KR100639768B1 - 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치 - Google Patents

광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 페브리-페롯 레이저다이오드와 광브래그격자의 수축팽창작용을 이용한 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치는 전류발생기와; 상기 전류발생기로부터의 전류에 의해 발광하는 페브리-페롯 레이저다이오드와; 상기 레이저다이오드의 온도를 제어하여 발진파장을 조정하는 제1 온도제어기와; 상기 레이저다이오드로부터 광이 입사되고 다수의 광브래그격자들이 형성된 광섬유, 상기 광섬유가 밀착된 가요성빔, 상기 가요성빔에 광섬유가 밀착된 면과 반대 면에 밀착된 탄성판, 및 상기 가요성빔과 탄성판에 외력을 직접 전달하는 기구부를 포함하여 상기 가요성빔의 변형으로 상기 광브래그격자의 간격을 조정하는 광파장 선택필터를 구비한다.

Description

광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치{Tuning Module Apparatus for Wide-range Oscillation of Multi-Wavelength laser}
도 1는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 광파장 선택필터의 전체적인 외관 사시도.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 가요성빔에 외력을 가했을 경우의 가요성빔과 광브래그격자가 형성된 광섬유를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 광파장 선택필터의 평면도.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 광파장 선택필터의 가요성빔에 외력을 가하는 상태를 나타낸 광파장 선택필터의 평면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 광파장 선택필터 일부분을 나타낸 사시도.
도 6a는 도 5에 도시된 광파장 선택필터의 평면도이고, 6b는 도 6a의 Ⅰ-Ⅰ’선을 따라 절취한 단면도.
도 7a는 도 6a에 도시된 가요성빔이 Ⅰ’방향으로 휘어지도록 외력을 가한 상태를 나타낸 광파장 선택필터의 평면도이고, 7b는 도 7a의 Ⅱ-Ⅱ’선을 따라 절취한 단면도.
도 8a는 도 6a에 도시된 가요성빔이 Ⅰ방향으로 휘어지도록 외력을 가한 상태를 나타낸 광파장 선택필터의 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 Ⅲ-Ⅲ’선을 따라 절취한 단면도.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치를 나타낸 블럭도.
도 10은 종래의 광브래그격자를 이용한 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 발진특성을 나타낸 그래프.
도 11a 및 11b는 본 발명에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치를 통한 발진특성을 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치를 나타낸 블럭도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
2, 12 : 가요성빔 3 : 광브래그격자
4 : 광섬유 6 : 마이크로미터
8 : 가이드 포크 12a : 탄성판, 12b : 고리
14 : 피니언 18 : 랙
21 : 페브리-페롯 레이저다이오드 31 : 광파장 선택필터
41 : 제1 온도제어기 42 : 제2 온도제어기
본 발명은 발진 튜닝모듈장치에 관한 것으로, 특히 페브리-페롯 레이저다이오드와 광브래그격자의 수축팽창작용을 이용한 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치에 관한 것이다.
광통신은 광의 넓은 파장 영역을 이용한다. 이러한 광대역 파장의 신호를 한 가닥의 광섬유를 통해 전송하는 광통신에 있어서, 동시에 여러 파장의 신호를 전송하는 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexed : 이하, “WDM” 이라 함) 전송시스템은 광통신 망의 구현에 필수적인 기술이다.
광통신의 WDM 전송시스템은 전류발생기와 광브래그격자(Fiber Bragg Grating) 및 페브리-페롯 레이저다이오드(Fabry-Perot Laser Diode)를 이용하는 광대역 다파장 발진장치를 필요로 한다.
광대역 다파장 발진장치는 광대역 다파장 발진장치의 광브래그격자를 진행하는 빛 중 굴절률이 변하는 경계부분에서의 특정 조건을 만족시키는 광파장에 대해서만 상보적으로 합쳐져 반대방향으로 진행하는 반사파를 만들어 낸다.
광브래그격자를 진행하는 빛의 반사 조건은 광브래그격자의 중심파장을 만족시키는 파장이며, 광브래그격자의 중심파장을 브래그파장이라 한다. 이때, 반사되는 브래그파장은 광브래그격자의 유효굴절률과 광브래그격자의 간격에 의해 결정된다.
일반적인 광브래그격자의 간격은 온도를 이용하여 제어된다. 광브래그격자의 간격을 온도를 이용하여 제어할 경우 광대역 다파장 발진장치의 온도를 무한정 높일 수 없을 뿐만 아니라, 광대역 다파장 발진장치에 이용되는 페브리-페롯 레이저다이오드는 주위의 온도 조건이 변화하게 되면 그 출력특성이 변동되는 특성이 있다. 이에 따라, 광브래그격자의 간격을 온도를 이용한 제어는 페브리-페롯 레이저다이오드의 출력광의 파장을 변화시키는 요인이 되어 제한을 받는다.
따라서, 본 발명의 목적은 페브리-페롯 레이저다이오드와 광브래그격자의 수축팽창작용을 이용한 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치는 전류발생기와; 상기 전류발생기로부터의 전류에 의해 발광하는 페브리-페롯 레이저다이오드와; 상기 레이저다이오드의 온도를 제어하여 발진파장을 조정하는 제1 온도제어기와; 상기 레이저다이오드로부터 광이 입사되고 다수의 광브래그격자들이 형성된 광섬유, 상기 광섬유가 밀착된 가요성빔, 상기 가요성빔에 광섬유가 밀착된 면과 반대 면에 밀착된 탄성판, 및 상기 가요성빔과 탄성판에 외력을 직접 전달하는 기구부를 포함하여 상기 가요성빔의 변형으로 상기 광브래그격자의 간격을 조정하는 광파장 선택필터를 구비한다.
상기의 광파장 선택필터의 기구부는, 상기 가요성빔에 외력을 직접 가하여 상기 가요성빔의 변형을 일으키는 마이크로미터를 구비한다.
상기 광파장 선택필터의 기구부는, 요부를 가지며 상기 요부 내에 상기 가요성빔이 수납되는 ㄷ자형 프레임과; 상기 ㄷ자형 프레임의 요부 내에 상기 가요성빔의 일측 끝단에 고정된 가드 프레임과; 상기 탄성판을 큰 하나의 원을 그리며 휘어지도록 하는 상기 ㄷ자형 프레임의 요부 내에 고리와: 상기 가요성빔의 길이방향을 따라 상기 ㄷ자형 프레임의 요부 내에 형성되어 상기 가드 프레임의 직선운동을 안내하는 가이드레일과; 상기 ㄷ자형 프레임의 요부 내에 형성되어 상기 가이드레일 상에서 상기 가드 프레임의 직선운동을 제한하는 스토퍼와; 상기 ㄷ자형 프레임의 일측에 회동 가능하게 설치되어 가요성빔의 변형방향을 유도하는 가이드포크와; 상기 ㄷ자형 프레임의 일측을 관통하여 상기 가드 프레임에 연결되고 상기 마이크로미터의 구동력을 상기 가드 프레임에 전달하는 마이크로미터의 로드를 더 구비한다.
상기 광파장 선택필터의 기구부는, 회전 가능한 샤프트와; 상기 샤프트의 일단에 취부되어 상기 사프트에 회전력을 인가하는 핸들과; 상기 샤프트의 회전에 연동하여 회전하는 피니언과; 상기 피니언에 치합되는 랙과; 상기 랙에 치합되어 상기 샤프트의 회전운동에 의해 직선운동하는 랙 프레임과; 상기 탄성판을 큰 하나의 원을 그리며 휘어지도록 하는 고리와; 상기 가요성빔과 상기 탄성판 및 상기 광섬유를 상기 랙 프레임 상에서 지지하는 고정핀을 구비한다.
상기 광파장 선택필터의 기구부는, 상기 고정핀과 상기 랙 프레임의 직선운동 방향과 직교하는 방향으로 배치된 가이드레일과; 상기 가요성빔의 일측 끝단에 고정됨과 아울러 상기 가이드레일을 따라 직선운동하는 제1 슬라이더와; 상기 가요성빔의 타측 끝단에 고정됨과 아울러 상기 가이드레일을 따라 직선운동하는 제2 슬라이더를 더 구비한다.
상기 광섬유는 광파장 선택범위가 서로 다른 광브래그격자들이 형성된 다수의 광섬유를 구비하고, 상기 광파장 선택필터는 상기 다수의 광섬유에 1 : 1로 체결되어 각각 상기 광섬유에 외력을 직접 가하는 다수의 광파장 선택필터를 구비한다.
본 발명에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치는 상기 광파장 선택필터의 주위온도를 제어하여 발진파장을 조정하기 위한 제2 온도제어기를 더 구비한다.
본 발명에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치는 상기 페브리-페롯 레이저다이오드로부터의 출력광을 분배하는 광커플러를 더 구비한다.
본 발명에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈방법은 전류를 상기 레이저다이오드에 인가하여 상기 레이저다이오드를 발광시키는 단계와; 상기 레이저다이오드로부터 광이 입사되는 상기 광섬유에 외력을 직접 가하여 상기 광섬유의 광브래그격자들 사이의 간격을 조정함으로써 상기 광섬유를 통해 전송되는 광의 파 장을 선택하는 단계를 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 설명하기로 한다.
도 1는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 광파장 선택필터의 전체적인 외관 사시도이다.
도 1을 참조하면, 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 광파장 선택필터는 ㄷ자형 프레임(1)과 그 프레임 내부에 수납된 가요성빔(Flexible beam)(2)과, 가요성빔(2)에 외력을 가하여 변형시키기 위한 마이크로미터(6)를 구비한다.
가요성빔(2)의 일 측면에는 가요성빔(2)의 두께를 보정하기 위한 가요성빔(2)과 밀착된 탄성판(2a)과, 탄성판(2a)의 양 끝단에 가요성빔(2)이 하나의 큰 나선을 그리며 휘어지게 하기 위한 고리(2b)를 구비한다.
가요성빔(2)은 외력에 반응하여 변형이 용이한 재료 예컨대 실리콘 재료로 제작된다.
ㄷ자형 프레임(1)은 가요성빔(2)의 일 측면에 가드 프레임(5)과, 가드 프레임(5)의 직선운동을 안내하는 가이드레일(9)과, 가드 프레임(5)의 직선운동을 제한하는 가이드레일(9) 상에 형성된 스토퍼(10)와, 가요성빔(2)의 변형방향을 유도하고 변형정도를 제한하기 위한 회동가능한 가이드 포크(8)를 구비한다. 또한, ㄷ자형 프레임(1)의 일 측에는 마이크로미터의 로드(7)가 관통된다.
가드 프레임(5)에는 ㄷ자형 프레임(1)을 관통한 마이크로미터의 로드(7)가 고정된다. 가이드레일(9)은 ㄷ자형 프레임(1)의 요부 저면에 설치된다. 이 가이 드레일(9)과 가드 프레임(5)은 직선운동 가능하게 결합된다.
마이크로미터(6)는 자신의 로드(7)를 진퇴 시켜 가드 프레임(5)을 가이드 레일(9)을 통해 진퇴 시킴과 동시에 가요성빔(2)을 변형시키기 위한 동력을 발생한다.
광브래그격자(Fiber Bragg Grating)(3)가 형성된 광섬유(4)는 가요성빔(2)의 일 측면에 밀착된 탄성판(2a)과 반대측에 밀착된다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 가요성빔에 외력을 가했을 경우의 가요성빔과 광브래그격자가 형성된 광섬유를 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 광브래그격자(3)가 형성된 광섬유(4)는 가요성빔(2)의 일 측면에 밀착된다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 가요성빔(2)이 좌측으로 휘어지게 되면 광섬유(4) 내의 광브래그격자(3) 간격은 넓어지게 되며 이에 따라, 광섬유를 통과하는 광파장은 커지게 된다. 또한, 도 2b와 같이, 가요성빔(2)이 우측으로 휘어지게 되면 광섬유(4) 내의 광브래그격자(3) 간격은 좁아지게 되며 이에 따라, 광섬유를 통과하는 광파장은 작아지게 된다.
도 3은 본 발명의 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 광파장 선택필터의 평면도이고, 도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 광파장 선택필터의 가요성빔에 외력을 가하는 상태를 나타낸 광파장 선택필터의 평면도이다.
도 4a는 가요성빔(2)을 좌측으로 휘어지게 하기 위해 가이드 포크(8)의 위치를 좌측으로 변경시킨 도면이다.
위치가 변경된 가이드 포크(8)에 의해 가요성빔(2)의 변형정도가 확보된다.
도 2a 및 도 4b를 참조하면, 가이드 포크(8)가 기준위치에서 반시계방향으로 일정각도 선회하고 마이크로미터의 로드(7)가 신장되면, 가요성빔(2)은 마이크로미터(6)에 힘을 받아 포크(8)가 유도하는 좌측방향으로 중심부분이 휘어진다. 이때, 가요성빔(2)의 좌측면을 통과하는 광브래그격자(3)가 형성된 광섬유(4)는 도 2a와 같이, 가요성빔(2)의 변형 양에 비례하여 휘어지게 되고 이에 따라, 광섬유(4) 내의 광브래그격자(3)의 간격이 넓어지게 된다. 광브래그격자(3) 간격이 확대되는 만큼 광브래그격자(3)를 진행하는 광의 파장은 커지게 된다.
도 4c는 가요성빔(2)을 우측으로 휘어지게 하기 위해 가이드 포크(8)의 위치를 우측으로 변경시킨 도면이다.
도 2b 및 도 4d를 참조하면, 가이드 포크(8)가 기준위치에서 시계방향으로 일정각도 선회하고 마이크로미터의 로드(7)가 신장되면, 가요성빔(2)은 마이크로미터(6)에 의해 힘을 받아 포크(8)가 유도하는 우측방향으로 중심부분이 휘어진다. 이때, 가요성빔(2)의 좌측면을 통과하는 광브래그격자(3)가 형성된 광섬유(4)는 도 2b와 같이, 가요성빔(2)의 변형 양에 비례하여 휘어지게 되고 이에 따라, 광섬유(4) 내의 광브래그격자(3)의 간격이 좁아지게 된다. 광브래그격자(3) 간격이 축소되는 만큼 광브래그격자(3)를 진행하는 광의 파장은 작아지게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 광파장 선택필터 일부분을 나타낸 사시도이고, 도 6a는 도 5에 도시된 광파장 선택필터의 평면도이고, 6b는 도 6a의 Ⅰ-Ⅰ’선을 따라 절취한 단면도이다.
도 5 내지 도 6b를 참조하면, 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 광파장 선택필터는 랙 프레임(11)과 랙 프레임(11) 상부에 취부되는 가요성빔(12) 및 고정 핀(15)과, 가요성빔(12)의 일 측면에 밀착된 탄성판(12a)과, 탄성판(12a)의 양 끝단에 고리(12b)와, 랙 프레임(11)의 일 면에 형성된 랙(18)과, 랙(18)과 치합되는 피니언(14)과, 슬라이더들(16)과 피니언(14)을 관통하는 샤프트(20)와, 샤프트(20)의 일단에 취부되는 핸들(19)을 구비한다.
탄성판(12a)의 양 끝단은 양측으로 분리된 슬라이더들(16)에 고정된다. 슬라이더들(16)은 랙 프레임(11)과 직교하는 경로 상에 형성되는 가이드레일(17) 상에서 직선이동이 가능하게 배치된다.
일 측에 가요성빔(12)의 두께를 보정하기 위한 밀착된 탄성판(12a)을 구비하는 가요성빔(12)의 타 측면에는 광섬유(4)가 압입되거나 접착제 등을 통해 접착된다. 탄성판(12a)의 양 끝단에는 가요성빔(12)이 하나의 큰 나선을 그리며 휘어지게 하는 고리(12b)가 배치된다. 가요성빔(12)의 길이방향 중심부에서, 가요성빔(12), 탄성판(12a), 광섬유(4)는 랙 프레임(11) 상에 고정된 고정 핀(15)에 의해 지지된다.
랙(18)은 피니언(14)의 회전운동에 연동하여 직선운동한다. 이에 따라, 랙 프레임(11)은 직선운동하며 랙 프레임(11)의 상부에 취부되는 가요성빔(12), 탄성판(12a), 광섬유(4) 및 고정 핀(15)은 가요성빔(12)의 길이방향 중심부에서 직선 이송된다.
피니언(14)은 그 중심이 샤프트(20)에 고정되어 샤프트(20)와 함께 회전되어 랙(18)을 직선운동시키는 역할을 한다.
샤프트(20)는 그 일측 끝단이 핸들(19)의 중심에 고정되어 핸들(19)의 회전운동을 피니언(14)에 전달하는 역할을 한다.
핸들(19)은 손잡이 또는 도시하지 않은 마이크로 콘트롤 유닛(Micro Control Unit : MCU)에 의해 제어되는 스텝모터에 연결되어 수동 또는 자동 방식으로 회전한다. 이 핸들(19)의 회전 양에 따라 가요성빔(12)의 변형정도와 그와 수반하는 광섬유(4)의 광브래그격자(3) 간격이 결정된다.
도 7a는 도 6a에 도시된 가요성빔이 Ⅰ’방향으로 휘어지도록 외력을 가한 상태를 나타낸 광파장 선택필터의 평면도이고, 7b는 도 7a의 Ⅱ-Ⅱ’선을 따라 절취한 단면도이다. 도 8a는 도 6a에 도시된 가요성빔이 Ⅰ 방향으로 휘어지도록 외력을 가한 상태를 나타낸 광파장 선택필터의 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 Ⅲ-Ⅲ’선을 따라 절취한 단면도이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 광파장 선택필터의 동작에 대하여 도 7a 내지 8b를 결부하여 설명하기로 한다.
도 6a 및 도 6b와 같이 가요성빔(12)의 곧은 상태를 유지할 때 광섬유(4)의 광브래그격자(3) 간격이 기준 값이라 하면, 이 상태에서 핸들(19)이 수동 또는 자동으로 반시계방향으로 회전하면, 그에 연동하여 도 7a 및 도 7b와 같이 샤프트(20)와 피니언(14)이 반시계방향으로 회전운동하고, 그 피니언(14)에 치합된 랙(18), 랙 프레임(11), 고정 핀(15), 가요성빔(12), 광섬유(4)가 Ⅱ’방향(도면에서 우측방향)으로 이동한다. 이때, 가요성빔(12)의 길이방향 중심부가 랙 프레임(11)을 따라 Ⅱ’방향으로 이동함과 동시에, 탄성판(12a)의 양 끝단 사이의 간격이 좁아지면서 탄성판(12a)의 끝단을 따라 슬라이더들(16)이 가이드레일(17) 상에서 서로 반대 방향으로 이동한다. 그 결과, 가요성빔(12)의 길이방향 중심부 광섬유(4)에 형성된 광브래그격자(3) 간격은 광섬유(4)가 Ⅱ’방향으로 휘어지면서 넓어지게 된다. 이때, 가요성빔(12)의 일 측면에 밀착된 탄성판(12a)과 탄성판(12a)의 양 끝단에 위치하는 고리(12b)에 의하여 가요성빔(12)은 하나의 큰 나선을 그리며 휘어지게 된다.
핸들(19)에 가해지는 외력이 제거되면 가요성빔(12)의 탄성 복원력에 의해 피니언(14), 랙 프레임(11), 고정 핀(15), 가요성빔(12), 광섬유(4) 및 슬라이더들(16)은 원위치로 복귀한다.
이와 반대로, 핸들(19)이 수동 또는 자동으로 시계방향으로 회전하면, 그에 연동하여 도 8a 및 도 8b와 같이 샤프트(20)와 피니언(14)이 시계방향으로 회전운동하고, 그 피니언(14)에 치합된 랙(18), 랙 프레임(11), 고정 핀(15), 가요성 빔(12), 광섬유(4)가 Ⅲ 방향(도면에서 좌측방향)으로 이동한다. 이때, 가요성 빔(12)의 길이방향 중심부가 랙 프레임(11)을 따라 Ⅲ 방향으로 이동함과 동시에, 탄성판(12a)의 양 끝단 사이의 간격이 좁아지면서 탄성판(12a)의 끝단을 따라 슬라이더들(16)이 가이드레일(17) 상에서 서로 반대 방향으로 이동한다. 그 결과, 가요성빔(12)의 길이방향 중심부에서 광섬유(4)에 형성된 광브래그격자(3) 간격은 광섬유(4)가 Ⅲ 방향으로 휘어지면서 좁아지게 된다. 이때, 가요성빔(12)의 일 측면에 밀착된 탄성판(12a)과 탄성판(12a)의 양 끝단에 위치하는 고리(12b)에 의하여 가요성빔(12)은 하나의 큰 나선을 그리며 휘어지게 된다.
핸들(19)에 가해지는 외력이 제거되면 가요성빔(12)의 탄성 복원력에 의해 피니언(14), 랙 프레임(11), 고정 핀(15), 가요성빔(12), 광섬유(4) 및 슬라이더들(16)은 원위치로 복귀한다.
한편, 광섬유(4)의 전단강도 이상으로 광섬유(4)의 변형 양이 커지면 광섬유(4)가 단선되거나 손상될 수 있다. 이 때문에 광섬유의 변형 양은 광브래그격자(3) 간격이 기준간격 ± 50nm 사이에서 조정될 수 있는 범위 내에서 제한되어야 한다. 따라서, 다채널 광파장 선택필터를 구현하는 경우에 기준간격이 서로 다른 복수의 광섬유(4)들을 마련하고 각각의 광섬유(4)들을 전술한 실시 예에서 개시된 복수의 광파장 선택필터에 1:1로 대응시켜야 한다.
예들 들면, 하나의 광파장 선택필터의 광섬유(4)는 1500nm∼1600nm 사이에서 광파장을 선택하고, 다른 광파장 선택필터의 광섬유(4)는 1700nm∼1800nm 사이에서 광파장을 선택하도록 광파장 선택필터의 광섬유(4)를 복수로 구성하여 광대역 다파장 발진 튜닝모듈장치를 구현한다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치를 나타낸 도면이다.
광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치는 전류발생기(22)와 전류발생기(22)로부터의 전류에 의해 발광하는 페브리-페롯 레이저다이오드(Fabry-Perot Laser Diode)(21)와 페브리-페롯 레이저다이오드(21)의 온도를 제어하는 제1 온도제어기와 페브리-페롯 레이저다이오드(21)로부터 광이 입사되는 광브래그격자(3)가 형성된 광섬유(4)가 통과하는 광파장 선택필터(31)를 구비한다.
광파장 선택필터(31)는 가요성빔(2, 12)을 이용하여 광섬유(4) 내의 광브래그격자(3) 간격을 조정하여 광파장을 선택한다. 또한, 광파장 선택필터(31)의 가요성빔(2, 12)의 미세조정을 위하여 광파장 선택필터(31)의 온도를 제어하여 발진파장을 조정하는 제2 온도제어기(42)를 더 구비한다. 광파장 선택필터(31)는 제2 온도제어기(42) 내에 수납된다.
도 10은 종래의 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치의 발진특성을 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치를 통한 발진특성을 나타낸 그래프이다.
종래의 광브래그격자를 통한 발진장치의 발진특성은 도 10에 도시된 바와 같이 광브래그격자(3)의 브래그파장을 통한 특정파장을 중심으로 가우시안 분포를 나타낸 반면, 본 발명에 따른 발진장치는 광파장 선택필터(31)의 가요성빔(2, 12)을 통한 광브래그격자(3)의 간격 조정과 온도제어기(41,42)를 통한 미세한 광브래그격자(3)의 간격 조정을 통하여 도 11a 및 11b에 도시된 바와 같이, 광브래그격자(3)의 브래그파장을 통한 특정파장에 대한 발진특성이 향상됨을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치를 나타낸 블럭도이다.
도 12를 참조하면, 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치는 전류발생기(22)와 전류발생기(22)로부터의 전류에 의해 발광하는 페브리-페롯 레이저다이오드(21)와 페브리-페롯 레이저다이오드(21)의 온도를 제어하는 제1 온도제어기(41) 및 페브리-페롯 레이저다이오드(21)로부터 광이 입사되는 광브래그격자(3)가 형성된 광섬유(4)가 통과하는 광파장 선택필터(31)를 구비한다. 또한, 광파장 선택필터(31)의 가요성빔(2, 12)의 미세조정을 위하여 광파장 선택필터(31)의 온도를 제어하여 발진파장을 조정하는 제2 온도제어기(42)를 더 구비한다. 광파장 선택필터(31)는 제2 온도제어기(42) 내에 수납된다. 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치는 광커플러(32)를 더 구비한다. 본 발명의 광브래그격자들의 진행방향의 반사율과 반사방향의 굴절률은 대략 90% 이상이다.
광커플러(32)는 광파장 선택필터(31)를 통해 반사되는 빛을 분배하여 일부는 다시 광파장 선택필터(31)로 진행시키고 일부는 광통신선로로 전송하도록 한다. 또한, 광커플러(32)는 광파장 선택필터(31)를 통해 반사된 빛이 페브리-페로 레이저다이오드로 입사되는 것을 방지하는 역할을 한다.
페브리-페롯 레이저다이오드(21)와 광파장 선택필터(31) 사이의 광커플러(32)를 통하여 광파장 선택필터(31)를 통과하는 파장과 반사되는 파장의 광스펙트럼은 도 12에 도시된 바와 같이, 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치를 통하여 발진하고자 하는 파형의 임벌스 파형이며, 반사파는 광파장 선택필터(31)의 브래그파장을 만족하는 파장이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치는 페브리-페롯 레이저다이오드와 광브래그격자의 수축팽창작용을 이용하여 광브래그격자가 형성된 광섬유가 통과하는 가요성빔에 외력을 가하여 광브래그격자의 간격을 강제로 조정함으로써 기존의 온도제어만으로 광브래그격자의 간격을 조정하는 방식에 비하여 광파장 선택범위를 확대할 수 있다. 나아가, 광브래그격자의 격자간격을 외력으로 직접 제어하여 광대역으로 광파장을 선택함과 아울러 온도를 이용하여 페브리-페롯 레이저다이오드의 발진파장을 미세하게 제어하여 광파장 선택의 정밀도를 높일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (9)

  1. 전류발생기와;
    상기 전류발생기로부터의 전류에 의해 발광하는 페브리-페롯 레이저다이오드와;
    상기 페브리-페롯 레이저다이오드의 온도를 제어하여 발진파장을 조정하는 제1 온도제어기와;
    상기 페브리-페롯 레이저다이오드로부터 광이 입사되고 다수의 광브래그격자들이 형성된 광섬유, 상기 광섬유가 밀착된 가요성빔, 상기 가요성빔에 광섬유가 밀착된 면과 반대 면에 밀착된 탄성판, 및 상기 가요성빔과 탄성판에 외력을 직접 전달하는 기구부를 포함하여 상기 가요성빔의 변형으로 상기 광브래그격자의 간격을 조정하는 광파장 선택필터를 구비하며,
    상기 광파장 선택필터의 기구부는,
    요부를 가지며 상기 요부 내에 상기 가요성빔이 수납되는 ㄷ자형 프레임과;
    상기 ㄷ자형 프레임의 요부 내에 상기 가요성빔의 일측 끝단에 고정된 가드 프레임과;
    상기 가요성빔의 길이방향을 따라 상기 ㄷ자형 프레임의 요부 내에 형성되어 상기 가드 프레임의 직선운동을 안내하는 가이드레일과;
    상기 ㄷ자형 프레임의 요부 내에 형성되어 상기 가이드레일 상에서 상기 가드 프레임의 직선운동을 제한하는 스토퍼와;
    상기 ㄷ자형 프레임의 일측에 회동 가능하게 설치되어 상기 가요성빔의 변형방향을 유도하는 가이드포크를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광파장 선택필터의 기구부는,
    상기 가요성빔에 외력을 직접 가하여 상기 가요성빔의 변형을 일으키는 마이크로미터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광파장 선택필터의 기구부는,
    상기 탄성판을 큰 하나의 원을 그리며 휘어지도록 상기 탄성판의 끝단에 형성된 고리와:
    상기 ㄷ자형 프레임의 일측을 관통하여 상기 가드 프레임에 연결되고 상기 마이크로미터의 구동력을 상기 가드 프레임에 전달하는 마이크로미터의 로드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치.
  4. 전류발생기와;
    상기 전류발생기로부터의 전류에 의해 발광하는 페브리-페롯 레이저다이오드와;
    상기 페브리-페롯 레이저다이오드의 온도를 제어하여 발진파장을 조정하는 제1 온도제어기와;
    상기 페브리-페롯 레이저다이오드로부터 광이 입사되고 다수의 광브래그격자들이 형성된 광섬유, 상기 광섬유가 밀착된 가요성빔, 상기 가요성빔에 광섬유가 밀착된 면과 반대 면에 밀착된 탄성판, 및 상기 가요성빔과 탄성판에 외력을 직접 전달하는 기구부를 포함하여 상기 가요성빔의 변형으로 상기 광브래그격자의 간격을 조정하는 광파장 선택필터를 구비하며,
    상기 광파장 선택필터의 기구부는,
    회전 가능한 샤프트와;
    상기 샤프트의 일단에 취부되어 상기 사프트에 회전력을 인가하는 핸들과;
    상기 샤프트의 회전에 연동하여 회전하는 피니언과;
    상기 피니언에 치합되는 랙과;
    상기 랙에 치합되어 상기 샤프트의 회전운동에 의해 직선운동하는 랙 프레임과;
    상기 탄성판을 큰 하나의 원을 그리며 휘어지도록 상기 탄성판의 끝단에 형성된 고리와;
    상기 가요성빔과 상기 탄성판 및 상기 광섬유를 상기 랙 프레임 상에서 지지하는 고정핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광파장 선택필터의 기구부는,
    상기 고정핀과 상기 랙 프레임의 직선운동 방향과 직교하는 방향으로 배치된 가이드레일과;
    상기 가요성빔의 일측 끝단에 고정됨과 아울러 상기 가이드레일을 따라 직선운동하는 제1 슬라이더와;
    상기 가요성빔의 타측 끝단에 고정됨과 아울러 상기 가이드레일을 따라 직선운동하는 제2 슬라이더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유는 광파장 선택범위가 서로 다른 광브래그격자들이 형성된 다수의 광섬유를 구비하고,
    상기 광파장 선택필터는 상기 다수의 광섬유에 1 : 1로 체결되어 각각 상기 광섬유에 외력을 직접 가하는 다수의 광파장 선택필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광파장 선택필터의 주위온도를 제어하여 발진파장을 조정하기 위한 제2 온도제어기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광파장 선택필터로부터의 출력광을 분배하는 광커플러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 다파장 레이저 발진 튜닝모듈장치.
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