KR20070097671A - A microwave generator using optical fiber laser incorporating a ultra-narrow bandpass filter - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 초협대역 대역투과 필터 기반 광섬유 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기를 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram illustrating a microwave signal generator using an ultra narrow band bandpass filter based fiber laser light source according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 초협대역 대역투과 필터 기반 반도체 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram illustrating a microwave signal generator using a ultra narrow band bandpass filter based semiconductor laser light source according to a second embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 3 실시 예에 따라 초협대역 대역투과 필터 기반 광섬유 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기를 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a microwave signal generator using an ultra narrow band bandpass filter based fiber laser light source according to a third embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 4 실시 예에 따라 초협대역 대역투과 필터 기반 반도체 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기를 나타낸 구성도이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a microwave signal generator using an ultra narrow band bandpass filter based semiconductor laser light source according to a fourth embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 1 및 제 3 실시 예에 따른 초협대역 투과 필터의 일례로 위상 천이 광섬유 격자에 대한 상세도이다.5 is a detailed view of a phase shift optical fiber grating as an example of an ultra narrowband transmission filter according to the first and third embodiments of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예에 따른 초협대역 대역투과 필터 및 가변 미러용 필터에 대한 투과 스펙트럼을 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a transmission spectrum of an ultra narrow band bandpass filter and a filter for a variable mirror according to the first to fourth embodiments of the present invention.
도 7은 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예에 따라 광섬유 또는 반도체 레이저 광원이 광전 변환기에 전달되어 출력되는 전기신호를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a view illustrating an electrical signal outputted by an optical fiber or a semiconductor laser light source transmitted to a photoelectric converter according to the first to fourth embodiments of the present invention.
본 발명은 광섬유 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기에 관한 것으로써, 구체적으로는 초협대역 대역투과 필터를 이용하여 단일 종파 모드 주파수(single longitudinal mode frequency)를 갖는 광섬유 레이저 광원을 구현하고 이를 이용하여 마이크로파 신호를 발생하는 초협대역 대역투과 필터 기반 광섬유 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
광통신에서 사용하기 위한 광원은 신호 자체의 불안전성과 장거리의 광섬유를 지나가면서 다른 주파수 성분과 충돌(beating)에 의해서 노이즈를 유발하기 쉬우므로 단일 종파 모드 주파수(single longitudinal mode frequency)로 동작하는 광섬유 광원에 대해서 많은 연구가 진행되고 있다.A light source for use in optical communication is an optical source that operates at a single longitudinal mode frequency because it is susceptible to noise due to the instability of the signal itself and to other frequency components as it passes over a long distance optical fiber. Much research is being done on this.
종래의 기술은 어븀 첨가 광섬유를 펌핑 광원으로 여기(excitation) 시키지 않고 광을 흡수하는 흡수체(saturable absorber)로 사용하여 고차 주파수(high frequency) 성분을 제거하여 단일 종파 모드 광 레이저(single longitudinal mode fiber laser) 광원을 구현하였으나, 마이크로파 신호 발생기로의 활용은 제시하지 못하고 있으며, 높은 출력에서는 어븀 첨가 광섬유 기반 흡수체가 더 이상 기능을 하지 못하므로 낮은 출력(< 10dB)을 갖는 레이저 광원만 구현 가능하고, 높은 출력을 얻기 힘들거나 구조가 복잡하여 실제 구현이 쉽지 않다는 단점이 있다.The conventional technique uses a single longitudinal mode fiber laser by removing high frequency components by using an erbium-doped optical fiber as a saturable absorber that absorbs light without excitation as a pumping light source. ) Although the light source is implemented, it cannot be used as a microwave signal generator, and only a laser light source having a low output (<10 dB) can be realized since the erbium-doped fiber absorber no longer functions at a high output. The disadvantage is that the output is difficult to obtain or the structure is complicated, so the actual implementation is not easy.
또한, 여러 개의 새그낵 루프 필터(Sagnac Loop Filter)를 직렬 연결하여 좁 은 대역폭(narrow bandwidth)을 갖는 필터를 구현한 후 광섬유 레이저 공진기에 사용하여 단일 주파수 섬유 레이저 광원을 구현하였으나 마이크로파 신호 발생기로의 활용은 제시하지 못했고 필터를 여러 개 직렬 연결하여 쓰므로 구현이 힘들고 복잡하다.In addition, several Sagnac Loop Filters were connected in series to implement a filter with narrow bandwidth, and then a single frequency fiber laser light source was implemented using a fiber laser resonator. The application was not presented and it is difficult and complicated to implement by connecting several filters in series.
상기와 같은 종래의 기술들은 모두 단일 파장에서 동작하여 파장 이동이 쉽지 않고 단일 종파 모드 주파수(single longitudinal mode frequency)를 갖는 광섬유 레이저 광원을 마이크로파 신호 발생기에 응용하기 위한 기술은 제시되지 않았다. 또한, 초협대역폭을 갖는 위상 천이 광섬유 격자와 광섬유 격자 기반 레이저를 이용한 마이크로파 신호 발생기에 대해서는 제시하지 않았다.All of the above-described conventional techniques operate at a single wavelength, so that wavelength shift is not easy and a technique for applying a fiber laser light source having a single longitudinal mode frequency to a microwave signal generator has not been proposed. In addition, no microwave signal generator using a phase-shifted fiber grating with an ultra narrow bandwidth and a fiber grating-based laser is presented.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 효과적인 단일 종파 모드(single longitudinal mode)로 동작하는 단일 파장 또는 다파장 광섬유 레이저 광원을 구현하고 이를 기반으로 마이크로파 신호 발생기를 구현하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to implement a single wavelength or multi-wavelength fiber laser light source operating in an effective single longitudinal mode and to implement a microwave signal generator based thereon.
또한, 본 발명은 공진 파장 조절이 용이하고 구현이 간단하며 고성능의 광섬유 레이저 광원 기반의 마이크로파 신호 발생기를 구현하는 것을 목적으로 한다. 특히, 초협대역폭을 갖는 위상 천이 광섬유 격자와 광섬유 격자 기반 레이저를 이용한 마이크로파 신호 발생기를 구현하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to implement a microwave signal generator based on a fiber laser light source of high-performance easy to adjust the resonance wavelength, simple implementation. In particular, an object of the present invention is to implement a microwave signal generator using a phase shift fiber grating having an ultra narrow bandwidth and a fiber grating based laser.
상기 목적을 달성하기 위한 광섬유 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기는 소정의 파장을 가지는 신호를 생성하는 펌프 레이저 다이오드; 상기 펌프 레이저 다이오드와 연결되어 상기 신호를 분할 또는 결합하여 공진기로 입력시키는 파장 분할 광커플러; 상기 신호에 의해 활성화되어 고파장의 증폭된 광신호를 생성하는 이득 매질; 상기 이득 매질을 통과한 광신호를 초협대역폭으로 필터링하는 초협대역 대역투과 필터; 상기 이득 매질과 상기 초협대역 대역투과 필터 사이에 형성되어 상기 광신호를 회전시키고 상기 초협대역 대역투과 필터에서의 반사 신호를 제거하는 서큘레이터; 상기 이득 매질과 상기 파장 분할 광커플러 사이에 형성되어 초협대역폭을 가지는 광신호를 소정의 파장대에서 필터링하여 광섬유 레이저 광원을 생성하는 가변 미러용 필터; 및 상기 광섬유 레이저 광원을 전기신호로 변환하는 광전 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Microwave signal generator using a fiber laser light source for achieving the above object comprises a pump laser diode for generating a signal having a predetermined wavelength; A wavelength division optocoupler connected to the pump laser diode to split or couple the signal to a resonator; A gain medium activated by the signal to produce a high wavelength amplified optical signal; An ultra narrow band bandpass filter for filtering the optical signal passing through the gain medium to an ultra narrow bandwidth; A circulator formed between the gain medium and the ultra narrow band bandpass filter to rotate the optical signal and remove a reflected signal from the ultra narrow band band pass filter; A variable mirror filter formed between the gain medium and the wavelength division optical coupler to generate an optical fiber laser light source by filtering an optical signal having an ultra narrow bandwidth at a predetermined wavelength band; And a photoelectric converter for converting the optical fiber laser light source into an electrical signal.
또한, 상기 목적은 소정의 신호를 증폭시키는 반도체 증폭기; 상기 반도체 증폭기에서 증폭된 신호를 초협대역폭으로 필터링하는 초협대역 대역투과 필터; 상기 반도체 증폭기와 상기 초협대역 대역투과 필터 사이에 형성되어 상기 초협대역폭을 가지는 신호를 회전시키고 상기 초협대역 대역투과 필터에서의 반사 신호를 제거하는 서큘레이터; 상기 서큘레이터를 통해 상기 반도체 증폭기에서 증폭된 초협대역폭을 가지는 신호를 소정의 파장대에서 필터링하여 반도체 레이저 광원을 생성하는 가변 미러용 필터; 및 상기 반도체 레이저 광원을 전기신호로 변환하는 광전 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기에 의해서도 달성될 수 있다.In addition, the object is a semiconductor amplifier for amplifying a predetermined signal; An ultra narrow band bandpass filter for filtering the signal amplified by the semiconductor amplifier to an ultra narrow bandwidth; A circulator formed between the semiconductor amplifier and the ultra narrow band bandpass filter to rotate a signal having the ultra narrow bandwidth and remove a reflected signal from the ultra narrow band band pass filter; A variable mirror filter for generating a semiconductor laser light source by filtering a signal having an ultra narrow bandwidth amplified by the semiconductor amplifier through the circulator in a predetermined wavelength band; And it can also be achieved by a microwave signal generator using a semiconductor laser light source, characterized in that it comprises a photoelectric converter for converting the semiconductor laser light source into an electrical signal.
나아가, 상기 목적을 달성하기 위한 광섬유 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기는 소정의 파장을 가지는 신호를 생성하는 펌프 레이저 다이오드; 상기 펌프 레이저 다이오드와 연결되어 상기 신호를 분할 또는 결합하여 공진기로 입력시키는 파장 분할 광커플러; 상기 신호에 의해 활성화되어 고파장의 증폭된 광신호를 생성하는 이득 매질; 상기 이득 매질을 통과한 광신호를 초협대역폭으로 필터링하는 초협대역 대역투과 필터; 3개의 포트를 가지며, 제 1 포트가 상기 초협대역 대역투과 필터에 연결되어 상기 초협대역폭을 가지는 광신호를 전달하는 서큘레이터; 상기 서큘레이터의 제 2 포트와 연결되어 상기 제 2 포트로 전달된 초협대역폭을 가지는 광신호를 소정의 파장대에서 필터링하여 광섬유 레이저 광원을 생성하는 가변 미러용 필터; 상기 파장 분할 광커플러 및 상기 서큘레이터의 제 3포트 사이에 연결되고 상기 광섬유 레이저 광원을 일정비율로 나누어 출력하는 광커플러; 및 상기 광커플러에서 출력된 광섬유 레이저 광원을 전기신호로 변환하여 출력하는 광전 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, a microwave signal generator using a fiber laser light source for achieving the above object includes a pump laser diode for generating a signal having a predetermined wavelength; A wavelength division optocoupler connected to the pump laser diode to split or couple the signal to a resonator; A gain medium activated by the signal to produce a high wavelength amplified optical signal; An ultra narrow band bandpass filter for filtering the optical signal passing through the gain medium to an ultra narrow bandwidth; A circulator having three ports, the first port being connected to the ultra narrow band bandpass filter to transmit an optical signal having the ultra narrow bandwidth; A variable mirror filter connected to a second port of the circulator to generate an optical fiber laser light source by filtering an optical signal having an ultra narrow bandwidth transmitted to the second port in a predetermined wavelength band; An optical coupler connected between the wavelength division optical coupler and the third port of the circulator and outputting the optical fiber laser light source by dividing the optical fiber laser light at a predetermined ratio; And a photoelectric converter converting the optical fiber laser light source output from the optical coupler into an electrical signal and outputting the electrical signal.
또한, 상기 목적은 소정의 신호를 증폭시키는 반도체 증폭기; 상기 반도체 증폭기에서 증폭된 신호를 초협대역폭으로 필터링하는 초협대역 대역투과 필터; 3개의 포트를 가지며, 제 1 포트가 상기 초협대역 대역투과 필터에 연결되어 상기 초협대역폭을 가지는 신호를 전달하는 서큘레이터; 상기 서큘레이터의 제 2 포트와 연결되어 상기 제 2 포트로 전달된 초협대역폭을 가지는 광신호를 소정의 파장대에서 필터링하여 반도체 레이저 광원을 생성하는 가변 미러용 필터; 상기 반도체 증폭기 및 상기 서큘레이터의 제 3 포트 사이에 연결되고 상기 반도체 레이저 광원을 일정비율로 나누어 출력하는 광커플러; 및 상기 광커플러에서 출력된 광섬유 레이저 광원을 전기신호로 변환하여 출력하는 광전 변환기를 포함하는 반도체 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기에 의해서도 달성될 수 있다.In addition, the object is a semiconductor amplifier for amplifying a predetermined signal; An ultra narrow band bandpass filter for filtering the signal amplified by the semiconductor amplifier to an ultra narrow bandwidth; A circulator having three ports, the first port being connected to the ultra narrowband bandpass filter to transmit a signal having the ultra narrow bandwidth; A variable mirror filter connected to a second port of the circulator to filter an optical signal having an ultra narrow bandwidth transmitted to the second port in a predetermined wavelength band to generate a semiconductor laser light source; An optical coupler connected between the semiconductor amplifier and a third port of the circulator and outputting the semiconductor laser light source by dividing the semiconductor laser light source by a predetermined ratio; And a microwave signal generator using a semiconductor laser light source including a photoelectric converter converting the optical fiber laser light source output from the optical coupler into an electrical signal and outputting the electrical signal.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제 1 실시 예First embodiment
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 초협대역 대역투과 필터 기반 광섬유 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기를 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram illustrating a microwave signal generator using an ultra narrow band bandpass filter based fiber laser light source according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 초협대역 대역투과 필터 기반 광섬유 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기는 펌프 레이저 다이오드(Pump laser diode:10), 파장 분할 광커플러(20), 이득 매질(30), 서큘레이터(circulator:40), 초협대역 대역투과 필터(50), 편광 조절기(60) 및 가변 미러용 필터(70)로 구성된 선형 공진기와 광전 변환기(80)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a microwave signal generator using an ultra narrow band pass-through filter-based optical fiber light source includes a pump laser diode (10), a wavelength division optical coupler (20), a gain medium (30), and a circulator (circulator). 40, a linear resonator and a
이득 매질(30)은 어븀(Er) 또는 이터븀(Yb) 첨가 광섬유, 실리카 기반 일반 단일모드 광섬유, 비선형 광섬유, 포토닉 크리스탈 광섬유 또는 비스무트(bismuth) 광섬유를 사용하고, 이들을 활성화(exitation) 시키기 위해 상기 펌프 레이저 다이오드(10)를 사용한다. 즉, 펌프 레이저 다이오드(10)에서 나오는 980nm 또는 1480nm 파장대의 신호는 상기 이득 매질(30)을 활성화시켜 고파장(약 1500~1600nm) 영역에서 증폭된 자기 발광(ASE:Amplified Spontaneous Emission) 신호가 발생하고 광신호가 증폭되기도 한다.The
파장 분할 광커플러(20)는 상기 펌프 레이저 다이오드(10)에서 나오는 신호와 고파장 영역(약 1500~1600nm)에서 발생한 ASE 신호를 분리하거나 결합시켜주는 역할을 한다.The wavelength division
상기 이득 매질(30)을 중심으로 양쪽에 공진기용 미러가 구성되는데, 이는 광신호의 왕복 운동(round trip)을 유도하여 레이저 광원을 생성하기 위한 것으로서, 도 1의 경우 이득 매질(30)의 왼쪽에는 서큘레이터(40)와 초협대역 대역투과 필터(50)를 이용하여 제 1 미러를 구성하고, 이득 매질(30)의 오른쪽에는 가변 미러용 필터(70)를 이용하여 제 2 미러를 구성하여 광섬유 레이저 현상을 유도하기 위한 선형 공진기를 구성한다. Resonator mirrors are configured on both sides of the
즉, 파장 분할 커플러(20)를 통해서 펌프 레이저 다이오드(10)의 신호가 이득 매질(30)을 활성화시켜 광신호를 유도하고 유도된 광신호는 이득 매질(30) 양쪽의 제 1 및 제 2 미러들에 의해서 이득 매질(30)을 왕복 운동하게 되면서 광섬유 레이저 현상이 일어난다.That is, the signal of the
서큘레이터(40)는 광신호가 1-->2-->3-->1번 포트(port)의 순서로 전달되게 하는 소자로써 초협대역 대역투과 필터(50)에서의 반사 신호를 제거해 주는 역할을 한다.The
초협대역 대역투과 필터(50)는 상기 서큘레이터(40)의 제 2 포트와 제 3 포트 사이에 형성되어 광신호를 초협대역폭으로 필터링시킨다. 상기 초협대역 대역투과 필터(50)는 위상 천이 광섬유 격자, 미세 전자 기계 시스템 소자(Micro Electro Mechanical System : 이하, "MEMS 소자"라 한다), 패브리-페로(Fabry-perot) 필터 또는 새그낵 루프(Sagnac loop) 필터를 사용할 수 있다. 상기 서큘레이터(40)의 1-->2 포트를 지난 광신호가 상기 초협대역 대역투과 필터(50)를 지나 3-->1 포트를 통해서 다시 이득 매질(30)로 전달된다. 이때, 초협대역 대역투과 필터에 의해서 광섬유 레이저 광원의 대역폭은 도 6에 나타난 바와 같이 초협대역폭을 가지게 된다. An ultra narrow
상기 초협대역폭을 가지는 광신호는 다시 이득 매질(30)을 거쳐 가변 미러용 필터(70)에서 대역폭이 필터링되어 다시 반사되어 되돌아가는 왕복운동(round trip)을 반복하면서 광섬유 레이저 광원이 형성된다. 상기 가변 미러용 필터(70)는 반사 필터로써 광섬유 격자, 첩 광섬유 격자 또는 벌크(bulk) 미러가 사용될 수 있고, 대역폭을 가변할 수 있기 때문에 출력파장의 가변을 용이하게 할 수 있다(도 6 참조).The optical signal having the ultra narrow bandwidth is again formed through the
편광 조절기(60)는 편광에 의해서 불안정해질 수 있는 레이저 출력을 안정화시켜 주기 위해 레이저 출력의 편광 상태를 조절하는 역할을 한다.The
광전 변환기(80)는 상기 선형 공진기를 통하여 생성된 광섬유 레이저 광원을 전기신호로 변환하여 마이크로파 신호를 생성하게 한다. The
제 2 실시 예Second embodiment
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 초협대역 대역투과 필터 기반 반도체 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram illustrating a microwave signal generator using a ultra narrow band bandpass filter based semiconductor laser light source according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 초협대역 대역투과 필터 기반 반도체 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기는 도 1의 구성도에서 어븀 첨가 광섬유 증폭기를 사용하는 이득 매질(30) 대신에 반도체 증폭기(30')를 사용하고, 펌프 레이저 다이오드 (10)와 파장 분할 광커플러(20)가 제거된 것을 제외하고는 모두 동일한 구성이다. 즉, 반도체 증폭기를 사용하는 경우 자체에서 증폭된 광신호가 생성되기 때문에 도 1에서 사용된 펌프 레이저 다이오드(10)와 파장 분할 광커플러(20)는 사용되지 않는다. Referring to FIG. 2, a microwave signal generator using an ultra narrowband bandpass filter based semiconductor laser light source uses a
본 발명의 제 2 실시예에 따른 초협대역 대역투과 필터 기반 반도체 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기는 반도체 증폭기(30'), 서큘레이터(circulator:40), 초협대역 대역투과 필터(50), 편광 조절기(60) 및 가변 미러용 필터(70)로 구성된 선형 공진기와 광전 변환기(80)를 포함한다.The microwave signal generator using the ultra narrow band bandpass filter based semiconductor laser light source according to the second embodiment of the present invention is a semiconductor amplifier 30 ', a circulator (40), the ultra narrow
상기 반도체 증폭기(30')의 광신호는 서큘레이터(40)를 거쳐 초협대역 대역투과 필터(50)에서 초협대역폭으로 필터링되고, 다시 반도체 증폭기(30')를 통해 가변 미러용 필터(70)에서 대역투과되어 다시 반사되는 왕복 운동(round trip)을 한다. 이하, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 도 1의 구성에 대한 설명으로 도 2를 용이하게 이해할 수 있기 때문에 도 2에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.The optical signal of the semiconductor amplifier 30 'is filtered to the ultra narrow bandwidth by the ultra narrow
제 3 실시 예Third embodiment
도 3은 본 발명의 제 3 실시 예에 따라 초협대역 대역투과 필터 기반 광섬유 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기를 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a microwave signal generator using an ultra narrow band bandpass filter based fiber laser light source according to a third embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 초협대역 대역투과 필터 기반 광섬유 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기는 펌프 레이저 다이오드(Pump laser diode:100), 파장 분할 광커플러(200), 이득 매질(300), 아이솔레이터(Isolator:400), 초협대역 대역투과 필터(500), 편광 조절기(600), 서큘레이터(circulator:700), 가변 미러용 필터(800) 및 광커플러(900)로 구성된 링(Ring) 공진기와 광전 변환기(1000)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the microwave signal generator using the ultra narrow band pass-through filter-based optical fiber light source according to the second embodiment of the present invention includes a pump laser diode (100), a wavelength division optical coupler (200), and a gain medium.
이득 매질(300)은 어븀(Er) 또는 이터븀(Yb) 첨가 광섬유, 실리카 기반 일반 단일모드 광섬유, 비선형 광섬유, 포토닉 크리스탈 광섬유 또는 비스무트(bismuth) 광섬유를 사용하고, 이들을 활성화(exitation) 시키기 위해 상기 펌프 레이저 다이오드(100)를 사용한다.The
파장 분할 광커플러(200)는 펌프 레이저 다이오드(100)의 신호와 고파장 영역(약 1500~1600nm)에서 발생한 ASE 신호를 분리하거나 결합시켜 주는 역할을 한다.The wavelength division
아이솔레이터(40)는 초협대역 대역투과 필터(500)의 반사신호를 제거하는 역할을 한다.The
초협대역 대역투과 필터(500)는 광섬유 레이저 광원의 대역폭을 초협대역폭으로 필터링하는 역할을 하며, 위상 천이 광섬유 격자, MEMS 소자, 패브리-페로(Fabry-perot) 필터 또는 새그낵 루프(Sagnac loop) 필터가 사용할 수 있다.The ultra narrow band pass-through
편광 조절기(600)는 일정한 방향의 광신호를 걸러주는 역할을 하며, 이를 조절하여 원하는 방향의 광신호만을 추출할 수 있다.The
서큘레이터(40)는 광신호가 1-->2-->3번 포트(port)의 순서로 전달되게 하는 소자이다.The
가변 미러용 필터(800)는 상기 서큘레이터(40)의 2 포트와 연결되어 1 포트를 통해서 2 포트로 들어온 초협대역폭의 광신호를 다시 한번 대역폭을 필터링하여 3포트로 전달한다. 상기 가변 미러용 필터(800)는 반사 필터로써 광섬유 격자, 첩 광섬유 격자 또는 벌크(bulk) 미러가 사용될 수 있고, 대역폭을 가변할 수 있기 때문에 출력파장의 가변을 용이하게 할 수 있다(도 6 참조).The
광커플러(900)는 광신호를 일정한 비율로 나누어 주는 소자로서, 도 3의 경우 10%는 출력하고, 90%는 다시 링 공진기 내를 원 운동한다.The
광전 변환기(1000)는 상기 링 공진기를 통하여 출력된 10%의 광섬유 레이저 광원을 전기신호로 변환하여 마이크로파 신호를 생성하게 한다. The
도 3의 동작에 대하여 설명하면, 펌프 레이저 다이오드(100)에서 발생된 신호는 파장분할 광커플러(200)를 통해서 이득 매질(300)을 활성화하여 광신호를 생성하고, 아이솔레이터(400)를 통해 초협대역 대역투과 필터(500)로 전달된다.Referring to FIG. 3, the signal generated by the
상기 초협대역 대역투과 필터(500)에 의해 초협대역폭을 가지는 광신호는 편광 조절기(600)를 통해서 편광상태가 안정화 되고, 서큘레이터(700)의 1번 포트를 지나 2번 포트를 통해서 상기 가변 미러용 필터(800)에 전달된다. 그리고, 상기 가변 미러용 필터(800)에서 다시 대역폭이 필터링되고 서큘레이터(700)의 3번 포트를 통해서 광신호는 다시 이득 매질(300)로 전달되어 원운동(round trip)하게 되어 광섬유 레이저 광원을 형성하게 된다.The optical signal having the ultra narrow bandwidth by the ultra narrow band
이때, 광섬유 레이저 광원 출력 10%를 광커플러(900)를 통해서 광전 변환기(1000)로 전달하여 마이크로파 신호를 생성하게 된다. In this case, a 10% optical fiber laser light source output is transmitted to the
제 4 실시 예Fourth embodiment
도 4는 본 발명의 제 4 실시 예에 따라 초협대역 대역투과 필터 기반 반도체 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기를 나타낸 구성도이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a microwave signal generator using an ultra narrow band bandpass filter based semiconductor laser light source according to a fourth embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 초협대역 대역투과 필터 기반 반도체 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기는 도 3의 구성도에서 어븀 첨가 광섬유 증폭기를 사용하는 이득 매질(30) 대신에 반도체 증폭기(30')를 사용하고, 펌프 레이저 다이오드(10)와 파장 분할 광커플러(20)가 제거된 것을 제외하고는 모두 동일한 구성이다. 즉, 반도체 증폭기를 사용하는 경우 자체에서 증폭된 광신호가 생성되기 때문에 도 1에서 사용된 펌프 레이저 다이오드(10)와 파장 분할 광커플러(20)는 사용되지 않는다. Referring to FIG. 4, a microwave signal generator using an ultra narrowband bandpass filter based semiconductor laser light source uses a
본 발명의 제 4 실시예에 따른 초협대역 대역투과 필터 기반 반도체 레이저 광원을 이용한 마이크로파 신호 발생기는 반도체 증폭기(300'), 아이솔레이터(Isolator:400), 초협대역 대역투과 필터(500), 편광 조절기(600), 서큘레이터(circulator:700), 가변 미러용 필터(800) 및 광커플러(900)로 구성된 링(Ring) 공진기와 광전 변환기(1000)를 포함한다.The microwave signal generator using the ultra narrow band pass-through filter-based semiconductor laser light source according to the fourth embodiment of the present invention includes a semiconductor amplifier 300 ', an
상기 반도체 증폭기(300')의 광신호는 아이솔레이터(400)를 거쳐 초협대역 대역투과 필터(500)에서 초협대역폭으로 필터링되고, 서큘레이터(700)를 통해 가변 미러용 필터(800)에서 대역투과되어 다시 반도체 증폭기(300')로 돌아가는 원 운동(round trip)을 한다. 이하, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 도 1의 구성에 대한 설명으로 도 2를 용이하게 이해할 수 있기 때문에 도 2에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.The optical signal of the
도 5는 본 발명의 제 1 및 제 3 실시 예에 따른 초협대역 대역투과 필터의 일례로 위상 천이 광섬유 격자에 대한 상세도이다.5 is a detailed view of a phase shift optical fiber grating as an example of an ultra narrow band bandpass filter according to the first and third embodiments of the present invention.
도 5를 참조하면, 위상 천이 광섬유 격자는 광섬유 코어 내부에 규칙적인 굴절률 분포를 가지고 있는 것으로 반사 또는 투과 필터로 사용된다. 본 발명의 제 1 및 제 3 실시 예에서는 격자 내부에 2개의 위상 천이 구간을 가지고 있어서 초협대역 대역투과 필터 특성을 갖는 광소자로서 사용된다.Referring to FIG. 5, the phase shift fiber grating has a regular refractive index distribution inside the fiber core and is used as a reflective or transmissive filter. In the first and third embodiments of the present invention, two phase shift periods are provided inside the grating, and thus, the optical element is used as an optical device having ultra narrow band bandpass filter characteristics.
도 6은 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예에 따른 초협대역 대역투과 필터 및 가변 미러용 필터에 대한 투과 스펙트럼을 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a transmission spectrum of an ultra narrow band bandpass filter and a filter for a variable mirror according to the first to fourth embodiments of the present invention.
도 6을 참조하면, 가는 실선은 초협대역 대역투과 필터에 대한 투과 스펙트럼으로써 위상 천이 구간이 두 개인 위상 천이 광섬유 격자에 대한 투과 스펙트럼을 나타난 것이며, 투과 대역폭은 0.22pm로 약 27.47 MHz에 해당하는 마이크로파 주파수를 갖는다. 협대역 투과 파장의 수는 위상 천이 구간 수에 의존하며, 협대역 투과파장 수 = n(n=위상 천이 구간 수)로 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 6, the thin solid line is a transmission spectrum for an ultra narrow band bandpass filter and shows a transmission spectrum for a phase shift fiber grating having two phase shift intervals, and a transmission bandwidth of 0.22 pm corresponds to about 27.47 MHz. Has a frequency. The number of narrowband transmission wavelengths depends on the number of phase shift sections, and can be represented by the number of narrowband transmission wavelengths = n (n = number of phase shift sections).
또한, 도 6에서 굵은선들(①,②,③)은 상기 가변 미러용 필터에 대한 투과 스펙트럼으로써 가변 미러용 필터의 공진 파장 위치를 변화시켜 공진 파장의 수 및 위치를 변화시킬 수 있다. 상세히 살펴보면, 검은색 굵은 실선(①)일 때는, 1개의 공진 파장(1549.545nm)을 얻을 수 있고, 검은색 점선(②)일 때는, 2개의 공진 파장 (1549.545nm 및 1549.575nm)을 얻을 수 있으며(이 경우 두 신호의 충돌(beating)에 의해 단일 종파 모드 주파수(single longitudinal mode frequency)가 결정됨), 회색 굵은 실선(③)일 때는, 1개의 공진 파장(1549.575nm)을 얻을 수 있다. 여기서, 검은색 점선(②)의 경우, Further, in FIG. 6, the
도 7은 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예에 따라 광섬유 또는 반도체 레이저 광원이 광전 변환기에 전달되어 출력되는 전기신호를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a view illustrating an electrical signal outputted by an optical fiber or a semiconductor laser light source transmitted to a photoelectric converter according to the first to fourth embodiments of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시 예를 통하여 얻은 광섬유 또는 반도체 레이저 광원이 광전 변환기에 전달되어 전기신호로 변환된 출력을 나타내며 단일 종파 모드 주파수(single longitudinal mode frequency)를 갖고 있음을 알 수 있다. 따라서, 초협대역 대역투과 필터를 이용하여 단일 종파 주파수 공간(single longitudinal frequency spacing)을 갖는 광섬유 또는 반도체 레이저 광원 기반 마이크로파 신호 발생기 구현이 가능하며 공진 파장이 자유롭게 조절되므로 광통신 및 RF(Radio Frequency) 통신에 유용하게 사용된다.Referring to FIG. 7, an optical fiber or a semiconductor laser light source obtained through the first to fourth embodiments of the present invention is transmitted to a photoelectric converter to represent an output converted into an electrical signal, and has a single longitudinal mode frequency. It can be seen that. Therefore, it is possible to implement a microwave signal generator based on an optical fiber or a semiconductor laser light source having a single longitudinal frequency spacing by using an ultra narrow band bandpass filter, and the resonance wavelength is freely adjusted, thereby making it suitable for optical communication and radio frequency (RF) communication. It is useful.
본 발명은 단일 파장 또는 다파장에서 단일 종파 모드 주파수(single longitudinal mode frequency)로 동작할 수 있는 광섬유 또는 반도체 레이저 광원을 구현하여 마이크로파 신호를 생성할 수 있다.The present invention can generate a microwave signal by implementing an optical fiber or semiconductor laser light source that can operate in a single longitudinal mode frequency at a single wavelength or multiple wavelengths.
또한, 초협대역 대역투과 필터를 사용하므로 출력 파장 이동이 용이하고, 높은 출력에 대해서도 손실이 없으며, 발진 파장(lasing wavelength)에도 제약이 없 으므로 광통신 및 RF 통신에 많이 활용될 수 있다.In addition, the use of ultra narrowband bandpass filter facilitates the shift of the output wavelength, no loss for high output, and there is no restriction on the lasing wavelength, so it can be widely used for optical communication and RF communication.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100957133B1 (en) * | 2007-12-11 | 2010-05-11 | 한국과학기술연구원 | Multiwavelength fiber laser apparatus including coupled cavities and oscillation method of multiwavelength laser |
KR101013030B1 (en) * | 2009-06-26 | 2011-02-14 | 한국과학기술연구원 | Dual wavelength optical fiber laser, photonic microwave notch filter and methods for notch frequency turning |
WO2011149122A1 (en) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | 주식회사 럭스퍼트 | Broadband light source using a fabry-perot filter |
CN105141258A (en) * | 2015-09-29 | 2015-12-09 | 成都华光瑞芯微电子股份有限公司 | Microwave frequency conversion method and apparatus |
CN111272105A (en) * | 2020-02-10 | 2020-06-12 | 山西大学 | Micro-nano fiber-based torsion sensor, preparation method and measurement method |
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