KR100973981B1 - 주파수 가변 신호 발생 장치 및 방법 - Google Patents

주파수 가변 신호 발생 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

주파수 가변 신호 발생 장치는, 광원, 하나 이상의 공진기, 스트레인에 의해 변형 가능한 구조물, 제1 및 제2 광섬유 격자, 및 광전변환기를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 광섬유 격자는 공진기 내에서 발진하는 광신호 중 제1 파장 및 제2 파장의 광신호를 필터링할 수 있다. 제1 및 제2 광섬유 격자는 구조물상에 위치하는 반사형 광섬유 격자일 수 있다. 또는, 제1 광섬유 격자는 구조물상에 위치하는 위상천이 광섬유 격자이며, 제2 광섬유 격자는 공진기에 광학적으로 연결된 반사형 광섬유 격자일 수도 있다. 광전변환기는 제1 및 제2 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수의 신호를 생성할 수 있다. 제1 및 제2 파장 사이의 간격은 구조물이 변형된 정도에 대응될 수 있다.
마이크로파, 쌍파장 광섬유 레이저, 단일모드, 비팅

Description

주파수 가변 신호 발생 장치 및 방법{Apparatuses and methods for generating signals with variable frequency}
실시예들은 주파수 가변 신호 발생 장치 및 주파수 가변 신호 발생 방법에 관한 것이다.
최근 광 기술을 기반으로 마이크로파 신호 발생은 무선 가입자망, 위상 어레이 안테나, 광-무선(Radio Over Fiber; ROF) 시스템 등에 사용되면서 많은 관심을 끌고 있다. 이러한 기술은 광을 이용함으로써 전자기파에 의한 간섭현상이 없고, 대역폭이 크며, 손실이 적은 광섬유를 이용할 수 있는 등의 장점을 갖고 있다. 광 기술 기반 마이크로파 발생은 낮은 위상잡음을 갖는 고주파의 신호를 두 개의 서로 다른 파장의 광신호를 비팅(beating)시켜 광전 변환함으로써 얻을 수 있다.
종래 기술에 따라 광파를 이용하여 마이크로파 신호를 발생시킬 수 있는 방법으로는, 위상잡음을 낮추기 위하여 위상 잠금된 서로 다른 두 레이저 광을 비팅시키는 방법 또는 외부 변조기를 사용하는 방법 등이 있다. 하지만 이 경우 고순도의 기준 고주파 신호기가 필요하다. 또 다른 종래 기술에 따른 방법으로는 기준 고주파 신호원 없이 마이크로파를 발생시키기 위하여 두 파장의 단일 종모드를 갖는 광섬유 레이저를 이용하는 방법이 있다.
나아가, "초협대역 대역투과 필터 기반 광섬유 레이저 광원을 이용한 주파수 가변 신호 발생 장치"의 명칭을 가진 대한민국 등록 특허 제10-767722호는 광섬유 레이저를 초협대역 투과 필터를 이용하여 단일 종파 모드로 동작시켜 발진하는 두 파장의 광원을 비팅시키는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 전술한 종래 기술에 따른 방법들은 마이크로파의 주파수 변환이 쉽지 않은 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은, 스트레인에 의하여 발진 파장 사이의 간격이 변화하는 쌍파장 광원을 구현하고, 쌍파장 광신호를 비팅시켜 발진 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수의 신호를 발생시키는 주파수 가변 신호 발생 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 주파수 가변 신호 발생 장치는, 광신호를 생성하는 광원; 상기 광원의 광신호가 입력되며, 서로 광학적으로 연결되고, 서로 상이한 공진 조건을 갖는 제1 및 제2 공진기; 상기 제1 공진기에 광학적으로 연결되며, 스트레인에 의하여 변형 가능한 구조물; 상기 구조물 상에 위치하며, 각각 제1 파장 및 제2 파장의 광신호를 필터링하는 제1 광섬유 격자 및 제2 광섬유 격자; 및 상기 제1 공진기에 광학적으로 연결되며, 상기 제1 파장 및 제2 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수의 신호를 생성하는 광전변환기를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 주파수 가변 신호 발생 장치는, 광신호를 생성하는 광원; 상기 광원의 광신호가 입력되는 공진기; 상기 공진기에 광학적으로 연결되며, 스트레인에 의하여 변형 가능한 구조물; 상기 구조물상에 위치하며, 제1 파장 및 제2 파장을 포함하는 파장 대역의 광신호를 투과하는 제1 광섬유 격자; 상기 공진기에 광학적으로 연결되며, 상기 제1 광섬유 격자에서 투과된 광신호 중 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장의 광신호를 필터링하는 제2 광섬유 격자; 및 상기 공진기에 광학적으로 연결되며, 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수의 신호를 생성하는 광전변환기를 포함할 수 있다.
실시예들에 따른 주파수 가변 신호 발생 장치에서, 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격은 상기 구조물이 변형된 정도에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따른 주파수 가변 신호 발생 방법은, 광신호를 생성하는 단계; 제1 광섬유 격자 및 제2 광섬유 격자를 이용하여, 광신호 중 제1 파장 및 제2 파장의 광신호를 각각 필터링하는 단계; 상기 제1 광섬유 격자 및 상기 제2 광섬유 격자에 인가되는 스트레인을 이용하여 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격을 조절하는 단계; 및 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수의 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 주파수 가변 신호 발생 방법은, 광신호를 생성하는 단계; 제1 광섬유 격자를 이용하여, 광신호 중 제1 파장 및 제2 파장을 포함하는 파장 대역의 광신호를 투과시키는 단계; 제2 광섬유 격자를 이용하여, 상기 제1 광섬유 격자를 투과한 광신호 중 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장의 광신호를 필터링하는 단계; 상기 제1 광섬유 격자에 인가되는 스트레인을 이용하여 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격을 조절하는 단계; 및 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수의 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들에 따른 주파수 가변 신호 발생 장치 및 방법을 이용하면, 하나 이상의 광섬유 격자를 스트레인에 의하여 변형되는 구조물상에 위치시킴으로써, 쌍파 장 광신호의 발진 파장 사이의 간격을 구조물의 변형에 의하여 조절할 수 있다. 결과적으로, 쌍파장 광신호로부터 생성되는 비팅(beating) 신호의 주파수를 효과적으로 변화시킬 수 있다.
또한, 실시예들에 따른 주파수 가변 신호 발생 장치 및 방법은, 광섬유 레이저를 이용하여 마이크로파 신호를 발생시킬 수 있으므로 전자기파에 의한 간섭현상이 없으며, 손실이 적은 광섬유를 이용할 수 있어 광통신 및 광-무선(Radio Over Fiber; ROF)시스템에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 실시예들을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 경우에는 이를 생략한다.
도 1은 일 실시예에 따른 주파수 가변 신호 발생 장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 주파수 가변 신호 발생 장치는 광원(120), 제1 및 제2 공진기(110, 115), 변형 가능한 구조물(150), 제1 및 제2 광섬유 격자(160, 165) 및 광전변환기(190)를 포함할 수 있다.
광원(120)은 전원(125)의 전력을 이용하여 증폭된 광신호를 생성하기 위한 소자일 수 있다. 예를 들어, 광원(120)은 반도체형 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier; SOA)를 포함할 수도 있다. 반도체형 광 증폭기가 광원(120)에 사용되는 경우, 반도체형 광 증폭기의 비균질 넓어지기(inhomogeneous broadening) 현상으로 인하여 복수 개의 파장의 광신호를 동시에 발진시킬 수 있다. 광원(120)에서 생성된 광신호는 제1 공진기(110)에 입력될 수 있다.
광원(120)의 광신호는 제1 공진기(110) 내에서 발진할 수 있다. 또한, 제1 공진기(110)는 제2 공진기(115)와 광학적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제2 공진기(115)는 제1 광 커플러(180)를 통하여 제1 공진기(110)와 연결될 수 있다. 제1 광 커플러(180)는 50:50 커플러일 수도 있다. 광원(120)의 광신호는 제1 및 제2 공진기(110, 115)의 공진 조건을 동시에 만족하는 주파수에서만 발진할 수 있다. 따라서, 단일 모드의 광신호를 얻을 수 있다. 예컨대, 광신호는 버니어(Vernier) 효과로 인하여 단일 종모드로 발진하는 신호일 수 있다.
가변 주파수 신호 발생 장치는, 제1 공진기(110)에 광학적으로 연결된 광 아이솔레이터(130)를 더 포함할 수도 있다. 광 아이솔레이터(130)는 반사에 의한 광의 역방향으로의 진행을 억제하여 발진 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
구조물(150)은 광 순환기(140)를 통하여 제1 공진기(110)에 광학적으로 연결될 수 있다. 광 순환기(140)는 복수 개의 포트를 포함하며, 각 포트로 입력된 광신호를 인접하는 포트로 전달할 수 있다. 예컨대, 광 순환기(140)가 제1 내지 제3 포트를 갖는 경우, 제1 포트->제2 포트->제3 포트의 순서로 광신호를 전달할 수 있다. 이 경우 광 순환기(140)의 제1 포트 및 제3 포트는 제1 공진기(110)에 광학적으로 연결되고, 제2 포트는 구조물(150)에 광학적으로 연결될 수 있다.
구조물(150)은 광 순환기(140)를 통하여 광신호를 전달받을 수 있다. 구조물(150)은 스트레인에 의하여 변형될 수 있다. 예를 들어, 구조물(150)은 스트레인 에 의하여 변형 가능한 얇은 금속판 등을 포함할 수 있다. 구조물(150)의 구성 및 기능에 대해서는 도 2를 참조하여 상세히 후술한다.
구조물(150)상에는 제1 및 제2 광섬유 격자(160, 165)가 위치할 수 있다. 제1 및 제2 광섬유 격자(160, 165)는 전달된 광신호 중 특정 파장의 광신호를 필터링할 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 광섬유 격자(160, 165)는 각각 제1 파장 및 제2 파장의 광신호를 반사하는 반사형 광섬유 격자일 수도 있다.
광 순환기(140)로부터 구조물(150)에 광신호가 입력되면, 제1 및 제2 광섬유 격자(160, 165)에서 각각 제1 파장 및 제2 파장의 광신호가 반사될 수 있다. 반사된 광신호는 다시 광 순환기(140)의 제2 포트로 전달될 수 있다. 광 순환기(140)의 제2 포트에 도달한 광신호는 광 순환기(140)의 제3 포트를 통하여 다시 제1 공진기(110)에 입력될 수 있다.
제1 및 제2 공진기(110, 115)는 각각에 광학적으로 연결된 편광조절기(170, 175)를 더 포함할 수도 있다. 편광조절기(170, 175)를 사용하여 각 공진기(110, 115) 내의 광신호의 편광을 조절함으로써, 안정적인 단일 모드로 발진하는 광신호를 얻을 수 있다.
광전변환기(190)는 제2 광 커플러(185)를 통하여 제1 공진기(110)에 광학적으로 연결될 수 있다. 제2 광 커플러(185)는 제1 공진기(110) 내의 광신호의 일부를 광전변환기(190)로 전달할 수 있다. 예컨대, 제2 광 커플러(185)는 일부 광신호를 제1 공진기(110) 내에 순환시키면서, 일부 광신호를 제1 공진기(110)로부터 빼내어 광전변환기(190)에 전달할 수 있다.
광전변환기(190)는 입력된 광신호를 비팅(beating)시켜 전기 신호를 생성할 수 있다. 광전변환기(190)는 제1 파장을 갖는 광신호 및 제2 파장을 갖는 광신호의 비팅 주파수에 해당하는 주파수의 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 광전변환기(190)에서 생성되는 신호는 마이크로파일 수도 있다. 광전변환기(190)는 포토디텍터(미도시)를 포함할 수도 있다. 이때, 포토디텍터의 대역폭은 얻고자 하는 마이크로파의 주파수 범위보다 클 수 있다.
예컨대, 광전변환기(190)에 입력되는 두 광신호의 전기장은 하기 수학식 1 에 의하여 표현될 수 있다.
Figure 112009000230244-pat00001
상기 수학식 1에서,
Figure 112009000230244-pat00002
는 각각 제1 파장의 광신호 및 제2 파장의 광신호의 세기이며,
Figure 112009000230244-pat00003
,
Figure 112009000230244-pat00004
는 각각 해당하는 광신호의 광주파수와 위상을 나타낸다.
한편, 광전변환기(190)에 입력되는 두 광신호의 중첩 신호는 하기 수학식 2에 의해 표현될 수 있다.
Figure 112009000230244-pat00005
광전변환기(190)에서의 전류는 입사되는 광세기에 비례하고, 따라서 이는 하기 수학식 3으로 표현되는 전체 전기장의 제곱에 비례하게 된다.
Figure 112009000230244-pat00006
상기 수학식 3에서
Figure 112009000230244-pat00007
는 두 광신호의 위상차를 나타내며,
Figure 112009000230244-pat00008
는 두 광신호의 주파수차를 나타낸다.
즉 두 광신호의 비팅으로 생기는 전기 신호(RF)의 주파수는 두 광신호의 주파수 차와 동일하게 된다.
이상과 같이 구성된 주파수 가변 신호 발생 장치는, 구조물(150)의 변형된 정도에 따라서 광전변환기(190)에서 생성되는 신호(예컨대, 마이크로파)의 주파수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 구조물(150)상에 위치하는 제1 및 제2 광섬유 격자(160, 165)에 서로 상이한 방향의 스트레인이 인가될 경우, 두 광섬유 격자(160, 165)의 반사 파장이 서로 다른 방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 쌍파장 광신호의 발진 파장 사이의 간격이 변화할 수 있으며, 결과적으로 쌍파장 광신호로부터 생성 되는 신호의 주파수가 변화할 수 있다.
도 2a는 도 1의 주파수 가변 신호 발생 장치에 포함되는 구조물을 도시한 사시도이며, 도 2b는 도 2a에 도시된 구조물의 평면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 구조물(150)은 제1 원판(210), 제2 원판(220) 및 평판(230)을 포함할 수 있다. 제1 원판(210)은 안이 뚫려 있을 수 있다. 제1 원판(210)은 회전 가능하게 형성될 수 있다. 제2 원판(220)은 제1 원판(210) 안에 위치할 수 있다. 제1 및 제2 원판(210, 220)은 각각 금속 또는 다른 적당한 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 지지대(240, 245)는 제1 및 제2 원판(210, 220)의 경계에 인접하여 위치할 수 있다. 제1 및 제2 지지대(240, 245) 각각에는 홈이 형성될 수 있다. 제1 지지대(240)는 홈에 위치하는 나사(250)를 통해 제2 원판(220)에 고정될 수 있다. 또한, 제1 지지대(240)는 나사(260)를 통하여 제1 원판(210)에 고정될 수 있다. 마찬가지로, 제2 지지대(245)는 홈에 위치하는 나사(255)를 통하여 제2 원판(220)에 고정될 수 있다. 또한, 제2 지지대(245)는 나사(265)를 통하여 제1 원판(210)에 고정될 수 있다.
평판(230)은 제1 및 제2 지지대(240, 245) 사이에 고정될 수 있다. 제1 원판(210)이 회전되면, 제1 원판에 위치한 나사(260, 265)는 제1 원판(210)과 같이 회전하게 된다. 반면, 제2 원판(220)에 위치한 나사(250, 255)는 움직이지 않는다. 따라서, 제1 및 제2 지지대(240, 245) 각각의 각도가 변화할 수 있다. 결과적으로, 제1 및 제2 지지대(240, 245) 사이에 고정된 평판(230)이 변형될 수 있다. 예컨대, 평판(230)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이 영문자 'S' 형상으로 변형될 수 있다. 평판(230)은 스트레인에 의하여 변형 가능한 임의의 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 평판(230)은 상대적으로 얇은 두께의 금속판일 수도 있다.
도 2b를 참조하면, 변형된 평판(230)은 제1 방향으로 변형되는 제1 영역(A1) 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 변형되는 제2 영역(A2)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 방향은 제1 방향과 반대 방향일 수도 있다. 평판(230)의 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)에는 각각 제1 및 제2 광섬유 격자(160, 165)가 위치할 수 있다.
제1 영역(A1)에 위치한 제1 광섬유 격자(160)에 인가되는 스트레인의 방향과, 제2 영역(A2)에 위치한 제2 광섬유 격자(165)에 인가되는 스트레인의 방향은 서로 반대일 수 있다. 예를 들어, 스트레인에 의하여 제1 광섬유 격자(160)의 반사 파장이 증가하는 경우, 제2 광섬유 격자(165)의 반사 파장은 감소할 수 있다. 결과적으로, 평판(230)에 인가된 스트레인에 의하여 제1 및 제2 광섬유 격자(160, 165)의 반사 파장 사이의 간격이 변화할 수 있다.
평판(230)의 각 영역(A1, A2)에 인가되는 스트레인은 제1 원판(210)의 회전 각도에 따라 변화할 수 있다. 따라서, 제1 원판(210)의 회전 각도를 변화시킴으로써, 제1 광섬유 격자(160)와 제2 광섬유 격자(165)의 반사 파장 사이의 간격을 변화시킬 수 있다. 한편, 주파수 가변 신호 발생 장치는 제1 원판(210)에 연결되어 제1 원판(210)의 회전 각도를 조절하기 위한 각도 조절기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
도 3a는 도 1에 도시된 주파수 가변 신호 발생 장치에서 쌍파장 광신호의 파형을 예시적으로 도시한 그래프이다. 도 3a를 참조하면, 제1 및 제2 광섬유 격자에 의하여 필터링된 쌍파장 광신호는 제1 파장(λ1) 및 제2 파장(λ2)을 갖는 광신호일 수 있다.
도 3b는 도 1에 도시된 주파수 가변 신호 발생 장치에서 광전변환기에 의하여 생성된 신호의 파형을 예시적으로 도시한 그래프이다. 도 3b를 참조하면, 광전변환기에 의하여 생성되는 신호는 제1 파장 및 제2 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수(f0)를 가질 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 주파수 가변 신호 발생 장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 주파수 가변 신호 발생 장치는 광원(420), 공진기(410), 변형 가능한 구조물(450), 제1 및 제2 광섬유 격자(460, 465) 및 광전변환기(490)를 포함할 수 있다. 한편, 도 4에서 광원(420), 전원(425), 광 아이솔레이터(430), 편광조절기(470), 광 커플러(485), 및 광전변환기(490)의 구성 및 기능은 도 1을 참조하여 전술한 주파수 가변 신호 발생 장치의 대응되는 구성요소의 구성 및 기능과 동일하므로, 자세한 설명을 생략한다.
광원(120)의 광신호는 공진기(410)에 입력될 수 있다. 광신호는 공진기(410) 내에서 발진될 수 있다. 공진기(410)에는 구조물(450)이 광학적으로 연결될 수 있 다. 구조물(450)은 인가된 스트레인에 의하여 변형될 수 있다. 구조물(450)의 구성 및 기능은 도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 구조물(150)과 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
제1 광섬유 격자(460)는 구조물(450)상에 위치할 수 있다. 제1 광섬유 격자(460)는 소정의 중심 파장에서 상대적으로 낮은 투과도를 가지며, 상기 중심 파장에 인접한 제1 파장 및 제2 파장에서 상대적으로 높은 투과도를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 광섬유 격자(460)는 제1 파장 및 제2 파장에서 초 협대역 투과폭을 갖는 위상천이 광섬유 격자일 수 있다. 한편, 구조물(450)이 변형되는 경우, 구조물(450)상에 위치한 제1 광섬유 격자(460)에 스트레인이 인가되어, 제1 파장 및 제2 파장 사이의 간격이 변화할 수 있다.
제2 광섬유 격자(465)는 광 순환기(440)를 통하여 공진기(410)에 연결될 수 있다. 예컨대, 광 순환기(440)의 제1 포트 및 제3 포트는 공진기(410)에 광학적으로 연결되고, 광 순환기(440)의 제2 포트는 제2 광섬유 격자(465)에 광학적으로 연결될 수 있다. 제1 광섬유 격자(460)에서 투과된 광신호는 광 순환기(440)의 제1 포트로 입력될 수 있다. 입력된 광신호는 광 순환기(440)의 제2 포트를 통하여 제2 광섬유 격자(465)로 전달될 수 있다. 제1 광섬유 격자(460)에서 투과된 광신호가 다시 제2 광섬유 격자(465)에서 반사됨으로써, 전술한 제1 파장 및 제2 파장의 광신호만이 필터링될 수 있다. 이를 위하여, 제2 광섬유 격자(465)는 반사형 광섬유 격자일 수 있다. 또한, 제2 광섬유 격자(465)는 제1 광섬유 격자(460)와 동일한 중심 파장을 가질 수도 있다.
도 5a는 도 4에 도시된 주파수 가변 신호 발생 장치에서 제1 광섬유 격자의 투과 스펙트럼 및 제2 광섬유 격자의 반사 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 도 5a에서 실선(500)은 제1 광섬유 격자의 투과 스펙트럼을 도시하며, 점선(510)은 제2 광섬유 격자의 반사 스펙트럼을 도시한다.
도시되는 바와 같이, 제1 광섬유 격자는 소정의 중심 파장(λ0)에서 상대적으로 낮은 투과도를 가지며, 중심 파장(λ0)에 대해 대칭적으로 위치하는 제1 파장(λ1) 및 제2 파장(λ2)에서 상대적으로 높은 투과도를 가질 수 있다. 제1 광섬유 격자는 상기 제1 파장(λ1) 및 제2 파장(λ2)을 포함하는 소정의 파장 대역의 광신호를 투과시킬 수 있다.
제2 광섬유 격자는 소정의 중심 파장(λ0)에서 상대적으로 높은 반사도를 가질 수 있다. 제1 광섬유 격자 및 제2 광섬유 격자의 중심 파장은 서로 동일하거나, 또는 서로 인접할 수도 있다. 따라서, 제1 광섬유 격자에서 투과된 광신호를 제2 광섬유 격자에 입력할 경우, 제1 광섬유 격자의 투과도 및 제2 광섬유 격자의 반사도가 공통적으로 높은 파장의 광신호를 필터링할 수 있다. 예컨대, 제1 파장(λ1) 및 제2 파장(λ2)의 광신호를 필터링할 수 있다.
도 5b는 제1 광섬유 격자 및 제2 광섬유 격자를 이용하여 필터링된 광신호의 파형을 예시적으로 도시한 그래프이다. 도시되는 바와 같이, 필터링된 광신호는 제1 파장(λ1) 및 제2 파장(λ2)을 가질 수 있다. 따라서, 제1 광섬유 격자 및 제2 광 섬유 격자를 이용하여 쌍파장 광신호를 생성하는 것이 가능하다.
이상에서 살펴본 실시예들에 따른 주파수 가변 신호 발생 장치 및 이를 이용한 주파수 가변 신호 발생 방법은, 구조물이 변형됨에 따라 광섬유 격자에 인가되는 스트레인을 이용하여 쌍파장 광신호의 발진 파장 사이의 간격을 변화시킬 수 있다. 결과적으로, 발진 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수를 갖는 신호의 주파수를 가변할 수 있는 이점이 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 특허 청구 범위에 속한다고 볼 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 주파수 가변 신호 발생 장치의 개략도이다.
도 2a는 도 1의 주파수 가변 신호 발생 장치에 포함된 구조물의 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 구조물의 평면도이다.
도 3a는 도 1의 주파수 가변 신호 발생 장치의 쌍파장 광신호의 파형을 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 3b는 도 1의 주파수 가변 신호 발생 장치에서 광전변환기에 의해 생성되는 신호의 파형을 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 주파수 가변 신호 발생 장치의 개략도이다.
도 5a는 도 4의 주파수 가변 신호 발생 장치에서 제1 광섬유 격자의 투과 스펙트럼 및 제2 광섬유 격자의 반사 스펙트럼을 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 5b는 도 4의 주파수 가변 신호 발생 장치의 쌍파장 광신호의 파형을 예시적으로 도시한 그래프이다.

Claims (20)

  1. 광신호를 생성하는 광원;
    상기 광원의 광신호가 입력되며, 서로 광학적으로 연결되고, 서로 상이한 공진 조건을 갖는 제1 및 제2 공진기;
    상기 제1 공진기에 광학적으로 연결되며, 스트레인에 의하여 변형 가능한 구조물;
    상기 구조물 상에 위치하며, 각각 제1 파장 및 제2 파장의 광신호를 필터링하는 제1 광섬유 격자 및 제2 광섬유 격자; 및
    상기 제1 공진기에 광학적으로 연결되며, 상기 제1 파장 및 제2 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수의 신호를 생성하는 광전변환기를 포함하되,
    상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격은 상기 구조물이 변형된 정도에 대응되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구조물은 제1 방향으로 변형되는 제1 영역 및 제2 방향으로 변형되는 제2 영역을 포함하되,
    상기 제1 광섬유 격자 및 상기 제2 광섬유 격자는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 구조물은,
    안이 뚫린 제1 원판, 상기 제1 원판 안의 제2 원판, 및 상기 제1 원판 및 상기 제2 원판과 연결되며 상기 제1 원판이 회전함에 따라 변형되는 평판을 포함하며,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상기 평판상에 위치하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 광섬유 격자 및 상기 제2 광섬유 격자 각각은 반사형 광섬유 격자인 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 공진기 및 상기 구조물 사이에 광학적으로 연결되는 광 순환기를 더 포함하며,
    상기 광 순환기는 상기 제1 공진기에 광학적으로 연결된 제1 포트, 상기 구 조물에 광학적으로 연결된 제2 포트, 및 상기 제1 공진기에 광학적으로 연결된 제3 포트를 구비한 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기 각각에 광학적으로 연결된 편광조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은 반도체 광 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 공진기 및 상기 제2 공진기 각각은 링 공진기인 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 공진기에 광학적으로 연결된 광 아이솔레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  10. 광신호를 생성하는 광원;
    상기 광원의 광신호가 입력되는 공진기;
    상기 공진기에 광학적으로 연결되며, 스트레인에 의하여 변형 가능한 구조물;
    상기 구조물상에 위치하며, 제1 파장 및 제2 파장을 포함하는 파장 대역의 광신호를 투과하는 제1 광섬유 격자;
    상기 공진기에 광학적으로 연결되며, 상기 제1 광섬유 격자에서 투과된 광신호 중 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장의 광신호를 필터링하는 제2 광섬유 격자; 및
    상기 공진기에 광학적으로 연결되며, 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수의 신호를 생성하는 광전변환기를 포함하되,
    상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격은 상기 구조물이 변형된 정도에 대응되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 구조물은, 제1 방향으로 변형되는 제1 영역 및 제2 방향으로 변형되는 제2 영역을 포함하되,
    상기 제1 광섬유 격자는 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 구조물은,
    안이 뚫린 제1 원판, 상기 제1 원판 안의 제2 원판, 및 상기 제1 원판 및 상기 제2 원판과 연결되며 상기 제1 원판이 회전함에 따라 변형되는 평판을 포함하며,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상기 평판상에 위치하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 광섬유 격자는 위상천이 광섬유 격자이며,
    상기 제2 광섬유 격자는 반사형 광섬유 격자이고,
    상기 제1 광섬유 격자 및 상기 제2 광섬유 격자는 동일한 중심 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 공진기 및 상기 제2 광섬유 격자 사이에 광학적으로 연결된 광 순환기를 더 포함하며,
    상기 광 순환기는, 상기 공진기에 광학적으로 연결된 제1 포트, 상기 제2 광섬유 격자에 광학적으로 연결된 제2 포트, 및 상기 공진기에 광학적으로 연결된 제3 포트를 구비한 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 공진기에 광학적으로 연결된 편광조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 광원은 반도체 광 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 공진기는 링 공진기인 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  18. 제 10항에 있어서,
    상기 공진기에 광학적으로 연결된 광 아이솔레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 장치.
  19. 광신호를 생성하는 단계;
    제1 광섬유 격자 및 제2 광섬유 격자를 이용하여, 광신호 중 제1 파장 및 제2 파장의 광신호를 각각 필터링하는 단계;
    상기 제1 광섬유 격자 및 상기 제2 광섬유 격자에 인가되는 스트레인을 이용하여 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격을 조절하는 단계; 및
    상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수의 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 방법.
  20. 광신호를 생성하는 단계;
    제1 광섬유 격자를 이용하여, 광신호 중 제1 파장 및 제2 파장을 포함하는 파장 대역의 광신호를 투과시키는 단계;
    제2 광섬유 격자를 이용하여, 상기 제1 광섬유 격자에서 투과된 광신호 중 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장의 광신호를 필터링하는 단계;
    상기 제1 광섬유 격자에 인가되는 스트레인을 이용하여 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격을 조절하는 단계; 및
    상기 제1 파장 및 상기 제2 파장 사이의 간격에 대응되는 주파수의 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변 신호 발생 방법.
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