KR102357576B1 - Stretched pulse mode locking wavelength swept laser device and operation method thereof - Google Patents
Stretched pulse mode locking wavelength swept laser device and operation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR102357576B1 KR102357576B1 KR1020200109371A KR20200109371A KR102357576B1 KR 102357576 B1 KR102357576 B1 KR 102357576B1 KR 1020200109371 A KR1020200109371 A KR 1020200109371A KR 20200109371 A KR20200109371 A KR 20200109371A KR 102357576 B1 KR102357576 B1 KR 102357576B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical
- wavelength
- laser device
- light
- fiber bragg
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
- H01S3/06783—Amplifying coupler
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0064—Anti-reflection devices, e.g. optical isolaters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/07—Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
- H01S3/073—Gas lasers comprising separate discharge sections in one cavity, e.g. hybrid lasers
- H01S3/076—Folded-path lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/083—Ring lasers
Abstract
Description
아래 실시예들은 연신펄스모드잠금 파장 스위핑 레이저 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.The following embodiments relate to a stretch pulse mode-locked wavelength sweeping laser device and an operating method thereof.
광 간섭 단층 촬영법(Optical Coherence Tomography; OCT)은 빛의 간섭현상을 이용하여 샘플을 비침습적으로 촬영하여 고해상도의 3차원 영상을 얻을 수 있는 기술이다. 특히, 푸리에 영역(Fourier domain) OCT는 기존의 시간 영역(Time domain) OCT와 다르게 파장 스위핑 레이저(Wavelength swept laser) 혹은 분광기를 사용하여 더욱 높은 신호 대 잡음비를 가지는 영상을 얻을 수 있다.Optical coherence tomography (OCT) is a technology capable of obtaining a high-resolution three-dimensional image by non-invasively photographing a sample using light interference. In particular, the Fourier domain OCT can obtain an image having a higher signal-to-noise ratio using a wavelength swept laser or a spectrometer, unlike the conventional time domain OCT.
고화질 및 고속영상을 제공하는 푸리에 영역 OCT 시스템의 성능을 결정하는 가장 중요한 구성요소는 파장 스위핑 레이저(wavelength swept laser)일 수 있다. 즉, 레이저의 고속 광대역 파장 스위핑 특성이 푸리에 영역 OCT 시스템의 성능을 큰 영향을 미칠 수 있다.The most important component that determines the performance of a Fourier domain OCT system that provides high-quality and high-speed images may be a wavelength swept laser. That is, the high-speed broadband wavelength-sweeping characteristic of the laser can greatly affect the performance of the Fourier domain OCT system.
푸리에 영역 OCT에 사용되는 파장변환 레이저는 패브리-페롯 간섭계 (Fabry-Perot interferometer)의 원리를 이용한 파장 조정 필터에 가하는 전압을 변화시켜 파장을 변화시키는 방법 등 기계적인 파장변환 필터를 사용하는 것이 가장 보편적인 방법이나 최근에는 기계적인 움직임 없이 파장을 변화시키는 방법이 제안되고 있다.For wavelength conversion lasers used in Fourier domain OCT, it is most common to use a mechanical wavelength conversion filter, such as a method of changing the wavelength by changing the voltage applied to the wavelength adjustment filter using the principle of Fabry-Perot interferometer. A method of changing the wavelength without mechanical movement has been proposed recently.
관련 선행기술로, 한국 등록특허공보 제10-1510584호(발명의 명칭: 파장 스위핑 펄스 레이저 장치)가 있다.As a related prior art, there is Korean Patent Registration No. 10-1510584 (Title of the Invention: Wavelength Swept Pulse Laser Device).
실시예들은 레이저 장치의 공진기 내 복굴절(Birefringence)에 의한 편광 회전 및 편광 모드 분산(Polarization Mode Dispersion; PMD)의 영향을 최소화 하여 레이저를 안정화하고, 빛이 레이저 장치의 공진기 일 회전 동안 발생하는 순 분산(Net dispersion)을 최소화함으로써 넓은 발진 파장폭을 가지는 파장 스위핑 레이저 생성 기술을 제공할 수 있다.The embodiments stabilize the laser by minimizing the effects of polarization rotation and polarization mode dispersion (PMD) due to birefringence in the resonator of the laser device, and the net dispersion of light generated during one rotation of the resonator of the laser device By minimizing (Net dispersion), it is possible to provide a wavelength-swept laser generation technology having a wide oscillation wavelength.
또한, 실시예들은 공진기 손실을 최소화하면서 파장 스위핑 반복률을 넓은 범위에서 조절하는 기술을 제공할 수 있다.In addition, embodiments may provide a technique for adjusting the wavelength sweep repetition rate in a wide range while minimizing the resonator loss.
다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical tasks are not limited to the above-described technical tasks, and other technical tasks may exist.
일 실시예에 따른 레이저 장치는, 광 펄스를 생성하는 광 변조기(optical modulator)와, 광 펄스를 파장 별로 분산시키거나 광 펄스를 단일 파장으로 압축시키는 복수의 분산 매질(dispersive medium)과, 분산된 광 펄스 증폭시키는 이득 매질(gain medium)과, 증폭된 광 펄스의 일부를 방출하는 광선 분할기(beam splitter)를 포함한다.A laser device according to an embodiment includes an optical modulator for generating an optical pulse, a plurality of dispersive media for dispersing the optical pulse for each wavelength or compressing the optical pulse into a single wavelength, and the dispersed It includes a gain medium for amplifying an optical pulse, and a beam splitter for emitting a portion of the amplified optical pulse.
상기 광 변조기는, 빛을 복수의 경로로 나누고, 상기 복수의 경로를 지나는 빛 사이에 위상차를 발생시켜 광 펄스를 생성하는 광 강도 변조기(optical intensity modulator)일 수 있다.The light modulator may be an optical intensity modulator that divides light into a plurality of paths and generates a light pulse by generating a phase difference between the light passing through the plurality of paths.
상기 광 변조기, 상기 분산 매질, 상기 이득 매질 및 상기 광선 분할기는, 수직한 두 광 축(Optic axis) 중 하나의 광 축의 빛에만 구동할 수 있다.The light modulator, the dispersion medium, the gain medium, and the beam splitter may drive only light of one of two perpendicular optical axes.
상기 레이저 장치는, 상기 분산 매질의 길이가 조절되어 방출되는 레이저의 파장 스위핑 반복률이 제어될 수 있다.In the laser device, the wavelength sweeping repetition rate of the emitted laser may be controlled by adjusting the length of the dispersion medium.
상기 복수의 분산 매질은, 광 펄스를 파장 별로 서로 다른 위치에서 반사시키는 복수의 처프 광섬유 브래그 격자(Chirped Fiber Bragg Grating)를 포함할 수 있다.The plurality of dispersion media may include a plurality of chirped fiber Bragg gratings that reflect light pulses at different positions for each wavelength.
상기 복수의 처프 광섬유 브래그 격자는, 광 펄스를 파장 별로 분산시키는 제1 처프 광섬유 브래그 격자와, 파장 별로 분산된 광 펄스를 단일 파장으로 압축하는 제2 처프 광섬유 브래그 격자를 포함할 수 있다.The plurality of chirped fiber Bragg gratings may include a first chirped fiber Bragg grating for dispersing an optical pulse for each wavelength and a second chirped fiber Bragg grating for compressing an optical pulse dispersed for each wavelength into a single wavelength.
상기 제1 처프 광섬유 브래그 격자는, 상기 광 변조기에서 출력된 광 펄스를 분산시켜 상기 이득 매질로 출력하고, 상기 제2 처프 광섬유 브래그 격자는, 상기 광선 분할기에서 방출되지 않은 광 펄스를 압축시켜 상기 광 변조기로 출력할 수 있다.The first chirped optical fiber Bragg grating disperses the optical pulse output from the optical modulator to output it to the gain medium, and the second chirped optical fiber Bragg grating compresses the optical pulse not emitted from the beam splitter to compress the optical pulse. It can be output with a modulator.
상기 복수의 처프 광섬유 브래그 격자의 개수가 조절되어 방출되는 레이저의 파장 스위핑 반복률이 제어될 수 있다.The number of the plurality of chirped fiber Bragg gratings may be adjusted to control the wavelength sweeping repetition rate of the emitted laser.
상기 광 변조기, 상기 분산 매질, 상기 이득 매질 및 상기 광선 분할기는 편광 유지 광섬유(Polarization Maintaining fiber)를 이용하여 연결될 수 있다.The light modulator, the dispersion medium, the gain medium and the beam splitter may be connected using a polarization maintaining fiber.
상기 복수의 분산 매질은, 상기 광선 분할기가 방출한 광 펄스를 입력 받아 방출하는 레이저의 파장 스위핑 범위 및 파장 스위핑 반복률 중 적어도 하나를 조절하는 처프 광섬유 브래그 격자를 포함할 수 있다.The plurality of dispersion media may include a chirped optical fiber Bragg grating for adjusting at least one of a wavelength sweeping range and a wavelength sweeping repetition rate of a laser that receives the optical pulse emitted by the beam splitter and emits it.
일 실시예에 따른 레이저 장치의 동작 방법은, 광 펄스를 생성하는 단계와, 제1 처프 광섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 광 펄스를 파장 별로 분산시키는 단계와, 분산된 광 펄스를 증폭시키는 단계와, 증폭된 광 펄스의 일부를 방출하는 단계와, 제2 처프 광섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 증폭된 광 펄스 중 방출되지 않은 광 펄스를 단일 파장으로 압축시키는 단계를 포함한다.A method of operating a laser device according to an embodiment includes the steps of: generating an optical pulse; dispersing the optical pulse for each wavelength using a first chirped optical fiber Bragg grating; and amplifying the dispersed optical pulse; and emitting a portion of the amplified optical pulse, and compressing a non-emitted optical pulse among the amplified optical pulses into a single wavelength using a second chirped optical fiber Bragg grating.
상기 생성하는 단계는, 빛을 복수의 경로로 나누고, 상기 복수의 경로를 지나는 빛 사이에 위상차를 발생시켜 광 펄스를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The generating may include dividing light into a plurality of paths and generating a light pulse by generating a phase difference between the light passing through the plurality of paths.
상기 분산시키는 단계는, 상기 광 펄스를 파장 별로 서로 다른 위치에서 반사시키는 단계를 포함한다.The dispersing includes reflecting the light pulses at different positions for each wavelength.
상기 레이저 장치의 동작 방법은, 상기 제1 처프 광섬유 브래그 격자의 길이를 조절하여 방출하는 레이저의 파장 스위핑 반복률을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The method of operating the laser device may include controlling the wavelength sweeping repetition rate of the emitted laser by adjusting the length of the first chirped fiber Bragg grating.
다른 실시예에 따른 레이저 장치의 동작 방법은, 광 펄스를 생성하는 단계;A method of operating a laser device according to another embodiment includes generating an optical pulse;
복수의 처프 광섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 광 펄스를 파장 별로 분산시키는 단계와, 분산된 광 펄스를 증폭시키는 단계와, 증폭된 광 펄스의 일부를 방출하는 단계와, 상기 복수의 처프 광섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 증폭된 광 펄스 중 방출되지 않은 광 펄스를 단일 파장으로 압축시키는 단계를 포함한다.Dispersing the optical pulses for each wavelength using a plurality of chirped optical fiber Bragg gratings, amplifying the dispersed optical pulses, emitting a part of the amplified optical pulses, and the plurality of chirped optical fiber Bragg gratings and compressing a non-emitted optical pulse among the amplified optical pulses into a single wavelength by using the amplified optical pulse.
상기 레이저 장치의 동작 방법은, 상기 복수의 처프 광섬유 브래그 격자의 개수를 조절하여 방출하는 레이저의 파장 스위핑 반복률을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The method of operating the laser device may include controlling the wavelength sweeping repetition rate of the emitted laser by adjusting the number of the plurality of chirped fiber Bragg gratings.
또 다른 실시예에 따른 레이저 장치의 동작 방법은, 광 펄스를 생성하는 단계와, 상기 광 펄스를 파장 별로 분산시키는 단계와, 분산된 광 펄스를 증폭시키는 단계와, 증폭된 광 펄스의 일부를 방출하는 단계와, 상기 증폭된 광 펄스 중 방출되지 않은 광 펄스를 단일 파장으로 압축시키는 단계와, 방출한 광 펄스를 입력 받아 방출하는 레이저의 파장 스위핑 범위 및 파장 스위핑 반복률 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 포함한다.A method of operating a laser device according to another embodiment includes generating an optical pulse, dispersing the optical pulse for each wavelength, amplifying the dispersed optical pulse, and emitting a portion of the amplified optical pulse The steps of: compressing a non-emitted optical pulse among the amplified optical pulses to a single wavelength; include
상기 조절하는 단계는, 적어도 하나 이상의 처프 광섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 범위 및 상기 반복률 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.The adjusting may include adjusting at least one of the range and the repetition rate using at least one or more chirped fiber Bragg gratings.
도 1은 종래의 연신펄스모드잠금 레이저 장치를 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 광 강도 변조기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 처프 광섬유 브래그 격자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 종래의 연신펄스모드잠금 레이저 장치의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 연신펄스모드잠금 레이저 장치를 나타내는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 연신펄스모드잠금 레이저 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 연신펄스모드 잠금 레이저 장치의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing a conventional stretching pulse mode-locked laser device.
2A and 2B are diagrams for explaining the operation of the light intensity modulator.
3 is a diagram for explaining a chirped optical fiber Bragg grating.
4 and 5 are diagrams for explaining the problems of the conventional stretching pulse mode-locked laser device.
6 is a diagram illustrating a stretching pulse mode-locked laser device according to an embodiment.
7A and 7B are diagrams for explaining another example of a stretch pulse mode-locked laser device.
8A and 8B are diagrams for explaining another example of the stretching pulse mode locking laser device.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for the purpose of description only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 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 to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments as well, and detailed descriptions within the overlapping range will be omitted.
도 1은 종래의 연신펄스모드잠금 레이저 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional stretching pulse mode-locked laser device.
연신펄스모드잠금(Stretched Pulse Mode Locking(SPML)) 레이저 장치(100)는 파장 스위핑 레이저(Wavelength swept laser)를 생성할 수 있다. 즉, 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 넒은 파장대역에서 시간에 따라 파장이 변화하는 파장 스위핑 레이저를 방출하는 레이저 광원일 수 있다. 이때, 파장 스위핑 레이저는 파장 변환 레이저일 수 있다.The Stretched Pulse Mode Locking (SPML)
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 기계적인 움직임이 없이 수동적으로 파장을 변화시키는 방법으로 파장 스위핑 레이저를 생성할 수 있다.The stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 공진기 내부에 크게 분산을 일으키는 분산매질(Dispersive medium; 130)을 삽입하여 파장을 변화시켜 파장 스위핑 레이저를 생성할 수 있다.The stretching pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 스웹 소스 광 간섭 단층 촬영(Swept Source- Optical Coherence Tomography(SS-OCT))에 이용될 수 있다.The stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 광 변조기(Optical modulator; 110), 분산 매질(Dispersive medium; 130), 이득 매질(Gain medium; 150), 및 광선 분할기(Beam splitter; 170)를 포함할 수 있다.The stretching pulse mode
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)에서 빛이 이동하는 경로는 공진기일 수 있다. 예를 들어, 공진기는 광강도 변조기(110), 분산 매질(130), 이득 매질(150), 광선 분할기(170) 및 이들은 연결하는 광섬유를 모두 포함할 수 있다.A path through which light travels in the stretch pulse mode-locked
광 변조기(110)는 마하-젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer)의 원리를 이용 빛의 강도를 조절하는 광 강도 변조기(Optical intensity modulator; 110)일 수 있다.The
광 강도 변조기(110)는 들어온 빛을 복수의 경로로 나누고, 복수의 경로를 지나는 빛 사이에 위상차를 발생시켜 광 펄스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 광 강도 변조기(110)는 복수의 경로 중 적어도 하나의 경로에 전압을 인가하여 전기광학적 효과에 의해 물질의 굴절률을 변화시킴으로써 복수의 경로를 지나는 빛 간 위상차를 발생시켜 빛의 강도를 변조할 수 있다.The
분산 매질(130)은 기계적인 움직임이 없이 수동적으로 빛의 파장을 변화시킬 수 있다. 분산 매질(130)은 공진기 내부에 빛의 분산을 크게 일으키는 매질일 수 있다.The
분산 매질(130)은 광 펄스를 파장별로 분산시키거나 광 펄스를 단일 파장으로 압축시킬 수 있다. 예를 들어, 분산 매질(130)은 광 강도 변조기(110)에서 전달된 광 펄스를 파장에 따라 분산시킬 수 있고, 광선 분할기(170)에서 방출되지 않은 광 펄스를 다시 단일 파장으로 압축시킬 수 있다. 즉, 분산 매질(130)은 광 펄스에 파장 별로 시간차를 발생시켜 시간에 따라 방출되는 레이저의 파장을 변화시킬 수 있고, 반대로 분산 매질(130)은 파장 별로 분산된 광 펄스의 파장 별 시간차를 제거하여 모든 파장의 광 펄스를 하나의 광 펄스로 압축시킬 수도 있다.The
이득 매질(150)은 빛의 세기를 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, 이득 매질(150)은 분산 매질(130)을 통해 파장에 따라 분산된 광 펄스를 증폭시킬 수 있다.The
광선 분할기(170)는 이득 매질(150)을 통해 증폭된 광 펄스 중 일부를 방출할 수 있다. 광선 분할기(170)는 방출되지 않은 일부의 광 펄스를 다시 분산 매질(130)로 전달할 수 있다.
광선 분할기(170)를 통해 방출된 빛은 시간에 따라 파장이 변화하는 파장 스위칭 레이저일 수 있다.The light emitted through the
도 2a 및 도 2b는 광 강도 변조기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.2A and 2B are diagrams for explaining the operation of the light intensity modulator.
구체적으로, 도 2a는 두 경로 사이의 위상차와 광 강도 변조기(110)를 통과하는 빛의 세기 사이의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 2b는 광 강도 변조기(110)에 인가되는 전압과 두 경로 사이의 위상차 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.Specifically, FIG. 2A is a graph showing the relationship between the phase difference between two paths and the intensity of light passing through the
광 강도 변조기(110)는 광 펄스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 광 강도 변조기(110)는 마하-젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer)의 원리를 이용하여 빛을 두 개의 경로로 나누고 하나의 경로에 전압을 인가하여 전기광학적 효과에 의해 물질의 굴절률을 변화시킴으로써 두 경로를 지나는 빛의 위상차를 발생시켜 빛의 강도를 변조할 수 있다.The
광 강도 변조기(110)의 두 경로를 지나는 빛의 위상차와 광 강도 변조기(110)를 통과한 빛의 세기의 관계는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The relationship between the phase difference of light passing through the two paths of the
수학식 1에서 I는 광 강도 변조기(110)를 통과한 빛의 세기이고, Imax 및 Imin은 광 강도 변조기(110)를 통과한 빛이 가질 수 있는 세기의 최대값 및 최소값이고, 는 두 경로를 지나는 빛의 위상차를 나타낸다.In Equation 1, I is the intensity of light that has passed through the
수학식 1에 의하면, 위상차가 π의 홀수 정수배가 되도록 굴절률을 변화시키면 통과하는 빛의 세기가 가장 약해지고 위상차가 2π의 정수배가 되도록 굴절률을 변화시키면 통과하는 빛의 세기는 가장 강해질 수 있다.According to Equation 1, when the refractive index is changed so that the phase difference becomes an odd integer multiple of π, the intensity of the passing light is the weakest, and when the refractive index is changed so that the phase difference becomes an integer multiple of 2π, the intensity of the passing light can be the strongest.
광 강도 변조기(110)는 위상차가 π가 되는 전압을 기본적으로 걸어주고, π만큼의 위상차를 더 발생시킬 정도의 진폭을 가지는 펄스 형태의 전압을 인가하면 펄스의 폭만큼 좁은 시간 범위 동안에만 빛을 통과시킬 수 있다.The
즉, 광 강도 변조기(110)는 좁은 시간 범위 동안에만 빛을 통과시켜 광 펄스를 생성할 수 있다.That is, the
도 3은 처프 광섬유 브래그 격자를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a chirped optical fiber Bragg grating.
분산 매질(130)은 처프 광섬유 브래그 격자(Chirped Fiber Bragg Grating(CFBG); 130)일 수 있다.The
처프 광섬유 브래그 격자(130)는 광섬유에 격자를 새겨 격자의 간격에 따라 특정 단일 파장의 빛만 반사하거나 통과시키는 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating(FBG))의 일종일 수 있다.The chirped fiber Bragg grating 130 may be a type of fiber Bragg grating (FBG) in which a grating is engraved on an optical fiber to reflect or pass only light of a specific single wavelength according to the spacing between the gratings.
처프 광섬유 브래그 격자(130)는 광섬유의 다른 위치에 다른 간격의 격자를 새겨 격자가 새겨진 파장대역의 빛은 모두 반사하는데, 파장에 따라 서로 다른 위치에서 반사되기 때문에 파장 간의 시간차를 발생시킬 수 있다. 즉, 처프 광섬유 브래그 격자(130)는 입사한 광 펄스를 파장에 따라 분산시킬 수 있다.The chirped fiber Bragg grating 130 is engraved with gratings at different intervals at different positions of the optical fiber to reflect all the light of the wavelength band on which the grating is engraved. That is, the chirped optical fiber Bragg grating 130 may disperse an incident light pulse according to a wavelength.
도 3에 도시된 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 예를 들면, 처프 광섬유 브래그 격자(130)는 입사하는 광 펄스 중 파장이 각각 , , 및 인 광 펄스를 각각의 파장대역에 대응되는 격자의 위치에서 반사할 수 있다. 즉, 처프 광섬유 브래그 격자(130)는 파장이 각각 , , 및 인 광 펄스를 서로 다른 위치에서 반사하므로, 파장이 각각 , , 및 인 광 펄스는 서로 시간차를 가지도록 분산될 수 있다. 이때, 처프 광섬유 브래그 격자(130)의 좌측에서 입사된 광 펄스는 파장이 각각 , , 및 인 순서로 반사되고, 우측에서 입사된 광 펄스는 파장이 각각 , , 및 인 순서로 반사될 수 있다.Taking the chirped fiber Bragg grating 130 shown in FIG. 3 as an example, the chirped fiber Bragg grating 130 has a wavelength among incident light pulses, respectively. , , and The phosphorescent light pulse may be reflected at a position of the grating corresponding to each wavelength band. That is, the chirped fiber Bragg grating 130 has a wavelength of each , , and Because the light pulses are reflected at different locations, the wavelengths , , and The phosphorescent light pulses may be dispersed to have a time difference from each other. At this time, the wavelengths of the optical pulses incident from the left side of the chirped optical fiber Bragg grating 130 are respectively. , , and is reflected in the order of , and the light pulses incident from the right have , , and can be reflected in the order of
도 4 및 도 5는 종래의 연신펄스모드잠금 레이저 장치의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.4 and 5 are diagrams for explaining the problems of the conventional stretching pulse mode-locked laser device.
도 4은 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 통과한 빛의 이동 경로를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a movement path of light passing through the chirped optical fiber Bragg grating 130 .
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 통해 연신(또는 분산)된 광 펄스가 이득 매질(150)을 통과할 때에만 구동되어야 한다. 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 통과한 빛이 이득 매질(150)을 통과하는 경우, 원하지 않는 빛이 우세하게 증폭될 위험이 있다.The stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 최대 50%의 사용률(Duty cycle)로 이득 매질(150)을 구동하여 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 통과한 빛을 이득 매질(150)에서 차단함으로써 해결이 가능할 수 있다.The stretch pulse mode-locked
도 5는 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100) 내에서 분산에 의해 파장 스위핑 폭이 좁아지는 현상을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for explaining a phenomenon in which a wavelength sweeping width is narrowed due to dispersion in the stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 고리형 파장 변환 레이저에 비해서 기계적인 움직임이 발생하는 요소가 없기 때문에 위상 안정성(Phase stability)이 높고 레이저의 스위핑 속도에 제약이 적을 수 있다.Since the stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)의 반복률은 펄스가 공진기 내부를 한 바퀴 도는 속도와 같으므로 레이저의 반복률은 전체 공진기의 길이에 의해 결정될 수 있다. 이때 반복률을 초당 반복되는 펄스의 개수를 의미할 수 있다.Since the repetition rate of the stretching pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 파장 스위핑 레이저의 반복률을 빠르게 하기 위해 전체적인 공진기의 길이를 짧게 조절할 수 있고, 반대로 반복률을 느리게 하기 위해 공진기의 길이를 길게 늘릴 수 있다.The stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)의 반복률과 무관하게 파장 스위핑 속도는 광 강도 변조기(110)를 통해 전달된 빛을 파장 스위핑 빛으로 분산시키는 분산 매질(130)의 분산량에 의해 결정될 수 있다.Regardless of the repetition rate of the stretch pulse mode-locked
처프 광섬유 브래그 격자(130)를 분산 매질(130)로 사용하는 경우는 처프 광섬유 브래그 격자의 길이가 파장 스위핑 속도를 결정하게 된다. 즉, 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 고속의 파장 스위핑을 위해 짧은 길이의 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 이용할 수 있고, 상대적으로 저속의 파장 스위핑을 위해서는 상대적으로 긴 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 이용할 수 있다.When the chirped fiber Bragg grating 130 is used as the
파장 스위핑 레이저를 이용한 광 간섭 단층 촬영법에서 광축 방향 해상력(Axial resolution)은 광원의 중심 파장과 파장 스위핑 폭에 의해서 결정될 수 있다. 광축 방향 해상력(Axial resolution; ) 수학식 2과 같이 나타낼 수 있다.In optical coherence tomography using a wavelength sweeping laser, axial resolution may be determined by the center wavelength of the light source and the wavelength sweeping width. Axial resolution; ) can be expressed as Equation (2).
수학식 2에서 는 파장 스위핑 레이저의 중심 파장이고 은 파장 스위핑 폭을 의미한다.in Equation 2 is the center wavelength of the wavelength sweeping laser and is the wavelength sweeping width.
수학식 2에 따르면, 파장 스위핑 폭이 좁아진다면 광축 방향 해상력이 나빠진다.According to Equation 2, if the wavelength sweeping width becomes narrow, the resolution in the optical axis direction deteriorates.
단일 모드 광섬유(Single Mode Fiber, SMF)의 경우 1310nm 파장에서 분산이 0일 수 있다. 따라서, 단일 모드 광섬유를 통과하는 빛의 파장이 1310nm 근처일 경우 광섬유에서 분산은 거의 발생하지 않고, 1310 nm로부터 벗어날수록 큰 분산이 발생할 수 있다.In the case of a single mode fiber (SMF), dispersion may be zero at a wavelength of 1310 nm. Therefore, when the wavelength of light passing through the single-mode optical fiber is near 1310 nm, dispersion hardly occurs in the optical fiber, and greater dispersion may occur as it moves away from 1310 nm.
광 간섭 단층 촬영법은 주로 중심 파장이 1050nm, 1310nm 및 1550nm인 빛을 이용하는데, 중심 파장이 1050nm 및 1550nm인 빛을 사용하는 경우 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100) 내 공진기의 길이가 길어질수록 광섬유 또는 광섬유 기반 소자들에 의해 추가적인 분산이 발생할 수 있다.Optical coherence tomography mainly uses light having a center wavelength of 1050 nm, 1310 nm, and 1550 nm. Additional dispersion may occur with optical fiber based devices.
도 5를 참조하면, 파장에 따라 분산된 광 펄스가 광 강도 변조기(110)를 통과하는 경우, 광 펄스의 파장에 따라 광 펄스의 세기가 서로 달라짐을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5 , when an optical pulse dispersed according to a wavelength passes through the
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 공진기 내부 순분산이 0이 되지 않는 경우 광섬유 또는 광섬유 기반 소자들에 의한 추가적인 분산에 의해 도 5와 같이 광 펄스가 왜곡될 수 있다. 예를 들어, 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 방출하는 레이저의 스위핑 속도를 낮추기 위해 공진기의 전체 길이를 늘릴 수 있는데, 공진기의 전체 길이를 늘리는 경우 분산 매질(130) 이외의 광섬유 또는 광섬유 기반 소자들에 의해 추가적인 분산이 발생하여 도 5와 같이 광 펄스가 왜곡될 수 있다.In the stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 하나의 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 연신(순방향) 및 압축(역방향) 양 방향으로 사용하는 경우 처프 광섬유 브래그 격자(130) 이외의 부분에서 발생하는 분산을 보상해줄 수 없으므로 넓은 파장영역에서 모드잠금(mode locking) 조건이 만족되지 않을 수 있다.The stretching pulse mode-locked
연신펄스모드 잠금 레이저 장치(100)는 처프 광섬유 브래그 격자(130) 이외의 부분에서 발생하는 분산을 보상하지 못하는 경우 처프 광섬유 브래그 격자(130)의 파장 폭이 넓어져도 넓은 파장 스위핑 폭을 이용하지 못할 수 있다.If the stretching pulse mode
도 6은 일 실시예에 따른 연신펄스모드잠금 레이저 장치를 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a stretching pulse mode-locked laser device according to an embodiment.
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 복수 개의 분산 매질(130)을 이용하여 공진기 내부 다른 광학 및 광섬유 소자들에 의해 발생하는 분산의 분산량을 상쇄시켜 넓은 파장대역에서 파장 스위핑 레이저의 순 분산을 최소화할 수 있다.The stretching pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 복수개의 처프 광섬유 브래그 격자(130-1 및 130-2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연심펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 제1 처프 광섬유 브래그 격자(130-1) 및 제2 처프 광섬유 브래그 격자(130-2)를 포함할 수 있다.The stretch pulse mode-locked
제1 처프 광섬유 브래그 격자(130-1)는 연신 처프 광섬유 브래그 격자일 수 있다. 제1 처프 광섬유 브래그 격자는 광 광도 변조기(110)에서 출력된 광 펄스를 파장 별로 분산시켜 이득 매질(150)로 출력할 수 있다.The first chirped fiber Bragg grating 130 - 1 may be a stretched chirped fiber Bragg grating. The first chirped optical fiber Bragg grating may disperse the optical pulse output from the
제2 처프 광섬유 브래그 격자(130-2)는 압축 처프 광섬유 브래그 격자일 수 있다. 제2 처프 광섬유 브래그 격자는 광선 분할기9170)에서 방출되지 않은 광 펄스를 압축시켜 광 강도 변조기(110)으로 출력할 수 있다.The second chirped fiber Bragg grating 130 - 2 may be a compressed chirped fiber Bragg grating. The second chirped fiber Bragg grating may compress an optical pulse not emitted from the beam splitter 9170 and output it to the
제2 처프 광섬유 브래그 격자(130-2)는 제1 처프 광섬유 브래그 격자(130-1)와 반대 방향으로 이용되어 분산된 광 펄스를 다시 모으는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 처프 광섬유 브래그 격자(130-2)는 제1 처프 광섬유 브래그 격자(130-1) 뿐만 아니라 공진기 내부에서 발생하는 모든 분산을 보상할 수 있도록 제작될 수 있다.The second chirped fiber Bragg grating 130 - 2 may be used in the opposite direction to the first chirped fiber Bragg grating 130 - 1 to collect the scattered optical pulses again. For example, the second chirped fiber Bragg grating 130 - 2 may be manufactured to compensate for all dispersion occurring inside the resonator as well as the first chirped fiber Bragg grating 130 - 1 .
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 광 펄스를 분산시키는 제1 처프 광섬유 브래그 격자(130-1) 및 분산된 광 펄스를 압축시키는 제2 처프 광섬유 브래그 격자(130-2)를 별개로 구현할 수 있다.The stretching pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 제2 처프 광섬유 브래그 격자(130-2)를 이용하여 모든 파장에서의 광 펄스를 완벽하게 합칠 수 있으므로, 파장 스위핑 폭의 제한이 없을 수 있다.Since the stretch pulse mode-locked
편광모드분산은 단일 모드 광섬유 내를 통과하는 빛의 파장에 따라 빛이 경험하는 복굴절이 달라지는 현상이다. Polarization mode dispersion is a phenomenon in which the birefringence experienced by light varies according to the wavelength of the light passing through the single-mode optical fiber.
단일 모드 광섬유를 이용하는 레이저 장치는 단일 모드 광섬유 내를 통과하는 빛의 파장에 따라 빛이 경험하는 복굴절이 달라지는 현상인 편광모드분산이 발생할 수 있다. 따라서, 단일 모드 광섬유를 사용하는 레이저 장치의 경우 편광조절기(Polarization Controller(PC))를 레이저 장치의 공진기 내에 여러 개 사용하여, 편광모드분산을 최소화하고 모든 파장의 편광이 편광에 따라 투과율이 다른 레이저 공진기 내의 소자들의 최대 투과 편광이 되도록 맞춰주어야 한다.In a laser device using a single-mode optical fiber, polarization mode dispersion, a phenomenon in which the birefringence experienced by light varies depending on the wavelength of light passing through the single-mode optical fiber, may occur. Therefore, in the case of a laser device using a single-mode optical fiber, a plurality of polarization controllers (PC) are used in the resonator of the laser device to minimize polarization mode dispersion and the polarization of all wavelengths has different transmittance depending on the polarization. It should be adjusted so that the maximum transmitted polarization of the elements in the resonator is obtained.
단일 모드 광섬유를 이용하는 레이저 장치는 편광조절기를 이용하면 편광 모드 분산을 완벽하게 없앨 수 없을 뿐만 아니라, 온도 및/또는 습도 변화 등의 영향으로 레이저 장치의 공진기의 복굴절 및 편광모드분산이 변하는 경우 다시 이를 조절해주어야 한다.In a laser device using a single-mode optical fiber, if the polarization controller is used, the polarization mode dispersion cannot be completely eliminated. should be regulated
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100는 모든 요소를 수직한 두 광축(Optic axis) 중에서 하나의 광축의 빛에만 구동하여, 복굴절 및 편광모드분산에 의한 영향을 제거할 수 있다. In the stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 구성하는 모든 요소를 편광 유지 광섬유(Polarization Maintaining Fiber(PMF))로 구성하여 공진기 안의 복굴절 및 편광모드분산을 최소화 할 수 있다.The stretching pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 입사한 빛의 편광이 광섬유를 통과하는 동안 그대로 유지되는 편광 유지 광섬유를 이용하여 편광조절기가 필요하지 않고 복굴절 및 편광모드분산 및 이 값들의 변화에 의해 레이저 성능이 저하되는 영향을 제거할 수 있다.The stretching pulse mode-locked
도 7a 및 도 7b는 연신펄스모드잠금 레이저 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.7A and 7B are diagrams for explaining another example of a stretch pulse mode-locked laser device.
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 복수개의 분산 매질(130-1 및 130-2)를 포함할 수 있다.The stretch pulse mode-locked
도 7a는 종래의 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)를 나타내고, 도 7b는 복수개의 분산 매질(130-1 및 130-2)를 포함하는 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)를 나타낸다. 도 7b에는 두 개의 분산 매질(130-1 및 130-2)만을 도시했지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 세 개 이상의 분산 매질(130)을 포함할 수 있다.7A shows a conventional stretching pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 분산 매질(130-1 및 130-2)의 길이 및 개수를 조절하여 파장 스위핑 반복률을 조절할 수 있다.The stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)의 파장 스위핑 반복률은 공진기의 길이에 반비례하고 파장 스위핑 속도는 처프 광섬유 브래그 격자(130_의 길이에 반비례할 수 있다.The wavelength sweeping repetition rate of the stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 파장 스위핑 반복률을 낮추면서 100%에 가까운 사용률을 얻기 위해서 파장 스위핑 속도도 같이 줄여야 할 수 있다. 따라서, 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 파장 스위핑 반복률을 필요에 의해서 낮추기 위해 긴 길이의 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 사용할 수 있다.In the stretch pulse mode-locked
처프 광섬유 브래그 격자(130)는 최대 10m 정도의 길이로 제작할 수 있고, 10m 길이의 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 이용하는 경우 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 약 10MHz의 파장 스위핑 반복율을 얻을 수 있다.The chirped fiber Bragg grating 130 can be manufactured to a maximum length of about 10 m, and when using the chirped fiber Bragg grating 130 with a length of 10 m, the stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 광측정기(Photodetector), 데이터획득기(Data acquisition module) 등의 전자 장비의 속도 한계로 10 MHz보다 낮은 파장 스위핑 반복률을 필요로 할 수 있는데 이러한 경우에는 레이저 공진기의 길이를 무작정 늘리기에는 한계가 있을 수 있다.The stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 복수 개의 처프 브래그 격자(130-1 및 130-2)를 공진기 내에 장치하여 파장 스위핑 반복률을 낮출 수 있다. 예를 들어, 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 5MHz 파장 스위핑 반복률을 얻기 위해 10m 길이의 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 두 개 사용할 수 있고, 2MHz 파장 스위핑 반복률을 얻기 위해 10m 길이의 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 다섯 개 사용할 수 있다. The stretch pulse mode-locked
도 8a 및 도 8b는 연신펄스모드 잠금 레이저 장치의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.8A and 8B are diagrams for explaining another example of the stretching pulse mode locking laser device.
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 공진기 외부에 추가로 사용되는 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연신펄스모듬잠금 레이저 장치(100)는 레이저 출력부에 연결된 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 포함할 수 있다. 이때, 레이저 출력부는 광선 분할기(170)에 의해 분할된 광 펄스가 방출되는 위치를 의미할 수 있다.The stretch pulse mode-locked
도 7a에는 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)의 공진기 외부에 구현된 처프 광섬유 브래그 격자(130-2)를 한 개 도시했고, 도 7b에는 공진기 외부에 구현된 처프 광섬유 브래그 격자(130-2 및 130-3)를 두 개 도시했지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 공진기 외부에 구현된 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 세 개 이상 포함할 수 있다.FIG. 7A shows one chirped fiber Bragg grating 130-2 implemented outside the resonator of the stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 공진기 안에 복수 개의 처프 광섬유 브래그 격자(130)를 사용하는 경우 늘어난 처프 광섬유 브래그 격자(130)에 의한 공진기 내 광 손실이 증가할 수 있고, 처프 광섬유 브래그 격자(130)에서 반사된 빛을 사용하기 위해 각 처프 브래그 격자와 함께 사용되는 광 서큘레이터(Optical circulator; 미도시)의 광 손실이 발생할 수 있어, 성능이 저하될 수 있다.In the stretch pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 공진기 내에 처프 광섬유 브래그 격자(130-1)를 사용하지 않거나 한 개만 사용하여 공진기의 광 손실을 최소화하고, 레이저 출력부에서 필요한 개수만큼의 처프 광섬유 브래그 격자(130-2 및 130-3)를 사용할 수 있다.The stretching pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 레이저 출력부에 설치된 처프 광섬유 브래그 격자(130-2 및 130-3)을 이용하여 파장 스위핑 속도를 낮춘 후 광 증폭기(미도시)를 이용하여 파장 스위핑 레이저의 세기를 증폭하여 필요한 파장 스위핑 반복률, 파장 스위핑 폭, 및 광 출력 세기를 얻을 수 있다.The stretching pulse mode-locked
연신펄스모드잠금 레이저 장치(100)는 공진기 외부에 구현된 처프 광섬유 브래그 격자(130-2)를 이용하여 사용률이 100%에 가까운 파장 스위핑 레이저를 생성할 수 있다.The stretch pulse mode-locked
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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 청구범위의 범위에 속한다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (18)
광 펄스를 파장 별로 서로 다른 위치에서 반사시키는 복수의 처프 광섬유 브래그 격자(Chirped Fiber Bragg Grating)를 포함하는 복수의 분산 매질(dispersive medium);
분산된 광 펄스 증폭시키는 이득 매질(gain medium); 및
증폭된 광 펄스의 일부를 방출하는 광선 분할기(beam splitter)
를 포함하고,
상기 처프 광섬유 브래그 격자는,
광 펄스를 파장 별로 분산시키며 상기 광 변조기 및 상기 이득 매질 사이에 위치한 제1 처프 광섬유 브래그 격자; 및
파장 별로 분산된 광 펄스를 단일 광 펄스로 압축하며 상기 광선 분할기 및 상기 광 변조기 사이에 위치한 제2 처프 광섬유 브래그 격자
를 포함하는, 레이저 장치.
an optical modulator for generating optical pulses;
A plurality of dispersive medium (dispersive medium) including a plurality of chirped fiber Bragg grating (Chirped Fiber Bragg Grating) for reflecting the light pulse at different positions for each wavelength;
a gain medium for amplifying the dispersed light pulses; and
A beam splitter that emits a portion of an amplified light pulse
including,
The chirped fiber Bragg grating,
a first chirped fiber Bragg grating for dispersing an optical pulse for each wavelength and positioned between the optical modulator and the gain medium; and
A second chirped optical fiber Bragg grating is located between the beam splitter and the optical modulator, which compresses the dispersed optical pulses for each wavelength into a single optical pulse.
comprising, a laser device.
상기 광 변조기는,
빛을 복수의 경로로 나누고, 상기 복수의 경로를 지나는 빛 사이에 위상차를 발생시켜 광 펄스를 생성하는 광 강도 변조기(optical intensity modulator)인 레이저 장치.
According to claim 1,
The light modulator is
A laser device as an optical intensity modulator that divides light into a plurality of paths and generates a light pulse by generating a phase difference between the light passing through the plurality of paths.
상기 광 변조기, 상기 분산 매질, 상기 이득 매질 및 상기 광선 분할기는
수직한 두 광 축(Optic axis) 중 하나의 광 축의 빛에만 구동하는
레이저 장치.
According to claim 1,
The light modulator, the dispersion medium, the gain medium and the beam splitter are
It drives only the light of one of the two perpendicular optical axes.
laser device.
상기 분산 매질의 길이가 조절되어 방출되는 레이저의 파장 스위핑 반복률이 제어되는
레이저 장치.
According to claim 1,
The wavelength sweeping repetition rate of the emitted laser is controlled by adjusting the length of the dispersion medium.
laser device.
상기 제1 처프 광섬유 브래그 격자는,
상기 광 변조기에서 출력된 광 펄스를 분산시켜 상기 이득 매질로 출력하고,
상기 제2 처프 광섬유 브래그 격자는,
상기 광선 분할기에서 방출되지 않은 광 펄스를 압축시켜 상기 광 변조기로 출력하는
레이저 장치.
According to claim 1,
The first chirped fiber Bragg grating,
Dispersing the optical pulse output from the optical modulator and outputting it to the gain medium,
The second chirped fiber Bragg grating,
Compressing an optical pulse not emitted from the beam splitter and outputting it to the optical modulator
laser device.
상기 복수의 처프 광섬유 브래그 격자의 개수가 조절되어 방출되는 레이저의 파장 스위핑 반복률이 제어되는
레이저 장치.
According to claim 1,
The number of the plurality of chirped fiber Bragg gratings is adjusted so that the wavelength sweeping repetition rate of the emitted laser is controlled.
laser device.
상기 광 변조기, 상기 분산 매질, 상기 이득 매질 및 상기 광선 분할기는 편광 유지 광섬유(Polarization Maintaining fiber)를 이용하여 연결되는
레이저 장치.
According to claim 1,
The light modulator, the dispersion medium, the gain medium and the beam splitter are connected using a polarization maintaining fiber.
laser device.
상기 복수의 분산 매질은,
상기 광선 분할기가 방출한 광 펄스를 입력 받아 방출하는 레이저의 파장 스위핑 범위 및 파장 스위핑 반복률 중 적어도 하나를 조절하는 처프 광섬유 브래그 격자
를 포함하는 레이저 장치.
According to claim 1,
The plurality of dispersion media,
A chirped optical fiber Bragg grating that receives the optical pulse emitted by the beam splitter and adjusts at least one of a wavelength sweeping range and a wavelength sweeping repetition rate of the emitted laser
A laser device comprising a.
제1 처프 광섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 광 펄스를 파장 별로 분산시키는 단계;
분산된 광 펄스를 증폭시키는 단계;
증폭된 광 펄스의 일부를 방출하는 단계; 및
제2 처프 광섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 증폭된 광 펄스 중 방출되지 않은 광 펄스를 단일 파장으로 압축시키는 단계
를 포함하는 레이저 장치의 동작 방법.
generating light pulses;
dispersing the optical pulses for each wavelength using a first chirped fiber Bragg grating;
amplifying the scattered light pulses;
emitting a portion of the amplified light pulse; and
Compressing a non-emitted optical pulse among the amplified optical pulses into a single wavelength using a second chirped optical fiber Bragg grating
A method of operating a laser device comprising a.
상기 생성하는 단계는,
빛을 복수의 경로로 나누고, 상기 복수의 경로를 지나는 빛 사이에 위상차를 발생시켜 광 펄스를 생성하는 단계
를 포함하는 레이저 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
The generating step is
dividing light into a plurality of paths and generating a light pulse by generating a phase difference between the light passing through the plurality of paths
A method of operating a laser device comprising a.
상기 분산시키는 단계는,
상기 광 펄스를 파장 별로 서로 다른 위치에서 반사시키는 단계
를 포함하는 레이저 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
The dispersing step is
Reflecting the light pulses at different positions for each wavelength
A method of operating a laser device comprising a.
상기 제1 처프 광섬유 브래그 격자의 길이를 조절하여 방출하는 레이저의 파장 스위핑 반복률을 제어하는 단계
를 더 포함하는 레이저 장치의 동작 방법.
12. The method of claim 11,
controlling the wavelength sweeping repetition rate of the emitted laser by adjusting the length of the first chirped fiber Bragg grating
A method of operating a laser device further comprising a.
복수의 처프 광섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 광 펄스를 파장 별로 분산시키는 단계;
분산된 광 펄스를 증폭시키는 단계;
증폭된 광 펄스의 일부를 방출하는 단계; 및
상기 복수의 처프 광섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 증폭된 광 펄스 중 방출되지 않은 광 펄스를 단일 파장으로 압축시키는 단계
를 포함하는 레이저 장치의 동작 방법.
generating light pulses;
dispersing the optical pulses for each wavelength using a plurality of chirped optical fiber Bragg gratings;
amplifying the scattered light pulses;
emitting a portion of the amplified light pulse; and
compressing a non-emitted optical pulse among the amplified optical pulses into a single wavelength using the plurality of chirped optical fiber Bragg gratings
A method of operating a laser device comprising a.
상기 복수의 처프 광섬유 브래그 격자의 개수를 조절하여 방출하는 레이저의 파장 스위핑 반복률을 제어하는 단계
를 더 포함하는 레이저 장치의 동작 방법.
16. The method of claim 15,
controlling the wavelength sweeping repetition rate of the emitted laser by adjusting the number of the plurality of chirped fiber Bragg gratings
A method of operating a laser device further comprising a.
상기 광 펄스를 파장 별로 분산시키는 단계;
분산된 광 펄스를 증폭시키는 단계;
증폭된 광 펄스의 일부를 방출하는 단계;
상기 증폭된 광 펄스 중 방출되지 않은 광 펄스를 단일 파장으로 압축시키는 단계; 및
방출한 광 펄스를 입력 받아 방출하는 레이저의 파장 스위핑 범위 및 파장 스위핑 반복률 중 적어도 하나를 조절하는 단계
를 포함하는 레이저 장치의 동작 방법.
generating light pulses;
dispersing the light pulses for each wavelength;
amplifying the scattered light pulses;
emitting a portion of the amplified light pulse;
compressing a non-emitted optical pulse among the amplified optical pulses into a single wavelength; and
Adjusting at least one of a wavelength sweeping range and a wavelength sweeping repetition rate of the emitted laser by receiving the emitted light pulse as an input
A method of operating a laser device comprising a.
상기 조절하는 단계는,
적어도 하나 이상의 처프 광섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 범위 및 상기 반복률 중 적어도 하나를 조절하는 단계
를 포함하는 레이저 장치의 동작 방법.
18. The method of claim 17,
The adjusting step is
adjusting at least one of the range and the repetition rate using at least one chirped fiber Bragg grating.
A method of operating a laser device comprising a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200109371A KR102357576B1 (en) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | Stretched pulse mode locking wavelength swept laser device and operation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200109371A KR102357576B1 (en) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | Stretched pulse mode locking wavelength swept laser device and operation method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102357576B1 true KR102357576B1 (en) | 2022-02-07 |
Family
ID=80253024
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200109371A KR102357576B1 (en) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | Stretched pulse mode locking wavelength swept laser device and operation method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102357576B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080066974A (en) * | 2005-11-01 | 2008-07-17 | 사이머 인코포레이티드 | Laser system |
KR101312407B1 (en) * | 2013-01-30 | 2013-09-27 | 주식회사 지에이치허브 | Apparatus of generating laser light and method thereof |
JP2018128460A (en) * | 2012-07-27 | 2018-08-16 | ソルラブス、インコーポレイテッド | Agile imaging system |
-
2020
- 2020-08-28 KR KR1020200109371A patent/KR102357576B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080066974A (en) * | 2005-11-01 | 2008-07-17 | 사이머 인코포레이티드 | Laser system |
JP2018128460A (en) * | 2012-07-27 | 2018-08-16 | ソルラブス、インコーポレイテッド | Agile imaging system |
KR101312407B1 (en) * | 2013-01-30 | 2013-09-27 | 주식회사 지에이치허브 | Apparatus of generating laser light and method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6548695B2 (en) | Apparatus and method for utilization of high speed optical wavelength tuning sources | |
US7599405B2 (en) | Method and apparatus for coherently combining multiple laser oscillators | |
US7391520B2 (en) | Fourier domain optical coherence tomography employing a swept multi-wavelength laser and a multi-channel receiver | |
US9759983B2 (en) | Frequency comb source with large comb spacing | |
JP5495506B2 (en) | Laser apparatus and optical tomographic imaging apparatus | |
US6671298B1 (en) | Photonic arbitrary waveform generation and RF and microwave synthesis with a modelocked external cavity semi-conductor laser | |
CN101483310B (en) | Polarization stablizing laser | |
EP2333914A2 (en) | Light source apparatus and image pickup apparatus using the same | |
US10058250B2 (en) | System, apparatus and method for utilizing optical dispersion for fourier-domain optical coherence tomography | |
US6091743A (en) | Bandwidth broadened and power enhanced low coherence fiberoptic light source | |
US5101291A (en) | Optical frequency conversion device | |
KR100957133B1 (en) | Multiwavelength fiber laser apparatus including coupled cavities and oscillation method of multiwavelength laser | |
DE60210920T2 (en) | Generation of electronic carrier signals in the optical range | |
JP2010010172A (en) | Wavelength-swept light source | |
KR102357576B1 (en) | Stretched pulse mode locking wavelength swept laser device and operation method thereof | |
CN109787081A (en) | Mid-infrared ultra-short pulse laser light source | |
KR101323228B1 (en) | Optical Coherence Tomography using active mode-locking fiber laser | |
CN208707066U (en) | A kind of optical fiber laser of the length scanning based on tunable optic filter | |
WO2004068652A2 (en) | Method and apparatus for coherently combining laser oscillators | |
WO1997032373A1 (en) | Method and device for operating a laser diode | |
JP6025317B2 (en) | Mode-locked laser light source device and optical coherence tomography apparatus using the same | |
TWI236193B (en) | Fast wavelength-tunable laser system using Fabry-Perot laser diode | |
CA2365797A1 (en) | Optical device for generating a plurality of optical signals | |
CN110429462A (en) | A kind of ultra-short pulse laser light source | |
CN111969406A (en) | Brillouin optical frequency comb generation device and method based on Raman effect |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |