KR100979018B1 - Fiber based arbitrary pulse laser system for temporal pulse shaping with a high extinction ratio and high resolution - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르는 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템은 선호 펄스에 관한 펄스 정보를 프로그래밍하는 펄스 프로그래밍부와, 상기 프로그래밍된 펄스 정보를 이용하여, 주파수 발생부로부터 발생된 주파수를, 상기 선호 펄스와 연관된 RF신호로서 출력하는 임의 전기 펄스 발생부(arbitrary electronic waveform generator)와, 상기 RF신호에 기초하여, 레이저 소스(continuous wavelength fiber laser source)로부터 입력되는 연속(continuous) 레이저 빔을, 단속(discontinuous) 레이저 빔으로 변환하는 임의 레이저 펄스 제어부(arbitrary laser pulse controller), 및 상기 단속 레이저 빔의 펄스가 상기 선호 펄스와 허용된 범위 내에서 일치하지 않을 경우, 상기 임의 레이저 펄스 제어부 내 전기/광 변환기(Electro-optic modulator)로 DC Bias를 입력하여, 상기 단속 레이저 빔의 펄스를 조정하는 펄스 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
선호 펄스, RF 신호, 레이저 다이오드, DC Bias, 광펄스 성형(optical pulse shaping), 소광비(optical extinction ratio), 광섬유(optical fiber), front-end system, 광증폭(optical amplification)
The arbitrary pulsed optical fiber laser generation system according to the present invention comprises a pulse programming section for programming pulse information about a preferred pulse, and using the programmed pulse information, a frequency generated from a frequency generator section, an RF associated with the preferred pulse. An arbitrary electrical pulse generator which outputs as a signal and a continuous laser beam input from a continuous wavelength fiber laser source based on the RF signal are discontinuous laser beams. An arbitrary laser pulse controller for converting the signal into an arbitrary laser pulse, and an electro-optic in the arbitrary laser pulse controller if the pulse of the intermittent laser beam does not match the preferred pulse within an acceptable range. a pulse for adjusting the pulse of the intermittent laser beam by inputting a DC bias into a modulator) It characterized by including the government.
Preferred pulse, RF signal, laser diode, DC bias, optical pulse shaping, optical extinction ratio, optical fiber, front-end system, optical amplification
Description
본 발명은 높은 소광비와 고해상도를 갖는 임의 펄스 광섬유 레이저 발생 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an arbitrary pulsed fiber laser generation system having high extinction ratio and high resolution.
펄스 레이저 시스템은 의학용, 통신용, 군사용, 산업용 절단, 드릴링, 용접, 세정용 등 여러 분야에서 응용되고 있으나, 사용되는 용도 또는 목적에 따라 레이저의 파장, 세기, 펄스 형태 등이 달라져야 하는 문제점이 있다.The pulse laser system is applied in various fields such as medical, communication, military, industrial cutting, drilling, welding, cleaning, etc., but there is a problem that the wavelength, intensity, pulse shape, etc. of the laser must be changed according to the use or purpose. .
이러한 문제점을 해결하기 위해 파장 가변형 레이저가 등장하였고, 아울러 레이저 세기 조절이 가능한 많은 펄스 레이저 장치가 개발되어 시판되고 있다. 하지만, 레이저 펄스 형태를 사용자가 원하는 형태로 바꾸어 사용할 수 있는 레이저 시스템은 세계 우수 연구소에서 연구가 진행 중에 있다.In order to solve this problem, a tunable laser has emerged, and many pulse laser devices capable of adjusting the laser intensity have been developed and marketed. However, the laser system that can convert the laser pulse shape to the user's desired shape is under study at the world's best research institute.
특히, 현재 가장 관심이 집중되어 연구되는 분야는 레이저 핵융합용 Front-end system에서의 임의 펄스 레이저 시스템이다. 레이저 핵융합을 위해서는 여러 고강도 레이저 빔을 한곳에 집속시켜 삼중소소와 중수소를 효율적으로 융합시켜야 만 한다. 하지만 레이저 핵융합 반응을 일으키기 위한 많은 변수 중에 중요한 변수가 바로 레이저 펄스의 형태이다.In particular, the area of greatest interest is the arbitrary pulsed laser system in the front-end system for laser fusion. Laser fusion requires the convergence of tritium and deuterium efficiently by converging several high-intensity laser beams in one place. But among the many variables that cause the laser fusion reaction, an important one is the shape of the laser pulse.
레이저 핵융합 반응을 일으키기 위한 많은 펄스 형태의 이론 및 시뮬레이션 결과는 존재한다. 그러나, 아직까지 어떠한 레이저 펄스 형태가 핵융합 반응을 일으키데 가장 효율적인지는 증명되어지지 못하고 있다. 레이저 핵융합의 실용성을 증명하기 위해, 현재 미국에 대표적인 기관인 LLNL(Lawrence Livermore National Laboratory)에서는 NIF(National Ignition Facility)를 구축하고 있다. NIF는 고에너지 레이저 시스템 및 핵융합로를 포함하고 있다. 고에너지 레이저 시스템에 seed laser beam을 만들어내는 것이 바로 임의 펄스 발생 장치이다. NIF에서 논문 형태로 발표한 임의 펄스 레이저 발생 시스템은 그 구조가 복잡하고, 해상도 300ps와 20dB 이상의 소광비를 가지고 있는 실정이다.Many pulse forms of theory and simulation results exist to produce laser fusion reactions. However, it is not yet proven which laser pulse shape is the most efficient for fusion reactions. To prove the practicality of laser fusion, the National Institute of Law, Livermore National Laboratory (LLNL) is currently building a National Ignition Facility (NIF). NIF includes high energy laser systems and fusion reactors. Arbitrary pulse generators produce seed laser beams in high-energy laser systems. The arbitrary pulsed laser generation system presented in the form of a paper by NIF has a complicated structure, and has a resolution of 300ps and an extinction ratio of more than 20dB.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 선호 펄스에 관한 펄스 정보를 프로그래밍하여 출력되는 RF신호를 전기/광 변환기에 입력하고, 레이저 소스로부터 입력되는 연속(continuous) 레이저 빔을, 상기 RF신호에 기초하여 상기 선호 펄스와 연관된 단속(discontinuous) 레이저 빔으로 변환하고, 이때, 상기 전기/광 변환기에 입력되는 DC Bias의 조절을 통해 상기 단속 레이저 빔의 펄스를 조정 함으로써 높은 소광비(예컨대, 26 dB 이상)를 갖는 사용자가 원하는 임의의 레이저 광 펄스를 발생시킬 수 있는 임의 펄스 광섬유 레이저 발생 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and inputs an RF signal output by programming pulse information regarding a preferred pulse to an electrical / optical converter, and receives a continuous laser beam input from a laser source, A high extinction ratio (e.g., by adjusting the pulse of the intermittent laser beam through the adjustment of the DC Bias input to the electrical / optical converter, based on the RF signal, converting to a discontinuous laser beam associated with the preferred pulse). It is an object of the present invention to provide an arbitrary pulsed fiber laser generation system capable of generating an arbitrary laser light pulse desired by a user.
또한, 본 발명은 높은 소광비(예컨대, 26dB 이상)와 고해상도(예컨대, 200ps)를 갖고, 조절 가능폭이 예컨대, 200ps 내지 10us인 임의 펄스 광섬유 레이저를 발생시키기 위한 것으로, 선호 펄스에 관한 펄스 정보에 관해 임의 전기 펄스 발생부(arbitrary electronic waveform generator)에서 출력되는 RF신호를, 두 개 중 하나의 전기/광 변환기(Electro-optic modulator with DC bias using a Mach-Zehnder interferometer)에 입력하고, 자동 피드백 제어 장치를 통해 두 개의 전기/광 변환기 모두에 입력되는 DC Bias를 조절 함으로써 안정되고 높은 소광비를 갖는 레이저 광 펄스를 발생시킬 수 있는 임의 펄스 광섬유 레이저 발생 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is to generate an arbitrary pulsed optical fiber laser having a high extinction ratio (e.g., 26 dB or more) and a high resolution (e.g., 200 ps) and having an adjustable width of, for example, 200 ps to 10 us. The RF signal output from the arbitrary electronic pulse generator is input to one of two electro-optic modulators with DC bias using a Mach-Zehnder interferometer, and the automatic feedback control is performed. It is an object of the present invention to provide an arbitrary pulsed fiber laser generation system capable of generating a stable and high extinction ratio laser light pulse by adjusting the DC bias input to both electric / optical converters through the device.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템은 선호 펄스에 관한 펄스 정보를 프로그래밍하는 펄스 프로그래밍부와, 상기 프로그래밍된 펄스 정보를 이용하여, 주파수 발생부로부터 발생된 주파수를, 상기 선호 펄스와 연관된 RF신호로서 출력하는 임의 전기 펄스 발생부(arbitrary electronic waveform generator)와, 상기 RF신호에 기초하여, 레이저 소스(continuous wavelength fiber laser source)로부터 입력되는 연속(continuous) 레이저 빔을, 단속(discontinuous) 레이저 빔으로 변환하는 임의 레이저 펄스 제어부(arbitrary laser pulse controller), 및 상기 단속 레이저 빔의 펄스가 상기 선호 펄스와 허용된 범위 내에서 일치하지 않을 경우, 상기 임의 레이저 펄스 제어부 내 전기/광 변환기(Electro-optic modulator)로 DC Bias를 입력하여, 상기 단속 레이저 빔의 펄스를 조정하는 펄스 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention as described above, an arbitrary pulsed optical fiber laser generation system according to an embodiment of the present invention using a pulse programming unit for programming the pulse information about the preferred pulse, and using the programmed pulse information An arbitrary electrical pulse generator for outputting a frequency generated from the frequency generator as an RF signal associated with the preferred pulse, and a continuous wavelength fiber laser source based on the RF signal. An arbitrary laser pulse controller that converts the incoming continuous laser beam into a discontinuous laser beam, and the pulses of the intermittent laser beam do not coincide with the preferred pulse within an acceptable range. In this case, DC Bias by an electro-optic modulator in the arbitrary laser pulse controller. Input, characterized in that it comprises a pulse adjuster for adjusting the pulse of the intermittent laser beam.
본 발명에 따르면, 선호 펄스에 관한 펄스 정보를 프로그래밍하여 출력되는 RF신호를 전기/광 변환기에 입력하고, 레이저 소스로부터 입력되는 연속 레이저 빔을, 상기 RF신호에 기초하여 상기 선호 펄스와 연관된 단속 레이저 빔으로 변환하고, 이때, 상기 전기/광 변환기에 입력되는 DC Bias의 조절을 통해 상기 단속 레이저 빔의 펄스를 조정 함으로써 높은 소광비(예컨대, 26 dB 이상)를 갖는 사용자가 원하는 임의의 레이저 광 펄스를 발생시킬 수 있게 된다.According to the present invention, an RF signal output by programming pulse information relating to a preferred pulse is input to an electric / optical converter, and a continuous laser beam input from a laser source is intermittent laser associated with the preferred pulse based on the RF signal. Converts to a beam, and adjusts the pulse of the intermittent laser beam through the adjustment of the DC bias input to the electrical / optical converter, thereby generating any desired laser light pulse having a high extinction ratio (e.g. It can be generated.
또한, 본 발명에 따르면, 높은 소광비(예컨대, 26dB 이상)와 고해상도(예컨 대, 200ps)를 갖고, 조절 가능폭이 예컨대, 200ps 내지 10us인 임의 펄스 광섬유 레이저를 발생시키기 위한 것으로, 선호 펄스에 관한 펄스 정보에 관해 임의 전기 펄스 발생부(arbitrary electronic waveform generator)에서 출력되는 RF신호를, 두 개 중 하나의 전기/광 변환기(Electro-optic modulator with DC bias using a Mach-Zehnder interferometer)에 입력하고, 자동 피드백 제어 장치를 통해 두 개의 전기/광 변환기 모두에 입력되는 DC Bias를 조절 함으로써 안정되고 높은 소광비를 갖는 레이저 광 펄스를 발생시킬 수 있게 된다.According to the present invention, there is also provided for generating an arbitrary pulsed fiber laser having a high extinction ratio (e.g., 26 dB or more) and a high resolution (e.g., 200 ps) and having an adjustable width of, for example, 200 ps to 10 us, The RF signal output from an arbitrary electronic pulse generator with respect to pulse information is input to one of two electro-optic modulators with DC bias using a Mach-Zehnder interferometer, By controlling the DC bias input to both electric / optical converters through an automatic feedback control device, it is possible to generate a stable and high extinction ratio laser light pulse.
또한, 본 발명에 따르면, 차후 레이저 핵융합용으로 사용될 고에너지 레이저 시스템의 시드 레이저 시스템(seed laser system)으로서, 기타 응용 분야에서도 사용될 수 있다.Further, according to the present invention, as a seed laser system of a high energy laser system to be used for laser fusion in the future, it may be used in other applications.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an arbitrary pulsed optical fiber laser generation system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of an arbitrary pulsed optical fiber laser generation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템은 펄스 프로그래밍부(101), 주파수 발생부(102), 임의 전기 펄스 발생부(103), 레이저 소스(104), 임의 레이저 펄스 제어부(105), 전기/광 변환기(106, 107), 펄스 조정부(108), 펄스 증폭부(109), 편광부(110), 광다이오드(111), 및 인터페이스부(112)를 포함하여 구성될 수 있다.The arbitrary pulsed optical fiber laser generation system according to the present invention includes a
펄스 프로그래밍부(101)는 선호 펄스에 관한 펄스 정보를 프로그래밍하는 기능을 한다.The
임의 전기 펄스 발생부(arbitrary electronic waveform generator)(103)는 상기 프로그래밍된 펄스 정보를 이용하여, 주파수 발생부(102)로부터 발생된 주파수를, 상기 선호 펄스와 연관된 RF신호로서 출력하는 기능을 한다.An arbitrary
펄스 프로그래밍부(101)는 사용자의 선호 펄스에 관한 펄스 정보를 도 3의 (ⅰ)과 같이 프로그래밍할 수 있으며, 상기 프로그래밍된 펄스 정보를 임의 전기 펄스 발생부(103)로 전달할 수 있다. 이때, 지점 K(160)에서 확인되는 펄스 정보는, 도 2의 K(202)와 같이 출력될 수 있다.The
또한, 주파수 발생부(102)는 대략 10kHz의 주파수를 임의 전기 펄스 발생부(103)로 발진할 수 있으며, 임의 전기 펄스 발생부(103)는 상기 전달된 펄스 정보를 이용하여 상기 주파수를, 상기 선호 펄스와 연관된 RF신호로서 출력할 수 있다.In addition, the
또한, 임의 전기 펄스 발생부(103)는 상기 출력된 RF신호를, 임의 레이저 펄스 제어부(105)로 입력하여, 상기 RF신호에 기초한 임의 레이저 펄스가 생성되도록 할 수 있다. 이때, 임의 전기 펄스 발생부(103)는 임의 레이저 펄스 제어부(105)가 직렬 접속된 제1 전기/광 변환기(106) 및 제2 전기/광 변환기(107)로 구성되는 경우, 제2 전기/광 변환기(107)에, 상기 출력된 RF신호를 입력할 수 있다. 여기서 임의 전기 펄스 발생부(103)는 미국 Tektronix사에 의해 개발된 AWG7051으로 구현될 수 있다.In addition, the arbitrary
임의 레이저 펄스 제어부(Arbitrary laser pulse controller)(105)는 상기 RF신호에 기초하여, 레이저 소스(Continuous wavelength fiber laser source) (104)로부터 입력되는 연속(Continuous) 레이저 빔을, 단속(discontinuous) 레이저 빔으로 변환하는 기능을 한다.Arbitrary
레이저 소스(104)는 레이저 다이오드(Tunable wavelength continuous wavelength diode laser)를 장착하며, 또한, 레이저 소스(104)는 임의 레이저 펄스 제어부(105)와 접속되는 FC/APC(PM) 파이버(Polarization maintaining fiber)로, 상기 장착된 레이저 다이오드를 통해 중심파장이 1053nm인 연속(Continuous) 레이저 빔을 발생할 수 있다. 이때, 지점 A(120)에서 확인되는 연속 레이저 빔은, 도 2의 A(201)와 같이 출력될 수 있다.The
또한, 임의 레이저 펄스 제어부(105)는 상기 선호 펄스와 연관된 RF신호에 기초하여, 상기 FC/APC(PM) 파이버를 통해 입력되는 연속 레이저 빔을, 단속 레이저 빔으로 변환할 수 있다. 즉, 임의 레이저 펄스 제어부(105)는 상기 FC/APC(PM) 파이버와 직렬 접속되는 전기/광 변환기(106, 107)를 통해, 상기 RF신호에 기초하여, 상기 연속 레이저 빔을, 상기 선호 펄스와 연관된 단속 레이저 빔으로 변환할 수 있다. 이때, 임의 레이저 펄스 제어부(105)가 직렬 접속된 제1 전기/광 변환기(106) 및 제2 전기/광 변환기(107)로 구성되는 경우, 상기 RF신호가 입력되는 제2 전기/광 변환기(107)에 의해, 상기 연속 레이저 빔이, 상기 선호 펄스와 연관된 단속 레이저 빔으로 변환될 수 있다. 여기서 지점 B(130)에서 확인되는 단속 레이저 빔은, 도 2의 B(203)와 같이 출력될 수 있다.The arbitrary
임의 레이저 펄스 제어부(105)는 상기 단속 레이저 빔에 대한 소광비(extinction ratio) 또는 상기 단속 레이저 빔의 펄스에 대한 조정 정도를 고려하여, 포함되는 전기/광 변환기의 개수를 결정할 수 있다.The arbitrary
예컨대, 전기/광 변환기(106, 107) 두 개를 직렬 연결하면 소광비가 높아지는 장점이 있는 대신, 비용 대비 효율이 낮아지고 임의 레이저 펄스 파형의 폭을 100ns 정도 밖에 제어할 수 없는 한계점이 있다.For example, connecting two electrical /
또한, 제1 전기/광 변환기(106)를 빼고, 제2 전기/광 변환기(107) 만을 사용하는 경우, 임의 레이저 펄스 폭을 더 많이 확장할 수 있다. 즉, 전기/광 변환기(107) 한 개를 사용하면 임의 레이저 펄스 파형의 폭을 10us정도 컨트롤 할 수 있다.In addition, when the first electric /
따라서, 임의 레이저 펄스 제어부(105)는 용도, 목적에 따라 포함되는 전기/광 변환기의 개수를 조정할 수 있다.Therefore, the arbitrary
임의 레이저 펄스 제어부(105)는 복수의 전기/광 변환기를 포함하는 경우, 전기/광 변환기(106, 107) 상호간을 직렬 연결할 수 있다. 즉, 제1 전기/광 변환기(106) 및 제2 전기/광 변환기(107)는 상기 FC/APC(PM) 파이버와 직렬 접속될 수 있다.When the arbitrary
이때, 임의 레이저 펄스 제어부(105)는 포함되는 전기/광 변환기(106, 107)가 노이즈(noise) 및 열에 매우 민감하게 작용하므로, 케이스를 구리판으로 만들어주어, 노이즈가 감소하고 발열이 잘되도록 할 수 있다. 또한, 예컨대, 제1 전기/광 변환기(106) 및 제2 전기/광 변환기(107)는 미국 EO space사가 개발한 Lithium niobate modulator으로 구현될 수 있다.At this time, the arbitrary laser
펄스 증폭부(Fiber based pulse amplification system)(109)는 상기 변환된 단속 레이저 빔의 펄스를 증폭하는 기능을 한다. A fiber based
예컨대, 펄스 증폭부(109)는 상기 변환된 단속 레이저 빔의 펄스가 펄스당 uJ이 되도록 증폭할 수 있다. 여기서 지점 C(140)에서 확인되는 단속 레이저 빔은 도 2의 C(204)와 같이 출력될 수 있다.For example, the
편광부(Polarizer)(110)는 상기 증폭된 단속 레이저 빔을 편광(Polarization)하는 기능을 한다.The
편광부(110)는 반파장판(Half-wave plate), 제1 편광기(Polarizer 1), 포켈스 셀(Pockels cell), 또는 제2 편광기(Polarizer 2)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 지점 D(150)에서 확인되는 편광된 단속 레이저 빔은, 도 2의 D(205)와 같이 출력될 수 있다.The
또한, 주파수 발생부(102)는 동기를 위한 트리거(trigger) 주파수를 임의 전기 펄스 발생부(103) 및 편광부(110)에 입력 함으로써, 이들이 상호 동기되도록 유도한다. 즉, 주파수 발생부(102)는 상기 임의 전기 펄스 발생부(103) 및 단속 레이저 빔을 편광하는 편광부(110) 각각에 주파수(예컨대, 10kHz(f)와 10Hz(g)의 TTL 신호)를 발생시켜, 상기 임의 전기 펄스 발생부(103) 및 상기 편광부(110)를 동기시켜 줄 수 있다.In addition, the
펄스 조정부(108)는 상기 단속 레이저 빔의 펄스가 상기 선호 펄스와 허용된 범위 내에서 일치하지 않을 경우, 상기 임의 레이저 펄스 제어부(105) 내 전기/광 변환기(Electro-optic modulator)(106, 107)로 DC Bias를 입력하여, 상기 단속 레이저 빔의 펄스를 조정하는 기능을 한다.If the pulse of the intermittent laser beam does not coincide with the preferred pulse within an allowable range, the
이때, 펄스 조정부(108)는 상기 편광부(110)에서 상기 단속 레이저 빔에 대한 편광이 불능일 때, 상기 단속 레이저 빔의 펄스가 상기 선호 펄스와 허용된 범위 내에서 일치하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 펄스 조정부(108)는 제1 전기/광 변환기(106) 및 제2 전기/광 변환기(107) 각각에 입력되는 DC Bias를 조절 함으로써, 상기 단속 레이저 빔의 펄스가 상기 선호 펄스와 허용된 범위 내에서 일치하도록 조정할 수 있다.In this case, when the
여기서 상기 DC Bias는 연속 레이저 빔을, 선호 펄스와 연관된 단속 레이저 빔으로 변환하는 기능을 하는 전기/광 변환기(106, 107)에서, 선호 펄스와 허용된 범위 내에서 일치하는 단속 레이저 빔이 발생되도록, 입력되는 전압 또는 전류가 될 수 있다. 즉 펄스 조정부(108)는 DC Bias의 크기를 조절 함으로써 단속 레이저 빔의 펄스가 상기 선호 펄스와 허용된 범위 내에서 일치하도록 조정할 수 있다.Wherein the DC Bias is an electrical / optical converter (106, 107) that converts a continuous laser beam into an intermittent laser beam associated with a preferred pulse such that an intermittent laser beam is generated that matches the preferred pulse within an acceptable range. , May be an input voltage or current. That is, the
광다이오드(Fiber coupled photo diode)(111)는 상기 증폭된 단속 레이저 빔의 펄스를 도 2의 C(204)와 같이 시각화할 수 있으며, 펄스 조정부(108)는 상기 시각화된 펄스에 응답한 사용자로부터, 상기 전기/광 변환기로 입력될 DC Bias의 크기를 수신할 수 있다. 펄스 조정부(108)는 수신된 크기의 DC Bias를, 제1 전기/광 변환기(106) 및 제2 전기/광 변환기(107) 각각에 입력하여, 상기 단속 레이저 빔의 펄스가 상기 선호 펄스와 허용된 범위 내에서 일치하도록 조정할 수 있다.A fiber coupled
즉, 펄스 조정부(108)는 광다이오드(111)를 제어하여 지점C(140)에서 출력된 임의 레이저 펄스의 파형을 측정하여 측정 결과를 시각화할 수 있다. 또한, 펄스 조정부(108)는 측정 결과를 확인한 사용자에 의해, 인터페이스부(112)를 통해 DC Bias가 입력 됨에 따라, 입력된 DC Bias를 제1 전기/광 변환기(106) 및 제2 전기/광 변환기(107)에 입력하여 상기 단속 레이저 빔의 펄스를 조정할 수 있다. 이와 같이 사용자에 의해 수동 모드로 최적화된 이후에는, 광다이오드(111)에서 생성된 측정 결과를 펄스 조정부(108)로 피드백하여 자동 모드로 전환할 수 있게 한다.That is, the
또는, 펄스 조정부(108)는 DC Bias가 입력되는 횟수를 누계하고, 상기 누계된 횟수에 따라 설정된 크기의 DC Bias를 전기/광 변환기(106, 107)로 입력할 수 있다.Alternatively, the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템에서 각 스테이지(A, K, B, C, D)에 따른 임의 레이저 펄스의 변화를 도시한 도면이다.2 is a view showing a change in the arbitrary laser pulses for each stage (A, K, B, C, D) in the arbitrary pulsed optical fiber laser generation system according to an embodiment of the present invention.
레이저 소스(104)는 상기 장착된 레이저 다이오드를 통해 중심파장이 1053nm인 연속(Continuous) 레이저 빔을 도 2의 A(201)와 같이 발생할 수 있다.The
또한, 펄스 프로그래밍부(101)는 선호 펄스에 관한 펄스 정보를 도 2의 K(202)와 같이 프로그래밍하여 임의 전기 펄스 발생부(103)로 전달할 수 있다.In addition, the
또한, 주파수 발생부(102)는 대략 10kHz의 주파수를 임의 전기 펄스 발생부(103)로 발진할 수 있으며, 임의 전기 펄스 발생부(103)는 상기 전달된 펄스 정보를 이용하여 상기 주파수를, 상기 선호 펄스와 연관된 RF신호로서 출력하여 임의 레이저 펄스 제어부(105) 내 제2 전기/광 변환기(107)로 입력할 수 있다.In addition, the
임의 레이저 펄스 제어부(105)는 레이저 소스(104)로부터 입력되는 연속(Continuous) 레이저 빔을, 상기 선호 펄스와 연관된 RF신호에 기초하여 단속 레이저 빔으로 변환할 수 있다. 이때, 임의 레이저 펄스 제어부(105)가 직렬 접속된 제1 전기/광 변환기(106) 및 제2 전기/광 변환기(107)로 구성되는 경우, 상기 RF신호가 입력되는 제2 전기/광 변환기(107)에 의해, 연속 레이저 빔이, 상기 선호 펄스와 연관된 단속 레이저 빔으로 도 2의 B(203)와 같이 변환될 수 있다.The arbitrary
펄스 증폭부(109)는 상기 변환된 단속 레이저 빔의 펄스가 펄스당 uJ이 되도록, 도 2의 C(204)와 같이 증폭할 수 있다.The
상기 증폭된 단속 레이저 빔은 반파장판(Half-wave plate), 제1 편광기(Polarizer 1), 포켈스 셀(Pockels cell), 또는 제2 편광기(Polarizer 2) 중 적어도 하나를 포함하는 편광부(110)에 의해, 도 2의 D(205)와 같이 편광(Polarization)될 수 있다.The amplified intermittent laser beam includes a
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템에서 임의 레이저 펄스 파형의 입력과 출력 결과를 도시한 도면이다.3 is a view showing the input and output results of the arbitrary laser pulse waveform in the arbitrary pulse optical fiber laser generation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템은 사용자의 선호 펄스에 관한 펄스 정보를 도 3의 (ⅰ)과 같이 프로그래밍할 수 있으며, 상기 프로그래밍된 펄스 정보와 연관된 RF신호에 기초하여, 레이저 소스로부터 발생되는 연속 레이저 빔을, 단속 레이저 빔으로 변환하고, 변환된 단속 레이저 빔의 에너지가 펄스당 uJ이 되도록 증폭한 후, 편광(Polarization)을 수행하여 도 3의 (ⅱ)와 같이 임의 레이저 펄스를 발생시킬 수 있다.The arbitrary pulsed optical fiber laser generation system according to an embodiment of the present invention may program pulse information regarding a user's preferred pulse as shown in FIG. 3 (iii), based on an RF signal associated with the programmed pulse information. After converting the continuous laser beam generated from the laser source into an intermittent laser beam, amplifying the energy of the converted intermittent laser beam to be uJ per pulse, and performing polarization as shown in FIG. 3 (ii). Any laser pulse can be generated.
본 발명에 의하면, 선호 펄스에 관한 RF신호를 전기/광 변환기에 입력하여 상기 선호 펄스와 유사한 펄스 형태의 레이저를 출력할 수 있고, 또한 피드백을 통해 상기 전기/광 변환기로 적정 크기의 DC Bias를 입력 함으로써 사용자가 원하는 펄스를 갖는 레이저를 최적하게 유도할 수 있다.According to the present invention, an RF signal related to a preferred pulse can be input to an electric / optical converter to output a laser having a pulse shape similar to the preferred pulse, and through the feedback, DC Bias having a suitable size can be applied to the electric / optical converter. By inputting, the laser having the desired pulse can be optimally induced.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While specific embodiments of the present invention have been described so far, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of an arbitrary pulsed optical fiber laser generation system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템에서 각 스테이지에 따른 임의 레이저 펄스의 변화를 도시한 도면이다.2 is a view showing a change in the arbitrary laser pulses for each stage in the arbitrary pulsed optical fiber laser generation system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 임의 펄스 광 섬유 레이저 발생 시스템에서 임의 레이저 펄스 파형의 입력과 출력 결과를 도시한 도면이다.3 is a view showing the input and output results of the arbitrary laser pulse waveform in the arbitrary pulse optical fiber laser generation system according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101: 펄스 프로그래밍부101: pulse programming unit
102: 주파수 발생부(Frequency generator)102: frequency generator
103: 임의 전기 펄스 발생부(arbitrary electronic waveform generator)103: Arbitrary Electronic Waveform Generator
104: 레이저 소스(Continuous wavelength fiber laser source)104: Continuous wavelength fiber laser source
105: 임의 레이저 펄스 제어부(Arbitrary laser pulse controller)105: Arbitrary laser pulse controller
106: 제1 전기/광 변환기(Electro-optic modulator 1)106: Electro-
107: 제2 전기/광 변환기(Electro-optic modulator 2)107: second electro-optic modulator 2
108: 펄스 조정부108: pulse adjustment unit
109: 펄스 증폭부(Fiber based pulse amplification system)109: Fiber based pulse amplification system
110: 편광부(Polarizer)110: polarizer
111: 광다이오드(Fiber coupled photo diode)111: fiber coupled photo diode
112: 인터페이스부112: interface unit
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