KR101601422B1 - 펄스 압축 장치 및 그 장치를 구비한 펄스 압축 시스템 - Google Patents

펄스 압축 장치 및 그 장치를 구비한 펄스 압축 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 펄스 레이저를 효과적으로 압축할 수 있는 펄스 압축 장치 및 그 장치를 구비한 펄스 압축 시스템에 관한 것이다. 본 실시예에서는 펄스 입력기의 단일코어 광섬유를 통해서 펄스 압축기의 다중코어 광섬유의 코어들 중 어느 하나에 펄스 레이저를 제공할 수 있고, 다중코어 광섬유의 코어들 간의 모드 커플링 현상과 비선형 효과에 의해서 펄스 레이저를 압축할 수 있으며, 그 압축된 펄스 레이저만을 펄스 출력기의 단일코어 광섬유를 통해서 외부로 출력시킬 수 있다.

Description

펄스 압축 장치 및 그 장치를 구비한 펄스 압축 시스템 {PULSE COMPRESSION DEVICE AND PULSE COMPRESSION SYSTEM COMPRISING THE SAME}
본 발명은 펄스 레이저의 펄스폭을 압축할 수 있는 펄스 압축 장치 및 그 장치를 구비한 펄스 압축 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 다중코어 광섬유의 코어들 간의 모드 커플링 현상 및 펄스 레이저의 비선형 효과를 이용하여 펄스 레이저의 펄스폭을 효과적으로 압축할 수 있는 펄스 압축 장치 및 그 장치를 구비한 펄스 압축 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 펄스 레이저는 시간에 따른 출력광의 발진과 정지를 구비한 레이저를 가리킨다. 펄스 레이저는 에너지의 시간적 집속성을 매우 높일 수 있다. 상기와 같은 펄스 레이저는 Q 스위칭 및 모드 동기 등의 기술을 이용하여 제작 가능하다.
펄스 레이저(pulse laser) 기술은 의료 및 생명공학산업, 자동차 및 선박 산업, 반도체 및 정보통신산업, 군사용 무기 기술 등과 같은 다양한 기술 분야에서 원천 기술로 인식되고 있는 중요한 기술이다. 그리고, 펄스 레이저 기술의 응용 범위는 지속적으로 확장되고 있는 추세이며, 차세대 주요 산업을 이끌기 위한 핵심 기술이다. 특히, 펄스 레이저 기술은 의료 정밀 기기분야, 광센서 분야, 무선 통신 분야, 레이저 정밀 가공 분야 등에서 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
예를 들면, 의료 분야에서는 펄스 레이저 기술이 악성 종양의 제거와 같은 수술, 라식(LASIK, laser-assisted in situ keratomileusis) 등과 같은 안과용 시술, 및 광간섭단층촬영장치(OCT, optical coherence tomography) 등과 같은 생체조직 계측 진단기기에 사용되고 있다.
또한, 광센서 분야에서는 전자파 장해에 의한 신호 왜곡이 없고 내구성과 신뢰성을 장기간 확보할 수 있는 안정적인 광신호가 절실히 필요하므로, 펄스 레이저 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다.
또한, 무선 통신 분야에서는 가입자에게 전달되는 최종 신호가 마이크로파에 실려 가입자의 무선 단말기로 연결되는 구조이므로, 대용량의 데이터를 처리하기 위해서 펄스 레이저 기술을 이용한 초고속 마이크로파 생성을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, 산업 분야에서는 고출력의 펄스 레이저를 이용하여 강판이나 실리콘 웨이퍼를 정밀 절삭하거나 또는 마킹하는 데에 응용되고 있으며, 뿐만 아니라 고출력의 펄스 레이저 기술은 차세대 군사용 위성 무기에 활용하기 위하여 미국, 영국, 일본 등에서 다양한 연구 개발을 진행되고 있다.
한편, 펄스 레이저의 피크 파워는 펄스폭에 반비례하므로, 높은 피크 파워를 얻기 위해서 펄스 레이저의 펄스폭을 압축하는 기술이 활발히 개발되고 있다. 기존에는 격자 기반 펄스압축기, 액정 변조기 기반 펄스압축기, 또는 음향-광학 변조기 기반 펄스압축기 등이 사용되고 있다.
예를 들면, 일본공개특허 제2011-045249호(발명의 명칭: 초단 펄스 레이저 가공 장치, 공개일: 2012.09.20)에는 '회절 격자 압축기'를 이용하여 펄스 레이저를 압축하는 기술이 개시되어 있다. 일본공개특허 제2011-045249호에 개시된 '회절 격자 압축기'는 격자 기반 펄스압축기에 해당하는 구성요소이다.
격자 기반 펄스압축기는 정밀한 주기를 갖는 격자의 제작을 위해서 위상마스크 및 높은 기술력의 식각 작업을 필요로 한다. 변조기 기반 펄스압축기는 전자-광학 변조기를 필요로 하는데, 전자-광학 변조기는 제작에 높은 기술력이 필요할 뿐만 아니라 전기 신호의 입력을 위한 별도의 장치가 필요해서 전체 시스템이 매우 복잡해진다.
즉, 기존의 펄스 레이저용 펄스압축기는 정밀한 구조의 격자 및 변조기를 필요로 하고, 이를 제작하기 위한 복잡한 제작 과정과 높은 기술력을 필요로 한다. 그리고, 기존의 펄스 레이저용 펄스압축기는 격자 및 변조기를 이용하여 펄스 레이저의 펄스폭을 압축하기 때문에 전광섬유 시스템의 구현이 불가능하다. 따라서, 최근에는 기존의 펄스 압축기보다 구조가 간단하고 제작이 용이하며, 전광섬유 시스템의 구현이 가능한 펄스 압축기의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 다중코어 광섬유와 단일코어 광섬유를 이용하여 구조가 간단하고 제작이 용이할 수 있는 펄스 압축 장치 및 그 장치를 구비한 펄스 압축 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 다중코어 광섬유의 코어들 간의 모드 커플링 현상과 고출력 펄스 레이저의 비선형 효과에 의해 펄스 레이저를 효과적으로 압축시킬 수 있는 펄스 압축 장치 및 그 장치를 구비한 펄스 압축 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 다중코어 광섬유와 단일코어 광섬유를 기반으로 제조하여 전광섬유 시스템의 구현이 가능할 수 있는 펄스 압축 장치 및 그 장치를 구비한 펄스 압축 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 펄스 레이저가 입력되는 제1 단일코어 광섬유를 구비한 펄스 입력기, 상기 제1 펄스 레이저가 코어들 간의 모드 커플링 현상 및 비선형 효과에 의해 압축되도록 하는 다중코어 광섬유를 구비하고 상기 제1 펄스 레이저를 상기 제1 단일코어 광섬유에서부터 상기 다중코어 광섬유의 코어들 중 어느 한 코어로 전달하도록 상기 펄스 입력기에 일단부가 연결된 펄스 압축기, 및 상기 펄스압축기에서 압축된 제2 펄스 레이저가 출력되는 제2 단일코어 광섬유를 구비하고 상기 제2 펄스 레이저를 상기 다중코어 광섬유의 코어들 중 어느 한 코어에서부터 상기 제2 단일코어 광섬유로 전달하도록 상기 펄스 압축기의 타단부에 연결된 펄스 출력기를 포함하는 펄스 압축 장치를 제공한다.
따라서, 본 실시예에 따른 펄스 압축 장치는, 다중코어 광섬유의 코어들 간의 모드 커플링 현상 및 고출력 펄스 레이저의 비선형 효과에 의해서 펄스 레이저를 효과적으로 압축할 수 있으며, 다중코어 광섬유와 단일코어 광섬유로 형성되어 전광섬유 시스템의 구현이 가능할 수 있다. 또한, 본 실시예는 정밀 구조의 격자 또는 변조기를 생략할 수 있으며, 그에 의해서 소형화 및 비용절감을 실현할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 펄스 압축기에서는 상기 제1 펄스 레이저가 고출력의 상기 제2 펄스 레이저 및 저출력의 제3 펄스 레이저로 분리된 후 상기 제2 펄스 레이저와 상기 제3 펄스 레이저가 상기 다중코어 광섬유의 코어들 중 서로 다른 코어를 통해 도파될 수 있다. 그리고, 상기 펄스 출력기에서는 상기 제2 펄스 레이저가 도파되는 코어와 연결된 상기 제2 단일코어 광섬유를 통해서 상기 제2 펄스 레이저가 출력될 수 있다.
상기 다중코어 광섬유의 코어들은, 상기 제2 펄스 레이저를 상기 제2 단일코어 광섬유에 유출하도록 상기 제2 단일코어 광섬유와 연결되는 제1 코어, 및 상기 제3 펄스 레이저를 상기 제2 펄스 레이저와 분리시키도록 상기 제2 코어의 옆에 배치된 제2 코어를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 코어 또는 상기 제2 코어 중 어느 하나는 상기 제1 펄스 레이저를 입력받도록 상기 제1 단일코어 광섬유와 연결될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 펄스 입력기 또는 상기 펄스 출력기 중 적어도 하나는 상기 펄스 압축기에 융착 고정될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 펄스 압축기는, 상기 다중코어 광섬유의 코어들 간의 모드 커플링 현상 및 비선형 효과에 의해 상기 제1 펄스 레이저가 압축 가능한 간격으로 상기 다중코어 광섬유의 코어들이 상호 인접하게 배치된 펄스 압축부, 상기 펄스 압축부의 일단부에 형성되고 상기 다중코어 광섬유의 코어들 중 어느 한 코어를 상기 제1 단일코어 광섬유에 연결시키도록 상기 펄스 입력기와 연결되는 펄스 유입단부, 및 상기 펄스 압축부의 타단부에 형성되고 상기 다중코어 광섬유의 코어들 중에서 상기 제2 펄스 레이저가 출력되는 코어를 상기 제2 단일코어 광섬유와 연결시키도록 상기 펄스 출력기와 연결되는 펄스 유출단부를 구비할 수 있다.
상기 펄스 압축부는 상기 펄스 유입단부 및 상기 펄스 유출단부와 비교하여 상대적으로 작은 직경으로 길게 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제1 단일코어 광섬유 또는 상기 제2 단일코어 광섬유 중 적어도 하나는 단일모드 광섬유(SMF, single mode optical fiber), 다중모드 광섬유(MMF, mult mode optical fiber), 희토류첨가 광섬유(EDF, rare-earth ion doped fiber), 중공 광섬유(HOF, hollow optical fiber), 폴리머 광섬유(polymer optical fiber), 분산보상 광섬유(DCF, dispersion compensated fiber), 편광유지 광섬유(PMF, polarization maintaining fiber), 또는 DNA(deoxyribonucleic acid)-CTMA(cetyltrimethyl ammonium) 광섬유 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 다중코어 광섬유는 단일모드 광섬유, 다중모드 광섬유, 희토류첨가 광섬유, 중공 광섬유, 폴리머 광섬유, 분산보상 광섬유, 편광유지 광섬유, 또는 DNA-CTMA 광섬유 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 본 실시예에 따른 펄스 압축 장치는, 상기 펄스 출력기에서 출력되는 상기 제2 펄스 레이저를 측정하도록 상기 펄스 출력기에 연결된 펄스 측정기를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 본 실시예에 따른 펄스 압축 장치는, 상기 다중코어 광섬유의 코어들 간의 결합력을 변경하여 상기 제2 펄스 레이저의 펄스폭을 변조하도록 상기 펄스 압축기에 구비된 펄스 변조기를 더 포함할 수 있다.
상기 펄스 변조기는, 상기 다중코어 광섬유에 장력의 변화를 제공하도록 상기 다중코어 광섬유의 양단부에 배치되는 장력 변화부를 포함할 수 있다. 또는, 상기 펄스 변조기는, 상기 다중코어 광섬유에 주변 온도의 변화를 제공하도록 상기 다중코어 광섬유의 주변에 배치되는 온도 변화부를 포함할 수 있다. 또는, 상기 펄스 변조기는, 상기 다중코어 광섬유에 주변 굴절률의 변화를 제공하도록 상기 다중코어 광섬유의 주변에 배치되는 굴절률 변화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 상기 펄스 압축 장치, 상기 펄스 압축 장치에 제1 펄스 레이저를 제공하도록 상기 펄스 압축 장치의 펄스 입력기에 연결된 제1 광결합기, 상기 펄스 압축 장치로부터 발생되는 제2 펄스 레이저를 인출하도록 상기 펄스 압축 장치의 펄스 출력기에 연결된 제2 광결합기, 및 상기 제2 펄스 레이저의 분산값을 보상한 후 상기 제1 광결합기에 제공하도록 상기 제1 광결합기와 상기 제2 광결합기에 연결되는 분산보상 광섬유 부재를 포함하는 펄스 압축 시스템을 제공한다. 따라서, 본 실시예에 따른 펄스 압축 시스템은 분산보상 광섬유 부재를 이용하여 펄스 레이저의 분산값을 조절하므로, 펄스 레이저의 압축 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 펄스 압축 장치는, 다중코어 광섬유를 단일코어 광섬유의 사이에 배치시킨 구조로 제작되므로, 펄스 압축 장치의 구조가 간단할 수 있으며, 펄스 압축 장치를 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 펄스 압축 장치는, 다중코어 광섬유의 코어들 간의 모드 커플링 현상 및 고출력 펄스 레이저의 비선형 효과에 의해서 펄스 레이저를 효과적으로 압축시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 펄스 압축 장치는, 다중코어 광섬유와 단일코어 광섬유로 형성되므로, 기존의 펄스 압축 장치에 사용되었던 정밀 구조의 격자 또는 변조기를 생략할 수 있다. 따라서, 본 실시예는 기존의 처프 격자, 액정, 음향-광학소자와 같은 각종 소자를 이용하여 펄스의 분산값을 조절하는 구조에 비해서 크기가 작고 구조가 간단할 수 있으므로, 펄스 압축 장치의 소형화 및 제조비용의 절감을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 펄스 압축 장치는, 다중코어 광섬유와 단일코어 광섬유를 기반으로 제조하여 전광섬유 시스템의 구현이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 펄스 압축 장치를 구비한 펄스 압축 시스템은, 분산보상 광섬유 부재를 이용하여 펄스 레이저의 분산값을 더 조절하는 구조이므로, 펄스 레이저의 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 압축 장치의 일례가 도시된 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 펄스 압축 장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 "A" 부분을 확대한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 펄스 압축 장치의 다른 예를 나타낸 상태도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스 압축 장치가 도시된 구성도이다.
도 6 내지 도 8은 도 5에 도시된 펄스 변조기의 다양한 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 압축 장치를 구비한 펄스 압축 시스템이 도시된 구성도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 압축 장치(100)의 일례가 도시된 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 펄스 압축 장치(100)의 작동 상태를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 "A" 부분을 확대한 도면이다. 그리고, 도 4는 도 1에 도시된 펄스 압축 장치(100)의 다른 예를 나타낸 상태도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 압축 장치(100)는 펄스 입력기(110), 펄스 출력기(120), 및 펄스 압축기(130)를 포함한다.
펄스 압축 장치(100)는 펄스 레이저의 펄스폭을 수축시켜 펄스 레이저를 압축하는 장치이다. 본 실시예에서는 펄스 입력기(110)와 펄스 출력기(120) 및 펄스 압축기(130)가 광섬유 기반으로 구성되며, 그로 인하여 펄스 압축 장치(100)에 의해 전광섬유 시스템 구현이 가능할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 펄스 입력기(110)는 펄스 압축기(130)에 제1 펄스 레이저(PL1)를 입력할 수 있다. 펄스 입력기(110)는 펄스 압축기(130)의 일단부에 연결될 수 있다. 상기와 같은 펄스 입력기(110)는 제1 펄스 레이저(PL1)가 입력되는 제1 단일코어 광섬유를 구비할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 펄스 입력기(110)가 제1 단일코어 광섬유에 의해 형성된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 펄스 압축 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
제1 펄스 레이저(PL1)는 펄스 압축기(130)에 입력되는 펄스 레이저로서, 펄스 압축기(130)에 의해서 펄스폭 압축될 수 있다. 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)는 제1 펄스 레이저(PL1)의 도파로 역할을 수행하는 부재이다. 즉, 제1 펄스 레이저(PL1)는 펄스 입력기(110)의 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)를 통해서 펄스 압축기(130)에 입력될 수 있다.
제1 단일코어 광섬유는 단일모드 광섬유, 다중모드 광섬유, 희토류첨가 광섬유, 중공 광섬유, 폴리머 광섬유, 분산보상 광섬유, 편광유지 광섬유, 또는 DNA-CTMA 광섬유 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 펄스 출력기(120)는 펄스 압축기(130)로부터 제2 펄스 레이저(PL2)를 출력할 수 있다. 펄스 출력기(120)는 펄스 압축기(130)의 타단부에 연결될 수 있다. 상기와 같은 펄스 출력기(120)는 제2 펄스 레이저(PL2)가 출력되는 제2 단일코어 광섬유를 구비할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 펄스 출력기(120)가 제2 단일코어 광섬유에 의해 형성된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 펄스 압축 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
제2 펄스 레이저(PL2)는 펄스 압축기(130)로부터 출력되는 펄스 레이저로서, 펄스 압축기(130)에 의해서 펄스 압축된 펄스 레이저이다. 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122)는 제2 펄스 레이저(PL2)의 도파로 역할을 수행하는 부재이다. 즉, 제2 펄스 레이저(PL2)는 펄스 출력기(120)의 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122)를 통해서 펄스 압축기(130)로부터 외부로 출력될 수 있다.
제2 단일코어 광섬유는 단일모드 광섬유, 다중모드 광섬유, 희토류첨가 광섬유, 중공 광섬유, 폴리머 광섬유, 분산보상 광섬유, 편광유지 광섬유, 또는 DNA-CTMA 광섬유 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 펄스 입력기(110) 또는 펄스 출력기(120) 중 적어도 하나는 펄스 압축기(130)에 융착 고정될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 펄스 입력기(110)가 펄스 압축기(130)의 일단부에 융착 고정됨과 동시에 펄스 출력기(120)가 펄스 압축기(130)의 타단부에 융착 고정되는 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 펄스 압축 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 펄스 입력기(110)와 펄스 출력기(120) 및 펄스 압축기(130)가 일체형으로 형성될 수 있다. 반면에, 펄스 입력기(110) 또는 펄스 출력기(120) 중 적어도 하나가 펄스 압축기(130)의 단부에 교체 가능한 구조로 부착될 수도 있지만, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 펄스 압축기(130)는 코어들 간의 모드 커플링 현상 및 고출력 펄스 레이저의 비선형 효과에 의해서 제1 펄스 레이저(PL1)를 제2 펄스 레이저(PL2)로 압축할 수 있다. 상기와 같은 펄스 압축기(130)는 펄스 압축을 위한 다중코어 광섬유를 구비할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 펄스 압축기(130)가 다중코어 광섬유에 의해 형성된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 펄스 압축 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
다중코어 광섬유는 단일모드 광섬유, 다중모드 광섬유, 희토류첨가 광섬유, 중공 광섬유, 폴리머 광섬유, 분산보상 광섬유, 편광유지 광섬유, 또는 DNA-CTMA 광섬유 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
펄스 압축기(130)의 일단부에는 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들 중 어느 한 코어(132)의 일단부에 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)를 연결하도록 펄스 입력기(110)가 배치될 수 있다. 즉, 제1 펄스 레이저(PL1)는 펄스 입력기(110)의 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)를 통해서 펄스 압축기(130)의 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들 중 어느 한 코어(132)에 입력될 수 있다.
펄스 압축기(130)의 타단부에는 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들 중 어느 한 코어(132)의 타단부에 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122)를 연결하도록 펄스 출력기(120)가 배치될 수 있다. 즉, 제2 펄스 레이저(PL2)는 펄스 압축기(130)의 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들 중 어느 한 코어(132)를 통해서 펄스 출력기(120)의 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122)로 출력될 수 있다.
펄스 압축기(130)의 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들에서는 제1 펄스 레이저(PL1)가 고출력의 제2 펄스 레이저(PL2) 및 저출력의 제3 펄스 레이저(PL3)로 분리될 수 있으며, 그와 동시에 제2 펄스 레이저(PL2)와 제3 펄스 레이저(PL3)는 서로 다른 코어를 따라서 개별적으로 도파될 수 있다. 이때, 펄스 출력기(120)의 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122)는 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들 중에서 제2 펄스 레이저(PL2)가 도파되는 코어(132)의 타단부에 연결될 수 있다.
예를 들면, 펄스 압축기(130)의 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들은 제1 코어(132) 및 제2 코어(134)를 구비할 수 있다. 제1 코어(132)는 제2 펄스 레이저(PL2)를 제2 단일코어 광섬유에 유출하도록 제2 단일코어 광섬유와 연결될 수 있다. 제2 코어(134)는 제3 펄스 레이저(PL3)를 제2 펄스 레이저(PL2)와 분리시키도록 제2 코어(134)의 옆에 인접하게 배치될 수 있다. 여기서, 제1 코어(132) 또는 제2 코어(134) 중 어느 하나는 제1 펄스 레이저(PL1)를 입력받도록 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)와 연결될 수 있다.
도 1 내지 도 3에서는 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112) 및 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122)가 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)에 함께 연결된 것으로 도시되어 있다. 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)가 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)의 일단부에 연결될 수 있으며, 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122)가 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)의 타단부에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 펄스 레이저(PL1)는 입력 코어(112)에서 제1 코어(132)의 일단부로 입력된 후 제1 코어(132)와 제2 코어(134)의 사이에서 제2 펄스 레이저(PL2)로 압축될 수 있으며, 제2 펄스 레이저(PL2)는 제1 코어(132)의 타단부에서 출력 코어(122)로 출력될 수 있다.
도 4에서는 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)와 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122')가 다중코어 광섬유의 서로 다른 코어(132, 134)에 개별적으로 연결된 것으로 도시되어 있다. 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)가 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)에 연결될 수 있으며, 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122')가 다중코어 광섬유의 제2 코어(134)에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 펄스 레이저(PL1)는 입력 코어(112)에서 제1 코어(132)로 입력된 후 제1 코어(132)와 제2 코어(134)의 사이에서 제2 펄스 레이저(PL2)로 압축될 수 있으며, 제2 펄스 레이저(PL2)는 제2 코어(134)에서 출력 코어(122')로 출력될 수 있다.
이하, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해서 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 펄스 압축기(130)의 다중코어 광섬유의 코어들이 제1 코어(132)와 제2 코어(134)를 구비하되, 입력 코어(112)와 출력 코어(122)가 제1 코어(132)에 모두 연결된 구조로 설명한다. 하지만, 이에 한정되지 않으며 펄스 압축 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
일례로, 펄스 압축기(130)의 다중코어 광섬유가 3개 이상의 코어로 구성될 수도 있다. 즉, 입력 코어(112)와 출력 코어(122)가 다중코어 광섬유의 코어들 중 특정 코어에 모두 연결되거나, 또는 다중코어 광섬유의 서로 다른 코어에 개별적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 펄스 압축기(130)의 다중코어 광섬유의 코어들이 제1 펄스 레이저(PL1)를 입력받도록 제1 단일코어 광섬유와 연결된 제3 코어를 더 구비할 수도 있다. 따라서, 제1 펄스 레이저(PL1)가 제3 코어를 통해 입력될 수 있고, 제2 펄스 레이저(PL2)가 제1 코어(132)를 통해 출력될 수 있으며, 제3 펄스 레이저(PL3)가 제2 코어(134)를 통해 분리될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 펄스 압축기(130)는 펄스 압축부(130a), 펄스 유입단부(130b), 및 펄스 유출단부(130c)를 구비할 수 있다. 펄스 압축부(130a)와 펄스 유입단부(130b) 및 펄스 유출단부(130c)는 일체로 형성될 수 있다.
펄스 압축부(130a)에서는 코어(132, 134)들 간의 모드 커플링 현상 및 펄스 레이저의 비선형 효과에 의해서 제1 펄스 레이저(PL1)가 압축 가능한 간격으로 배치되도록 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)와 제2 코어(134)가 서로 인접하게 배치될 수 있다. 상기와 같은 펄스 압축부(130a)는 펄스 유입단부(130b) 및 펄스 유출단부(130c)와 비교하여 상대적으로 작은 직경으로 길게 형성될 수 있다.
예를 들면, 펄스 압축부(130a)와 펄스 유입단부(130b) 및 펄스 유출단부(130c)를 서로 동일한 크기로 제조한 후, 펄스 압축부(130a)를 길이 방향으로 잡아 늘려서 펄스 유입단부(130b)와 펄스 유출단부(130c)보다 작은 직경을 갖도록 가늘게 성형할 수 있다. 상기와 같이 펄스 압축부(130a)가 길이 방향으로 늘어나면, 펄스 압축부(130a)가 가늘어질 수 있으며, 펄스 압축부(130a) 내의 제1 코어(132)와 제2 코어(134)도 가늘어지면서 상호 간의 이격 간격도 감소할 수 있다. 따라서, 코어들 간의 모드 커플링 현상 및 펄스 레이저의 비선형 효과를 안정적으로 확보할 수 있다. 하지만, 상기의 방법 이외의 다른 방법으로 펄스 압축부(130a)를 가늘고 긴 구조로 형성시킬 수도 있다.
펄스 유입단부(130b)는 펄스 압축부(130a)의 일단부에 일체로 형성될 수 있다. 펄스 유입단부(130b)는 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)를 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)에 연결시키도록 펄스 입력기(110)와 연결될 수 있다.
펄스 유출단부(130c)는 펄스 압축부(130a)의 타단부에 일체로 형성될 수 있다. 펄스 유출단부(130c)는 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)를 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122)에 연결시키도록 펄스 출력기(120)와 연결될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 압축 장치(100)의 작동 및 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1 펄스 레이저(PL1)가 펄스 입력기(110)에 조사되면, 제1 펄스 레이저(PL1)는 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)를 통해서 펄스 압축기(130)의 펄스 유입단부(130b)에 입력된다.
즉, 제1 펄스 레이저(PL1)는 펄스 압축기(130)의 펄스 유입단부(130b)에 구비된 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)에 입사된 후 그 제1 코어(132)를 통해서 펄스 유출단부(130c)로 전송된다.
그리고, 제1 펄스 레이저(PL1)가 펄스 압축기(130)의 펄스 압축부(130a)의 제1 코어(132)를 따라 전송되는 과정에서 펄스폭이 압축된다. 즉, 펄스 압축부(130a)의 내부에 배치된 제1 코어(132)와 제2 코어(134) 간의 모드 커플링 현상 및 제1 펄스 레이저(PL1)의 비선형 효과에 의해서 제1 펄스 레이저(PL1)가 제2 펄스 레이저(PL2)로 압축될 수 있다.
제2 펄스 레이저(PL2)는 펄스 압축기(130)의 펄스 유출단부(130c)를 통해서 펄스 출력기(120)로 유출된다. 즉, 제2 펄스 레이저(PL2)는 펄스 유출단부(130c)의 제1 코어(132)를 통해 펄스 출력기(120)의 제2 단일코어 광섬유의 출력 코어(122)로 유출되고, 이후 펄스 출력기(120)의 출력 코어(122)를 통해 외부로 출력된다.
한편, 펄스 압축기(130)의 펄스 압축부(130a)에서 펄스 레이저가 압축되는 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
특정값 이상의 첨두 출력을 갖는 고출력의 제1 펄스 레이저(PL1)가 펄스 압축기(130)의 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)에 입사되면, 펄스 레이저의 비선형 효과에 의해 제1 펄스 레이저(PL1)의 고출력 부분과 저출력 부분에 대한 유효 굴절률이 달라질 수 있으며, 그로 인하여 제1 코어(132)와 근접하게 배치된 제2 코어(134)를 통해서 제1 펄스 레이저(PL1)의 저출력 부분을 제거할 수 있다.
여기서, 제1 펄스 레이저(PL1)의 고출력 부분은 제2 펄스 레이저(PL2)에 대응하고, 제1 펄스 레이저(PL1)의 저출력 부분은 제3 펄스 레이저(PL3)에 대응한다.
그리고, 펄스 압축부(130a)의 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)와 제2 코어(134)를 서로 매우 근접하게 배치하면, 다중코어 광섬유의 제2 코어(134)를 통해서 제3 펄스 레이저(PL3)를 제거할 수 있으며, 그로 인해서 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)를 통해 제2 펄스 레이저(PL2)만 출력시킬 수 있다.
이때, 비선형 효과에 의한 유효 굴절률의 변화는 아래의 수학식 1에 의해 결정된다.
Figure 112014051090745-pat00001
여기서, n1 ,2는 각각 두 개의 광도파로의 유효 굴절률이며, n0는 광도파로를 구성하는 물질의 굴절률이고, n2는 2차 비선형 굴절률(second order nonlinear refractive index)이며, I는 광 파워의 세기를 나타낸다.
따라서, 가우시안(gaussian) 형태의 광 파워의 세기를 갖는 입사광이 광 도파로를 진행하면, 광 파워가 높은 부분의 굴절률은 상대적으로 광 파워가 낮은 부분에 비해 높아진다.
본 실시예에서는, 두 개의 광도파로가 제1 코어(132)와 제2 코어(134)에 해당되고, 입사광은 제1 펄스 레이저(PL1)에 해당되며, 입사광의 광 파워가 높은 부분은 제2 펄스 레이저(PL2)에 해당되고, 입사광의 광 파워가 낮은 부분은 제3 펄스 레이저(PL3)에 해당된다.
상기와 같은 상태에서 두 개의 광 도파로가 인접하게 배치되면, 'coupled mode theory'에 의해 하나의 광 도파로에서 다른 광 도파로로 광 결합이 발생할 수 있다. 이때, 두 개의 광 도파로에서의 광 결합의 정도는 아래의 수학식 2에 의해 결정된다.
Figure 112014051090745-pat00002
여기서, c는 결합계수이며, z는 빛의 진행 거리를 나타낸다. 상기와 같은 결합 계수 c는 아래와 같은 수학식 3으로 표현된다.
Figure 112014051090745-pat00003
수학식 2와 수학식 3에 따라서 두 개의 광 도파로에서의 광 결합 정도는 광 도파로의 유효굴절률 및 빛의 진행 거리에 따라 결정됨을 확인할 수 있다. 그러므로, 펄스 압축기(130)의 펄스 압축부(130a)는 광 결합 정도를 높이기 위하여 긴 길이로 형성하는 것이 바람직하다.
특정 길이를 갖는 다중코어 광섬유의 제1 코어(132)에 특정 첨두값 이상의 광 파워를 갖는 제1 펄스 레이저(PL1)를 입사할 경우, 제1 코어(132)와 제2 코어(134) 간의 광 결합에 의해서 특정 파워 이하의 입사광인 제3 펄스 레이저(PL3)를 제1 펄스 레이저(PL1)로부터 제거할 수 있으며, 그에 따라서 제1 펄스 레이저(PL1)로부터 펄스폭 압축된 제2 펄스 레이저(PL2)를 확보할 수 있다.
본 실시예에 따른 펄스 압축 장치(100)는, 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들 간의 모드 커플링 현상 및 고출력 펄스 레이저의 비선형 효과에 의해서 펄스 레이저를 효과적으로 압축할 수 있다. 따라서, 펄스 압축 장치(100)는 정밀 구조의 격자 또는 변조기를 생략할 수 있기 때문에 장치의 소형화 및 제조 비용 절감을 실현할 수 있다. 특히, 펄스 압축 장치(100)가 다중코어 광섬유와 단일코어 광섬유 등과 같은 광섬유로 구성되므로, 전광섬유 시스템의 구현이 가능할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스 압축 장치(200)가 도시된 구성도이고, 도 6 내지 도 8은 도 5에 도시된 펄스 변조기(260)의 다양한 예를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 8에서 도 1 내지 도 4에 도시된 참조부호와 동일 유사한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 이하에서는 도 1 내지 도 4에 도시된 펄스 압축 장치(100)와 상이한 점을 중심으로 서술하도록 한다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 펄스 압축 장치(200)가 도 1 내지 도 4에 도시된 펄스 압축 장치(100)와 상이한 점은, 펄스 입력기(110)에 광원(240)이 연결되고, 펄스 출력기(120)에 펄스 측정기(250)가 연결되며, 펄스 압축기(130)에 펄스 변조기(260)가 구비된다는 점이 상이하다.
즉, 본 실시예에 따른 펄스 압축 장치(200)는 도 1 내지 도 4에 도시된 펄스 압축 장치(100)와 비교하여 펄스 측정기(250) 및 펄스 변조기(260)를 더 포함한다는 특징을 구비할 수 있다.
광원(240)은 펄스 입력기(110)의 제1 단일코어 광섬유의 입력 코어(112)에 제1 펄스 레이저(PL1)를 조사할 수 있다.
펄스 측정기(250)는 펄스 출력기(120)에서 출력되는 제2 펄스 레이저(PL2)를 측정하도록 펄스 출력기(120)에 연결될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 펄스 측정기(250)를 이용하여 펄스 출력기(120)에서 출력되는 제2 펄스 레이저(PL2)를 실시간으로 신속하고 정확하게 측정할 수 있다.
예를 들면, 펄스 측정기(250)는 셀프 헤테로다인(self heterodyne) 검출 방식으로 제2 펄스 레이저(PL2)를 측정하도록 구성될 수 있다. 여기서, 셀프 헤테로다인 검출 방식은 발진 작용과 주파수 변환 작용을 하나의 트랜지스터로 수행하는 헤테로다인 검파 방식이다.
펄스 변조기(260)는 제2 펄스 레이저(PL2)의 펄스폭을 변조하도록 펄스 압축기(130)의 펄스 압축부(130a)에 구비될 수 있다. 즉, 펄스 변조기(260)는 펄스 압축부(130a)의 다중코어 광섬유의 코어들 간의 결합력을 변경하여 펄스 압축률을 조절할 수 있다. 실제로, 펄스 압축기(130)의 다중코어 광섬유에 장력, 온도, 주변굴절률의 변화를 인가하면, 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들 사이에 결합력이 달라지기 때문에 펄스폭의 압축 정도를 조절할 수 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 펄스 변조기(260)는 장력 변화부(262), 온도 변화부(264), 또는 굴절률 변화부(266) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 6에는 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들에 작용되는 장력의 변화를 제공하는 장력 변화부(262)가 구비된 펄스 압축 장치(200)가 개시되어 있다. 장력 변화부(262)는 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들의 양단부에 장력을 제공하도록 펄스 압축기(130)의 양단부에 배치될 수 있다. 일례로, 장력 변화부(262)는 탄성력의 조절이 가능한 탄성부재, 형상 변경이 가능한 형상 기억 부재, 또는 다양한 압력을 제공하는 소형 액추에이터 등으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들에 장력을 제공할 수 있는 다양한 구조가 사용될 수 있다.
도 7에는 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들에 작용되는 온도의 변화를 제공하는 온도 변화부(264)가 구비된 펄스 압축 장치(200)가 개시되어 있다. 온도 변화부(264)는 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들에 주변 온도를 변화시키도록 펄스 압축기(130)의 주위에 배치될 수 있다. 일례로, 온도 변화부(264)는 열을 발생하는 히터, 또는 외부 열원과 연결된 열교환기 등으로 형성될 수 있으며, 펄스 압축부(130a)의 외측에 외주면을 둘러싸는 구조로 배치될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들에 온도 변화를 제공할 수 있는 다양한 구조가 사용될 수 있다.
도 8에는 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들에 주변 굴절률의 변화를 제공하는 굴절률 변화부(266)가 구비된 펄스 압축 장치(200)가 개시되어 있다. 굴절률 변화부(266)는 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들의 주변 굴절률을 변화시키도록 펄스 압축기(130)의 주위에 배치될 수 있다. 일례로, 굴절률 변화부(266)는 다중코어 광섬유의 코어(132, 134)들을 둘러싸고 있는 클래딩(cladding)에 코팅되는 코팅층으로 형성될 수 있으며, 그 코팅층은 클래딩과 다른 굴절률을 갖는 소재로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 펄스 압축 장치(200)는, 펄스 측정기(250)의 검출값을 실시간으로 체크하면서 펄스 변조기(260)의 작동을 조절하여 펄스 압축기(130)의 펄스 압축률을 최적화시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 펄스 압축 장치(100)를 구비한 펄스 압축 시스템(300)이 도시된 구성도이다.
도 9에서 도 1 내지 도 3에 도시된 참조부호와 동일 유사한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 이하에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 펄스 압축 장치(100)가 펄스 압축 시스템(300)에 구비된 것으로 서술한다.
도 9를 참조하면, 펄스 압축 시스템(300)은 펄스 압축 장치(100), 제1 광결합기(310), 제2 광결합기(320), 및 분산보상 광섬유 부재(330)를 포함할 수 있다.
펄스 압축 장치(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 펄스 압축 장치(100)와 동일한 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 광결합기(310)는 펄스 압축 장치(100)에 제1 펄스 레이저(PL1)를 제공하도록 펄스 압축 장치(100)의 펄스 입력기(110)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 광결합기(310)는 펄스 압축 장치(100)의 광원 역할을 수행할 수 있다.
제2 광결합기(320)는 펄스 압축 장치(100)로부터 발생되는 제2 펄스 레이저(PL2)를 외부로 인출하도록 펄스 압축 장치(100)의 펄스 출력기(120)에 연결될 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 광결합기(320)는 제2 펄스 레이저(PL2)를 분산보상 광섬유 부재(330)로 전송할 수 있다.
분산보상 광섬유 부재(330)는 제2 광결합기(320)로부터 전송받은 제2 펄스 레이저(PL2)의 분산값을 보상한 후 그 보상된 제2 펄스 레이저(PL2')를 제1 광결합기(310)에 제공하도록 제1 광결합기(310)와 제2 광결합기(320)에 연결될 수 있다. 분산보상 광섬유 부재(330)는 분산조절 광섬유를 이용하여 펄스 레이저의 분산값을 조절하는 부재이다. 따라서, 제2 펄스 레이저(PL2)가 제2 광결합기(320)로부터 분산보상 광섬유 부재(330)에 제공되면, 분산보상 광섬유 부재(330)에 의해 펄스의 분산값이 조절된 후 제1 광결합기(310)에 전송될 수 있으며, 그런 다음에 펄스 압축 장치(100)에서 다시 압축될 수 있다.
상기와 같은 펄스 압축 시스템(300)은 분산보상 광섬유 기반의 공진기에 해당하며, 펄스 레이저의 분산값 조정을 통하여 펄스 레이저를 더욱 압축시킬 수 있다. 즉, 펄스 압축 시스템(300)은 펄스 압축 장치(100)를 단독으로 사용하는 경우와 비교하여 펄스 레이저의 압축 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100, 200: 펄스 압축 장치
110: 펄스 입력기
112: 입력 코어
120: 펄스 출력기
122: 출력 코어
130: 펄스 압축기
132: 제1 코어
134: 제2 코어
240: 광원
250: 펄스 측정기
260: 펄스 변조기
300: 펄스 압축 시스템
310: 제1 광결합기
320: 제2 광결합기
330: 분산보상 광섬유 부재
PL1: 제1 펄스 레이저
PL2: 제2 펄스 레이저
PL3: 제3 펄스 레이저

Claims (11)

  1. 제1 펄스 레이저가 입력되는 제1 단일코어 광섬유를 구비한 펄스 입력기;
    상기 제1 펄스 레이저가 코어들 간의 모드 커플링 현상 및 비선형 효과에 의해 압축되도록 하는 다중코어 광섬유를 구비하고, 상기 제1 펄스 레이저를 상기 제1 단일코어 광섬유에서부터 상기 다중코어 광섬유의 코어들 중 어느 한 코어로 전달하도록 상기 펄스 입력기에 일단부가 연결된 펄스 압축기;
    상기 펄스 압축기에서 압축된 제2 펄스 레이저가 출력되는 제2 단일코어 광섬유를 구비하고, 상기 제2 펄스 레이저를 상기 다중코어 광섬유의 코어들 중 어느 한 코어에서부터 상기 제2 단일코어 광섬유로 전달하도록 상기 펄스 압축기의 타단부에 연결된 펄스 출력기; 및
    상기 다중코어 광섬유의 코어들 간의 결합력을 변경하여 상기 제2 펄스 레이저의 펄스폭을 변조하도록 상기 펄스 압축기에 구비된 펄스 변조기;
    를 포함하는 펄스 압축 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 압축기에서는 상기 제1 펄스 레이저가 고출력의 상기 제2 펄스 레이저 및 저출력의 제3 펄스 레이저로 분리된 후 상기 제2 펄스 레이저와 상기 제3 펄스 레이저가 상기 다중코어 광섬유의 코어들 중 서로 다른 코어를 통해 도파되며,
    상기 펄스 출력기에서는 상기 제2 펄스 레이저가 도파되는 코어와 연결된 상기 제2 단일코어 광섬유를 통해서 상기 제2 펄스 레이저가 출력되는 펄스 압축 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다중코어 광섬유의 코어들은,
    상기 제2 펄스 레이저를 상기 제2 단일코어 광섬유에 유출하도록 상기 제2 단일코어 광섬유와 연결되는 제1 코어; 및
    상기 제3 펄스 레이저를 상기 제2 펄스 레이저와 분리시키도록 상기 제1 코어의 옆에 배치된 제2 코어;를 구비하고,
    상기 제1 코어 또는 상기 제2 코어 중 어느 하나는 상기 제1 펄스 레이저를 입력받도록 상기 제1 단일코어 광섬유와 연결되는 펄스 압축 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 입력기 또는 상기 펄스 출력기 중 적어도 하나는 상기 펄스 압축기에 융착 고정되는 펄스 압축 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 압축기는,
    상기 다중코어 광섬유의 코어들 간의 모드 커플링 현상 및 비선형 효과에 의해 상기 제1 펄스 레이저가 압축 가능한 간격으로 상기 다중코어 광섬유의 코어들이 상호 인접하게 배치된 펄스 압축부;
    상기 펄스 압축부의 일단부에 형성되고, 상기 다중코어 광섬유의 코어들 중 어느 한 코어를 상기 제1 단일코어 광섬유에 연결시키도록 상기 펄스 입력기와 연결되는 펄스 유입단부; 및
    상기 펄스 압축부의 타단부에 형성되고, 상기 다중코어 광섬유의 코어들 중에서 상기 제2 펄스 레이저가 출력되는 코어를 상기 제2 단일코어 광섬유와 연결시키도록 상기 펄스 출력기와 연결되는 펄스 유출단부;
    를 구비한 펄스 압축 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펄스 압축부는 상기 펄스 유입단부 및 상기 펄스 유출단부와 비교하여 상대적으로 작은 직경으로 길게 형성된 펄스 압축 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단일코어 광섬유 또는 상기 제2 단일코어 광섬유 중 적어도 하나는 단일모드 광섬유, 다중모드 광섬유, 희토류첨가 광섬유, 중공 광섬유, 폴리머 광섬유, 분산보상 광섬유, 편광유지 광섬유, 또는 DNA-CTMA 광섬유 중 어느 하나로 형성된 펄스 압축 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다중코어 광섬유는 단일모드 광섬유, 다중모드 광섬유, 희토류첨가 광섬유, 중공 광섬유, 폴리머 광섬유, 분산보상 광섬유, 편광유지 광섬유, 또는 DNA-CTMA 광섬유 중 적어도 하나로 형성된 펄스 압축 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스 출력기에서 출력되는 상기 제2 펄스 레이저를 측정하도록 상기 펄스 출력기에 연결된 펄스 측정기;
    를 더 포함하는 펄스 압축 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 펄스 압축 장치;
    상기 펄스 압축 장치에 제1 펄스 레이저를 제공하도록 상기 펄스 압축 장치의 펄스 입력기에 연결된 제1 광결합기;
    상기 펄스 압축 장치로부터 발생되는 제2 펄스 레이저를 인출하도록 상기 펄스 압축 장치의 펄스 출력기에 연결된 제2 광결합기; 및
    상기 제2 펄스 레이저의 분산값을 보상한 후 상기 제1 광결합기에 제공하도록 상기 제1 광결합기와 상기 제2 광결합기에 연결되는 분산보상 광섬유 부재;
    를 포함하는 펄스 압축 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190012921A (ko) * 2017-07-31 2019-02-11 (주)파이버피아 광섬유 격자를 이용한 누수 및 침수 감지센서

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7011644B2 (ja) * 2017-02-28 2022-01-26 株式会社Ｄｎｐファインケミカル カラーフィルタ用色材分散液、分散剤、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物、カラーフィルタ、表示装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7011644B2 (ja) * 2017-02-28 2022-01-26 株式会社Ｄｎｐファインケミカル カラーフィルタ用色材分散液、分散剤、カラーフィルタ用感光性着色樹脂組成物、カラーフィルタ、表示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190012921A (ko) * 2017-07-31 2019-02-11 (주)파이버피아 광섬유 격자를 이용한 누수 및 침수 감지센서
KR102036260B1 (ko) * 2017-07-31 2019-10-24 (주)파이버피아 광섬유 격자를 이용한 누수 및 침수 감지센서

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