KR0128528B1 - 쐐기형 프리즘(wedge prism)을 이용한 단일종모드 파장가변 레이저의 정밀파장조정(wavelength tuning) 방법과 장치 - Google Patents

Abstract

쐐기형 프리즘(이하 프리즘이라고 함)을 이용하여 단일종모드 파장가변레이저에서 파장변환 거울 대신 프리즘을 회전시킴으로써 종모드의 모드뜀(mode hopping)이 없이 연속적으로 단일종모드를 유지한 채 정밀한 파장조정을 할 수 있는 방법에 관한 것으로서, 단일종모드 파장가변레이저 공진기 내부에 쐐기형 프리즘(wedge prism)(4)을 삽입하여 프리즘을 회전시킴으로써 정밀한 파장조정을 하는 것을 특징으로 하는 쐐기형 프리즘(wedge prism)을 이용한 단일종모드 파장가변레이저의 정밀 파장 조정(wavelength tuning)방법 및 장치.

Description

쐐기형 프리즘(wedgo prism)을 이용한 단일종모드 파장가변 레이저의 정밀파장조정 (wavelength tuning)방법과 장치

제4도는 종래에 사용되었던 단일종모드 파장가변 레이저 공진기의 장치를 개략적으로 도시한 것으로서, 전반사경(1)과, 레이저 이득매질(2)과 회절격자(3)에 의하여 공진기가 구성되고, 회절격자(3)에 의하여 회절된 빛 중에서 파장가변거울(5)에 수직으로 입사되어 반사되는 빛이 다시 되돌아가 증폭됨으로써 레이저 발진이 이루어지도록 되어 있었다. 이 경우 회절격자(3)에서 파장에 따라 회절되는 각도가 다르기 때문에 파장가변거울(5)을 회전시킴에 따라 파장가변거울(5)에 수직으로 반사되는 빛의 파장이 달라지게 되어 파장을 변화시키도록 한다. 파장가변거울(5)의 회전 변화는 도시된 바와 같은 회전판(7) 등의 회전수단을 통하여 실시한다. 그러나, 이와 같은 종래장치는 파장가변거울(5)을 통하여 직접 회전을 실시하는 경우 거울의 회전에 따른 파장 변화율이 상당히 커서, 예를 들면 1도의 회전에 10,000GHz 정도를 나타내기 때문에 그 폭이 너무 커서 정밀한 조정이 어려운 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 단점을 개선하기 위하여 안출한 것으로서, 단일종모드 파장가변 레이저의 구조를 개선하여 회절격자와 파장가변거울 사이로 쐐기형 프리즘을 추가로 설치하고, 이 프리즘을 회전판에 의하여 회전 조절하도록 함에 따라 정밀도를 향상시키고, 충분한 영역에서 모드뜀의 현상을 제거하도록 한 것이다.

제1도는 쐐기형 프리즘이 삽입된 파장가변 단일종모드 레이저 공진기의 개략도.

제2도는 쐐기형 프리즘을 이용한 정밀파장 조정 원리도.

제3도는 쐐기형 프리즘의 유무 여부에 레이저 주파수 변화를 나타낸 그래프.

제4도는 종래 파장가변 단일종모드 레이저 공진기의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전반사경 2 : 레이저 이득매질

3 : 회절격자 4 : 쐐기형 프리즘

5 : 파장가변거울 6 : 레이저빔

7 : 회전판

본 발명은 쐐기형 프리즘(이하 프리즘이라고 한다)을 이용하여 단일종모드 파장가변 레이저에서 파장가변 대신 프리즘을 회전시킴으로써 종모드의 모드뜀(mode hopping)의 현상없이 연속적으로 단일종모드를 유지한 채 정밀한 파장조정을 실시할 수 있도록 한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

이하 본 발명을 일실시예로 도시한 첨부 도면들과 함께 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 제1도는 본 발명에 대한 장치를 도시한 것으로서, 종래와 같은 구성 요소에는 동일 번호를 사용하도록 하였다. 종래의 제4도에 도시한 기본적인 구성 요소인 전반사경(1), 레이저 이득매질(2), 회절격자(3)와 파장거울(5)은 동일한 구성이며, 이들의 작동에 대한 설명은 종래와 동일하기 때문에 설명은 생략하기로 한다. 본 발명에서는 회절격자(3)와 파장거울(5)의 사이에 쐐기형 프리즘(4)을 추가로 설치하고, 이 프리즘(4)을 회전판(7)으로 회전시킬 수 있도록 한다. 프리즘(4)의 회전을 위한 회전판(7)에 대해서는 도면상에 자세히 도시되어 있지 않으나 통상적으로 각도의 변화를 알 수 있도록 된 원판형을 회전시키는 것에 의하여 이에 접속하고 있는 프리즘(4)의 각도 변경이 이루어지는 형태로 되어 있다. 또한, 종래와 동일한 구성인 레이저 이득매질(2)은 일반적인 색소 레이저에서와 같이 색소 용액이 될 수도 있고, 그 외에 Ti:Sapphire 등과 같은 레이저 결정을 사용하는 것으로서 이 분야의 통상적인 기술 수단을 사용하면 된다. 이와 같이 구성함에 따라, 제2도에 도시한 바와 같이, 빛의 진행방향이 실선의 방향에서 쐐기형 프리즘(4)을 각도 변경시켜 줌에 의하여 점선과 같은 방향으로 진행 방향이 꺾이면서 종래와 같이 파장가변거울(5)을 회전시키는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다. 쐐기형 프리즘(4)을 통하여 변화를 시킴에 따라 나타나는 효과는 제3도에 도시한 바와 같이, 실선으로 표시한 쐐기형 프리즘을 통하여 각도를 1도 정도 변화시켜 주는 경우 약 40GHz의 파장조절이 가능하게 되고, 종래와 같이 쐐기형 프리즘을 사용하지 않고 파장가변거울을 통하여 조절을 실시하는 경우 도면상의 점선으로 표시한 바와 같이 1도의 각도 변화에 대하여 10,000GHz의 파장 변화가 발생하게 된다. 즉, 이를 다시 설명하면 기울임각의 변화에 대하여 레이저의 발진파장이 적게 변화를 시켜야 유리하기 때문에 이를 종래의 파장이 큰 파장가변거울을 사용하지 않고 파장이 작은 프리즘을 사용하도록 함에 따라 제1도의 동이란 각도의 변화에 있어서도 파장의 변화를 크게 나타나도록 한 것이다. 이 때, 본 발명의 쐐기형 프리즘(4)은 꼭지각과 두께가 3mm인 프리즘을 사용하고, 레이저 공진기의 길이가 11.4cm인 경우이다. 이와 같이 추가로 쐐기형 프리즘(4)을 사용함에 따라 제3도에 도시한 바와 같이, 종래의 장치에 비하여 정밀도가 대략 250배 정도 향상됨을 알 수가 있다. 또한, 단일종모드로 모드뜀이 없이 파장가변이 가능하여야 한데, 프리즘의 위치를 조절하여 줌에 따라 충분한 영역에서 모드뜀 현상을 없애주게 된다. 상기한 바와 같은 조건하에서, 쐐기형 프리즘(4)을 회절격자(3)로부터 2cm의 높이에 두는 경우 약 200GHz를 모드뜀 현상 없이 가변시킬 수가 있게 된다. 아울러, 공진기의 길이와 프리즘의 위치를 가변시킴에 의하여 다양한 파장변화율과 파장가변 범위를 변화시키는 것도 가능하게 된다.

이와 같이 본 발명은 종래의 장치를 개선하여 단일종모드 파장가변 레이저에 파장가변거울과 회절격자의 사이에 프리즘을 추가로 설치하여 발진 파장의 범위를 변화시켜 주도록 함에 따라 파장가변의 조절 정밀도를 대폭적으로 향상시켜 주게 되고, 모드뜀의 현상없이 파장가변을 가능하도록 하였다. 이와 같은 간단한 구조의 정밀한 파장조정은 관련 분야의 레이저산업에 광범위하게 실용화될 수 있다고 본다.

Claims (2)

1. 단일종모드 파장가변 레이저 공진기의 파장변화거울과 회절격자 사이로 쐐기형 프리즘을 추가 설치하고, 상기 프리즘을 회전시킴에 따라 정밀한 파장조정을 시키도록 함을 특징으로 하는 쐐기형 프리즘을 이용한 단일종모드 파장가변 레이저의 정밀 파장 조정방법.
2. 전반사경(1)의 전방으로 설치된 이득매질(2)과, 상기 이득매질(2)에 이어 설치되는 회절격자(3)와, 상기 이득매질(2)과 파장가변거울(5) 사이로 설치되는 쐐기형 프리즘(4)과, 상기 쐐기형 프리즘(4)의 각도를 변경시켜 주기 위한 회전판(7)으로 구성하여 회전판의 각도 변경에 의하여 쐐기형 프리즘(4)이 파장조정을 이루도록 함을 특징으로 하는 쐐기형 프리즘을 이용한 단일종모드 파장가변 레이저의 정밀 파장 조정장치.