KR101312407B1 - Apparatus of generating laser light and method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for generating a laser light source are provided to obtain real-time, high-speed, and high-resolution 3-dimensional images and to reduce the size and weight of the apparatus. CONSTITUTION: An apparatus for generating a laser light source comprises an optical fiber amplifier (135), a march-zender interferometer (MZI)(140), a wavelength selector (150), and an output coupler (160). The optical fiber amplifier amplifies and outputs incident light. The MZI generates optical beat frequencies from the light amplified by the optical fiber amplifier. The wavelength selector outputs multi-wavelength laser by converting or switching the wavelength of the outputted light of the MZI using optical fiber bragg grating. The output coupler sends the output of the wavelength selector to the optical fiber amplifier. The MZI contains a single mode optical fiber and two double cladding optical fibers. The double cladding fibers are arranged in both sides of the single mode optical fiber.

Description

레이저 광원 생성 장치 및 그 방법{Apparatus of generating laser light and method thereof}Apparatus of generating laser light and method approx.

본 발명은 레이저 광원 생성 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이웃하는 진동수 피크 사이의 간격이 조밀한 미니 광 빗을 생성할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for generating a laser light source, and more particularly, to an apparatus and method capable of generating a mini optical comb with a close spacing between neighboring frequency peaks.

의료 진단, 산업용 정밀 계측, 농수축산물에 대한 비파괴 검사 등 다양한 산업분야에 적용될 수 있는 차세대 정밀영상 촬영기술인 광간섭단층촬영(OCT, Optical Coherence Tomography) 기술은 수 ㎛이하의 분해능을 가지며 기존의 의료영상 촬영기술로는 접근하기 힘든 인체 피하조직 및 혈관조직 등에 대한 실시간 고 분해능 2차원 이미지의 의료영상 획득을 가능하게 한다.Optical coherence tomography (OCT), the next-generation precision imaging technology that can be applied to various industries such as medical diagnosis, industrial precision measurement, and non-destructive testing of agricultural and livestock products, has a resolution of several micrometers or less and existing medical images. It enables medical image acquisition of real-time high-resolution two-dimensional images of subcutaneous and vascular tissues, which are difficult to access with imaging techniques.

OCT 기술은 생체의 이미지 정보를 획득하는 원리에 따라 크게 Time-Domain OCT(TD-OCT) 방식과 Frequency-Domain OCT(FD-OCT) 방식으로 나뉜다. 최근에는 FD-OCT 방식에 속하면서 고화질 및 고속영상획득의 장점을 가지는, 파장 스위핑 레이저 광원을 사용하는 SS-OCT(Swept Source-OCT) 기술이 각광받고 있다. OCT technology is largely divided into Time-Domain OCT (TD-OCT) method and Frequency-Domain OCT (FD-OCT) method according to the principle of obtaining image information of living body. Recently, SS-OCT (Swept Source-OCT) technology using a wavelength sweeping laser light source, which is an FD-OCT method and has advantages of high quality and high speed image acquisition, has been in the spotlight.

SS-OCT의 파장 스위핑 레이저 광원의 구현을 위하여 시간에 따라 서로 다른 파장이 레이저의 공진기 내를 진행하여야 하는데, 발진 주파수 대 시간의 선형성이 유지되도록 파장 가변 필터 또는 회전 폴리곤 스캐너 모듈을 제어하는 것은 쉽지 않다. 이 때문에 기존 SS-OCT 시스템에서는 획득한 간섭신호에 보정과정을 수행하여 발진 파수의 비선형성을 보정하고 있다. 현재 알려진 보정 방법은 간섭신호의 연속된 두 피크 사이의 시간 간격은 비록 변할지라도 주파수(또는 파수 k) 간격은 일정하다는 사실에 기반을 둔다. 이를 바탕으로 주파수(knonlin) 대 시간(t)의 비선형 그래프를 얻어 보정을 수행한다. To implement the SS-OCT wavelength sweeping laser light source, different wavelengths have to travel in the resonator of the laser over time. It is easy to control the tunable filter or rotating polygon scanner module to maintain the linearity of oscillation frequency versus time. not. For this reason, the existing SS-OCT system corrects the nonlinearity of the oscillation wave by performing a correction process on the obtained interference signal. Currently known correction methods are based on the fact that the frequency (or frequency k) interval is constant, although the time interval between two successive peaks of the interference signal varies. Based on this, a nonlinear graph of frequency (k nonlin ) versus time (t) is obtained and correction is performed.

SS-OCT 시스템에서 발진 주파수(또는 파수)의 시간에 대한 비선형 스위핑을 보상하기 위한 다른 방법으로 1310nm 대역의 SOA(Semiconducdor Optical Amplifier), FFP-TF(Fiber Fabry Perot-Tunable Filter) 및 광섬유 지연선(Fiber delay line)을 이용하여 주파수영역 모드 잠김(FDML, Frequency Domain Mode Locked) 방식의 파장 스위핑 링 레이저(예를 들어, 55.027kHz의 고속 왕복 스위핑과 9mW의 평균 출력 광 파워, 125nm의 파장 스위핑)를 구성한다. Other methods to compensate for nonlinear sweeping over time of oscillation frequency (or wavenumber) in SS-OCT systems include a semiconductor optical amplifier (SOA) in the 1310 nm band, Fiber Fabry Perot-Tunable Filter (FFP-TF), and fiber delay lines (FFP). Use a fiber delay line (FDML) for frequency swept ring lasers (e.g., fast reciprocating sweeping at 55.027 kHz, average output optical power at 9 mW, and wavelength sweeping at 125 nm). Configure.

OCT는 실시간, 초고속, 고 분해능 기능을 담보하는 광대역밴드의 레이저광원이 요구되므로 이에 적합한 광원이 장치의 성능을 좌우한다. 비침습적 단면 영상 기술을 위하여 광대역 범위와 빠른 스위핑 속도를 갖는 파장 스위핑 레이저(Wavelength Swept Laser)는 SS-OCT 시스템에 요구되어 왔으며, 기존에 레이저 튜닝 범위가 10KHz 스위핑 속도에서 140nm이고, 200KHz 스위핑 속도에서 100nm인 8mW 평균출력의 파장 스위핑 레이저가 개발되었다.OCT requires a wideband band laser light source that guarantees real-time, ultra-high speed, and high resolution functions, so a suitable light source determines the device's performance. For non-invasive cross-sectional imaging technology, a wavelength sweeping laser with wide bandwidth and fast sweeping speed has been required for SS-OCT systems, and the laser tuning range is 140nm at 10KHz sweeping speed and at 200KHz sweeping speed. A wavelength sweeping laser with an average power of 8mW at 100nm has been developed.

생체외(In vitro) 샘플 단면 영상 기술에서 이용하는 White LED Optical Frequency Comb는 혈액을 채취하여 조사하는 방법에는 적절하지만, 흐르는 혈액세포에 적용하기에는 파워가 너무 크고 피부를 투과하기도 어렵다. 다만 NIR LD Array를 이용하여 빛을 동시에 비추어 혈액을 채취하지 않고도 유세포 분석을 할 수 있으나 이 방법은 피부아래 넓고 깊은 영역을 고해상도로 스캔할 수 없는 단점이 있다.White LED Optical Frequency Combs, which are used in in vitro sample cross-sectional imaging techniques, are suitable for blood sampling and irradiation methods, but they are too powerful to penetrate flowing blood cells and are difficult to penetrate the skin. However, NIR LD Array can be used to analyze flow cytometry without collecting blood by simultaneously shining light, but this method has a disadvantage that it cannot scan a wide and deep area under the skin at high resolution.

또 다른 광원으로, 연속파 저출력 광섬유 레이저로 만든 초연속광을 광결정광섬유(PCF, Photonic Crystal Fiber)의 길이 방향에 따라 영분산파장(ZDW, Zero Despersion Wavelength)을 변경하여 생성한 연속파 레이저(CWL, Continuous Wavelength laser)를 이용하여 스펙트럼의 가시광 영역으로 확장한 초연속광(670~1350nm, 20W광펌핑, 19.5W출력)이 있다. 그러나 초연속광의 발생 원리가 솔리톤 자기주파수 이동효과와 관련된 분산성 파동의 포획에 의한 것이므로 광섬유 내부로 충분한 광 전력을 입사시키는 것이 중요하다. 그러나 이를 위해서는 변조 불안정 때문에 높은 피크의 솔리톤 펄스열이 필요하며 650~1350nm에 이르는 평탄한 스펙트럼을 갖는다 하여도 이는 인체에 적용하기에 너무 큰 출력이다. 초연속 레이저(Supper Continum Laser) 광원은 NIR(Near Infrared)을 활용하고 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 미러와 공명 진동기를 이용하여 샘플을 스캔할 수 있으나, 그 세기가 너무 강하여 피부 아래 혈관 내의 유세포인 혈액 분석에는 적당하지 않다.As another light source, the continuous wave laser (CWL, Continuous) generated by changing the Zero Despersion Wavelength (ZDW) according to the length direction of the photonic crystal fiber There is a super continuous light (670 ~ 1350nm, 20W light pumping, 19.5W output) that is extended to the visible light region of the spectrum using a wavelength laser. However, it is important to inject sufficient optical power into the optical fiber because the principle of the generation of supercontinuous light is due to the capture of the dispersive wave related to the soliton magnetic frequency shifting effect. However, this requires high peak soliton pulse trains due to modulation instability, and even with a flat spectrum ranging from 650 to 1350 nm, this is too large for human applications. Supper Continum Laser light sources utilize Near Infrared (NIR) and can scan samples using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirrors and resonance vibrators, but their intensity is so strong that they can Not suitable for blood analysis.

극초단 펨토초 레이저 펄스는 모드 잠금(mode-locking) 원리를 기반으로 생성하는 빛인데, 이 빛은 105~106개의 공진모드를 가지며, 모드 간의 위상이 일치하는 현상인 모드 잠금 성질을 갖는다. 일반적으로 800nm 중심파장에서 100nm 대역폭을 가지는 Ti:Sapphire 펨토초 레이저의 경우 가우시안 펄스를 기준으로 9.42fs의 극초단 펄스가 생성된다. Ti:Sapphire 광 결정을 이득 매질로 하는 극초단 펨토초 레이저의 모드 잠금은 자체집속(self focusing)을 일으키는 커 효과(Kerr effect)와 같은 비선형 광학현상과 연관된다. 시간 영역에서는 커 효과와 유사한 비선형 현상인 포화흡수(saturable absorption) 현상이 연관되며, 주파수 영역에서는 펄스 내에 생기는 굴절률의 시간변화에 의해 파장대역폭이 확대되는 자체위상변조(self phase modulation) 현상이 발생한다.Ultra-short femtosecond laser pulses are light generated based on the mode-locking principle, which has 10 5 to 10 6 resonant modes, and has a mode-locking property in which phases between modes match. In general, a Ti: Sapphire femtosecond laser with a 100nm bandwidth at 800nm center wavelength generates an ultrashort pulse of 9.42fs based on a Gaussian pulse. Mode locks of ultrashort femtosecond lasers with Ti: Sapphire photonic crystals as the gain medium are associated with nonlinear optical phenomena such as the Kerr effect which causes self focusing. In the time domain, saturable absorption, a nonlinear phenomenon similar to the Kerr effect, is associated, and in the frequency domain, self-phase modulation occurs in which the wavelength bandwidth is widened by the time-varying refractive index. .

비선형 광학현상은 광섬유 코어에서의 첨두 출력 및 광섬유 길이와 비례하므로, LMA(Large Mode Area) 광섬유와 광결정광섬유(PCF)가 사용되어 왔다. 광섬유기반 극초단 펄스 레이저는 형태에 따라 포화 흡수체(Saturable absorber) 기반의 선형공진기, 8자형(Figure of eight) 공진기, 광섬유 링 공진기의 세 구조로 대별된다. 광섬유 링 공진기는 펄스의 세기에 따라 편광의 회전량이 변화하는 비선형 편광회전효과와 광섬유의 길이를 통해 펄스의 분산을 조절하여 좁은 펄스폭과 높은 출력을 형성하는 펄스분산보상순환 기법을 기반으로 모드 잠금을 효과적으로 수행하여 극초단 펨토초 펄스를 발생시킨다. Since nonlinear optical phenomena are proportional to the peak output and the optical fiber length in the optical fiber core, large mode area (LMA) optical fibers and photonic crystal optical fibers (PCF) have been used. Fiber-based ultrashort pulsed lasers are classified into three types: linear absorbers based on saturable absorbers, figure of eight resonators, and fiber ring resonators. The optical fiber ring resonator is a mode lock based on the nonlinear polarization rotation effect, in which the amount of rotation of the polarization changes according to the intensity of the pulse, and the pulse dispersion compensation circulation technique that forms a narrow pulse width and high output by controlling the dispersion of the pulse through the length of the optical fiber. Effectively perform ultrashort femtosecond pulses.

광섬유 기반의 고출력 이득매질은 큰 표면적 대 부피비로 인해 열 발산에 있어서 큰 장점을 가지며, 시드 레이저(seed laser)와 펌프 레이저 간의 상호 작용이 레일리(Ralyleigh) 길이에 국한되지 않고 전 광섬유의 길이로 확장되므로 단일투과(single pass) 만으로 높은 증폭률을 얻을 수 있다. 펄스 펼침기와 압축기로 광섬유 소자를 이용하면 회절격자 쌍을 이용할 때보다 저출력 증폭을 할 수 있는 장점이 있다. 그러나 극초단 펨토초 레이저 펄스 광원 제작을 위한 반도체 광 증폭기(SOA)나 EDPA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)는 처프 펄스 증폭(CPA, Chirp-Pulse Amplification) 과정에서 생체 유세포 분석(in vivo Flow Cytometry(FCM))에 적용하기에는 높은 출력을 가지는 단점이 있다.Fiber-based high power gain media have a great advantage in heat dissipation due to the large surface area-to-volume ratio, and the interaction between the seed laser and the pump laser extends to the length of the entire fiber without being limited to the Rayleigh length. Therefore, a high amplification rate can be obtained by a single pass. The use of optical fiber elements as pulse spreaders and compressors has the advantage of lower power amplification than using diffraction grating pairs. However, semiconductor optical amplifiers (SOA) or EDPA (Erbium-Doped Fiber Amplifiers) for the fabrication of ultra-short femtosecond laser pulse light sources are known as in vivo flow cytometry (FCM) during chirp-pulse amplification (CPA). ) Has the disadvantage of having a high output.

근적외선 광섬유 레이저의 이득매질로 널리 사용되는 원소는 Er(Erbium), Yb(Ytterbium), Nd(Neodymium) 등이며, 주요 발진파장은 어븀(Er)이 1550nm, 이터븀(Yb)이 1060nm이다. 푸리에 변환에 의한 극초단 펨토초 레이저 펄스는 주파수 영역에서의 넓은 파장 대역폭에 대응하며, 일정한 간격의 펄스열은 동일한 간격으로 배열된 주파수 모드들에 대응되므로 펨토초 레이저 광 빗(comb)을 구성하는 m번째 주파수 모드(fm)는 모드간 간격에 해당하는 반복률(fr, 광 검출기로 검출)과 절대 영주파수로부터의 차에 해당하는 옵셋 주파수(f0, 비선형 f-2f 간섭계로 측정)에 의해 fm=mfr+f0로 간단히 정의된다. 광섬유 기반의 광학구성은 광 정렬이 쉽고 광 빗 운용의 안정성이 크게 높고, 공진기 및 증폭단계에서의 분산최적화를 통해 mHz 이하 수준의 선폭을 획득할 수 있으며, 이는 광 결정 광 빗의 선폭과 비슷한 수준이다.The elements widely used as gain media of near-infrared fiber lasers are Er (Erbium), Yb (Ytterbium), and Nd (Neodymium). The main oscillation wavelengths are 1550 nm of Erbium and 1060 nm of Yb. The ultra-short femtosecond laser pulses by the Fourier transform correspond to a wide wavelength bandwidth in the frequency domain, and the m-th frequency constituting the femtosecond laser optical comb since the pulse trains at regular intervals correspond to frequency modes arranged at equal intervals. mode (f m) is by a mode between a repetition rate that corresponds to the distance (f r, is detected by the photo detector) with the offset frequency corresponding to the difference from the absolute zero frequency (f 0, as measured by a non-linear f-2f interferometer) f m It is simply defined as = mf r + f 0 . The optical fiber-based optical configuration is easy to align the light, greatly improves the stability of the optical comb operation, and can obtain a line width below mHz through dispersion optimization in the resonator and amplification stages, which is similar to the line width of the optical crystal optical comb. to be.

국내공개특허 제2012-0067618호Domestic Publication No. 2012-0067618 국내공개특허 제2012-0044391호Domestic Publication No. 2012-0044391

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이웃하는 진동수 피크 사이의 간격이 조밀하여 높은 분해능을 제공함으로써 생체 내 분석을 위한 의학분야뿐만 아니라 미세 가공분야 등 다양한 분야에 사용될 수 있는 위상 안정화된 광원을 생성하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to generate a phase stabilized light source that can be used in a variety of fields, such as the medical field as well as micro-processing for in vivo analysis by providing a high resolution because the spacing between neighboring frequency peaks is dense A method and apparatus therefor.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광원 생성 장치의 일 예는, 루프 형태의 공진기로 구성된 레이저 광원 생성 장치에 있어서, 입사광을 증폭하여 출력하는 광섬유 증폭기; 상기 광섬유 증폭기에 의해 증폭된 광으로부터 광 비트 주파수를 생성하는 마하젠더 간섭계; 상기 마하젠더 간섭계의 출력 광의 파장을 광섬유 격자를 이용하여 변환하거나 스위칭하여 다중파장 레이저 출력을 얻는 파장선택부; 및 상기 파장선택부의 출력 중 일부를 상기 광섬유 증폭기로 입사시키는 출력용 커플러;를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, an example of a light source generating apparatus according to the present invention includes a laser light source generating apparatus comprising a loop type resonator, including: an optical fiber amplifier for amplifying and outputting incident light; A Mach-Zehnder interferometer for generating an optical bit frequency from light amplified by the optical fiber amplifier; A wavelength selection unit for converting or switching the wavelength of the output light of the Mach-Zehnder interferometer using an optical fiber grating to obtain a multi-wavelength laser output; And an output coupler for inputting a part of the output of the wavelength selector to the optical fiber amplifier.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광원 생성 방법의 일 예는, 광섬유 증폭기를 이용하여 광을 증폭시키는 단계; 마하젠더간섭계 내에서 상기 증폭된 광의 반사 또는 투과로 인한 광 경로차를 이용하여 광 비트 주파수를 생성하는 단계; 상기 광 비트 주파수의 특성을 갖는 광을 광섬유 격자를 이용하여 동일한 간격의 빗살무늬 형태가 되도록 주파수를 변환하거나 스위칭하는 단계; 및 상기 주파수가 변환되거나 스위칭된 광의 일부를 상기 공진기 내로 다시 입사시키는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, an example of a light source generation method according to the present invention, amplifying light using an optical fiber amplifier; Generating an optical bit frequency using an optical path difference due to reflection or transmission of the amplified light in a Mach-Zehnometer interferometer; Converting or switching the frequency of the light having the characteristic of the optical bit frequency into a comb-tooth pattern of equal spacing using an optical fiber grating; And injecting a portion of the frequency-converted or switched light back into the resonator.

본 발명에 따르면, OCT 분야 등에 적용되어 실시간, 고속, 고분해능의 3차원 영상의 획득을 가능하게 하며, 소형화와 경량화 및 가격경쟁력을 제공한다. 또한 광섬유 레이저가 갖는 가장 중요한 특징인 회절한계의 빔을 유지할 수 있으며, 열방출 효과가 탁월하고 인체에 안전한 출력을 제공한다.According to the present invention, it is applied to the field of the OCT to enable the acquisition of real-time, high-speed, high resolution three-dimensional image, and provides miniaturization, light weight and cost competitiveness. In addition, it is possible to maintain the beam of diffraction limit, which is the most important feature of the fiber laser, and provides excellent heat emission effect and safe output to the human body.

도 1은 본 발명에 따른 광원 생성 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 광원 생성 장치의 다른 실시예의 구성을 도시한 도면,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 광섬유 내장 마하젠더 간섭계의 상세 구성의 일 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 파장선택부의 상세 구성의 일 예를 도시한 도면, 그리고,
도 5는 본 발명에 따른 레이저 광원 생성 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
1 is a view showing the configuration of an embodiment of a light source generating apparatus according to the present invention,
2 is a view showing the configuration of another embodiment of a light source generating apparatus according to the present invention;
3A and 3B are views showing an example of a detailed configuration of an optical fiber embedded Mach-Zehnder interferometer according to the present invention;
4 is a view showing an example of a detailed configuration of the wavelength selection unit according to the present invention, and
5 is a view showing an example of a laser light source generation method according to the present invention.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광원 생성 장치 및 그 방법에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a light source generating apparatus and a method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 광원 생성 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of an embodiment of a light source generating apparatus according to the present invention.

도 1을 참조하면, 광원 생성 장치는 루프 형태의 공진기(170)를 따라 노이즈 리젝션 필터(NRF, Noise Rejection Filter)가 장착된 커플러(130), 광섬유 증폭기(135), 마하젠더 간섭계(140), 파장선택부(150) 및 출력용 커플러(160) 등을 포함한다. 또한 공진기(170)에 레이저를 공급하는 구성으로, 전원공급장치(100), 전류-광 변환기(105), 레이저 다이오드 어레이(LDA, Laser Diode Array)(110), 스위핑 레이저(SSL, Swept Source Laser)(115) 및 광 커플러(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the light source generating apparatus includes a coupler 130 equipped with a noise rejection filter (NRF), an optical fiber amplifier 135, and a Mach-Zehnder interferometer 140 along a loop resonator 170. And a wavelength selector 150 and an output coupler 160. In addition, the configuration of supplying a laser to the resonator 170, the power supply device 100, current-optical converter 105, laser diode array (LDA) (110), sweeping laser (SSL, Swept Source Laser) 115 and an optical coupler 120.

먼저, LDA(110)는 전원공급장치(100)로부터 전류를 공급받아 레이저를 발생하며, SSL(115)는 전원공급장치(100)의 전류를 광으로 변환하는 전류-광 변환기(105)로부터 광을 입력받아 레이저를 발생한다. 여기서, LDA의 일 예로 중심 파장이 각각 820nm, 860nm, 1020nm인 광대역 밴드의 초발광 레이저 다이오드 어레이(SLDA, Superluminescent Laser Diode Array)가 있으며, SSL의 일 예로 VT-DBR(Vernier-Tuned Distributed Bragg Reflector) 구조를 갖는 1550nm, 1310nm 또는 1060nm 중심파장의 광대역 밴드의 스위핑 레이저가 있다. First, the LDA 110 receives a current from the power supply 100 to generate a laser, and the SSL 115 receives light from the current-optical converter 105 that converts the current of the power supply 100 into light. Receives laser and generates laser. Here, as an example of the LDA, there is a broadband band superluminescent laser diode array (SLDA) having a center wavelength of 820 nm, 860 nm, and 1020 nm, and an example of SSL is Vernier-Tuned Distributed Bragg Reflector (VT-DBR). There is a wideband band swept laser having a structure of 1550 nm, 1310 nm or 1060 nm.

광 커플러(120)는 광섬유를 통해 출력되는 LDA(110)의 레이저 광과 SSL(115)의 레이저 광을 결합하여 NRF가 장착된 커플러(130)로 출력한다. 일 예로, 커플러는 LDA(110)의 레이저 광과 SSL(115)의 레이저 광을 2:1로 결합한다. The optical coupler 120 combines the laser light of the LDA 110 and the laser light of the SSL 115 that are output through the optical fiber to the coupler 130 equipped with the NRF. As an example, the coupler couples the laser light of the LDA 110 and the laser light of the SSL 115 in a 2: 1.

NRF(130)를 통해 신호대 잡음비(SNR, Signal to Noise Ratio)가 개선된 광은 광섬유 증폭기(135)를 통해 증폭되어 MZI(140)에 입사된다. 여기서, 광섬유 증폭기로 어븀 도핑 광섬유(EDF) 또는 어븀 도핑 다중 파장 광섬유(MW-EDF)가 사용될 수 있다. EDF는 상온에서 넓은 'homogeneous gain broadening' 특성으로 인해 강한 모드 경합(mode competetion)과 불안정한 발진을 일으키므로 다파장 EDF 레이저의 구현에 많은 어려움이 따르므로, 'homogeneous gain broadening' 특성을 감소시키기 위하여 EDF를 액체 질소(Liquid Nitrogen)에 담그거나, 어븀 첨가 이중 코어 광섬유(Eribum-Doped Twin-Core Fiber), 다중 양자샘 도파관(Multiple Quantum-Well Waveguide), 타원형 코어 EDF(Elliptical Core EDF) 등을 이용할 수도 있다.Light whose signal-to-noise ratio (SNR) is improved through the NRF 130 is amplified by the optical fiber amplifier 135 and incident to the MZI 140. Here, an erbium doped optical fiber (EDF) or an erbium doped multi-wavelength optical fiber (MW-EDF) may be used as the optical fiber amplifier. Since EDF causes strong mode competetion and unstable oscillation due to its wide 'homogeneous gain broadening' at room temperature, it is very difficult to implement a multi-wavelength EDF laser. Therefore, EDF is required to reduce the 'homogeneous gain broadening' characteristic. Immersed in Liquid Nitrogen, Erbium Doped Twin-Core Fiber, Multiple Quantum-Well Waveguide, Elliptical Core EDF have.

마하젠더 간섭계(140)는 이전 통과한 보강 간섭된 임의 파장의 빛이 공진기(170)를 1회전하여 다시 마하젠더 간섭계(140)에 도착하였을 때, 공진기에 입사되는 LLD와 SSL(115)의 결합 광과 동일 파장을 이루도록 서로 동기화시켜 광 비트 주파수를 생성한다. 마하젠더갑섭계(MZI, Mach-Zender Interferometer)에 대해서는 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.The Mach-Zehnometer interferometer 140 combines the LLD and SSL 115 incident on the resonator when light of a predetermined wavelength, which has been passed through, reinforces the resonator 170 once and reaches the Mach-Zehnder interferometer 140 again. Optical bit frequencies are generated by synchronizing with each other to achieve the same wavelength as the light. The Mach-Zender Interferometer (MZI) will be described in detail with reference to FIG. 3.

마하젠더 간섭계(140)의 출력 빔은 파장선택부(150)로 입사된다. 파장선택부(150)는 광섬유 격자(FBG, Fiber Bragg Grating)를 이용하여 마하젠더 간섭계(140)를 통과한 빔의 주파수 특성이 동일한 간격을 갖는 빗살무늬(comb like) 형태가 되도록 주파수를 변환하거나 스위칭한다. 파장선택부(150)에 대해서는 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. The output beam of the Mach-Zehnder interferometer 140 is incident to the wavelength selector 150. The wavelength selector 150 converts the frequency using a fiber bragg grating (FBG) so that the frequency characteristics of the beam passing through the Mach-Zehnder interferometer 140 have a comb like shape with the same spacing. Switch. The wavelength selector 150 will be described in detail with reference to FIG. 4.

파장선택부(150)의 출력 빔은 출력용 커플러(160)로 출력된다. 출력용 커플러(160)는 입사된 빔의 일정 부분을 NRZ가 장착된 커플러(130)로 출력한다. 예를 들어, 출력용 커플러(160)는 90:10 커플러로서, 공진기(170)에서 발진된 빔의 10%를 출력 단자로 출력하고, 나머지는 90% 출력 단자를 통해 NRF가 장착된 커플러(130)로 출력한다. 이로써 빔은 링 공진기에서 발진하게 된다. The output beam of the wavelength selector 150 is output to the output coupler 160. The output coupler 160 outputs a portion of the incident beam to the coupler 130 equipped with NRZ. For example, the output coupler 160 is a 90:10 coupler, and outputs 10% of the beam oscillated by the resonator 170 to the output terminal, and the rest of the coupler 130 equipped with the NRF through the 90% output terminal. Will output This causes the beam to oscillate in the ring resonator.

앞서 살핀, 광섬유 증폭기(135)가 EDF로 구성된 경우에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, EDF의 증폭계수(g)는 매질의 유도방출단면적(σ)과 밀도반전(

Figure 112013009080511-pat00001
, 여기서,
Figure 112013009080511-pat00002
는 에너지준위
Figure 112013009080511-pat00003
에 있는 입자수)에 의하여
Figure 112013009080511-pat00004
과 같이 나타난다. 증폭률(G)는 입사 레이저 강도가 약한 소 신호 증폭에서
Figure 112013009080511-pat00005
(z는 증폭 매질의 길이)가 된다. Looking at the case in which the salping, the optical fiber amplifier 135 is composed of EDF in more detail, the amplification coefficient (g) of the EDF is the induced emission cross-sectional area (σ) and density inversion (
Figure 112013009080511-pat00001
, here,
Figure 112013009080511-pat00002
Energy level
Figure 112013009080511-pat00003
By the number of particles in the
Figure 112013009080511-pat00004
. Amplification factor (G) is for small signal amplification with weak incident laser intensity.
Figure 112013009080511-pat00005
(z is the length of the amplification medium).

레이저 발진기나 증폭기는 유도방출에 의한 광증폭을 이용하며, 밀도반전이 이루어진 매질에 빛이 입사되면, 그 빛은 증폭된다. 빛의 강도는 전파거리와 더불어 지수 함수적으로 증가하며, 길이 L의 매질에서 복사광강도는 입사광강도에 대해

Figure 112013009080511-pat00006
배의 이득을 얻는다.
Figure 112013009080511-pat00007
는 빛이 매질 중에 단위거리를 진행할 때 증폭되는 비율이고 이득계수는
Figure 112013009080511-pat00008
에 비례한다. 빛이 공진기내에서 왕복순환을 반복함으로써 강도의 증가를 이루고 있으므로 이득계수는 감소하고 최종적으로 빛의 강도는 일정한 값이 되고 따라서 레이저는 정상적인 발진상태에 도달한다. A laser oscillator or amplifier uses optical amplification by inductive emission. When light enters a medium having a density inversion, the light is amplified. The intensity of light increases exponentially with the propagation distance and the radiant light intensity in the medium of length L
Figure 112013009080511-pat00006
Get a double benefit
Figure 112013009080511-pat00007
Is the ratio amplified when light travels the unit distance in the medium, and the gain factor is
Figure 112013009080511-pat00008
Proportional to Since the light increases in intensity by repeating the reciprocating cycle in the resonator, the gain coefficient decreases and finally the light intensity becomes a constant value, and thus the laser reaches a normal oscillation state.

도 2는 본 발명에 따른 광원 생성 장치의 다른 실시예의 구성을 도시한 도면이다.2 is a diagram showing the configuration of another embodiment of a light source generating apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면, 광원 생성 장치는 루프 형태의 공진기(220)를 따라 파장분할다중화부(WDM, Wavelength Deivision Multiplexing)(210), 광섬유 증폭기(135), 마하젠더 간섭계(140), 파장선택부(150), 출력용 커플러(160) 등을 포함한다. 도 2의 광원 생성장치는, 스위핑 레이저(SSL) 또는 레이저 다이오드(LD)의 레이저 광이 공진기에 위치한 파장분할다중화부(210)를 통해 공진기 내부에 입사되는 구조에 있어 도 1과 상이하며 나머지 구성은 도 1과 동일하여 동일한 부호번호로 표기한다.Referring to FIG. 2, the light source generating apparatus includes a wavelength division multiplexing unit (WDM) 210, an optical fiber amplifier 135, a Mach-Zehnder interferometer 140, and a wavelength selecting unit along a loop resonator 220. 150, an output coupler 160, and the like. The light source generator of FIG. 2 is different from FIG. 1 in the structure in which the laser light of the swept laser SSL or the laser diode LD is incident into the resonator through the wavelength division multiplexer 210 positioned in the resonator. Is the same as FIG. 1 and denoted by the same reference numerals.

파장분할다중화부(210)의 일 예로, 광섬유 커플러용 980nm/1550nm 파장분할다중화기가 있다. 공진기로 레이저를 출력하는 LD(220)는 전원공급장치에서 공급된 전류로 펌핑되는, 레이저 중심 파장이 800nm, 980nm 또는 1480nm인 레이저 다이오드일 수 있으며, SSL(220)은 광으로 펌핑되는, 레이저 중심 파장이 1550nm, 1310nm 또는 1060nm인 광대역 밴드의 스위칭 레이저일 수 있다. An example of the wavelength division multiplexer 210 is a 980 nm / 1550 nm wavelength division multiplexer for an optical fiber coupler. The LD 220 outputting the laser to the resonator may be a laser diode with a laser center wavelength of 800 nm, 980 nm or 1480 nm, pumped with the current supplied from the power supply, and the SSL 220 pumped with light, the laser center It may be a broadband laser switching laser having a wavelength of 1550 nm, 1310 nm or 1060 nm.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 광섬유 내장 마하젠더 간섭계의 상세 구성의 일 예를 도시한 도면이다.3A and 3B are diagrams showing an example of a detailed configuration of an optical fiber embedded Mach-Zehnder interferometer according to the present invention.

도 3a 및 3b를 참조하면, 광섬유 내장 마하젠더 간섭계(MZI)(300)는 단일모드광섬유(SMF, Single Mode Fiber)(310)가 이중클래딩광섬유(DCF, Double Cladding Fiber)(320,322) 사이에 위치한 구조(즉, DCF-SMF-DCF)이다. 이중 클래딩 광섬유(320,322)는 코어(350)와 링 형태 실리카 클래딩 모드를 통한 2가지 광학 경로를 갖는다. 내부 클래딩(352)를 통한 강한 클래딩 모드 공명은 클래딩 모드들을 여기시키는데 이용된다. 광섬유의 코어(350) 및 외부클래딩(354)의 굴절율은 1.4560이고, 직경은 각각 4.6㎛, 63㎛이고, 내부 클래딩(352)의 굴절율은 1.4536, 반경은 13.0㎛이다. 그리고 SMF-DCF 길이는 각각 160mm, 48mm이다. 공진기에서 DCF가 아닌 광섬유가 사용되는 경우에, MZI의 양 단에는 LPFG(Long-Period Fiber Grating)(330,332)가 위치한다. Referring to FIGS. 3A and 3B, the Mach-Zehnometer interferometer (MZI) 300 includes a single mode fiber (SMF) 310 located between a double cladding fiber (DCF) 320 and 322. Structure (ie, DCF-SMF-DCF). The double cladding optical fibers 320 and 322 have two optical paths through the core 350 and the ring-shaped silica cladding mode. Strong cladding mode resonance through the inner cladding 352 is used to excite the cladding modes. The refractive index of the core 350 and the outer cladding 354 of the optical fiber is 1.4560, the diameters are 4.6 μm and 63 μm, respectively, and the refractive index of the inner cladding 352 is 1.4536 and the radius is 13.0 μm. The SMF-DCF lengths are 160mm and 48mm, respectively. When a fiber other than DCF is used in the resonator, long-period fiber gratings (LPFGs) 330 and 332 are positioned at both ends of the MZI.

마하젠더 간섭계(140)에서 광 비트 주파수를 생성하는 원리는 공진기(170,220)의 주파수영역 모드 잠김(FDML, Frequency Domain Mode Locked)이다. 수식을 통해 보다 구체적으로 살펴보면, 공진기(170,220)의 자유분산범위(FSR, Free Spectral Range)는 다음과 같다.The principle of generating the optical bit frequency in the Mach-Zehnder interferometer 140 is Frequency Domain Mode Locked (FDML) of the resonators 170 and 220. Looking more specifically through the equation, the free spectral range (FSR, Free Spectral Range) of the resonator (170,220) is as follows.

Figure 112013009080511-pat00009
Figure 112013009080511-pat00009

여기서, Lfiber은 공진기(170,220)의 전체 길이, n은 공진기(170,220)의 굴절률, c는 진공속에서의 광속이다. Where L fiber is the total length of the resonators 170 and 220, n is the refractive index of the resonators 170 and 220, and c is the luminous flux at the vacuum speed.

공진기(170,220) 내 빛의 발진 파장의 변화

Figure 112013009080511-pat00010
는 다음 식과 같다.Change in the oscillation wavelength of light in the resonators 170 and 220
Figure 112013009080511-pat00010
Is as follows.

Figure 112013009080511-pat00011
Figure 112013009080511-pat00011

여기서, D는 분산 변수,

Figure 112013009080511-pat00012
은 중심 변조 진동수,
Figure 112013009080511-pat00013
은 변조 진동수의 변화량이다.Where D is the variance variable,
Figure 112013009080511-pat00012
Silver center modulation frequency,
Figure 112013009080511-pat00013
Is the amount of change in the modulation frequency.

SS-OCT의 광축 분해능의 이론적인 값

Figure 112013009080511-pat00014
는 빛의 코히어런트 길이로서
Figure 112013009080511-pat00015
이므로, 위 수학식 2의
Figure 112013009080511-pat00016
를 이에 대입하면 다음과 같다.Theoretical value of optical axis resolution of SS-OCT
Figure 112013009080511-pat00014
Is the coherent length of light
Figure 112013009080511-pat00015
Since the above equation 2
Figure 112013009080511-pat00016
Substituting this into:

Figure 112013009080511-pat00017
Figure 112013009080511-pat00017

FDML 방식 파장 스위핑 레이저를 구성하기 위해서는 광섬유 증폭기(135)로부터 방출된 빛이 공진기(170,220)를 1회전하는데 소요되는 시간(

Figure 112013009080511-pat00018
)이 스위핑 속도(
Figure 112013009080511-pat00019
)의 역수에 정수 배가 되어야 한다. 링 공진기(170,220)가 모두 광섬유로 구성되어 있다고 가정하면
Figure 112013009080511-pat00020
이므로, 다음 수학과 같이 된다. In order to construct an FDML wavelength swept laser, the time required for the light emitted from the optical fiber amplifier 135 to rotate the resonators 170 and 220 in one rotation (
Figure 112013009080511-pat00018
) Is the sweep speed (
Figure 112013009080511-pat00019
Must be an integer multiple of reciprocal. Assume that the ring resonators 170 and 220 are all composed of optical fibers.
Figure 112013009080511-pat00020
Therefore, it becomes as follows.

Figure 112013009080511-pat00021
Figure 112013009080511-pat00021

MZI에 입사된 후 내부에서 반사 또는 투과된 빛은 서로 간섭되어 파수 영역(Wave Number Domain)에서 광 경로차에 의한 광 비트 주파수(Optical Beat Frequecy)를 생성한다. MZI를 통과한 빛의 빗살무늬간 즉 투과대역간 주파수 간격 Δfcomb(또는 FSR: Free Spectral Range)와 반사 또는 투과된 두 빛의 거리 차 ΔL 사이에는 다음 수학식 5와 같은 관계가 성립한다. After being incident on the MZI, the light reflected or transmitted therein interferes with each other to generate an optical beat frequency due to an optical path difference in a wave number domain. A relationship as shown in Equation 5 below is established between the frequency interval Δf comb (or FSR: Free Spectral Range) of the light passing through the MZI, that is, the transmission band, and the distance difference ΔL between the two reflected or transmitted light.

Figure 112013009080511-pat00022
Figure 112013009080511-pat00022

여기서, Δk는 투과대역의 파수 간격, c는 빛의 속도이다.Where Δk is the frequency interval of the transmission band and c is the speed of light.

이를 투과대역간 파장차 Δλ로 다시 표현하면 수학식 6과 같다.This is represented by Equation 6 again as a wavelength difference Δλ between transmission bands.

Figure 112013009080511-pat00023
Figure 112013009080511-pat00023

여기서, λ는 빛의 파장이며, MZI의 공기 중에서의 두 광 경로차는 수학식 5로부터

Figure 112013009080511-pat00024
와 같이 주어진다.Is the wavelength of light, and the difference between the two optical paths in the air of MZI is
Figure 112013009080511-pat00024
As shown in Fig.

MZI에서 얻어지는 광 비트 주파수로부터 실제구조와 일치하는 정확한 단면 이미지를 얻기 위하여, MZI는 보정을 위한 기준 신호를 제공한다. 일반적으로 레이저 발진 주파수의 비선형 스위핑시에 MZI의 출력신호는 그 주파수가 시간에 따라 다소 변하는 처핑(chirping)된 정현파(빗살무늬) 형태를 보인다.In order to obtain an accurate cross-sectional image matching the actual structure from the optical bit frequency obtained in MZI, MZI provides a reference signal for correction. In general, when nonlinear sweeping of the laser oscillation frequency, the output signal of the MZI shows a chirped sinusoidal (comb) pattern whose frequency changes slightly with time.

만일 실험에서 SSL이

Figure 112013009080511-pat00025
의 속도로 Δλsource 에 걸쳐 왕복 선형 스위핑을 수행한다면, MZI의 출력에서 얻어지는 빗살무늬 신호의 평균 주파수(
Figure 112013009080511-pat00026
)는 다음 수학식과 같다.If SSL in the experiment
Figure 112013009080511-pat00025
If we perform a reciprocal linear sweep across the Δλ source at the rate of, then the average frequency of the comb
Figure 112013009080511-pat00026
) Is as shown in the following equation.

Figure 112013009080511-pat00027
Figure 112013009080511-pat00027

스위핑 광원의 파장 스위핑시에 MZI로부터 처핑된 빗살무늬 출력이 얻어지며, 빗살무늬 피크점들 간의 주파수 차이는 전체 빗살무늬에 걸쳐 동일하다. When sweeping the wavelength of the swept light source, the chirped comb pattern output from the MZI is obtained, and the frequency difference between the comb peaks is the same over the entire comb pattern.

DCF(도 3, 320,322)에서 빛의 확산을 이해하기 위하여, SMF(310)의 기본모드

Figure 112013009080511-pat00028
를 DCF(320,322)의
Figure 112013009080511-pat00029
모드들의 합으로 표시하면, 다음과 같다.To understand the spread of light in the DCF (FIGS. 3, 320, 322), the basic mode of the SMF 310
Figure 112013009080511-pat00028
Of the DCF (320,322)
Figure 112013009080511-pat00029
Expressed as the sum of the modes,

Figure 112013009080511-pat00030
Figure 112013009080511-pat00030

여기서,

Figure 112013009080511-pat00031
Figure 112013009080511-pat00032
의 전파상수이며,
Figure 112013009080511-pat00033
은 SMF 모드
Figure 112013009080511-pat00034
와 DCF 모드들
Figure 112013009080511-pat00035
사이의 결합계수이다.here,
Figure 112013009080511-pat00031
silver
Figure 112013009080511-pat00032
Is the propagation constant of
Figure 112013009080511-pat00033
SMF mode
Figure 112013009080511-pat00034
And DCF modes
Figure 112013009080511-pat00035
Coupling coefficient between

여기된 모드들

Figure 112013009080511-pat00036
은 이중클래딩 광섬유를 따라 전파되며 그들의 다른 전파상수들 때문에 맥놀이를 일으킨다.Excited modes
Figure 112013009080511-pat00036
Propagates along the double cladding fiber and causes beats due to their different propagation constants.

대부분의 광 에너지는 처음 10개 정도의 모드들에 의하여 계산되며, 특히

Figure 112013009080511-pat00037
,
Figure 112013009080511-pat00038
가 SMF
Figure 112013009080511-pat00039
모드의 92% 에너지를 가짐이 알려져 있다. 그러므로 DCF의 투과스펙트럼은 이중모드 간섭과정으로 설명할 수 있으며, 이 이중모드 간섭은 코어와 외부 클래딩 모드 사이의 광파워 교환을 일으킨다. Most light energy is calculated by the first 10 modes, especially
Figure 112013009080511-pat00037
,
Figure 112013009080511-pat00038
SMF
Figure 112013009080511-pat00039
It is known to have 92% energy of the mode. Therefore, the transmission spectrum of DCF can be explained by the bimodal interference process, which causes the optical power exchange between the core and the external cladding mode.

일반적으로 SMF가 DCF보다 길므로, 광섬유 내장 MZI에서 총 위상차이는 주로 SMF에 의하여 발생하며, 이는 다음과 같다.In general, since the SMF is longer than the DCF, the total phase difference in the optical fiber embedded MZI is mainly caused by the SMF, which is as follows.

Figure 112013009080511-pat00040
Figure 112013009080511-pat00040

여기서,

Figure 112013009080511-pat00041
,
Figure 112013009080511-pat00042
는 각각 코어와 클래딩 모드들의 유효굴절률이다.here,
Figure 112013009080511-pat00041
,
Figure 112013009080511-pat00042
Is the effective refractive index of the core and cladding modes, respectively.

간섭 스펙트럼의 대조비를 최대로 하기 위하여 두 DCF의 결합 비율은 3dB이 요구되며, 결합 모드 이론에 의하여 DCF길이는 맥놀이 길이

Figure 112013009080511-pat00043
의 절반의 홀수 배이어야 한다. In order to maximize the contrast ratio of the interference spectrum, the coupling ratio of the two DCFs is required to be 3 dB, and according to the coupling mode theory, the DCF length is the beat length.
Figure 112013009080511-pat00043
Should be an odd number of half of.

Figure 112013009080511-pat00044
Figure 112013009080511-pat00044

위 수학식에 의해 주어지는 FDML 광 빗은 안정적인 다중파장 레이저 출력을 얻기 위해 파장선택부(150)로 입사된다.The FDML optical comb given by the above equation is incident to the wavelength selector 150 to obtain a stable multi-wavelength laser output.

도 4는 본 발명에 따른 파장선택부의 상세 구성의 일 예를 도시한 도면이다.4 is a view showing an example of a detailed configuration of the wavelength selection unit according to the present invention.

도 4를 참조하면, 파장선택부(150)는 서큘레이터(Optical Circulator)(400), 편광조절기(PC, Polarization Controller)(410), 처프된 광섬유 격자(CFBG, Chirped Fiber Bragg Grating)(420) 및 압력 제어부(Strain Controller)(430)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the wavelength selector 150 includes an circulator 400, a polarization controller 410, and a chirped fiber bragg grating 420. And a pressure controller 430.

공진기(170,220)의 파장선택소자(150)로 연결이 쉽고 저가인 광섬유 격자(FBG)를 배열(array)로 연결하는 방법이 있다. 또 다른 예로서, 샘플격자를 인장 또는 수축시켜 파장간격을 변화시키는 방법, 편광유지 광섬유를 이용하여 파장간격을 변화시키는 방법, 복굴절이 큰 광섬유에 FBG를 제작하여 파장 스위칭하는 방법 등을 통해 다파장 EDF 레이저의 발진파장을 가변하거나 스위칭하는 방법이 있으나, 이러한 방법들은 특수 광섬유를 사용하여 고가이거나 레이저의 구조가 복잡한 단점이 있다.There is a method of connecting an inexpensive optical fiber grating (FBG) in an array by the wavelength selection element 150 of the resonators 170 and 220. As another example, multiple wavelengths can be obtained by changing the wavelength spacing by stretching or contracting the sample lattice, changing the wavelength spacing using a polarization maintaining optical fiber, and fabricating wavelength switching by fabricating FBG on a large birefringent optical fiber. There are methods for varying or switching the oscillation wavelength of an EDF laser, but these methods have disadvantages of using expensive or complicated laser structures.

본 실시예에서는 저 손실, 낮은 비선형성, 반사파장변화의 용이성을 가지며 좁은 파장간격을 가지면서 파장변환과 스위칭이 가능하도록 하여 다파장 EDF 링 레이저가 안정적으로 발진할 수 있는 구조로 도 4를 제시한다. 4 shows a structure in which a multi-wavelength EDF ring laser can be stably oscillated by enabling wavelength conversion and switching while having a low loss, low nonlinearity, and easy reflection wavelength change. do.

도 4를 다시 참조하면, 서큘레이터(400)는 편광조절기(410)를 직렬로 가진 CFBG(420)와 수직으로 연결되며, 압력 제어부(Strain Controller)(430)는 CFBG(420)에 가해지는 압력을 제어한다. 마하젠더 간섭계(140)의 출력 빔은 서큘레이터(400)를 통해서 CFBG(420)로 입사되고, CFBG(420)의 중심파장에서 반사된 빔은 다시 서큘레이터(400)를 거쳐 출력용 커플러(160)로 출력된다. 이때 편광조절기(410)와 직렬로 결합된 CFBG(420)에 수직으로 압력을 인가하여 발진파장의 가변성을 가진 다중파장을 동시에 얻게 된다.Referring back to FIG. 4, the circulator 400 is vertically connected to the CFBG 420 having the polarization controller 410 in series, and the pressure controller 430 is a pressure applied to the CFBG 420. To control. The output beam of the Mach-Zehnder interferometer 140 enters the CFBG 420 through the circulator 400, and the beam reflected from the center wavelength of the CFBG 420 passes through the circulator 400 to output the coupler 160. Is output. At this time, by applying a pressure vertically to the CFBG 420 coupled in series with the polarization controller 410, the multiple wavelengths having the oscillation wavelength variability are simultaneously obtained.

보다 구체적으로, CFBG(420)는 파장분할 다중화 시스템에서 특정한 파장 대역을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 가변적 광소자 필터이다. 압력 제어부(430)에 의해 CFBG(420)에 수직으로 인가되는 압력에 의해 발생하는 복굴절로 인하여 광섬유가 두 개의 서로 다른 편광상태(즉, 압력이 인가되는 방향과 그에 수직인 방향의 편광상태)를 가진다. CFBG(420)에 인가되는 압력의 세기에 따라 중심파장의 간격이 커진다. 이러한 광섬유 내의 편광특성변화로 EDF의 inhomogeneous gain broadening 특성이 향상되어 다파장 EDF 링 레이저는 안정적인 다파장 발진을 할 수 있다. More specifically, CFBG 420 is a variable optical element filter that selectively transmits or reflects a particular wavelength band in a wavelength division multiplexing system. Due to the birefringence caused by the pressure applied to the CFBG 420 perpendicular to the CFBG 420 by the pressure control unit 430, the optical fiber generates two different polarization states (that is, the direction in which the pressure is applied and Have The interval between the center wavelengths increases according to the strength of the pressure applied to the CFBG 420. The polarization characteristics in the optical fiber improve the inhomogeneous gain broadening characteristics of the EDF, so that the multi-wavelength EDF ring laser can perform stable multi-wavelength oscillation.

또한 CFBG(420)에 압력이 인가된 상태에서 CFBG(420)에 입사되는 빔의 편광상태를 편광조절기(410)를 통해 조절하여 압력이 인가되는 방향 또는 그의 수직인 방향과 일치시켜 각각의 편광상태와 결합하는 파장을 독립적으로 스위칭할 수 있다. 즉, CFBG(420)에 인가되는 압력을 변화시켜 출력파장과 파장간격을 연속적으로 변화시킬 수 있으며, 편광조절기(410)를 조절하여 출력파장을 적절한 파장으로 스위칭할 수 있다. In addition, the polarization state of the beam incident on the CFBG 420 in the state where the pressure is applied to the CFBG 420 is adjusted through the polarization controller 410 to coincide with the direction in which the pressure is applied or the perpendicular direction thereof to each polarization state. The wavelengths that combine with can be switched independently. In other words, by changing the pressure applied to the CFBG 420 it is possible to continuously change the output wavelength and the wavelength interval, it is possible to switch the output wavelength to the appropriate wavelength by adjusting the polarization controller 410.

CFBG(420)에 수직으로 압력을 인가할 경우 복굴절이 발생되는 원리를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the principle that the birefringence occurs when the pressure is applied vertically to the CFBG 420 as follows.

일반광섬유에 n개의 광섬유 격자(FBG)를 제작하고 광섬유 격자에 수직으로 압력을 인가할 경우 발생하는 복굴절을 이용하여 상온에서 파장간격이 좁은 발진파장 변환과, 편광조절기를 이용하여 스위칭이 가능한 2n개의 발진파장 EDF 링 레이저를 구성할 수 있다.2n pieces of oscillation wavelength conversion with narrow wavelength gap at room temperature using birefringence generated when n optical fiber gratings (FBG) are made on general optical fiber and pressure is applied to the optical fiber gratings vertically. The oscillation wavelength EDF ring laser can be configured.

광섬유 격자(FBG)에 압력을 가하지 않았을 경우 광섬유 격자(FBG)의 반사 파장(Bragg wavelength) λB은 다음과 같다.When no pressure is applied to the optical fiber grating FBG, the reflection wavelength λ B of the optical fiber grating FBG is as follows.

Figure 112013009080511-pat00045
Figure 112013009080511-pat00045

여기서,

Figure 112013009080511-pat00046
는 유효굴절률이고,
Figure 112013009080511-pat00047
는 격자의 주기이다.here,
Figure 112013009080511-pat00046
Is the effective refractive index,
Figure 112013009080511-pat00047
Is the period of the grid.

반면, 광섬유에 압력이 가해질 경우, 광섬유의 유효굴절률은 광탄성효과(Photoelastic effect)로 인하여 압력이 가해지는 y축 방향과 그에 수직인 x축 방향으로 비대칭적으로 변화하여 복굴절이 발생한다. x축과 y축 방향의 굴절률 변화량 Δnx 및 Δny는 다음 수식과 같다.On the other hand, when pressure is applied to the optical fiber, the effective refractive index of the optical fiber changes asymmetrically in the y-axis direction to which the pressure is applied and the x-axis direction perpendicular thereto due to the photoelastic effect, thereby causing birefringence. The amount of change in refractive index Δn x and Δn y in the x- and y-axis directions is represented by the following equation.

Figure 112013009080511-pat00048
Figure 112013009080511-pat00048

여기서,

Figure 112013009080511-pat00049
는 압력이 인가되지 않았을 때의 초기 광섬유의 굴절률이며, E는 Young's modulus(
Figure 112013009080511-pat00050
),
Figure 112013009080511-pat00051
는 Poisson ration (0.17),
Figure 112013009080511-pat00052
Figure 112013009080511-pat00053
는 광탄성계수,
Figure 112013009080511-pat00054
Figure 112013009080511-pat00055
는 x축과 y축에 대한 각각의 응력광학계수(stress-optical coefficient)를 나타낸다.here,
Figure 112013009080511-pat00049
Is the refractive index of the initial fiber when no pressure is applied, and E is Young's modulus (
Figure 112013009080511-pat00050
),
Figure 112013009080511-pat00051
Poisson ration (0.17),
Figure 112013009080511-pat00052
and
Figure 112013009080511-pat00053
Is the photoelastic coefficient,
Figure 112013009080511-pat00054
Wow
Figure 112013009080511-pat00055
Denotes the stress-optical coefficients for the x and y axes, respectively.

FBG에 압력을 인가하면, 위 수학식과 같은 굴절률 변화량 때문에 FBG의 중심파장은 두 개의 축 방향에 해당하는 두 개의 피크로 분리된다. 이때, 분리되는 중심파장의 간격은

Figure 112013009080511-pat00056
와 같으며, 인가되는 압력을 증가시킬수록 중심파장간의 간격도 커진다.When pressure is applied to the FBG, the center wavelength of the FBG is separated into two peaks corresponding to two axial directions due to the refractive index change as shown in the above equation. At this time, the interval of the separated center wavelength is
Figure 112013009080511-pat00056
As the pressure increases, the distance between the center wavelengths increases.

그러므로 각각 1개의 PC를 직렬로 가진 n개의 FBG를

Figure 112013009080511-pat00057
커플러와 병렬로 연결하는 구조뿐만 아니라 1개의 PC를 직렬로 가진 1개의 CFBG를 커플러와 수직으로 연결한 구조에 압력을 가하여 파장변환과 스위칭을 구현할 수 있다.Therefore, n FBGs with 1 PC in series each
Figure 112013009080511-pat00057
In addition to the structure connected in parallel with the coupler, wavelength conversion and switching can be realized by applying pressure to the structure in which one CFBG having a PC in series is connected vertically with the coupler.

이때, 광원은 광대역 파장(780nm~1650nm)으로 진동수 영역에서 각각의 진동수 피크 선폭이 가늘고(mHz 이하수준) 인체에 무해한 밝은 에너지(20mW)를 가지며, CFBG의 각 파장반사단의 반사율이 20%를 넘지 않도록 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예에서, 이웃하는 진동수 피크 사이의 간격이 매우 조밀하고(105개/100nm), 시간 영역에서 펨토초(약 10fs 이하)의 광 결맞음 단층촬영 장치용 광원 펄스를 생성할 수 있다. At this time, the light source has a wide wavelength (780nm to 1650nm), each of the frequency peak line width in the frequency range is thin (level below mHz) and has bright energy (20mW) which is harmless to the human body, and the reflectance of each wavelength reflecting group of CFBG is 20%. It is preferable to comprise so that it may not exceed. For example, in this embodiment, the spacing between adjacent frequency peak that is very dense (10 5 / 100nm), to generate a optical coherence tomography device for light pulses of the femtosecond (about 10fs hereinafter) in the time domain have.

도 5는 본 발명에 따른 레이저 광원 생성 방법의 일 예를 도시한 도면이다.5 is a view showing an example of a laser light source generation method according to the present invention.

도 5를 참조하면, 루프 형태의 공진기로 구성된 레이저 광원 생성 장치는 SSL, LDA 등의 레이저 광을 입사받는다(S500). 공진기는 광섬유 증폭기를 이용하여 입사받은 레이저 광을 증폭한 후(S510), 마하젠더 간섭계에 입력한다(S520). 마하젠더 갑섭계를 통과한 빔은 CFBG를 통해 동일한 간격의 빗살무늬 형태의 다중 파장 레이저로 생성된다(S530). 그리고 생성한 다중 파장 레이저의 일부는 다시 공진기 내로 입사되어 발진한다(S540).Referring to FIG. 5, the laser light source generating apparatus configured as a loop resonator receives laser light such as SSL and LDA (S500). The resonator amplifies the incident laser light using the optical fiber amplifier (S510) and inputs it to the Mach-Zehnder interferometer (S520). The beam passing through the Mach-Zehnder interceptometer is generated by a multi-wavelength laser having a comb-tooth pattern of equal intervals through the CFBG (S530). Part of the generated multi-wavelength laser is incident again into the resonator and oscillates (S540).

본 발명을 통해 생성되는 위상 안정화된 광섬유 레이저 광 진동수 빗살(미니 광 빗)은 미세 가공분야(예를 들어, 자동차, 조선, 항공, 중공업, 전기전자, 반도체 산업 등), 광통신분야, 의치학분야(OCT, 라만 광섬유 레이저, 광자 결정 광섬유 등을 이용한 초 광대역 광원)에 응용될 수 있다. 또한 본 발명은 다중광자현미경(MPM), 2차 조화 생성파(SHG) 응용, 도플러 광 결맞음 단층촬영(D-OCT)과 관련된 장비들에 응용가능하며, 광형광 주기 영상 현미경(FIIM), 간섭성 비탄성 라만산란(CARS), 방사선 진단, 광 음향현미경(PAM), 광 열상현미경(PTM), LSCA, MRI, PET/CT, 광역 현미경, 공초점 현미경, 공 초점 또는 다 광자 내시 현미경, 4pi현미경, 유도방출공핍현미경(STED0-M), 확률론적 광학 재구성 현미경, 광 활성화된 국소 현미경 등에 응용될 수도 있다.The phase stabilized fiber laser light frequency comb (mini optical comb) produced by the present invention is used in the field of fine processing (for example, automotive, shipbuilding, aviation, heavy industry, electrical and electronics, semiconductor industry, etc.), optical communication field, and dentistry field. (Ultra wide band light source using OCT, Raman fiber laser, photonic crystal fiber, etc.). The invention is also applicable to equipment related to multiphoton microscopy (MPM), second harmonic generation wave (SHG) applications, Doppler optical coherence tomography (D-OCT), optical fluorescence periodic imaging microscope (FIIM), interference Inelastic Raman Scattering (CARS), Radiation Diagnostics, Optical Acoustic Microscope (PAM), Optical Thermography (PTM), LSCA, MRI, PET / CT, Wide-area Microscope, Confocal Microscope, Confocal or Multiphoton Endoscope Microscope, 4pi Microscope It can also be applied to SED0-M, stochastic optical reconstruction microscope, light activated local microscope.

의학 분야의 응용 예를 보다 구체적으로 살펴보면, 피부 아래 혈관 내 혈액세포를 측정하니 위한 미니 광 빗을 발생시키는 광원으로 사용될 수 있다. 생체 유세포 분석(In vivo Flow Cytometry(FCM))은 생체학에서 세포 신진대사, 면역 기능, 세포 예정사와 연관되며, 의학분야에서는 암, 세균감염, 심혈관의 비정상성, 비정상세포의 순화에 대한 연구에 박차를 가하게 한다.Looking at the application of the medical field in more detail, it can be used as a light source for generating a mini optical comb for measuring blood cells in the blood vessels under the skin. In vivo Flow Cytometry (FCM) is involved in cell metabolism, immune function, and cellular apoptosis in biology, and in medicine, studies on cancer, bacterial infections, cardiovascular abnormalities, and purification of abnormal cells are carried out. To be added.

생체내(In vivo) 연구는 생체외(In vitro) 연구에서의 거의 모든 이상적인 상황과 대비된다. In vivo 연구는 혈관관 주변조직(피부층, 연결조직, 근육, 지방 등) 내에서의 흡수, 산란, 자발형광에 대한 열악한 광학적 조건을 가지며, 혈관 단면에서 다중 세포 흐름의 존재, 깊이 있는 혈관들을 비침습적으로 접근하는 것에 대한 어려움, 고 분해능을 위하여 조직에 정면이나 측면으로 강한 광선을 투과시키는 문제, 혈액이나 림프 흐름의 변수들에서의 안전성에서 제한을 받는다. 이러한 문제의 해결은 광원과 매우 높은 연관성을 가진다. 따라서 피부 아래 혈관 내 혈액세포를 측정하기 위하여, '미니 광 빗' 발생 장치는 다음 요건들을 충족하여야 한다.In vivo studies contrast with almost all ideal situations in in vitro studies. In vivo studies have poor optical conditions for absorption, scattering, and spontaneous fluorescence in perivascular tissues (skin layer, connective tissue, muscle, fat, etc.), the presence of multiple cell flows in the blood vessel cross-section, Difficulties in invasive approaches, problems of transmitting strong light in front or side to the tissue for high resolution, and safety in variables of blood or lymph flow. The solution of this problem has a very high correlation with the light source. Therefore, to measure blood cells in the blood vessels under the skin, the 'mini optical comb' generating device must meet the following requirements.

첫째, NIR 광을 파장 크기 순서대로 방사하지 않고 동시에 한꺼번에 방사해야하며, 둘째, 순간적으로 여러 가지 파장을 방사할 때 물질에 따라 흡수 파장이 각각 다르기 때문에 여러 파장의 혈액 내 세포에 대한 흡수 투과 반응에 가장 적합한 습수 스펙트럼의 중간정도 강도의 흡수성을 이용하여야 하며, 셋째, 다양한 형태의 OCT 구현방식 고속의 영상 프레임과 고 분해능을 제공하기 위하여 SS-OCT 시스템을 이용한다. First, NIR light must be emitted at the same time, not in order of wavelength size. Second, when the wavelength is emitted instantaneously, the absorption wavelength is different depending on the material. Medium intensity absorption of the most suitable wet water spectrum should be used. Third, various types of OCT implementation methods use SS-OCT system to provide high speed image frame and high resolution.

이러한 세 가지 요건을 충족하는 광원은 광대역 파장(750nm~1750nm)으로 진동수 영역에서 각각의 진동수 피크 선폭이 가늘고(mHz 이하 수준) 인체에 무해한 밝은 에너지(100mW 이하 수준)를 가져야 한다. 이웃하는 진동수 피크 사이의 간격이 매우 조밀하고(105개/100nm), 시간 영역에서 펨토초(약 10fs 이하)의 펄스가 필요하다. 펨토초 레이저에서 파워가 큰 레이저를 이용하는 경우는 세포에 유해하므로 적절한 에너지가 필요하기 때문이다. 이에, 본 발명에 따른 광원 생성 장치는 인체에 적합한 높은 광 출력파워와 넓은 파장 스위핑 범위, 그리고 좁은 선폭을 가지는 FDML 파장 스위핑 광섬유 레이저를 생성한다. 이렇게 생성된 레이저는 위상 안정화된 푸리에 영역 모드 잠금 광섬유 레이저 광 진동수 빛(FDML-FL-OFC), 이른바 '미니 광 빗'이다.A light source that meets these three requirements must have a broad wavelength (750nm to 1750nm) with a narrow (less than mHz) line width of each frequency peak in the frequency range and bright energy (less than 100mW) harmless to the human body. The pulses of the distance between adjacent peak frequencies which are very dense (10 5 / 100nm), femtosecond (about 10fs hereinafter) in the time domain is needed. This is because a femtosecond laser uses a high power laser because it is harmful to cells and thus requires appropriate energy. Accordingly, the light source generating apparatus according to the present invention generates an FDML wavelength swept fiber laser having a high light output power, a wide wavelength sweeping range, and a narrow line width suitable for a human body. The laser thus generated is a phase stabilized Fourier region mode locked fiber laser light frequency light (FDML-FL-OFC), a so-called 'mini optical comb'.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

100: 전원공급장치 105: 전류-광 변환기
110: 레이저 다이오드 어레이(LDA) 115: 스위핑 레이저(SSL)
120: 광 커플러 130: NRF가 장착된 커플러
140: 마하젠더 간섭계 150: 파장선택부
160: 출력용 커플러 400: 서큘레이터
410: 편광조절기(PC) 420: CFBG
430: 압력제어부(Strain Controller)
100: power supply 105: current-to-optical converter
110: laser diode array (LDA) 115: swept laser (SSL)
120: optical coupler 130: coupler with NRF
140: Mach-Zehnder interferometer 150: wavelength selector
160: output coupler 400: circulator
410: polarization controller (PC) 420: CFBG
430: strain controller

Claims (11)

삭제delete 루프 형태의 공진기로 구성된 레이저 광원 생성 장치에 있어서,
입사광을 증폭하여 출력하는 광섬유 증폭기;
상기 광섬유 증폭기에 의해 증폭된 광으로부터 광 비트 주파수를 생성하는 마하젠더 간섭계;
상기 마하젠더 간섭계의 출력 광의 파장을 광섬유 격자를 이용하여 변환하거나 스위칭하여 다중파장 레이저 출력을 얻는 파장선택부; 및
상기 파장선택부의 출력 중 일부를 상기 광섬유 증폭기로 입사시키는 출력용 커플러;를 포함하고,
상기 마하젠더 간섭계는,
단일모드 광섬유; 및 상기 단일모드 광섬유를 사이에 두고 각각 위치한 두 개의 이중클래딩 광섬유;를 포함하는 광섬유 내장 마하젠더간섭계로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 생성 장치.
In the laser light source generating device consisting of a loop type resonator,
An optical fiber amplifier for amplifying and outputting incident light;
A Mach-Zehnder interferometer for generating an optical bit frequency from light amplified by the optical fiber amplifier;
A wavelength selection unit for converting or switching the wavelength of the output light of the Mach-Zehnder interferometer using an optical fiber grating to obtain a multi-wavelength laser output; And
And an output coupler for inputting a part of the output of the wavelength selector to the optical fiber amplifier.
The Mach-Zehnder interferometer,
Single mode optical fiber; And two double-cladding optical fibers respectively positioned with the single-mode optical fiber interposed therebetween.
루프 형태의 공진기로 구성된 레이저 광원 생성 장치에 있어서,
입사광을 증폭하여 출력하는 광섬유 증폭기;
상기 광섬유 증폭기에 의해 증폭된 광으로부터 광 비트 주파수를 생성하는 마하젠더 간섭계;
상기 마하젠더 간섭계의 출력 광의 파장을 광섬유 격자를 이용하여 변환하거나 스위칭하여 다중파장 레이저 출력을 얻는 파장선택부; 및
상기 파장선택부의 출력 중 일부를 상기 광섬유 증폭기로 입사시키는 출력용 커플러;를 포함하고,
상기 파장선택부는,
상기 마하젠더 간섭계로부터 출력된 광을 처프된 광섬유 격자(CFBG)로 출력하고, 상기 CFBG에 의해 반사된 광을 상기 출력용 커플러로 출력하는 서큘레이터;
상기 CFBG에 수직 압력을 가하는 압력 제어부; 및
상기 서큘레이터와 상기 CFGB 사이에 직렬로 연결된 편광 조절기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 생성 장치.
In the laser light source generating device consisting of a loop type resonator,
An optical fiber amplifier for amplifying and outputting incident light;
A Mach-Zehnder interferometer for generating an optical bit frequency from light amplified by the optical fiber amplifier;
A wavelength selection unit for converting or switching the wavelength of the output light of the Mach-Zehnder interferometer using an optical fiber grating to obtain a multi-wavelength laser output; And
And an output coupler for inputting a part of the output of the wavelength selector to the optical fiber amplifier.
The wavelength selection unit,
A circulator for outputting light output from the Mach-Zehnder interferometer to a chirped fiber grating and outputting light reflected by the CFBG to the output coupler;
A pressure controller for applying a vertical pressure to the CFBG; And
And a polarization controller connected in series between the circulator and the CFGB.
제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 출력용 커플러는,
상기 파장선택부의 출력 중 90%를 상기 광섬유 증폭기로 입사시키고 나머지 10%를 외부로 출력하는 90:10 커플러인 것을 특징으로 하는 레이저 광원 생성 장치.
The method of claim 2 or 3, wherein the output coupler,
And a 90:10 coupler for injecting 90% of the output of the wavelength selector into the optical fiber amplifier and outputting the remaining 10% to the outside.
제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 광섬유 증폭기는,
어븀 첨가 광섬유, 어븀 첨가 이중 코어 광섬유, 다중 양자샘 도파관, 타원형 코어 EDF 중 적어도 하나로 구현되는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 생성 장치.
According to claim 2 or 3, wherein the optical fiber amplifier,
An apparatus for generating a laser light source, characterized in that it is implemented with at least one of an erbium-doped optical fiber, an erbium-added dual core optical fiber, a multi-quantum source waveguide, and an elliptical core EDF.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
중심 파장이 서로 다른 레이저 다이오드 어레이 및 스위핑 레이저; 및
상기 레이저 다이오드 및 스위핑 레이저의 결합 광을 상기 광섬유 증폭기로 입사시키는 커플러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 생성 장치.
4. The method according to claim 2 or 3,
Laser diode arrays and swept lasers having different center wavelengths; And
And a coupler for injecting the combined light of the laser diode and the swept laser into the optical fiber amplifier.
제 6항에 있어서,
상기 레이저 다이오드의 출력 광과 상기 스위핑 레이저의 출력 광은 2:1 광 결합기를 통해 결합되어 상기 커플러로 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 생성 장치.
The method according to claim 6,
And the output light of the laser diode and the output light of the swept laser are coupled through a 2: 1 optical coupler and incident to the coupler.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
레이저 다이오드 또는 스위핑 레이저; 및
상기 레이저 다이오드 또는 스위핑 레이저의 출력 광을 상기 광섬유 증폭기로 입사시키는 파장분할다중화기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 생성 장치.
4. The method according to claim 2 or 3,
Laser diodes or sweeping lasers; And
And a wavelength division multiplexer for injecting the output light of the laser diode or the swept laser into the optical fiber amplifier.
삭제delete 삭제delete 루프 형태의 공진기로 구성된 광원 생성 장치에서의 광원 생성 방법에 있어서,
광섬유 증폭기를 이용하여 광을 증폭시키는 단계;
마하젠더간섭계 내에서 상기 증폭된 광의 반사 또는 투과로 인한 광 경로차를 이용하여 광 비트 주파수를 생성하는 단계;
상기 광 비트 주파수의 특성을 갖는 광을 광섬유 격자를 이용하여 동일한 간격의 빗살무늬 형태가 되도록 주파수를 변환하거나 스위칭하는 단계; 및
상기 주파수가 변환되거나 스위칭된 광의 일부를 상기 공진기 내로 다시 입사시키는 단계;
상기 공진기를 1회전하여 상기 마하젠더간섭계에 도착한 광과, 상기 공진기에 새롭게 입사되는 광의 파장을 동기화시키는 단계;를 포함하고,
상기 주파수를 변환하거나 스위칭하는 단계는,
처프된 광섬유 격자에 가해지는 수직 압력을 이용하여 중심파장간의 간격을 조절하는 단계;
상기 수직 압력에 의해 광섬유에 발생하는 복굴절로 인한 두 개의 편광상태와 일치하도록 상기 처프된 광섬유 격자에 입사되는 광의 편광상태를 조절하는 단계; 및
상기 각각의 편광상태와 결합하는 파장을 독립적으로 스위칭하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 생성 방법.
In the light source generating method of the light source generating device composed of a loop type resonator,
Amplifying the light using an optical fiber amplifier;
Generating an optical bit frequency using an optical path difference due to reflection or transmission of the amplified light in a Mach-Zehnometer interferometer;
Converting or switching the frequency of the light having the characteristic of the optical bit frequency into a comb-tooth pattern of equal spacing using an optical fiber grating; And
Injecting a portion of the frequency converted or switched light back into the resonator;
Synchronizing the light arriving at the Mach-Zehnder interferometer with one rotation of the resonator with a wavelength of light newly incident to the resonator;
Converting or switching the frequency,
Adjusting the spacing between the center wavelengths using the vertical pressure applied to the chirped fiber grating;
Adjusting a polarization state of light incident on the chirped optical fiber grating so as to coincide with two polarization states due to birefringence generated in the optical fiber by the vertical pressure; And
And independently switching wavelengths combined with each polarization state.
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