KR101313236B1 - 광섬유 레이저 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 테라헤르츠 파를 생성하는 광섬유 레이저를 개시한다. 그의 레이저는, 펌프 광으로 레이저 광을 발진하는 광원과, 상기 레이저 광을 제 1 및 제 2 파장으로 공진시키는 제 1 및 제 2 공진기와, 상기 광원에서 발진되는 상기 레이저 광을 상기 제 1 및 제 2 공진기에 분리하여 입사하고, 상기 제 1 및 제 2 공진기에서 각각 공진되는 상기 제 1 및 제 2 파장의 상기 레이저 광을 다시 레이저 광원으로 피드백하는 커플러를 포함한다.
Figure R1020090123357
레이저(laser), 공진, 테라헤르츠(THz), 피드백(feedback), 커플러(coupler)

Description

광섬유 레이저{fiber laser}
본 발명은 광섬유 레이저에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 발진 파장을 가변할(tunable) 수 있는 광섬유 레이저에 관한 것이다.
0.1THz ~ 3THz(1THz: 1012Hz)대의 테라헤르츠 파는 비금속 및 무극성 물질의 분자들의 공진주파수와 유사하기 때문에 투과특성 매우 좋게 나타나고 있다. 테라헤르츠 파는 이들 분자들을 비 파괴, 미 개봉, 비 접촉 법으로 실시간 식별이 가능하게 하고 있다. 테라헤르츠 파는 의료, 의학, 농업식품, 환경계측, 바이오, 첨단재료평가 등에서 지금까지 없었던 신개념의 분석기술을 제공할 수 있는 기술로 대두되고 있다.
또한, 테라헤르츠 파는 매우 다양한 영역의 응용영역 확대가 급속히 진행되고 있다. 테라헤르츠 파는 수 meV 수준의 매우 낮은 에너지로 인체에의 영향이 거의 없기 때문에 인간중심의 유비쿼터스 사회 실현의 필수 핵심기술로 수요가 급격히 증가하고 있다. 하지만, 테라헤르츠 파를 생성하는 기술의 연구 개발이 이와 같은 수요를 따라가지 못하고 있는 실정이다. 예를 들어, 테라헤르츠 파를 생성하는 레이저는 실시간, 포터블, 저가격 등을 동시에 만족하지 못하고 있다.
본 발명의 목적은 테라헤르츠 파를 생성할 수 있는 독립된 2 개의 파장을 갖는 레이저 광을 발진할 수 있는 광섬유 레이저를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 실시간, 포터블, 저가의 광섬유 레이저를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 레이저는, 펌프 광으로부터 여기되는 이득 매질을 함유하여 레이저 광을 임의의 파장으로 공진시키는 순환 고리 또는 루프 모양의 제 1 광섬유를 구비하고, 상기 레이저 광을 발진하는 광원; 상기 광원에서 전달되는 상기 레이저 광을 제 1 및 제 2 파장으로 공진시키는 제 1 및 제 2 공진기; 및 상기 제 1 및 제 2 공진기와, 상기 제 1 광섬유를 공통으로 연결하고, 상기 광원에서의 상기 레이저 광을 상기 제 1 및 제 2 공진기에 분리하여 공급하고, 상기 제 1 및 제 2 공진기에서 각각 공진되는 상기 제 1 및 제 2 파장의 상기 레이저 광을 상기 광원에 다시 피드백하는 커플러를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 공진기는: 상기 커플러에 연결된 제 1 및 제 2 공진 커플러; 제 1 및 제 2 공진 커플러에 연결된 제 1 및 제 2 변환 스테이지; 상기 제 1 및 제 2 변환 스테이지 상에 형성된 제 1 및 제 2 패턴들을 포함하는 제 1 및 제 2 브래그 격자들; 및 상기 제 1 및 제 2 공진 커플러와 연결되어 상기 레이저 광을 안정화시키는 안정된 레이저 빔을 제공하는 제 1 및 제 2 안정화 광원들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 공진기는 상기 피드백 커플러와 상기 제 1 공진 커플러를 연결하는 제 2 광섬유와, 상기 피드백 커플러와 상기 제 2 공진 커플러를 연결하는 제 3 광섬유를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 브래그 격자는 각각 광섬유 브래그 격자 또는 폴리머 브래그 격자를 포함할 수 있다.
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일 실시예에 따르면, 상기 피드백 커플러는 광섬유 커플러, 도파로 커플러, 또는 다중모드 간섭 커플러 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광원은, 상기 입력 커플러에 연결되어 상기 제 1 광섬유에 상기 펌프 광을 제공하는 펌프 광원과, 상기 출력 커플러에 연결되어 상기 피드백 커플러에서 피드백되는 제 1 및 제 2 파장의 레이저 광을 출력하는 출력단을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광원은, 상기 제 1 광섬유에 형성된 반도체 광 증폭기(semiconductor optical amplifier)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 레이저 광원과 제 1 및 제 2 공진기를 통해 테라헤르츠 파를 생성할 수 있는 독립된 2 개의 파장을 갖는 레이저 광을 발진할 수 있는 효과가 있다.
또한, 구조가 간단하고, 레이저 광의 간섭을 이용하기 때문에 실시간, 포터블, 저가격을 실현할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발 명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명 되어지는 실시예 들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 각각의 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되게 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
한편, 설명의 간략함을 위해 아래에서는 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 몇가지 실시예들을 예시적으로 설명하고, 다양한 변형된 실시예들에 대한 설명은 생략한다. 하지만, 이 분야에 종사하는 통상의 지식을 가진 자는, 상술한 설명 및 예시될 실시예들에 기초하여, 본 발명의 기술적 사상을 다양한 경우들에 대하여 변형하여 적용할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저를 나타내는 다이아 그램이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저는 레이저 광을 발진하는 레이저 광원(30)과, 상기 레이저 광을 제 1 및 제 2 파장으로 공진시키는 제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)와, 레이저 광원(30) 사이에 피드백 커플러(40)가 배치될 수 있다. 피드백 커플러(40)는 레이저 광원(30)에서 생성된 레이저광을 제 1 및 제 2 레이저 공 진기(10, 20)에 분리하여 공급할 수 있다. 또한, 피드백 커플러(40)는 레이저 광을 제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)에서 레이저 광원(30)으로 다시 피드백시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 파장의 레이저 광은 피드백 커플러(40)에서 다시 레이저 광원(30)으로 피드백된 후, 출력단(50)으로 출력될 수 있다. 제 1 및 제 2 파장의 레이저 광은 출력단(50)에 연결되는 포토믹서(도시하지 않음)에서 비팅(beating)되어 테라헤르츠 파를 생성시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저는 레이저 광원(30)과 제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)을 통해 테라헤르츠 파를 생성하는 독립된 제 1 및 제 2 파장의 레이저 광을 발진할 수 있다. 또한, 구조가 간단하고, 레이저 광의 비팅을 이용하기 때문에 실시간, 포터블, 저가격이 실현될 수 있다.
레이저 광원(30)은 펌프 광을 공급하는 펌프 광원(34)과, 상기 펌프 광으로 레이저 광을 발진하는 제 1 광섬유(32)를 포함할 수 있다. 제 1 광섬유(32)는 코어와 클래딩을 포함할 수 있다. 코어와 클래딩은 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 코어는 클래딩보다 굴절률이 높을 수 있다. 또한, 코어는 펌프 광에 의해 레이저 광을 생성하는 이득(gain)물질 또는 활성(active)물질이 첨가(doping)될 수 있다.
이득 물질 또는 활성 물질은 히토류 원소를 포함할 수 있다. 히토류 원소는 펌프 광의 의해 준안정적인 상태로 여기된(excited) 후 안정화되면서 레이저 광을 발진시킬 수 있다. 히토류 원소는 어듐(Er)과, 이테르븀(Yb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어븀과 이테르븀은 각각 1550nm, 1060nm 파장대역(wave band)의 레 이저 광을 발진할 수 있다. 펌프 광원(34)은 히토류 원소를 여기시키는 펌프 광을 생성할 수 있다. 펌프 광원(34)은 980nm 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 이때, 이득 물질과 펌프 광원(34)은 레이저 광을 발진시키기 위한 것으로서, 반도체 광 증폭기(도시되지 않음)에 의해 대체될 수도 있다
제 1 광섬유(32)와 펌프 광원(34)은 입력 커플러(36)에 의해 연결될 수 있다. 입력 커플러(36)는 파장분할다중(Wavelength Division Multiplexer: WDM) 커플러를 포함할 수 있다. 입력 커플러(36)는 펌프 광을 제 1 광섬유(32)에 전달 할 수 있다. 펌프 광은 제 1 광섬유(32)에 피드백 커플러(40)의 방향으로 공급될 수 있다. 따라서, 제 1 광섬유(32)는 입력 커플러(36)를 통해 펌프 광이 입사되는 방향으로 피드백 커플러(40)에 연결될 수 있다. 입력 커플러(36)와 피드백 커플러(40)는 소정 거리 이상으로 이격될 수 있다. 입력 커플러(36)와 피드백 커플러(40)사이의 거리가 멀어지면, 펌프 광이 제 1 광섬유(32)의 코어에 충분히 흡수될 수 있다. 이때, 반도체 광 증폭기를 통해 레이저 광이 발진되면, 반도체 광 증폭기는 입력 커플러(36)의 위치에서 제 1 광섬유(40)에 형성될 수 있다.
제 1 광섬유(32)는 순환 고리(circular ring) 또는 루프(loop) 모양으로 형성될 수 있다. 레이저 광은 순환 고리 모양 또는 루프 모양의 제 1 광섬유(32)에서 공진될 수 있다. 제 1 광섬유(32)는 펌프 광이 입사되는 입력 커플러(36)의 후단에 출력 커플러(56)가 결합될 수 있다. 출력 커플러(56)는 제 1 광섬유(32)를 통해 다시 피드백 커플러(40)에 연결될 수 있다. 출력 커플러(56)는 서로 독립되는 제 1 및 제 2 파장을 갖는 레이저 광을 출력단(50)으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 출 력 커플러(56)는 약 10%정도의 제 1 및 제 2 파장을 갖는 레이저 광을 출력단(50)으로 출력할 수 있다.
출력 커플러(56)와 피드백 커플러(40) 사이의 제 1 광섬유(32)에 제 1 아이솔레이터(38)가 배치될 수 있다. 제 1 아이솔레이터(38)는 피드백 커플러(40)에서 출력 커플러(56)로 전달되는 레이저 광을 필터링할 수 있다. 반면, 제 1 아이솔레이터(38)는 출력 커플러(56)에서 피드백 커플러(40)로 진행되는 레어저 광을 통과시킬 수 있다. 제 1 아이솔레이터(38)는 입력 커플러(36)에서부터 발진되는 레이저 광을 피드백 커플러(40)에 유도할 수 있다.
출력 커플러(56)와 입력 커플러(36) 사이의 제 1 광섬유(32)에 제 2 아이솔레이터(39)가 배치될 수 있다. 제 2 아이솔레이터(39)는 입력 커플러(36)에서 출력 커플러(56)로 진행되는 레이저 광을 통과시킬 수 있다. 반면, 출력 커플러(56)에서 입력 커플러(36)로 진행되는 레이저 광을 필터링할 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 아이솔레이터(38, 39)는 레이저 광을 순환 고리 모양의 제 1 광섬유(32)에서 한쪽 방향으로 진행시킬 수 있다. 또한, 레이저 광의 편광을 조절하는 편광 조절기(60)가 제 1 광섬유(32)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 편광 조절기(60)는 출력 커플러(56)와 제 1 아이솔레이터(38)사이의 제 1 광섬유(32)에 배치될 수 있다.
피드백 커플러(40)는 펌프 광에 의해 발진되는 레이저 광을 제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)에 분리하여 공급할 수 있다. 피드백 커플러(40)는 순환 고리 모양 또는 루프 모양으로 형성된 제 1 광섬유(32)의 양단이 일측으로 연결될 수 있다. 피드백 커플러(40)는 제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)에 레이저 광을 50:50으로 나누어 공급할 수 있다. 예를 들어, 피드백 커플러(40)는 도파로(wave guide) 커플러, 광섬유 커플러, 또는 다중모드 간섭(multi mode interference) 커플러를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)는 대칭적으로 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)는 피드백 커플러(40)에서 분기되는 제 2 및 제 3 광섬유(15, 25)와, 상기 제 2 및 제 3 광섬유(15, 25) 말단 각각에 형성된 제 1 및 제 2 브래그 격자(12, 22)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 2 및 제 3 광섬유(15, 25)는 코어와 클래딩을 포함할 수 있다. 코어와 클래딩은 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 코어는 클래딩보다 굴절률이 높을 수 있다. 또한, 코어는 이득(gain)물질 또는 활성(active)물질이 첨가(doping)될 수 있다.
제 1 및 제 2 브래그 격자(12, 22)는 광섬유 브래그 격자 또는 폴리머 브래그 격자를 포함할 수 있다. 폴리머 브래그 격자는 광섬유 브래그 격자보다 레이저 광의 파장 가변 범위를 확장시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 브래그 격자(12, 22)는 굴절률 변화를 보이는 복수개의 제 1 및 제 2 패턴들(11, 21)을 각각 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 브래그 격자(12, 22)는 복수개의 제 1 및 제 2 패턴들(11, 21)의 거리 변화에 따라 특정 파장의 빛을 선택적으로 반사할 수 있다. 제 1 및 제 2 브래그 격자(12, 22)는 각각 제 1 및 제 2 변환 스테이지(translator stage, 13, 23)에 의해 복수개의 제 1 및 제 2 패턴들(11, 21)간의 거리가 개별적으로 조절될 수 있다.
예를 들어, 제 1 변환 스테이지(13)는 제 1 브래그 격자(12)를 스트래 인(strain) 또는 팽창하여 복수개의 제 1 패턴들(11)간의 거리를 증가시킬 수 있다. 제 1 브래그 격자(12)는 복수개의 제 1 패턴들(11)간의 거리에 대응되는 제 1 파장을 갖는 레이저 광을 공진시킬 수 있다. 마찬가지로, 제 2 변환 스테이지(23)는 제 2 브래그 격자(22)의 제 2 패턴들(21)간 거리를 조절할 수 있다. 제 2 브래그 격자(22)는 복수개의 제 2 패턴들(21)간의 거리에 대응되는 제 2 파장을 갖는 레이저 광을 공진시킬 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 브래그 격자(12, 22)는 어븀이 첨가된 광섬유에서 약 1530nm 내지 약 1550nm 범위(range)의 제 1 및 제 2 파장을 갖는 레이저 광을 개별적으로 공진할 수 있다.
제 1 및 제 2 브래그 격자(12, 22)에서 제 1 및 제 2 파장으로 공진되는 레이저 광은 적어도 하나의 안정화 레이저 광에 의해 록킹(locking)될 수 있다. 제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)는 안정화 레이저 광을 발진하는 제 1 및 제 2 안정화 레이저 광원(14, 24)을 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 안정화 레이저 광원(14, 24)은 제 1 및 제 2 공진 커플러(16, 26)에 의해 제 2 및 제 3 광섬유(15, 25)에 각각 결합될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 공진 커플러(16, 26)와 제 1 및 제 2 안정화 레이저 광원(14, 24) 사이에는 각각 제 3 및 제 4 아이솔레이터(18, 28)가 배치될 수 있다. 제 3 및 제 4 아이솔레이터(18, 28)는 제 1 및 제 2 파장의 레이저 광으로부터 제 1 및 제 2 안정화 레이저 광원(14, 24)을 보호할 수 있다. 제 1 및 제 2 안정화 레이저 광원(14, 24)은 패브리-페롯 레이저 다이오드(Fabry-Perot Laser Diode: FP-LD)를 포함할 수 있다. 패브리-페롯 레이저 다이오드는 증폭 자발 방출(amplified spontaneous emission) 되는 안정화 레이저 광을 생성할 수 있다.
안정화 레이저 광은 제 2 및 제 3 광섬유(15, 25)에 입사(injection)되고, 상기 제 2 및 제 3 광섬유(15, 25)에서 제 1 및 제 2 파장의 레이저 광을 록킹(locking)할 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 안정화 레이저 광원(14, 24)에서 공급되는 안정화 레이저 광은 제 1 및 제 2 브래그 격자(12, 22)에서 공진되는 레이저 광과 동일한 제 1 및 제 2 파장을 가질 수 있다.
도 2와 도 3은 언록킹된(unlocked) 레이저 광과 록킹된(locked) 레이저 광의 스팩트럼을 보여주는 그래프들로서, 언록킹된 레이저 광은 여러 개의 피크(peak)가 나타나고, 록킹된 레이저 광은 하나의 피크만 나타나고 있다. 여기서, 그래프의 가로축은 1550nm의 중심 파장을 기준으로 하는 파장의 변화를 나타내고 있다. 그래프의 세로축은 레이저 광의 흡수 세기를 나타내고 있다. 또한, 그래프에서 나타나는 피크들을 주 모드(main mode, 70)와 종 모드(sub mode, 80)로 구분할 수 있다.
언록킹된 레이저 광은 주 모드(70)의 주변에 다수개의 종 모드(80)들이 존재할 수 있다. 언록킹된 레이저 광은 주 모드(70)와 종 모드(80)를 포함하는 넓은 대역의 스팩트럼을 갖기 때문에 테라헤르츠 파 생성에 참여할 수 없다. 록킹된 레이저 광은 주 모드(70) 이외의 종 모드(80)들은 거의 보이지 않게 감쇄될 수 있다. 록킹된 레이저 광은 주 모드(70)의 좁은 대역 스팩트럼을 갖기 때문에 테라헤르츠 파 생성에 참여할 수 있다. 록킹된 레이저 광은 1545nm의 중심 파장에서 주 모드(70)가 위치함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저는 록킹된 제 1 및 제 2 파장의 레이저 광으로 테라헤르츠 파를 생성할 수 있다. 테라헤르츠 파는 제 1 및 제 2 파장을 갖는 레이저 광의 주 모드(70)들간 파장차이(ㅿλ)에 대응되는 주파수(ㅿf)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이저 공진기는 주 모드(70)가 1545nm의 제 1 파장을 갖는 록킹된 레이저 광을 공진할 수 있다. 또한, 제 2 레이저 공진기는 주 모드(70)가 1550nm의 제 2 파장을 갖는 록킹된 레이저 광을 공진할 수 있다. 제 1 및 제 2 파장을 갖는 레이저의 주 모드(70)들간 파장 차이는 5nm가 될 수 있다. 테라헤르츠 파는 약 0.8THz 내지 약 1THz 정도의 주파수로 생성될 수 있다.
한편, 제 1 광섬유(32)의 양단이 연결된 피드백 커플러(40)의 타측에는 제 2 및 제 3 광섬유(15, 25)가 연결될 수 있다. 피드백 커플러(40)는 록킹된 제 1 및 제 2 파장의 레이저 광을 레이저 광원(30)으로 피드백시킬 수 있다. 출력단(50)의 후단에서 비팅으로 얻어질 수 있는 테라헤르츠 파는 레이저 광의 제 1 및 제 2 파장 차이(ㅿλ)에 따라 주파수(ㅿf)가 가변될(tunable) 수 있다. 테라헤르츠 파의 주파수(ㅿf)는 레이저 광의 제 1 및 제 2 파장 차이(ㅿλ)에 비례하여 가변될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 파장 차이(ㅿλ)가 2nm, 8nm, 16nm이면 각각 약 0.1THz, 1THz, 4THz 정도의 주파수를 갖는 테라헤르츠 파가 생성될 수 있다. 따라서, 테라헤르츠 파는 레이저 광의 제 1 및 제 2 파장 차이가 최대로 클 때 가장 높은 주파수를 가질 수 있다.
제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)는 제 1 및 제 2 브래그 격자(12, 22)를 통해 공진되는 레이저 광의 제 1 및 제 2 파장을 가변할(tunable) 수 있다. 테 라헤르츠 파는 레이저 광의 제 1 및 제 2 파장이 가변되면 주파수가 달라질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저는 제 1 및 제 2 레이저 공진기(10, 20)에서 공진되는 레이저 광의 제 1 및 제 2 파장을 개별적으로 변경하여 주파수가 가변되는 테라헤르츠 파를 생성토록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 레이저를 나타내는 다이아 그램.
도 2는 언록킹된 레이저 광의 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 3은 록킹된 레이저 광의 스펙트럼을 나타내는 그래프.

Claims (13)

  1. 펌프 광에 의해 여기되는 이득 매질을 함유하여 레이저 광을 임의의 파장으로 공진시키는 순환 고리 모양의 제 1 광섬유와, 상기 제 1 광섬유에 연결되어 상기 펌프 광을 상기 제 1 광섬유에 입력하는 입력 커플러와, 상기 제 1 광섬유에 연결되고 상기 레이저 광을 출력하는 출력 커플러를 구비한 광원;
    상기 광원에서 제공되는 상기 레이저 광을 제 1 및 제 2 파장으로 공진시키는 제 1 및 제 2 공진기; 및
    상기 제 1 및 제 2 공진기와, 상기 제 1 광섬유를 연결하고, 상기 광원에서의 상기 레이저 광을 상기 제 1 및 제 2 공진기에 분리하여 공급하고, 상기 제 1 및 제 2 공진기에서 각각 공진되는 상기 제 1 및 제 2 파장의 상기 레이저 광을 상기 광원에 다시 피드백하는 피드백 커플러를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 공진기는:
    상기 피드백 커플러에 연결된 제 1 및 제 2 공진 커플러;
    제 1 및 제 2 공진 커플러에 연결된 제 1 및 제 2 변환 스테이지;
    상기 제 1 및 제 2 변환 스테이지 상에 형성된 제 1 및 제 2 패턴들을 포함하는 제 1 및 제 2 브래그 격자; 및
    상기 제 1 및 제 2 공진 커플러와 연결되어 상기 레이저 광을 안정화시키는 안정된 레이저 빔을 제공하는 제 1 및 제 2 안정화 광원들을 포함하는 광섬유 레이저.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 공진기는 상기 피드백 커플러와 상기 제 1 공진 커플러를 연결하는 제 2 광섬유와, 상기 피드백 커플러와 상기 제 2 공진 커플러를 연결하는 제 3 광섬유더 포함하는 광섬유 레이저.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 브래그 격자는 각각 광섬유 브래그 격자 또는 폴리머 브래그 격자를 포함하는 광섬유 레이저.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 안정화 광원은 패브리-패롯 레이저 다이오드를 포함하는 광섬유 레이저.
  7. 제 1 항에 있어서
    상기 제 1 및 제 2 안정화 광원과, 상기 제 1 및 제 2 공진 커플러사이에 각각 형성된 제 1 및 제 2 아이솔레이터를 포함하는 광섬유 레이저.
  8. 제 1 항에 있어서
    상기 피드백 커플러는 광섬유 커플러, 도파로 커플러, 또는 다중모드 간섭 커플러 중 어느 하나를 포함하는 광섬유 레이저.
  9. 제 1 항에 있어서
    광원은, 상기 입력 커플러에 연결되어 상기 제 1 광섬유에 상기 펌프 광을 공급하는 펌프 광원과, 상기 출력 커플러에 연결되어 상기 피드백 커플러에서 피드백되는 상기 제 1 및 제 2 파장의 상기 레이저 광을 출력하는 출력단을 더 포함하는 광섬유 레이저.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 제 1 광섬유에서 상기 입력 커플러로부터 상기 출력 커플러로 진행되는 상기 펌프 광을 필터링하는 적어도 하나의 아이솔레이터를 더 포함하는 광섬유 레이저.
  13. 제 1 항에 있어서
    상기 광원은, 상기 제 1 광섬유에 형성된 반도체 광 증폭기(semiconductor optical amplifier)를 더 포함하는 광섬유 레이저.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5810153B2 (ja) * 2011-04-13 2015-11-11 株式会社フジクラ 光モジュールの製造方法
JP5862123B2 (ja) * 2011-08-31 2016-02-16 住友電気工業株式会社 光デバイスの位置決め方法
DE102013112993A1 (de) * 2013-11-25 2015-05-28 Deutsche Telekom Ag Übertragungsanordnung zum Übertragen von Daten mit einer Trägerwelle im Terahertzbereich
US9755395B2 (en) 2014-01-24 2017-09-05 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Ring laser optical system
CN103840365B (zh) * 2014-03-13 2016-06-22 盐城工学院 基于多波长布里渊激光器的可调谐微波信号产生的装置与方法
CN104269732B (zh) * 2014-10-24 2017-02-15 东南大学 基于布里渊放大多波长激光器的微波信号产生的方法与装置
CN105977767A (zh) * 2016-06-29 2016-09-28 南京信息工程大学 基于光反馈调制增益均衡的超宽带可调太赫兹波源系统
CN106169690B (zh) * 2016-09-22 2019-11-22 电子科技大学 一种高重频锁模光纤激光器产生高重频脉冲的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6097741A (en) * 1998-02-17 2000-08-01 Calmar Optcom, Inc. Passively mode-locked fiber lasers
US20010050788A1 (en) * 2000-03-24 2001-12-13 Ahmad Atien Multiple wavelength laser source
KR100319760B1 (ko) * 1999-12-23 2002-01-05 오길록 복합 공진기 구조의 초고주파수 변조 레이저 광 발생기

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2667255B2 (ja) * 1989-07-24 1997-10-27 日立電線株式会社 希土類元素添加ガラス導波路増幅器
EP0435217B1 (en) * 1989-12-26 1996-03-27 United Technologies Corporation Embedded Bragg grating pumped lasers
KR0149127B1 (ko) * 1995-10-31 1998-12-01 양승택 수동과 능동의 혼합형으로 모드로킹 된 레이저 구도
JPH10209501A (ja) * 1997-01-20 1998-08-07 Mitsubishi Electric Corp 多波長光源
JPH1187815A (ja) * 1997-09-08 1999-03-30 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 多波長光源
JP3488671B2 (ja) * 2000-02-16 2004-01-19 日本電信電話株式会社 波長可変レーザ光源
JP2003015175A (ja) * 2001-04-27 2003-01-15 Mitsubishi Electric Corp 固体光源装置
US6577789B1 (en) * 2001-09-26 2003-06-10 Onetta, Inc. Double-pass optical amplifiers and optical network equipment
JP2007234948A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 Central Glass Co Ltd 多波長光源
US7876498B1 (en) * 2007-03-23 2011-01-25 Lockheed Martin Corporation Pulse-energy-stabilization approach and first-pulse-suppression method using fiber amplifier

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6097741A (en) * 1998-02-17 2000-08-01 Calmar Optcom, Inc. Passively mode-locked fiber lasers
KR100319760B1 (ko) * 1999-12-23 2002-01-05 오길록 복합 공진기 구조의 초고주파수 변조 레이저 광 발생기
US20010050788A1 (en) * 2000-03-24 2001-12-13 Ahmad Atien Multiple wavelength laser source

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hyun Deok Kim et al., IEEE Photon., Techn. Lett., Vol. 12, 8 August 2000, pages 1067-1069. *
Hyun Deok Kim et al., IEEE Photon., Techn. Lett., Vol. 12, 8 August 2000, pages 1067-1069.*

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