KR101093672B1 - Continuous-wave supercontinuum light source - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슈퍼컨티뉴엄 광원에 관한 것으로, 특히 양의 분산 기울기와 씨드 ASE 빔의 중심 파장에서 영분산점을 가지는 제1 광섬유 및 정상 분산점을 가지는 제2 광섬유를 이용하여 이상적인 슈퍼-가우시안 스펙트럼의 형상에 근사한 슈퍼컨티뉴엄 광을 출력하고, 저비용으로 제조가 가능한 슈퍼컨티뉴엄 광원에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a supercontinuum light source, and in particular, to an ideal super-Gaussian spectrum using a first optical fiber having a zero dispersion point and a second optical fiber having a normal dispersion point at the positive dispersion slope and the center wavelength of the seed ASE beam. The present invention relates to a supercontinuous light source capable of outputting supercontinental light close to a shape and being manufactured at low cost.

본 발명에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원은 씨드 ASE 빔을 생성하는 광 생성부; 상기 씨드 ASE 빔을 증폭하는 광 증폭부; 상기 광 증폭부로부터 출력되는 상기 증폭된 씨드 ASE 빔을 광대역화하는 제1 광섬유; 및 상기 광대역의 씨드 ASE 빔을 슈퍼컨티뉴엄 광으로 출력하는 제2 광섬유를 포함하되, 상기 제1 광섬유는 양의 분산 기울기와 상기 씨드 ASE 빔의 중심 파장에서 영분산점을 가지며, 상기 제2 광섬유는 정상 분산점을 가지는 것을 특징으로 한다.Supercontinuum light source according to the present invention includes a light generating unit for generating a seed ASE beam; An optical amplifier for amplifying the seed ASE beam; A first optical fiber for widening the amplified seed ASE beam output from the optical amplifier; And a second optical fiber outputting the wideband seed ASE beam as supercontinuity light, wherein the first optical fiber has a zero dispersion point at a positive dispersion slope and a center wavelength of the seed ASE beam, and the second optical fiber Has a normal dispersion point.

Description

슈퍼컨티뉴엄 광원{CONTINUOUS-WAVE SUPERCONTINUUM LIGHT SOURCE}Supercontinuum light source {CONTINUOUS-WAVE SUPERCONTINUUM LIGHT SOURCE}

본 발명은 슈퍼컨티뉴엄 광원에 관한 것으로, 특히 양의 분산 기울기와 씨드 ASE 빔의 중심 파장에서 영분산점을 가지는 제1 광섬유 및 정상 분산점을 가지는 제2 광섬유를 이용하여 이상적인 슈퍼-가우시안 스펙트럼의 형상에 근사한 슈퍼컨티뉴엄 광을 출력하고, 저비용으로 제조가 가능한 슈퍼컨티뉴엄 광원에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a supercontinuum light source, and in particular, to an ideal super-Gaussian spectrum using a first optical fiber having a zero dispersion point and a second optical fiber having a normal dispersion point at the positive dispersion slope and the center wavelength of the seed ASE beam. The present invention relates to a supercontinuous light source capable of outputting supercontinental light close to a shape and being manufactured at low cost.

생체 및 세포의 영상 신호를 분석하기 위한 기술에는 X-ray 또는 초음파를 이용한 CT, MRI 및 초음파 영상 처리 기술 등이 있다. 이러한 기술은 해상도 및 투과 깊이 등에 따라 특정한 분야의 진단에 사용된다. 그러나, X-ray를 이용하는 경우, 미세한 생체 내부 구조를 파악할 수는 있으나 생체에 손상을 줄 수 있다는 단점이 있다. 반면에, 초음파를 이용하는 경우, 생체에 손상을 주지는 않지만, 공간 및 순간 해상도가 낮다는 단점이 있다.Techniques for analyzing image signals of living bodies and cells include CT, MRI, and ultrasound image processing techniques using X-ray or ultrasound. This technique is used for diagnosis in a specific field depending on the resolution and the depth of penetration. However, in the case of using X-rays, although the internal structure of the microscopic body can be grasped, there is a disadvantage in that they can damage the living body. On the other hand, when ultrasonic waves are used, they do not damage the living body, but have a disadvantage of low spatial and instantaneous resolution.

최근에 이러한 문제를 해결하고자 고해상도 및 분해능을 가지는 광 결맞음성 단층촬영(Optical Coherent Tomography: OCT) 기술이 연구되고 있다. OCT 기술은 두 개의 광신호의 간섭 무늬에 의해서 샘플의 영상을 분석하는 기술로서, 레이저의 간섭 특성과 광반사의 성질을 이용하여 생체 조직의 구조 및 특징을 진단할 수 있다.Recently, optical coherent tomography (OCT) technology having high resolution and resolution has been studied to solve this problem. OCT technology is to analyze the image of the sample by the interference fringes of the two optical signals, it is possible to diagnose the structure and characteristics of the biological tissue by using the laser interference characteristics and the light reflection properties.

통상적으로 OCT 기술에서 사용되는 광원으로는 반도체 기반의 SLD(SuperLuminescent Diode), 레이저 다이오드에 의해 펌핑된 희토류 이온 첨가 광섬유 ASE(rare-earth-doped fiber Amplified Spontaneous Emiision), 서브-피코세컨드 펄스 레이저 기반 펄스 모드 수퍼 컨티뉴엄 광원(Pluse-mode Supercontinuum based on sub-picosecond pluse laser) 및 MI와 SRS 기반 연속파 슈퍼컨티뉴엄 광원(continuous-wave Supercontinuum based on modulation instability and Raman scattering)을 포함할 수 있다.Light sources typically used in OCT technology include semiconductor-based SuperLuminescent Diode (SLD), rare earth ion-doped fiber ASE (rare-earth-doped fiber Amplified Spontaneous Emiision) pumped by laser diode, and sub-picosecond pulsed laser-based pulses. A mode supercontinuum based on sub-picosecond pluse laser and a MI- and SRS-based continuous-wave supercontinuum based on modulation instability and Raman scattering may be included.

표 1을 참조하면, 광원에 따른 각각의 특성을 알 수 있다.Referring to Table 1, the characteristics of each light source can be seen.

광원 타입Light source type 비용cost 스펙트럼 대역
(3-dB 대역폭)Spectral band
(3-dB bandwidth) 출력 스펙트럼 밀도Output spectral density 간섭성Coherence 반도체 기반의 SLDSemiconductor based SLD 낮음lowness 80nm 이하80nm or less 낮음lowness 매우 낮음Very low 레이저 다이오드에 의해 펌핑된 희토류 이온 첨가 광섬유 ASERare Earth Ion-doped Fiber ASE Pumped by Laser Diode 중간middle 30~40nm30-40 nm 낮음lowness 매우 낮음Very low 서브-피코세컨드 펄스 레이저 기반 펄스 모드 수퍼 컨티뉴엄 광원Sub-Picosecond Pulsed Laser-Based Pulse Mode Super-Continental Light Source 매우 높음Very high 수백 nm 이상Hundreds of nm or more 중간middle 매우 높음Very high MI와 SRS 기반 연속파 슈퍼컨티뉴엄 광원MI and SRS based continuous wave supercontinuum light sources 중간middle 수백 nmHundreds of nm 매우 높음Very high 매우 낮음Very low

구체적으로는, 반도체 기반의 SLD는 저비용이지만 스펙트럼 대역이 30nm 이하이며, 출력 스펙트럼 밀도가 낮고 간섭성 또한 매우 낮다는 것을 알 수 있다.Specifically, it can be seen that semiconductor-based SLD is low cost but has a spectral band of 30 nm or less, low output spectral density and very low coherence.

레이저 다이오드에 의해 펌핑된 희토류 이온 첨가 광섬유 ASE는 중간 비용이지만 스펙트럼 대역이 30 내지 40nm이며, 출력 스펙트럼 밀도가 낮고, 간섭성 역시 매우 낮다는 것을 알 수 있다.It can be seen that the rare earth ion-added optical fiber ASE pumped by the laser diode is medium cost but has a spectral band of 30 to 40 nm, a low output spectral density, and a very low coherence.

서브-피코세컨드 펄스 레이저 기반 펄스 모드 수퍼 컨티뉴엄 광원은 고비용인 반면, 스펙트럼 대역이 수백 nm 이상이고, 출력 스펙트럼 밀도가 중간이며 간섭성은 높다는 것을 알 수 있다.It can be seen that the sub-picosecond pulsed laser based pulse mode supercontinuum light source is expensive, while the spectral band is hundreds of nm or more, the output spectral density is medium and the coherence is high.

MI와 SRS 기반 연속파 슈퍼컨티뉴엄 광원은 중간 비용이지만 스펙트럼 대역이 수백 nm이며, 출력 스펙트럼 밀도가 매우 높고, 간섭성은 매우 낮다는 것을 알 수 있다.MI and SRS-based continuous-wave supercontinuum light sources are medium cost but have hundreds of nm of spectral band, very high output spectral density and very low coherence.

OCT 기술을 통해 획득되는 이미지의 해상도(axial image resolution)는 광원에 의해 제공되는 스펙트럼 대역(spectral bandwidth)에 의해 결정된다.The axial image resolution obtained through OCT technology is determined by the spectral bandwidth provided by the light source.

종래에는 OCT 기술에서 사용되는 광원으로 반도체 기반의 SLD를 많이 이용하였다. 그러나, 반도체 기반의 SLD는 고가의 서브 피코-세컨드 펄스 레이저를 사용하므로 소요되는 비용에 비해 출력 파워(output power)와 스펙트럼 대역이 매우 낮다는 단점이 있다.Conventionally, semiconductor-based SLDs have been used as a light source used in OCT technology. However, the semiconductor-based SLD uses an expensive sub pico-second pulse laser, and thus has a disadvantage in that the output power and the spectral band are very low compared to the cost.

도 1은 종래 기술에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원을 도시한 개략도이다. 구체적으로는, 도 1에 도시된 슈퍼컨티뉴엄 광원은 희토류 이온 첨가 광섬유를 기반으로 한다.1 is a schematic diagram illustrating a supercontinuum light source according to the prior art. Specifically, the supercontinuous light source shown in FIG. 1 is based on a rare earth ion-added optical fiber.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원은 광 생성부(10), 광 증폭부(20) 및 제1 광섬유(30)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the supercontinuum light source according to the prior art may include a light generator 10, an optical amplifier 20, and a first optical fiber 30.

광 생성부(10)는 씨드 ASE 빔을 생성한다. 구체적으로는, 광 생성부(10)는 제1 WDM(11), 제2 광섬유(12), 제1 아이솔레이터(13) 및 밴드패스 필터(14)를 포함할 수 있다.The light generator 10 generates a seed ASE beam. Specifically, the light generator 10 may include a first WDM 11, a second optical fiber 12, a first isolator 13, and a bandpass filter 14.

제1 WDM(Wavelength Division Multiplexor)(11)는 입사되는 펌프 광을 결합한다. 제1 WDM(11)에 의해 결합된 펌프 광은 제2 광섬유(12)로 입사되어 씨드 ASE 빔으로 변환된다. 제1 아이솔레이터(13)는 제2 광섬유(12)에 의해 변환된 씨드 ASE 빔을 밴드패스 필터(14)로 입사시킨다. 밴드패스 필터(14)는 제1 아이솔레이터(13)를 통해 입사된 씨드 ASE 빔의 스펙트럼을 슬라이스하여 특정 대역을 필터링한다.A first wavelength division multiplexer (WDM) 11 combines incident pump light. The pump light coupled by the first WDM 11 is incident on the second optical fiber 12 and converted into a seed ASE beam. The first isolator 13 enters the seed ASE beam converted by the second optical fiber 12 into the bandpass filter 14. The bandpass filter 14 slices the spectrum of the seed ASE beam incident through the first isolator 13 to filter a specific band.

광 증폭부(20)는 광 생성부(10)를 통해 생성된 씨드 ASE 빔을 증폭한다. 구체적으로는, 광 증폭부(20)는 제2 WDM(21), 제3 광섬유(22) 및 제2 아이솔레이터(23)를 포함한다.The optical amplifier 20 amplifies the seed ASE beam generated by the light generator 10. Specifically, the optical amplifier 20 includes a second WDM 21, a third optical fiber 22, and a second isolator 23.

제2 WDM(21)는 밴드패스 필터(14)에 의해 필터링된 씨드 ASE 빔을 결합한다. 제2 WDM(21)에 의해 결합된 씨드 ASE 빔은 제3 광섬유(22)로 입사되어 증폭되며, 증폭된 씨드 ASE 빔은 제2 아이솔레이터(23)를 통해 제1 광섬유(30)로 입사될 수 있다. 바람직하게는, 제3 광섬유(22)로 입사된 씨드 ASE 빔은 제1 광섬유(30)에서 비선형 현상(nonlinear phonomena)을 발생시키기에 충분한 크기의 파워 레벨로 증폭되는 것이 바람직하다.The second WDM 21 combines the seed ASE beams filtered by the bandpass filter 14. The seed ASE beam coupled by the second WDM 21 may be incident and amplified into the third optical fiber 22, and the amplified seed ASE beam may be incident into the first optical fiber 30 through the second isolator 23. have. Preferably, the seed ASE beam incident on the third optical fiber 22 is preferably amplified to a power level of a size sufficient to generate a nonlinear phonomena in the first optical fiber 30.

제1 광섬유(30)는 광 증폭부(20)에 의해 증폭된 씨드 ASE 빔을 슈퍼컨티뉴엄 광으로 변환시킨다.The first optical fiber 30 converts the seed ASE beam amplified by the optical amplifier 20 into supercontinental light.

도 2는 종래 기술에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원으로부터 출력된 출력 스펙트럼과 이상적인 슈퍼-가우시안 스펙트럼을 도시한 그래프로써, 각각 실선과 점선으로 도시하였다.FIG. 2 is a graph illustrating an output spectrum and an ideal super-Gaussian spectrum output from a supercontinuum light source according to the prior art, which are shown in solid and dashed lines, respectively.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원으로부터 출력된 출력 스펙트럼의 형상은 슈퍼-가우시안 스펙트럼의 형상이라기보다는 직각 삼각형의 형상에 더 가까운 것을 볼 수 있다.As shown in FIG. 2, it can be seen that the shape of the output spectrum output from the supercontinuum light source according to the prior art is closer to the shape of the right triangle than the shape of the super-Gaussian spectrum.

상기 차이점은 광 증폭부(20)에 의해 증폭된 씨드 ASE 빔이 제1 광섬유(30)로 입사되어 MI(Modulation Instability)를 유도하고, MI에 의해 발생한 비선형 현상으로부터 발생된 왜곡에 의해 발생한다.The difference is caused by the seed ASE beam amplified by the optical amplification unit 20 is incident to the first optical fiber 30 to induce Modulation Instability (MI), and the distortion generated from the non-linear phenomenon generated by the MI.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 양의 분산 기울기와 씨드 ASE 빔의 중심 파장에서 영분산점을 가지는 제1 광섬유 및 정상 분산점을 가지는 제2 광섬유를 이용하여 이상적인 슈퍼-가우시안 스펙트럼에 근접한 슈퍼컨티뉴엄 광을 출력하고, 저비용으로 제조가 가능한 슈퍼컨티뉴엄 광원을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problem, the present invention uses a first optical fiber having a zero dispersion point and a second optical fiber having a normal dispersion point at the positive dispersion slope and the center wavelength of the seed ASE beam, and thus the super It is an object of the present invention to provide a supercontinuous light source capable of outputting continual light and manufacturing at low cost.

본 발명에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원은 씨드 ASE 빔을 생성하는 광 생성부; 상기 씨드 ASE 빔을 증폭하는 광 증폭부; 상기 광 증폭부로부터 출력되는 상기 증폭된 씨드 ASE 빔을 광대역화하는 제1 광섬유; 및 상기 광대역의 씨드 ASE 빔을 슈퍼컨티뉴엄 광으로 출력하는 제2 광섬유를 포함하되, 상기 제1 광섬유는 양의 분산 기울기와 상기 씨드 ASE 빔의 중심 파장에서 영분산점을 가지며, 상기 제2 광섬유는 정상 분산점을 가지는 것을 특징으로 한다.Supercontinuum light source according to the present invention includes a light generating unit for generating a seed ASE beam; An optical amplifier for amplifying the seed ASE beam; A first optical fiber for widening the amplified seed ASE beam output from the optical amplifier; And a second optical fiber outputting the wideband seed ASE beam as supercontinuity light, wherein the first optical fiber has a zero dispersion point at a positive dispersion slope and a center wavelength of the seed ASE beam, and the second optical fiber Has a normal dispersion point.

바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 제1 광섬유는 MI(modulation instability)를 유도하여 상기 증폭된 씨드 ASE 빔을 광대역화할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 제1 광섬유는 실리카 기반의 HNL-DSF(Highly Nonlinear Dispersion Shifted Fiber)을 포함하며, 상기 실리카 기반의 HNL-DSF는 0.8 내지 1.2Km 이다.Preferably, the first optical fiber according to the present invention may induce modulation instability (MI) to widen the amplified seed ASE beam. More preferably, the first optical fiber according to the present invention includes silica-based Highly Nonlinear Dispersion Shifted Fiber (HNL-DSF), and the silica-based HNL-DSF is 0.8 to 1.2 km.

또한, 본 발명에 따른 상기 제2 광섬유는 SRS(Stimulated Raman Scattering)을 통해 상기 광대역의 씨드 ASE 빔을 상기 슈퍼컨티뉴엄 광으로 출력할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 제2 광섬유는 실리카 기반의 DCF(Dispersion Compensating Fiber)를 포함하며, 상기 실리카 기반의 DCF는 8.3 내지 8.7Km인 것이 바람직하다.In addition, the second optical fiber according to the present invention may output the broadband seed ASE beam as the supercontinuum light through SRS (Stimulated Raman Scattering). Preferably, the second optical fiber according to the present invention comprises a silica-based dispersion compensating fiber (DCF), the silica-based DCF is preferably 8.3 to 8.7Km.

본 발명에 따른 상기 광 생성부는, 입사되는 펌프 광을 멀티플렉싱하는 제1 WDM; 상기 멀티플렉싱된 펌프 광을 씨드 ASE 빔으로 변환하는 제3 광섬유; 및 상기 씨드 ASE 빔의 스펙트럼을 슬라이스하는 밴드패스 필터를 포함할 수 있다.The light generation unit according to the present invention, the first WDM for multiplexing the incident pump light; A third optical fiber converting the multiplexed pump light into a seed ASE beam; And a bandpass filter that slices the spectrum of the seed ASE beam.

바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 광 생성부는 상기 제3 광섬유로부터 출력되는 상기 씨드 ASE 빔을 상기 밴드패스 필터로 입사시키는 제1 아이솔레이터를 더 포함할 수 있다.Preferably, the light generation unit according to the present invention may further include a first isolator for injecting the seed ASE beam output from the third optical fiber to the band pass filter.

본 발명에 따른 상기 광 증폭부는, 상기 밴드패스 필터에 의해 슬라이스된 씨드 ASE 빔을 멀티플렉싱하는 제2 WDM; 및 상기 제2 WDM에 의해 멀티플렉싱된 씨드 ASE 빔을 증폭하는 제4 광섬유를 포함할 수 있다.The optical amplifier according to the present invention comprises: a second WDM for multiplexing the seed ASE beam sliced by the band pass filter; And a fourth optical fiber for amplifying the seed ASE beam multiplexed by the second WDM.

바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 광 증폭부는 상기 제4 광섬유에 의해 증폭된 씨드 ASE 빔을 제1 광섬유로 입사시키는 제2 아이솔레이터를 더 포함할 수 있다.Preferably, the optical amplifier according to the present invention may further include a second isolator for injecting the seed ASE beam amplified by the fourth optical fiber to the first optical fiber.

바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 제3 광섬유 및 상기 제4 광섬유는 희토류 이온 첨가 광섬유를 포함할 수 있다.Preferably, the third optical fiber and the fourth optical fiber according to the present invention may include a rare earth ion-added optical fiber.

본 발명에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원은 고가의 서브 피코 세컨드 펄스 레이저(sub-picosecond pulse laser)를 사용하지 않고 저가의 에르븀 광섬유 ASE(erbium-fiber ASE)를 이용하므로 저비용으로도 슈퍼컨티뉴엄 광원을 제조할 수 있다는 장점이 있다.The supercontinental light source according to the present invention uses a low-cost erbium-fiber ASE without using an expensive sub-picosecond pulse laser, thereby producing a supercontinuous light source at low cost. The advantage is that you can.

또한, 본 발명에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원은 이상 분산을 필요로 하는 MI(Modulation instablity)에 의한 비선형 현상을 양의 분산 기울기와 씨드 ASE 빔의 중심 파장에서 영분산점을 가지는 제1 광섬유를 통해 보상하고, 정상 분산점을 가지는 제2 광섬유를 통해 SRS(Stimulated Raman Scattering)를 유도함으로써 이상적인 슈퍼-가우시안 스펙트럼에 근접한 슈퍼컨티뉴엄 광을 출력할 수 있다.In addition, the supercontinuous light source according to the present invention compensates for nonlinear phenomena due to modulation instablity (MI) that requires abnormal dispersion through a first optical fiber having a positive dispersion slope and a zero dispersion point at the center wavelength of the seed ASE beam. In addition, by inducing SRS (Stimulated Raman Scattering) through a second optical fiber having a normal dispersion point, it is possible to output supercontinuum light close to an ideal super-Gaussian spectrum.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원을 도시한 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a supercontinuum light source according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원은 광 생성부(100), 광 증폭부(200), 제1 광섬유(300) 및 제2 광섬유(400)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the supercontinuum light source according to the present invention includes a light generating unit 100, an optical amplifying unit 200, a first optical fiber 300, and a second optical fiber 400.

광 생성부(100)는 씨드 ASE 빔을 생성한다. 구체적으로는, 광 생성부(100)는 입사되는 펌프 광을 씨드 ASE 빔으로 변환한다.The light generator 100 generates a seed ASE beam. Specifically, the light generating unit 100 converts the incident pump light into a seed ASE beam.

광 생성부(100)는 제1 WDM(110), 제3 광섬유(120), 제1 아이솔레이터(130) 및 밴드패스 필터(140)를 포함한다.The light generator 100 includes a first WDM 110, a third optical fiber 120, a first isolator 130, and a bandpass filter 140.

제1 WDM(Wavelength Division Multiplexor)(110)는 입사되는 펌프 광을 멀티플렉싱한다. 제3 광섬유(120)는 제1 WDM(110)에 의해 멀티플렉싱된 펌프 광을 씨드 ASE 빔으로 변환시킨다. 바람직하게는, 제3 광섬유(120)는 희토류 이온 첨가 광섬유(Rare earth ion-doped fiber)일 수 있다.A first wavelength division multiplexer (WDM) 110 multiplexes the incident pump light. The third optical fiber 120 converts the pump light multiplexed by the first WDM 110 into a seed ASE beam. Preferably, the third optical fiber 120 may be a rare earth ion-doped fiber.

제3 광섬유(120)에 의해 변환된 씨드 ASE 빔은 제1 아이솔레이터(130)를 통해 밴드패스 필터(140)로 입사된다. 밴드 패스 필터(140)는 제1 아이솔레이터(130)를 통해 입사된 씨드 ASE 빔의 스펙트럼을 슬라이스하여 특정 대역의 스펙트럼을 필터링한다.The seed ASE beam converted by the third optical fiber 120 is incident to the bandpass filter 140 through the first isolator 130. The band pass filter 140 slices the spectrum of the seed ASE beam incident through the first isolator 130 and filters the spectrum of a specific band.

광 증폭부(200)는 광 생성부(100)를 통해 생성된 씨드 ASE 빔을 증폭한다.The optical amplifier 200 amplifies the seed ASE beam generated by the light generator 100.

광 증폭부(200)는 제2 WDM(210), 제4 광섬유(220) 및 제2 아이솔레이터(230)를 포함한다.The optical amplifier 200 includes a second WDM 210, a fourth optical fiber 220, and a second isolator 230.

제2 WDM(210)는 밴드패스 필터(140)에 의해 필터링된 씨드 ASE 빔을 멀티플렉싱한다. 제4 광섬유(220)는 제2 WDM(210)에 의해 멀티플렉싱된 씨드 ASE 빔을 증폭한다. 구체적으로는, 상기 결합된 씨드 ASE 빔은 제4 광섬유(220) 내에서 비선형 현상을 발생시키기에 충분한 크기의 파워 레벨로 증폭될 수 있다. 또한, 제4 광섬유(220)는 희토류 이온 첨가 광섬유(Rare earth ion-doped fiber)를 포함하는 것이 바람직하다.The second WDM 210 multiplexes the seed ASE beam filtered by the bandpass filter 140. The fourth optical fiber 220 amplifies the seed ASE beam multiplexed by the second WDM 210. Specifically, the combined seed ASE beam may be amplified to a power level of a size sufficient to generate a nonlinear phenomenon in the fourth optical fiber 220. In addition, the fourth optical fiber 220 preferably includes a rare earth ion-doped fiber.

제4 광섬유(220)에 의해 증폭된 씨드 ASE 빔은 제2 아이솔레이터(230)를 통해 제1 광섬유(300)로 입사된다.The seed ASE beam amplified by the fourth optical fiber 220 is incident to the first optical fiber 300 through the second isolator 230.

제1 광섬유(300)는 광 증폭부(200)에 의해 증폭된 씨드 ASE 빔을 광대역화한다.The first optical fiber 300 widens the seed ASE beam amplified by the optical amplifier 200.

구체적으로는, 제1 광섬유(300)는 양의 분산 기울기와 상기 씨드 ASE 빔의 중심 파장에서 영분산점(zero dispersion)을 가진다. 따라서, 비선형 현상을 발생시키기에 충분한 크기의 파워 레벨로 증폭된 씨드 ASE 빔이 제1 광섬유(300)로 입사되면, 양의 분산 기울기와 상기 씨드 ASE 빔의 중심 파장에서 영분산점을 가지는 제1 광섬유(300)에 의해 MI(Modularion Instability)에 의한 비선형 현상은 보상되고, 증폭된 씨드 ASE 빔은 광대역화될 수 있다.Specifically, the first optical fiber 300 has a zero dispersion at the positive dispersion slope and the center wavelength of the seed ASE beam. Therefore, when the seed ASE beam amplified to a power level sufficient to cause a nonlinear phenomenon is incident on the first optical fiber 300, the first dispersion having a positive dispersion slope and a zero dispersion point at the center wavelength of the seed ASE beam. Non-linear phenomenon due to Modular Instability (MI) is compensated by the optical fiber 300, and the amplified seed ASE beam may be widened.

바람직하게는, 제1 광섬유(300)의 길이는 사용되는 광섬유의 파라미터, 예컨대, 비선형성이나 분산 등에 따라 달라질 수 있다. 특히, 제1 광섬유(300)는 MI에 의한 비선형 현상이 보상되기에 충분한 길이를 가지면 된다.Preferably, the length of the first optical fiber 300 may vary depending on parameters of the optical fiber used, for example, nonlinearity or dispersion. In particular, the first optical fiber 300 may have a length sufficient to compensate for the nonlinear phenomenon caused by the MI.

구체적으로는, 제1 광섬유(300)가 실리카 기반의 HNL-DSF(Highly Nonlinear Dispersion Shifted Fiber)인 경우, 상기 실리카 기반의 HNL-DSF의 길이는 0.8 내지 1.2Km 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1Km일 수 있다. 그러나, 제1 광섬유(300)가 Soft Glass 기반의 광섬유, 예컨대, 칼코제나이드 광섬유(Chalcogenide Optical Fiber), 비스무스 산화물 기반 광섬유(Bismuth Oxide-based Optical fiber) 또는 텔룰라이트 기반 광섬유(Tellurite-based optical fiber)인 경우, 상기 Soft Glass 기반의 광섬유의 길이는 상기 실리카 기반의 HNL-DSF의 길이의 100분의 1 이하로 줄어들 수도 있다.Specifically, when the first optical fiber 300 is a silica-based Highly Nonlinear Dispersion Shifted Fiber (HNL-DSF), the length of the silica-based HNL-DSF may be 0.8 to 1.2 Km, more preferably 1 Km. Can be. However, the first optical fiber 300 may be a soft glass-based optical fiber, such as a chalcogenide optical fiber, a bismuth oxide-based optical fiber, or a tellurite-based optical fiber. ), The length of the soft glass based optical fiber may be reduced to less than one hundredth of the length of the silica based HNL-DSF.

제2 광섬유(400)는 광대역의 씨드 ASE 빔을 슈퍼컨티뉴엄 광으로 출력한다.The second optical fiber 400 outputs a wideband seed ASE beam as supercontinuum light.

구체적으로는, 제2 광섬유(400)는 정상 분산 기울기를 가지며, 제1 광섬유(300)와 융착 접속된다. 즉, 제1 광섬유(300)에 의해 광역화된 씨드 ASE 빔이 제2 광섬유(400)로 입사되면, 정상 분산 기울기를 가지는 제2 광섬유(400)에 의해 SRS(Stimulated Raman Scattering)가 유도되어 슈퍼컨티뉴엄 광으로 출력될 수 있다.Specifically, the second optical fiber 400 has a normal dispersion slope and is fusion-spliced with the first optical fiber 300. That is, when the seed ASE beam broadened by the first optical fiber 300 is incident on the second optical fiber 400, SRS (Stimulated Raman Scattering) is induced by the second optical fiber 400 having a normal dispersion slope, thereby supercontiguous. It can be output as strict light.

바람직하게는, 제2 광섬유(400)의 길이는 사용되는 광섬유의 파라미터, 예컨대, 비선형성이나 분산 등에 따라 달라질 수 있다. 특히, 제2 광섬유(400)는 SRS가 유도되기에 충분한 길이를 가지면 된다.Preferably, the length of the second optical fiber 400 may vary depending on parameters of the optical fiber used, for example, nonlinearity or dispersion. In particular, the second optical fiber 400 may have a length sufficient to induce the SRS.

구체적으로는, 제2 광섬유(400)가 실리카 기반의 DCF(Dispersion Compensating Fiber)인 경우, 상기 실리카 기반의 DCF의 길이는 8.3 내지 8.7Km 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 8.5Km일 수 있다. 그러나, 제2 광섬유(400)가 Soft Glass 기반의 광섬유, 예컨대, 칼코제나이드 광섬유(Chalcogenide Optical Fiber), 비스무스 산화물 기반 광섬유(Bismuth Oxide-based Optical fiber) 또는 텔룰라이트 기반 광섬유(Tellurite-based optical fiber)인 경우, 상기 Soft Glass 기반의 광섬유의 길이는 상기 실리카 기반의 DCF의 길이의 100분의 1 이하로 줄어들 수도 있다.Specifically, when the second optical fiber 400 is a silica-based dispersion compensating fiber (DCF), the length of the silica-based DCF may be 8.3 to 8.7Km, more preferably 8.5Km. However, the second optical fiber 400 may be a soft glass-based optical fiber, such as a chalcogenide optical fiber, a bismuth oxide-based optical fiber, or a tellurite-based optical fiber. ), The length of the soft glass based optical fiber may be reduced to less than one hundredth of the length of the silica based DCF.

도 4는 본 발명에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원으로부터 출력된 출력 스펙트럼과 이상적인 슈퍼-가우시안 스펙트럼을 도시한 그래프로써, 각각 실선과 점선으로 도시하였다.4 is a graph showing an output spectrum and an ideal super-Gaussian spectrum output from the supercontinuum light source according to the present invention, which are shown in solid and dotted lines, respectively.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원으로부터 출력된 출력 스펙트럼의 형상과 슈퍼-가우시안 스펙트럼이 거의 일치하는 것을 볼 수 있다. As shown in FIG. 4, it can be seen that the shape of the output spectrum output from the supercontinuum light source according to the present invention closely matches the super-Gaussian spectrum.

이것은, 양의 분산 기울기와 상기 씨드 ASE 빔의 중심 파장에서 영분산점을 가지는 제1 광섬유(300)를 통해 MI에 의한 비선형 현상을 보상하여 광대역화하고, 정상 분산점을 가지는 제2 광섬유(400)를 통해 SRS를 유도하여 슈퍼컨티뉴엄 광으로 출력할 수 있음을 시사한다.This compensates for the nonlinear phenomenon caused by the MI through the first optical fiber 300 having the positive dispersion slope and the zero dispersion point at the center wavelength of the seed ASE beam, thereby widening and widening the second optical fiber 400 having the normal dispersion point. ) Suggests that SRS can be derived and output as supercontinuum light.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 여타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above, this is merely exemplary and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present specification are intended to illustrate rather than limit the present invention, and the scope and spirit of the present invention are not limited by these embodiments. It is intended that the scope of the invention be interpreted by the following claims, and that all descriptions within the scope equivalent thereto will be construed as being included in the scope of the present invention.

도 1은 종래 기술에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원을 도시한 개략도.1 is a schematic diagram illustrating a supercontinuum light source according to the prior art;

도 2는 종래 기술에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원으로부터 출력된 출력 스펙트럼과 이상적인 슈퍼-가우시안 스펙트럼을 도시한 그래프.FIG. 2 is a graph showing an output spectrum and an ideal super-Gaussian spectrum output from a supercontinuum light source according to the prior art. FIG.

도 3은 본 발명에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원을 도시한 개략도.3 is a schematic diagram illustrating a supercontinuum light source according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 슈퍼컨티뉴엄 광원으로부터 출력된 출력 스펙트럼과 이상적인 슈퍼-가우시안 스펙트럼을 도시한 그래프.4 is a graph showing an output spectrum and an ideal super-Gaussian spectrum output from a supercontinuum light source according to the present invention.

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

100 : 광 생성부 110 : 제1 WDM100: light generating unit 110: first WDM

120 : 제3 광섬유 130 : 제1 아이솔레이터120: third optical fiber 130: first isolator

140 : 밴드패스 필터 200 : 광 증폭부140: bandpass filter 200: optical amplifier

210 : 제2 WDM 220 : 제4 광섬유210: second WDM 220: fourth optical fiber

230 : 제2 아이솔레이터 300 : 제1 광섬유230: second isolator 300: first optical fiber

400 : 제2 광섬유400: second optical fiber

Claims (10)

씨드 ASE 빔을 생성하는 광 생성부;A light generator for generating a seed ASE beam; 상기 씨드 ASE 빔을 증폭하는 광 증폭부;An optical amplifier for amplifying the seed ASE beam; 상기 광 증폭부로부터 출력되는 상기 증폭된 씨드 ASE 빔을 광대역화하는 제1 광섬유; 및A first optical fiber for widening the amplified seed ASE beam output from the optical amplifier; And 상기 광대역의 씨드 ASE 빔을 슈퍼컨티뉴엄 광으로 출력하는 제2 광섬유A second optical fiber outputting the wideband seed ASE beam as supercontinuum light 를 포함하되,, &Lt; / RTI & 상기 제1 광섬유는 양의 분산 기울기와 상기 씨드 ASE 빔의 중심 파장에서 영분산점을 가지며, 상기 제2 광섬유는 정상 분산점을 가지는 것을 특징으로 하는 슈퍼컨티뉴엄 광원.And the first optical fiber has a zero dispersion point at a positive dispersion slope and a center wavelength of the seed ASE beam, and the second optical fiber has a normal dispersion point. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 광섬유는 MI(modulation instability)를 유도하여 상기 증폭된 씨드 ASE 빔을 광대역화하는 것을 특징으로 하는 슈퍼컨티뉴엄 광원.And the first optical fiber induces modulation instability (MI) to widen the amplified seed ASE beam. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제1 광섬유는 실리카 기반의 HNL-DSF(Highly Nonlinear Dispersion Shifted Fiber)을 포함하며,The first optical fiber includes a silica-based Highly Nonlinear Dispersion Shifted Fiber (HNL-DSF), 상기 실리카 기반의 HNL-DSF는 0.8 내지 1.2Km 인 것을 특징으로 하는 슈퍼컨티뉴엄 광원.The silica-based HNL-DSF is a supercontinuum light source, characterized in that 0.8 to 1.2Km. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 광섬유는 SRS(Stimulated Raman Scattering)을 통해 상기 광대역의 씨드 ASE 빔을 상기 슈퍼컨티뉴엄 광으로 출력하는 것을 특징으로 하는 슈퍼컨티뉴엄 광원.And the second optical fiber outputs the wideband seed ASE beam as the supercontinuum light through SRS (Stimulated Raman Scattering). 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 제2 광섬유는 실리카 기반의 DCF(Dispersion Compensating Fiber)를 포함하며, The second optical fiber includes a silica-based dispersion compensating fiber (DCF), 상기 실리카 기반의 DCF는 8.3 내지 8.7Km인 것을 특징으로 하는 슈퍼컨티뉴엄 광원.The silica-based DCF is a supercontinental light source, characterized in that 8.3 to 8.7Km. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광 생성부는,The light generation unit, 입사되는 펌프 광을 멀티플렉싱하는 제1 WDM;A first WDM for multiplexing incident pump light; 상기 멀티플렉싱된 펌프 광을 씨드 ASE 빔으로 변환하는 제3 광섬유; 및A third optical fiber converting the multiplexed pump light into a seed ASE beam; And 상기 씨드 ASE 빔의 스펙트럼을 슬라이스하는 밴드패스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼컨티뉴엄 광원.And a bandpass filter that slices the spectrum of the seed ASE beam. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 광 생성부는 상기 제3 광섬유로부터 출력되는 상기 씨드 ASE 빔을 상기 밴드패스 필터로 입사시키는 제1 아이솔레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼컨티뉴엄 광원.The light generating unit further comprises a first isolator for injecting the seed ASE beam output from the third optical fiber to the band pass filter. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 광 증폭부는,The optical amplifier, 상기 밴드패스 필터에 의해 슬라이스된 씨드 ASE 빔을 멀티플렉싱하는 제2 WDM; 및A second WDM multiplexing the seed ASE beams sliced by the bandpass filter; And 상기 제2 WDM에 의해 멀티플렉싱된 씨드 ASE 빔을 증폭하는 제4 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼컨티뉴엄 광원.And a fourth optical fiber for amplifying the seed ASE beam multiplexed by the second WDM. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 광 증폭부는 상기 제4 광섬유에 의해 증폭된 씨드 ASE 빔을 제1 광섬유로 입사시키는 제2 아이솔레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼컨티뉴엄 광원.The optical amplifying unit further comprises a second isolator for incident the seed ASE beam amplified by the fourth optical fiber to the first optical fiber. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제3 광섬유 및 상기 제4 광섬유는 희토류 이온 첨가 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼컨티뉴엄 광원.And said third optical fiber and said fourth optical fiber comprise a rare earth ion-added optical fiber.
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