KR100752362B1 - Phase controllable optical delay interferometer - Google Patents

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KR100752362B1
KR100752362B1 KR1020050115414A KR20050115414A KR100752362B1 KR 100752362 B1 KR100752362 B1 KR 100752362B1 KR 1020050115414 A KR1020050115414 A KR 1020050115414A KR 20050115414 A KR20050115414 A KR 20050115414A KR 100752362 B1 KR100752362 B1 KR 100752362B1
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김선종
한수욱
한원택
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광주과학기술원
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Abstract

본 발명은 하나의 광섬유 상에 두 개의 부분 반사 구조물을 일정한 간격으로 일렬 배열하고, 두 개의 반사 구조물 사이에 굴절률 변화를 통한 위상 가변 기능을 갖는 수단을 삽입하여 제작함으로써, 제1 반사 구조물에 의해 일부 반사된 광신호와 부분 투과된 후 두 개의 반사 구조물 사이 경로 차에 해당하는 시간 지연을 겪고, 삽입된 위상 가변 수단에 의해 위상이 변화되며, 제2 반사 구조물에 의해 반사되어 나온 광신호와를 결합시켜 광신호 상호 간섭 효과를 얻고자 하는 광 시간 지연 간섭계에 관한 것으로, 이를 위한 본 발명은 간섭계로 들어가는 입력 광신호와 간섭되어 나온 광신호와를 서로 분리하는 광신호 분리 수단과, 입력 광신호의 일부는 반사시키고 일부는 투과시키는 반투과성 제1 반사 구조물, 위상 변화를 제공하는 위상 가변 수단 그리고 시간 지연을 얻기 위해 제1 반사 구조물과 일정 거리 떨어져 있는 일렬 배열된 제2 반사 구조물을 포함한다. 상기 발명은 동일 광경로를 이용한 것으로 기존의 간섭계에서 초래되는 온도 및 진동 같은 외부 환경에 민감한 문제점을 해결할 수 있으며, 또한 외부 환경을 보상하는 부과적인 장치들이 없이도 사용할 수 있어 구성이 간단하고 제작 원가가 저렴하다는 효과를 가질 수 있으며, 위상 가변 기능은 시간에 따라 변화하는 광신호의 중심파장에 성능 저하를 보상할 수 있는 효과를 가질 수 있다.The present invention is arranged by arranging two partially reflective structures on a single optical fiber at regular intervals, and inserting a means having a phase shifting function through a refractive index change between the two reflective structures, thereby providing a part of the first reflective structure. Undergoes a time delay corresponding to the path difference between the two reflective structures after being partially transmitted and reflected and combined with the optical signal reflected by the second reflective structure, the phase being changed by the inserted phase varying means The present invention relates to an optical time delay interferometer for achieving an optical signal mutual interference effect. The present invention relates to an optical signal separation means for separating an optical signal interfering with an input optical signal entering the interferometer, A semi-transmissive first reflecting structure, partly reflecting and partly transmitting, phase varying means providing a phase change To obtain a high time delay and a first reflective structure and a certain distance apart in line arrangement of the second reflection structures. The present invention can solve the problem of sensitive to the external environment, such as temperature and vibration caused by the conventional interferometer, and can be used without any additional devices to compensate for the external environment, the configuration is simple and the production cost It may have the effect of being inexpensive, and the phase variable function may have the effect of compensating for the degradation in the center wavelength of the optical signal that changes with time.

간섭계, 위상 가변기, 광경로, 펌프광, 레이저다이오드 Interferometer, Phase Shifter, Light Path, Pump Light, Laser Diode

Description

위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계{PHASE CONTROLLABLE OPTICAL DELAY INTERFEROMETER}Optical time delay interferometer with phase variable function {PHASE CONTROLLABLE OPTICAL DELAY INTERFEROMETER}

도 1은 본 발명에 따른 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계를 도시한 블록 구성도,1 is a block diagram showing an optical time delay interferometer having a phase variable function according to the present invention;

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계를 도시한 블록 구성도,2 is a block diagram showing an optical time delay interferometer having a phase variable function according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 광 세기에 따라 위상이 비례하게 변화하는 것을 도시한 도면,3 is a view showing that the phase is proportionally changed according to the light intensity of the laser diode according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계에서의 광 스펙트럼을 도시한 도면.4 is a diagram showing an optical spectrum in an optical time delay interferometer having a phase varying function according to the present invention;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11, 101 : 신호 분리 소자 13, 17 : 반사 구조물11, 101: signal separation element 13, 17: reflective structure

15 : 위상 가변 수단 103 : 파장 대역 커플러15: phase variable means 103: wavelength band coupler

105 : 레이저 다이오드 1071, 1075 : 광섬유 브라그 격자105: laser diode 1071, 1075: optical fiber Bragg grating

1073 : Yb3+ 첨가된 광섬유1073: Yb 3+ added optical fiber

SS1 : 광경로SS1: Light Path

본 발명은 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 광경로 상에 두 개의 부분 반사 구조물을 일정한 간격으로 일렬 배열하고, 두 개의 반사 구조물 사이에 굴절률 변화를 통한 위상 가변 기능을 갖는 수단을 삽입하고, 최종적으로 제1 반사 구조물로부터 부분 반사된 광신호와 제2 반사 구조물로부터 반사된 시간적으로 지연되고 위상이 가변된 광신호를 상호 결합시킴으로써 입력 광신호의 특성을 분석하는 광 시간 지연 간섭계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical time delay interferometer having a phase varying function, and more particularly, two partial reflective structures are arranged in a line at regular intervals on a single optical path, and a phase through a change in refractive index between the two reflective structures is provided. Characterize the input optical signal by inserting a means having a variable function and finally combining the optical signal partially reflected from the first reflective structure with the time-delayed and phase-shifted optical signal reflected from the second reflective structure. It relates to an optical time delay interferometer.

주지된 바와 같이, 광 시간 지연 간섭계는 광학, 광통신 등의 광 응용 분야에서 널리 사용되어지는 일반적인 장치로서, 시간 지연 간섭계가 갖는 주파수도메인에서 일정한 간격의 간섭무늬는 다채널 광원, 빗살무늬 대역통과필터 등으로 사용되며, 시간도메인에서는 일정 시간의 지연을 갖으면서 위상 변화를 크기로 변환하는 기능을 한다. 이런 기능은 광통신 분야에서 차동 위상 편위 신호의 복조, 고속 광 펄스의 발생, 시간에 따른 위상 변화 보상기, 등으로 사용되어 지고 있다. 또한 이러한 시간 지연 간섭계내에 지연된 광신호의 위상을 변화 시켜주는 기능은 광신호의 파장이 시간에 따라 바뀌는 것을 보정할 수 있으며, 또한 이러한 기능은 광 시간 지연 간섭계의 응용 범위를 넓힐 수 있다.As is well known, the optical time delay interferometer is a general device widely used in optical applications such as optical and optical communication. In the frequency domain of the time delay interferometer, the interference patterns having a predetermined interval are multichannel light source, comb pattern bandpass filter. In the time domain, a function of converting a phase change to a magnitude with a delay of a certain time is used. This feature is used in optical communications as differential phase excitation signal demodulation, high speed optical pulse generation, phase change compensator over time, etc. In addition, the function of changing the phase of the delayed optical signal in the time delay interferometer can compensate for the change in the wavelength of the optical signal with time, and this function can also extend the application range of the optical time delay interferometer.

한편, 광 시간 지연 간섭계는 인가되는 빛을 두 개의 광경로로 분기하는 장치 및 시간 지연을 갖는 두 개의 광경로, 그리고 두 개의 광경로로 진행된 두 빛을 결합하는 구조로 이루어져 있다. 여기서, 광경로의 종류는 일반적으로 공간, 광섬유, 평판형 광 도파로가 사용되며, 두 광경로의 길이를 달리 함으로써, 원하는 시간 지연을 구현할 수 있는데, 이러한 종류의 간섭계를 마흐-젠더 간섭계라 칭한다. On the other hand, the optical time delay interferometer is composed of a device for splitting the applied light into two optical paths, two optical paths having a time delay, and a combination of two light propagated in the two optical paths. Here, the type of optical path is generally used in space, optical fiber, flat plate optical waveguide, and by varying the length of the two optical paths, the desired time delay can be achieved, this kind of interferometer is called a Mach-gender interferometer.

또한, 다른 종류의 광 시간 지연 간섭계의 구조로 마이클슨 간섭계가 있으며, 이 마이클슨 간섭계는 인가되는 빛을 두 개의 광경로로 분기한 후, 두 광경로의 출력 끝단에 각각 거울 혹은 그에 준하는 반사물질을 위치시킴으로써 구현되며, 두 개의 반사물질의 위치에 따라 빛의 시간 지연량이 결정된다.Another type of optical time delay interferometer is the Michaelson interferometer, which splits the applied light into two optical paths and then mirrors or a corresponding reflective material at the output ends of the two optical paths, respectively. This is realized by locating and the time delay of the light is determined by the positions of the two reflectors.

상기와 같이 언급된 두 종류의 간섭계는 모두 빛이 두 개의 광경로를 진행하게 하는 구조이기 때문에, 외부에서 인가되는 진동이나, 온도와 같은 환경의 변화에 대해 두 경로가 서로 독립적으로 반응한다. 즉, 두 종류의 간섭계는 외부환경에 민감한 특성을 가지며, 이런 특성은 광 시간 지연 간섭계의 위상을 변화시키는 요인으로서, 광 시간 지연 간섭계를 사용하는 응용분야의 성능 저하의 큰 요인이다. 또한 두 개의 광경로를 이용할 경우 두 매질의 복굴절이 다르기 때문에 이에 따른 편광변화 또한 문제가 된다. 이런 외부환경 및 편광문제를 해결하기 위해서는 공간 광학소자를 이용하고 매질로는 공기를 사용하는 방법이 있으나, 이 경우 실제 부피가 증가하여 패키징이 어려우며, 실제 광학 소자로서의 특성을 찾기가 어렵다는 문제점을 갖는다. Since the two types of interferometers mentioned above have a structure in which light travels through two optical paths, the two paths react independently from each other to an environment such as vibration or temperature applied from the outside. In other words, the two types of interferometers are sensitive to the external environment, and these characteristics are factors that change the phase of the optical time delay interferometer, which is a significant factor in the performance degradation of an application using the optical time delay interferometer. In addition, when two optical paths are used, the birefringence of the two media is different, and thus the polarization change is also a problem. In order to solve such external environment and polarization problem, there is a method of using a spatial optical element and air as a medium, but in this case, packaging is difficult due to the increase of the actual volume, and it is difficult to find the characteristics as an actual optical element. .

또한 마흐-젠더 간섭계의 경우 두 광경로의 차이를 통해서 시간 지연양을 결정하기 때문에 정확한 시간 지연양을 구현하기 힘들고, 마이클슨 간섭계의 경우는 구조적으로 3dB의 전력 손실, 즉 두 배의 전력손실을 갖는 단점이 있다.In addition, in the case of the Mach-Gender interferometer, the amount of time delay is determined by the difference between the two optical paths, so it is difficult to realize an accurate time delay amount. In the case of the Michaelson interferometer, the power loss of 3 dB is structurally increased, that is, twice the power loss. It has a disadvantage.

이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 하나의 광경로상에 두 개의 반사 구조물을 일정한 간격으로 일렬 배열하고, 두 개의 반사 구조물 사이에 굴절률 변화를 통한 위상 가변 기능을 갖는 수단을 삽입하여 제작함으로써, 반사 구조물을 통해 하나의 광경로 상에서 시간 지연 간섭계를 구현함과 동시에 지연 시간된 광신호의 위상을 가변시킬 수 있는 광 시간 지연 간섭계를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, the object of which is to arrange two reflective structures in a line at regular intervals in one optical path, and the phase variable function by changing the refractive index between the two reflective structures The present invention provides an optical time delay interferometer capable of changing a phase of a delayed optical signal while implementing a time delay interferometer on a single optical path through a reflective structure.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계는 하나의 광경로에서 입·출력 광신호를 분리 할 수 있는 신호 분리 수단과, 광신호를 일정 시간 지연을 갖으면서 동일한 세기로 반사하며 일정한 간격으로 일렬 배열한 제1, 제2 반사 구조물, 그리고 이를 통해 구현된 광 시간 지연 간섭계와, 제1, 제2 반사 구조물 사이에 위치하여 굴절률 변화를 통해 위상을 가변시킬 수 있는 위상 가변 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The optical time delay interferometer having a phase variable function in the present invention for achieving this object is a signal separation means that can separate the input and output optical signal in one optical path, and the same intensity while having a predetermined time delay of the optical signal Is positioned between the first and second reflecting structures, and the optical time delay interferometer and the first and second reflecting structures, which are arranged in a line at regular intervals. And variable means.

이하, 본 발명의 실시 예는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다. Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention may exist, and a preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Those skilled in the art will appreciate the objects, features and advantages of the present invention through this embodiment.

도 1은 본 발명에 따른 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계를 도시한 블록 구성도로서, 신호 분리 소자(11)와, 부분 반사율을 갖는 두 개의 반사 구 조물(13, 17)과, 두 반사 구조물(13, 17) 사이에 굴절률 변화를 통한 위상 가변 수단(15)을 포함한다.1 is a block diagram showing an optical time delay interferometer having a phase variable function according to the present invention, which includes a signal separation element 11, two reflective structures 13 and 17 having a partial reflectance, and two reflections. It comprises a phase varying means (15) through a refractive index change between the structures (13, 17).

신호 분리 소자(11)는 광 서큘레이터 혹은 광 커플러 등과 같이 하나의 광섬유를 이용한 광경로(SS1)(예컨대, 광섬유) 상에서 광신호의 입력 및 출력을 분리할 수 있는 소자로서, 광신호(도시되지 않았음)의 입력을 받아 광경로(SS1)를 통해 전송한다. 여기서, 광경로(SS1)는 광빛이 진행할 수 있는 조건을 갖는 매질을 의미한다.The signal separation element 11 is an element capable of separating an input and an output of an optical signal on an optical path SS1 (for example, an optical fiber) using one optical fiber, such as an optical circulator or an optical coupler. And transmits it through the optical path SS1. Here, the optical path SS1 means a medium having a condition under which the light can travel.

광경로(SS1)를 통해 진행되는 광신호는 두 개의 일정한 반사율을 갖는 구조물(13, 17)에 전해진다. 이때, 첫 번째 반사 구조물(13)에서는 광신호의 일부가 반사되어지고, 두 번째 반사 구조물(17)에서는 나머지 광신호가 두 구조물 사이를 진행하는데 소요되는 시간의 두 배의 시간만큼 지연되어서 반사되어진다. 두 개의 반사 구조물(13, 17)을 통해서 반사되어진 신호는 신호 분리 소자(11)의 출력 단에서 결합되어 광 시간 지연 간섭계가 이루어진다. 이때, 두 개의 반사 구조물(13, 17)을 통해서 반사되어지는 광신호의 세기는 같아야 한다. 여기서, 반사 구조물(13, 17)은 일정한 반사율을 갖는 반투명한 물질로 만들어 질 수 있으며, 브라그 격자, 박막코팅, 반사 코팅된 유전체 중 어느 하나로 구현되어 질 수 있다.The optical signal traveling through the optical path SS1 is transmitted to the structures 13 and 17 having two constant reflectances. At this time, part of the optical signal is reflected in the first reflective structure 13, and in the second reflective structure 17, the remaining optical signal is reflected by being delayed by twice the time required to travel between the two structures. . The signal reflected through the two reflective structures 13 and 17 is combined at the output end of the signal separation element 11 to form an optical time delay interferometer. In this case, the intensity of the optical signal reflected through the two reflective structures 13 and 17 should be the same. Here, the reflective structures 13 and 17 may be made of a translucent material having a constant reflectance, and may be implemented by any one of a Bragg grating, a thin film coating, and a reflective coated dielectric.

이에, 광신호의 크기를 동일하게 반사시키기 위해 각각의 반사 구조물의 반사율을 수학식 1과 같은 관계가 되도록 한다. Thus, in order to reflect the magnitude of the optical signal equally, the reflectance of each reflecting structure is made to be in the relationship as in Equation (1).

R1=R2 ×(1-R1)2 , R1은 반사 구조물(13)의 반사율이고, R2는 반사 구조물(17)의 반사율이다. R 1 = R 2 × (1-R 1 ) 2 , R 1 is the reflectance of the reflective structure 13, and R 2 is the reflectance of the reflective structure 17.

여기서, 두 번째 반사 구조물(17)에 의해 반사된 광신호는 수학식 2에 의해 계산되는 양만큼 시간 지연(△t)된 것이다. Here, the optical signal reflected by the second reflective structure 17 is a time delay Δt by the amount calculated by Equation 2.

Figure 112005069858623-pat00001
, L1은 반사 구조물(13, 17)의 굴절률과 길이, n2, L2는 위상 가변을 위한 위상 가변 수단(15)의 굴절률과 길이, n3은 그 외 광경로의 굴절률, L3은 반사 구조물(13, 17)을 제외한 길이이며, c는 진공 속에서 광신호의 속도이다.
Figure 112005069858623-pat00001
, L 1 is the refractive index and the length of the reflective structure (13, 17), n 2 , L 2 is the refractive index and length of the phase variable means 15 for phase change, n 3 is the refractive index of the other optical path, L 3 is It is the length excluding the reflective structures 13 and 17, and c is the speed of the optical signal in vacuum.

두 반사 구조물(13, 17) 사이의 위상 가변 수단(15)은 광경로의 굴절률을 변화 시켜서 얻어질 수 있다. 이 위상 가변 수단(15)은 두 가지 방법으로 구현될 수 있는데, 그 첫 번째는 니크롬선 또는 TEC(Thermo Electric Cooler) 등과 같이 두 반사 구조물(13, 17) 사이의 열을 통해 굴절률을 변화시키는 방법과 두 번째는 비선형 물질이 첨가된 광경로의 비선형 값을 증가시켜서 비선형 물질이 있는 부위에 굴절률을 변화시키는 방법이 있다. 여기서, 비선형 물질은 광학적(예컨대, 펌프광)으로 비선형 값을 증가시키는 7㎜길이의 rare earth 계열(Yb3+, Tm3+, 등)의 물질 흡 수계 물질 혹은 전계를 가해서 비선형 값을 증가시키는 LiNbO3 등과 같은 물질 중 하나 또는 그 조합으로 구현되어 질 수 있다.The phase varying means 15 between the two reflective structures 13 and 17 can be obtained by varying the refractive index of the optical path. This phase varying means 15 can be implemented in two ways, the first of which is a method of varying the refractive index through the heat between two reflective structures 13, 17, such as nichrome wire or Thermo Electric Cooler (TEC). The second method is to increase the nonlinear value of the optical path to which the nonlinear material is added, thereby changing the refractive index of the nonlinear material. Here, the nonlinear material is LiNbO which increases the nonlinear value by applying a material absorbing material or an electric field of a rare earth series (Yb 3+ , Tm 3+ , etc.) of 7 mm length that increases the nonlinear value optically (eg, pump light). It may be implemented in one or a combination of materials such as 3 and the like.

따라서, 두 반사 구조물(13, 17)에서 반사된 광신호는 신호 분리 소자(11)의 출력 단에서 결합되어 시간 지연 간섭계가 구현되고, 위상 가변 수단(15)을 통해 간섭계의 위상을 가변시킬 수 있다.Accordingly, the optical signals reflected by the two reflective structures 13 and 17 are combined at the output end of the signal separation element 11 to implement a time delay interferometer, and can vary the phase of the interferometer through the phase varying means 15. have.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계를 도시한 블록 구성도로서, 신호 분리 소자(101)와, 파장 대역 커플러(103)와, 레이저 다이오드(105)와, 두 개의 광섬유 브라그 격자(1071, 1075)와, rare earth 계열의 Yb3+ 첨가된 광섬유(1073)를 포함한다.2 is a block diagram illustrating an optical time delay interferometer having a phase varying function according to an embodiment of the present invention, wherein the signal separation element 101, the wavelength band coupler 103, the laser diode 105, And two optical fiber Bragg gratings 1071 and 1075 and a rare earth Yb 3+ added optical fiber 1073.

신호 분리 소자(101)는 광 서큘레이터가 사용되며, 광신호를 입력받아 광경로를 통해 파장 대역 커플러(103)에 전송한다. An optical circulator is used as the signal separation element 101, and receives an optical signal and transmits the optical signal to the wavelength band coupler 103 through an optical path.

파장 대역 커플러(103)는 신호 분리 소자(101)로부터 광경로를 통해 제공되는 광신호와 레이저 다이오드(105)에서 발광된 펌프광을 합쳐서 두 광섬유 브라그 격자(1071, 1075)에 전송한다. The wavelength band coupler 103 combines the optical signal provided from the signal separation element 101 through the optical path and the pump light emitted from the laser diode 105 to transmit to the two optical fiber Bragg gratings 1071 and 1075.

레이저 다이오드(105)는 펌프광을 발광하여 파장 대역 커플러(103)로 전송한다. The laser diode 105 emits the pump light and transmits the light to the wavelength band coupler 103.

두 개의 광섬유 브라그 격자(1071, 1075)중 첫 번째 광섬유 브라그 격자(1071)는 파장 대역 커플러(103)를 통해 제공되는 광신호의 일부를 반사시키며, 두 번째 광섬유 브라그 격자(1075)는 첫 번째 광섬유 브라그 격자(1071)에 의해 반 사되고 남은 나머지 광신호를 반사시킨다. The first fiber Bragg grating 1071 of the two fiber Bragg gratings 1071 and 1075 reflects a portion of the optical signal provided through the wavelength band coupler 103, and the second Fiber Bragg grating 1075 Reflected by the first optical fiber Bragg grating 1071 and the remaining optical signal.

여기서, 두 광섬유 브라그 격자(1071, 1075)의 간격은 10.25㎜이며, 지연 시간은 100㎰ 이고, 두 광섬유 브라그 격자(1071, 1075)를 통해 반사된 광신호는 상호 결합되어 시간 지연 간섭계가 구성이 된다. 상호 결합된 광신호는 광 서큘레이터 출력을 통해 얻을 수 있다.Here, the spacing between the two optical fiber Bragg gratings 1071 and 1075 is 10.25 mm, the delay time is 100 ms, and the optical signals reflected through the two optical fiber Bragg gratings 1071 and 1075 are mutually coupled to provide a time delay interferometer. It becomes a composition. The mutually coupled optical signal can be obtained through the optical circulator output.

한편, 상기와 같은 본원 발명의 일 실시예의 간섭계의 간섭형태는 도 4에 도시된 바와 같은 형태를 갖으며, 0.08㎚ 간격의 간섭무늬를 갖는다. 즉, 0.08㎚ 간격의 간섭무늬는 광신호가 1550㎚ 대역에서 100㎰ 시간 지연을 가질 때 나타나는 현상이다.On the other hand, the interference form of the interferometer according to the embodiment of the present invention as shown in FIG. 4 has the form as shown in Figure 4, and has an interference fringe of 0.08nm interval. That is, the interference fringes of 0.08 nm intervals appear when the optical signal has a 100 ms time delay in the 1550 nm band.

rare earth 계열의 Yb3+ 첨가된 광섬유(1073)는 Yb3+ 첨가된 광섬유 7㎜는 융착접속을 통해 두 개의 광섬유 브라그 격자(1071, 1075) 사이에 삽입되어 있다.the rare earth series of Yb 3+ doped fiber (1073) is inserted between two fiber Bragg gratings (1071, 1075) via Yb 3+ doped fiber 7㎜ is fusion splicing.

즉, Yb3+ 첨가된 광섬유(1073)는 두 번째 광섬유 브라그 격자(1071, 1075)의 광신호의 위상을 가변한다. 이때 Yb3+ 첨가된 광섬유(1073)는 도 2에 도시된 레이저 다이오드(105)의 펌프광의 세기에 따라 굴절률이 변화하여 지연된 광신호의 위상을 가변시킬 수 있다. 위상 변화된 양은 레이저 다이오드(105)의 펌프광의 세기에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 비례하게 된다. 위상 변화된 양은 수학식 3That is, the Yb 3+ added optical fiber 1073 varies the phase of the optical signal of the second optical fiber Bragg grating 1071, 1075. In this case, the Yb 3+ added optical fiber 1073 may change the phase of the delayed optical signal by changing the refractive index according to the intensity of the pump light of the laser diode 105 shown in FIG. 2. The amount of phase change is proportional as shown in FIG. 3 in accordance with the intensity of the pump light of the laser diode 105. The phase shifted amount is

Figure 112005069858623-pat00002
, (S는 줄무늬 패턴의 간격이며, △λ는 레이저 다이오드(105)의 세기 변화에 따라 천이된 스펙트럼 양)
Figure 112005069858623-pat00002
(S is the spacing of the stripe pattern, Δλ is the amount of spectral shifted according to the intensity change of the laser diode 105)

에 의해 얻어진다. Obtained by

따라서, 하나의 광섬유를 이용한 광경로 상에 두 개의 반사 구조물을 일정한 간격으로 일렬 배열하고, 두 개의 반사 구조물 사이에 굴절률 변화를 통한 위상 가변 기능을 갖는 수단을 삽입하여 제작함으로써, 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계를 구현할 수 있다. Therefore, by arranging the two reflective structures in a line at a constant interval on the optical path using one optical fiber, by inserting a means having a phase variable function through the refractive index change between the two reflective structures, having a phase variable function An optical time delay interferometer can be implemented.

이에, 두 개의 반사 구조물의 간격(1mm=약 10ps)을 통해 구현된 시간지연은 기존의 두 개의 광경로를 이용하는 광 지연시간을 구현하는 방법보다 상대적으로 매우 좁고 , 이 좁은 경로를 제외하고는 한 경로 상에서 광신호의 간섭이 이루어지기 때문에, 기존에 간섭계에서 외부 환경에 민감한 문제점을 해결할 수 있다. Therefore, the time delay realized through the distance between the two reflective structures (1mm = about 10ps) is relatively narrower than the method of implementing the optical delay time using the two conventional optical paths, except for this narrow path. Since the interference of the optical signal is made on the path, it is possible to solve the problem of being sensitive to the external environment in the conventional interferometer.

또한, 위상 가변 기능은 광신호의 중심파장 변화로부터 오는 간섭계의 위상 편이를 보상하여, 시스템 성능 저하를 보상할 수 있다.In addition, the phase shift function compensates for the phase shift of the interferometer resulting from the change in the center wavelength of the optical signal, thereby compensating for system performance degradation.

본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한다. Since it is disclosed as a right within the spirit and claims of the present invention, the present invention may include any modification, use and / or adaptation using general principles, and the present invention may be departed from the description herein. It includes all matters that fall within the scope of known or customary practice in the art and fall within the scope of the appended claims.

상기와 같이 설명한 본 발명은 하나의 광경로 상에 두 개의 반사 구조물을 일정한 간격으로 일렬 배열하여 두 반사 구조물을 통해 얻어진 일정한 시간 지연 간섭계와, 두 개의 반사 구조물 사이에 굴절률 변화를 통한 위상 가변 기능을 갖는 수단을 삽입하여 제작함으로써, 반사 구조물에 의해 지연 시간된 광신호의 위상을 가변시킬 수 있다. As described above, the present invention provides a constant time delay interferometer obtained through two reflective structures by arranging two reflective structures in one line on a single optical path, and a phase variable function through a refractive index change between the two reflective structures. By inserting the means, the phase of the optical signal delayed by the reflective structure can be varied.

이에, 두 개의 반사 구조물의 간격(1mm=약 10ps)을 통해 구현된 시간지연은 기존의 두 개의 광경로를 이용하여 광 지연시간을 구현하는 방법보다 상대적으로 작고 , 이 짧은 경로를 제외하고는 한 경로 상에서 광신호의 간섭이 이루어지기 때문에, 기존에 간섭계에서 외부 환경에 민감한 문제점을 해결할 수 있으며, 또한 외부 환경을 보상하는 부과적인 장치들이 없이도 사용할 수 있어 구성이 간단하며, 두 반사 구조물의 위치를 통해서 지연시간이 결정되기 때문에, 정확한 지연시간 구현이 가능해서 제작 수율이 높아, 제작 원가가 저렴하다는 효과를 갖는다. Therefore, the time delay realized by the distance between the two reflective structures (1mm = about 10ps) is relatively smaller than the method of implementing the optical delay time using the two conventional optical paths, except for this short path. Due to the interference of the optical signal on the path, it is possible to solve the problem that is sensitive to the external environment in the existing interferometer, and it can be used without the imposing devices to compensate for the external environment, and the configuration is simple. Since the delay time is determined through this, accurate delay time can be realized, so that the production yield is high and the production cost is low.

Claims (7)

위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계로서, An optical time delay interferometer having a phase variable function, 하나의 광경로에서 입·출력 광신호를 분리할 수 있는 신호 분리 수단과,Signal separation means capable of separating input and output optical signals in one optical path; 상기 광신호를 일정 시간 지연을 갖으면서 동일한 세기로 반사하며 일정한 간격으로 일렬 배열한 제1, 제2 반사 구조물과,First and second reflective structures that reflect the optical signal with a predetermined time delay and are arranged at regular intervals; 상기 제1, 제2 반사 구조물 사이에 위치하여 열을 가감하거나 비선형 값을 증가시켜 굴절률을 변화시킴으로써 상기 제2 반사 구조물을 통해 반사되는 광신호의 위상을 가변하는 위상 가변 수단Phase varying means positioned between the first and second reflective structures to vary the phase of the optical signal reflected through the second reflective structure by varying the refractive index by adding or subtracting heat or increasing a nonlinear value 을 포함하는 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계.Optical time delay interferometer having a phase variable function comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1, 제2 반사 구조물은, 일정한 반사율을 갖는 부분 투명성을 갖는 브라그 격자, 박막코팅, 반사 코팅된 유전체 중 어느 하나의 물질로 구현된 것을 특징으로 하는 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계.The first and second reflecting structures are optical time delay interferometer having a phase shifting function, characterized in that the material is implemented by any one of Bragg grating, a thin film coating, a reflection coated dielectric having a partial transparency having a constant reflectance . 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1,제2 반사 구조물은, 상기 광신호의 크기를 동일하게 반사시키기 위해 각각의 반사율을 수학식 1The first and second reflecting structures may be represented by Equation 1 in order to reflect the same magnitude of the optical signal. R1=R2 ×(1-R1)2 ,(R1은 제1 반사 구조물의 반사율이고, R2는 제2 반사 구조물의 반사율) R 1 = R 2 × (1-R 1 ) 2 , (R 1 is the reflectance of the first reflective structure, R 2 is the reflectance of the second reflective structure) 과 같은 관계가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계.An optical time delay interferometer having a phase varying function characterized in that the relationship as follows. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제2 반사 구조물에 의해 반사된 광신호는, The optical signal reflected by the second reflective structure, 수학식 2Equation 2
Figure 112005069858623-pat00003
, (n1, L1은 제1,제2 반사 구조물의 굴절률과 길이, n2, L2는 위상 가변을 위한 가변 구조물의 굴절률과 길이, n3은 그 외 광경로의 굴절률, L3은 제1,제2 반사 구조물을 제외한 길이이며, c는 광신호의 속도)
Figure 112005069858623-pat00003
, (n 1 , L 1 is the refractive index and length of the first and second reflective structures, n 2 , L 2 is the refractive index and length of the variable structure for phase change, n 3 is the refractive index of the other optical path, L 3 is Length excluding the first and second reflective structures, and c is the speed of the optical signal) 에 의해 계산되는 양만큼 시간 지연(△t)된 것을 특징으로 하는 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계.An optical time delay interferometer having a phase varying function, characterized in that it is time delayed (Δt) by an amount calculated by. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 위상 가변 수단은, 비선형 물질이 첨가된 광섬유 혹은 비선형 물질이 첨가된 광도파로로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계.And said phase varying means comprises an optical fiber to which a nonlinear material is added or an optical waveguide to which a nonlinear material is added. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 위상 가변 수단은, 열을 통해 굴절률을 변화시킬 수 있는 니크롬선 또는 TEC(Thermo Electric Cooler)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상 가변 기능을 갖는 광 시간 지연 간섭계.And said phase varying means comprises a nichrome line or a TEC (Thermo Electric Cooler) capable of changing the refractive index through heat.
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