KR100355387B1 - 광변조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광변조시스템에 관한 것으로서, 제2고조파를 회절에 의해 제어하는 광변조시스템에 관한 것이다.

본 발명의 광변조 시스템은: 제2고조파를 발생하는 제2고조파 발생부: 제2고조파에 일부 포함된 기본파를 제거하는 필터링수단; 제2고조파 출력의 진행 경로 상에 마련되는 콜리메이팅 렌즈; 상기 제2고조파가 출력되는 상기 콜리 메이팅 렌즈의 후방에 설치되어 콜리메이팅 렌즈를 통과한 일부의 제2고조파를 다른 경로로 반사하고 그 나머지 제2고조파는 집속하여 투과시키는 볼록렌즈형 포커싱 렌즈; 상기 포커싱 렌즈를 투과한 제2고조파를 회절에 의해 제어하는 광변조부;를 구비한다. 이와 같이 함으로써, 기존의 제2고조파 발생부에 마련되었던 빔스프리터가 제거되고, 대신에 빔 스프리터의 기능이 제2고조파 발생부와 광변조부 사이의 렌즈계에 부여됨으로써 제2고조파 발생부의 출력 미러와 렌즈계의 포커싱 렌즈를 매우 가깝게 위치시킬 수 있게 되고, 결과적으로 광변조부에 짧은 직경의 빔을 제공함으로써 광 변조 효율을 극대화할 수 있고, 또한 스위칭 타임을 크게 단축시킬 수 있게 된다.

Description

광변조 시스템

본 발명은 광변조 시스템(Acousto-optic Modulating system)에 관한 것으로서, 특히 제2고조파 발생과 음향-광 변조를 적용한 광변조 시스템에 관한 것이다.

청록색 영역의 빛을 발하는 레이저 다이오드로 펌핑되는 제2고조파 발진장치는 고밀도 광자기 기록용으로서 매우 유용한 광원이다. 연속파(continuous wave)인 청록색 레이저가 오디오/비디오(A/V)의 정보 기록/재생용 장치에 사용되기 위해서 입력 신호에 맞게 변조되어야 할 필요가 있다. 이러한 변조를 위하여 광변조장치가 사용되는데 이 광변조장치는 음향-광 효과(Acousto-optic effect)를 이용한 광학 소자로서 고속 광스위치로 널리 사용되고 있다. 현재 주로 사용되고 있는 광변조시스템은 청록색 영역의 연속파인 제2고조파 발생을 적용한 광원, 음향-광 효과를 적용한 광변조 소자 및 이들 사이에서 레이저를 제어하는 적절한 광학계로 크게 구분되는 요소를 가진다. 상기 광학계는 음향-광 효과에 의해 광변조가 일어날때 최대의 광효율과 짧은 스위칭 타임을 얻기 위해서 광변조소자를 통과하는 빔의 직경이 작고 평행광인 것이 필요하고, 이러한 필요조건을 위해서 적절한 렌즈의 선택과 배열이 필요한다.

종래의 광변조 시스템에서 사용되는 광원 즉, 제2고조파 발생장치는 구조 상 작은 직경의 빔을 얻기 어렵다. 제1도는 종래 광변조 시스템의 개략적 구조를 보인다. 이 광변조 시스템은 광원인 제2고조파 발생부(10)와 광변조부(30) 및 이들 사이의 렌즈계(20)를 구비한다.

먼저 제2고조파 발생부(10)를 살펴보면, 공진공간을 마련하는 입력미러(11)와 출력미러(15)가 소정 광학 거리를 두고 배치되고, 이들 사이에는 입력미러를 통해 입사된 외부 펌핑 레이저로 부터 기본파(Fundamental wave)를 발생하는 Nd:YAG 등의 이득매체(12), 기본파를 특정방향의 선형편광으로 만드는 1/4 파장판 또는 블루스터 플레이트와 같은 편광소자(13), 그리고 선형 편광화된 기본파로 부터 제2고조파를 발생하는 KTP 등과 같은 비선형 단결정 소자(14)가 동일 광축상에 마련되고, 그리고 출력미러(15) 후방의 제2고조파 진행 축상에는 제2고조파 중에 일부 포함되어 있는 기본파를 제거하는 필터와, 제2고조파의 일부를 반사하여 반사광(23)을 만듦으로써 이를 피이드 백 장치에 사용하도록 하는 빔 스프리터가 그 순서대로 마련되어 있다.

광변조부(30)는 음향광학 매질(Acousto-optic media, 31)를 일측에 전극(33)이 마련되어 있어서 전극(33)에 인가되는 전압에 의해 초음파가 발생되고 이에 의해 음향광학 매질을 통과하는 광이 회절됨으로서 0차 빔(34)와 1차빔(32)을 얻게 된다.

한편, 상기 제2고조파 발생부(10)와 광변조부(30)의 사이에 마련되는 렌즈계는 빔스프리터(17)를 투과한 빛을 평행광화시키는 콜리메이팅 렌즈(Collimating Lens, 21)와 콜리메이팅 렌즈(21)를 투과한 레이저를 상기 광변조 소자의 중심부에 집중(Focusing)시키는 포커싱 렌즈(22)를 구비한다.

이상과 같은 구조의 종래 광변조 시스템은, 위에서 설명된 바와 같이 제2고조파 발생부(10)와 렌즈계(20) 사이의 거리가 제2고조파 발생부(10)의 필터(16)와 빔스프리터(17)에 의해 더 이상 좁힐 수 없는 문제가 있는데, 이에 의하면, 광변조효율을 높이고 그리고 스위칭 시간을 단축시키기 어렵고, 또한 전체 규모를 소형화하는데에 어려움을 준다.

본 발명은 광학계의 구조 개선으로 높은 광변조 효율과 짧은 스위치 시간을 가지는 광변조시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 보다 소형화가 가능하고 또는 팩케이지화가 용이한 광변조시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광변조 시스템은,

제2고조파를 발생하는 제2고조파 발생부;

제2고조파 발생부로 부터 출사된 제2고조파에 일부 포함된 기본파를 제거하는 필터링수단:

상기 제2고조파 발생부의 제2고조파 출력의 진행 경로 상에 마련되는 콜리메이팅 렌즈;

상기 제2고조파가 출력되는 상기 콜리 메이팅 렌즈의 후방에 설치되어 콜리메이팅 렌즈를 통과한 일부의 제2고조파를 다른 경로로 반사하고 그 나머지 제2고조파는 집속하여 투과시키는 볼록렌즈형 포커싱 렌즈;

상기 포커싱 렌즈를 투과한 제2고조파를 회절에 의해 제어하는 광변조부;를 구비하는 점에 특징이 있다.

상기 본 발명의 광변조 시스템에 있어서, 상기 포커싱 렌즈의 입사면이 평탄하고, 출사면은 볼록한 구면 형상을 가지도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 포커싱 렌즈는 제2고조파의 진행 경로에 대해 45°경사지게 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 광 변조 시스템의 실시예를 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 광변조 시스템의 개략적 구조를 보인다.

이를 참조하면, 본 발명의 광변조 시스템은 광원인 제2고조파 발생부(100)와 광 변조부(300)를 구비함으로써 제2고조파 발생부(100)와 광 변조부(300)의 사이에 렌즈계(200)가 마련되는 종래 광변조 시스템과 구조적으로 구별된다.

먼저, 제2고조파 발생부(100)를 살펴보면, 공진공간을 마련하는 입력미러(110)와 출력미러(150)가 소정 광학거리를 두고 배치되고, 이들 사이에는 입력미러를 통해 입사된 외부 펌핑레이저로부터 기본파(Fundamental wave)를 발생하는 Nd:YAG 등의 이득매체(120), 기본파를 특정방향의 선형편광으로 만드는 1/4 파장판 또는 블루스터 플레이트와 같은 편광소자(130), 그리고 선형 편광화된 기본파로 부터 제2고조파를 발생하는 KTP 등과 같은 비선형 단결정 소자(140)가 동일 광축 상에 마련된다.

한편 본 발명을 특징지우는 것으로서, 상기 렌즈계(200)는 콜리메이팅 렌즈(210)와 포커싱 렌즈(220)를 구비한다. 상기 포커싱 렌즈(220)는 입사면이 평탄하고 그리고 출사면은 구면으로 되어 있다. 이 포커싱 렌즈(220)는 제3도에 도시된 바와 같이 광축에 대해 소정 각도, 바람직하게는 45°경사지게 배치되어 있어서 입사된 제2고조파를 일부를 제2고조파의 진행 경로에 대해 90°각으로 반사시켜 반사광(230)을 만든다. 이 반사광은 일반적인 제2고조파 출력 제어를 위한 피이드 백 제어회로로 보내어 지는 것이다. 한편, 상기 콜리메이팅 렌즈(210)의 전방에는 밴드 패스 필터(160)를 마련하여, 제2고조파에 일부 포함되어 있는 기본파를 제거시킨다.

그리고, 상기 광 변조부(300)는 기존의 구조를 가지는 것으로서 소자(310)의 일측에 전극(330)이 마련되어 있어서 전극(330)에 인가되는 전압에 의해 초음파가 발생되고 이에 의해 도파로를 통과하는 광이 회절됨으로써 0차 빔(340)과 1차 빔(320)을 얻는다.

이상과 같은 구조를 가지는 본 발명의 광변조시스템은 기존의 제2고조파 발생부에 마련되었던 빔스프리터가 제거되고, 대신에 빔스프리터의 기능이 제2고조파 발생부와 광변조부 사이의 렌즈계에 부여됨으로써 제2고조파 발생부의 출력 미러와렌즈계의 포커싱 렌즈를 매우 가깝게 위치시킬 수 있게 되고, 결과적으로 광변조부에 짧은 직경의 빔을 제공함으로써 광 변조 효율을 극대화할 수 있고, 또한 스위칭 타임을 크게 단축시킬 수 있게 된다.

제1도는 종래 광변조 시스템의 개략적 구성도,

제2도는 본 발명에 따른 광변조 시스템의 개략적 구성도, 그리고

제3도는 제2도에 도시된 본 발명의 광변조 시스템에 적용되는 포커싱 렌즈의 광제어 구조를 보인 발췌도이다.

Claims (3)

1. 제2고조파를 발생하는 제2고조파 발생부;

   제2고조파 발생부로 부터 출사된 제2고조파에 일부 포함된 기본파를 제거하는 필터링수단;

   상기 제2고조파 발생부의 제2고조파 출력의 진행 경로 상에 마련되는 콜리메이팅 렌즈;

   상기 제2고조파가 출력되는 상기 콜리 메이팅 렌즈의 후방에 설치되어 콜리메이팅 렌즈를 통과한 일부의 제2고조파를 다른 경로로 반사하고 그 나머지 제2고조파는 집속하여 투과시키는 볼록렌즈형 포커싱 렌즈;

   상기 포커싱 렌즈를 투과한 제2고조파를 회절에 의해 제어하는 광변조부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광변조시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 포커싱 렌즈의 입사면이 평탄하고, 출사면은 볼록한 구면 형상인 것을 특징으로 하는 광변조 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 포커싱 렌즈는 제2고조파의 진행 경로에 대해 45°경사지게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광변조 시스템.