KR20080101862A - 광학적 빗 주파수 소스 - Google Patents

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KR20080101862A
KR20080101862A KR1020087011665A KR20087011665A KR20080101862A KR 20080101862 A KR20080101862 A KR 20080101862A KR 1020087011665 A KR1020087011665 A KR 1020087011665A KR 20087011665 A KR20087011665 A KR 20087011665A KR 20080101862 A KR20080101862 A KR 20080101862A
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제레미 소사보우스키
도미니크 조셉 미쿨린
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옵티신스 엘티디
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Abstract

본 발명은 광주파수 빗을 발생시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 실시예들에서, 수동 모드 잠김 광도파로 빗은 모드 간격 주파수(df)와 반송파 포락선 오프셋 주파수(fceo)를 위한 전기적 또는 광학적 조정을 사용한다. 광학적 빗을 제공하기 위하여 광학 구동기 및 광출력부를 구비하는 광 캐비티; 상기 광학적 빗을 생성하기 위한 상기 광 캐비티에 결합된 흡수 소자; 및 상기 광 캐비티 내의 광학적으로 또는 전기적으로 제어 가능한 소자;를 포함하며, 상기 광학적으로 또는 전기적으로 제어 가능한 소자는 광학적으로 또는 전기적으로 제어 가능한 굴절률을 가지며 상기 굴절률은 상기 광학적 빗의 모드 간격 및 반송파 포락선 오프셋 주파수 중에서 어느 하나 또는 모두를 변화시키기 위하여 가변인 것을 특징으로 하는 수동 모드 잠김 광학적 빗 주파수 소스를 개시한다.

Description

광학적 빗 주파수 소스{Optical comb frequency source}
본 발명은 광주파수 빗(optical frequency comb)을 발생시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 실시예들에서, 수동 모드 잠김 광도파로 빗(passive mode locked optical waveguide comb)은 모드 간격 주파수(mode spacing frequency)(df)와 반송파 포락선 오프셋 주파수(carrier envelope offset frequency)(fceo)를 위한 전기적 또는 광학적 조정을 사용한다.
본 명세서에서는, 모드 잠김 동작을 유지하는데 외부 RF 소스에 의지하지 않는, 수동 모드 잠김 광학적 빗 주파수 소스에 관심을 갖는다. "광학적"이라는 용어의 의미는 테라헤르츠(심적외선)로부터 페타헤르츠(심자외선)까지의 주파수들을 포함한다.
모드 잠김 빗 레이저(mode locked comb laser)는, 레이저의 펄스 반복율(pulse repetition rate)로 정의되는 바와 같이 복수의 규칙적인 간격의 주파수 모드들을 갖는 주파수 빗을 생성하는데 사용될 수 있다. 상기 모드 잠김 빗 레이저는 (상기 반복이 외부 RF, 즉 무선 주파수, 소스에 의해 유발되는) 능동형이거나 또는 (그러한 소스를 필요로 하지 않는) 수동형일 수 있다. 어느 방법이든, 상기 모드 잠김 레이저의 출력은 동일한 간격의 주파수들의 빗(comb)을 생성하는 좁은 펄스들의 주기적인 열이다.
동일한 간격의 주파수들의 빗은 아래의 수학식을 사용하여 표현될 수 있다:
fn = n * df + fceo
여기서, fn 은 주파수 빗의 n번째 라인의 주파수이고, n은 (106 정도로 클 수도 있는) 매우 큰 정수이며, df는 모드들 사이의 주파수 간격이고, fceo는 반송파 포락선 오프셋 주파수이다. 상기 반송파 포락선 오프셋 주파수는 레이저 내부에서의 군속도(group velocity)와 위상속도(phase velocity) 사이의 차이들을 고려함으로써 설명될 수 있다.
일반적으로 주파수 빗을 정확하게 사용하기 위해서는 상기 레이저 빗의 두 개의 자유도(즉, df와 fceo)가 알려져야 하고 제어되어야 한다. 모드 주파수 간격은 레이저의 유효 광학 캐비티 길이(effective optical cavity length)를 변화시킴으로써 제어된다. 모드 주파수 간격을 조정하는 종래의 방법은 열적 조정 및 압전 액추에이터 또는 다른 신장 또는 압축 기구들을 포함하는 기계적 조정을 포함한다. 기계적 및 열적 조정의 예는 Y.W. Song 등의 논문(IEE Photonics Technology Letters, 13(2001), pp1167-1169)과 de Lima 등의 논문(proceedings of the 2001 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference, (1)2001 pp115-117)에서 제공된다. 다른 종래의 기술은 GB2381121에서 찾을 수 있 다. 그러나, 종래의 시스템들은 (온도 및 진동과 같은) 외부 환경 조건들에 대한 민감도, 반응 시간을 포함하는 문제들을 갖고 있다.
본 발명의 발명자들은 반응 시간, (온도 및 진동과 같은) 외부 환경 조건들에 대한 민감도 및 신뢰성이 전기적 또는 광학적으로 조정 가능한 소자들을 사용함으로써 향상될 수 있다는 것을 인식하였다.
따라서, 광학 구동기 및 출력부를 포함하는 하나 이상의 광 캐비티; 및 광학적 빗의 하나 이상의 파라미터들을 제어하며 상기 광학적 빗을 생성하기 위하여 상기 광 캐비티에 직접 또는 간접적으로 결합된 적어도 하나의 제어 가능한 소자;를 포함하며, 상기 제어 가능한 소자는 예컨대 전기적으로 또는 광학적으로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 수동 모드 잠김 광학적 빗 주파수 소스가 설명된다. 상기 제어 가능한 소자는 (광 루프일 수도 있는) 캐비티 내에 있을 수 있으며 또는 예컨대 서큘레이터(circulator)에 의해 간접적으로 결합될 수도 있다. 후자의 경우, 상기 소자는 예컨대 서큘레이터를 통해 캐비티를 효과적으로 형성하며, 그 결과 이 경우에 상기 소자가 캐비티 내에 있다고 말할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 결합된 광 캐비티 또는 루프(loop)가 있을 수 있다.
상기 제어 가능한 소자는, 예컨대, 전기적 접촉 수단에 의해 직접 전기적으로 제어될 수도 있으며, 또는 주파수 소스를 구성함으로써, 즉 상기 제어 가능한 소자를 제어하기 위하여 제어 광이 주입될 수 있도록 하는 커플러를 포함함으로써, 광학적으로 제어될 수도 있다. 상기 제어 광은 레이저, 발광 다이오드(LED) 또는 예컨대 전기적 제어 하의 다른 광원에 의해 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어 가능한 소자는 하나 이상의 빗 파라미터들을 변화시키기 위하여 광학적으로 또는 전기적으로 가변인 굴절률을 갖는다.
따라서, 본 발명의 제 1 유형에 따르면, 광학적 빗을 제공하기 위하여 광학 구동기 및 광출력부를 구비하는 광 캐비티; 상기 광학적 빗을 생성하기 위한 상기 광 캐비티에 결합된 흡수 소자; 및 상기 광 캐비티 내의 광학적으로 또는 전기적으로 제어 가능한 소자;를 포함하며, 상기 광학적으로 또는 전기적으로 제어 가능한 소자는 광학적으로 또는 전기적으로 제어 가능한 굴절률을 가지며 상기 굴절률은 상기 광학적 빗의 모드 간격 및 반송파 포락선 오프셋 주파수 중에서 어느 하나 또는 모두를 변화시키기 위하여 가변인 것을 특징으로 하는 수동 모드 잠김 광학적 빗 주파수 소스가 제공된다.
상기 제어 가능한 소자는 캐비티 내에서 직접적으로 있을 수도 있고, 예컨대 서큘레이터를 통해 연결된 캐비티 내에 간접적으로 있을 수도 있으며, 후자의 경우에, 상기 서큘레이터를 통해 캐비티를 효과적으로 형성한다(따라서 이 경우에도 캐비티 내에 있다고 말할 수도 있다). 따라서 상기 제어 가능한 소자는 캐비티의 공진 주파수를 효과적으로 정의한다. 따라서, 필수적이지는 않지만 바람직하게는, 상기 광 캐비티는 광학적 공진 캐비티이다.
상기 캐비티는 광 루프(optical loop)를 포함할 수 있으며; 몇몇 바람직한 실시예에서 상기 제어 가능한 소자는 포화 흡수기(saturable absorber)를 포함한다.
따라서 관련된 유형에서, 본 발명은, 광학 구동기 및 출력부를 포함하는 광 루프; 및 광학적 빗을 생성하기 위하여 상기 광 루프에 결합된 포화 흡수기;를 포함하며, 상기 포화 흡수기는 전기적으로 제어 가능한 것을 특징으로 하는 수동 모드 잠김 광학적 빗 주파수 소스를 제공한다.
바람직하게는, 상기 포화 흡수기는 반도체 광학 소자 또는 더욱 상세하게는 다중 양자 우물 캐비티(multiple quantum well cavity)와 같은 반도체 광 캐비티를 포함한다. 반도체 레이저 캐비티가 사용될 수도 있는데, 레이저 발진을 위한 그러한 캐비티에 대한 단일한 왕복 이득(round-trip gain) 제약이 포화 흡수기로서의 그러한 캐비티의 사용에 대한 제약은 아니다. (이러한 특정한 맥락에서, 반도체의 반도체 캐비티가 광학적 빗의 (공진) 캐비티와는 달리 일반적으로 공진하지 않을 것이기 때문에 넓은 의미에서의 캐비티가 사용된다는 점을 당업자라면 이해할 것이다). 주파수 소스의 실시예들이 그러한 반도체 레이저 캐비티를 사용하며 또한 한쪽 단부에서 반사면 또는 미러를 포함한다는 점을 후술한다. 그러나 이는 실용적인 고려 때문이며(반사면은 손상을 초래하지 않고 제거하기가 어렵다) 그러한 반사면 없는 실시예가 실제로는 더 잘 동작할 수 있을 것이다.
대신에, 상기 포화 흡수기는 도핑된 결정 재료, 특히 크롬 (이온) 도핑 결정 재료를 포함하는 광학 소자를 포함할 수도 있다. 상기 결정 재료는, 이에 한정되지는 않지만, 루비(ruby), 가닛(garnet), 실리케이트(silicate), germinate, 인회석(apatite), colquiriite, 칼코겐화물(chalcogenide)을 포함하는 어떠한 적절한 재료도 포함할 수 있다.
실시예들에서, 포화 흡수기, 예컨대 반도체 광 캐비티 또는 장치는 제어 가능 조정 소자를 포함하며 이것이 전기적으로(또는 광학적으로) 조정 가능한 포화 흡수기의 특징이다 - 흡수 그 자체는 전기적으로 또는 다른 방식으로 제어될 필요는 없다. 실시예들에서, 상기 제어 가능 조정 소자는 빗의 중심 파장을 조절하기 위하여 전기적 또는 광학적 조정을 가능하게 한다. 상기 광학적 빗이 빗의 정확한 중심에서 출력 주파수를 가질 필요는 없다는 점을 이해할 것이다. (상기 조정 가능 소자는 피크 파장을 변화시키며, 이는 주파수 축을 따라 빗을 이동시키는 효과를 갖고, 반송파 포락선 오프셋 주파수를 변화시킨다). 상기 조정 가능 소자는, 몇몇 다른 주파수 선택 소자가 사용될 수도 있지만, 바람직하게는 브래그 격자(Bragg grating)를 포함한다. 바람직하게는, 상기 캐비티는 또한 (소스의 펄스 반복율을 조절함으로써) 빗의 모드 간격을 조절하기 위한 제어 가능한 위상 시프트 소자를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 상기 반도체 광 캐비티는 광흡수를 제공하기 위해 바이어스 된 이득 부분을 포함하며; 따라서 주파수 소스는 바람직하게는 상기 캐비티의 이 부분을 바이어스 하여 흡수하게 하는 구동기를 포함한다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 흡수는 전기적으로 또는 다른 방식으로 제어될 필요는 없다. 통상적으로, 반도체 광 캐비티의 상기 이득 부분은, 비록 몇몇 실시예에서 작은 양(+)의 바이어스로도 광흡수가 제공될 수도 있겠지만, 역(음으로) 바이어스 된다.
모드 잠김 광학적 빗 주파수 소스가 능동형이라기보다는 수동형이기 때문에, 바람직하게는 실질적으로 연속적인 흡수를 제공하기 위하여 상기 이득 부분에 바이어스가 인가된다.
실시예들에서, 광학 구동기를 제어함으로써, 예컨대, 빗 주파수 소스용 반도체 레이저 광학 구동기를 위한 구동기 또는 소스를 제어함으로써 광주파수 빗의 추가적인 제어가 제공될 수 있다. 따라서 그러한 펌프 소스 레이저는 (펌프에 대한 전원을 제어함으로써) 전기적으로 제어될 수 있으며, 또는 예컨대 시스템을 구성함으로써, 즉 펌프를 제어하기 위해 제어 광이 주입되도록 할 수 있는 커플러를 포함함으로써 광학적으로 제어될 수도 있다. 상기 제어 광은 레이저, 발광 다이오드(LED) 또는 예컨대 전기적 제어 하의 다른 광원에 의해 제공될 수도 있다.
본 발명은 광학적 빗 주파수 소스를 구현하도록 구성된 광집적회로(photonic integrated circuit; PIC)를 더 포함하며, 상기 PIC는, 펌프 신호를 수신하기 위한 광입력부; 광학적 빗 출력 신호를 제공하기 위한 광출력부; 상기 광입력부와 상기 광출력부에 결합되고, 이득 매질을 포함하는 광 캐비티; 및 상기 광학적 빗의 빗 간격과 반송파 포락선 오프셋 주파수 중에서 어느 하나 또는 모두를 제어하기 위하여 상기 광 캐비티에 결합된 제어부를 포함한다.
몇몇 바람직한 실시예들에서, 상기 광집적회로(PIC)는 상기 광입력부와 광출력부에 대한 제 1 및 제 2 연결 및 상기 펌프 신호와 광학적 빗 출력 신호의 조합을 전달하기 위한 조합된 광학적 연결을 갖는 광 커플러(optical coupler)(다중화기/역다중화기(multiplexer/demultiplexer))를 포함한다. 이는 파장-선택성 광 커플러에서 구현될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제어부는 적어도 하나의 광학적으로 또는 전기적으로 제어 가능한 광학 소자, 바람직하게는, 하나 이상의 흡수기, 위상 제어 소자, 및 제어 가능한 주파수 선택성 소자를 포함한다. 그러한 소자의 제어는 직접적인 전기적 제어일 수도 있으며 또는 광학적 제어를 가능하게 하는 원격 제어일 수도 있다. 후자의 경우에, 상기 제어부에 제어 광을 결합시키도록 광학적 제어 입력이 또한 제공될 수도 있다. 이러한 방식에서, 빗의 파라미터들은 광학적으로 조절 가능할 수 있다.
실시예들에서, 상기 광 캐비티는 (상기 장치를 통과하는 광 경로 내에서) 이득 매질의 양 면에 반사 소자 또는 미러들을 갖는 도파로(waveguide)를 포함하며, 이들 미러들 중에서 하나는 제어부에 의해, 바람직하게는 제어부 내의 조정 가능한 격자에 의해 형성된다. 선택적으로, 이러한 조정 가능한 격자 다음에는 소망하지 않는 반사를 감소시키기 위한 반사방지 소자가 있을 수 있다.
실시예들에서, 상기 PIC는, 예를 들어, 공통 기판 위의 혼성 집적(hybrid integration)에 의해 광입력부에 결합된 펌프 신호 소스를 포함할 수도 있다. 그러면 반송파 포락선 오프셋 주파수는 상기 펌프 소스를 제어함으로써 조절될 수도 있다. 필수적은 아니지만 바람직하게는, 상기 펌프 신호 소스는 레이저를 포함한다. 바람직하게는, 상기 PIC는, 특히 상술한 소자들 사이의 광학적 연결을 위해 그리고 이득 부분을 위해, 온-칩 도파로(on-chip waveguide) 기술을 사용하여 구현된다.
다른 유형에서, 본 발명은, 광학 구동기와 출력부를 포함하는 광 캐비티 또는 루프; 및 광학적 빗을 생성하기 위하여 상기 광 캐비티 또는 루프에 결합된 포화 흡수기;를 포함하며, 상기 포화 흡수기는 광학적 위상 제어 영역과 광학적 필터 영역 중에서 어느 하나 또는 모두를 포함하는 반도체 광 캐비티를 포함하고, 상기 위상 제어 영역과 상기 필터 영역 중에서 적어도 하나는 상기 광학적 빗의 하나 이상의 파라미터들의 제어를 위한 전기적 연결을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스를 제공한다.
상술한 바와 같이, 주파수 소스는 하나 이상의 광 캐비티를 포함할 수도 있으며, 상기 포화 흡수기는 직접적으로(캐비티 내에) 결합될 수도 있고 또는 간접적으로(예컨대 서큘레이터를 통해) 결합될 수도 있다.
실시예들에서, 광학적 위상 제어 영역은 반도체 광 캐비티의 유효 길이를 제어한다. 상기 캐비티는, 바람직하게는, 한 쌍의 고반사율 소자들을 포함하며, 그러한 소자는 본 기술분야에서 당업자에게 공지된 기술을 사용하여 반도체 다이오드 레이저를 위한 통상적인 방식으로 제조될 수도 있다. 바람직하게는, 이들 소자들 중 하나는 (실시예들에서 반사 필터로서도 작용하는) 브래그 격자를 포함한다.
본 발명은 또한, 상기 빗의 간격을 제어하기 위한 전기적으로 또는 광학적으로 제어 가능한 제 1 시스템; 및 상기 빗의 주파수를 제어하기 위한 전기적으로 또는 광학적으로 제어 가능한 제 2 시스템을 포함하는 광학적 빗 주파수 소스를 제공한다.
본 발명은 또한, 수동 모드 잠김 광학적 빗 주파수 소스에서 빗 간격 및 빗 중심 주파수 중에 어느 하나 또는 모두를 제어하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 주파수 소스의 반도체 광 캐비티 포화 흡수기(또는 반도체 광학 소자 포화 흡수기)를 전기적으로 또는 광학적으로 제어하는 것을 포함한다.
더 추가적인 유형에서, 본 발명은 전기적으로 또는 광학적으로 조정 가능한 모드 주파수 간격과 전기적으로 또는 광학적으로 조절 가능한 반송파 포락선 오프셋 주파수 중에 어느 하나 또는 모두를 제공하기 위한 고체 상태 소자(solid state device)를 갖는 모드 잠김 빗 레이저를 제공한다.
본 발명은 또한, 광학적 빗을 제공하기 위한 광학적 빗 발생기; 한 쌍의 광주파수들을 제공하기 위한 제 2 광주파수 소스; 상기 빗 발생기와 상기 제 2 광주파수 소스의 출력들을 결합하기 위한 커플러; 상기 빗 발생기와 상기 제 2 주파수 소스의 출력들 사이의 비선형적 상호작용에 따른 전기적 신호를 제공하기 위하여 제 1 광전자 변환기(optoelectronic transducer)로의 출력을 갖는 비선형 광학 소자; 및 RF 출력을 제공하기 위하여 제 2 광전자 변환기에 결합된 광출력부;를 포함하며, 상기 빗 발생기는 상기 전기적 신호에 의해 제어되도록 구성되고, 상기 비선형 광학소자는 시스템을 통과하는 광 전파 방향을 따라 상기 커플러 다음에 위치하는 것을 특징으로 하는 RF 주파수 하향 변환 시스템(downconversion system)을 제공한다.
본 발명은 또한, 광학적 빗을 제공하기 위한 광학적 빗 발생기; 한 쌍의 광주파수들을 제공하기 위한 제 2 광주파수 소스; 상기 빗 발생기와 상기 제 2 광주파수 소스의 출력들을 결합하기 위한 커플러; 상기 빗 발생기와 상기 제 2 주파수 소스의 출력들 사이의 비선형적 상호작용에 따른 전기적 신호를 제공하기 위한 비선형 광학 소자; 및 RF 출력을 제공하기 위하여 제 2 광전자 변환기에 결합된 광출력부;를 포함하며, 상기 빗 발생기는 상기 전기적 신호에 의해 제어되도록 구성되고, 상기 제 2 광주파수 소스는 가스를 포함하며, 상기 한 쌍의 광주파수들은 상기 가스 내의 각각의 제 1 및 제 2 흡수 딥(absorption dip)에서 제 1 및 제 2 주파수를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 주파수는 서로에 대해 고조파적으로 관련되지(harmonically related) 않는 것을 특징으로 하는 RF 주파수 하향 변환 시스템을 제공한다.
본 발명의 이들 및 다른 유형들은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시적인 방법으로 이하에서 추가적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 광학적 빗 주파수 소스의 제 1 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 광학적 빗 주파수 소스의 제 2 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 광학적 빗 주파수 소스의 제 3 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 광학적 빗 주파수 소스의 제 4 예를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 상기 소스들을 광학적으로 조정 가능하게 만들기 위하여 도 1 내지 도 4의 상기 광학적 빗 주파수 소스들에 대해 이루어질 수 있는 변형예를 도시하는 것으로, 각각, 광 펌프 내에 제어 광을 주입하기 위한 구조와 광학적 빗 발생기 제어 장치 내에 제어 광을 주입하기 위한 구조를 도시한다.
도 6은 예컨대, 계측에서의 사용을 위한 주파수 하향 변환을 위한 시스템에 서 본 발명의 한 실시예에 따른 광학적 빗 주파수 소스의 예시적인 응용예를 도시한다.
도면에서 구성 요소들의 번호는 다음과 같다:
1. 소스(1a)에 연결된 콘택(1)(이득 부분)
1a 이득 부분 구동기(전압 또는 전류), 상기 이득 부분은 광학적 손실/광학적 흡수를 제공하도록 하는 방식으로 (예컨대 음의 또는 역 바이어스를 이용하여) 바이어스 된다. 이러한 포화 흡수는 짧은 펄스들에 대한 순수 이득을 증가시킴으로써 그리고 CW(지속파(continuous wave)) 동작에 대한 순수 이득을 감소시킴으로써 공진 캐비티(들)을 모드 잠금하는데 요구된다.
2. 소스(2a)에 연결된 콘택(2)(위상 부분)
2a 유효 캐비티 길이를 조절하는데 사용되는 위상 부분 구동기(전압 또는 전류). 이는 빗의 모드 간격(df)을 변화시키는데 사용될 수 있다.
2b 위상 부분 구동기(전압 또는 전류); 이 변형예에서 구동 신호는 일정하게 유지된다.
3. 소스(3a)에 연결된 콘택(3)(격자 부분)
3a 격자 파장을 조절하는데 사용되는 격자 부분 구동기(전압 또는 전류), 이 부분을 조정하는 것은 격자 반사도 파장을 변화시킨다. 이는 모드 간격(df) 및/또는 빗 중심 파장(반송파 포락선 오프셋 주파수)를 변화시키는데 사용될 수 있다.
3b 격자 부분 구동기(전압 또는 전류), 이 구동 신호는 일정하게 유지된다.
상기 구성 요소들(1, 2 및 3) 중에서 하나 이상은 모노리식(monolithic) 반도체 소자 또는 장치의 부품으로서, 예컨대 조정 가능한 레이저 장치의 부품으로서 제공될 수 있다. 대신에, (덜 바람직하지만) 이들은 개별적인 소자들일 수도 있으며, (더욱 덜 바람직하지만) 선택적으로 공진 캐비티 내의 상이한 위치들에 위치할 수 있다.
4. 출력 포트(즉, 빗 출력부)
5. (예컨대 광섬유의 기계적 조절에 의해 편광 상태의 조절을 가능하게 하는) 편광 제어기, 이는 모드 잠금에 요구된다.
6. (예컨대 에르븀(erbium), 이테르븀(ytterbium) 또는 툴륨(thulium)과 같은 희토류 이온들로 도핑된 광섬유 또는 평판 광도파로를 포함하는) 이득 재료의 부분
7. 광 펌프를 공진 캐비티(또는 캐비티들) 내에 결합시키는데 사용되는 파장 의존성 다중화기/커플러
8. 도파로로부터 제어 장치로의 결합을 향상시키기 위한 마이크로 렌즈
9. (캐비티로 재 반사되지 않는 파장에서의 반사를 억제하기 위한) AR(반사 방지) 코팅
9a 반사면(사용된 조정 가능한 레이저 블록과 함께 오는 것으로, 선택적이며 성능은 이것 없이도 향상될 수 있다)
10. 서큘레이터
12. (예컨대 980nm 또는 1480nm의 레이저 다이오드를 포함하는) 펌프 레이 저
12a. 펌프 레이저용 전기적 구동기(전원)(전류 또는 전압 구동기), 이 소스 구동기는 반송파 포락선 오프셋 주파수(fceo)를 조절하는데 또한 사용될 수도 있다.
12b 펌프 레이저용 전기적 구동기(전원)(전류 또는 전압 구동기), 이 소스 구동기는 일정하게 유지된다.
14 광섬유 또는 평판 광도파로와 같은 도파로, 요구된다면 상기 도파로는 펄스 압축 목적을 위해 음의 분산(dispersion) 특성들을 가질 수 있다. 이러한 펄스 압축은 빗 간격을 증가시키는데 사용될 수 있다.
15 공진 캐비티(또는 캐비티들)로부터 광을 결합시키는데 사용되는 커플러
16 광 아이솔레이터(optical isolator)
17 유전체 미러
18 광 펌프 소스에 광을 주입하는데 사용되는 커플러
19 fceo를 제어하기 위한 광 입력
20 광학적 빗 제어 장치에 광을 주입하는데 사용되는 커플러
21 df 및/또는 빗 중심 파장을 제어하기 위한 광 입력
구성 요소들(1a, 1b, 1c 및 12a)은 각각 가변 전원을 포함할 수도 있으며; 구성 요소(12b)는 고정 전원을 포함할 수도 있다.
먼저, 도 1을 참조한다. 도 1에 고려된 전기적으로 조정 가능한 소자는 전기적으로 조정 가능한 브래그 격자(Bragg grating) 및 전기적으로 조정 가능한 위상 부분을 기초로 한다. 바람직한 실시예들에서, 포화 흡수기(saturable absorber)는 반도체 레이저 캐비티의 음(-)으로 바이어스 된 이득 부분을 포함한다. 실시예들에서, 이러한 캐비티는 도면에 도시된 바와 같이 세 개의 부분들(1-3)을 갖는다. 모드 잠금(mode locking)용으로 사용되는 포화 흡수기(부분(1), 도 1에서 소스(1a)에 의해 제어된다)는 추가적인 서큘레이터를 사용함으로써 조정용 구성요소들과 분리될 수도 있고 또는 통합될 수도 있다. 부분(1)의 바이어스는 (제어 가능한) 흡수를 제공하기 위하여 접지 전위에 대해 음(-)이다.
나머지 부분들은 캐비티 길이를 미세하게 조정하고(부분(2), 소스(2a)에 의해 제어된다) 중심 출력 파장을 조정하는데(부분(3), 소스(3a)에 의해 제어된다) 사용된다. 미세 조정(소스(2a))은 "모드 홉(mode hop)"을 방지하는데도 또한 사용될 수 있다. 반송파 오프셋 주파수(carrier offset frequency)는 펌프 레이저(12)에 대한 전류(콘택(12a))를 변화시킴으로써 조절될 수 있다. (비록 도시된 배치보다는 덜 바람직하지만) 서큘레이터를 통해 입사하는 광에 대한 도 3에 도시된 소자들(1, 2 및 3)의 순서는 역으로 될 수도 있다.
상기 부분들(1, 2 및 3)에 대한 상세한 예는 다음과 같다:
이득 부분(gain section): 관련 파장에서 광이득(optical gain)(또는 광흡수)을 갖는 (InGaAsP, GaAs 또는 InP와 같은) 반도체 광학 재료. 상기 광이득은 캐리어들을 더 높은 에너지 상태로 전기적으로 여기시킴으로써 제공된다. 이것의 이 러한 흡수는 예컨대 실험적으로 조절되며, 그 결과 주파수 소스가 펄스화 된다.
위상 부분(phase section): 전기적으로(또는 광학적으로) 조정 가능한 굴절률을 갖는 (InGaAsP, GaAs 또는 InP와 같은) 반도체 광학 재료. 전기적으로(또는 광학적으로) 유도된 굴절률에 대한 변화는 유효 광학 길이를 변화시킨다.
격자 부분(grating section): 브래그 격자와 같은 주파수 선택성 소자를 결합시킨, 전기적으로 조정 가능한 굴절률을 갖는 (InGaAsP, GaAs 또는 InP와 같은) 반도체 광학 재료. 전기적으로(또는 광학적으로) 유도된 굴절률에 대한 변화는 주파수 선택성 소자의 유효 주파수를 변화시킨다.
소스(12a)는 희토류 이온들을 여기시키는데 사용되는 펌프 레이저(12)를 도핑된 도파로(6)의 부분 내에 제공한다. 여기된 이온들에 의해 제공된 광이득은 광학 필드를 생성하는데 사용된다. 상기 광학 필드는, 포화 흡수기(1)가 성장을 방해하기 때문에, CW(지속파) 발진 조건에는 이르지 않고, 대신에 시스템은 펄스화 된다. 필요하다면, 결과적인 짧은 펄스는 음(-)의 분산 특성들(14)을 갖는 도파로를 사용하여 실시간으로 추가 압축될 수도 있다. 펄스화 성능 및 설정의 안정성은, 바람직하지 않은 피드백(도 1에는 도시되지 않음)을 방지하기 위해, 루프에 및/또는 레이저(12) 다음에 아이솔레이터(isolator)들을 통합함으로써 또한 향상될 수 있다.
이제 도 2를 참조한다. 도 2에 도시된 광학적 빗 발생기는, "실리카 또는 실리콘"을 사용하는 모노리식 또는 혼성 집적에, 또는 다른 타입의 집적 기술들, 특히 광집적회로 기술들에 특히 잘 맞는다. 낮은 수의 구성요소들 및 (편광 제어기와 같은) 모든 기계적 구성요소들의 (바람직한) 부재는 낮은 단가의 광학적 소조립품들에 적당하게 만든다. 소자들(4)과, 12, 7, 17, 6 및 8로부터의 입력은 하나의 단일한 기판 위에서 구현될 수도 있으며; 혼성 장치에서, 펌프 레이저(12)와 제어부(1, 2 및 3) 중에 어느 하나 또는 모두도 역시 상기 기판 위에 제공될 수 있다. 실시예들에서 상기 장치는 완전히 고체 상태일 수도 있지만, 변형예에서 제어 가능한 주파수 선택성 소자는 MEMS(micro electromechanical system)-기초의 조절 가능한 격자를 사용하여, 예컨대 작은 격자의 경사를 조절하기 위한 "MEMS 기초의" 마이크로 기계적 액추에이터를 사용하여 구현될 수도 있다.
이제 (도 1의 변형예인) 도 3을 참조한다. (구성요소(8) 타입의 구조를 기초로 한) 도 3에 도시된 광학적 빗 발생기는 매우 좁은 펄스들을 발생시키는데 사용될 수 있다. 이러한 좁은 펄스들은 매우 넓은 주파수 간격을 갖는 광학적 빗을 발생시키며, 상기 빗은 따라서 빗 라인들의 개수를 증가시키는데 사용되는 "빗 확장기(comb expander)"를 더 이상 요구하지 않을 수 있다.
이제 (도 3과 유사한 구조를 갖는 도 1의 변형예인) 도 4를 참조한다. (구성요소(8) 타입의 구조를 기초로 한) 도 4에 도시된 광학적 빗 발생기는 매우 좁은 펄스들을 발생시키는데 사용될 수 있다. 이러한 좁은 펄스들은 매우 넓은 주파수 간격을 갖는 광학적 빗을 발생시키며, 상기 빗은 따라서 빗 라인들의 개수를 증가시키는데 사용되는 "빗 확장기"를 더 이상 요구하지 않을 수 있다. 반도체 제어 소자가 루프들 중 하나로부터 제거되었으며 따라서 더 이상 펄스를 넓히는데 기여하지 않는다. 이는 더욱 더 좁은 펄스들/더욱 넓은 간격을 갖는 출력을 가져온다.
이제 상기 광학적 빗 발생기의 광학적 조정에 대해 상세하게 도시하는 도 5를 참조한다.
도 5a는 광 펌프 소스 내에 제어 광을 주입하여 이 장치 내의 캐리어 농도를 변화시키는 것을 도시한다. 캐리어 농도의 변화는 광 펌프 소스의 출력 파워를 변화시킬 것이고 이는 따라서 반송파 포락선 오프셋 주파수(fceo)를 조정하는데 사용될 수 있다.
도 5b는 광학적 빗 발생기 제어 장치에 제어 광을 주입하여 이 장치 내의 캐리어 농도를 변화시키는 것을 도시한다. 캐리어 농도 변화에 의해 유도된 굴절률에 있어서의 연관된 변화는 유효 광경로 길이 및 브래그 반사 파장을 변화시킬 것이다. 따라서 이러한 제어 광은 모드 간격(df) 및/또는 중심 빗 파장을 모두 조정하는데 사용될 수 있다.
도 6은, 상기 광학적 빗이 주파수 하향 변환에 사용되는 계측을 위한, 상기 광주파수 빗 발생기의 실용적인 응용예를 도시한다. 상기 시스템의 출력은 주파수 표준(구성요소(1))으로 고정된 RF 신호이다.
주파수 표준의 주파수는 (THz 또는 심지어 PHz 정도로) 매우 높을 수 있다. 이러한 주파수 표준의 안정성, 정확성 및 위상 잡음 특성들이 주파수의 하향 변환 과정 동안 유지된다.
도 6에서 구성 성분들의 상세한 설명은 다음과 같다:
1) 상이한 주파수의 2개의 출력들(f1 및 f2)을 갖는 주파수 표준
그러한 주파수 표준의 예는, 요오드, 일산화탄소, 아세틸렌, 메탄, 시안화수소 (그리고 많은 다른 가스들)과 같은 가스들에서의 흡수 딥(absorption dip)들에 고정된 레이저를 포함한다. 이러한 표준의 제 2 주파수는 제 1 주파수의 고조파일 수도 있으며, 또는 대신에 동일한 가스에서의 제 2 흡수 딥일 수도 있다.
대신에, 상기 주파수 표준은 스트론튬, 칼슘 또는 수은과 같은 단일한 포획 이온들(trapped ions)이나 원자들을 기초로도 될 수도 있다.
두 경우에서, 주파수 표준의 고조파는 (주기적으로 분극된) KTP 또는 LiNb 결정과 같은 고조파 발생 결정들을 사용하여 형성될 수도 있다.
2) df 주파수 제어를 위한 회로. 이 회로는 (필터(들)를 이용하여) df 주파수를 분리하고 df의 주파수(또는 위상)에 비례하는 제어 신호를 발생시킨다. 이 제어 신호는 광주파수 빗 발생기를 구동하는데 그리고 f2에 대한 빗 라인들 중 하나를 고정하는데 사용된다.
3) (포토 다이오드와 같은) 광-전기 변환기, 이 소자는 광입력 신호들의 혼합 생성물(즉, "맥놀이(beat)" 항목)를 얻기 위한 비선형 소자로도 또한 작용한다.
4) (본 특허의 다른 곳에서 설명된 것과 같은) 고체 상태 조정 가능한 주파수 빗 발생기, 반송파 포락선 오프셋 주파수(fceo)와 모드 간격 주파수(df) 모두가 조절 가능하다. 이 발생기의 출력은 광학적 빗이다.
5) 광학 결합기/광학 커플러
6) 6a로 표시된 바와 같이, 이제 상기 빗이 광학적 표준의 제 1 주파수(f1) 를 또한 커버하도록 빗 라인들의 개수를 증가시키는데 사용되는 비선형 빗 확장 소자. 비선형 빗 확장 소자들의 예는 미세 구조의 광섬유, 광결정 섬유 또는 KTP 및 LiNb와 같은 (주기적으로 분극된) 비선형 광학 결정들을 포함한다.
7) fceo 주파수 제어를 위한 회로. 이 회로는 (필터(들)를 사용하여) fceo 주파수를 분리하고 df의 주파수(또는 위상)에 비례하는 제어 신호를 발생시킨다. 이 제어 신호는 광주파수 빗 발생기를 구동하고 f1에 대한 빗 라인들 중에서 하나를 고정시키는데 사용된다.
8) RF 상향 또는 하향 변환기, 이 회로는 RF 주파수를 증가시키거나 감소시키는데 사용된다.
동작 원리는 다음과 같다: 입력 빗 파라미터들(df 및 fceo)을 연속적으로 조절하는 피드백 루프들을 이용하여, 광학적 빗 발생기의 두 개의 구별되는 빗 라인들(n1 및 n2)이 주파수 표준의 두 개의 광 성분들(f1 및 f2)에 대해 고정된다. 빗 간격 주파수(df)는 RF 출력으로서 직접적으로 사용될 수 있으며, 대신에 RF 출력 주파수를 변화시키기 위하여 RF 상향 또는 하향 변환기(구성요소(8))가 사용될 수 있다.
지금까지 설명한 주파수 빗 발생기의 실시예들은, 다음에 한정되는 것은 아니지만, 시간 발생 시스템, 계측기, 주파수 하향 변환, 예컨대 광간섭성 단층 X선 사진법(tomography)을 위한 생체 의료 영상, 예컨대 WDM(주파수 분할 다중화) 파장 소스들을 이용한 원격 통신을 포함하는 응용 영역에서 사용될 수 있다.
필요하다면, 상기 주파수 빗은, 미세 구조의 광섬유, 광결정 섬유 또는 KTP 및 LiNb와 같은 (주기적으로 분극된) 비선형 광학 결정들과 같은 비선형 재료들을 사용함으로써 넓게 될 수 있다.
많은 다른 효과적인 변형들이 당업자에 의해 발생할 것이라는 점은 분명하다. 본 발명은 상기 설명된 실시예들에 한정되는 것이 아니고 여기에 첨부된 특허청구범위의 정신과 범위 내에서 본 기술분야의 당업자에게 명백한 변형들을 포함한다는 점을 이해할 것이다.

Claims (30)

  1. 광학적 빗을 제공하기 위하여 광학 구동기 및 광출력부를 구비하는 광 캐비티;
    상기 광학적 빗을 생성하기 위한 상기 광 캐비티에 결합된 흡수 소자; 및
    상기 광 캐비티 내의 광학적으로 또는 전기적으로 제어 가능한 소자;를 포함하며,
    상기 광학적으로 또는 전기적으로 제어 가능한 소자는 광학적으로 또는 전기적으로 제어 가능한 굴절률을 가지며 상기 굴절률은 상기 광학적 빗의 모드 간격 및 반송파 포락선 오프셋 주파수 중에서 어느 하나 또는 모두를 변화시키기 위하여 가변인 것을 특징으로 하는 수동 모드 잠김 광학적 빗 주파수 소스.
  2. 광학 구동기 및 출력부를 포함하는 광 루프; 및
    광학적 빗을 생성하기 위하여 상기 광 루프에 결합된 포화 흡수기;를 포함하며,
    상기 포화 흡수기는 전기적으로 또는 광학적으로 제어 가능한 것을 특징으로 하는 수동 모드 잠김 광학적 빗 주파수 소스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 포화 흡수기는 반도체 광 캐비티를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 적 빗 주파수 소스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 가능한 소자는 적어도 하나의 반도체 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반도체 광학 소자는 광학적 공진 캐비티 내에 펄스를 형성하도록 하는 제어 가능한 포화 흡수기를 제공하기 위한 제어 가능한 조정 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 광학 소자 또는 캐비티는 상기 빗의 중심 파장을 조절하기 위한 전기적으로 또는 광학적으로 제어 가능한 조정 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기적으로 또는 광학적으로 제어 가능한 조정 소자는 브래그 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 광학 장치 또는 캐비티는 상기 빗의 모드 간격을 조절하기 위한 전기적으로 또는 광학적으로 제어 가능한 위상 시프트 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 광학 장치 또는 캐비티는 이득 부분을 포함하며, 상기 주파수 소스는 상기 이득 부분을 바이어스 하여 광 흡수를 하게 하는 구동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구동기는 상기 이득 부분을 바이어스 하여 연속적인 광 흡수를 하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 구동기는 상기 광주파수 빗을 제어하도록 제어 가능한 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스.
  12. 광학적 빗 주파수 소스를 구현하도록 구성된 광집적회로(PIC)에 있어서,
    펌프 신호를 수신하기 위한 광입력부;
    광학적 빗 출력 신호를 제공하기 위한 광출력부;
    상기 광입력부와 상기 광출력부에 결합되고, 이득 매질을 포함하는 광 캐비티; 및
    상기 광학적 빗의 빗 간격과 반송파 포락선 오프셋 주파수 중에서 어느 하나 또는 모두를 제어하기 위하여 상기 광 캐비티에 결합되는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광집적회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광입력부와 광출력부에 대한 제 1 및 제 2 광학적 연결을 가지며 상기 펌프 신호와 상기 광학적 빗 출력 신호의 조합을 전달하기 위한 조합된 광학적 연결을 갖는 광 커플러를 더 포함하며,
    상기 광 캐비티는 상기 조합된 광학적 연결에 결합되는 것을 특징으로 하는 광집적회로(PIC).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광 캐비티는 상기 광 커플러와 상기 이득 매질 사이에 제 1 반사기를 포함하며, 상기 제어부는 상기 캐비티의 제 2 미러를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광집적회로(PIC).
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 적어도 하나의 전기적으로 제어 가능한 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광집적회로(PIC).
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 적어도 하나의 광학적으로 제어 가능한 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광집적회로(PIC).
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 하나 이상의 흡수기, 제어 가능한 위상 조절 소자, 및 제어 가능한 주파수 선택성 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광집적회로(PIC).
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반송파 포락선 오프셋 주파수는 상기 광입력부를 통해 제어 가능한 것을 특징으로 하는 광집적회로(PIC).
  19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광집적회로(PIC)는 혼성 PIC를 포함하며, 상기 혼성 PIC는 상기 광입력부에 결합된 펌프 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 광집적회로(PIC).
  20. 광학 구동기와 출력부를 포함하는 광 캐비티 또는 루프; 및
    광학적 빗을 생성하기 위하여 상기 광 캐비티 또는 루프에 결합된 포화 흡수기;를 포함하며,
    상기 포화 흡수기는 광학적 위상 제어 영역과 광학적 필터 영역 중에서 어느 하나 또는 모두를 포함하는 반도체 광 캐비티를 포함하고, 상기 위상 제어 영역과 상기 필터 영역 중에서 적어도 하나는 상기 광학적 빗의 하나 이상의 파라미터들의 제어를 위한 전기적 연결을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스.
  21. 빗의 간격을 제어하기 위한 전기적으로 또는 광학적으로 제어 가능한 제 1 시스템; 및
    상기 빗의 주파수를 제어하기 위한 전기적으로 또는 광학적으로 제어 가능한 제 2 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 빗 주파수 소스.
  22. 수동 모드 잠김 광학적 빗 주파수 소스에서 빗 간격 및 빗 중심 주파수 중에 어느 하나 또는 모두를 제어하는 방법에 있어서, 상기 주파수 소스의 반도체 광학 소자 포화 흡수기를 전기적으로 또는 광학적으로 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 반도체 광학 소자 포화 흡수기는 반도체 광 캐비티 포화 흡수기인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 전기적으로 또는 광학적으로 조정 가능한 모드 주파수 간격; 및
    전기적으로 또는 광학적으로 조절 가능한 반송파 포락선 오프셋 주파수; 중에서 어느 하나 또는 모두를 제공하기 위한 고체 상태 소자를 갖는 모드 잠김 광도파로 또는 광섬유 빗 레이저.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 반송파 포락선 오프셋 주파수는 장치에 대한 펌프 소스를 제어함으로써 조정 가능한 것을 특징으로 하는 레이저.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    상기 빗의 주파수 모드 간격은 레이저의 위상 부분에 대한 구동기를 제어함으로써 조절 가능한 것을 특징으로 하는 레이저.
  27. 제 24 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저의 격자 부분에 대한 구동기를 제어함으로써 중심 빗 주파수가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 레이저.
  28. 제 1 항 내지 제 21 항 및 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 따른 주파수 소스 또는 광집적회로(PIC)를 포함하는 주파수 하향 변환 시스템.
  29. 광학적 빗을 제공하기 위한 광학적 빗 발생기;
    한 쌍의 광주파수들을 제공하기 위한 제 2 광주파수 소스;
    상기 빗 발생기와 상기 제 2 광주파수 소스의 출력들을 결합하기 위한 커플러;
    상기 빗 발생기와 상기 제 2 주파수 소스의 출력들 사이의 비선형적 상호작용에 따른 전기적 신호를 제공하기 위하여 제 1 광전자 변환기로의 출력을 갖는 비선형 광학 소자; 및
    RF 출력을 제공하기 위하여 제 2 광전자 변환기에 결합된 광출력부;를 포함하며,
    상기 빗 발생기는 상기 전기적 신호에 의해 제어되도록 구성되고,
    상기 비선형 광학 소자는 시스템을 통과하는 광의 전파 방향을 따라 상기 커플러 다음에 있는 것을 특징으로 하는 RF 주파수 하향 변환 시스템.
  30. 광학적 빗을 제공하기 위한 광학적 빗 발생기;
    한 쌍의 광주파수들을 제공하기 위한 제 2 광주파수 소스;
    상기 빗 발생기와 상기 제 2 광주파수 소스의 출력들을 결합하기 위한 커플러;
    상기 빗 발생기와 상기 제 2 주파수 소스의 출력들 사이의 비선형적 상호작용에 따른 전기적 신호를 제공하기 위한 비선형 광학 소자; 및
    RF 출력을 제공하기 위하여 제 2 광전자 변환기에 결합된 광출력부;를 포함하며,
    상기 빗 발생기는 상기 전기적 신호에 의해 제어되도록 구성되고,
    상기 제 2 광주파수 소스는 가스를 포함하며, 상기 한 쌍의 광주파수들은 상기 가스 내의 각각의 제 1 및 제 2 흡수 딥들에서 제 1 및 제 2 주파수를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 주파수는 서로에 대해 고조파적으로 관련되지 않는 것을 특징으로 하는 RF 주파수 하향 변환 시스템.
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