KR100559057B1 - 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기 - Google Patents

광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신에서 요구되는 고주파 신호발생을 위한 밀리미터파 발진기에 관한 것으로, 고주파수를 가지는 밀리미터파 대역의 신호를 발생시키기 위해 일정 위상 관계를 갖는 두 파장이 생성되도록 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자와 광 검출기를 이용하여 밀리미터파 발진기를 제공함으로써, 위상 잠금을 위한 신호 처리 없이 보다 쉽게 밀리미터파 광원을 얻을 수 있는 효과가 있다.
광섬유 회절격자, 광 검출기, 밀리미터파 발진기, 맥놀이, 방향성 결합기, 종 레이저, 광원

Description

광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기{Millimeter wave generator using fiber bragg grating}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기를 설명하기 위한 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기를 설명하기 위한 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 적용된 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자의 투과대역 스펙트럼 특성의 모의 실험 측정 결과를 나타낸 그래프.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***
110 : 광원, 120 : 광 단방향기,
130 : 광섬유 회절격자, 140 : 편광조절기,
150 : 방향성 결합기, 160a,160b : 제1,2 종 레이저,
170 : 광 검출기,
180 : 반도체 혹은 광섬유레이저의 이득매질,
190 : 레이저 공진기 거울, 200 : 펌핑소스
본 발명은 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고주파수를 가지는 밀리미터파 대역의 신호를 발생시키기 위해 일정 위상 관계를 갖는 두 파장을 갖는 광원을 생성하도록 하는 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기에 관한 것이다.
일반적으로, 두 개의 광원을 사용하여 밀리미터파(수십 GHz 이상의 주파수)를 발생시키는 경우, 두 광원 사이의 위상 상관성(correlation)이 적으므로 맥놀이 현상이 일어나는 경우 맥놀이 주파수 주위로 위상 잡음이 생긴다. 그러므로, 이의 위상 잡음을 줄이기 위해 두 광원 간에 전기적인 귀환회로나 광학적인 귀환회로를 구성하여 두 광원 사이에 위상 잠금이 되도록 하였다.
B.F.Ventrudo, et.al.는 "Fiber grating stabilized diode laser"라는 발명의 명칭을 가지는 미국특허 US5,485,481에서, 위상이 변조된 주 레이저의 신호가 종 레이저로 삽입되어 삽입된 신호의 주파수가 종 레이저의 free running 주파수에 근접하게 되면 주 레이저의 신호는 종 레이저의 출력을 포획하게 되고, 종 레이저의 출력 스펙트럼은 삽입된 주파수에서 고정되는 레이저의 주입 잠금 시스템을 개시하였다.
또한, Masahiro ogusu등은 주 광원으로 DFB(Distributed feedback) 레이저 다이오드를 사용하여 외부적으로 7~30GHz 변조를 주어 광 단방향기(circulator)를 거쳐 밀리미터파(60㎓)의 주파수 차 간격으로 모드가 발진하는 패브리-페롯 레이저 다이오드에 삽입한다. 변조된 주 광원은 30GHz 간격으로 조화파들이 발생되어 패브 리-페롯 다이오드의 모드 중 밀리미터파의 주파수에 해당하는 주파수 차를 갖는 두 모드들이 조화파의 주파수에 근접하게 되면, 상기 패브리-페롯 다이오드 모두는 주 광원의 조화파들의 주파수로 고정된다.
상술한 바와 같이 위상잡음을 줄이기 위해 두 광원 사이에 주입 잠금을 실시하여야 하고 이로써, 고주파 변조기 등과 같은 복잡한 광학적, 전기적 장치가 필요한 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상기와 같이 발생되는 위상 잡음을 줄이기 위해 외부적인 신호처리나 두 광원간의 위상 잠금을 위한 고주파 변조기와 같은 고주파 대역의 소자 없이 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(overwritten fiber bragg grating)와 광 단방향기 등을 이용하여 위상이 일정한 두 개의 파장을 갖는 빛을 발생시켜 두 빛의 주파수 차에 해당하는 맥놀이 주파수를 검출할 수 있도록 한 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 소정의 선폭을 갖는 광 신호를 발생시키는 광원; 상기 광원으로부터 발생된 광 신호를 입력받아 원하는 밀리미터파에 대응되는 주파수 차를 갖는 두 파장의 광 신호를 반사시키는 광섬유 회절격자; 상기 광섬유 회절격자로부터 반사된 광 신호를 입력받아 서로 다른 출력포트로 출력시키는 방향성 결합기; 상기 방향성 결합기의 한 출력포트로부터 출력된 광 신호를 입력받아 상기 입력된 광 신호의 파장으로 고정되어 출력시키는 제1 종 레이저; 상기 방향성 결합기의 다른 출력포트로부터 출력된 광 신호를 입력받아 상기 입력된 광 신호의 파장으로 고정되어 출력시키는 제2 종 레이저; 및 상기 제1,2 종 레이저로부터 출력된 광 신호를 상기 방향성 결합기를 통하여 검출하는 광 검출기를 포함하여 이루어진 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 측면은, 소정의 광 신호를 발생시키는 이득매질; 상기 이득매질을 구동시키는 펌핑소스; 상기 이득매질의 양측에 각각 연결되고, 상기 이득매질로부터 발생된 광 신호를 입력받아 밀리미터파에 대응되는 주파수 차를 갖는 두 파장의 광 신호가 반복적으로 왕복되도록 반사시키는 공진기 거울 및 광섬유 회절격자; 및 상기 광섬유 회절격자를 투과한 광 신호를 검출하는 광 검출기를 포함하여 이루어진 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 광섬유 회절격자는 겹쳐 새겨진 회절격자인 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 밀리미터파 발진기는 광원(110), 광 단방향기(120), 광섬유 회절격자(130), 편광조절기(140), 방향성 결합기(150), 제1,2 종 레이저(160a)(160b) 및 광 검출기(170)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 광원(110)은 소정의 선폭을 갖는 광 신호를 발생시키기 위한 것으로, 밀리미터파의 주파수에 해당하는 주파수 간격을 갖는 두 파장의 대역을 포함하는 그 이상의 선폭을 갖는 광원이 바람직하며, 이러한 광원(110)으로는 발광 다이오드(LED), SLD(super luminescent diode) 또는 반도체 레이저 등을 이용할 수 있다.
상기 광 단방향기(120)는 상기 광원(110)으로부터 발생된 광 신호를 상기 광섬유 회절격자(130)로 입사시키고, 상기 광섬유 회절격자(130)로부터 반사된 광 신호를 상기 제1,2 종 레이저(160a)(160b)로 주입시키는 기능을 수행함과 동시에 상기 방향성 결합기(150)를 통해 되 반사된 광 신호를 차단하는 기능을 수행한다. 이러한 광 단방향기(120)는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 발진기의 주요 구성요소에 추가적으로 삽입할 수 있다.
또한, 상기 광 단방향기(120)는 상기 광원(110), 상기 광섬유 회절격자(130) 및 상기 방향성 결합기(150)에 각각 연결되어 상기 광원(110)으로부터 발생된 광 신호를 상기 광섬유 회절격자(130)로 입사시키고, 상기 광섬유 회절격자(130)로부터 반사된 광 신호는 다른 포트(port)로 출력되어 상기 방향성 결합기(150)로 진행하게 된다.
상기 광섬유 회절격자(130)는 상기 광원(110)으로부터 발생된 광 신호를 입력받아 원하는 밀리미터파에 대응되는 주파수 차를 갖는 두 파장의 광 신호를 반사시키는 기능을 수행한다.
이러한 광섬유 회절격자(130)는 겹쳐 새겨진 것으로 동일한 위치에 다른 공간 주기를 갖는 격자를 새겨 구현할 수 있다. 이로 인해 이 광섬유 회절격자(130)에서 반사되는 두 파장의 주파수차는 밀리미터파의 주파수와 동일하게 된다.
즉, 동일한 마스크로 같은 위치에 두 번 새기되, 한번은 광섬유를 그대로 두고 새기고, 다음에는 광섬유에 일정 인장을 가한 후 새긴다. 이때, 인장의 세기는 두 격자의 중심 파장이 고주파 발진기의 주파수만큼 차이가 나는 조건에서 주어진다. 이때, 가해지는 인장은 하기의 수학식 1에 의해 주어진다.
Figure 112004047306176-pat00001
여기서,
Figure 112004047306176-pat00002
는 인장시 Pockel 계수이며,
Figure 112004047306176-pat00003
는 브래그 파장을 나타낸다.
또한, 다른 주기를 가진 두개의 마스크를 이용하여 같은 위치에 두 번 새긴다. 이때, 마스크의 간격은 브래그 파장과 하기의 수학식 2와 같은 관계를 가진다.
Figure 112004047306176-pat00004
여기서,
Figure 112004047306176-pat00005
는 브래그 격자의 주기를 나타내며, n은 광섬유 코어의 유효 굴절률을 나타낸다. 두 마스크의 격자 주기의 차는 하기의 수학식 3에 의해 나타낼 수 있다.
Figure 112004047306176-pat00006
상기와 같이 두 파장에서 반사 스펙트럼을 갖는 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(130)로부터 반사된 광 신호는 상기 광 단방향기(120)를 거쳐 상기 방향성 결합기(150)를 통과하게 된다. 이때, 상기 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(130)는 원하는 밀리미터파의 주파수에 해당하는 주파수 차를 갖는 두 파장의 빛을 발생시키기며 동시에 두 격자가 동일한 환경에 있게 되므로 온도에 의한 영향을 감소시킬 수 있다.
상기 방향성 결합기(150)는 상기 광섬유 회절격자(130)로부터 반사된 광 신호를 입력받아 서로 다른 출력포트로 출력시키기 위한 것으로, 각각의 출력포트에는 각각의 제1,2 종 레이저(160a)(160b)가 연결되어 있다. 한편, 상기 방향성 결합기(150)는 50:50의 결합세기를 갖는 광섬유 방향성 결합기로 구현함이 바람직하다.
추가적으로, 상기 광 단방향기(120)와 상기 방향성 결합기(150) 사이에 연결 되어 상기 제1,2 종 레이저(160a)(160b)로 입력되는 광 신호의 파장을 조절하기 위한 편광조절기(140)가 더 포함될 수 있다.
상기 제1,2 종 레이저(160a)(160b)는 상기 방향성 결합기(150)의 서로 다른 출력포트로부터 출력된 광 신호를 각각 입력받아 상기 각각 입력된 광 신호의 파장으로 고정되어 출력시키는 기능을 수행한다.
이때, 상기 제1,2 종 레이저(160a)(160b)의 각 중심 파장은 상기 광섬유 회절격자(130)로부터 반사된 두 파장 부근의 파장을 갖는다. 상기 제1,2 종 레이저(160a)(160b)로 입력되는 광 신호의 편광을 맞추기 위하여 상기 제1,2 종 레이저(160a)(160b)에 입력되기 전에 상기 편광조절기(140)를 통과한다.
상기 제1,2 종 레이저(160a)(160b) 각각의 출력은 상기 방향성 결합기(150)를 거쳐 상기 방향성 결합기(150)의 다른 포트(port)로 출력된다. 한편, 상기 광 단방향기(120)에 의해 상기 제1,2 종 레이저(160a)(160b)로부터 출력된 광 신호는 입력 광원(110)으로 되 반사되지 않는다.
상기 광 검출기(170)는 상기 방향성 결합기(150)의 다른 포트(port)에 연결되고, 상기 제1,2 종 레이저(160a)(160b)로부터 출력된 광 신호를 검출하여 맥놀이 현상을 일으키며 두 광 신호의 주파수 차에 해당하는 고주파 신호를 전기적으로 생성하는 기능을 수행한다.
이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 광원(110)으로부터 발생된 광 신호는 상기 광 단방향 기(120)를 통과하여 상기 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(130)로 입사된다. 상기 광섬유 회절격자(130)로부터 반사된 광 신호는 상기 광 단방향기(120)를 지나 두 개의 제1,2 종 레이저(160a)(160b)로 입사되도록 50:50의 광섬유 방향성 결합기(150)를 거치게 된다.
상기 방향성 결합기(150)를 거쳐 각각의 제1,2 종 레이저(160a)(160b)로 입사된 광 신호는 상기 제1,2 종 레이저(160a)(160b)의 츨력 파장을 상기 입사된 광 신호의 파장에 고정시킨다.
그리고, 제1,2 종 레이저(160a)(160b)로부터 출력된 광 신호는 다시 상기 방향성 결합기(150)를 거쳐 다른 포트(port)로 나온다. 상기 출력된 광 신호는 상기 광 검출기(170)에서 맥놀이 현상에 의해 두 광 신호의 주파수 차에 해당하는 고주파의 전기적 신호로 발생하게 된다.
(제2 실시예)
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기를 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(130) 및 광 검출기(170)는 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 제1 실시예를 참조하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 밀리미터파 발진기는 펌핑소스(200), 반도체나 광섬유레이저의 이득매질(180), 레이저 공진기 거울(190), 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(130) 및 광 검출기(170)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 펌핑소스(200)에 의해 구동되는 상기 이득매질(180)은 펌핑에 의해 넓은 영역에 걸쳐 빛을 발생시킨다. 상기 이득매질(180)로부터 발생된 빛은 일측에 연결된 상기 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(130)와 타측에 연결된 레이저 공진기 거울(190)에 의해 밀리미터파에 대응되는 주파수를 차를 갖는 두 파장의 광 신호가 반복적으로 공진기를 왕복하게 된다. 이때, 상기 두 파장은 상기 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(130)의 반사 파장에 의해 결정된다.
한편, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 밀리미터파 발진기에 있어서, 상기 이득매질(180)과 상기 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(130) 사이에 레이저의 안정된 출력을 위하여 편광조절기(미도시)가 추가적으로 더 삽입될 수 있다.
이때, 출력광은 상기 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(130)를 투과한 빛이며, 레이저의 출력 파장은 상기 광섬유 회절격자(130)의 반사 파장과 동일하며, 상기 광 검출기(170)에서 맥놀이 현상에 의해 고주파수의 밀리미터파를 출력하게 된다. 또한, 상기 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자(130)의 두 파장의 반사율은 레이저 출력과 상관하므로 같은 반사율을 갖도록 함이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 적용된 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자의 투과대역 스펙트럼 특성의 모의 실험 측정 결과로서, 상기 광섬유 회절격자(130)에서 반사되는 두 파장의 주파수 차는 밀리미터파의 주파수와 동일하다.
전술한 본 발명에 따른 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기에 따르면, 외부적인 신호처리나 두 광원간의 위상 잠금을 위한 기존의 고주파 변조기와 같은 고주파 대역의 소자 없이 겹쳐 새겨진 광섬유 회절격자와 광 단방향기를 이용하여 위상이 일정한 두 개의 파장을 갖는 광 신호를 발생시켜 두 광 신호의 주파수 차에 해당하는 맥놀이 주파수를 검출함으로써, 위상 잠금을 위한 신호 처리 없이 보다 쉽게 밀리미터파 광원을 얻을 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 반도체 혹은 광섬유 이득매질로부터 발생된 광 신호를 입력받아 밀리미터파에 대응되는 주파수 차를 갖는 두 파장의 광 신호가 반복적으로 왕복되도록 반사시키는 공진기 거울 및 광섬유 회절격자에 의해 위상이 일정한 두 개의 파장을 갖는 광 신호를 발생시켜 두 광 신호의 주파수 차에 해당하는 맥놀이 주파수를 검출함으로써, 위상 잠금을 위한 신호 처리 없이 보다 쉽게 밀리미터파 광원을 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 소정의 선폭을 갖는 광 신호를 발생시키는 광원;
    상기 광원으로부터 발생된 광 신호를 입력받아 원하는 밀리미터파에 대응되는 주파수 차를 갖는 두 파장의 광 신호를 반사시키는 광섬유 회절격자;
    상기 광섬유 회절격자로부터 반사된 광 신호를 입력받아 서로 다른 출력포트로 출력시키는 방향성 결합기;
    상기 방향성 결합기의 한 출력포트로부터 출력된 광 신호를 입력받아 상기 입력된 광 신호의 파장으로 고정되어 출력시키는 제1 종 레이저;
    상기 방향성 결합기의 다른 출력포트로부터 출력된 광 신호를 입력받아 상기 입력된 광 신호의 파장으로 고정되어 출력시키는 제2 종 레이저; 및
    상기 제1,2 종 레이저로부터 출력된 광 신호를 상기 방향성 결합기를 통하여 검출하는 광 검출기를 포함하여 이루어진 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방향성 결합기는 50％ 결합률을 가진 광섬유 방향성 결합기인 것을 특징으로 하는 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광섬유 회절격자는 겹쳐 새겨진 회절격자인 것을 특징으로 하는 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광원, 상기 광섬유 회절격자 및 상기 방향성 결합기에 각각 연결되어 상기 광원으로부터 발생된 광 신호를 상기 광섬유 회절격자로 입사시키고, 상기 광섬유 회절격자로부터 반사된 광 신호를 상기 방향성 결합기에 결합시기 위한 광 단방향기가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 광 단방향기 및 상기 방향성 결합기 사이에 연결되어 상기 제1,2 종 레이저로 입력되는 광 신호의 파장을 조절하기 위한 편광조절기가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기.
  6. 소정의 광 신호를 발생시키는 이득매질;
    상기 이득매질을 구동시키는 펌핑소스;
    상기 이득매질의 양측에 각각 연결되고, 상기 이득매질로부터 발생된 광 신호를 입력받아 밀리미터파에 대응되는 주파수 차를 갖는 두 파장의 광 신호가 반복적으로 왕복되도록 반사시키는 공진기 거울 및 광섬유 회절격자; 및
    상기 광섬유 회절격자를 투과한 광 신호를 검출하는 광 검출기를 포함하여 이루어진 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 이득매질과 상기 광섬유 회절격자 사이에 연결되어 상기 레이저의 안정된 출력을 위한 편광조절기가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 광섬유 회절격자는 겹쳐 새겨진 회절격자인 것을 특징으로 하는 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 이득매질은 반도체 또는 광섬유 이득매질인 것을 특징으로 하는 광섬유 회절격자를 이용한 밀리미터파 발진기.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI268668B (en) * 2005-09-05 2006-12-11 Ind Tech Res Inst Fiber-fault monitoring apparatus and method in an optical networks
CN100427982C (zh) * 2006-09-20 2008-10-22 中国科学院上海光学精密机械研究所 微波毫米波副载波光信号发生器
CN100534011C (zh) * 2007-03-20 2009-08-26 中国科学院西安光学精密机械研究所 基于对称取样光栅结构的超窄双信道滤波器
TW200937092A (en) * 2008-02-22 2009-09-01 Univ Nat Chiao Tung Photoelectric modulation device generating optical signal of frequency multiplication and modulation method thereof
EP3402094B1 (en) * 2016-02-02 2021-04-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Optical reflective multiplexer chip, laser transmitter chip and optical transmitter
CN112636138A (zh) * 2020-11-30 2021-04-09 湖北久之洋红外系统股份有限公司 一种双波长光纤激光器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004062153A (ja) 2002-06-03 2004-02-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 基準高周波信号発生方法および基準高周波信号発生装置
KR20040038171A (ko) * 2002-10-31 2004-05-08 한국전자통신연구원 광섬유 격자 거울을 이용한 변조 주파수 가변형 광 발진기

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US219257A (en) * 1879-09-02 Improvement in tip-linings for hats
US5379309A (en) 1993-08-16 1995-01-03 California Institute Of Technology High frequency source having heterodyned laser oscillators injection-locked to a mode-locked laser
US5323404A (en) * 1993-11-02 1994-06-21 At&T Bell Laboratories Optical fiber laser or amplifier including high reflectivity gratings
US5485481A (en) 1994-06-28 1996-01-16 Seastar Optics Inc. Fibre-grating-stabilized diode laser
AUPP617198A0 (en) 1998-09-25 1998-10-22 University Of Sydney, The High q optical microwave processor using hybrid delay-line filters
US6559994B1 (en) 1999-08-18 2003-05-06 New Elite Technologies, Inc. Optical fiber transmitter for long distance subcarrier multiplexed lightwave systems
KR100443288B1 (ko) * 2002-01-22 2004-08-09 한국전자통신연구원 밀리미터파 대역의 광 발진기
EP1343227B1 (en) 2002-03-06 2006-04-26 Aston University Generating electronic carrier signals in the optical domain

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004062153A (ja) 2002-06-03 2004-02-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 基準高周波信号発生方法および基準高周波信号発生装置
KR20040038171A (ko) * 2002-10-31 2004-05-08 한국전자통신연구원 광섬유 격자 거울을 이용한 변조 주파수 가변형 광 발진기

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