KR100957133B1 - 결합 공진기를 포함하는 다파장 광섬유 레이저 장치 및다파장 레이저의 발진 방법 - Google Patents

결합 공진기를 포함하는 다파장 광섬유 레이저 장치 및다파장 레이저의 발진 방법 Download PDF

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Abstract

서로 연결된 제1 공진기 및 제2 공진기를 포함하며, 광신호를 미리 설정된 주파수에서 발진시켜 사이드 모드(side mode)의 광신호를 감소시키는 결합 공진기; 레이저 광신호를 생성하는 반도체 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier; SOA); 상기 반도체 광 증폭기에 의해 생성된 광신호를 복수 개의 광신호로 필터링하여 상기 제1 공진기에 인가하는 다파장 필터; 및 상기 제1 공진기로부터 광신호의 일부분 이상을 분리하여 출력하는 가변 광 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광섬유 레이저 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치 및 다파장 레이저의 발진 방법을 사용하면, 버니어(Vernier) 효과에 의해 효과적으로 사이드 모드(side mode)의 발진을 억제함으로써 단일 모드 다파장 레이저를 제공할 수 있으며, 출력 광 커플러의 출력비를 조절함으로써 발진 파장 대역을 변화시킬 수 있는 이점이 있다.
결합 공진기, 다파장 레이저, 단일 모드, 버니어 효과

Description

결합 공진기를 포함하는 다파장 광섬유 레이저 장치 및 다파장 레이저의 발진 방법{MULTIWAVELENGTH FIBER LASER APPARATUS INCLUDING COUPLED CAVITIES AND OSCILLATION METHOD OF MULTIWAVELENGTH LASER}
본 발명은 결합 공진기를 포함하는 다파장 광섬유 레이저 장치 및 다파장 레이저의 발진 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 반도체 광 증폭기에 의하여 생성된 레이저 광신호를 복수 개의 광신호로 필터링하고, 결합 공진기의 공진 조건을 만족하는 주파수에서 광신호를 발진시킴으로써 사이드 모드(side mode)의 광신호를 감소시켜 단일 모드 다파장 레이저를 생성하는 다파장 광섬유 레이저 장치 및 다파장 레이저의 발진 방법에 관한 것이다.
최근 인터넷의 확산으로 통신 트래픽이 증가하면서 복수 개의 파장을 다중화 시켜 하나의 광섬유를 통해 전송하는 파장 분할 다중(Wavelength Division Multiplexing; WDM) 방식이 널리 사용되고 있다. 또한, 광 펄스를 각 채널로 나누어 다중화되기 전의 펄스 열의 기본 반복 주파수에 미리 데이터 변조를 수행하고, 다시 각 채널을 광 영역에서 다중화하는 광시분할 다중(Optical Time Division Multiplexing; OTDM) 방식도 널리 사용된다.
이들 방식의 구현을 위해서는 파장 분할 다중화 시스템의 요구에 대응하는 광 장비 및 광 부품의 개발과 성능 검증이 필요하다. 이에 따라 다파장 광원에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있고, 이는 광섬유 센서나 분광학 등에도 응용되고 있다.
종래의 다파장 광원을 구현하는 방법으로는 다이오드 레이저를 다중화하는 방법이 있으나, 이는 구성이 복잡하고 장비가 고가이므로 광부품의 성능 및 특성 측정을 위한 목적으로는 적합하지 않다.
한편 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)나 어븀 첨가 광섬유 증폭기(Erbium-Doped Fiber Amplifier; EDFA)의 광원을 빗살 필터로 슬라이싱(slicing) 하는 방식이 있으나, 이는 채널당 출력 세기가 낮고 출력 평탄도가 좋지 않아 실용성이 떨어지는 단점이 있다.
이 밖에, 펨토초(femtosecond; 10-15 초) 모드 잠김된(mode locked) 레이저를 이용한 기술 및 높은 비선형성을 가지는 광섬유를 이용한 수퍼컨티늄(Supercontinuum)을 슬라이싱 하는 기술 등이 있지만, 소형화가 어렵고 고가인 단점이 있다.
전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 광신호가 복수 개의 공진기의 공진 조건을 동시에 만족하는 주파수에서만 발진이 되는 버니어(Vernier) 효과를 사용하여, 레이저의 출력광이 다른 모드로 전환되는 모드 호핑(mode hopping) 없이 안정된 단일 모드 발진이 가능한 다파장 광섬유 레이저 장치 및 다파장 레이저의 발진 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치는, 서로 연결된 제1 공진기 및 제2 공진기를 포함하며, 광신호를 미리 설정된 주파수에서 발진시켜 사이드 모드(side mode)의 광신호를 감소시키는 결합 공진기; 레이저 광신호를 생성하는 반도체 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier; SOA); 상기 반도체 광 증폭기에 의해 생성된 광신호를 복수 개의 광신호로 필터링하여 상기 제1 공진기에 인가하는 다파장 필터; 및 상기 제1 공진기로부터 광신호의 일부분 이상을 분리하여 출력하는 가변 광 커플러를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 레이저의 발진 방법은, 레이저 광신호를 생성하는 단계; 상기 단계에서 생성된 광신호를 복수 개의 광신호로 필터링하는 단계; 상기 단계에서 필터링된 광신호를 복수 개의 공진기를 포함하는 결합 공진기를 사용하여 미리 설정된 주파수에서 발진시켜, 사이드 모드(side mode)의 광신호를 감소시키는 단계; 및 광신호의 일부분 이상을 상기 결합 공진기로부터 분리하여 출력하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치 및 다파장 레이저의 발진 방법을 사용하면, 버니어(Vernier) 효과에 의해 효과적으로 사이드 모드(side mode)의 발진을 억제함으로써 단일 모드 다파장 레이저를 제공할 수 있다. 또한 다파장 필터의 파장 간격을 조절함으로써 발진하는 다파장 레이저의 발진 파장을 변화시킬 수 있으며, 출력 광 커플러의 출력비를 조절함으로써 발진 파장 대역을 변화시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 다파장 광섬유 레이저는 파장 분할 다중 수동형 광 네트워크(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network; WDM-PON)에서 경제적인 방송용 광원이나 파장 안정화 기술인 파장 잠김(injection locking)용 광원으로 사용 가능하다. 또한, 광섬유 센서, 광소자 테스트 및 분광학용 광원으로도 사용될 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치의 구성을 도시한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 상기 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치는 반도체 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier; SOA)(130), 다파장 필 터(140), 제1 및 제2 공진기(110, 120)를 포함하는 결합 공진기 및 가변 광 커플러(180)를 포함하여 구성된다.
결합 공진기는 복수 개의 공진기가 연결되어 구성되는 공진기로서, 도 1에 도시된 실시예에서는 제1 공진기(110), 제2 공진기(120) 및 광섬유 커플러(170)를 포함하여 구성된다. 주 공진기인 제1 공진기(110)와 부 공진기인 제2 공진기(120)는 모두 고리형이며, 광섬유 커플러(170)는 이들 두 공진기를 연결한다. 광신호는 제1 및 제2 공진기(110, 120) 내를 순환(round-trip)하면서 소정의 주파수에서 발진한다.
반도체 광 증폭기(130)는 전원 공급기(135)에 연결되며, 공급된 전기 에너지를 레이저 광으로 변환하여 레이저 광신호를 생성한다. 반도체 광 증폭기(130)에 의하여 생성되는 레이저 광신호는 일정 대역에 걸쳐 신호가 나타나는 광대역 출력 스펙트럼을 갖는다. 생성된 광신호는 고리형의 제1 공진기(110)에 인가된다.
반도체 광 증폭기(130)에서 생성된 광신호는 결합 공진기(110, 120)를 통하여 순환하므로, 도 1에 도시된 실시예에서 반도체 광 증폭기(130)는 광신호를 투과시킬 수 있는 투과형 광 증폭기로 구성된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 반도체 광 증폭기(130)는 어븀 첨가 광섬유 증폭기 (Erbium-Doped Fiber Amplifier; EDFA)로 구성될 수도 있다.
다파장 필터(140)는 제1 공진기(110)에 연결되며, 반도체 광 증폭기(130)에서 생성된 광대역 스펙트럼의 광신호를 수신한다. 다파장 필터(140)는 이를 통과하는 광신호를, 주기적인 주파수 간격으로 위치한 복수 개의 광신호로 필터링한다. 예컨대, 다파장 필터(140)로는 주파수 영역에서 주기적인 투과 특성을 갖는 인터리버(Interleaver), 패브리-패롯 필터(Fabry-Perot filter) 또는 어레이드 도파로(Arrayed waveguide grating; AWG) 등이 사용될 수 있다. 다파장 필터(140)에 의하여 광신호가 복수 개의 광신호로 필터링되어, 레이저 광신호의 다파장 발진이 가능해진다.
본 발명의 일 실시예에서는, 결합 공진기(110, 120) 내에서 광신호의 역방향 진행을 억제하기 위한 광 아이솔레이터(isolator)(150)가 제1 공진기(110)에 결합되어 사용될 수도 있다. 이 경우 광 아이솔레이터(150)는 제1 공진기(110) 내에서 반사에 의한 광신호의 역방향 진행을 억제하여 발진 효율을 향상시키는 역할을 한다.
도 1에 도시된 실시예에서 광 아이솔레이터(150)는 다파장 필터(140)와 인접하여 위치한다 그러나 이는 예시적인 것으로서, 광 아이솔레이터(150)는 광신호가 순환하는 공진기 내의 임의의 위치에 배치되더라도 동일한 작용 및 효과를 나타낼 수 있으며 이는 본 발명의 사상의 범위에 포함된다.
다파장 필터(140) 및 광 아이솔레이터(150)를 통과한 광신호는 제1 공진기(110), 제2 공진기(120) 및 광 커플러(170)를 포함하는 결합 공진기(110, 120)에 의하여 발진된다. 도 1에 도시된 실시예에서 결합 공진기는 제1 및 제2 공진기(110, 120)의 2개의 공진기를 포함하여 구성된다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 결합 공진기에 포함되는 공진기의 수는 2 이상의 임의의 숫자일 수 있다.
결합 공진기의 광 커플러(170)는 제1 공진기와 제2 공진기를 결합시키는 소 자이다. 광 커플러(170)에서 광신호의 일부는 제2 공진기(120)로 커플링 되고 일부는 제1 공진기(110)로 계속 진행하는데, 이때 버니어(Vernier) 효과로 인하여 두 공진기의 공진 조건을 모두 만족하는 주파수에서만 발진이 일어나게 된다. 본 발명의 일 실시예에서, 광 커플러(170)는 광신호를 50:50의 비율로 양 공진기에 분기할 수도 있다.
결합 공진기에서 제1 공진기(110)와 제2 공진기(120)의 길이를 각각 L1 및 L2 라 할 경우, 각 공진기의 공진 조건을 만족시키는 공진 모드의 위상조건은 아래 수학식 1 및 수학식 2로 표현된다.
βL1 = 2k1π
βL2 = 2k2π
상기 수학식 1 및 수학식 2에서 β 는 각각의 공진기내에서의 전파상수이고 k1 및 k2 는 양의 정수이다.
여기서, 제1 공진기(110) 및 제2 공진기(120)의 자유스펙트럼 범위(Free Spectral Range; FSR)를 각각 FSR1 및 FSR2 라고 상정한다. 이때, 버니어 효과로 인하여 전체 결합 공진기에서의 자유스펙트럼 범위는　FSR1 및 FSR2 의 최소 공배수 값을 갖게 된다. 따라서 각각의 공진기 길이에 따라 사이드 모드 억제 비율(Side Mode Suppression Ratio)이 결정되며, 단일 모드(single mode)의 다파장 광섬유 레이저를 얻을 수 있다.
본 명세서에서 모드란 레이저 광신호의 에너지 분포를 나타내기 위하여 사용되는 용어이다. 단일 모드란 임의의 채널의 광신호에서 피크(peak)가 하나인 경우를 의미하며, 멀티 모드(multi mode)란 임의의 채널 광신호가 메인 피크(main peak) 이외에도 다수의 사이드 피크(side peak)를 가지는 경우를 의미한다. 이때 사이드 모드의 광신호란 메인 피크 외에 사이드 피크에 해당하는 부분의 광신호들을 의미한다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 결합 공진기의 각 공진기(110, 120)에는 편광 조절기(160, 165)가 각각 연결되어 사용될 수도 있다. 편광 조절기(160, 165)는 다파장 광섬유 레이저 장치에서 사이드 모드 광신호의 크기가 최소화되도록 각 공진기 내의 광섬유의 편광을 조절한다. 편광 조절기(160, 165)를 사용하여 사이드 모드 신호를 최소화함으로써 더욱 안정적인 단일 모드 다파장 레이저 발진이 가능하다.
결합 공진기 및 편광 조절기(160, 165)를 통과하면서 생성된 단일 모드의 다파장 광신호는, 광신호의 출력을 위한 가변 광 커플러(180)에 입력된다. 가변 광섬유 커플러(180)는 입력된 광신호 중 소정의 비율의 신호를 결합 공진기로부터 분리하여 출력하고, 나머지 광신호는 다시 제1 공진기(110) 내에 순환시킨다.
본 발명의 일 실시예에서는, 가변 광 커플러(180)의 출력비를 조절함으로써 다파장 광섬유 레이저 장치의 발진 파장 대역을 원하는 대역으로 조절하는 것도 가 능하다. 예컨대, 가변 광 커플러(180)에서 광신호를 출력하지 않고 다시 결합 공진기에 입력하는 비율을 피드백 비율이라 정의할 경우, 피드백 비율을 증가시킬수록 다파장 광섬유 레이저 장치에서 출력되는 광신호의 파장이 증가한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치의구성을 도시한 구성도이다. 도 2를 참조하면, 상기 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치는 반도체 광 증폭기(230), 다파장 필터(240), 제3 및 제4 공진기(220, 225)를 포함하는 결합 공진기, 가변 광 커플러(270) 및 공진기 미러(21)를 포함하여 구성된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 결합 공진기는 제1 공진기(220), 제2 공진기(225) 및 광 커플러(260)를 포함하여 구성된다. 각 공진기(220, 225) 및 광 커플러(260)의 기능은 도 1을 참조하여 전술한 실시예와 동일하나, 도 2에 도시된 실시예에서는 결합 공진기의 주 공진기인 제1 공진기(220)가 직선형인 점에서 차이가 있다.
반도체 광 증폭기(230)에 의하여 생성된 레이저 광신호는 직선형 공진기인 제1 공진기(220)를 통과하여 진행하며, 공진기 미러(210)에서 다시 반사되어 제1 공진기(220) 내를 순환한다. 즉, 광신호는 제1 공진기(220)의 양 끝단에 위치한 반도체 광 증폭기(230)와 공진기 미러(210) 사이를 순환(round-trip)하며 이득을 얻게 된다. 이때, 광신호의 순환을 위하여 반도체 광 증폭기(230)는 반사형 반도체 광 증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier: RSOA)로 구성될 수 있다. 또한 공진기 미러(210)는 광섬유의 단면코팅이나 마이크로 옵틱(micro optic)을 이용한 미러 부착에 의하여 형성될 수 있다.
반도체 광 증폭기(230), 다파장 필터(240) 및 가변 광 커플러(270)의 구체적인 동작 및 기능은 도 1을 참조하여 전술한 실시예와 동일하므로, 본 발명의 기술 분야의 당업자에게 용이하게 이해될 수 있어 자세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 레이저의 발진 방법의 각 단계를 도시한 순서도이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 레이저 장치를 참조하여, 도 3에 도시된 실시예에 따른 다파장 레이저의 발진 방법이 설명된다.
상기 실시예에 따른 다파장 레이저의 발진 방법은, 반도체 광 증폭기(130)에 공급된 전기 에너지에 의하여 레이저 광신호를 생성하는 것으로 시작된다(S2). 생성된 광신호는 소정의 파장 대역에 걸친 광대역 신호이며, 다파장 필터(140)는 이를 주파수에 따른 복수 개의 광신호로 필터링한다(S2). 예컨대, 다파장 필터(140)는 반도체 광 증폭기(130)에 의해 생성된 광신호를 주기적인 파장 간격을 가지는 복수 개의 광신호로 필터링한다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 1에 도시된 실시예와 같이 결합 공진기의 주 공진기(110)가 고리형인 경우, 광 아이솔레이터(150)에 의하여 광신호의 역방향 진행을 억제하는 과정을 더 수행할 수도 있다(S3).
다파장 필터(140)에 의하여 필터링된 다파장 광신호는, 제1 공진기(110) 및 제2 공진기(120)를 포함하는 결합 공진기에 의하여 소정의 주파수에서 발진된다(S4). 발진 주파수는 제1 및 제2 공진기(110, 120)의 공진 조건을 모두 만족하는 주파수이다. 이때, 버니어(Vernier) 효과에 의하여 결합 공진기에서의 자유 스펙트럼 범위는 제1 공진기(110)의 자유 스펙트럼 범위 및 제2 공진기(120)의 자유 스펙트럼 범위의 공배수가 된다. 따라서, 이에 해당하지 않는 사이드 모드의 광신호가 억제되고, 단일 모드 다파장 광신호로 발진된다.
본 발명의 일 실시예에서는, 제1 및 제2 공진기(110, 120)에 각각 편광 조절기(160, 165)가 부착되어 사이드 모드 광신호의 세기가 최소화되도록 각 공진기 내의 광섬유의 편광을 조절하는 단계를 더 수행할 수도 있다(S5).
다음으로, 광신호의 출력을 위한 가변 광 커플러(180)는 소정의 비율만큼 광신호를 결합 공진기로부터 분리하여 출력한다(S6). 본 발명의 일 실시예에서는, 가변 광 커플러(180)의 출력비를 조절하여 출력 광신호의 파장 대역을 원하는 대역으로 조절하는 것도 가능하다. 예컨대, 가변 광 커플러(180)의 출력비가 감소할수록 출력 광신호의 파장 대역은 장파장 쪽으로 이동하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치의 출력 파형을 예시적으로 도시한 그래프이다. 상기 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치에서 다파장 필터는 100 GHz 간격을 갖는 50/100 GHz 인터리버를 사용하였으며, 출력을 위한 가변 광 커플러는　10 %의 출력비를 가지고, 결합 공진기의 주 공진기 및 부 공진기의 길이는 각각 15 m, 0.5 m 이다. 반도체 광 증폭기는 길이는 1 mm, 양 면 반사율은 0.01 %로, 200 mA의 공급 전류에서 약 21 dB의 광섬유간(fiber-to-fiber) 이득과 약 10 dBm 의 포화출력을 갖도록 구성되었다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 다른 다파장 광섬유 레이저 장치에 의해, 1565 nm 에서 1585 nm 의 파장 대역에서 100 GHz의 주파수 간격(0.8 nm의 파장 간격)으로 유사한 파워를 가지는 다파장 광섬유 레이저광신호가 출력되었다. 이때 사이드 모드 억압비(Side Mode Suppression Ratio; SMSR)는 약 40 dB 이며 각각의 광의 선폭은 0.1 nm 이하이다. 한편 본 발명의 다른 실시예에 따라, 50 GHz 또는 25 GHz 간격의 패브릿-패롯 필터를 다파장 필터로 사용할 경우 더 많은 파장을 가지는 다파장 레이저를 얻을 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치에서 가변 광 커플러의 피드백 비율 변화에 따른 출력 광신호의 스펙트럼을 예시적으로 도시한 그래프이다. 각각의 그래프(1, 2, 3, 4, 5, 6)는 각각 피드백 비율이 5%, 10%, 20%, 50%, 80% 및 90% 인 경우의 출력 광신호의 스펙트럼을 도시한다. 도시되는 바와 같이 피드백 비율이 커짐에 따라, 즉 출력비가 줄어듦에 따라 출력 광신호의 발진 파장 대역이 장파장 쪽으로 이동함을 알 수 있다. 이는 반도체 내부의 캐리어(carrier) 밀도가 증가하면 이득 곡선의 피크가 짧은 파장으로 이동하는 밴드 필링(band filling) 효과 때문이다. 따라서, 가변 광 커플러의 출력비를 조절함으로써 발진 파장 대역을 원하는 파장 대역으로 조절할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 종래의 다파장 광섬유 레이저 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치의 출력 광신호 중 임의의 하나의 파장 채널의 신호를 광 검출기 및 RF 스펙트럼 분석기로 측정한 RF 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 도 6a 및 도 6b는 모두 사이드 모드 부분의 광신호의 스펙트럼을 도시한다.
도 6a는 종래의 다파장 광섬유 레이저 장치의 출력 파형을 도시한다. 도 6a를 참조하면, 종래의 다파장 광섬유 레이저에서는 다수의 종(vertical) 모드가 발진한다.　반면, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치의 출력 파형을 도시한다. 도 6b를 참조하면, 상기 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치에서는 버니어 효과로 인하여 다수의 공진기의 공진 조건을 동시에 만족하는 주파수에서만 발진이 일어나므로 사이드 모드가 크게 감소함을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치 및 다파장 레이저의 발진 방법을 사용하면, 버니어(Vernier) 효과에 의해 효과적으로 사이드 모드(side mode)의 발진을 억제함으로써 단일 모드 다파장 레이저를 제공할 수 있다. 또한 다파장 필터의 파장 간격을 조절함으로써 다파장 레이저의 파장간격을 변화시킬 수 있으며, 출력 광 커플러의 출력비를 조절함으로써 발진 파장 대역을 변화시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 다파장 광섬유 레이저는 파장 분할 다중 수동형 광 네트워크(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network; WDM-PON)에서 경제적인 방송용 광원이나 파장 안정화 기술인 파장 잠김(injection locking)용 광원으로 사용 가능하다. 또한, 광섬유 센서, 광소자 테스트 및 분광학용 광원으로도 사용될 수 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.　
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 레이저의 발진 방법의 각 단계를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치의 출력 파형을 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치에서 가변 광 커플러의 출력비 변화에 따른 출력 광신호의 파장 대역 변화를 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 종래의 다파장 광섬유 레이저 장치의 출력 광신호를 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광섬유 레이저 장치의 출력 광신호와 비교하여 도시한 예시적인 그래프이다.

Claims (15)

  1. 서로 연결된 제1 공진기 및 제2 공진기를 포함하며, 광신호를 미리 설정된 주파수에서 발진시켜 사이드 모드(side mode)의 광신호를 감소시키는 결합 공진기;
    레이저 광신호를 생성하는 반도체 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier; SOA);
    상기 반도체 광 증폭기에 의해 생성된 광신호를 복수 개의 광신호로 필터링하여 상기 제1 공진기에 인가하는 다파장 필터; 및
    상기 제1 공진기로부터 광신호의 일부분 이상을 분리하여 출력하는 가변 광 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광섬유 레이저 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다파장 필터는,
    인터리버(Interleaver) 또는 패브리-패롯 필터(Fabry-Perot filter)인 것을 특징으로 하는 다파장 광섬유 레이저 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 주파수는 상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기의 공진 조 건을 만족하는 주파수인 것을 특징으로 하는 다파장 광섬유 레이저 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기 각각에 연결되어, 사이드 모드의 광신호가 최소화 되도록 상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기의 편광을 조절하는 편광 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광섬유 레이저 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 공진기는 고리형 공진기인 것을 특징으로 하는 다파장 광섬유 레이저 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 공진기에 연결되어 광신호의 역방향 진행을 억제하는 광 아이솔레이터(isolator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광섬유 레이저 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 공진기는 직선형 공진기이며,
    상기 반도체 광 증폭기는 상기 제1 공진기의 한쪽 끝에 연결된 반사형 반도체 광 증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier; RSOA)이고,
    상기 제1 공진기의 다른쪽 끝에 연결되어 광신호를 반사하는 공진기 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광섬유 레이저 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 다파장 광섬유 레이저 장치는,
    상기 가변 광 커플러의 출력비에 따라 상이한 파장 대역의 광신호를출력하는 것을 특징으로 하는 다파장 광섬유 레이저 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 광신호는 서로 상이한 파장 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 다파장 광섬유 레이저 장치.
  10. 레이저 광신호를 생성하는 단계;
    상기 단계에서 생성된 광신호를 복수 개의 광신호로 필터링하는 단계;
    상기 복수 개의 광신호로 필터링하는 단계에서 필터링된 광신호를 복수 개의 공진기를 포함하는 결합 공진기를 사용하여 미리 설정된 주파수에서 발진시켜, 사이드 모드(side mode)의 광신호를 감소시키는 단계; 및
    광신호의 일부분 이상을 상기 결합 공진기로부터 분리하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저의 발진 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 미리 설정된 주파수는 상기 복수 개의 공진기의 공진 조건을 만족하는 주파수인 것을 특징으로 하는 다파장 레이저의 발진 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 사이드 모드의 광신호를 감소시키는 단계는,
    사이드 모드의 광신호가 최소화 되도록 상기 복수 개의 공진기의 편광을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저의 발진 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 복수 개의 광신호로 필터링하는 단계 후 및 상기 사이드 모드의 광신호를 감소시키는 단계 전에,
    상기 결합 공진기 내의 광신호의 역방향 진행을 억제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저의 발진 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 광신호의 일부분 이상을 상기 결합 공진기로부터 분리하여 출력하는 단계는,
    출력되는 광신호의 비율에 따라 상이한 파장 대역의 광신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저의 발진 방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 복수 개의 광신호는 서로 상이한 파장 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저의 발진 방법.
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