KR20140052116A

KR20140052116A - 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기

Info

Publication number: KR20140052116A
Application number: KR1020120116127A
Authority: KR
Inventors: 김승우; 김승만; 김영진; 김윤석; 박지용; 박상욱; 한승회
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2014-05-07
Also published as: KR101394720B1

Abstract

본 발명은 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기에 관한 것으로, 광섬유 펨토초 레이저 공진기에 있어서, 레이저 소스를 포함하는 링타입(ring-type) 구조의 광섬유 기반의 공진기이며, 상기 공진기 상에 구성되고, 펄스 쉐이핑(shaping)으로 극초단 펄스를 생성하는 비선형 편광회전 모드잠금부 및 펄스 진폭의 비선형 필터링을 수행하며, 상기 공진기 내부의 초과 비선형 현상을 억제, 초기펄스의 생성 및 솔리톤 펄스에서 생성되는 기생 분산파(Dispersive wave) 제거를 수행하는 포화흡수체 모드잠금부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기{Method and apparatus to generate high power femtosecond light pulses by combining nonlinear polarization rotation and saturable absortion}

본 발명은 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 모드잠금을 통해 고출력 펨토초 레이저 펄스를 출력할 수 있는 광섬유 공진기에 관한 것이다.

광섬유 기반 펨토초 레이저 공진기의 종류는 공진기의 형태에 따라 링형(ring-type)과 8자형(figure eight type) 그리고 페브리-페롯형(Fabry-Perot type)으로 나눌 수 있다. 링형에서는 비선형 편광회전(nonlinear polarization rotation)현상 및 광량에 따라 다른 투과, 흡수 특성을 보이는 포화 흡수체(saturable absorber)를 이용하여 수동 모드잠금(passive mode locking)을 실현하여 좁은 펄스를 생성한다. 페브리-페로형의 경우 원형 공진기와는 달리 공진기 내부에서의 펄스의 진행 방향이 양방향이기 때문에 주로 포화 흡수 거울(saturable absorber mirror)을 이용하여 좁은 펄스를 생성한다. 반면 8자형의 경우는 두 개의 공진 루프(loop)를 광섬유 커플러(fiber coupler)를 통해 연결한 시스템으로 시계 방향과 반시계 방향으로 공진하는 펄스 간 비선형 현상의 차이를 이용하여 좁은 펄스를 생성한다.

광섬유 펨토초 레이저는 대부분 단일 모드 광섬유(Single Mode Fiber, SMF)와 이득매질인 희토류 첨가 광섬유(Rare earth doped fiber)로 구성된 단 방향 순환 공진기(unidirectional ring cavity)로 구성 되어 있어 후방산란(backscatter)을 감소시키므로 자가 발진(self-starting)이 용이하여 turnkey 방식의 쉬운 작동이 가능하고, 환경변화에 둔감하여 장기간 작동이 가능하며, 통신대역에서의 광섬유 구성품을 사용하여 낮은 가격과 통신대역에서의 활용 등의 산업적으로 응용하기 좋은 여러 장점을 가지고 있다.

대표적인 이득매질로는 980nm 또는 1480nm파장을 흡수대역으로 하고 1550nm 파장을 중심으로 넓은 방출 대역을 갖는 어븀 첨가 광섬유(Erbium Doped Fiber, EDF)와 980nm의 파장을 흡수대역으로 하여 1030nm 파장을 중심으로 수십 nm의 넓은 방출 대역을 갖는 이터븀 첨가 광섬유(Ytterbium Doped Fiber, YDF)를 사용하는 것이 일반적이며, 이외에 다른 파장 대역에 gain을 형성하는 Thulium, Holmium, Neodymium, Praseodymium 등의 희토류 첨가 광섬유(rare earth doped fiber)를 사용한다.

희토류 첨가 광섬유는 넓은 파장대역폭 갖는 이득매질이므로, 반복률에 해당하는 간격을 갖는 10⁵ ~ 10⁶개의 주파수 모드들이 이득매질에서 증폭 되어 광 빗을 형성하고, 모드잠금에 의해 각 주파수 모드들의 위상을 일치 시켜 시간 축에서 좁은 펄스를 형성한다.

광섬유 펨토초 레이저의 수동 모드잠금의 종류는 일반적으로 비선형 편광회전(nonlinear polarization rotation, NPR), 포화흡수체(saturable absorber, SA), 비선형 증폭 루프 거울(nonlinear amplifying loop mirror, NALM)을 이용한 세 가지 방식으로 나눠진다.

아래에서 수동 모드잠금 방식에 따라 보다 구체적으로 설명한다.

비선형 편광 회전방식(Nonlinear polarization evolution)을 이용한 모드잠금은 타원편광(elliptical polarization)된 빛이 커 매질(Kerr medium)을 지날 때 발생하는 비선형 효과(nonlinear effect)를 이용한 것이다.

비선형 커 회전(nonlinear Kerr rotation)을 설명하면, 단일 모드 광섬유의 굴절률(refractive index), n이 빛의 세기, I 에 따라 식

와 같이 달라지고, 이로 인해 타원편광을 구성하는 서로 다른 세기의 수직성분 전기장과 수평성분 전기장이 단일 모드 광섬유를 지나면서 서로 다른 굴절률을 겪게 되어 두 전기장 사이의 위상 차이가 발생하고 타원 편광된 빛의 주축이 회전하게 된다.

여기서, 비선형 편광회전 현상에 의한 모드동기를 하기 위해 희토류 첨가 광섬유 레이저의 각 부분의 역할과 일어나는 현상을 순차적으로 알아보면 다음과 같다.

공진기 내부에서 이득 매질인 희토류 첨가 광섬유의 흡수 대역과 일치하는 펌핑(pumping) 레이저의 출력을 증가시켜주면 이득매질의 방출대역으로 자연방출(spontaneous emission)을 하게 된다. 이때 자연방출 된 빛은 백색잡음(white noise)으로 작용하고 공진기 안에서 왕복하며 증폭된다. 증폭된 백색 잡음 중 가장 높은 세기를 갖는 부분이 공진기 안에서 왕복할 때 발생하는 손실을 넘게 되면 작은 펄스가 생성되고 이 펄스가 증폭되어 자가 발진(self starting)을 하게 된다. 공진기 내부에서 생성된 펄스는 편광기(polarizer)에 의해 선형 편광상태를 갖게 되고, 첫 번째 편광 조절기(polarization controller)를 지나며 타원편광으로 바뀌게 된다. 편광 조절기에 의해 형성된 타원편광은 수직성분 전기장과 수평성분 전기장이 다른 위상속도(phase velocity)와 빛의 세기를 갖게 되고, 커 매질인 단일 모드 광섬유를 지나면서 발생하는 비선형 효과에 의해 펄스의 편광이 회전을 하게 된다. 이때 식

에서 보는 바와 같이 굴절률이 빛의 세기의 함수이므로 펄스 중심 부근의 빛의 세기가 강한 부분과 양쪽 가장자리의 빛의 세기가 약한 부분에서 타원편광의 회전 정도가 달라진다. 회전된 타원편광의 펄스는 이득 매질인 희토류 첨가 광섬유에서 출력이 증폭된다. 증폭 된 펄스는 다시 커 매질인 단일 모드 광섬유를 지나 더 큰 타원편광의 회전을 겪게 되고 두 번째 편광 조절기에서 선편광 펄스로 전환되게 된다. 이때 편광 조절기를 이용하여 펄스의 빛의 세기가 강한 부분과 약한 부분의 타원편광 주축을 서로 수직하게 조절한 후 선편광으로 전환한다. 선편광의 펄스는 다시 편광기로 입사하게 되고 편광기의 편광 방향이 펄스의 빛의 세기가 강한 부분의 편광 방향과 일치 하도록 되어 있으므로 펄스의 빛의 세기가 강한 부분에서 최소한의 손실이 발생하는 반면, 펄스의 빛의 세기가 약한 부분에서 큰 손실이 발생하여 좁은 폭의 펄스를 생산한다.

즉, 비선형 편광 회전 모드잠금 조건은 공진기 내부의 편광기에 의해 펄스 중심의 빛이 강한 부분이 살아남고 펄스 가장자리의 빛이 약한 부분은 제거 시킬 수 있는 인공 포화 흡수체(artificial saturable absorber)를 형성하는 조건을 말한다. 이러한 비선형 편광 회전방식 모드잠금의 장점으로는 특별한 장치 없이 백색잡음으로부터 모드잠금을 위한 자가 발진이 가능하고, 한정된 수명이 없이 비교적 저렴한 통신대역의 광섬유 제품들로 구성이 가능하며, 100fs 이하의 좁은 폭을 갖는 펄스를 생성할 수 있다. 단점으로는 광섬유 내부에서의 편광 변화를 이용한 모드잠금이므로 안정된 편광 상태를 위하여 공진기를 구성하는 광섬유의 온도안정화가 필요하다.

다음으로 포화흡수체(Saturable absorber)를 이용한 모드잠금을 설명한다. 상기 포화흡수체는 빛의 세기가 증가하게 되면 빛의 흡수가 감소하는 현상을 이용한 것으로, 공진기 안에서 진행하는 펄스의 가장자리 부분은 빛의 세기가 약하기 때문에 포화 흡수체를 통해 흡수가 되어 더 이상 공진기 내부를 진행을 못하는 반면, 펄스의 중간 부분은 빛의 세기가 강하여 포화 흡수체에서의 흡수를 포화(saturation)시켜 공진기 내부를 계속 진행할 수 있는 비선형필터(Nonlinear filter)의 역할을 하므로 좁은 펄스폭을 갖게 하는 모드잠금을 유도한다.

모드잠금 시 사용되는 포화흡수체의 종류는 반도체 포화흡수체(semiconductor saturable absorber), 탄소나노튜브(carbon nano tubes), 그래핀(graphene) 등이 있다. 포화흡수체를 이용한 모드잠금의 장점은 다른 모드잠금 방식에 비해 쉽게 펄스 생성이 가능하고, 짧은 길이의 공진기를 구성할 수 있어 높은 반복률을 갖는 펨토초 레이저 형성이 가능하며, 주변 환경 변화에 의한 광섬유 내부에서의 편광 변화에 영향이 적다. 단점으로는 mW 수준의 흡수체 손상 한계점(absorber damage threshold)을 갖고 있고 한정된 수명이 있으며, 완화시간(relaxation time)에 따라 줄일 수 있는 펄스폭이 수 백 fs 수준으로 한정되어 있다.

비선형 증폭 루프거울 방식(Nonlinear amplifying loop mirror)을 이용한 모드잠금은 8-자형 공진기에서 사용되는 모드잠금 방식이다. 이는 두 개의 공진 루프(loop)를 광섬유 커플러(fiber coupler)를 통해 연결한 시스템으로 시계방향과 반시계 방향으로 진행하는 펄스의 증폭 위치를 다르게 하거나 결합(coupling) 비율을 다르게 하여 두 펄스간의 비선형 위상 차이를 발생시킨다.

그리고 두 펄스가 만나는 지점에서 간섭을 통해 빛의 세기가 강한 펄스의 중간부분은 보강간섭이 되어 빛의 투과가 최대가 되는 반면 빛의 세기가 약한 펄스의 가장자리 부분은 상쇄간섭을 유도하여 빛의 투과를 낮추므로 좁은 펄스폭을 유도하는 모드잠금 방식이다. 장점으로는 긴 공진기 길이를 이용하여 높은 에너지와 좁은 폭을 갖는 펄스를 생성할 수 있는 반면, 긴 공진기 길이가 요구되므로 높은 반복률을 갖는 펨토초 레이저를 형성하기 어렵다는 단점이 있다.

광섬유 기반 펨토초 레이저의 모드잠금을 결정짓는 요소는 편광(polarization), 펌핑출력(pumping power), 비선형(nonlinearity), 분산(dispersion)이다. 이 4가지 요소를 조절하여 모드잠금 조건을 만족 시키므로 안정된 모드잠금을 구현할 수 있다. 이 4가지 요소는 서로 긴밀하게 연관되어 있어 각 요소를 조절할 때 다른 요소에 영향을 끼치므로 서로 제한 조건이 되기도 한다. 광섬유 펨토초 레이저 모드잠금에 대한 각 요소의 역할에 대해 정리하면 다음과 같다.

편광(Polarization)은 공진기 내부에 구성 되어 있는 편광 조절기와 커 매질(Kerr medium) 내부에서 비선형 현상에 의해 발생되는 비선형 편광회전 정도에 의해 조절되므로 모드잠금에 적합한 편광 상태를 유도한다. 편광 조절기는 편광기 전후에 위치하며 파장판(waveplates) 또는 광섬유를 비틀거나 눌러주는 방식의 광섬유 형태의 편광 조절기의 조합으로 이루어져 있고 파장판을 회전시키거나 광섬유에 복굴절을 형성시키므로 공진기 내부의 편광상태를 수동적으로 조절할 수 있다. 또한 펌프 출력 및 편광기 전의 편광조절에 의한 광량조절을 통해 커 매질에서 비선형 편광회전의 정도를 조절하여 모드잠금 조건을 만족 시키는 편광상태를 조절한다.

펌프출력(Pump power)은 앞에서 설명 한 바와 같이, 커 매질(kerr medium) 내부에서 비선형 현상에 의한 비선형 편광 회전을 조절하는 동시에 공진기 내부의 이득(gain)을 조절하는 역할을 한다. 즉, 공진기 내부의 편광조절기의 편광상태가 정해져 있을 때, 펌프 출력을 조절하여 비선형 편광회전을 조절하므로 모드잠금을 유도할 수 있다. 만약 펌프출력에 의한 비선형 편광회전만으로 모드잠금 조건을 만족 시킬 수 있다면, 공진기 내부에 편광조절기를 사용하지 않아도 되지만, 광섬유 내부가 균일하지 못하고 공진기 구성 시 광섬유의 휘어짐과 광섬유 연결부위의 접합상태 등에 의해 편광조절기 없이 모드잠금 조건을 찾기란 어렵다. 모드잠금 된 상태에서 펌프출력을 계속 증가시키면 펄스 외의 잡음 성분에 이득을 주게 되고, 이득매질에서 펄스의 증폭은 포화(saturation)되는 반면, 잡음 성분의 증폭이 커져 다수의 펄스(multi-pulse)를 생성하게 된다. 결국 모드잠금 조건을 만족하는 편광 상태를 벗어나 모드잠금이 상태를 유지하지 못하게 된다.

비선형성(Nonlinearity)은 공진기에서 비선형 편광회전을 발생시켜 모드잠금 조건을 형성시키기 위한 중요한 요소이며, 펌프출력 및 편광기 전의 편광조절에 의한 광량조절에 의해 조절되고 공진기에서 형성되는 펄스의 에너지를 한정 짓는 역할을 한다.

분산(Dispersion)은 공진기를 형성하는 서로 다른 부호와 크기의 분산을 갖는 광섬유 길이의 조합으로 조절할 수 있고, 분산을 조절하므로 공진기에서 생성되는 펄스의 특성을 조절 할 수 있다. 공진기 전체의 분산을 조절함으로써 전체분산이 음(-)의 영역인 이상분산(anomalous dispersion) 영역이면 솔리톤 광섬유 레이저(soliton fiber laser)를 형성하고, 전체분산이 양(+)의 영역인 정상분산(normal dispersion) 영역이면 self-similar fiber laser를 형성하며, 전체분산이 0(zero dispersion)이면 분산제어 광섬유 레이저(dispersion managed fiber laser)를 형성한다.

다음으로 전체 분산에 따른 광섬유 펨토초 레이저 분류를 분류하면 아래와 같다.

솔리톤 레이저(soliton laser)는 펄스를 형성하는 조건으로 비선형 현상인 자기위상변조(self phase modulation)에 의한 비선형 위상지연(nonlinear phase delay)을 단일모드 광섬유의 이상분산에 의한 분산 위상지연(dispersion phase delay)으로 보상하여 일정한 펄스상태를 유지하는 것이다. 즉, 높은 에너지 상태에서는 비선형 현상이 증가하여 광섬유의 분산과 균형을 이룰 수가 없으므로 펄스를 유지 할 수 없다. 그러므로 솔리톤 펄스 레이저는 생성할 수 있는 펄스폭과 출력이 제한되어 있고 비선형 현상도 제한되어 있어 넓은 스펙트럼을 형성하는데 한계가 있다.

분산제어 레이저(dispersion managed laser)는 정상분산 광섬유의 분산 위상지연과 이상분산 광섬유의 분산 위상지연이 동일하므로 공진기 내부에서 펄스의 폭이 breathing하며 펄스를 형성하게 된다. 즉, 공진기 내부에서 펄스의 폭이 breathing 하므로 공진기의 높은 에너지 상태에서 과도한 비선형현상(excessive nonlinear effect)에 의한 펄스의 깨짐(pulse breaking) 현상을 억제하여 높은 출력과 넓은 스펙트럼을 형성할 수 있다. 또한, 공진기의 세기 및 타이밍 잡음이 매우 낮은 것으로 최근에 보고되어 정밀 측정 및 가공 응용에 적합한 타입으로 고려된다.

자가 유사 레이저(Self-similar laser)는 광섬유 분산에 의해 계속 증가하는 펄스폭이 이득매질의 주파수 대역폭 한계 및 비선형 편광회전 모드잠금에 의한 주파수 필터링으로 인해 감소되므로 일정한 폭을 갖는 안정적인 펄스를 형성한다. 광섬유 분산과 비선형 현상인 자기위상변조는 펄스의 양(+)의 처프(chirp)를 생성하므로 공진기에서 형성된 펄스는 넓은 폭을 가지며, 이로 인해 초과된 비선형 현상 없이 높은 출력을 갖는다. 자가 유사 레이저는 공진기의 세기 및 타이밍 잡음이 높고, 좁은 폭의 펄스를 형성 시 외부 분산보상기가 필요하다.

한편, 평균출력 100mW 이상, 펄스 에너지 3nJ 이상, 펄스폭 100fs 수준의 특성을 동시에 만족하는 광섬유 펨토초 펄스를 생성하기 위해서는 일반적으로 공진기 외에 추가적으로 증폭기와 외부 분산 보상기가 요구된다. 이러한 경우 시스템이 복잡해지고 비용이 증가하므로 산업분야 적용에 단점이 되며, 시스템의 추가로 인해 발생하는 주변 환경에 대한 안정도 감소와 증폭기에서 발생하는 잡음의 증가는 정밀분야 적용에 한계를 발생시킨다.

공진기만을 사용하여 펨토초 펄스를 생성하는 비선형 편광 회전 모드잠금 또는 포화흡수체 모드잠금 된 광섬유 펨토초 레이저의 출력, 에너지 및 펄스 폭 한계에 대해 설명하자면, 비선형 편광 회전 모드잠금에 의한 광섬유 펨토초 레이저는 전체분산이 음의 영역에 있는 솔리톤 레이저의 경우, 100 펨토초 수준의 좁은 펄스 생성이 가능한 반면, 높은 첨두 출력을 갖는 펄스가 공진기 내부에서 일정하게 유지되므로 초과된 비선형 현상(excessive nonlinear effect)에 의한 펄스의 분리 및 왜곡이 쉽게 발생하여 0.1nJ 수준의 펄스 에너지 한계를 갖는다.

또한, 전체분산이 0 근처인 분산 조절 (솔리톤) 레이저의 경우 펄스 폭의 확장과 축소를 유도하여 초과된 비선형 현상을 억제하므로 펄스에너지의 증가를 유도할 수 있지만 1nJ 수준의 펄스 에너지 생성의 한계를 갖는다.

또한, 솔리톤과 분산 조절 솔리톤 레이저는 주요 펄스 외에 분산파(dispersive wave)를 생성하여 시간상에서 주요 펄스의 에너지 집중도를 감소시킨다.

또한, 포화흡수체 모드잠금에 의한 광섬유 펨토초 레이저는 수 nJ 이상의 펄스 에너지생성이 가능하지만, 수백 펨토초의 펄스폭 한계를 가지며, 광 빗의 주파수 대역폭 또한 10 nm 정도로 좁게 형성되는 단점이 있다.

KR 10-0957133호 KR 10-1155541호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 비선형 편광 회전 모드잠금 방식과 포화흡수체 모드잠금 방식을 결합한 하이브리드 모드잠금 방식을 구현하는 것을 목적으로 한다.

이에 따라 본 발명은 비선형 편광 회전의 펄스 shaping에 의한 좁은 폭의 펨토초 펄스 생성과 포화흡수체의 비선형 필터링에 의한 이득매질에서의 초과 비선형 현상 억제를 유도하고, 외부 증폭기 및 분산 보상기가 없는 단일 공진기에서 100fs 수준의 좁은 펄스폭과동시에 펄스 출력 및 에너지 한계를 극복한 100mW 이상의 출력, 3nJ 이상의 에너지를 갖도록 하며, 포화흡수체에 의한 분산파 억제로 주요 펄스에 높은 에너지가 집중된 고출력 광섬유 펨토초 레이저를 생성하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광섬유 펨토초 레이저 공진기에 있어서, 레이저 소스를 포함하는 링타입(ring-type) 구조의 광섬유 기반의 공진기이며, 상기 공진기 상에 구성되고, 펄스 쉐이핑(shaping)으로 극초단 펄스를 생성하는 비선형 편광회전 모드잠금부 및 펄스 진폭의 비선형 필터링을 수행하며, 상기 공진기 내부의 초과 비선형 현상을 억제, 초기펄스의 생성 및 솔리톤 펄스에서 생성되는 기생 분산파(Dispersive wave) 제거를 수행하는 포화흡수체 모드잠금부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비선형 편광회전 모드잠금부는, 광포트, 편광조절기, 편광광분할기(PBS), 편광조절기, 광포트 순으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 편광 조절기는, 1/2 파장판, 1/4 파장판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 포화흡수체 모드잠금부는, 광 접속기(Optical connector), 투과형 포화흡수체, 광 접속기(Optical connector) 순으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투과형 포화흡수체는, 반도체 포화흡수체(semiconductor saturable absorber), 탄소나노튜브(carbon nanotubes), 그래핀(graphene) 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공진기는, 펄스의 비선형 편광 회전을 위해 커 미디움을 사용하는 단일모드광섬유, 이득 매질을 사용되는 희토류 첨가 광섬유 및 단방향 펄스를 생성하는 아이솔레이터를 더 포함하는 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공진기는, 출력단을 위한 광 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공진기는, 편광 빔 분할기에서 반사되는 펄스를 공진기 출력으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비선형 편광회전 모드잠금부는, 광포트, 편광조절기, 편광기(polarizer), 편광조절기, 광포트 순으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비선형 편광회전 모드잠금부는, 광섬유 기반의 편광 회전 모드잠금부로 구성되며, 광섬유 기반 편광 조절기와 광섬유 기판 편광기 및 광섬유 기반 편광 조절기 순으로 구성되고, 상기 광섬유 기판 편광 조절기는 광섬유를 다수의 paddle에 감아 회전시키거나, 광섬유를 비틀거나(squeeze), 눌러주어(press) 파장판 역할을 구현하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 포화흡수체 모드잠금부는, 입력단으로 들어온 펄스를 전달하는 광섬유 순환기, 상기 광섬유 순환기에 전달받은 광을 콜리메이팅 또는 포커싱 시키는 광포트 및 상기 광포트를 통해 입사되는 펄스의 비선형 필터링을 구현하는 반사형 포화 흡수체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 포화흡수체 모드잠금부는, 상기 비선형 편광 회전 모드잠금부에 구성되는 편광 빔 분할기를 투과되는 펄스를 입사 받도록 구성하며, 상기 포화흡수체 모드잠금부는, 하나의 λ/4 파장판과 포화흡수체로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공진기는, 공진기 내부에(비선형 편광 회전 모드잠금부와 포화흡수체 모드잠금부 사이에) 회절격자를 더 구비하여 공진기 전체 분산 조절을 구현하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 구성이 간단하고 경제적인 단일 광섬유 공진기만을 사용하여 높은 에너지 집중도를 갖는 고출력 펨토초 펄스와 안정도 높은 넓은 파장대역의 광 빗을 생성하므로, 천문 분광기 보정(Astronomical Spectrograph Calibration), 원격거리 측정(Remote distance ranging), 가간섭 라이더(Coherent LIDAR)등의 정밀 응용분야 및 형상측정, 가공 등의 산업적 응용분야, 구체적으로 광대역 분광, 원격탐사, 생체의료영상과 같은 정밀산업 응용에 광섬유 펨토초 레이저를 용이하게 적용할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 일자형 비선형 편광 회전 부분과 광섬유 기반의 투과형 포화흡수체가 결합된 하이브리드 모드잠금 공진기의 구성도,
도 2는 하이브리드 모드잠금 된 공진기에서 생성된 광 빗의 광 스펙트럼(optical spectrum)과 펄스의 자기상관(auto-correlation) 신호,
도 3은 비선형 편광회전 우세(NPR-dominating) 모드잠금 된 공진기에서 생성된 광 빗의 광 스펙트럼(optical spectrum)과 펄스의 자기상관(auto-correlation) 신호,
도 4는 하이브리드 모드잠금 된 펄스와 비선형 편광회전 우세 모드잠금 된 펄스의 에너지 집중도 비교 그래프,
도 5는 하이브리드 모드잠금 된 고출력 광섬유 레이저 반복률의 RF 스펙트럼 및 안정화된 반복률 주파수의 시간에 따른 변화 그래프,
도 6은 도 1의 편광 광 분할기(102)를 편광기(600)와 광섬유 출력단(602)로 대체한 하이브리드 모드잠금 공진기 구성도,
도 7은 전체 광섬유 기반의 하이브리드 모드잠금 공진기 구성도,
도 8은 일자형 비선형 편광 회전 부분과 부피형 포화흡수체가 결합된 하이브리드 모드잠금 공진기 구성도,
도 9는 꺾인 경로 비선형 편광 회전 부분과 부피형 포화흡수체가 결합된 하이브리드 모드잠금 공진기 구성도,
도 10은 실시간 분산조절 가능한 하이브리드 모드잠금 공진기 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저는, 광섬유 펨토초 레이저 공진기에 있어서, 레이저 소스를 포함하는 링타입(ring-type) 구조의 광섬유 기반의 공진기(10)이며, 상기 공진기 상에 구성되고, 펄스 쉐이핑(shaping)으로 극초단 펄스를 생성하는 비선형 편광회전 모드잠금부 및 펄스 진폭의 비선형 필터링을 수행하며, 상기 공진기 내부의 초과 비선형 현상을 억제, 초기펄스의 생성 및 솔리톤 펄스에서 생성되는 기생 분산파(Dispersive wave) 제거를 수행하는 포화흡수체 모드잠금부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 펨토초 레이저는, 광섬유 기반 부품으로 구성된 공진기, 펄스 shaping으로 좁은 폭의 극초단 펄스를 생성하는 비선형 편광회전 모드잠금부(100), 펄스진폭의 비선형 필터링 효과를 제공하여 공진기 내부의 초과 비선형 현상을 억제, 초기펄스의 용이한 생성 및 솔리톤 펄스에서 생성되는 기생 분산파(Dispersive wave) 제거를 수행하는 포화흡수체 모드잠금부(101)로 구성되어 시간상의 깨끗하고 높은 에너지가 집중된 단일 고출력 극초단 펄스를 생성하는 것을 주요 기술적 요지로 한다.

아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기의 전체 구성도이다. 본 발명에 따른 공진기는 고출력 펄스를 생성하기 위해 크게 광섬유 공진기(10) 부분, 비선형 편광 회전 모드잠금부(100), 포화흡수체 모드잠금부(101)로 크게 구성된다.

상기 광섬유 공진기는 링타입(ring-type)으로써, 링캐비티(ring cavity) 구조를 가지며, 이득 매질(gain medium)로 사용하기 위한 희토류 첨가광섬유(110)와 이득매질의 흡수 광 파장에 해당하는 레이저 다이오드(109), 상기 레이저 다이오드에서 출력되는 광을 이득매질을 통과시키기 위한 파장 분할 다중화기(108), 펄스의 비선형 편광 회전을 위해 커 미디움(kerr medium)으로 사용하기 위한 단일모드광섬유(111), 광 잡음을 줄이고 단방향으로 펄스를 생성하기 위한 아이솔레이터(112) 및 공진기 출력단을 위한 광 커플러(601)를 포함하여 구성된다.

상기 일자형 비선형 편광 회전 모드잠금부(100)의 구성으로는 다수의 1/2 파장판과 1/4 파장판의 조합으로 구성된 편광 조절기(103)와 상기 편광 조절기 가운데 위치하는 편광 광 분할기(102)로 구성되며, 공진기를 구성하는 광섬유로부터 상기 비선형 편광 회전 모드잠금부로 광을 입/출력하기 위해 파장판 양측으로 구비되어 광섬유에서 나온 빔을 콜리메이팅하고 다시 포커싱하는 광 포트(104)를 포함하여 구성된다. 상기 비선형 편광 회전 모드잠금부는 편광 광분할기(102 ; PBS)의 편광 축을 기준으로 상기 파장판을 조절하여 최적의 모드잠금을 위한 편광 상태를 도달시킨다. 이는 대한민국 등록특허 "제 10-1155541호, 발명의 명칭 : 광섬유 펨토초 레이저의 모드잠금 자동화 장치"에 기술된 모드잠금 구현을 통해 자동화가 가능하다.

상기 포화흡수체 모드잠금부(101)는 광 접속기(107) 사이에 투과형 포화흡수체(106)를 삽입하여 구성되며, 사용되는 포화흡수체로는 반도체 포화흡수체(semiconductor saturable absorber), 탄소나노튜브(carbon nanotubes), 그래핀(graphene)이 있다. 상기 포화흡수체는 레이저에서 생성되는 펄스폭 보다 느린 완화시간(relaxation time)을 가지며, 레이저 내부 펄스 플루엔스보다 높은 포화 플루엔스를 가지므로 펄스의 생성과 출력감쇠를 수행하여 이득매질에서 초과 비선형 현상 없이 증폭 가능한 고출력의 하이브리드 모드잠금을 발생하는 반면, 레이저 내부 펄스 플루엔스 보다 포화 플루엔스가 낮다면 흡수체가 포화되어 펄스의 출력 감쇠에 대한 역할을 하지 못하므로 이득매질에서 발생하는 초과 비선형 현상에 의해 제한된 저출력의 비선형 편광회전 우세 모드잠금을 발생시킨다.

도 2는 분산조절 솔리톤 대역에서 하이브리드 모드잠금 된 어븀첨가 광섬유 펨토초 레이저의 스펙트럼(200)과 자기상관신호(201)이다. 156mW의 출력과 3.13nJ의 펄스 에너지를 가지며, 약 1570nm를 중심으로 30nm의 파장대역폭을 갖는 스펙트럼과 시간영역에서 146fs의 폭을 갖고 분산파가 없는 깨끗한 펄스가 생성되어 주 펄스에 고에너지가 집중됨을 알 수 있다.

도 3은 분산조절 솔리톤 대역에서 비선형 편광 회전 우세 모드잠금 된 어븀첨가 광섬유 펨토초 레이저의 스펙트럼(300)과 자기상관신호(301)이다. 출력은 하이브리드 모드잠금에 비해 약 1/6에 해당하는 41mW이며, 시간영역에서 주 펄스 외에 분산파가 생성되어 에너지 집중도가 낮음을 알 수 있고, 이는 주파수 스펙트럼에서 Kelly side peak 으로 나타남을 볼 수 있다.

도 4는 도 2의 하이브리드 모드잠금과 도 3의 비선형 편광회전 우세 모드잠금의 펄스에너지 집중도를 비교하기 위한 축적된 펄스 에너지 비교 그래프(400)와 축적된 펄스 에너지 백분율 비교 그래프(401)로서, 하이브리드 모드잠금 된 펄스의 에너지 중 약 98.5%가 메인 펄스에 집중되어 있는 반면, 비선형 편광회전 우세 모드잠금 된 펄스의 에너지 중 94%만이 메인 펄스에 집중되어 하이브리드 모드잠금 된 펄스의 에너지 집중도가 높음을 알 수 있다.

도 5는 도 2의 하이브리드 모드잠금 된 광섬유 펨토초 레이저의 펄스 반복률의 RF 스펙트럼(500)과 시간에 따른 안정화된 반복률 주파수 그래프(501)로써, 고차 RF 반복률의 생성과 2시간 동안 약 0.2MHz 표준편차를 갖는 반복률 안정도를 통해 광 빗의 가간섭성과 안정도가 검증됨을 알 수 있다.

도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 레이저 공진기의 다른 실시예를 각각 도시한 것으로, 각 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은 도 1의 비선형 편광 회전 모드잠금부에 구성된 편광 광분할기(102)를 대체하여 편광기(600)를 사용하고, 자유공간 출력단(105)을 광섬유 기반의 광 커플러(601)와 광섬유 출력단(602)으로 대체한 하이브리드 모드잠금 공진기를 구성한 것이다. 공진기 상에 광 커플러를 적용하여 출력단(도 1의 자유공간 출력단 105를 602로 대체함.)으로 적용한 것으로, 편광 회전 모드잠금부의 빔스플리터를 편광기로 대체하였다.

도 7은 공진기의 모든 부품이 광섬유 기반인 all fiber laser 로, 도 1의 부피형 비선형 편광 회전 모드잠금부(100)가 광섬유 기반의 편광 회전 모드잠금부(700)로 대체 되며, 이는 광섬유 기반 편광 조절기(701)와 광섬유 기반 편광기(702)로 구성된다. 상기 광섬유 기반 편광 조절기는 광섬유를 다수의 paddle에 감아 회전시키거나, 광섬유를 비틀거나(squeeze), 눌러주어(press) 파장판의 역할을 구현하게 되는 것이다.

도 8은 도 1의 광섬유 기반 포화흡수체 모드잠금부(101)를 부피형의 포화흡수체 모드잠금부(800)로 대체한 공진기로, 광섬유 순환기(802)의 입력단으로 들어온 펄스는 광 포트(104)를 통해 반사형 포화흡수체(801)로 콜리메이팅 혹은 포커싱 되고, 포화흡수체에서 반사된 펄스는 다시 광 포트(104)와 광섬유 순환기(802)의 출력단으로 출력되어 공진기를 순환하게 된다. 비선형 편광 회전 모드잠금부의 구성은 도 1에서 나타낸 구성과 동일하게 구현되었다.

도 9는 도 1의 일자형 비선형 편광 회전 모드잠금부(100)의 광 경로를 편광 광분할기(102)를 통해 꺾어서 구성한 꺾인 광 경로 비선형 모드잠금부(900)와 부피형 포화 흡수체 모드잠금부(901)로 구성된 하이브리드 공진기 이다. 상기 부피형 포화 흡수체 모드잠금부(901)는 λ/4 파장판(902)과 반사형 포화흡수체(801)로 구성되어 편광 광분할기에서 반사된 펄스가 포화흡수체에 반사되어 다시 편광 광분할기를 통과할 때 투과하도록 하므로 공진기를 순환하도록 한다.

도 10은 공진기 내부에 회절격자(1002)를 설치하여 공진기 전체 분산을 조절할 수 있도록 구성한 공진기에 해당한다. 공진기의 일측에 빔스플리터(1001)를 구성하여 순환하는 레이저를 반사시켜 한 쌍의 회절격자(1002)를 통해 분산 보상을 구현할 수 있는 것이다. 이터븀 첨가 광섬유 레이저의 경우, 정상분산을 갖는 광섬유의 부재로 회절격자(1002)에 의한 분산 보상이 필요하기 때문이다. 여기서 상기 회절격자는 프리즘으로 대체 될 수 있다.

본 발명에 따른 광섬유 펨토초 레이저의 주요 기술적 요지를 요약하자면, 링 캐비티(Ring cavity) 구조로 구성되며, 펄스의 shaping을 위해 파장판(waveplate)과 편광판(polaizer)으로 구성된 비선형 편광 회전 모드잠금부(100), 초과 비선형 현상 및 분산파 억제와 쉬운 초기 펄스 발진을 위한 포화흡수체 모드잠금부(101)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공진기는, 이득 매질(gain medium)로 사용하기 위한 희토류 첨가광섬유(Rare-earth doped fiber)와 이득매질의 흡수 광 파장에 해당하는 레이저 다이오드, 상기 레이저 다이오드에서 출력되는 광을 이득매질을 통과시키기 위한 파장분할 다중화기(wavelength division multiplexer, WDM), 펄스의 비선형 편광 회전을 위해 커 미디움(kerr medium)으로 사용하기 위한 단일모드광섬유(Single mode fiber, SMF), 광 잡음을 줄이고 단방향으로 펄스를 생성하기 위한 아이솔레이터(isolator) 및 공진기 출력단을 위한 광 커플러(optical coupler)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 공진기는, 희토류 첨가 광섬유와 단일모드광섬유 길이를 조절하거나 공진기 내에 회절격자(grating)를 설치 및 조절하여, 공진기의 전체 분산이 음(-)의 영역인 솔리톤 레이저, 혹은 전체 분산이 0 근처의 영역인 분산보상 솔리톤 레이저를 생성한다.

또한, 상기 공진기는, 공진기를 구성하는 광섬유 길이를 조절하여 펄스의 반복률을 조절하므로, 생성되는 펄스 에너지를 조절한다.

또한, 상기 비선형 편광 회전 조절부는, 편광판 혹은 편광 광 분할기(polarization beam splitter) 전 후의 파장판들의 각도를 조절하므로 펄스의 편광상태를 조절하여 비선형 편광회전 모드잠금을 유도하고, 파장판들의 특정 각도조합에서 모드잠금이 되어 좁은 폭의 펄스가 생성된다.

또한, 상기 포화흡수체는, 포화흡수체의 특성인 포화플루엔스(saturation fluence) 보다 낮은 플루엔스(fluence)를 갖는 공진기 내부 펄스 및 분산파에 대해 흡수를 수행하고, 펄스의 흡수에 대해서는 공진기 안에서 진행하는 펄스의 가장자리 부분이 빛의 세기가 약하기 때문에 포화 흡수체를 통해 흡수가 되어 더 이상 공진기 내부를 진행을 못하는 반면, 펄스의 중간 부분은 빛의 세기가 강하여 포화 흡수체에서의 흡수를 포화(saturation)시켜 공진기 내부를 계속 진행할 수 있는 비선형필터(Nonlinear filter)의 역할을 하므로 펄스를 유지하면서 펄스의 첨두 출력을 감쇠시킨다.

또한, 상기 포화흡수체는 비선형 편광회전 조절부 후, 이득매질 전에 위치하여, 비선형 편광회전에 의해 생성된 좁은 폭을 갖는 펄스의 플루엔스가 포화흡수체의 포화플루엔스 보다 낮은 조건에서, 비선형 흡수에 의한 펄스의 감쇠 및 광잡음(optical noise)의 제거를 수행하므로, 이득매질에서 증폭 시 펄스의 초과된 비선형 효과에 의한 wave breaking 및 noise 펄스 증폭에 의한 다중펄스 생성 없이 단일 고출력 펨토초 펄스를 생성한다.

또한, 상기 포화흡수체는 분산파를 감쇠시켜 주요펄스에 에너지 집중도를 높인다.

또한, 상기 포화흡수체는 레이저에서 생성되는 펄스폭 보다 느린 완화시간(relaxation time)을 가지므로 초기펄스 생성을 쉽게 하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 하이브리드형 공진기는 높은 에너지 집중도를 갖는 고출력 펨토초 펄스와 안정도 높은 넓은 파장대역의 광 빗을 생성할 수 있는 장점이 있으며, 기기를 간소화시킬 수 있어 경제성 있는 펨토초 레이저 공진기를 제조할 수 있는 효과가 있고, 다양한 산업분야에 응용할 수 있는 특징이 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10 : 공진기
100: 일자형 비선형 편광 회전 모드잠금부
101: 광섬유 기반 포화흡수체 모드잠금부
102: 편광 광 분할기
103: 편광 조절기
104: 광 포트
105: 자유공간 출력단
106: 투과형 포화흡수체
107: 광 접속기(Optical connector)
108: 파장 분할 다중화기
109: 레이저 다이오드
110: 희토류 첨가 광섬유
111: 단일모드 광섬유
112: 광섬유 아이솔레이터(fiber isolator)
200: 하이브리드 모드잠금 된 레이저의 스펙트럼
201: 하이브리드 모드잠금 된 레이저의 오토코릴레이션
300: 비선형편광 회전 우세 모드잠금 된 레이저의 스펙트럼
301: 비선형편광 회전 우세 모드잠금 된 레이저의 자기상관신호
400: 축적된 펄스 에너지 비교 그래프
401: 축적된 펄스 에너지 백분율 비교 그래프
500: 펄스 반복률의 RF 스펙트럼
501: 시간에 따른 안정화된 반복률 주파수 변화 그래프
600: 편광기
601: 광 커플러
602: 광섬유 출력단
700: 광섬유 기반 비선형 편광 회전 모드잠금 부분
701: 광섬유 기반 편광 조절기
702: 광섬유 기반 편광기
800: 부피형 포화흡수체 모드잠금 부분 1
801: 반사형 포화흡수체
802: 광섬유 순환기(Fiber circulator)
900: 꺾인 광경로 비선형 편광회전 모드잠금 부분
901: 부피형 포화흡수체 모드잠금 부분 2
902: λ/4 파장판
1000: 부피형 아이솔레이터
1001: 빔 스플리터
1002: 회절격자
1003: 반사거울

Claims

광섬유 펨토초 레이저 공진기에 있어서,
레이저 소스를 포함하는 링타입(ring-type) 구조의 광섬유 기반의 공진기이며,
상기 공진기 상에 구성되고, 펄스 쉐이핑(shaping)으로 극초단 펄스를 생성하는 비선형 편광회전 모드잠금부; 및
펄스 진폭의 비선형 필터링을 수행하며, 상기 공진기 내부의 초과 비선형 현상을 억제, 초기펄스의 생성 및 솔리톤 펄스에서 생성되는 기생 분산파(Dispersive wave) 제거를 수행하는 포화흡수체 모드잠금부;를 포함하는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 비선형 편광회전 모드잠금부는,
광포트, 편광조절기, 편광광분할기(PBS), 편광조절기, 광포트 순으로 구성되는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 2항에 있어서, 상기 편광 조절기는,
1/2 파장판, 1/4 파장판으로 구성되는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 포화흡수체 모드잠금부는,
광 접속기(Optical connector), 투과형 포화습수체, 광 접속기(Optical connector) 순으로 구성되는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 4항에 있어서, 상기 투과형 포화흡수체는,
반도체 포화흡수체(semiconductor saturable absorber), 탄소나노튜브(carbon nanotubes), 그래핀(graphene) 중 하나로 구성되는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 공진기는,
펄스의 비선형 편광 회전을 위해 커 미디움을 사용하는 단일모드광섬유;
이득 매질을 사용되는 희토류 첨가 광섬유; 및
단방향 펄스를 생성하는 아이솔레이터;를 더 포함하는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 공진기는,
편광 광 분할기에서 반사되는 펄스를 공진기 출력으로 포함하는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 비선형 편광회전 모드잠금부는,
광포트, 편광조절기, 편광기(polarizer), 편광조절기, 광포트 순으로 구성되는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 비선형 편광회전 모드잠금부는,
광섬유 기반의 편광 회전 모드잠금부로 구성되며,
광섬유 기반 편광 조절기와 광섬유 기판 편광기 및 광섬유 기반 편광 조절기 순으로 구성되고, 상기 광섬유 기판 편광 조절기는 광섬유를 다수의 paddle에 감아 회전시키거나, 광섬유를 비틀거나(squeeze), 눌러주어(press) 파장판 역할을 구현하는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 공진기는,
출력단을 위한 광 커플러를 더 포함하는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 포화흡수체 모드잠금부는,
입력단으로 들어온 펄스를 전달하는 광섬유 순환기;
상기 광섬유 순환기에 전달받은 광을 콜리메이팅 또는 포커싱 시키는 광 포트; 및
상기 광 포트를 통해 입사되는 펄스의 비선형 필터링을 구현하는 반사형 포화 흡수체;를 포함하여 구성되는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 포화흡수체 모드잠금부는,
상기 비선형 편광 회전 모드잠금부에 구성되는 편광 빔 분할기를 투과되는 펄스를 입사받도록 구성하며,
상기 포화흡수체 모드잠금부는, 하나의 λ/4 파장판과 포화흡수체로 구성되는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.
제 1항에 있어서, 상기 공진기는,
공진기 내부에(비선형 편광 회전 모드잠금부와 포화흡수체 모드잠금부 사이에) 회절격자를 더 구비하여 공진기 전체 분산 조절을 구현하는 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기.