KR100614113B1

KR100614113B1 - The device and method for converting a multiplied pseudo optical pulse repetition rate into a real one

Info

Publication number: KR100614113B1
Application number: KR1020040058370A
Authority: KR
Inventors: 이주한; 한영근; 김상혁; 이상배
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-08-23
Also published as: KR20060009699A

Abstract

본 발명은 체배된 유사 광펄스 반복률을 실제의 광펄스 반복률로 변환하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 종래의 반복률을 체배시키는 방법인 수동적인 반복률 체배 방법이나 시간축 탈봇효과를 사용하는 방법에 있어 시간축에서는 반복률을 증가시켜 줄 수 있으나, 스펙트럼 상에서는 증가된 반복률의 특징이 나타나지 않는 한계를 극복하기 위한 방법으로써 스펙트럼 상에서도 증가된 주파수의 특성을 갖도록 하는 실질적인 주파수 변환을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for converting a multiplying pseudo-optic repetition rate to an actual optical pulse repetition rate, particularly in a passive repetition rate multiplying method or a method using a time axis tabot effect, which is a method of multiplying a conventional repetition rate. The present invention relates to an apparatus and method for a substantial frequency conversion to increase the repetition rate, but to overcome the limitation that the increased repetition rate does not appear in the spectrum.

본 발명의 체배된 유사 광펄스 반복률을 실제의 광펄스 반복률로 변환하는 장치는 일정한 동작 반복률을 갖고 솔리톤 펄스(solition pulse)를 발생시키는 입력 펄스 레이저; 상기 입력 펄스들을 PC(Photo Coupler)를 통하여 가변 분산 조절기에 연결시켜 주는 서큘레이터(circulator); 상기 서큘레이터를 통과하는 입력펄스의 반복률을 시간축 탈봇효과에 의해 조절하는 가변 분산 조절기; 상기 서큘레이터를 통과한 유사 주파수 체배된 광펄스를 실제의 고주파 광펄스로 변환하는 고 비선형 광섬유 기반의 비선형 광소자; 상기 실제의 고주파 광펄스의 중심파장을 조절하는 가변 파장 레이저; 및 상기 가변 파장 레이저에 의해 조절된 실제의 고주파 광펄스의 컨트롤 신호를 제거하는 대역투과 필터;를 포함한다.The apparatus for converting the multiplying pseudo-optical pulse repetition rate of the present invention into an actual optical pulse repetition rate comprises: an input pulse laser having a constant operation repetition rate and generating a soliton pulse; A circulator for connecting the input pulses to a variable dispersion controller through a PC (Photo Coupler); A variable dispersion controller for adjusting the repetition rate of the input pulses passing through the circulator by a time axis tabot effect; A nonlinear optical device based on a high nonlinear optical fiber for converting the similar frequency multiplied optical pulses passing through the circulator into actual high frequency optical pulses; A variable wavelength laser for adjusting a center wavelength of the actual high frequency optical pulse; And a band pass filter for removing the control signal of the actual high frequency optical pulse controlled by the variable wavelength laser.

따라서, 본 발명에 따른 체배된 유사 광펄스 반복률을 실제의 광펄스 반복률로 변환하는 장치 및 방법은 종래의 반도체 광증폭기 기반의 방법에 비해 동작속도 면의 한계를 극복하고, 다른 광섬유 소자와의 연결성에 우수한 특성을 보이는 장점이 있으며, 전체 시스템 단가를 줄일 수 있다.Therefore, the apparatus and method for converting the multiplying similar optical pulse repetition rate to the actual optical pulse repetition rate according to the present invention overcome the limitations of the operating speed in comparison with the conventional semiconductor optical amplifier based method, and the connectivity with other optical fiber elements. Has the advantage of excellent characteristics, and can reduce the overall system cost.

입력 펄스 레이저, 서큘레이터, 가변 분산 조절기, 고 비선형 광섬유 기반의 비선형 광소자, 가변 파장 레이저, 대역투과 필터Input pulse laser, circulator, variable dispersion regulator, nonlinear optical element based on high nonlinear fiber, variable wavelength laser, bandpass filter

Description

The device and method for converting a multiplied pseudo optical pulse repetition rate into a real one}

도 1은 본 발명에 따른 시간축 탈봇효과를 사용한 펄스 레이저의 반복률 변환기를 나타낸 것이다.1 shows a repetition rate converter of a pulsed laser using a time axis tabot effect according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 가변 분산 조절기의 분산값을 조절하면서 얻은 유사 반복률 체배된 출력 펄스들을 오실로스코프를 통해 나타낸 것이다.Figure 2 shows through the oscilloscope the pseudo-repetition rate multiplied output pulses obtained while adjusting the dispersion value of the variable dispersion controller according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 8.5ps의 입력 솔리톤 펄스 및 20~50GHz의 유사 반복률 체배된 펄스들의 스펙트럼을 나타낸 것이다.Figure 3 shows the spectra of the input soliton pulses of 8.5 ps and pseudo repetition rate multiplied pulses of 20-50 GHz according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 비선형 광루프를 통과하여 실질적인 반복률을 갖는 광펄스로 변환된 출력 펄스들을 오실로스코프를 통해 나타낸 것이다.Figure 4 shows through the oscilloscope the output pulses which have been converted into optical pulses having a substantial repetition rate through the nonlinear optical loop according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 비선형 광소자를 통과한 후 20~50GHz의 실질적인 반복률 체배를 나타낸 스펙트럼 상의 결과이다.5 is a spectral result showing a substantial repetition rate multiplication of 20 to 50 GHz after passing through a nonlinear optical device according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 파장의 가변성을 나타낸 것이다.Figure 6 shows the variability of the wavelength according to the present invention.

종래의 광펄스 레이저 반복률을 정수배로 체배시키는 방법은 널리 사용되는 방법으로서 크게 다음과 같이 두 가지가 있다. 광커플러를 사용하여 수동적으로 반복률을 증가시키는 첫 번째 방법과 시간축 상의 탈봇효과(temporal Talbot effect)의 원리를 이용하고 특정 분산값을 갖는 광섬유 혹은 광섬유 첩격자 소자를 사용하여 펄스동작 반복률을 높이는 두 번째 방법이 있다. 상기 방법들 중에서 수동적으로 반복률을 증가시키는 방법은 단순히 펄스들을 시간축 상에서 시간지연을 두어 합해 줌으로써 반복률 체배의 효과를 거둔다. 예를 들어, 10GHz의 펄스를 이용하여 20GHz의 펄스를 만들기 위해서는 10GHz의 펄스를 둘로 나누어 50ps의 시간지연을 두어 다시 합해 주는 것이다. 그리고, 시간축 상의 탈봇효과를 이용하는 방법은 광펄스들을 색분산을 갖는 매질인 광섬유 혹은 광섬유 첩격자를 통과시켜 위상변화를 일으킨 후 펄스 상호간의 간섭을 일으켜서 펄스의 반복률을 증가시키는 방법이다.상기 두 경우에 있어서 시간축 상에서는 반복률 체배를 얻을 수 있으나, 스펙트럼 상에서는 변화를 일 으킬 수 없어 체배된 반복률의 특성이 나타나지 않게 된다. 이러한 반복률 체배 방법을 유사 반복률 체배(pseudo repetition rate multiplication)라 한다. 이러한 단점을 극복하기 위해 하나의 방법이 제시되었는데 반도체 광증폭기의 교차이득 변조(cross-gain modulation) 특성을 사용하여 유사 반복률의 특성을 실질적인 주파수 즉, 스펙트럼 상에서도 그 특성을 보이는 반복률로 변환해 주는 것이다. The conventional method of multiplying the optical pulse laser repetition rate by an integer multiple is widely used as two methods as follows. The first method of passively increasing the repetition rate using an optocoupler and the second using the principle of temporal talbot effect on the time axis and increasing the pulse repetition rate using an optical fiber or optical fiber spacer element with a specific dispersion value. There is a way. Among the above methods, the method of passively increasing the repetition rate achieves the effect of repetition rate multiplication by simply adding pulses with time delay on the time axis. For example, to make a 20 GHz pulse using a 10 GHz pulse, divide the 10 GHz pulse into two and add a 50 ps time delay and add them together again. In addition, the method of using the tabot effect on the time axis is a method of increasing the repetition rate of the pulses by causing the phase change by passing the optical pulses through the optical fiber or optical fiber spacer, which is a medium having chromatic dispersion, and then causing interference between the pulses. The repetition rate multiplication can be obtained on the time axis, but no change can occur in the spectrum so that the multiplied repetition rate characteristic does not appear. This repetition rate multiplication method is called pseudo repetition rate multiplication. In order to overcome this disadvantage, a method has been proposed, which uses the cross-gain modulation characteristics of semiconductor optical amplifiers to convert the similar repetition rate into the actual frequency, that is, the repetition rate exhibited even in the spectrum. .

그러나, 상기의 방법은 반도체 광증폭기의 반응속도의 제약으로 인해 아주 빠른 반복률을 갖는 광펄스에는 사용될 수 없다는 한계가 있다. 즉, 50GHz이상의 반복률을 갖는 광펄스에는 사용될 수 없는 문제점이 있다. However, there is a limitation that the above method cannot be used for optical pulses having a very high repetition rate due to the limitation of the reaction speed of the semiconductor optical amplifier. That is, there is a problem that cannot be used for optical pulses having a repetition rate of 50 GHz or more.

그러나, 광섬유 상에서의 비선형 효과를 사용하면 비선형 효과의 반응속도는 수 fs 이하이므로 수 THz의 반복률을 갖는 광펄스에서도 구동이 가능하다. 또한 광반도체의 경우에 별도의 전원공급이 필요하나, 수동형 광섬유 소자의 경우에는 별도의 전원 공급이 필요하지 않다.However, when the nonlinear effect on the optical fiber is used, the reaction speed of the nonlinear effect is several fs or less, so that it is possible to drive even an optical pulse having a repetition rate of several THz. In addition, in the case of an optical semiconductor, a separate power supply is required, but in the case of a passive optical fiber device, a separate power supply is not required.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명은 종래의 반도체 광증폭기 기반의 방법에 비해 동작속도 면의 한계를 극복하고, 다른 광섬유 소자와의 연결성에 우수한 특성을 보이며, 전체 시스템 단가를 줄일 수 있는 반복률 체배된 유사 광펄스를 실질적인 반복률을 갖는 광펄스로 변환하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, the present invention overcomes the limitations of the operating speed in comparison with the conventional semiconductor optical amplifier-based method, and shows excellent characteristics in connectivity with other optical fiber devices, the overall system cost It is an object of the present invention to provide a method of converting a multiplying pseudo-optical light pulse having a substantial repetition rate to reduce the repetition rate.

본 발명의 체배된 유사 광펄스 반복률을 실제의 광펄스 반복률로 변환하는 장치는 입력 펄스 레이저가 동작 반복률을 갖고 솔리톤 펄스를 발생시키는 제1단계; 서큘레이터가 상기 입력 펄스들을 PC를 통하여 가변 분산 조절기에 연결시켜 주는 제2단계; 가변 분산 조절기가 시간축 탈봇효과를 사용하여 상기 서큘레이터를 통과하는 입력펄스의 반복률을 정수배로 조절하는 제3단계; 고 비선형 광섬유 기반의 비선형 광소자가 상기 서큘레이터를 통과한 유사 반복률 체배된 광펄스를 실질적인 반복률을 갖는 광펄스로 변환하는 제4단계; 가변 파장 레이저가 상기 실제의 고주파 광펄스의 중심파장을 조절하는 제5단계; 대역 투과 필터가 상기 가변 파장 레이저에 의해 조절된 실제의 고주파 광펄스의 컨트롤 신호를 제거하는 제6단계;를 포함한다.The apparatus for converting the multiplying pseudo-optical pulse repetition rate of the present invention into an actual optical pulse repetition rate comprises the first step of the input pulse laser having an operating repetition rate and generating a soliton pulse; A second step of a circulator connecting the input pulses to a variable dispersion controller through a PC; A third step in which the variable dispersion controller adjusts the repetition rate of the input pulse passing through the circulator by an integral multiple using a time axis tabot effect; A fourth step of converting, by the nonlinear optical device based on the high nonlinear optical fiber, the pseudopulse-multiplied multiplying optical pulses passing through the circulator into optical pulses having a substantial repetition rate; A fifth step of adjusting, by the variable wavelength laser, the center wavelength of the actual high frequency optical pulse; And a sixth step of the band pass filter removing the control signal of the actual high frequency light pulse controlled by the variable wavelength laser.

또한, 본 발명의 체배된 유사 광펄스 반복률을 실제의 광펄스 반복률로 변환하는 방법은 본 발명의 입력 펄스 레이저가 동작 반복률을 갖고 솔리톤 펄스를 발생시키는 제1단계; 서큘레이터가 상기 입력 펄스들을 PC를 통하여 가변 분산 조절기에 연결시켜 주는 제2단계; 가변 분산 조절기의 분산값을 조절하여 시간축 탈봇효과를 이용하여 상기 서큘레이터를 통과하는 입력펄스의 반복률을 정수배로 변환하는 제3단 계; 고 비선형 광섬유 기반의 비선형 광소자가 상기 서큘레이터를 통과한 유사 반복률 체배된 광펄스를 실질적인 반복률을 갖는 광펄스로 변환하는 제4단계; 가변 파장 레이저를 사용하여 상기 실제의 고주파 광펄스의 중심파장을 조절하는 제5단계; 대역 투과 필터가 상기 가변 파장 레이저에 의해 조절된 실제의 고주파 광펄스의 컨트롤 신호를 제거하는 제6단계;를 포함한다.In addition, the method for converting the multiplying pseudo-optical pulse repetition rate of the present invention to the actual optical pulse repetition rate comprises the first step of the input pulse laser of the present invention having an operating repetition rate and generating a soliton pulse; A second step of a circulator connecting the input pulses to a variable dispersion controller through a PC; A third step of adjusting a dispersion value of a variable dispersion controller to convert a repetition rate of an input pulse passing through the circulator to an integer multiple using a time axis tabot effect; A fourth step of converting, by the nonlinear optical device based on the high nonlinear optical fiber, the pseudopulse-multiplied multiplying optical pulses passing through the circulator into optical pulses having a substantial repetition rate; A fifth step of adjusting a center wavelength of the actual high frequency optical pulse using a variable wavelength laser; And a sixth step of the band pass filter removing the control signal of the actual high frequency light pulse controlled by the variable wavelength laser.

이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 시간축 탈봇효과를 사용한 펄스 레이저의 반복률 변환기를 나타낸 것이다. 유사 반복률 체배기는 10GHz의 동작 주파수를 갖고 8.5ps의 솔리톤 펄스(solition pulse)를 발생시키는 입력 펄스 레이저(100), 상기 입력 펄스들을 PC(400)를 통하여 가변 분산 조절기(300)에 연결시켜 주는 서큘레이터(200) 및 상기 서큘레이터(200)를 통과하는 입력펄스의 반복률을 시간축 탈봇효과에 의해 변환시키는 가변 분산 조절기(300)로 이루어져 있다. 이 경우 본 실시예에서는 PC(Polarization Controller)를 사용하여 입력펄스들의 편광을 조절하였으나, 이것은 본 실시예에서 사용된 가변 분산 조절기가 약간의 편광 의존성을 보였기 때문이다. 그러나, 편광 의존성이 없는 가변 분산 조절기를 사용할 경우에는 PC는 필요가 없다. 상기 가변 분산 조절기(300)는 단주기 혹은 첩 광섬유 격자, 마이크로 전기기계 장치(MEMS)를 이용한 소자로 제조할 수 있다. 상기 서큘레이터(200)를 통과하여 나온 유사 주파수 체배된 광펄스들은 EDFA(Erium Doped Fiber Amplifier) 1(500)을 사용하여 적당한 광의 세기로 증폭한 후 PC(600)를 통과하여 PC(700)를 포함하고 있는 고 비선 형 광섬유 인 기반의 비선형 광소자(800)의 콘트롤 신호단인 50:50 커플러(900)에 연결되고, 상기 고 비선형 광섬유 기반의 비선형 광소자(800)를 통과하여 실질적인 반복률을 갖는 광펄스로 변환된다. 상기 고 비선형 광섬유로는 고비선형 광섬유(HNLF)뿐만 아니라, 분산천이 광섬유(DSF) 또는 포토닉 크리스탈 광섬유를 이용할 수도 있다. 이 비선형 광루프를 위해 사용된 PC(600, 700)은 본 실시예에서 사용된 비선형 광루프가 편광 보존 광섬유로 만들어진 것이 아니므로 광루프 상에서 컨트롤 광과 프로브 광의 편광을 조절하기 위해 사용된 것이다. 그러나, 이 PC들은 편광 보존성 광섬유를 사용하는 경우에는 필요없게 된다. 그리고, 별도의 가변 파장 레이저(1000)를 두어 EDFA 2(1100)를 통하여 그 출력을 증폭하여 정당한 광의 세기로 만든 후 이 비선형 광루프의 프로브 단인 50:50 커플러(1200)에 연결되도록 하고 반으로 나누어진 프로브 광의 한 쪽은 시계방향으로 진행하고, 다른 한 쪽은 반시계방향으로 진행하며 광루프를 통과하게 된다. 이때, 시계방향을 진행하는 프로브 광은 50:50 광커플러(900)를 통해 들어오는 컨트롤 펄스 즉 유사 반복률 체배된 광펄스와 함께 진행하면서 비선형 효과인 교차 위상변조(cross phase modulation) 효과에 의해 코트로 펄스의 패턴에 따라 위상변화를 얻게 되는 반면에, 반시계방향으로 진행하는 프로브 광은 이러한 위상변화를 겪지 않는다. 상기 교차 위상변조 대신 4파장 혼합(four wave mixing) 효과를 이용할 수도 있다. 이렇듯이 시계방향으로 진행하는 프로브 빔과 반시계 방향으로 진행하는 프로브 빔이 광루프를 통과한 후 다시 50:50 커플러(1200)에 만난 후 위상 간섭현상에 의해 연속적인 프로브 빔이 컨트롤 펄스의 패턴을 갖는 광펄스로 변환된다. 상기 교차 위상변조 대신 4광파 혼합(four wave mixing) 효과를 이 용할 수도 있다. 이때, 변환된 광펄스는 유사 반복률 특성이 아닌 실질적인 반복률 특성을 갖게 된다. 그리고, 가변 파장 레이저(1000)의 중심파장을 변화시킴으로써 실질적인 반복률을 갖는 출력 광펄스의 중심파장을 조절하며, 이 비선형 광루프의 출력단에 대역투과 필터(1300)를 두어 컨트롤 신호를 제거한다. 상기와 같이 본 실시예에서 사용된 PC들과 EDFA들은 본 실시예에서 원리를 증명하기 위하여 보조장치로 사용된 것들이다.1 shows a repetition rate converter of a pulsed laser using a time axis tabot effect according to the present invention. The pseudo-repetition rate multiplier has an operating frequency of 10 GHz and generates an input pulse laser 100 that generates 8.5 ps solitary pulses, and a circuit for connecting the input pulses to the variable dispersion controller 300 through a PC 400. It consists of a variable dispersion regulator 300 for converting the repetition rate of the input pulse passing through the radar 200 and the circulator 200 by the time axis tabot effect. In this case, the polarization of the input pulses was adjusted using a polarization controller (PC) in this embodiment, because the variable dispersion controller used in this embodiment showed some polarization dependence. However, a PC is not necessary when using a variable dispersion controller without polarization dependency. The variable dispersion regulator 300 may be manufactured using a device using a short period or chirped optical fiber grating and a microelectromechanical apparatus (MEMS). The pseudo frequency multiplied optical pulses emitted through the circulator 200 are amplified to an appropriate light intensity using EDFA 1 (500) and then passed through the PC 600 to pass through the PC 700. It is connected to the 50:50 coupler 900, which is a control signal of the non-linear optical device 800, which is based on the non-linear optical fiber, and passes through the high-linear optical fiber-based non-linear optical device 800 to obtain a substantial repetition rate. It is converted into an optical pulse having. As the high nonlinear optical fiber, not only a high nonlinear optical fiber (HNLF) but also a dispersion transition optical fiber (DSF) or a photonic crystal optical fiber may be used. The PCs 600 and 700 used for this nonlinear light loop are used to control the polarization of the control light and the probe light on the light loop since the nonlinear light loop used in this embodiment is not made of a polarization preserving fiber. However, these PCs are not needed when using polarization conserving optical fiber. Then, a separate variable-wavelength laser 1000 is placed to amplify the output through EDFA 2 1100 to a legitimate light intensity, and then connected to the 50:50 coupler 1200 which is the probe stage of the nonlinear optical loop. One side of the split probe light travels clockwise, the other goes counterclockwise and passes through the light loop. At this time, the probe light proceeds clockwise through the 50:50 optocoupler 900, i.e., with the control pulse, ie, the light pulse multiplied by the pseudo-repetition rate, and then into the court due to the non-linear cross phase modulation effect. While the phase change is obtained according to the pattern of the pulse, the probe light traveling in the counterclockwise direction does not experience this phase change. A four wave mixing effect may be used instead of the cross phase modulation. As described above, after the probe beam proceeding clockwise and the probe beam proceeding counterclockwise pass through the optical loop and meet the 50:50 coupler 1200 again, the continuous probe beam generates a control pulse pattern by the phase interference phenomenon. Is converted to an optical pulse having Instead of the cross phase modulation, a four wave mixing effect may be used. In this case, the converted optical pulses have a substantial repetition rate characteristic rather than a similar repetition rate characteristic. The center wavelength of the output optical pulse having a substantially repetition rate is adjusted by changing the center wavelength of the variable wavelength laser 1000, and a band pass filter 1300 is placed at the output end of the nonlinear optical loop to remove the control signal. As described above, the PCs and EDFAs used in this embodiment are those used as auxiliary devices to prove the principle in this embodiment.

도 2는 본 발명에 따른 가변 분산 조절기의 분산값을 조절하면서 얻은 유사 반복률 체배된 출력 펄스들을 오실로스코프를 통해 나타낸 것이다. 예상대로 20~ 50GHz의 반복률 체배를 얻을 수 있었다. Figure 2 shows through the oscilloscope the pseudo-repetition rate multiplied output pulses obtained while adjusting the dispersion value of the variable dispersion controller according to the present invention. As expected, a repetition rate multiplication of 20 to 50 GHz was achieved.

도 3은 본 발명에 따른 8.5ps의 입력 솔리톤 펄스 및 20~50GHz의 유사 반복률 체배된 펄스들의 스펙트럼을 나타낸 것이다. 유사 반복률 체배의 특성을 보이며, 주파수 증가에도 불구하고 20~50GHz의 특성들이 스펙트럼 상에 보이지 않았다. 즉, 20GHz의 경우에 스펙트럼 상에서 보이는 변조 피크들의 간격이 20GHz(0.16nm), 30GHz의 경우에 스펙트럼 상에서 보이는 변조피크들의 간격이 30GHz(0.24nm), 40GHz의 경우에 스펙트럼 상에서 보이는 변조피크들의 간격이 40GHz(0.32nm), 50GHz의 경우에 스펙트럼 상에서 보이는 변조피크들의 간격이 50GHz(0.4nm)으로 보여야 시간축뿐만 아니라, 스펙트럼 상에서도 완벽한 실질적인 반복률 체배라 말할 수 있다. 그 후, 이 유사 반복률 체배된 펄스들을 비선형 광루프의 콘트론 단에 연결하고 밴드패스 필터 후의 출력을 오실로 스코프를 통해 관찰하였다.Figure 3 shows the spectra of the input soliton pulses of 8.5 ps and pseudo repetition rate multiplied pulses of 20-50 GHz according to the present invention. Similar repetition rate multiplications were observed, and despite the frequency increase, the characteristics of 20-50 GHz were not visible on the spectrum. That is, in the case of 20 GHz, the modulation peaks visible in the spectrum are 20 GHz (0.16 nm), in the case of 30 GHz the modulation peaks in the spectrum are 30 GHz (0.24 nm), and in the case of 40 GHz, the modulation peaks are shown in the spectrum. In the case of 40 GHz (0.32 nm) and 50 GHz, the intervals of the modulation peaks visible on the spectrum should be 50 GHz (0.4 nm), which is a perfect practical repetition rate multiplier not only on the time base but also on the spectrum. The pseudo-repetition multiplied pulses were then connected to the Kontron end of the nonlinear optical loop and the output after the bandpass filter was observed through the oscilloscope.

도 4는 본 발명에 따른 비선형 광루프를 통과하여 실질적인 반복률을 갖는 광 펄스로 변환된 출력펄스들을 오실로스코프로 나타낸 것이다. 20~50GHz의 주파수 체배가 보이면서 20~50GHz의 반복률 체배를 보였다.Figure 4 shows the output pulses converted into optical pulses having a substantial repetition rate through the nonlinear optical loop according to the present invention with an oscilloscope. A frequency multiplication of 20-50 GHz was seen, showing a repetition rate multiplication of 20-50 GHz.

도 5는 본 발명에 따른 비선형 광소자를 통과하여 실질적인 반복률을 갖는 광펄스로 변환된 출력펄스들을 오실로스코프를 통해 나타낸 것이다. 20~50GHz의 반복률 특성이 스펙트럼 상에서 확연히 관찰된다. 광섬유 기반의 비선형 광소자를 사용하여 유사 반복률 체배특성을 실질적인 반복률 체배 특성으로 변환시킬 수 있음을 보인다. 즉, 20GHz의 경우에 스펙트럼 상에서 보이는 변조피크들의 간격이 20GHz(0.16nm), 20GHz의 경우에 스펙트럼 상에서 보이는 변조피크들의 간격이 30GHz(0.24nm), 40GHz의 경우에 스펙트럼 상에서 보이는 변조피크들의 간격이 40GHz(0.32GHz) 및 50GHz의 경우에 스펙트럼 상에서 보이는 변조피크들의 간격이 50GHz(0.4nm)로 확연히 관찰되었다.Figure 5 shows through the oscilloscope the output pulses that are converted to the optical pulses having a substantial repetition rate through the nonlinear optical device according to the present invention. Repetition rate characteristics of 20-50 GHz are clearly observed in the spectrum. It is shown that the nonlinear optical device based on the optical fiber can be used to convert the pseudo-repeat multiplication property to the actual repetition rate multiplication property. That is, in the case of 20 GHz, the modulation peaks shown in the spectrum are 20 GHz (0.16 nm), in the case of 20 GHz the modulation peaks in the spectrum are 30 GHz (0.24 nm) and in the case of 40 GHz, the modulation peaks are shown in the spectrum. In the case of 40 GHz (0.32 GHz) and 50 GHz, the spacing of the modulation peaks visible on the spectrum was clearly observed at 50 GHz (0.4 nm).

도 6은 본 발명에 따른 파장의 가변성을 나타낸 것이다. 0~15nm의 파장 가변 특성을 얻을 수 있음을 보인다.Figure 6 shows the variability of the wavelength according to the present invention. It is shown that the wavelength variable characteristic of 0-15 nm can be obtained.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 체배된 유사 광펄스 반복률을 실제의 광펄스 반복률로 변환하는 장치 및 방법은 종래의 반도체 광증폭기 기반의 방법에 비해 동작속도 면의 한계를 극복하고, 다른 광섬유 소자와의 연결성에 우수한 특성을 보이는 장점이 있으며, 전체 시스템 단가를 줄일 수 있다.As described above, the apparatus and method for converting the multiplying pseudo optical pulse repetition rate to the actual optical pulse repetition rate according to the present invention overcome the limitations of the operating speed in comparison with the conventional semiconductor optical amplifier based method, and compare with other optical fiber elements. It has the advantage of showing excellent characteristics in connectivity, and can reduce the overall system cost.

Claims

An input pulse laser having a constant operating repetition rate and generating a soliton pulse;

A circulator for connecting the input pulses to a variable dispersion controller through a PC (Photo Coupler);

A variable dispersion controller for adjusting the repetition rate of the input pulses passing through the circulator by a time axis tabot effect;

A nonlinear optical device based on a high nonlinear optical fiber for converting the similar frequency multiplied optical pulses passing through the circulator into actual high frequency optical pulses;

A variable wavelength laser for adjusting a center wavelength of the actual high frequency optical pulse; And

A band pass filter for removing a control signal of an actual high frequency optical pulse controlled by the variable wavelength laser;

Apparatus for converting the multiplying similar optical pulse repetition rate comprising an actual optical pulse repetition rate.

The method according to claim 1,

Wherein said variable dispersion regulator converts the multiplying like optical pulse repetition rate into an actual optical pulse repetition rate, characterized in that it is manufactured by a device using any one of a short-period or a chirped fiber grating and a microelectromechanical device (MEMS).

The method according to claim 1,

Wherein said nonlinear optical device utilizes fiber-optic cross-phase modulation or four wave mixing to convert a multiplying pseudo-optical pulse repetition rate into an actual optical pulse repetition rate.

The method according to claim 1,

And a multiplying pseudo optical pulse repetition rate to an actual optical pulse repetition rate, wherein an optical coupler is used to achieve a similar repetition rate multiplication of pulses input to the nonlinear optical element based on the high nonlinear optical fiber.

The method according to claim 1,

Wherein said high nonlinear optical fiber is a distributed transition optical fiber (DSF), a high nonlinear optical fiber (HNLF), and a photonic crystal optical fiber.

4. The apparatus of claim 3, wherein the nonlinear optical element based on the high nonlinear fiber uses a nonlinear optical loop scheme.

A first step in which the input pulsed laser has an operating repetition rate and generates a soliton pulse;

A second step of a circulator connecting the input pulses to a variable dispersion controller through a PC;

A third step in which the variable dispersion controller adjusts the repetition rate of the input pulse passing through the circulator by an integral multiple using a time axis tabot effect;

A fourth step of converting, by the nonlinear optical device based on the high nonlinear optical fiber, the pseudopulse-multiplied multiplying optical pulses passing through the circulator into optical pulses having a substantial repetition rate;

A fifth step of adjusting, by the variable wavelength laser, the center wavelength of the actual high frequency optical pulse;

A sixth step of removing, by the band pass filter, the control signal of the actual high frequency optical pulse controlled by the variable wavelength laser;

Method for converting the multiplied pseudo-optical pulse frequency including an actual optical pulse frequency.