KR100882514B1 - Optical widely tunable wavelength source - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빠른 속도의 광대역 파장 변환이 가능한 광대역 파장 변환 광원에 관한 것으로, 보다 상세히는 반도체 광 증폭기(SOA; semiconductor optical amplifier), 단일모드 광섬유 분배기, 회절격자, 갈바노미터에 결합된 거울로 이루어진 광대역 파장 가변 광원에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a broadband wavelength converting light source capable of fast broadband wavelength conversion, and more particularly, to a semiconductor optical amplifier (SOA), a single mode optical fiber splitter, a diffraction grating, and a mirror coupled to a galvanometer. A broadband wavelength variable light source.

본 발명의 광대역 파장 변환 광원은 광 대역의 빛을 출력하는 반도체 광 증폭기(300); 상기 반도체 광 증폭기(300)로부터 광섬유를 통해 입사된 빛을 분배하여 제1방향과 제2방향으로 진행시키는 단일모드 광섬유 분배기(30); 상기 단일모드 광섬유 분배기(30)로부터 제1방향으로 진행된 빛을 수렴하여 일정한 크기의 평행한 빛을 출사하는 제 1광섬유-콜리메이터(330); 상기 제1광섬유-콜리메이터(330)로부터 입사된 일정한 크기의 평행한 빛을 회절시키는 회절격자(340); 갈바노미터에 거울을 부착한 것으로, 상기 회절격자(340)에서 입사된 빛을 상기 회절격자(340)로 반사하는 갈바노미터 결합 거울(350);을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.Broadband wavelength conversion light source of the present invention includes a semiconductor optical amplifier 300 for outputting light of a wide band; A single mode optical fiber splitter (30) for distributing light incident from the semiconductor optical amplifier (300) through the optical fiber and traveling in a first direction and a second direction; A first optical fiber collimator 330 for converging the light propagated in the first direction from the single mode optical fiber splitter 30 and emitting parallel light having a predetermined size; A diffraction grating (340) for diffracting parallel light having a predetermined size incident from the first optical fiber collimator (330); And a galvanometer coupling mirror 350 reflecting light incident from the diffraction grating 340 to the diffraction grating 340.

상기 회절격자(340)로부터의 회절된 빛(1차 회절 빛)은 상기 갈바노미터 결합 거울(350)에 의해 반사되어 상기 회절격자(340)에 다시 입사되고, 상기 회절격자(340)에 다시 입사된 빛은 상기 회절격자(340)에 의해 다시 반사되어 특정파장의 빛만이 상기 제1광섬유-콜리메이터(330)로 입사하게 되고, 상기 제1광섬유-콜리메이터(330)로 입사된 빛은 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통해 반도체 광증폭기(300)로 전달되어 증폭된다.Diffracted light (primary diffracted light) from the diffraction grating 340 is reflected by the galvanometer coupling mirror 350 to be incident again to the diffraction grating 340, and to the diffraction grating 340 again. The incident light is reflected back by the diffraction grating 340 so that only light having a specific wavelength is incident on the first optical fiber collimator 330, and the light incident on the first optical fiber collimator 330 is the single light. The optical fiber splitter 320 is transferred to the semiconductor optical amplifier 300 and amplified.

상기 제1광섬유-콜리메이터(330)로부터 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통해 반도체 광증폭기(300)로 입사되어 증폭된 빛이 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통해 제2방향으로 진행되며, 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통해 제2방향으로 진행된 빛을 출력단인 제2 광섬유-콜리메이터(360)에서 수렴하여 출력된다.The light amplified by being incident from the first optical fiber collimator 330 into the semiconductor optical amplifier 300 through the single mode optical fiber splitter 320 proceeds in the second direction through the single mode optical fiber splitter 320, The light propagated in the second direction through the single mode optical fiber splitter 320 is converged and output from the second optical fiber collimator 360, which is an output terminal.

갈바노미터, 거울, 광원, 회절 Galvanometer, mirror, light source, diffraction

Description

광대역 파장 변환 광원{Optical widely tunable wavelength source}Optical widely tunable wavelength source

도 1은 종래의 파장변환 레이저를 설명하기 위한 설명도이다.1 is an explanatory diagram for explaining a conventional wavelength conversion laser.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 광대역 파장 변환 광원의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram of a broadband wavelength conversion light source according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3의 본 발명의 광대역 파장 변환 광원에서 갈바노미터의 정지시와 구동시의 파장변화를 나타내는 그래프의 일예이다.FIG. 3 is an example of a graph showing wavelength changes at the time of stopping and driving the galvanometer in the broadband wavelength conversion light source of the present invention.

도 4는 본 발명의 광대역 파장 변환 광원의 광강도를 시간에 따라 나타내는 그래프의 일예이다.Figure 4 is an example of a graph showing the light intensity of the broadband wavelength conversion light source of the present invention over time.

<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

200: 다이오드 레이저 200: diode laser

210: 콜리메이터 230,340: 회절격자210: collimator 230,340: diffraction grating

240: PZT 결합 거울 300: 반도체 광증폭기240: PZT coupling mirror 300: semiconductor optical amplifier

310: 편광조절기 320: 단일모드 광섬유분배기310: polarization controller 320: single mode fiber splitter

330: 제1광섬유-콜리메이터 350: 갈바노미터 결합 거울330: first optical fiber-collimator 350: galvanometer coupling mirror

360: 제2광섬유-콜리메이터 370: 광섬유360: second optical fiber-collimator 370: optical fiber

본 발명은 빠른 속도의 광대역 파장 변환이 가능한 광대역 파장 변환 광원에 관한 것으로, 보다 상세히는 반도체 광 증폭기(SOA; semiconductor optical amplifier), 단일모드 광섬유 분배기, 회절격자, 갈바노미터에 결합된 거울로 이루어진 광대역 파장 가변 광원에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a broadband wavelength converting light source capable of fast broadband wavelength conversion, and more particularly, to a semiconductor optical amplifier (SOA), a single mode optical fiber splitter, a diffraction grating, and a mirror coupled to a galvanometer. A broadband wavelength variable light source.

광대역 파장 가변 광원은 광간섭 결맞음 단층촬영기에 필요하다.Wideband tunable light sources are required for optical coherence tomography.

광간섭 결맞음 단층촬영기(Optical Coherence Tomography)는 광대역 광원을 이용해 실시간으로 살아 있는 조직 또는 세포를 고해상도로 촬영하는 장치로서, 생체의 내부를 비접촉, 비침습적으로 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 부드러운 조직간의 차이를 구분 해낼 수 있어 보다 정밀한 영상을 얻을 수 있다.Optical Coherence Tomography is a device that photographs living tissues or cells in high resolution using a broadband light source in real time. Can be separated to obtain a more precise image.

다시말해, 진단용 레이저는 간섭성이 매우 높기 때문에 레이저 광선을 생체에 조사할 때 생체내부의 서로 다른 조직 사이의 경계면에서 반사되어 나오는 빔과 기준광 사이에 형성된 간섭무늬를 분석하여 생체 조직 내부의 영상을 만들 수 있는데, 이러한 기술을 이용한 것이 광간섭 결맞음 단층촬영기이다.In other words, since the diagnostic laser has a very high coherence, when the laser beam is irradiated to the living body, the image of the inside of the biological tissue is analyzed by analyzing the interference pattern formed between the beam reflected from the interface between different tissues in the living body and the reference light. One such technique is the use of optical coherence tomography.

종래의 광간섭 결맞음 단층촬영기에서 사용하는 파장가변 광원은 레이저 다이오드, 회절격자(230), PZT(piezo electric)를 사용하였으며 회절격자에서 나온 0차 회절 빛을 출력으로 사용하였다. 그러나 이렇게 구성된 파장가변 광원은 파장의 대역폭(FWHM)이 20nm이하로 좁을 뿐 아니라 가변속도도 매우 느리고 회절격자에서 나오는 0차 회절 빛의 각도가 조금만 바뀌어도 광간섭 결맞음 단층촬영기의 시스템을 재구성해야 한다고 하는 단점을 가지고 있다.The wavelength-variable light source used in the conventional optical coherence coherence tomography system uses a laser diode, a diffraction grating 230, and a piezo electric (PZT), and uses the 0th order diffracted light from the diffraction grating as an output. However, the tunable light source has a narrow wavelength bandwidth (FWHM) of less than 20 nm, a very slow variable speed, and a slight change in the angle of the zero-order diffracted light from the diffraction grating. It has a disadvantage.

도 1은 종래의 파장변환 레이저를 설명하기 위한 설명도로, 다이오드 레이저(200), 콜리메이터(210), 회절격자(230), PZT와 결합된 거울(이하 PZT 결합 거울 이라함)(240)을 구비한다.1 is a diagram illustrating a conventional wavelength conversion laser, and includes a diode laser 200, a collimator 210, a diffraction grating 230, and a mirror coupled to a PZT (hereinafter referred to as a PZT coupling mirror) 240. do.

다이오드 레이저(200)에서 나온 퍼지는 빛이 콜리메이터(210)로 입사된다.Spreading light from the diode laser 200 is incident to the collimator 210.

콜리메이터(210)는 다이오드 레이저(200)에서 나온 퍼지는 빛들을 수렴하여 평행하게 회절격자(230)에 입사시킨다.The collimator 210 converges the spreading light emitted from the diode laser 200 and enters the diffraction grating 230 in parallel.

회절격자(230)에 입사된 빛은 회절격자(230)에 의해 회절 되며, 1차 회절 빛은 PZT 결합 거울(240)에 의해 다시 반사되고 회절격자(230)에 반사되어 특정 파장만이 다이오드 레이저(12)로 다시 입사하게 된다.Light incident on the diffraction grating 230 is diffracted by the diffraction grating 230, and the first diffraction light is reflected back by the PZT coupling mirror 240 and reflected on the diffraction grating 230 so that only a specific wavelength is diode laser. It enters again at (12).

이런 과정이 여러 번 반복하게 되면 특정파장의 빛은 다이오드 레이저(12)에 의해 증폭하게 되고, 0차 회절 빛 즉 회절격자(230)에 의해 반사된 빛이 파장 변환레이저의 최종출력이 된다,When this process is repeated several times, the light of a specific wavelength is amplified by the diode laser 12, and the zero-order diffracted light, that is, the light reflected by the diffraction grating 230 becomes the final output of the wavelength conversion laser.

이때 출력되는 파장은 PZT 결합 거울(240)의 PZT의 각도에 의해서 가변되는데, 파장의 선택은 수학식1에 의해서 결정된다.At this time, the output wavelength is varied by the angle of the PZT of the PZT coupling mirror 240, the selection of the wavelength is determined by the equation (1).

Figure 112006080944656-pat00001
Figure 112006080944656-pat00001

단, 여기서 λL은 선택된 빛의 파장이며, d는 회절격자(230)에서의 격자들 사이의 공간 거리이며, m은 회절 차수이며, α는 빛의 입사 각도이며, β는 회절 각도이다.Where λ L is the wavelength of the selected light, d is the spatial distance between the gratings in the diffraction grating 230, m is the diffraction order, α is the angle of incidence of the light, and β is the diffraction angle.

이와 같은 종래의 파장변환 레이저을 사용하는 광간섭 단층촬영기는 광섬유를 사용하지 않기 때문에 다이오드 레이저(200)와 회절격자(230) 사이의 각도가 조금이라도 변하게 되면 광간섭 단층촬영기의 모든 광학부품들을 다시 정렬시켜야 하는 단점이 있다. 또한 다이오드 레이저(200)와 PZT 결합 거울(240)을 사용하기 때문에 파장 변환 광원의 파장가변 영역이 40nm 이하이고, 반칙폭(FWHM: Full Width Half Maximum) 또한 20nm 이하로 좁으며 변환 속도가 느리다.Since the optical coherence tomography system using the conventional wavelength conversion laser does not use the optical fiber, if the angle between the diode laser 200 and the diffraction grating 230 is changed even a little, all the optical components of the optical coherence tomography are rearranged. There is a drawback to this. In addition, since the diode laser 200 and the PZT coupling mirror 240 are used, the wavelength variable region of the wavelength conversion light source is 40 nm or less, and the FWHM (FWHM: Full Width Half Maximum) is also narrow to 20 nm or less, and the conversion speed is slow.

이에 회절격자로 입사되는 빛의 입사각도와 상관없이 일정한 빛의 출력을 얻을 수 있으며, 파장가변 영역이 넓고 변환속도가 빠른 광대역 파장 변환 광원이 요망된다.Accordingly, a constant light output can be obtained regardless of the incident angle of light incident on the diffraction grating, and a wideband wavelength conversion light source having a wide wavelength variable region and a high conversion speed is desired.

따라서, 본 발명은 다이오드 레이저 대신 반도체 광 증폭기를 사용하며 단일모드 광섬유 분배기를 사용하여 회절격자로 입사되는 빛의 입사각도와 상관없이 일정한 빛의 출력을 얻을 수 있고, 또한 PZT 대신 갈바노미터를 사용하여 가변 범위를 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 속도도 빠른 광대역 파장 변환 광원을 제공한다.Therefore, the present invention uses a semiconductor optical amplifier instead of a diode laser and can obtain a constant light output irrespective of the angle of incidence of light incident on the diffraction grating using a single mode optical fiber splitter, and also uses a galvanometer instead of PZT. In addition to wider variable range, it also provides fast broadband wavelength conversion light sources.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 회절격자로 입사되는 빛의 입사각도와 상관없이 일정한 빛의 출력을 얻을 수 있는 광대역 파장 변환 광원을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a broadband wavelength conversion light source that can obtain a constant light output irrespective of the incident angle of light incident on the diffraction grating.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 가변 범위가 넓고 속도가 빠른 광대역 파장 변환 광원을 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a broadband wavelength conversion light source having a wide variable range and a high speed.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 반도체 광 증폭기, 단일모드 광섬유 분배기, 갈바노미터를 사용하는 광대역 파장 변환을 갖는 파장 가변 광원을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a tunable light source having a broadband wavelength conversion using a semiconductor optical amplifier, a single mode optical fiber splitter, and a galvanometer.

이하 본 발명의 일 실시예에 의한 광대역 파장 변환 광원의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the configuration and operation of a broadband wavelength converting light source according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 광대역 파장 변환 광원의 개략적인 구성도로서, 반도체 광증폭기(300), 편광조절기(310), 단일모드 광섬유분배기(320), 제1광섬유-콜리메이터(330), 회절격자(340), 갈바노미터와 결합된 거울(이하 갈바노미터 결합 거울이라 함)(350), 제2광섬유-콜리메이터(360), 광섬유(370)로 구성된다.2 is a schematic configuration diagram of a broadband wavelength converting light source according to an exemplary embodiment of the present invention. The semiconductor optical amplifier 300, the polarization controller 310, the single mode optical fiber splitter 320, and the first optical fiber collimator ( 330, a diffraction grating 340, a mirror coupled to a galvanometer (hereinafter referred to as a galvanometer coupling mirror) 350, a second optical fiber-collimator 360, and an optical fiber 370.

반도체 광증폭기(Semiconductor Optical Amplifier: SOA)(300)는 반도체 레이저와 같이 반도체 활성층에서의 이득 기구를 이용하는 광증폭기로서, 전력공급기(미도시)로부터 공급된 전기에너지를 광으로 변환시킨다. 반도체 광증폭기(300)에서 나온 광대역의 빛은 광섬유(370)를 통해 편광조절기(310)로 전달된다. 반도체 광증폭기(300)는 한 쪽이 AR/HR 코팅이 되어있어, 다른 한 쪽 방향으로만 빛이 진행하도록 이루어져 있다. 또한 반도체 광증폭기(300)는 800nm 대역에서 넓은 대여폭을 갖는다.The semiconductor optical amplifier (SOA) 300 is an optical amplifier using a gain mechanism in a semiconductor active layer, such as a semiconductor laser, and converts electrical energy supplied from a power supply (not shown) into light. Broadband light from the semiconductor optical amplifier 300 is transmitted to the polarization controller 310 through the optical fiber 370. One side of the semiconductor optical amplifier 300 is AR / HR coating, the light is made to proceed only in the other direction. In addition, the semiconductor optical amplifier 300 has a wide rental width in the 800nm band.

광섬유(370)는 단일모드 광섬유이다. The optical fiber 370 is a single mode optical fiber.

편광조절기(310)는 반도체 광증폭기(300)로부터 입사된 광대역의 빛이 단일 편광 상태가 되도록 편광을 조절하여 광섬유(370)를 통해 단일모드 광섬유분배기(320)로 전달한다.The polarization controller 310 adjusts polarization so that the broadband light incident from the semiconductor optical amplifier 300 is in a single polarization state and transmits the polarization to the single mode optical fiber distributor 320 through the optical fiber 370.

단일모드 광섬유 분배기(320)는 반도체 광증폭기(300)로부터 편광조절기(310)를 통해 입사된 광을 분배하여 제1광섬유-콜리메이터(330)와 제2광섬유-콜리메이터(360)로 전달한다. 즉 반도체 광 증폭기(300)에서 나온 광 대역의 빛은 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통하여 회절격자(340) 방향과 출력단(제 2광섬유-콜리메이터(360))으로 진행하게 된다. 반도체 광 증폭기(300)에서 나온 빛은 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통하여 약 95%의 빛이 회절격자(340) 방향으로 진행하고 약 5%의 빛이 출력단으로 나오도록 이루어져 있다.The single mode optical fiber splitter 320 distributes the light incident from the semiconductor optical amplifier 300 through the polarization controller 310 and transmits the light incident to the first optical fiber collimator 330 and the second optical fiber collimator 360. That is, the light of the wide band from the semiconductor optical amplifier 300 passes through the single mode optical fiber splitter 320 to the direction of the diffraction grating 340 and to the output terminal (the second optical fiber collimator 360). The light emitted from the semiconductor optical amplifier 300 is configured such that about 95% of the light travels toward the diffraction grating 340 through the single mode optical fiber splitter 320 and about 5% of the light exits to the output terminal.

제 1광섬유-콜리메이터(330)는 단일모드 광섬유 분배기(320)로 부터 전달된 빛들을 수렴하여 평행하게 회절격자(230)에 입사시킨다. 즉, 제1광섬유-콜리메이터(330)로 입사된 광은 일정한 크기의 평행한 빛이 되어 광섬유 밖으로 나오게 된다.  The first optical fiber collimator 330 converges the light transmitted from the single mode optical fiber splitter 320 and enters the diffraction grating 230 in parallel. That is, the light incident on the first optical fiber collimator 330 becomes parallel light of a predetermined size and exits the optical fiber.

회절격자(340)는 제1광섬유-콜리메이터(330)로부터 입사된 일정한 크기의 평행한 빛을 회절시킨다. 1차 회절 빛은 갈바노미터 결합 거울(350)에 의해 반사되어 회절격자(340)에 다시 입사되고, 회절격자(340)에 의해 다시 반사되어 특정파장의 빛만이 제1광섬유-콜리메이터(330)를 통해 광섬유로 다시 입사하게 된다. 효율을 높이기 위해 회절격자(340)는 금이 도금된 것을 사용할 수 있다.The diffraction grating 340 diffracts a constant amount of parallel light incident from the first optical fiber-collimator 330. The first diffracted light is reflected by the galvanometer coupling mirror 350 to be incident again to the diffraction grating 340, and is reflected back to the diffraction grating 340 so that only light having a specific wavelength is first optical fiber-collimator 330. It is incident again into the optical fiber through. In order to increase efficiency, the diffraction grating 340 may use gold plated.

갈바노미터 결합 거울(350)은 갈바노미터에 거울을 부착한 것으로 갈바노미터와 결합된 거울이다. 상기 갈바노미터는 정해진 각도로 그리고 일정한 속도로 변 화되도록 이루어져 있다.The galvanometer coupling mirror 350 is a mirror coupled to the galvanometer by attaching a mirror to the galvanometer. The galvanometer is configured to change at a fixed angle and at a constant speed.

회절격자(340)로부터 반사되어 제1광섬유-콜리메이터(330)로 입사된 빛은 단일모드 광섬유 분배기(320), 편광조절기(310)를 통해 반도체 광증폭기(300)로 전달되어 증폭된다. 이러한 과정이 반복되면서 특정 파장의 빛만이 반도체 광증폭기(300)에 의해서 증폭된다. Light reflected from the diffraction grating 340 and incident on the first optical fiber collimator 330 is transmitted to the semiconductor optical amplifier 300 through the single mode optical fiber splitter 320 and the polarization controller 310 and amplified. As this process is repeated, only light of a specific wavelength is amplified by the semiconductor optical amplifier 300.

제2 광섬유-콜리메이터(360)는 반도체 광증폭기(300)에서 증폭된 빛이 편광조절기(310), 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통해 입사되어 이를 수렴하여 출사한다. 즉 반도체 광증폭기(300)에서 증폭된 빛은 단일모드 광섬유 분배기(320)에서 출력단(제2 광섬유-콜리메이터(360))을 통하여 나오게 된다. The second optical fiber collimator 360 receives light amplified by the semiconductor optical amplifier 300 through the polarization controller 310 and the single mode optical fiber splitter 320 and converges and exits. That is, the light amplified by the semiconductor optical amplifier 300 is output through the output terminal (the second optical fiber collimator 360) in the single mode optical fiber splitter 320.

출력단(제2 광섬유-콜리메이터(360))에서 출력되는 파장은 갈바노미터 결합 거울(350)의 갈바노미터의 각도에 의해 결정되어지며 그 수식은 상술한 수학식 1과 같다. 따라서 파장 변환 광원이 되기 위해서는 갈바노미터를 정해진 각도와 일정한 속도로 변화시켜주면 된다.The wavelength output from the output terminal (second optical fiber-collimator 360) is determined by the angle of the galvanometer of the galvanometer coupling mirror 350, the equation is as shown in Equation 1 above. Therefore, to become a wavelength conversion light source, the galvanometer may be changed at a predetermined angle and at a constant speed.

도 2의 광대역 파장 변환 광원을 간략하게 다시 설명하면, 반도체 광 증폭기(300)에서 나온 빛은 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통하여 95%의 빛이 회절격자(340)로 진행하게 된다. 회절격자(340)에의해 1차 회절된 빛은 갈바노미터 결합 거울(350)에 의해서 반사되며, 반사된 빛은 회절격자에 의해 반사되어 반도체 광 증폭기로 들어가게 된다. 이러한 과정이 반복되어 빛은 증폭하게 되고 단일모드 광섬유 분배기(320)에 의해서 5%가 출력으로 나오게 된다.Referring briefly to the broadband wavelength converting light source of FIG. 2, 95% of the light from the semiconductor optical amplifier 300 passes through the single mode optical fiber splitter 320 to the diffraction grating 340. The first diffracted light by the diffraction grating 340 is reflected by the galvanometer coupling mirror 350, and the reflected light is reflected by the diffraction grating and enters the semiconductor optical amplifier. This process is repeated so that light is amplified and 5% is outputted by the single mode fiber splitter 320.

본 발명에서는 최대의 효율로 빛이 증폭될 수 있도록 단일모드 광섬유 분배 기(320)는 회절격자(340) 방향으로 진행하는 빛의 세기(반도체 광 증폭기(300)에서 나온 빛의 약 95%)와 출력단으로 진행하는 빛의 세기(반도체 광 증폭기(300)에서 나온 빛의 약 5%)의 비율을 적절하게 조절하고, 편광 조절기(310)를 사용하여 빛의 편광을 조절한다. 또한 효율을 높이기 위해서 회절격자(340)는 금이 도금된 것을 사용하였다. In the present invention, the single mode optical fiber splitter 320 has a light intensity (about 95% of the light emitted from the semiconductor optical amplifier 300) traveling in the direction of the diffraction grating 340 so that the light can be amplified at maximum efficiency. The ratio of the light intensity (about 5% of the light emitted from the semiconductor optical amplifier 300) to the output stage is appropriately adjusted, and the polarization controller 310 is used to adjust the polarization of the light. In addition, in order to increase efficiency, the diffraction grating 340 used a plated with gold.

본 발명은 페브릿-페럿이나 PZT를 사용하지 않고 갈바노미터를 사용하여 가변 범위를 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 고속으로 파장 가변을 할 수 있으며, 또한 광 대역의 반도체 광 증폭기(300)를 사용하기 때문에 광 대역의 파장 가변 광원을 구성할 수 있다.Since the present invention can not only widen the variable range using a galvanometer without using a ferret-ferret or PZT, but also can change the wavelength at high speed, and also use a wide band semiconductor optical amplifier 300. The variable wavelength light source of a wide band can be comprised.

본 발명은 회절격자(340)와 갈바노미터 결합 거울(350)로 특정 파장만 선택하는 광학계를 구성한다.The present invention constitutes an optical system that selects only a specific wavelength with the diffraction grating 340 and the galvanometer coupling mirror 350.

본 발명은 다이오드 레이저 대신 반도체 광 증폭기(300)를 사용하며, 단일모드 광섬유 분배기(320)를 사용하기 때문에 회절격자로 들어가는 빛의 입사각도와 상관없이 일정한 빛의 출력을 얻을 수 있다. In the present invention, the semiconductor optical amplifier 300 is used instead of the diode laser, and since the single mode optical fiber splitter 320 is used, a constant light output can be obtained regardless of the incident angle of light entering the diffraction grating.

도 3과 도 4는 본 발명의 광 대역 파장 변환 광원의 결과 그래프의 예이다. 3 and 4 are examples of the resulting graph of the broad band wavelength conversion light source of the present invention.

도 3의 본 발명의 광대역 파장 변환 광원에서 갈바노미터의 정지시와 구동시의 파장변화를 나타내는 그래프의 일예이다.FIG. 3 is an example of a graph showing wavelength changes at the time of stopping and driving the galvanometer in the broadband wavelength conversion light source of the present invention.

도 3의 (b)는 본 발명에서의 갈바노미터가 임의의 각도에서 멈췄을 때 특정 파장만이 증폭되고 있음을 보여주고 있다. 즉 도 3의 (b)는 수학식 1에 따라 파장이 약 840nm 되는 각도에서 갈바노미터가 멈추어 있을 경우 출력된 빛의 파장이 약 840nm의 파장만이 증폭되어 있음을 확인할 수 있다. 본 발명에서 갈바노미터의 각도를 제어하여 원하는 파장의 빛만을 증폭할 수 있음을 알 수 있다.3 (b) shows that only a specific wavelength is amplified when the galvanometer in the present invention stops at an arbitrary angle. That is, FIG. 3 (b) shows that when the galvanometer is stopped at an angle at which the wavelength is about 840 nm according to Equation 1, only the wavelength of the output light is about 840 nm. In the present invention, it can be seen that only the light having a desired wavelength can be amplified by controlling the angle of the galvanometer.

도 3의 (a)는 갈바노미터를 구동하였을 때 갈바노미터의 움직임에 의해서 특정 파장이 옮겨가면서 증폭되고 있음을 보여주며, 파장 가변 영역이 약 70nm, 반칙폭이 약 40nm 임을 보여준다.3 (a) shows that when a galvanometer is driven, a specific wavelength is amplified by the movement of the galvanometer, and the wavelength variable region is about 70 nm and the fouling width is about 40 nm.

도 4는 본 발명의 광대역 파장 변환 광원의 광강도를 시간에 따라 나타내는 그래프의 일예이다.Figure 4 is an example of a graph showing the light intensity of the broadband wavelength conversion light source of the present invention over time.

도 4에서는 갈바노미터가 움직이는 시간에 따라 특정 파장에서의 빛의 세기를 나타내며, 이는 파장 가변이 빠르게 변하고 있음을 보여준다. 즉, 본 발명의 광 대역 파장가변 광원은 넓은 파장 가변 영역을 가지며 가변 속도가 빠름을 알 수 있다. In FIG. 4, the intensity of light at a specific wavelength is shown as the galvanometer moves, indicating that the wavelength variation is rapidly changing. That is, it can be seen that the wide band wavelength variable light source of the present invention has a wide wavelength variable region and a fast variable speed.

일반적으로 단일모드 광섬유는 복굴절을 가지고 있기 때문에 빛의 광강도에 영향을 끼친다. 따라서 본 발명의 파장가변 광원의 광강도를 최대화하면서 빛의 모양을 가우시안에 가깝게 하기 위하여 편광 조절기를 사용하여 최적화하였다.In general, single-mode fiber has birefringence, which affects the light intensity of light. Therefore, in order to maximize the light intensity of the wavelength-variable light source of the present invention, the shape of light is optimized using a polarization controller.

본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다. The present invention is not limited to the above described and illustrated in the drawings, and of course, more modifications and variations are possible to those skilled in the art within the scope of the following claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 광대역 파장 변환 광원은 반도체 광 증폭기, 단일모드 광섬유 분배기, 갈바노미터를 사용하는 광대역 파장 변환을 갖는 파장 가변 광원을 제공하며, 회절격자로 입사되는 빛의 입사각도와 상관없이 일정한 빛의 출력을 얻을 수 있으며, 광 가변 범위가 넓고 속도가 빠르다.As described above, the broadband wavelength conversion light source of the present invention provides a tunable light source having a broadband wavelength conversion using a semiconductor optical amplifier, a single mode optical fiber splitter, and a galvanometer, and the incident angle of light incident on the diffraction grating Regardless of which light output is achieved, the light variable range is wide and the speed is fast.

다시말해, 본 발명은 반도체 광 증폭기, 단일모드 광섬유 분배기, 갈바노미터 등을 사용함으로써 빠른 속도의 광대역 파장 변환을 갖는 파장 가변 광원을 제공하며, 또한 반도체 광 증폭기와 단일모드 광섬유 분배기를 사용하기 때문에 상기 단일모드 광섬유 분배기에서 나온 회절격자 방향으로 나온 빛과 회절격자 사이의 각도와 상관없이 출력단으로 일정하게 나온다. 그러므로 본 발명의 파장 변환 광원을 사용하여 광간섭 결맞음 단층촬영장치를 쉽게 구성할 수 있으며, 단층촬영장치의 광원으로써 매우 유용할 것이다.In other words, the present invention provides a tunable light source having a fast broadband wavelength conversion by using a semiconductor optical amplifier, a single mode optical fiber splitter, a galvanometer and the like, and also uses a semiconductor optical amplifier and a single mode optical fiber splitter. Irrespective of the angle between the light exiting the diffraction grating from the single mode optical fiber splitter and the diffraction grating, the output is constantly output. Therefore, the optical interference coherence tomography apparatus can be easily constructed using the wavelength conversion light source of the present invention, and it will be very useful as a light source of the tomography apparatus.

본 발명의 파장 변환 광원은 파장 가변 영역과 반칙폭(FWHM)이 넓기 때문에 광간섭 결맞음 단층촬영장치에서 깊이 방향 해상도를 높여줄 수 있으며, 파장 변환 속도가 빠르기 때문에 빠른 영상 획득 속도를 가질 수 있다. The wavelength conversion light source of the present invention can increase the depth resolution in the optical coherence tomography apparatus because the wavelength variable region and the FWHM are wide, and have a high image acquisition speed because the wavelength conversion speed is fast.

Claims (15)

광 대역의 빛을 출력하는 반도체 광 증폭기(300); 상기 반도체 광 증폭기(300)로부터 광섬유를 통해 입사된 빛의 95%를 제1방향으로 그리고 5%를 제2방향으로 분배하여 진행시키는 단일모드 광섬유 분배기(320); 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)로부터 제1방향으로 진행된 빛을 수렴하여 일정한 크기의 평행한 빛을 출사하는 제 1광섬유-콜리메이터(330); 상기 제1광섬유-콜리메이터(330)로부터 입사된 일정한 크기의 평행한 빛을 회절시키는 회절격자(340); 갈바노미터에 거울을 부착한 것으로, 상기 회절격자(340)에서 입사된 빛을 상기 회절격자(340)로 반사하는 갈바노미터 결합 거울(350);을 적어도 구비하는 광대역 파장 변환 광원에 있어서,A semiconductor optical amplifier 300 for outputting light of a wide band; A single mode optical fiber splitter 320 for distributing 95% of light incident through the optical fiber from the semiconductor optical amplifier 300 in a first direction and 5% in a second direction; A first optical fiber collimator 330 for converging the light propagated in the first direction from the single mode optical fiber splitter 320 and outputting parallel light of a predetermined size; A diffraction grating (340) for diffracting parallel light having a predetermined size incident from the first optical fiber collimator (330); In a broadband wavelength conversion light source having a mirror attached to the galvanometer, at least a galvanometer coupling mirror 350 for reflecting the light incident from the diffraction grating 340 to the diffraction grating 340, 상기 회절격자(340)로부터의 회절된 빛(1차 회절 빛)은 상기 갈바노미터 결합 거울(350)에 의해 반사되어 상기 회절격자(340)에 다시 입사되고, 상기 회절격자(340)에 다시 입사된 빛은 상기 회절격자(340)에 의해 다시 반사되어 특정파장의 빛만이 상기 제1광섬유-콜리메이터(330)로 입사하게 되고, 상기 제1광섬유-콜리메이터(330)로 입사된 빛은 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통해 반도체 광증폭기(300)로 전달되어 증폭되며,Diffracted light (primary diffracted light) from the diffraction grating 340 is reflected by the galvanometer coupling mirror 350 to be incident again to the diffraction grating 340, and to the diffraction grating 340 again. The incident light is reflected back by the diffraction grating 340 so that only light having a specific wavelength is incident on the first optical fiber collimator 330, and the light incident on the first optical fiber collimator 330 is the single light. The amplification is delivered to the semiconductor optical amplifier 300 through the mode optical fiber splitter 320, 상기 제1광섬유-콜리메이터(330)로부터 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통해 반도체 광증폭기(300)로 입사되어 증폭된 빛이 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통해 제2방향으로 진행되며, 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)를 통해 제2방향으로 진행된 빛을 출력단인 제2 광섬유-콜리메이터(360)에서 수렴하여 출력하는 것을 특징으로 하는 광대역 파장 변환 광원.The light amplified by being incident from the first optical fiber collimator 330 into the semiconductor optical amplifier 300 through the single mode optical fiber splitter 320 proceeds in the second direction through the single mode optical fiber splitter 320, Wideband wavelength conversion light source, characterized in that for the output of the light proceeds in the second direction through the single-mode optical fiber splitter (320) converged from the second optical fiber-collimator (360). 삭제delete 삭제delete 광 대역의 빛을 발생시키는 반도체 광 증폭기, 상기 반도체 광 증폭기로부터 입사된 빛의 95%를 제1방향으로 그리고 5%를 제2방향으로 분배시켜주는 단일모드 광섬유 분배기(320)를 구비하는 광대역 파장 변환 광원에 있어서,Broadband wavelength with a semiconductor optical amplifier for generating light in a wide band, and a single mode optical fiber splitter 320 for distributing 95% of light incident from the semiconductor optical amplifier in a first direction and 5% in a second direction. In the conversion light source, 상기 단일모드 광섬유 분배기에서 나온 제1방향의 빛이 회절격자와 갈바노미터 결합 거울에 의해서 특정 파장만 선택하는 제1광학계;A first optical system in which light in the first direction from the single mode optical fiber splitter selects only a specific wavelength by a diffraction grating and a galvanometer coupling mirror; 상기 선택된 특정 파장이 상기 단일모드 광섬유 분배기로 다시 들어가 상기 반도체 광 증폭기에 전달되어, 상기 반도체 광 증폭기에 의해서 증폭되고, 증폭된 빛은 다시 상기 단일모드 광섬유 분배기를 통하여 전달되어 출력단(제2 광섬유-콜리메이터(360))으로 나오는 제2광학계;The selected specific wavelength is returned to the single mode optical fiber splitter and transmitted to the semiconductor optical amplifier, and amplified by the semiconductor optical amplifier, and the amplified light is again transmitted through the single mode optical fiber splitter to output the second optical fiber. A second optical system exiting the collimator 360; 를 구비하며,Equipped with 상기 특정파장은The specific wavelength
Figure 712008005451193-pat00008
Figure 712008005451193-pat00008
 (단, 여기서 λL은 선택된 빛의 파장이며, d는 회절격자(340)에서의 격자들 사이의 공간 거리이며, m은 회절 차수이며, α는 빛의 입사 각도이며, β는 회절 각도임)(Where λ L is the wavelength of the selected light, d is the spatial distance between the gratings in the diffraction grating 340, m is the diffraction order, α is the angle of incidence of the light, and β is the diffraction angle) 에 의해서 파장이 정해지는 것을 특징으로 하는 광대역 파장 변환 광원. A wavelength conversion light source, characterized in that the wavelength is determined by. 삭제delete 삭제delete 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 반도체 광 증폭기(300)와 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)의 사이에 편광조절기(310)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광대역 파장 변환 광원.And a polarization controller (310) between the semiconductor optical amplifier (300) and the single mode optical fiber splitter (320). 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 반도체 광증폭기(300)는 한 쪽이 AR/HR 코팅이 되어있어, 다른 한 쪽 방향으로만 빛이 진행하도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 광대역 파장 변환 광원.The semiconductor optical amplifier 300 is a wideband wavelength conversion light source, characterized in that one side is AR / HR coating, the light is made to proceed only in the other direction. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 반도체 광증폭기(300)는 800nm 대역에서 넓은 대여폭을 갖는 것을 특징으로 하는 광대역 파장 변환 광원.The semiconductor optical amplifier 300 is a broadband wavelength conversion light source, characterized in that having a wide rental width in the 800nm band. 삭제delete 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 회절격자(340)는 금이 도금된 것을 특징으로 하는 광대역 파장 변환 광원.The diffraction grating 340 is a broadband wavelength conversion light source, characterized in that the gold plated. 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 갈바노미터는 정해진 각도로 그리고 일정한 속도로 변화되도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 광대역 파장 변환 광원.And said galvanometer is adapted to vary at a predetermined angle and at a constant speed. 삭제delete 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 단일모드 광섬유 분배기(320)는 빛의 증폭을 최대 효율로 빛이 증폭될 수 있도록 회절격자(340) 방향과 출력단 방향으로 분배되는 빛 양의 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 광대역 파장 변환 광원.The single mode optical fiber splitter 320 is a broadband wavelength conversion light source, characterized in that for adjusting the ratio of the amount of light distributed in the direction of the diffraction grating (340) and the output end so that the light is amplified with the maximum efficiency. 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 특정 파장은 갈바노미터의 각도에 의해서 결정되어지는 것을 특징으로 하는 광대역 파장 변환 광원.And said specific wavelength is determined by the angle of the galvanometer.
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