser 120 based on the error signal indicating the phase difference between the RF signal output from the RF oscillator 110 and the optical pulse train output from the laser 120. [ Here, the repetition rate means the reciprocal of the time interval (period) between the pulse and the pulse.

압전소자 제어부(180)는 레이저(120)에 부착된 두 종류의 압전소자를 제어할 수 있다. 넓은 대역폭과 짧은 이동거리를 가지는 짧은 압전소자(short piezoelectric transducer, short pzt)는 밀리초 보다 빠른 수준의 오차 신호에 따라 레이저의 반복률을 조절하는 역할을 한다. 좁은 대역폭과 긴 이동거리를 가지는 긴 압전소자(long piezoelectric transducer, long pzt)는 짧은 압전소자의 제한된 이동거리를 보정하는 역할을 하며, 장시간 동안 발생하는 타이밍 드리프트를 보정하는 데 이용된다.The piezoelectric element control unit 180 can control two kinds of piezoelectric elements attached to the laser 120. [ A short piezoelectric transducer (short piezoelectric transducer) with a wide bandwidth and a short travel distance controls the repetition rate of the laser according to an error signal of a level higher than milliseconds. A long piezoelectric transducer (long piezoelectric transducer, long pzt) with a narrow bandwidth and long travel distance serves to compensate for the limited travel distance of short piezoelectric elements and is used to compensate for the timing drift that occurs over a long period of time.

압전소자 제어부(180)는 서보 제어 방식으로 오차 신호를 0으로 수렴시키는 방향으로 반대 신호를 발생시켜 두 종류의 압전소자를 제어하여 레이저(120)와 RF 오실레이터(110)의 동기화를 수행할 수 있다.The piezoelectric element control unit 180 can generate the opposite signal in the servo control system in the direction of converging the error signal to 0 and control the two types of piezoelectric elements to perform synchronization between the laser 120 and the RF oscillator 110 .

이상에서 살펴본 바와 같이, 일실시예에 따른 레이저 동기화 장치는 크게 세 가지 서보 제어 루프를 포함할 수 있다.As described above, the laser synchronization apparatus according to one embodiment may include three servo control loops.

첫 번째 루프는 RF 오실레이터(110)에서 출력된 RF 신호 및 레이저(120)에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 나타내는 오차 신호를 제1 위상 검출기(160)를 통해 획득하고, 오차 신호에 기초하여 압전소자 제어부(180)를 이용하여 레이저(120)의 반복률을 제어하는 루프이다.The first loop acquires an error signal representing a phase difference between the RF signal output from the RF oscillator 110 and the optical pulse string output from the laser 120 through the first phase detector 160, And is a loop for controlling the repetition rate of the laser 120 by using the element control unit 180. [

두 번째 루프는 제1 위상 검출기(160)를 통해 획득한 동일한 오차 신호에 기초하여 지연 라인 제어부(140)를 이용하여 광 펄스열의 진행 경로의 길이를 제어하는 루프이다.The second loop is a loop for controlling the length of the path of the optical pulse train using the delay line controller 140 based on the same error signal acquired through the first phase detector 160.

세 번째 루프는 음향 광학 변조기를 구비한 상대세기잡음 제어부(130)를 이용하여 레이저 빔의 상대세기잡음을 제어하는 루프이다. 첫 번째 루프와 두 번째 루프가 단시간 안정도를 향상시키기 위한 제어 루프라면, 세 번째 루프는 장시간 안정도를 향상시키기 위한 제어 루프이다. 세 번째 루프를 통해 온도의 변동이 심한 가속기 환경에서도 장시간 안정도를 유지할 수 있다.The third loop is a loop for controlling the relative intensity noise of the laser beam using the relative-intensity-noise control unit 130 having the acousto-optic modulator. If the first loop and the second loop are control loops to improve short-term stability, the third loop is a control loop to improve long-term stability. Through the third loop, stability can be maintained for a long period of time even in accelerator environment where temperature fluctuation is severe.

도 2는 일실시예에 따라 레이저 및 RF 신호원 간의 동기화를 수행하는 레이저 동기화 장치의 부분 블록도이다. 도 2를 참조하여, 제안되는 지연 라인 제어부의 동작을 예시적으로 설명한다. 일실시예에서, 레이저 동기화 장치는 레이저(210), 지연 라인(220), 위상 검출기(230) 및 서보 컨트롤러(240)를 포함할 수 있다.2 is a partial block diagram of a laser synchronization apparatus that performs synchronization between a laser and an RF signal source in accordance with one embodiment. Referring to FIG. 2, the operation of the proposed delay line control unit will be described as an example. In one embodiment, the laser synchronization device may include a laser 210, a delay line 220, a phase detector 230, and a servo controller 240.

낮은 오프셋 주파수 영역의 보상을 통해 동기화 성능을 추가적으로 개선할 수 있다. 레이저에 부착된 자체 압전소자에 의해 제어되기 어려운 주파수 영역, 예를 들어 약 100 Hz 내지 1 kHz 에 해당되는 주파수 영역에 대하여는 위상 잡음 억제가 충분히 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 낮은 오프셋 주파수 영역의 보상을 위해 레이저 공진기 외부의 빔 진행 경로의 길이 변화를 이용할 수 있다.The compensation of the low offset frequency domain can further improve the synchronization performance. The phase noise suppression may not be sufficiently achieved in a frequency region that is difficult to be controlled by a self-piezoelectric element attached to the laser, for example, a frequency region corresponding to about 100 Hz to 1 kHz. Therefore, a change in the length of the beam path outside the laser resonator can be used for compensation of the low offset frequency region.

일반적으로 빔 진행 경로의 길이 변화는 모터라이즈드 스테이지(motorized stage) 또는 압전소자를 이용하여 제어된다. 하지만, 모터라이즈드 스테이지는 속도가 느려 kHz 수준의 주파수 범위의 보상에는 활용하기 어렵다. 압전소자의 경우 속도는 빠르지만, 보상 가능한 길이가 짧아 충분한 보상이 어렵다는 단점이 있다. 이러한 단점의 해결을 위하여, 복수의 압전소자를 포함하는 지연 라인 구조가 제안된다.Generally, the change in the length of the beam path is controlled using a motorized stage or a piezoelectric element. However, the motorized stage is slow and difficult to compensate for the frequency range of the kHz level. Although the piezoelectric element has a high speed, it has a disadvantage in that it is difficult to sufficiently compensate for a short compensation length. To solve this disadvantage, a delay line structure including a plurality of piezoelectric elements is proposed.

일실시예에서, 지연 라인(220)은 레이저(210)와 위상검출기(230) 사이에 위치하고, 광 펄스열의 경로 지연을 위해 반파장 위상지연자(half wave plate)(211), 복수의 편광 빔 스플리터(polarization beam splitter)(212a, 212b), 사분파장 위상지연자(quarter wave plate)(213a, 213b, 213c, 213d), 및 복수의 압전소자(214a, 214b, 214c, 214d)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the delay line 220 is located between the laser 210 and the phase detector 230 and includes a half wave phase retarder 211 for path delay of the optical pulse train, A polarization beam splitter 212a and 212b, a quarter wave phase retarder 213a, 213b, 213c and 213d and a plurality of piezoelectric elements 214a, 214b, 214c and 214d. have.

TM 모드 선형 편광을 가지는 레이저 빔 출력을 지연 라인(220)에 입사시키기 전에 반파장 위상지연자(211)를 이용하여 TE 모드 선형 편광으로 조절할 수 있다. 하나의 편광빔 스플리터(212a)를 통과하는 동안 두 개의 압전소자(214a, 214b)에 부착된 거울에 의해 두 번 반사되고, 사분파장 위상지연자(213a, 213b)를 총 네 번 통과하게 된다. 사분파장 위상지연자를 네 번 통과하게 되면, 입사했던 TE 모드 선형 편광이 그대로 출력된다. 이러한 방식으로 복수의 압전소자의 총 이동 가능 범위만큼 광 펄스열의 경로 길이의 변화를 유발할 수 있다.The TE mode linear polarization can be adjusted using the half-wave phase retarder 211 before the laser beam output having the TM mode linear polarization is incident on the delay line 220. [ Is reflected twice by the mirror attached to the two piezoelectric elements 214a and 214b while passing through one polarization beam splitter 212a and passes through the quadrature phase retarders 213a and 213b four times in total. If the quadrature phase retarder passes four times, the incident TE mode linearly polarized light is output as it is. In this way, it is possible to cause a change in the path length of the optical pulse train by the total movable range of the plurality of piezoelectric elements.

저주파수 영역의 제어를 위해서 위상검출기(230)의 오차 신호 중 저주파수(예를 들어, 1 kHz 이하)영역을 저대역 필터(미도시)를 이용하여 필터링을 한다. 저주파수 영역만 필터링된 오차 신호에 기초하여 서보 컨트롤러(240)를 통해 오차 신호를 줄이는 방향으로 압전소자(214a, 214b, 214c, 214d)를 조절하여 지연 라인(220)을 제어할 수 있다.(For example, 1 kHz or less) of the error signal of the phase detector 230 is filtered using a low-pass filter (not shown) in order to control the low-frequency region. It is possible to control the delay line 220 by adjusting the piezoelectric elements 214a, 214b, 214c, and 214d in the direction of reducing the error signal through the servo controller 240 based on the error signal filtered only in the low frequency region.

필요한 지연 길이에 따라 편광빔 스플리터, 위상지연자, 압전소자의 개수 및 배치의 설계 변경이 가능하며, 압전소자의 대역폭과 이동가능범위를 조절하여 다양한 주파수 영역의 위상 잡음에 대한 제어가 가능하다.It is possible to change the design and the number of polarization beam splitter, phase retarder, and the number of piezoelectric elements according to the required delay length. It is possible to control phase noise in various frequency ranges by adjusting the bandwidth and movable range of the piezoelectric element.

도 3은 일실시예에 따라 레이저 및 RF 신호원 간의 동기화를 수행하는 레이저 동기화 장치의 부분 블록도이다. 도 3을 참조하여, 제안되는 상대세기잡음 제어부의 동작을 예시적으로 설명한다. 일실시예에서, 레이저 동기화 장치는 레이저(310), 음향 광학 변조기(320), 광 검출기(330) 및 서보 컨트롤러(340)를 포함할 수 있다.3 is a partial block diagram of a laser synchronization apparatus that performs synchronization between a laser and an RF signal source in accordance with one embodiment. Referring to FIG. 3, the operation of the proposed relative intensity noise control unit will be described as an example. In one embodiment, the laser synchronization device may include a laser 310, an acousto-optic modulator 320, a photodetector 330 and a servo controller 340.

레이저 빔이 음향 광학 변조기(320)를 통과하게 되면, 음향 광학 변조기(320)는 0차 빔과 1차 빔을 나누어 출력할 수 있다. 0차 빔과 1차 빔의 출력 크기의 합은 항상 입력 크기와 같은데, 0차 빔과 1차 빔의 크기의 비율은 음향 광학 변조기(320)에 입력되는 RF 캐리어 주파수의 크기에 따라 달라진다.When the laser beam passes through the acousto-optical modulator 320, the acousto-optic modulator 320 can divide the 0th order beam and the 1st order beam and output them. The sum of the output sizes of the 0 < th > order beam and the 1 < st > order beam is always the same as the input size, and the ratio of the size of the 0 < th > order beam and the 1 < st > order beam varies depending on the size of the RF carrier frequency inputted to the acousto-optic modulator 320. [

따라서, 예를 들어 광 검출기(330)를 이용하여 레이저 빔의 0차 빔의 출력 크기 변화 측정이 가능하며, 이에 기초하여 서보 컨트롤러(340)를 이용하여 오차 신호를 발생시킨 뒤, 오차 신호만큼 RF 캐리어 주파수의 크기를 제어하게 되면 레이저(310)의 상대세기잡음이 줄어드는 방향으로의 서보 제어가 가능하다. 이를 통해 음향 광학 변조기(320)를 통과하는 광 펄스열의 출력이 일정하게 유지될 수 있다.Therefore, for example, it is possible to measure the output magnitude variation of the 0th order beam of the laser beam using the photodetector 330, generate an error signal using the servo controller 340 based thereon, Controlling the magnitude of the carrier frequency enables the servo control in the direction in which the relative intensity noise of the laser 310 is reduced. So that the output of the optical pulse train passing through the acousto-optic modulator 320 can be kept constant.

도 4는 일실시예에 따른 광섬유 루프 기반 광-마이크로파 위상 검출기의 부분 블록도이다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 위상 검출기는 도 4에 도시된 광섬유 루프 기반 광-마이크로파 위상 검출기(400)를 포함할 수 있다.4 is a partial block diagram of an optical fiber loop-based optical-microwave phase detector in accordance with one embodiment. For example, the phase detector of FIGS. 1 and 2 may include the optical fiber loop-based optical-microwave phase detector 400 shown in FIG.

일실시예에서, 위상 검출기(400)는 서큘레이터(410), 커플러(420), 위상 변조기(430), 비가역 사분파장 바이어스(440), 균형 광 검출기(450)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the phase detector 400 may include a circulator 410, a coupler 420, a phase modulator 430, an irreversible quadrant wavelength bias 440, and a balanced photodetector 450.

서큘레이터(410)는 레이저를 통해 입력되는 광 펄스 열을 순환시키는 역할을 수행한다. 여기서, 서큘레이터로(410)로 입력되는 광 펄스는 모드 잠금된(mode-locked) 레이저로부터 발생될 수 있다. 상기 광 펄스의 편광 상태는 편광 제어기에 의해 편광자의 출력 부분에 구비되는 편광 유지 광섬유의 광축에 맞도록 조절될 수 있다.The circulator 410 functions to circulate the optical pulse train inputted through the laser. Here, the optical pulse input to the circulator 410 may be generated from a mode-locked laser. The polarization state of the optical pulse can be adjusted by the polarization controller to match the optical axis of the polarization maintaining optical fiber provided at the output portion of the polarizer.

커플러(420)는 서큘레이터(410)를 통해 입력된 광 펄스열의 파워를 반으로 나누어 제1 광 펄스열 및 제2 광 펄스열을 생성한다. 커플러(410)를 통과한 제1 광 펄스열 및 제2 광 펄스열은 각각 루프의 반대방향으로 진행되며, 제1 광 펄스열 및 제2 광 펄스열이 루프를 순환하여 커플러에서 다시 합쳐질 때 발생하는 간섭 현상을 이용하여 위상 차이에 대한 정보를 광 세기 차이에 대한 정보로 변환한다.The coupler 420 divides the power of the optical pulse train inputted through the circulator 410 into halves to generate a first optical pulse train and a second optical pulse train. The first optical pulse train and the second optical pulse train that have passed through the coupler 410 proceed in the opposite direction of the loop, and the interference phenomenon that occurs when the first optical pulse train and the second optical pulse train circulate in the loop and are re- Information on the phase difference is converted into information on the light intensity difference.

루프는 도 4에 도시된 바와 같이 커플러(410), 위상 변조기(430) 및 비가역 사분파장 바이어스(440)를 포함하는 사냑 루프 간섭계일 수 있다. 이 경우, 위상 변조기(430)는 광 펄스열과 RF/마이크로파를 입력 받아 RF/마이크로파의 전압에 비례하여 제1 광 펄스열의 위상을 변조한다. 비가역 사분파장 바이어스(440)는 제1 광 펄스열의 위상을 사분파장만큼 변화시키고 제2 광 펄스열의 위상은 그대로 유지시킬 수 있다.The loop may be a Sagn loop interferometer including coupler 410, phase modulator 430 and irreversible quadrant wavelength bias 440 as shown in FIG. In this case, the phase modulator 430 receives the optical pulse train and the RF / microwave and modulates the phase of the first optical pulse train in proportion to the voltage of the RF / microwave. The irreversible quadrant wavelength bias 440 can change the phase of the first optical pulse train by a quarter wavelength and maintain the phase of the second optical pulse train as is.

균형 광 검출기(450)는 광 세기 차이에 대한 정보를 전기 신호로 변환함으로써 광 펄스열과 RF 신호원 간의 타이밍 오차에 해당하는 전기 신호를 검출한다.The balanced photodetector 450 detects an electrical signal corresponding to a timing error between the optical pulse train and the RF signal source by converting information on the optical intensity difference into an electrical signal.

도 5는 일실시예에 따라 레이저 및 RF 신호원 간의 동기화를 수행하는 레이저 동기화 장치의 부분 블록도이다. 도 5의 레이저 동기화 장치는 예를 들어 도 1의 레이저 동기화 장치를 보다 구체적으로 구현한 실시예일 수 있다. 다만, 일부 구성이 생략되거나 추가될 수 있으며, 본 발명의 범위는 도시된 예에 제한되어 해석되지 않는다.5 is a partial block diagram of a laser synchronization device that performs synchronization between a laser and an RF signal source in accordance with one embodiment. The laser synchronization device of FIG. 5 may be, for example, a more specific embodiment of the laser synchronization device of FIG. However, some configurations may be omitted or added, and the scope of the present invention is not limited to the illustrated examples.

일실시예에서, 레이저 동기화 장치는 RF 오실레이터(510)로부터 출력되는 RF 신호 및 레이저(520)로부터 출력되는 광 펄스열 간의 동기화를 수행할 수 있다. 레이저(520)는 예를 들어 티타늄 사파이어 레이저와 같은 포토캐소드 레이저 중 하나일 수 있다.In one embodiment, the laser synchronization apparatus can perform synchronization between the RF signal output from the RF oscillator 510 and the optical pulse train output from the laser 520. [ The laser 520 may be one of a photocathode laser, such as, for example, a titanium sapphire laser.

일실시예에서, 레이저 동기화 장치는 상대세기잡음 제어부(530), 지연 라인 제어부(540), 빔 스플리터(550), 제1 위상 검출기(560), 제2 위상 검출기(570) 및 압전 소자 제어부(580)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the laser synchronization apparatus includes a relative intensity noise control unit 530, a delay line control unit 540, a beam splitter 550, a first phase detector 560, a second phase detector 570, 580).

일실시예에서, 상대세기잡음 제어부(530)는 음향 광학 변조기(531), 광 검출기(532, 533), 필터(534), 서보 컨트롤서(535), 증폭기(536)을 포함할 수 있다. 각 구성요소들의 구체적인 동작은 위에서 도 1 및 도 3을 참조하여 설명된 바와 같다.In one embodiment, the relative intensity noise controller 530 may include an acousto-optic modulator 531, photodetectors 532 and 533, a filter 534, a servo controller 535, and an amplifier 536. The specific operation of each component is as described above with reference to FIGS. 1 and 3. FIG.

일실시예에서, 지연 라인 제어부(540)는 지연 라인(541), 필터(542), 서보 컨트롤러(543) 및 증폭기(544)를 포함할 수 있다. 각 구성요소들의 구체적인 동작은 위에서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 바와 같다.In one embodiment, the delay line control 540 may include a delay line 541, a filter 542, a servo controller 543, and an amplifier 544. The specific operation of each component is as described above with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

일실시예에서, 압전 소자 제어부(580)는 필터(581, 582), 서보 컨트롤러(583, 584) 및 증폭기(585)를 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 필터(581), 서보 컨트롤러(583) 및 증폭기(585)는 레이저(520)의 짧은 압전소자(short pzt)를 제어하는 데 이용될 수 있다. 또한, 필터(582) 및 서보 컨트롤러(584)는 레이저(520)의 긴 압전소자(long pzt)를 제어하는 데 이용될 수 있다.In one embodiment, the piezoelectric element control 580 may include filters 581 and 582, servo controllers 583 and 584, and an amplifier 585. The filter 581, the servo controller 583 and the amplifier 585 can be used to control the short piezoelectric element of the laser 520 (short pzt). The filter 582 and the servo controller 584 can also be used to control the long piezoelectric element of the laser 520 (long pzt).

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented in hardware components, software components, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, such as an array, a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (16)

RF 오실레이터에서 출력된 RF 신호 및 레이저에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 나타내는 오차 신호를 생성하는 위상 검출기;
상기 오차 신호에 기초하여 상기 레이저의 반복률을 제어하는 압전소자 제어부;
상기 오차 신호에 기초하여 상기 광 펄스열의 경로 상의 지연 라인을 제어하는 지연 라인 제어부; 및
상기 광 펄스열의 경로 상에서 상기 광 펄스열의 레벨이 일정하게 유지되도록 제어하는 상대세기잡음 제어부
를 포함하는, 레이저 동기화 장치.A phase detector for generating an error signal indicating a phase difference between an RF signal output from the RF oscillator and an optical pulse train output from the laser;
A piezoelectric element control unit for controlling a repetition rate of the laser based on the error signal;
A delay line control unit for controlling a delay line on the path of the optical pulse train based on the error signal; And
A relative-intensity-noise control unit for controlling the level of the optical pulse train to be constant on a path of the optical pulse train,
/ RTI > 제1항에 있어서,
상기 지연 라인 제어부는,
상기 광 펄스열을 TM 모드 선형 편광에서 TE 모드 선형 편광으로 조절하는 반파장 위상지연자
를 포함하는, 레이저 동기화 장치.The method according to claim 1,
The delay line control unit,
A half-wave phase retarder for adjusting the optical pulse train from TM mode linear polarization to TE mode linear polarization
/ RTI > 제1항에 있어서,
상기 지연 라인 제어부는,
상기 광 펄스열을 분리하는 빔 스플리터;
상기 분리된 광 펄스열의 경로의 적어도 일부를 구성하는 지연 라인;
상기 분리된 광 펄스열의 경로 상에서 상기 광 펄스열의 위상을 지연시키는 사분파장 위상지연자;
상기 지연 라인의 일단에 배치되는 미러; 및
상기 미러의 위치를 이동시키도록 미러의 일측에 부착된 압전소자
를 포함하는, 레이저 동기화 장치.The method according to claim 1,
The delay line control unit,
A beam splitter for separating the optical pulse train;
A delay line constituting at least a part of a path of the separated optical pulse train;
A quarter wave phase retarder for delaying the phase of the optical pulse train on the path of the separated optical pulse train;
A mirror disposed at one end of the delay line; And
A piezoelectric element attached to one side of the mirror so as to move the position of the mirror;
/ RTI > 제3항에 있어서,
상기 지연 라인 제어부는 상기 압전소자를 제어함으로써 상기 분리된 광 펄스열의 경로의 길이를 제어하는, 레이저 동기화 장치.The method of claim 3,
Wherein the delay line control unit controls the length of the path of the separated optical pulse train by controlling the piezoelectric element. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 상대세기잡음 제어부는,
상기 광 펄스열로부터 상기 광 펄스열에 대한 0차 빔을 발생시키는 음향 광학 변조기;
상기 0차 빔의 출력 크기를 검출하는 광 검출기; 및
상기 검출된 0차 빔의 출력 크기에 기초하여 상기 음향 광학 변조기의 RF 캐리어 주파수의 크기를 제어하는 서보 컨트롤러
를 포함하는, 레이저 동기화 장치.The method according to claim 1,
Wherein the relative intensity noise control unit comprises:
An acousto-optical modulator for generating a zero-order beam for the optical pulse train from the optical pulse train;
A photodetector for detecting an output magnitude of the zero order beam; And
And a servo controller for controlling the magnitude of the RF carrier frequency of the acoustooptical modulator based on the detected magnitude of the output of the zero-
/ RTI > RF 오실레이터에서 출력된 RF 신호 및 레이저에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 검출하는 위상 검출기;
상기 위상 차이에 기초하여 상기 레이저의 반복률을 제어하는 압전소자 제어부; 및
상기 광 펄스열의 출력 레벨이 일정하게 유지되도록 제어하는 상대 세기 잡음 제어부
를 포함하는, 레이저 동기화 장치.A phase detector for detecting a phase difference between an RF signal output from the RF oscillator and an optical pulse train output from the laser;
A piezoelectric element control unit for controlling the repetition rate of the laser based on the phase difference; And
A relative-intensity-noise control unit for controlling the output level of the optical pulse train to be constant,
/ RTI > 제7항에 있어서,
상기 상대 세기 잡음 제어부는,
상기 광 펄스열로부터 상기 광 펄스열에 대한 0차 빔을 발생시키는 음향 광학 변조기;
상기 0차 빔의 출력 크기를 검출하는 광 검출기; 및
상기 검출된 0차 빔의 출력 크기에 기초하여 상기 음향 광학 변조기의 RF 캐리어 주파수의 크기를 제어하는 서보 컨트롤러
를 포함하는, 레이저 동기화 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the relative intensity noise control unit comprises:
An acousto-optical modulator for generating a zero-order beam for the optical pulse train from the optical pulse train;
A photodetector for detecting an output magnitude of the zero order beam; And
And a servo controller for controlling the magnitude of the RF carrier frequency of the acoustooptical modulator based on the detected magnitude of the output of the zero-
/ RTI > RF 오실레이터에서 출력된 RF 신호 및 레이저에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 나타내는 오차 신호를 생성하는 단계;
상기 오차 신호에 기초하여 상기 레이저의 반복률을 제어하는 단계;
상기 오차 신호에 기초하여 상기 광 펄스열의 경로 상의 지연 라인을 제어하는 단계; 및
상기 광 펄스열의 경로 상에서 상기 광 펄스열의 레벨이 일정하게 유지되도록 제어하는 상대세기잡음 제어 단계
를 포함하는, 레이저 동기화 방법.Generating an error signal indicating a phase difference between an RF signal output from the RF oscillator and an optical pulse train output from the laser;
Controlling a repetition rate of the laser based on the error signal;
Controlling a delay line on the path of the optical pulse train based on the error signal; And
A relative-intensity-noise control step of controlling the level of the optical pulse train to be constant on the path of the optical pulse train
/ RTI > 제9항에 있어서,
상기 지연 라인을 제어하는 단계는,
상기 광 펄스열을 TM 모드 선형 편광에서 TE 모드 선형 편광으로 조절하는 단계
를 포함하는, 레이저 동기화 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step of controlling the delay line comprises:
Adjusting the optical pulse train from TM mode linear polarization to TE mode linear polarization
/ RTI > 제9항에 있어서,
상기 지연 라인을 제어하는 단계는,
빔 스플리터를 이용하여 상기 광 펄스열을 분리하는 단계;
상기 분리된 광 펄스열을 지연 라인에 입사시키는 단계;
상기 분리된 광 펄스열의 경로 상에서 상기 광 펄스열의 위상을 사분파장 단위로 지연시키는 단계;
상기 지연 라인의 일단에 배치되는 미러를 이용하여 상기 광 펄스열을 반사시키는 단계; 및
상기 미러의 일측에 부착된 압전소자를 이용하여 상기 미러의 위치를 이동시키는 단계
를 포함하는, 레이저 동기화 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step of controlling the delay line comprises:
Separating the optical pulse train using a beam splitter;
Introducing the separated optical pulse train into a delay line;
Delaying the phase of the optical pulse train on a path of the separated optical pulse train by a quarter wavelength unit;
Reflecting the optical pulse train using a mirror disposed at one end of the delay line; And
Moving the position of the mirror using a piezoelectric element attached to one side of the mirror
/ RTI > 제11항에 있어서,
상기 지연 라인을 제어하는 단계는,
상기 압전소자를 제어함으로써 상기 분리된 광 펄스열의 경로의 길이를 제어하는 단계를 포함하는, 레이저 동기화 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the step of controlling the delay line comprises:
And controlling the length of the path of the separated optical pulse train by controlling the piezoelectric element. 삭제delete 제9항에 있어서,
상기 상대세기잡음 제어 단계는,
음향 광학 변조기를 이용하여 상기 광 펄스열로부터 상기 광 펄스열에 대한 0차 빔을 발생시키는 단계;
상기 0차 빔의 출력 크기를 검출하는 단계; 및
상기 검출된 0차 빔의 출력 크기에 기초하여 상기 음향 광학 변조기의 RF 캐리어 주파수의 크기를 제어하는 단계
를 포함하는, 레이저 동기화 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the relative intensity noise control step comprises:
Generating a zero-order beam for the optical pulse train from the optical pulse train using an acousto-optic modulator;
Detecting an output magnitude of the zero-th order beam; And
Controlling the magnitude of the RF carrier frequency of the acousto-optic modulator based on the detected output magnitude of the 0 < th > order beam
/ RTI > RF 오실레이터에서 출력된 RF 신호 및 레이저에서 출력된 광 펄스열 간의 위상 차이를 나타내는 오차 신호를 생성하는 단계;
상기 오차 신호에 기초하여 상기 레이저의 반복률을 제어하는 단계; 및
상기 광 펄스열의 경로 상에서 상기 광 펄스열의 레벨이 일정하게 유지되도록 제어하는 상대세기잡음 제어 단계
를 포함하는, 레이저 동기화 방법.Generating an error signal indicating a phase difference between an RF signal output from the RF oscillator and an optical pulse train output from the laser;
Controlling a repetition rate of the laser based on the error signal; And
A relative-intensity-noise control step of controlling the level of the optical pulse train to be constant on the path of the optical pulse train
/ RTI > 제15항에 있어서,
상기 상대세기잡음 제어 단계는,
음향 광학 변조기를 이용하여 상기 광 펄스열로부터 상기 광 펄스열에 대한 0차 빔을 발생시키는 단계;
상기 0차 빔의 출력 크기를 검출하는 단계; 및
상기 검출된 0차 빔의 출력 크기에 기초하여 상기 음향 광학 변조기의 RF 캐리어 주파수의 크기를 제어하는 단계
를 포함하는, 레이저 동기화 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the relative intensity noise control step comprises:
Generating a zero-order beam for the optical pulse train from the optical pulse train using an acousto-optic modulator;
Detecting an output magnitude of the zero-th order beam; And
Controlling the magnitude of the RF carrier frequency of the acousto-optic modulator based on the detected output magnitude of the 0 < th > order beam
/ RTI >
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007250762A (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Olympus Corp Phase compensation system, and laser scanning microscope system using same
KR100780525B1 (en) * 2006-07-26 2007-11-30 유수엽 Laser theodolite

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0567029U (en) * 1992-02-17 1993-09-03 横河電機株式会社 Optical phase synchronization circuit
JP3055735B2 (en) * 1992-08-19 2000-06-26 日本電信電話株式会社 Passive mode-locked semiconductor laser device
US5778016A (en) * 1994-04-01 1998-07-07 Imra America, Inc. Scanning temporal ultrafast delay methods and apparatuses therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007250762A (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Olympus Corp Phase compensation system, and laser scanning microscope system using same
KR100780525B1 (en) * 2006-07-26 2007-11-30 유수엽 Laser theodolite

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