KR100311220B1 - 다중 펌프광을 이용한 광증폭기 구동 방법 및 그 방법을 이용한 광섬유 광증폭기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 툴륨 이온(Tm3+) 첨가 유리를 광증폭 매질로 이용하는 1.47 ㎛ (1.42 ㎛ 내지 1.52㎛) 대역의 광증폭기에서 Tm3+:3H4-3F4준위간 밀도 반전이 보다 효율적으로 이루어지도록 할 수 있는 다중 펌프광을 이용한 광증폭기 구동 방법 및 그 방법을 이용하는 광섬유 광증폭기에 관한 것으로, 펌프광으로서3H4←3H6기저 상태 흡수에 해당하는 약 0.79 ㎛ 파장의 제1 펌프광 및3H4←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 약 1.4 ㎛ 또는3F2,3F3←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 약 1.1 ㎛ 파장의 제2 펌프광을 동시에 조사하는 방법 및 그 방법을 이용한 광증폭기 구조를 제공한다. 또한, 상기의 두 파장의 펌핑 구도를 보다 간편하게 구현하기 위하여 툴륨 이온이 첨가된 코어가 네오디뮴 이온이 첨가된 이중 클래딩으로 둘러싸인 구조의 광섬유를 이용하거나 툴륨 첨가 광섬유 전단 또는 후단에 네오디뮴 첨가 광섬유가 연결된 구조의 광섬유를 이용하여 0.79 ㎛ 단일 파장의 펌프광으로 두 파장의 펌핑 효과를 얻을 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 광소자 제조 분야에 관한 것으로, 특히 다중 펌프광을 이용한 광증폭기 구동 방법 및 이를 이용한 광섬유 광증폭기에 관한 것이다.
툴륨 이온(Tm3+)은 현재 상용화되어 있는 0.8 ㎛ 대역 레이저 다이오드로 간편하게 여기시킬 수 있는 활성 이온으로서, 1.47 ㎛ (1.42 ㎛ 내지 1.52㎛) 대역과 1.8 ㎛, 2.3 ㎛ 대역의 형광이 방출되며 이 형광에 해당하는 천이를 이용하여 광증폭기를 구현할 수 있다.
툴륨 이온(Tm3+)이 첨가된 광섬유를 광도파로형 광증폭기 분야에 이용하는 종래 기술로는 다음과 같은 것이 있다. 툴륨 이온(Tm3+)과 홀뮴 이온((Ho3+)을 공동 첨가하여 Tm3+:3F4에서 Ho3+:5I7으로 비복사 에너지 전달을 유도하여 툴륨에 의한 1.5 ㎛와 홀뮴에 의한 2.1 ㎛ 레이저를 동시에 발진하는 방법을 이용한다. 그리고,광섬유 레이저를 구성할 때 1.46 ㎛ 및 1.86 ㎛를 동시에 발진할 수 있도록 두 쌍의 반사경을 사용하여 파브리-페롯 형태의 연차적 연속 레이저를 구현한다. 또한, 툴륨 이온(Tm3+)과 터븀 이온(Tb3+)을 공동 첨가하여 Tm3+:3F4에서 Tb3+:7F0로 비복사 에너지 전달을 유도하여 툴륨 이온의3H4-3F4준위 간 계속적인 밀도 반전을 이루어 연속 레이저 발진이 가능하게 하는 방법도 이용되고 있다. 그리고, 툴륨 이온(Tm3+)을 첨가한 광섬유에서 1.064 ㎛ 상향 전이 펌프 구도를 이용하여3H4-3F4준위 간 밀도 반전을 이루고, 1.47 ㎛ 대역 광섬유 광증폭기를 구현하기도 한다.
희토류 이온의 특정 형광 천이를 이용하여 효율 높은 광증폭기를 구현하기 위해서는 우선 해당 천이의 유도 형광 방출 단면적이 커야 하고, 상위 준위의 형광 수명 및 흡수 단면적이 커야 한다. 또한 필수적으로 해당 천이의 상위 준위와 하위 준위 사이의 전자 밀도 반전이 계속적으로 이루어져야 한다. 1.47 ㎛ 대역의 툴륨 첨가 광섬유형 광증폭기(Thulium Doped Fiber Amplifier)는 Tm3+:3H4→3F4천이를 이용하는데3F4는 여기 준위의 하나이고3H4보다 형광 수명이 길기 때문에 하위 준위의 전자 밀도가 상위 준위의 전자 밀도 보다 커지므로 효과적인 광증폭 작용을 할 수 없게 된다.
종래의 1.47 ㎛ 대역 툴륨 첨가 광섬유형 광증폭기(Thulium Doped FiberAmplifier)는3H4-3F4준위간 밀도 반전을 효과적으로 이룰 수 있는 1.06 ㎛ 파장의 펌프광을 구비한다. 도1은 이러한 광증폭기에서 나타나는 툴륨 이온(Tm3+)의 에너지 준위도이다.
도1과 같이 1.06 ㎛의 펌프광을 조사하면 Tm3+이온은3H5상단의 약한 흡수대로 여기된 후(호스트 센시타이징)3F4로 천이하면 여기 상태 흡수를 통해3F2,3F3로 여기되고3H4로 떨어진 후3H4→3F4천이를 하게 된다. 이 과정에서3F4의 여기 상태 천이를 이용하므로3H4로 여기되는 이온은 반드시3F4를 거쳐야 하고 1.06 ㎛의 펌프광으로는3H6→3H5기저 상태 흡수 보다3F4→3F2,3F3여기 상태 흡수 효율이 높으므로3H4-3F4준위간 밀도 반전을 이룰 수 있다.
그러나, 1.06 ㎛ 여기광은 툴륨 이온의3H5흡수 밴드에 일치하지 않으므로 기지 유리에 존재하는 포논 사이드 밴드 등과 같이 약한 흡수대로 흡수된 후 Tm3+:3H5로 천이하게 된다. 따라서 기저 상태 흡수 효율이 매우 낮으며 결과적으로 충분한 증폭 이득을 얻기 위해서 펌프광의 강도가 매우 커지거나 광섬유 매질이 길어져야 하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 툴륨 이온(Tm3+) 첨가 유리를 광증폭 매질로 이용하는 1.47 ㎛ 대역의 광증폭기에 있어서,3H4-3F4준위 간 밀도 반전을 보다 효율적으로 이룰 수 있는 다중 파장 펌프광을 이용한 광섬유 광증폭기 구동 방법 및 그 방법을 이용한 광섬유 광증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.
도1은 종래 기술에 따라 1.06 ㎛ 파장의 펌프광을 조사할 때 툴륨 이온의 흡수와 형광 천이 기구를 보이는 에너지 준위도,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 0.79 ㎛ 파장의 제1 펌프광과 1.4 ㎛ 또는 1.1 ㎛ 파장의 제2 펌프광을 구비하여 동시에 2개의 파장 빛을 조사하는 광증폭기의 개략도,
도3은 도2와 같은 광증폭기에서 2개의 펌프광으로 두 파장의 광을 동시에 조사할 때 툴륨 이온의 흡수와 형광 천이 기구를 보이는 에너지 준위도,
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따라 툴륨 이온과 네오디뮴 이온이 첨가된 유리로 구성된 이중 클래딩 광섬유 구조를 구비하는 광증폭기의 개략도,
도5는 네오디뮴 이온의 에너지 준위도.
*도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명*
11: 툴륨 첨가 광섬유 12, 13: 펌프광
14, 15, 24: 파장다중광결합기 21: 코어
22: 내부 클래딩 23: 외부 클래딩
24: 파장다중광결합기 A, C: 신호광
B: 광고립기 D: 증폭된 신호광
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 툴륨 첨가 광섬유를 매질로 이용하는 광소자의 구동 방법에 있어서, 상기 툴륨첨가 광섬유에3H4←3H6기저 상태 흡수에 해당하는 파장의 제1 펌프광; 및3H4←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 파장 또는3F2,3F3←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 파장의 제2 펌프광을 동시에 조사하는 광소자 구동 방법을 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 툴륨 첨가 광섬유를 매질로 이용하는 광소자에 있어서, 상기 툴륨첨가 광섬유의 일단에 연결되어3H4←3H6기저 상태 흡수에 해당하는 제1 펌프광을 신호광의 순방향 또는 역방향으로 조사하는 수단; 및 상기 툴륨첨가 광섬유의 타단에 연결되어3H4←3F4여기 상태 흡수에 해당하거나 또는3F2,3F3←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 제2 펌프광을 신호광의 순방향 또는 역방향으로 조사하는 수단을 포함하는 광소자를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 툴륨 첨가 광섬유를 매질로 이용하는 광소자에 있어서, 툴륨 이온이 첨가된 유리로 이루어지는 코어; 상기 코어 보다 높은 굴절률을 가지며 네오디뮴 이온이 첨가된 유리로 이루어져 상기 코어를 둘러싸는 내부 클래딩; 및 상기 내부 클래딩을 둘러싸고 내부 클래딩 보다 굴절률이 큰 외부 클래딩으로 이루어지는 광섬유를 포함하는 광소자를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 툴륨 첨가 광섬유를 매질로 이용하는 광소자에 있어서, 상기 툴륨 첨가 광섬유 일단에 연결된 네오디뮴 첨가 광섬유를 더 포함하는 광소자를 제공한다.
본 발명은 Tm3+:3H4-3F4준위간 밀도 반전을 효율적으로 이루고 여타의 증폭된 자발 방출을 억제하여 툴륨 첨가 광섬유 광증폭기의 광증폭 효율을 높이기 위한 것으로서, 펌프광으로 2개 파장을 동시에 조사하여 광섬유 광증폭기를 구동하는데 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광증폭기의 구동 방법 및 그를 위한 광증폭기에 대하여 설명한다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 툴륨첨가 광섬유 광증폭기의 개략도로서, 툴륨첨가 광섬유(11)의 일단에3H4←3H6기저 상태 흡수에 해당하는 0.790 ㎛ 내지 0.795 ㎛ 파장(이하 약 0.79 ㎛ 파장이라 함)의 제1 펌프광(12) 및 신호광을 입력받는 제1 파장다중광결합기(14)가 구비되고, 툴륨첨가 광섬유(11)의 타단에는3H4←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 1.38 ㎛ 내지 1.45 ㎛ 파장(이하 약 1.4 ㎛ 파장이라 함)의 광 또는3F2,3F3←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 1.0 ㎛ 내지 1.2 ㎛ 파장(이하 약 1.1 ㎛ 파장이라 함)의 광을 조사하는 제2 펌프광(13)을 입력받아 툴륨 첨가 광섬유(11)에 전달하며 광고립기(B)에 연결되는 제2 파장다중광결합기(15)를 포함하는 툴륨 첨가 광섬유 광증폭기를 보이고 있다.
제1 또는 제2파장다중광결합기(14,15)의 위치는 도2에서와 같이 툴륨 첨가 광섬유(11) 전단 및 후단에 각각 설치되어 제1펌프광(12)은 순방향 제2펌프광(13)은 역방향으로 할 수도 있고, 위치를 바꾸어 제1펌프광(12)은 역방향 제2펌프광은 순방향(13)으로 할 수도 있으며 동시에 순방향 또는 역방향 펌프 구도를 실시할 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예는 툴륨첨가 광섬유(11)의 일단에 제1펌프광(12)으로서 3H4←3H6의 기저 상태 흡수를 일으키는 약 0.79 ㎛ 파장의 광을 조사하고, 툴륨첨가 광섬유(11)의 타단에 제2 펌프광(13)으로서3H4←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 약 1.4 ㎛ 파장의 광 또는3F2,3F3←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 약 1.1 ㎛ 파장의 광을 동시에 조사하는데 특징이 있다.
약 1.4 ㎛ 파장의 광 또는 약 1.1 ㎛ 파장의 제2 펌프광은 툴륨 이온에서 그 파장에 해당하는 여기 준위가 존재하지 않으므로 기본적으로 기저 상태 흡수를 보이지 않는다. 그러나3F4로 여기된 상태에서는3H4←3F4(1.40 ㎛)와3F2,3F3←3F4(1.1 ㎛)에 해당하는 흡수 준위가 존재하므로 여기 상태 흡수를 나타내게 된다. 따라서, 약 0.79 ㎛ 파장의 제1 펌프광(12)과 함께 약 1.4 ㎛ 파장 또는 1.1 ㎛ 파장의 제2 펌프광(13)을 동시에 조사할 경우 제1 펌프광에 의해 툴륨 이온이3H4로 여기되고 1.47 ㎛ 대역의 형광이 발생하면서3F4로 천이하면3F4의 형광 수명이 길므로 약 1.4 ㎛ 파장의 광에 의해서는3H4←3F4, 1.1 ㎛ 파장의 광에 의해서는3F2,3F3←3F4에 해당하는 여기 상태 흡수를 통해 상위 준위로 재여기하게 된다. 따라서 제1 펌프광과 제2 펌프광의 동시 조사에 의해 연속적인3H4-3F4준위 간의 밀도 반전을이루어 효율적인 1.47 ㎛ 대역 광증폭 기능을 할 수 있게 된다.
도3은 도2와 같은 광증폭기 소자에서 약 0.79 ㎛ 파장의 제1 펌프광(12)과 함께 약 1.4 ㎛ 또는 1.1 ㎛ 파장의 제2 펌프광(13)을 동시에 조사할 때 나타나는 툴륨 이온의 흡수와 형광 천이 기구를 보이는 에너지 준위도이다.
1.06 ㎛ 파장의 단일 펌프광을 구비하는 종래 광증폭기와 비교할 때 본 발명의 실시예에 따른 광증폭기는 흡수 효율이 높은 Tm3+:3H4를 흡수 밴드로 이용하므로 기저 상태 흡수 효율이 높아 펌프광의 강도를 상대적으로 낮출 수 있는 장점을 갖는다.
네오디뮴 첨가 광섬유를 이용하면 상기의 약 0.79 ㎛ 파장의 광과 함께 약 1.4 ㎛ 또는 1.1 ㎛ 파장의 광을 동시에 조사하는 다중 파장 펌프광 효과를 0.79 ㎛ 단독 펌프광의 조사만으로 이룰 수 있다.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따라 이중 클래딩으로 이루어지는 광섬유를 구비하는 광증폭기를 보이는 개략도로서, 파장다중결합기(24)에 입력된 신호광(C)이 코어(21), 내부 클래딩(22) 및 외부 클래딩(24)으로 이루어지는 광섬유를 지나 증폭된 신호광(D)의 형태로 출력되는 것을 보이고 있다.
상기 코어(21)는 툴륨 이온이 단독으로 첨가되거나 터븀 이온(Tb3+) 또는 유로퓸 이온(Eu3+)이 공동 첨가된 유리로 이루어지고, 상기 내부 클래딩(22)은 상기코어를 둘러싸며 코어 보다 굴절률이 높고 네오디뮴 이온(Nd3+)이 첨가된 유리로 이루어져 0.79 ㎛ 펌프광으로 1.1 ㎛ 및 1.4 ㎛ 형광을 발생하고, 상기 외부 클래딩(23)은 내부 클래딩 보다 굴절률이 높고 내부 클래딩(22)을 둘러싼다.
약 0.79 ㎛ 파장의 펌프광이 파장다중결합기(24)를 통하여 코어(21) 및 내부 클래딩(22)에 동시에 조사되면 툴륨 이온(Tm3+)은3H4로 여기되고 1.47 ㎛ 대역의 형광을 발생하고3F4로 천이한다. 또한, 도5에 나타낸 것 같이 내부 클래딩(22)에 첨가된 네오디뮴 이온은 약 0.79 ㎛ 파장의 펌프광을 흡수하여4F5/2로 여기되며4F3/2로 다중 포논 완화에 의해 빠르게 비복사 천이한 후 0.9 ㎛, 1.1 ㎛, 1.4 ㎛의 형광을 발생하면서 복사 천이하여 기저 상태로 된다. 이렇게 내부 클래딩(22)에서 방출한 1.1 ㎛, 및 1.4 ㎛ 파장의 형광은 코어(21)에 조사되어3F4여기 상태에 있는 툴륨 이온을3H4←3F4(약 1.4 ㎛)와3F2,3F3←3F4(약 1.1 ㎛) 여기 상태 흡수를 통해 재여기시키므로 전술한 본 발명의 실시예에서와 같은 다중 펌프광 효과를 얻게 된다.
본 발명의 제3 실시예는, 내부 클래딩의 네오디뮴에서 방출하는 1.1 ㎛, 또는 1.4 ㎛ 파장의 형광을 보다 효율적으로 코어의 툴륨 여기광으로 사용하기 위하여 도4와 같은 광증폭기를 이루는 광섬유의 양단에 약 1.1 ㎛ 또는 약 1.4 ㎛ 파장을 반사시키는 광섬유 회절격자를 형성한다. 광섬유 회절 격자 안쪽에서 발생한 약 1.1 ㎛ 또는 약 1.4 ㎛ 형광은 회절 격자에 의해 전반사되므로 유도 방출을 일으켜 광섬유 내에 레이저가 발생하며 회절 격자 밖으로 빠져나가지 못하므로 코어의 툴륨 이온의 여기광으로 효율 높게 사용될 수 있다.
상기의 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 광증폭기에서 코어(21), 내부 및 외부 클래딩(22, 23)의 반경비, 굴절률 차이, 광섬유의 길이, 각 활성 이온의 농도, 광섬유 회절 격자의 반사율 등을 최적화하면 효율 높은 1.47 ㎛ 대역 광섬유 광증폭기를 제조할 수 있다.
본 발명의 제4 실시예는 0.79 ㎛ 파장의 단일 펌프광으로 1.1 ㎛, 및 1.4 ㎛ 파장의 펌프광을 동시에 입력하는 또 다른 방법으로 툴륨 첨가 광섬유의 일단에 네오디뮴 첨가 광섬유를 연결한 구조의 광섬유에 0.79 ㎛ 펌프광을 조사하는 방법을 제시한다. 상기와 같이 네오디뮴 이온은 0.79 ㎛ 펌프광으로 1.1 ㎛, 및 1.4 ㎛ 파장의 형광을 발생하며 이 형광은 0.79 ㎛ 펌프광과 함께 툴륨 첨가 광섬유로 입력되어 다중 펌프광 입력 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제5 실시예에 따라 제4 실시예의 경우 보다 네오디뮴 첨가 광섬유에서 발생하는 형광을 보다 효율적으로 툴륨 첨가 광섬유에 입력시키기 위하여 네오디뮴 첨가 광섬유 양단에 1.1 ㎛, 또는 1.4 ㎛ 파장을 반사시키는 광섬유 회절격자를 형성하여 유도된 레이저광을 툴륨 첨가 광섬유로 입력할 수 있다.
전술한 본 발명의 제4 실시예 및 제5 실시예에 따른 광섬유 광증폭기에서각 광섬유의 길이, 각 활성 이온의 농도, 광섬유 회절 격자의 반사율 등을 최적화하면 효율 높은 1.47 ㎛ 대역 광섬유 광증폭기를 제조할 수 있다.
따라서 이와 같은 본 발명의 네오디뮴 첨가 광섬유 이용 방법 예에 따른 광증폭기에서는 약 0.79 ㎛ 파장의 단일 펌프광을 조사하지만 네오디뮴 이온이 첨가된 내부 클래딩(22) 또는 연결된 네오디뮴 첨가 광섬유에서 발생하는 1.1 ㎛, 또는 1.4 ㎛ 형광에 의해 전술한 본 발명의 실시예에 따른 광증폭기와 같이 다중 파장의 펌프광 효과에 의해 효율적인 Tm3+:3H4-3F4간의 밀도 반전을 이룰 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 약 0.79 ㎛ 파장의 제1 펌프광과 함께 약 1.4 ㎛ 또는 약 1.1 ㎛ 파장의 제2 펌프광을 광섬유에 동시에 조사하여 효율적인 Tm3+:3H4-3F4간의 밀도 반전을 이루고, 흡수 효율이 높은 Tm3+:3H4를 흡수 밴드로 이용함에 따라 기저 상태 흡수 효율이 높아 펌프광의 강도를 상대적으로 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 툴륨 이온이 첨가된 코어를 네오디뮴 이온이 첨가된 내부클래딩으로 둘러싼 광섬유 구조를 이용하거나, 툴륨 이온 첨가 광섬유에 네오디뮴 이온(Nd3+) 첨가 광섬유를 연결한 구조를 이용하고 약 0.79 ㎛ 파장의 단일 펌프광을 조사함으로써, 툴륨 이온을 기저 상태 흡수(3H4←3H6)를 통해3H4로 여기시키고 네오디뮴 이온에서 발생한 1.1 ㎛ 및 1.4 ㎛ 형광이 툴륨 이온의 여기 상태 흡수를 일으키는 여기광으로 작용하여 약 0.79 ㎛ 대역 레이저 다이오드를 이용한 단일 파장의 펌프광으로 상기의 다중 파장 펌핑 효과를 나타낼 수 있게 한다.
이와 같은 본 발명에 따라 높은 효율을 가지는 1.47 ㎛ 대역 (1.42 ㎛ 내지 1.52㎛)의 툴륨 첨가 광섬유 광증폭기를 제조할 수 있으며, 본 발명에서 제시한 광증폭기는 석영 유리 광섬유를 통한 파장 분할 다중 광통신 전송 구조에 있어 필수 불가결한 제3 통신 창 영역(1.4㎛ 내지 1.8㎛)을 넓게 포괄하는 광대역 광증폭기의 주요 부분을 담당할 수 있다.
Claims (9)
- 툴륨 첨가 광섬유를 매질로 이용하는 광소자의 구동 방법에 있어서,상기 툴륨첨가 광섬유에3H4←3H6기저 상태 흡수에 해당하는 파장의 제1펌프광; 및3H4←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 파장 또는3F2,3F3←3F4여기 상태흡수에 해당하는 파장의 제2 펌프광을 동시에 조사하는 광소자 구동 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 펌프광은 0.790 ㎛ 내지 0.795 ㎛ 파장이고,상기 제2 펌프광은 1.38 ㎛ 내지 1.45 ㎛ 또는 1.0 ㎛ 내지 1.2 ㎛ 파장인것을 특징으로 하는 광소자 구동 방법.
- 툴륨 첨가 광섬유를 매질로 이용하는 광소자에 있어서,상기 툴륨첨가 광섬유의 일단에 연결되어3H4←3H6기저 상태 흡수에 해당하는 제1 펌프광을 신호광의 순방향 또는 역방향으로 조사하는 수단; 및상기 툴륨첨가 광섬유의 타단에 연결되어3H4←3F4여기 상태 흡수에 해당하거나 또는3F2,3F3←3F4여기 상태 흡수에 해당하는 제2 펌프광을 신호광의 순방향 또는 역방향으로 조사하는 수단을 포함하는 광소자.
- 툴륨 첨가 광섬유를 매질로 이용하는 광소자에 있어서,툴륨 이온이 첨가된 유리로 이루어지는 코어;상기 코어 보다 높은 굴절률을 가지며 네오디뮴 이온이 첨가된 유리로 이루어져 상기 코어를 둘러싸는 내부 클래딩; 및상기 내부 클래딩을 둘러싸고 내부 클래딩 보다 굴절률이 큰 외부 클래딩으로 이루어지는 광섬유를 포함하는 광소자.
- 제 4 항에 있어서,상기 광소자는,광섬유의 전단 및 후단에 1.38 ㎛ 내지 1.45 ㎛ 또는 1.0 ㎛ 내지 1.2 ㎛ 파장을 반사하는 광섬유 회절 격자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자.
- 툴륨 첨가 광섬유를 매질로 이용하는 광소자에 있어서,상기 툴륨 첨가 광섬유 일단에 연결된 네오디뮴 첨가 광섬유를 더 포함하는 광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 네오디뮴 첨가 광섬유 양단에,1.38 ㎛ 내지 1.45 ㎛ 또는 1.0 ㎛ 내지 1.2 ㎛ 파장을 반사하는 광섬유 회절 격자를 더 포함하는 광소자.
- 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광소자는,1.42 ㎛ 내지 1.53 ㎛ 대역의 광섬유 광증폭기 및 레이저 또는 평면 도파로형 광증폭기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광소자.
- 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,상기 광섬유의 코어를 이루는 유리에는,툴륨 이온과 함께 터븀 이온 또는 유로퓸 이온이 공동 첨가된 것을 특징으로 하는 광소자.
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| KR100311220B1 true KR100311220B1 (ko) | 2001-10-18 |
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| KR1019990045301A KR100311220B1 (ko) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | 다중 펌프광을 이용한 광증폭기 구동 방법 및 그 방법을 이용한 광섬유 광증폭기 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02221937A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Hitachi Cable Ltd | 双方向伝送用ガラス導波路増幅器 |
| JPH0427921A (ja) * | 1990-04-20 | 1992-01-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | １．３及び１．５μｍ帯同時光直接増幅器 |
| JPH06164033A (ja) * | 1992-11-19 | 1994-06-10 | Fujitsu Ltd | １．３μｍ帯光増幅器 |
| JPH06232490A (ja) * | 1992-12-08 | 1994-08-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | １．３μｍ帯増幅用光ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
| JPH08152531A (ja) * | 1994-09-27 | 1996-06-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 増幅用光ファイバ |
-
1999
- 1999-10-19 KR KR1019990045301A patent/KR100311220B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02221937A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Hitachi Cable Ltd | 双方向伝送用ガラス導波路増幅器 |
| JPH0427921A (ja) * | 1990-04-20 | 1992-01-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | １．３及び１．５μｍ帯同時光直接増幅器 |
| JPH06164033A (ja) * | 1992-11-19 | 1994-06-10 | Fujitsu Ltd | １．３μｍ帯光増幅器 |
| JPH06232490A (ja) * | 1992-12-08 | 1994-08-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | １．３μｍ帯増幅用光ファイバ及び光ファイバ増幅器 |
| JPH08152531A (ja) * | 1994-09-27 | 1996-06-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 増幅用光ファイバ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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