KR101118517B1 - 프리즘을 이용한 광 버퍼 및 이를 이용한 광 버퍼링 시스템 - Google Patents

프리즘을 이용한 광 버퍼 및 이를 이용한 광 버퍼링 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101118517B1
KR101118517B1 KR1020090071647A KR20090071647A KR101118517B1 KR 101118517 B1 KR101118517 B1 KR 101118517B1 KR 1020090071647 A KR1020090071647 A KR 1020090071647A KR 20090071647 A KR20090071647 A KR 20090071647A KR 101118517 B1 KR101118517 B1 KR 101118517B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
prism
light
entrance
optical
incident
Prior art date
Application number
KR1020090071647A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110013936A (ko
Inventor
김칠민
Original Assignee
서강대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서강대학교산학협력단 filed Critical 서강대학교산학협력단
Priority to KR1020090071647A priority Critical patent/KR101118517B1/ko
Priority to PCT/KR2010/002753 priority patent/WO2011016613A1/ko
Publication of KR20110013936A publication Critical patent/KR20110013936A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101118517B1 publication Critical patent/KR101118517B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/023—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system for extending or folding an optical path, e.g. delay lines
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/12—Beam splitting or combining systems operating by refraction only
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/08—Time-division multiplex systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

본 발명은 광 버퍼에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼는, 프리즘을 이용하여 광의 진행 경로를 연장하고, 상기 프리즘은, 상기 프리즘의 내부로 광이 입사되는 입사면부; 상기 프리즘의 외부로 상기 입사된 광이 출사되는 출사면부; 및 상기 입사된 광을 반사에 의해 상기 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 출사면부로 출사시키는 반사면부를 포함하는 것을 특징으로 하여, 제작 및 사용이 용이하고 비용 및 자원 효율성을 개선함은 물론, 광 손실 및 광 펄스폭 증가 현상을 방지하고 광 지연시간의 효율적 증가 및 조정을 가능하게 하는 이점을 제공한다.

Description

프리즘을 이용한 광 버퍼 및 이를 이용한 광 버퍼링 시스템{Optical buffer using prism and system for buffering light using thereof}
본 발명은 광 버퍼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 프리즘을 이용함으로써, 제작 및 사용이 용이하고 비용 및 자원 효율성을 개선함은 물론 광 손실 및 광 펄스폭 증가 현상을 방지하고 광 지연시간의 효율적 증가 및 조정을 가능하게 하는 광 버퍼 및 이를 이용한 광 버퍼링 시스템에 관한 것이다.
최근, 나노 기술과 광자 기술이 융합된 기술분야인 나노 포토닉스(Nano Photonics) 기술분야가 급속히 발전하면서, 발광 다이오드(LED), 반도체 레이저,광 다이오드(PD), 애벌란치 포토다이오드(APD) 등, 광자(photon)를 이용한 광전자 소자에 관한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다.
광 버퍼(Optical Buffer)는, 이러한 광전자 소자를 만들기 위한 필수 소자 중 하나일 뿐 아니라, 광 통신에서 광 펄스의 시간을 지연시키기 위한 중요한 수동 소자 중 하나이다.
도 1에는 광 버퍼 기능의 일례가 도시되어 있다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 예컨대 광 통신에 있어서 두 개의 광 패 킷(110, 120)이 동일한 길이의 단일모드 광섬유 선로(100)를 통해 동일한 진행속도로 진행한다면, 상기 광 패킷들(110, 120)은 동일한 시각에 목표 지점에 도달하게 된다.
그러나, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 선로(100) 중간에 광 버퍼(130)가 존재하는 경우, 상기 광 패킷들(110, 120)을 동일한 시각에 출발하였다 하더라도 목표 지점에 도착한 시각은 τ만큼 시간차를 가지게 된다. 이와 같이, 광 버퍼(130)를 사용하는 경우 광 패킷 간의 충돌을 방지할 수 있다.
이러한 광 버퍼를 개발하기 위해, 기존 기술들은 주로 광섬유를 이용하여 왔다.
도 2a 및 도 2b에는 광 통신에 사용되는 기존의 광섬유를 이용한 광 버퍼가 도시되어 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기존의 진행형 광 버퍼는 복수의 광섬유 지연선로(200 내지 206), 상기 복수의 광섬유 지연선로(200 내지 206)중 하나를 선택하는 공간 스위치(210), 그리고 상기 광섬유 지연선로들(200 내지 206)을 결합하는 광 결합기(220)로 구성된다. 상기 공간 스위치(210)는 입력되는 광 패킷을 적절하게 지연시키기 위해 상기 광섬유 지연선로들(200 내지 206) 중 하나로 출력하고, 출력된 광 패킷이 해당 광섬유 지연선로를 경유하는 동안 시간지연이 발생하게 된다. 상기 광 결합기(220)는 광섬유 지연선로에서 시간지연이 발생한 광 패킷을 결합하여 출력한다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 기존의 재순환형 광 버퍼는 복수의 광섬유 진행선로(230 내지 234), 상기 복수의 광섬유 진행선로(230 내지 234)에 대응하는 복수의 광섬유 지연루프(240 내지 244), 상기 복수의 광섬유 지연루프(240 내지 244) 중 하나를 선택하는 공간 스위치(210), 상기 광섬유 지연루프들(240 내지 244)을 통과한 광 패킷의 세기를 증가시키는 반도체 광증폭기(Semiconductor Optical Amplifier: 250 내지 254), 상기 진행선로(230 내지 234) 또는 상기 광섬유 지연루프(240 내지 244)를 선택하는 2x2 공간 스위치(260 내지 264), 그리고 시간지연된 광 패킷을 결합하는 광 결합기(220)로 구성된다.
그러나, 기존의 광섬유를 이용한 광 버퍼들은, 공간 스위치와 광 결합기에서 큰 광 손실이 발생한다는 문제점이 이 있으며, 이러한 광 손실을 보상하기 위해서 광증폭기를 사용하는 경우, 광증폭기에서 발생하는 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 잡음이 축적되어 광 통신 등에 있어서 신호대 잡음비를 악화시키는 문제점이 있다. 또한, 광섬유를 이용할 경우 광 버퍼의 부피가 크기 때문에 그 적용 및 응용의 한계를 지니게 되는 문제점이 있다.
한편, 최근 광 버퍼를 개발하기 위해, 난해한 물리학적 원리를 적용하려는 시도가 있다. 예컨대, 4광파 혼합(four wave mixing), EIT(electromagnetically induced transparency: Q.Xu, S.Sandhu, M.L.Povinelli, J.Shakya, S.Fan, and M.Lipson,"Experimental realization of an on-chip all-optical analogue to electromagnetically induced transparency," Physical Review Letters, Vol.96, 123901 (2006). 참조), Bose-Einstein 응축, 광 결정 등을 이용한 광 저속화 현상을 이용하기도 한다. 즉, 광이 저속화되면 상기 저속화된 광은 공기나 진공 중으로 진행하는 광에 비해 시간 지연이 발생하게 되므로 이러한 시간 지연을 이용하여 광학적 버퍼를 개발하는 것이다.
그러나, 이러한 기존의 기술들은 실제 응용에 많은 제약이 따르는 문제점이 있다.
예컨대, Bose-Einstein 응축을 이용하기 위해서는 원자의 온도를 절대온도 0도에 가깝게 강하시켜야 하는데, 이와 같은 온도 강하 조건을 충족시키는 장치를 제조하는 것 자체가 곤란하고 시간, 비용, 공간 등 자원 소모적인 문제점이 있다.
또한, EIT나 광결정, 또는 광섬유 이용시에는 광 펄스폭이 넓어져 광 버퍼의 효율이 감소하는 문제점이 있다. 즉, 광 버퍼의 효율은 지연시킨 광 펄스의 펄스폭 △τ와 지연시간 τ에 의해 주어지는 τ/△τ의 값에 의존하게 된다. 따라서, 광 펄스폭 △τ가 넓어지면 τ/△τ의 값을 유지하기 위해 지연시간 τ을 더욱 증가시켜야 한다. 그러나, 현재까지의 기존 기술은 τ/△τ의 값이 수십 정도에 그칠 뿐이며, 이 정도의 지연으로는 광 버퍼로 쓸 수 없다. 또한, △τ의 증가는 원래의 신호가 왜곡되는 문제점이 있다. 즉, 기존 기술은 이러한 지연시간 증가를 위한 효과적인 해결책을 제시하지 못하는 문제점 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 기술적 과제는, 프리즘을 이용함으로써, 제작 및 사용이 용이하고 비용 및 자원 효율성을 개선함은 물론 광 손실 및 광 펄스폭 증가 현상을 방지하고 광 지연시간의 효율적 증가 및 조정을 가능하게 하는 광 버퍼를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 기술적 과제는, 프리즘을 이용함으로써, 제작 및 사용이 용이하고 비용 및 자원 효율성을 개선함은 물론 광 손실 및 광 펄스폭 증가 현상을 방지하고 광 지연시간의 효율적 증가 및 조정을 가능하게 하는 광 버퍼링 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 첫 번째 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 프리즘을 이용하여 광의 진행 경로를 연장하고, 상기 프리즘은, 상기 프리즘의 내부로 광이 입사되는 입사면부; 상기 프리즘의 외부로 상기 입사된 광이 출사되는 출사면부; 및 상기 입사된 광을 반사에 의해 상기 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 출사면부로 출사시키는 반사면부를 포함하는 프리즘을 이용한 광 버퍼를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 입사면부는, 브루스터 각(Brewster's Angle) 또는 무반사 코팅(Anti-reflective Coating)에 의해 상기 광이 무반사 입사되도록 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 출사면부는, 브루스터 각 또는 무반사 코팅에 의해 상기 입사된 광이 무반사 출사되도록 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사면부는, 상기 프리즘의 굴절률로 인하여 발생하는 광의 전반사에 의해 상기 입사된 광을 상기 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 출사면부로 출사시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 프리즘은, 상기 입사면부를 지니는 제1 프리즘부; 및 상기 제1 프리즘부와 접촉하고 상기 출사면부를 지니는 제2 프리즘부를 포함하고, 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부는 상호 접촉을 통해 상기 입사된 광을 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부의 내부 경로로 진행시키는 상기 반사면부를 형성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부는, 각각 직각이등변삼각형 프리즘에 해당한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부는, 동일한 크기의 직각이등변삼각형 프리즘에 해당한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부는, 각각 상기 직각이등변삼각형의 빗변 측 밑면에 상호 접촉하는 접촉면을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 입사면부 및 상기 출사면부는, 각각 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부의 빗변 측 밑면 중 상기 접촉면 이외의 면에 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 입사면부 또는 상기 출사면부는, 각각 상기 제1 프리즘부 또는 상기 제2 프리즘부의 빗변 상에서의 길이가 상기 광의 파장 길이 이상, 상기 제1 프리즘부 또는 상기 제2 프리즘부의 빗변 길이의 절반 이하 범위에 포함된다.
일 실시예에 있어서, 상기 출사면부는, 전반사 코팅에 의해 상기 출사되는 광을 상기 프리즘 내부로 재입사시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사면부는, 상기 재입사된 광을 반사에 의해 상기 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 입사면부로 출사시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼는, 상기 프리즘을 단위 프리즘으로 이용하여 제1 단위 프리즘의 출사면부로 출사되는 광이 제2 단위 프리즘의 입사면부로 입사되도록 하는 직렬연결 방식을 통해 광 진행 경로를 연장한다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼는, 광학 렌즈를 이용하여 상기 제1 단위 프리즘의 상기 출사면부로 출사되는 광의 발산각을 감소시키고, 상기 발산각이 감소된 광이 상기 제2 단위 프리즘의 상기 입사면부로 입사되도록 하는 렌즈 모듈을 더 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 상기 프리즘을 이용한 광 버퍼는, 프리즘을 이용하여 광의 진행 경로를 연장하고, 상기 프리즘은, 상기 프리즘의 내부로 광이 입사되고, 상기 입사된 광이 상기 프리즘의 외부로 출사되는 입출사면부 ; 및 상기 입출사면부로 입사된 광을 반사에 의해 상기 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 입출사면부로 출사시키는 반사면부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 입출사면부는, 브루스터 각 또는 무반사 코팅에 의해 상기 광이 무반사 입사되고 상기 입사된 광이 무반사 출사되도록 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사면부는, 상기 프리즘의 굴절률로 인하여 발생 하는 광의 전반사에 의해 상기 입사된 광을 상기 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 입출사면부로 출사시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 프리즘은, 상기 입출사면부를 지니는 제1 프리즘부; 및 상기 제1 프리즘부와 접촉하는 제2 프리즘부를 포함하고, 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부는 상호 접촉을 통해 상기 입사된 광을 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부의 내부 경로로 진행시키는 상기 반사면부를 형성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부는, 각각 직각이등변삼각형 프리즘에 해당한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 프리즘부는, 빗변 길이가 상기 제1 프리즘부의 빗변 길이에서 상기 광의 파장 길이를 뺀 길이 이하, 상기 제1 프리즘부의 빗변 길이의 절반 이상 범위에 포함된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 프리즘부는, 빗변 측 밑면에 상기 제2 프리즘부와 한쪽 모서리가 일치되어 상기 제2 프리즘부의 빗변 측 밑면과 상호 접촉하는 접촉면을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 입출사면부는, 상기 제1 프리즘부의 빗변 측 밑면 중 상기 접촉면 이외의 면에 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 입출사면부는, 상기 제1 프리즘부의 빗변 상에서의 길이가 상기 광의 파장 길이 이상, 상기 제1 프리즘부의 빗변 길이의 절반 이하 범위에 포함된다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼는, 광의 진행 경로를 추가적으로 연장하 는 경로추가용 프리즘을 포함하고, 상기 경로추가용 프리즘은, 상기 경로추가용 프리즘의 내부로 광이 입사되고, 상기 입사된 광이 상기 경로추가용 프리즘의 외부로 출사되는 제1 입출사면부 및 제2 입출사면부; 및 상기 제1 입출사면부로 입사된 광을 반사에 의해 상기 경로추가용 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 제2 입출사면부로 출사시키고, 상기 제2 입출사면부로 입사된 광을 반사에 의해 상기 경로추가용 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 제1 입출사면부로 출사시키는 반사면부를 포함하고, 그리고 상기 경로추가용 프리즘은, 상기 제1 입출사면부로 입사되어 상기 제2 입출사면부로 출사되는 광이 상기 프리즘의 입출사면부로 입사되도록 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼는, 상기 경로추가용 프리즘을 단위 프리즘으로 이용하여 제1 단위 프리즘의 제1 입출사면부로 입사되어 상기 제1 단위 프리즘의 제2 입출사면부로 출사되는 광이 제2 단위 프리즘의 제1 입출사면부로 입사되도록 하는 직렬연결 방식을 통해 최종 단위 프리즘의 제2 입출사면부로 출사되는 광이 상기 프리즘의 입출사면으로 입사되도록 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼는, 광학 렌즈를 이용하여 상기 제1 단위 프리즘의 상기 제2 입출사면부로 출사되는 광 또는 상기 제2 단위 프리즘의 상기 제1 입출사면부로 출사되는 광의 발산각을 감소시키고, 상기 발산각이 감소된 광이 각각 상기 제2 단위 프리즘의 상기 제1 입출사면부 또는 상기 제1 단위 프리즘의 상기 제2 입출사면부로 입사되도록 하는 렌즈 모듈을 더 포함한다.
상기와 같은 두 번째 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 제1 프리즘 부 및 제2 프리즘부로 구성되는 광 버퍼; 및 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부가 상호 접촉하는 접촉면의 길이를 변경하여 상기 프리즘에서의 광 경로를 조정하는 광경로 조정부(910)를 포함하는 프리즘을 이용한 광 버퍼링 시스템을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼링 시스템은, 상기 프리즘의 매질을 여기(excite)시켜 상기 프리즘에서의 광 손실을 보상하는 광손실 보상부를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼링 시스템은, 광학 렌즈를 이용하여 상기 광 버퍼로 입사되는 광, 또는 상기 광 버퍼에서 출사되는 광, 또는 상기 입?출사되는 광 양자 모두의 발산각을 감소시키는 렌즈부를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼에서 광이 입사되는 입사면부와 입사된 광이 출사되는 출사면부가 동일 지점에 형성되는 경우, 상기 광 버퍼링 시스템은, 상기 광 버퍼로 입출사되는 광의 편광을 구분하여 상기 광 버퍼에서 출사되는 광을 분리해내는 광 분리부를 더 포함한다.
본 발명은, 복잡한 구성요소를 포함하지 않는 프리즘을 이용함으로써, 광 버퍼 제작을 소형화 및 간편화하고, 온도, 크기, 부가적 설비 등과 무관하게 사용할 수 있도록 하며, 비용 및 자원 효율성을 개선하는 이점을 제공한다.
또한, 프리즘 내부에서 광의 전반사를 이용함으로써, 광 손실 및 광 펄스폭 증가 현상을 방지하는 이점을 제공한다.
나아가, 광 진행 경로를 조정할 수 있도록 함으로써, 광 지연시간의 효율적 증가 및 조정을 가능하게 하는 이점을 제공한다.
이하, 본 발명의 기술적 과제의 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3에는 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼의 제1 실시예가 도시되어 있다.
도 3의 (a)에는 상기 광 버퍼(300)가 평면도로 도시되어 있으며, (b)에는 상기 광 버퍼(300)가 사시도로 도시되어 있다. 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 버퍼는 프리즘(300)을 이용하여 광의 진행 경로를 연장하며, 상기 프리즘(300)은, 입사면부(312), 출사면부(322) 및 반사면부(314, 316, 324, 326)를 포함할 수 있다.
상기 프리즘(300)은, 상기 입사면부(312)를 통해 상기 프리즘(300)의 내부로 광이 입사되고, 상기 출사면부(322)를 통해 상기 프리즘(300)의 외부로 상기 입사된 광이 출사된다. 상기 입사면부(312)는, 브루스터 각(Brewster's Angle) 또는 무 반사 코팅(Anti-reflective Coating)에 의해 상기 광이 무반사 입사되도록 할 수 있으며, 상기 출사면부(322) 역시 브루스터 각 또는 무반사 코팅에 의해 상기 입사된 광이 무반사 출사되도록 할 수 있다. 상기 무반사 코팅을 위한 재료로는 유기-무기 복합구조나 최근 소개된 폴리스티렌-폴리메틸메타아크릴레이트(PS-PMMA) 블록공중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 반사면부(314, 316, 324, 326)는, 상기 입사된 광을 반사에 의해 상기 프리즘(300)의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 출사면부(322)로 출사시킨다. 이 경우, 상기 반사면부(314, 316, 324, 326)는 상기 프리즘(300)의 굴절률로 인하여 발생하는 광의 전반사를 이용한다. 예컨대, 상기 입사된 광이 상기 프리즘(300) 내부에서 진행 중 상기 반사면부(314, 316, 324, 326)와 전반사 임계각을 유지하도록 상기 반사면부(314, 316, 324, 326)을 구성하거나, 전반사 코팅을 이용할 수 있다.
상기 프리즘(300)은, 하나의 단일한 프리즘으로 구성될 수 있으며, 또한 복수 개의 프리즘으로 구성될 수도 있다. 예컨대, 상기 프리즘(300)은, 상기 입사면부(312)를 지니는 제1 프리즘부(310), 및 상기 제1 프리즘부(310)와 접촉하고 상기 출사면부(322)를 지니는 제2 프리즘부(320)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 프리즘부(310) 및 상기 제2 프리즘부(320)는 상호 접촉을 통해 상기 입사된 광을 상기 제1 프리즘부(310) 및 상기 제2 프리즘부(320)의 내부 경로로 진행시키는 상기 반사면부(314, 316, 324, 326)를 형성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 프리즘부(310) 및 상기 제2 프리즘부(320)는, 각각 직각이등변삼각형 프리즘일 수 있으며, 특히 동일한 크기일 수 있다.
이와 관련하여, 도 3에는 두 개의 동일한 직각이등변삼각형 프리즘들(310, 320) 간에 상호 빗변 측 밑면이 약간 어긋나 접촉되어 있는 형태로 도시되어 있다.
아래에서 다시 설명하겠지만, 본 발명을 직각이등변삼각형 프리즘으로 구현하는 경우, 설계가 단순화되고 제작이 용이한 이점이 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 다양한 형태의 프리즘으로 구현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
한편, 상기 실시예에서, 상기 제1 프리즘부(310) 및 상기 제2 프리즘부(320)는, 각각 상기 직각이등변삼각형의 빗변 측 밑면에 상호 접촉하는 접촉면을 포함하게 된다. 그리고, 상기 입사면부(312) 및 상기 출사면부(322)는, 각각 상기 제1 프리즘부(310) 및 상기 제2 프리즘부(320)의 빗변 측 밑면 중 상기 접촉면 이외의 면(312, 322)에 형성된다. 이와 같이 형성된 상기 입사면부(312) 또는 상기 출사면부(322)는, 각각 상기 제1 프리즘부(310) 또는 상기 제2 프리즘부(320)의 빗변 상에서의 길이가 상기 광의 파장 길이 이상, 상기 제1 프리즘부(310) 또는 상기 제2 프리즘부(320)의 빗변 길이의 절반 이하 범위에 포함된다.
도 4a 및 도 4b에는 도 3의 광 버퍼에서의 광 경로가 도시되어 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 광 버퍼의 상기 입사면부(312)로 광 펄스가 입사되면 상기 반사면부(314, 316, 324, 326)에 의해 내부 경로를 따라 시계 방향으로 돌면서 직선 운동을 하게 된다. 이 경우, 상기 반사면부(314, 316, 324, 326)에 부딪치는 광은 그 입사각이 임계각보다 크기 때문에 전반사가 일어나 광 손실 없이 상기 프리즘(300)의 내부 경로를 계속 진행할 수 있다.
그 다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 입사된 광 펄스는 상기 프리즘(300)의 내부 경로를 진행하던 중 꼭지점(410, 420) 부근에 도달하게 되면 시계 방향에서 반시계 방향으로 회전 방향의 변경이 발생하게 된다. 상기 회전 방향 변경은 상?하부 프리즘의 꼭지점이 서로 약간 어긋나 있음에 기인한다. 그리고, 상기 입사된 광 펄스는 반시계 방향으로 회전을 시작하여 결국 상기 출사면부(322)를 통해 상기 프리즘(300)의 외부로 출사하게 된다. 이 경우, 상기 광 펄스가 상기 프리즘(300) 내에서 진행한 경로(D)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
D = 4 L 2 /d
상기 수학식 1에서, L은 직각이등변삼각형 빗변 길이의 절반, d는 상기 제1 프리즘부(310) 및 상기 제2 프리즘부(320)를 비껴 맞춘 길이, 즉 상기 입사면부(312) 또는 상기 출사면부(322)의 빗변 상의 길이를 나타낸다. 예컨대, L이 1cm이고 d가 100μm이면, 상기 프리즘(300) 내에서 상기 입사된 광 펄스가 진행하는 경로의 길이 D는 4m가 된다. 이 경우, 상기 프리즘(300)의 매질이 굴절률 1.5의 유리이면, 그 경로가 진공 중에서 6m에 해당한다. 즉, 20ns의 광 지연 효과가 생긴다. 만약, 입사 광 펄스의 직경을 20μm로 맞추고, L이 1cm이며 d가 20μm가 되면, 광 펄스가 이상적인 평행광인 경우 광의 매질 속 진행 경로 D는 20m가 된다. 이 경우, 매질의 굴절률이 GaAs와 같은 굴절률이 3.0의 매질을 쓰면 그 경로는 진공에서 60m의 진행 경로에 해당한다. 이 경우, 광 펄스 지연시간은 200ns가 된다. 일반적 으로, 레이저 펄스는 피코초(ps) 이하의 펄스도 쉽게 만들 수 있으므로 1ps 펄스를 사용하는 경우 τ/△τ의 값은 200,000이 된다. 이상적인 평행광의 경우, 펄스폭은 이런 구조의 프리즘 안에서 넓어지지 않으므로 1ps의 광 펄스 사용이 가능하고, 그러면 일반적 광 버퍼에 비해 1000배 이상 긴 지연 시간을 얻을 수 있게 된다. 실제 레이저에서 출사되는 광 펄스의 발산 각도는 일반적으로 0.06도 정도이며 이런 발산각을 만드는 광 펄스가 굴절율 n인 매질에 입사되면 그 발산각은 약 0.06/n의 발산각을 가지게 되고, 이 정도의 발산각은 광 펄스폭 증가에 커다란 영향을 주지 않는다. 1도의 발산각을 가진 경우 계산의 결과에 따르면 τ의 약 1/300 정도의 펄스폭 증가가 발생한다. 여기서, τ는 지연시간이다. 따라서, 0.03도의 발산각의 경우 τ의 약 1/10,000 정도의 펄스폭 증가가 발생하며, 이는 광 펄스의 지연시간에는 큰 영향을 주지 않는다.
도 5a 내지 도 5c에는 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼의 제2 내지 제4 실시예가 도시되어 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 버퍼는, 도 3과 같은 구조의 광 버퍼(300), 즉 도 3의 프리즘(300)을 단위 프리즘으로 이용하여 제1 단위 프리즘(510)의 출사면부로 출사되는 광이 제2 단위 프리즘(520)의 입사면부로 입사되도록 하는 직렬연결 방식을 통해 광 진행 경로를 연장할 수 있다. 도 5a의 경우, 세 개의 단위 프리즘(510, 520, 530)을 직렬연결한 경우이다. 따라서, 제1 단위 프리즘(510)의 입사면부(512)로 입사된 광은 전체 프리즘(510, 520, 530)의 내부 경로를 통해 진행한 후, 제3 단위 프리즘(530)의 출사면부(532)로 출사하게 된다. 결론 적으로, 단위 프리즘을 직렬연결하여 조합된 광 버퍼(500)는, 도 3의 광 버퍼(300)에 비해 조합에 사용된 단위 프리즘의 개수만큼 광 진행 경로를 연장할 수 있다.
또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 버퍼는, 1 또는 2 이상의 광학 렌즈를 이용하여 상기 제1 단위 프리즘(510)의 출사면부로 출사되는 광의 발산각을 감소시키고, 상기 발산각이 감소된 광이 상기 제2 단위 프리즘(520)의 입사면부로 입사되도록 하는 렌즈 모듈(540)을 더 포함하여, 상기 제1 단위 프리즘(510)에서 상기 제2 단위 프리즘(520)으로 전달되는 광의 발산각을 감소시킬 수 있다. 물론, 상기 제2 단위 프리즘(520)의 출사면부(524) 측에도 상기 렌즈 모듈(540)을 포함할 수 있다.
또한, 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 버퍼는, 상기 직렬연결 방식을 적용함에 있어서, 2차원 평면상에서뿐만 아니라, 본 발명이 적용되는 시스템 환경, 설계자 또는 제조자의 의도 등에 따라, 3차원적으로 연결될 수 있다. 예컨대, n 번째 단위 프리즘과 n+1 번째 단위 프리즘이 직렬연결되는 경우, 수직 방향으로 연결되도록 구현할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼(500)는 상기 단위 프리즘들(510, 520, 530)의 직렬연결로 구현할 수 있으며, 하나의 단일한 프리즘으로도 구현할 수 있다.
한편, 도 3 또는 도 5a의 광 버퍼에서 출사면부(322 또는 532)를 전반사 코팅을 하면 상기 출사면부(322 또는 532)를 통해 출사되는 광을 프리즘(300 또는 500) 내부로 재입사시킬 수 있다. 이와 같이 전반사된 광이 재입사되면, 상기 프리 즘(300 또는 500)의 반사면부는 반사에 의해 상기 재입사된 광으로 하여금 진행했던 광 경로를 역으로 다시 진행하도록 하여 상기 프리즘(300 또는 500)의 입사면부(312 또는 512)로 출사시킨다. 도 3에서, 상기 출사면부(322)를 전반사 코팅한 경우의 광 진행 경로(Dc)는, 상기 출사면부(322)를 무반사 코팅한 경우의 광 진행 경로(D)에 비해 대략 2배 가까이 연장될 수 있다. 그 결과, 광 진행 경로 길이 Dc는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있으며, 광 지연시간 τ는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
D c = 8 L 2 /d
상기 수학식 2에서, L은 직각이등변삼각형 빗변 길이의 절반, d는 상기 입사면부(312) 또는 상기 출사면부(322)의 빗변 상의 길이를 나타낸다.
τ = 8 nL 2 /(c?d)
상기 수학식 3에서, c는 진공에서의 빛 속도, n은 프리즘 매질의 굴절율을 나타낸다.
도 6에는 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼의 제5 실시예가 도시되어 있다.
도 6의 (a)에는 상기 광 버퍼(600)가 평면도로 도시되어 있으며, (b)에는 상 기 광 버퍼(600)가 사시도로 도시되어 있다. 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 버퍼는 프리즘(300)을 이용하여 광의 진행 경로를 연장하며, 상기 프리즘(600)은, 입출사면부(612), 및 반사면부(614, 616, 622, 624)를 포함할 수 있다.
상기 프리즘(600)은, 상기 입출사면부(612)를 통해 상기 프리즘(600)의 내부로 광이 입사되고, 상기 입사된 광이 상기 프리즘(600)의 외부로 출사된다. 상기 입출사면부(612)는, 브루스터 각 또는 무반사 코팅에 의해 상기 광이 무반사 입사되고 상기 입사된 광이 무반사 출사되도록 할 수 있다.
상기 반사면부(614, 616, 622, 624)는, 상기 입출사면부(612)로 입사된 광을 반사에 의해 상기 프리즘(600)의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 입출사면부(612)로 출사시킨다. 이 경우, 상기 반사면부(614, 616, 622, 624)는 상기 프리즘(600)의 굴절률로 인하여 발생하는 광의 전반사를 이용한다. 예컨대, 상기 입사된 광이 상기 프리즘(600) 내부에서 진행 중 상기 반사면부(614, 616, 622, 624)와 전반사 임계각을 유지하도록 상기 반사면부(614, 616, 622, 624)을 구성하거나, 전반사 코팅을 이용할 수 있다.
상기 프리즘(600)은, 하나의 단일한 프리즘으로 구성될 수 있으며, 또한 복수 개의 프리즘으로 구성될 수도 있다. 예컨대, 상기 프리즘(600)은, 상기 입출사면부(612)를 지니는 제1 프리즘부(610), 및 상기 제1 프리즘부(610)와 접촉하는 제2 프리즘부(620)를 포함할 수 있다. 상기 제1 프리즘부(610) 및 상기 제2 프리즘부(620)는 상호 접촉을 통해 상기 입사된 광을 상기 제1 프리즘부(610) 및 상기 제 2 프리즘부(620)의 내부 경로로 진행시키는 상기 반사면부(614, 616, 622, 624)를 형성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 프리즘부(610) 및 상기 제2 프리즘부(620)는, 각각 직각이등변삼각형 프리즘일 수 있으며, 특히 크기가 다를 수 있다.
이와 관련하여, 도 6에는 두 개의 동일한 직각이등변삼각형 프리즘들(610, 620) 간에 한쪽 모서리가 일치하여 상호 빗변 측 밑면이 접촉되어 있는 형태로 도시되어 있다.
본 발명을 직각이등변삼각형 프리즘으로 구현하는 경우, 설계가 단순화되고 제작이 용이한 이점이 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 다양한 형태의 프리즘으로 구현될 수 있다.
한편, 상기 실시예에서, 상기 제1 프리즘부(610)는, 빗변 측 밑면에 상기 제2 프리즘부(620)와 한쪽 모서리가 일치되어 상기 제2 프리즘부(620)의 빗변 측 밑면과 상호 접촉하는 접촉면을 포함하게 된다. 그리고, 상기 입출사면부(612)는, 상기 제1 프리즘부(610)의 빗변 측 밑면 중 상기 접촉면 이외의 면에 형성된다. 이와 같이 형성된 상기 입출사면부(612)는, 상기 제1 프리즘부(610)의 빗변 상에서의 길이가 상기 광의 파장 길이 이상, 상기 제1 프리즘부의 빗변 길이의 절반 이하 범위에 포함된다. 환언하면, 상기 제2 프리즘부(620)는, 그 빗변 길이가 상기 제1 프리즘부의 빗변 길이에서 상기 광의 파장 길이를 뺀 길이 이하, 상기 제1 프리즘부의 빗변 길이의 절반 이상 범위에 포함된다.
도 7에는 도 6의 광 버퍼에서의 광 경로가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 광 버퍼(600)의 상기 입출사면부(612)로 광 펄스가 입사되면 상기 반사면부(614, 616, 622, 624)에 의해 내부 경로를 따라 시계 방향으로 돌면서 직선 운동을 하게 된다. 이 경우, 상기 반사면부(614, 616, 622, 624)에 부딪치는 광은 그 입사각이 임계각보다 크기 때문에 전반사가 일어나 광 손실 없이 상기 프리즘(600)의 내부 경로를 계속 진행할 수 있다. 상기 입사된 광 펄스는 상기 프리즘(600)의 내부 경로를 진행하던 중 꼭지점(710, 720) 부근에 도달하게 되면 시계 방향에서 반시계 방향으로 회전 방향의 변경이 발생하게 된다. 상기 회전 방향 변경은 상?하부 프리즘의 꼭지점이 서로 약간 어긋나 있음에 기인한다. 그리고, 상기 입사된 광 펄스는 반시계 방향으로 회전을 시작하여 결국 상기 입출사면부(612)를 통해 상기 프리즘(600)의 외부로 출사하게 된다. 이 경우, 상기 광 버퍼(600)에서의 광 펄스 진행 경로는, 상기 도 3의 광 버퍼(300)에서의 광 펄스 진행 경로에 비해 대략 2배 가까이 연장될 수 있다. 즉, 상기 도 3의 광 버퍼(300)에서 출사면부(322)를 전반사 코팅한 경우와 같이, 광 펄스 지연시간을 2배 가까이 증가시킬 수 있게 된다.
도 8에는 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼의 제6 실시예가 도시되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 버퍼(800)는 도 6의 프리즘(830)과, 광의 진행 경로를 추가적으로 연장하는 경로추가용 프리즘들로서 도 3의 프리즘(810, 820)들을 1 또는 2 이상 포함할 수 있다.
상기 경로추가용 프리즘들(810, 820)은, 각각 제1 입출사면부(812, 822), 제 2 입출사면부(814, 824) 및 반사면부(810, 820)를 포함할 수 있다.
상기 경로추가용 프리즘(810 또는 820)은, 상기 제1 입출사면부(812 또는 822)부 및 제2 입출사면부(814 또는 824)를 통해 상기 경로추가용 프리즘(810 또는 820)의 내부로 광이 입사되고, 상기 입사된 광이 상기 경로추가용 프리즘(810 또는 820)의 외부로 출사된다.
상기 반사면부(810 또는 820)는, 상기 제1 입출사면부(812 또는 822)로 입사된 광을 반사에 의해 상기 경로추가용 프리즘(810 또는 820)의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 제2 입출사면부(814 또는 824)로 출사시키고, 상기 제2 입출사면부(814 또는 824)로 입사된 광을 반사에 의해 상기 경로추가용 프리즘(810 또는 820)의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 제1 입출사면부(812 또는 822)로 출사시킨다. 상기 경로추가용 프리즘(820)은, 상기 제1 입출사면부(822)로 입사되어 상기 제2 입출사면부(824)로 출사되는 광이 도 6의 프리즘(830)의 입출사면부(832)로 입사되도록 하여 광 진행 경로를 추가적으로 연장할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼(800)는, 상기 경로추가용 프리즘(810 또는 820)을 단위 프리즘으로 이용하여 제1 단위 프리즘(810)의 제1 입출사면부(812)로 입사되어 상기 제1 단위 프리즘(810)의 제2 입출사면부(814)로 출사되는 광이 제2 단위 프리즘(820)의 제1 입출사면부(822)로 입사되도록 하는 직렬연결 방식을 통해, 최종 단위 프리즘(820)의 제2 입출사면부(824)로 출사되는 광이 도 6의 프리즘(830)의 입출사면(832)으로 입사되도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 광 버퍼(800)에서의 광 펄스 진행 경로는, 상기 도 5a 광 버퍼(500)에서의 광 펄스 진행 경로에 비해 대략 2배 가까이 연장될 수 있다. 즉, 상기 도 5a의 광 버퍼(500)에서 출사면부(532)를 전반사 코팅한 경우와 같이, 광 펄스 지연시간을 2배 가까이 증가시킬 수 있게 된다.
또한, 일 실시예에 있어서, 도 5b에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 광 버퍼는, 상기 직렬연결 방식을 통해 광 진행 경로를 연장하는 경우, 1 또는 2 이상의 광학 렌즈를 이용하여 상기 제1 단위 프리즘(810)의 상기 제2 입출사면부(814)로 출사되는 광 또는 상기 제2 단위 프리즘(820)의 상기 제1 입출사면부(822)로 출사되는 광의 발산각을 감소시키고, 상기 발산각이 감소된 광이 각각 상기 제2 단위 프리즘(820)의 상기 제1 입출사면부(822) 또는 상기 제1 단위 프리즘(820)의 상기 제2 입출사면부(822)로 입사되도록 하는 렌즈 모듈(540)을 더 포함하여, 상기 제1 단위 프리즘(810)에서 상기 제2 단위 프리즘(820)로 전달되는 광, 또는 상기 제2 단위 프리즘(820)에서 상기 제1 단위 프리즘(810)로 전달되는 광의 발산각을 감소시킬 수 있다. 물론, 상기 제2 단위 프리즘(820)의 상기 제2 입출사면부(824)와 상기 프리즘(830)의 상기 입출사면(832) 간에도 상기 렌즈 모듈를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 있어서, 본 발명은 도 5c에 설명한 바와 같이, 상기 직렬연결 방식을 적용함에 있어서, 2차원 평면상에서뿐만 아니라, 본 발명이 적용되는 시스템 환경, 설계자 또는 제조자의 의도 등에 따라, 3차원적으로 연결될 수 있음은 물론이다. 예컨대, n 번째 단위 프리즘과 n+1 번째 단위 프리즘이 직렬연결되는 경우, 수직 방향으로 연결되도록 구현할 수 있다.
또한, 일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼(800)는 상기 단위 프리즘들(810, 820, 830)의 직렬연결로 구현할 수 있으며, 하나의 단일한 프리즘으로도 구현할 수 있다.
또한, 상술한 실시예들에 있어서, 광 버퍼에서 광 펄스의 입사면과 출사면이 동일 지점에 형성되는 경우, 1/4파장 편광판 (quarter wave plate), 반반사 거울, Glan-Thompson 프리즘, Glan 편광 프리즘, Nicol 프리즘, Rochon 프리즘, Wallston 프리즘, Senarment 프리즘 등을 통해 상기 광 버퍼(900)로 입출사되는 광 펄스의 편광을 구분하여 상기 광 버퍼에서 출사되는 광 펄스를 분리할 수 있다.
한편, 앞서 언급한 바와 같이 본 발명에 따른 광 버퍼 구현하기 위해서는, 상술한 직각이등변삼각형 프리즘뿐만 아니라, 프리즘 내부에서 충분한 광 진행 경로를 확보할 수 있는 한, 일반 삼각형, 직각삼각형. 다각형, 반원형, 삼각형의 꼭지점을 곡선 처리한 삼각형, 다각형에서 꼭지점들을 곡선 처리한 다각형 등, 다양한 형태의 프리즘들이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광 버퍼를 구현하기 위해서는, 2차원적 광 경로를 지니는 일반 프리즘뿐만 아니라, 프리즘 내부에서 충분한 광 진행 경로를 확보할 수 있는 한 coner cube 등 3차원적 광 경로를 지니는 프리즘 등 다양한 프리즘이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 프리즘은, BK7, Flint, Crown, Quartz등의 유리 계열은 물론, Fluorite, Diamond, Sodium Chloride, Ge, ZnSe, Sappjire 등 다양한 결정들, GaAs, Si, ZnO, InGaAs, InGaAsP, GaN 등 다양한 반도체 재질들로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광 버퍼는, 그 프리즘 밑면의 길이가 광 통신에서의 시간지연을 위한 광 소자로 사용되는 경우 1μm에서, 광 펄스 지연수단으로서 사용되는 경우 1m에 이르기까지 다양한 크기로 구현될 수 있다.
도 9에는 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼링 시스템의 일례가 블록도로 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 버퍼링 시스템은, 광 버퍼(900), 광손실 보상부(910) 및 렌즈부(920, 922)를 포함할 수 있다.
상기 광 버퍼(900)는, 상술한 바와 같이 프리즘을 이용하여 광의 진행 경로를 연장한다.
상기 광손실 보상부(910)는, 상기 프리즘의 매질을 여기(excite)시켜 상기 프리즘에서의 광 손실을 보상한다. 이 경우, 상기 광손실 보상부(910)는 광이나 전류 등을 이용하여 상기 프리즘의 매질을 여기시킬 수 있다.
상기 렌즈부(920, 922)는, 1 또는 2 이상의 광학 렌즈를 이용하여 상기 광 버퍼(900)로 입사되는 광, 또는 상기 광 버퍼(900)에서 출사되는 광, 또는 상기 입?출사되는 광 양자 모두의 발산각을 감소시킨다. 즉, 상기 렌즈부(920, 922)는, 제1 렌즈부(920) 및 제2 렌즈부(922)를 포함하여, 상기 제1 렌즈부(920)를 통해 상기 광 버퍼(900)로 입사되는 광의 발산각을 감소시키거나, 상기 제2 렌즈부(922)를 통해 상기 광 버퍼(900)에서 출사되는 광의 발산각을 감소시키거나, 또는 상기 제1 렌즈부(920) 및 상기 제2 렌즈부(922)를 통해 상기 입?출사되는 광 양자 모두의 발산각을 감소킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼(900)가 상술한 바와 같이 제1 프리즘부 및 제2 프리즘부로 구성되는 경우, 상기 광 버퍼링 시스템은, 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부가 상호 접촉하는 접촉면의 길이를 변경하여 상기 프리즘에서의 광 경로를 조정하는 광경로 조정부(930)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 광경로 조정부(930)는 상기 프리즘에서의 광 경로를 조정함으로써 상기 광 버퍼(900)에 의한 광 지연시간을 조절할 수 있다. 이때, 상기 광경로 조정부(930)는, 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부 중 어느 하나, 또는 양자 모두를 이동시키기 위한 모터부를 포함할 수 있다. 상기 광 버퍼(900)가 도 3의 광 버퍼(300)에 해당하는 경우, 상기 광경로 조정부(930)는, 상기 입사면부(312) 또는 상기 출사면부(322)의 상기 빗변 상에서의 길이가 상기 광의 파장 길이 이상, 상기 제1 프리즘부(310) 또는 상기 제2 프리즘부(320)의 빗변 길이의 절반 이하에 해당하는 범위에서 상기 제1 프리즘부(310) 및 상기 제2 프리즘부(320) 중 어느 하나, 또는 양자 모두를 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 광 버퍼(900)가 도 5a의 광 버퍼(500)에 해당하는 경우, 상기 광경로 조정부(930)는, 마찬가지로 원리로 각 단위 프리즘들(510, 520, 530)의 제1 프리즘부들 및/또는 제2 프리즘부들을 적절히 이동시켜 상기 광 버퍼(900)에 의한 광 지연시간을 조절할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 버퍼(900)가 상술한 바와 같이 광의 입사면과 출사면이 동일 지점에 형성되는 경우, 상기 광 버퍼(900)로 입출사되는 광의 편광을 구분하여 상기 광 버퍼(900)에서 출사되는 광을 분리해내는 광 분리부(940)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 광 분리부(940)는, 1/4파장 편광판 (quarter wave plate), 반반사 거울, Glan-Thompson 프리즘, Glan 편광 프리즘, Nicol 프리즘, Rochon 프리즘, Wallston 프리즘, Senarment 프리즘 등을 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 복잡한 구성요소를 포함하지 않는 프리즘을 이용함으로써, 광 버퍼 제작을 소형화 및 간편화하고, 온도, 크기, 부가적 설비 등과 무관하게 사용할 수 있도록 하며, 비용 및 자원 효율성을 개선하는 이점을 제공한다. 또한, 프리즘 내부에서 광의 전반사를 이용함으로써, 광 손실 및 광 펄스폭 증가 현상을 방지하는 이점을 제공한다. 나아가, 광 진행 경로를 조정할 수 있도록 함으로써, 광 지연시간의 효율적 증가 및 조정을 가능하게 하는 이점을 제공한다.
지금까지 본 발명에 대해 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 본질적인 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 본 발명이 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 광 버퍼 기능의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b은 광 통신에 사용되는 기존의 광섬유를 이용한 광 버퍼를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 광 버퍼에서의 광 경로를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼의 제2 내지 제4 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼의 제5 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 광 버퍼에서의 광 경로를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼의 제6 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 프리즘을 이용한 광 버퍼링 시스템의 일례를 나타낸 블록도이다.

Claims (32)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 프리즘을 이용하여 광의 진행 경로를 연장하고,
    상기 프리즘은,
    상기 프리즘의 내부로 광이 입사되고, 상기 입사된 광이 상기 프리즘의 외부로 출사되는 입출사면부 ; 및
    상기 입출사면부로 입사된 광을 반사에 의해 상기 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 입출사면부로 출사시키는 반사면부를 포함하고,
    상기 입출사면부는 상기 프리즘 상의 하나의 면에 형성됨으로써 상기 입출사면부에 입사된 광이 동일한 입출사면부로부터 출사되는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 입출사면부는, 브루스터 각(Brewster's Angle) 또는 무반사 코팅(Anti-reflective Coating)에 의해 상기 광이 무반사 입사되고 상기 입사된 광이 무반사 출사되도록 하는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 반사면부는, 상기 프리즘의 굴절률로 인하여 발생하는 광의 전반사에 의해 상기 입사된 광을 상기 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 입출사면부로 출사시키는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 프리즘은,
    상기 입출사면부를 지니는 제1 프리즘부; 및
    상기 제1 프리즘부와 접촉하는 제2 프리즘부를 포함하고,
    상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부는 상호 접촉을 통해 상기 입사된 광을 상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부의 내부 경로로 진행시키는 상기 반사면부를 형성하는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 프리즘부 및 상기 제2 프리즘부는, 각각 직각이등변삼각형 프리즘인 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 프리즘부는, 빗변 길이가 상기 제1 프리즘부의 빗변 길이에서 상기 광의 파장 길이를 뺀 길이 이하, 상기 제1 프리즘부의 빗변 길이의 절반 이상 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 프리즘부는, 빗변 측 밑면에 상기 제2 프리즘부와 한쪽 모서리가 일치되어 상기 제2 프리즘부의 빗변 측 밑면과 상호 접촉하는 접촉면을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 입출사면부는, 상기 제1 프리즘부의 빗변 측 밑면 중 상기 접촉면 이외 의 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 입출사면부는, 상기 제1 프리즘부의 빗변 상에서의 길이가 상기 광의 파장 길이 이상, 상기 제1 프리즘부의 빗변 길이의 절반 이하 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 광 버퍼는, 광의 진행 경로를 추가적으로 연장하는 경로추가용 프리즘을 포함하고,
    상기 경로추가용 프리즘은,
    상기 경로추가용 프리즘의 내부로 광이 입사되고, 상기 입사된 광이 상기 경로추가용 프리즘의 외부로 출사되는 제1 입출사면부 및 제2 입출사면부; 및
    상기 제1 입출사면부로 입사된 광을 반사에 의해 상기 경로추가용 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 제2 입출사면부로 출사시키고, 상기 제2 입출사면부로 입사된 광을 반사에 의해 상기 경로추가용 프리즘의 내부 경로로 진행시킨 후 상기 제1 입출사면부로 출사시키는 반사면부를 포함하고, 그리고
    상기 경로추가용 프리즘은, 상기 제1 입출사면부로 입사되어 상기 제2 입출사면부로 출사되는 광이 상기 프리즘의 입출사면부로 입사되도록 하는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 광 버퍼는, 상기 경로추가용 프리즘을 단위 프리즘으로 이용하여 제1 단위 프리즘의 제1 입출사면부로 입사되어 상기 제1 단위 프리즘의 제2 입출사면부로 출사되는 광이 제2 단위 프리즘의 제1 입출사면부로 입사되도록 하는 직렬연결 방식을 통해 최종 단위 프리즘의 제2 입출사면부로 출사되는 광이 상기 프리즘의 입출사면으로 입사되도록 하는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 광 버퍼는, 광학 렌즈를 이용하여 상기 제1 단위 프리즘의 상기 제2 입출사면부로 출사되는 광 또는 상기 제2 단위 프리즘의 상기 제1 입출사면부로 출사되는 광의 발산각을 감소시키고, 상기 발산각이 감소된 광이 각각 상기 제2 단위 프리즘의 상기 제1 입출사면부 또는 상기 제1 단위 프리즘의 상기 제2 입출사면부로 입사되도록 하는 렌즈 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼.
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 제15항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 광 버퍼; 및
    상기 광 버퍼로 입출사되는 광의 편광을 구분하여 상기 광 버퍼에서 출사되는 광을 분리해내는 광 분리부를 포함하는 프리즘을 이용한 광 버퍼링 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 광 버퍼링 시스템은, 상기 프리즘의 매질을 여기(excite)시켜 상기 프리즘에서의 광 손실을 보상하는 광손실 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼링 시스템.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 광 버퍼링 시스템은, 광학 렌즈를 이용하여 상기 광 버퍼로 입사되는 광, 또는 상기 광 버퍼에서 출사되는 광, 또는 상기 입?출사되는 광 양자 모두의 발산각을 감소시키는 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 광 버퍼링 시스템.
KR1020090071647A 2009-08-04 2009-08-04 프리즘을 이용한 광 버퍼 및 이를 이용한 광 버퍼링 시스템 KR101118517B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090071647A KR101118517B1 (ko) 2009-08-04 2009-08-04 프리즘을 이용한 광 버퍼 및 이를 이용한 광 버퍼링 시스템
PCT/KR2010/002753 WO2011016613A1 (ko) 2009-08-04 2010-04-30 프리즘을 이용한 광 버퍼 및 이를 이용한 광 버퍼링 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090071647A KR101118517B1 (ko) 2009-08-04 2009-08-04 프리즘을 이용한 광 버퍼 및 이를 이용한 광 버퍼링 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110013936A KR20110013936A (ko) 2011-02-10
KR101118517B1 true KR101118517B1 (ko) 2012-03-12

Family

ID=43544499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090071647A KR101118517B1 (ko) 2009-08-04 2009-08-04 프리즘을 이용한 광 버퍼 및 이를 이용한 광 버퍼링 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101118517B1 (ko)
WO (1) WO2011016613A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108563006B (zh) * 2018-02-01 2020-06-02 深圳海纳光科技有限公司 一种四直角反射镜增光程系统
EP3719556A1 (en) * 2019-04-05 2020-10-07 Optos PLC Optical system, optical delay line and oct apparatus

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57181518A (en) * 1981-04-30 1982-11-09 Fujitsu Ltd Optical delay circuit
JP2008102352A (ja) * 2006-10-19 2008-05-01 Aisin Seiki Co Ltd 光学遅延器械及び光学遅延器械を備える光学測定装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06186519A (ja) * 1992-12-16 1994-07-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 可変光遅延回路
DE602005016704D1 (de) * 2004-09-30 2009-10-29 Picometrix Llc Optische verzögerung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57181518A (en) * 1981-04-30 1982-11-09 Fujitsu Ltd Optical delay circuit
JP2008102352A (ja) * 2006-10-19 2008-05-01 Aisin Seiki Co Ltd 光学遅延器械及び光学遅延器械を備える光学測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110013936A (ko) 2011-02-10
WO2011016613A1 (ko) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200001026U (ko) 인터미디어트 윈도우를 구비한 근거리 디스플레이 장치
US10663680B2 (en) Surface coupled laser and laser optical interposer
US9042731B2 (en) Optical module having a plurality of optical sources
CN101852613B (zh) 一种应用于光纤传感的光收发一体化装置
US7113658B2 (en) Optical module, and optical transmission device
US11668884B2 (en) Optical coupler including a Faraday rotator layer and at least one grating coupler
US9645315B2 (en) Multiplexer
WO2001093385A3 (en) Surface-emitting laser devices with integrated beam-shaping optics and power-monitoring detectors
JP2017129744A (ja) 光合波装置
US7936509B2 (en) Wavelength locker
JP2022532113A (ja) 偏光回転子
KR101118517B1 (ko) 프리즘을 이용한 광 버퍼 및 이를 이용한 광 버퍼링 시스템
CN103513429A (zh) 准直分光镜系统
US11002977B2 (en) Device for shaping a laser beam for an atomic sensor having retroreflector prism, linear polarizer, and form birefringence plate
JP4479232B2 (ja) 光波分割プリズム、光波分割プリズムの製造方法、及び光−光スイッチ装置
US8837870B1 (en) Fiber coupled laser device having high polarization extinction ratio and high stability
JP7001251B2 (ja) レーザ・ビームのコヒーレンスを減らすための装置
US8818193B2 (en) Multichannel tunable optical dispersion compensator
US20020044732A1 (en) Optical multiplexing/demultiplexing module
US20130010451A1 (en) Laser diode module
JP2003270591A (ja) 偏波無依存型光学機器
Choe et al. Integrated polarization beam splitter module for polarization-encoded free-space bb84 qkd
JP7041903B2 (ja) 光合波装置
JPS6354235B2 (ko)
TW202409510A (zh) 用於使用光學干涉儀之量子光發射器之激發場之抑制

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150212

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160119

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170207

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180206

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee