KR101725620B1 - 광 주입 잠금 반도체 레이저를 이용한 광학적 임의 파형 발생 장치 및 그 방법 - Google Patents

광 주입 잠금 반도체 레이저를 이용한 광학적 임의 파형 발생 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

광학적 임의 파형 신호 발생 장치 및 파형 신호 발생 방법이 개시된다. 일 실시예는 광 주파수 빗 신호를 출력하고 상기 광 신호를 분배하며, 분배된 상기 광신호를 광 써큘레이터를 이용하여 복수의 슬레이브 레이저로 광 주입한다. 일 실시예는 상기 주입된 광 주파수 빗 신호에 대해 슬레이브 레이저의 광 출력/주파수를 기초로 하여, 광 주입 잠금을 구현 할 수 있다. 일 실시예는 물리적 현상을 이용하여 주파수 필터링과 진폭 및 위상 변조를 한다. 상기 복수의 슬레이브 레이저 각각에서 출력된 광 주입 잠금 신호는 결합되고, 결합을 기초로 광학적 임의 파형이 생성된다.

Description

광 주입 잠금 반도체 레이저를 이용한 광학적 임의 파형 발생 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OPTICAL ARBITRARY WAVEFORM GENERATION USING OPTICAL INJECTION LOCKED SEMICOMDUCTOR LASER}
아래 실시 예들은 광 주입 잠금 반도체 레이저에서 발생하는 진폭과 위상 변조 현상을 이용한 광학적 임의 파형 발생 기술에 관한 것이다.
최근, 네트워크 기술의 발달로 정보 전송량이 증가한다. 정보 전송량의 증가에 따라 광학적 임의 파형 신호 생성 기술이 주목 받고 있다. 광학적 임의 파형 신호 생성 기술은 대용량 광 정보 전송 시스템, 초고속 정보 처리 등 상업적 분야뿐 아니라 군사용 보안 기술 등 군사적 분야에서 중요성이 증가하고 있다. 다양한 분야에서 광학적 임의 파형 신호 생성 기술이 필요하여 저전력, 소형화 가능한 광학적 임의 파형 신호 생성 기술이 필요하다.
2008년 10월 31일에 출원되고, 2010년 05월 11일에 공개된 한국 공개특허공보 제10-2010-0048586호(발명의 명칭: 높은 소광비와 고해상도를 갖는 임의 펄스 광섬유 레이저 발생 시스템, 출원인: 한국원자력연구원)가 있다.
일 측에 따른 임의 파형 신호 발생 장치는 광 신호를 출력하는 마스터 광원부; 상기 출력된 광 신호를 분리하는 분배부; 및 상기 분배부로부터 출력된 복수의 분할 광 신호 각각을 입력 받는 복수의 슬레이브 광원을 포함하되, 상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나는 입력 받은 분할 광 신호에 기초한 물리적 현상에 의해 발생한 변조 광 신호를 출력하는 슬레이브 광원부; 및 상기 변조 광 신호를 기초로 임의 파형 신호를 발생하는 결합부를 포함한다.
상기 물리적 현상은, 광 주입 잠금을 포함하고, 상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나는, 상기 광 주입 잠금에 따른 잠금 주파수와 대응하는 상기 분할 광 신호의 주파수 영역 신호를 출력할 수 있다.
상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나는, 상기 입력 받은 분할 광 신호의 주파수 영역 신호의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 변조하여 출력할 수 있다.
임의 파형 신호 발생 장치는 상기 복수의 슬레이브 광원 각각과 대응하는 복수의 서큘레이터를 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 서큘레이터 각각은, 상기 복수의 분할 광 신호 각각을 대응하는 슬레이브 광원으로 전달할 수 있고, 상기 대응하는 슬레이브 광원으로부터 상기 변조 광 신호를 수신하여 상기 결합부로 전달할 수 있다.
상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나는, 상기 분할 광 신호의 입력에 따라 광 주입 잠금 상태로 변화할 수 있다.
상기 마스터 광원부는, 주파수 빗 신호를 생성하는 모드 잠금 레이저를 포함할 수 있다.
상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나는, 분산 궤환 레이저를 포함할 수 있다.
상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나는, 상기 마스터 광원부의 발진 주파수 및 슬레이브 광원의 free-running oscillation에서의 발진 주파수를 기초로 정의되는 주파수 디튜닝 및 상기 슬레이브 광원으로 입력되는 분할 광 신호의 출력 크기와 free-running oscillation에서 상기 슬레이브 광원이 출력하는 광 신호의 출력 크기를 기초로 정의되는 주입 비율을 이용하여 상기 입력 받은 분할 광 신호를 진폭 변조 및 위상 변조와 주파수 필터링할 수 있다.
상기 결합부는, 상기 복수의 슬레이브 광원으로부터 출력된 복수의 변조 광 신호를 결합하여 상기 임의 파형 신호를 발생할 수 있다.
일 측에 따른 임의 파형 신호 발생 방법은 마스터 레이저를 이용하여 광 신호를 출력하는 단계; 상기 출력된 광 신호를 분리하고, 상기 분리에 따른 복수의 분할 광 신호를 복수의 슬레이브 레이저로 전달하는 단계; 상기 복수의 분할 광 신호의 입력에 기초한 물리적 현상에 의해 발생한 복수의 변조 광 신호를 출력하는 단계; 및 상기 복수의 변조 광 신호를 결합하여 임의 파형을 발생하는 단계를 포함한다.
도 1은 광학적 임의 파형 신호의 발생을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 광학적 임의 파형 신호의 발생의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 위상 이동기를 이용한 위상 배열 안테나와 위상 배열 안테나를 이용한 임의 파형 신호의 발생의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 위상 이동기가 포함된 마이크로파 대역 배열 안테나의 임의 방사패턴 원리를 예로, 광학적 임의 파형 신호 생성을 설명한 도면이다.
도 5는 전기적 주입 잠금 발진기를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 전기적 주입 잠금 발진기의 출력 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 전기적 주입 잠금 발진기를 이용한 위상 배열 안테나의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 전기적 주입 잠금 발진기를 이용한 위상 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 광 주입 잠금 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 광 주입 비율 및 마스터 레이저와 슬레이브 레이저 사이의 주파수 차이에 따른 안정 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 광 주입 비율에 따른 위상 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 광학적 임의 파형 신호의 발생을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 광원(110)은 광 신호를 출력한다. 광원(110)은, 예를 들어, 광 주파수 빗 신호(Optical Frequency Comb, OFC)를 출력할 수 있다. 광 주파수 빗 신호는 주파수가 일정 간격으로 떨어진 광 신호이다. 복수의 주파수를 갖는 광 신호가 인코더(120)에 입력되고, 인코더(120)는 주파수 별로 광 신호를 분리할 수 있다. 인코더(120)는 주파수 별로 분리된 광 신호의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 변조할 수 있다. 인코더(120)는 주파수 별로 변조된 광 신호를 합쳐 광학적 임의 파형(Optical Arbitrary Waveform) 신호(130)를 출력할 수 있다.
도 2는 광학적 임의 파형 신호의 발생의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 임의 파형 신호 발생기는 광 주파수 빗 신호가 기인한 주파수 성분의 공간적인 분배 및 결합을 통해 광학적 임의 파형 신호를 발생할 수 있다. 도 2에 도시된 임의 파형 신호 발생기는 자유 공간 광학(Free space optics)을 전제로 할 수 있다. 자유 공간 광학을 전제로 하고 있어, 임의 파형 신호 발생기 내부에서 얼라이먼트(alignment) 문제가 발생할 수 있고, 임의 파형 신호 발생기의 크기 및 복잡성 문제가 발생할 수 있다. 또한, 광 주파수 빗 신호의 손실 문제가 발생할 수 있다. 또한, 광 주파수 빗 신호의 진폭 변조 및 위상 변조를 위해 별도의 진폭 변조기 및 위상 변조기가 필요할 수 있다.
도 3은 위상 이동기를 이용한 위상 배열 안테나와 위상 배열 안테나를 이용한 임의 파형 신호의 발생의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)는 마이크로파 위상 이동기(Phase Shifter)(310)를 이용한 위상 배열 안테나(Phase Array Antenna, PAA)를 도시한 것이다. RF 신호가 스플리터에 의해 분리된다. 분리된 RF 신호 각각은 위상 이동기로 전달된다.
도 3의 (b)는 파장 잠금(또는 injection-locked) 공진기를 이용한 능동형 PAA 임의 파형 신호 발생기를 도시한 것이다. 능동형 PAA 임의 파형 신호 발생기는 파장 잠금 또는 주입 잠금 현상을 이용하여 위상 지연을 얻을 수 있어, 별도의 위상 변조기가 필요하지 않을 수 있다.
도 4는 위상 이동기가 포함된 마이크로파 대역 배열 안테나의 임의 방사패턴 원리를 예로, 광학적 임의 파형 신호 생성을 설명한 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 광 주파수 빗 신호는 신호 분배(demultiplex)(410)를 통해 주파수 별로 분리될 수 있다. 주파수 별로 분리된 신호는 크기 변조 및 위상 변조된다. 변조된 각각의 신호는 단일 모드 광 섬유에서 다중화(multiplex)(420)를 통해 시간 영역에서 결합된다. 결합을 기초로 광학적 임의 파형 신호가 발생할 수 있다.
도 4의 (b)에는 마이크로파 PAA가 도시된다. 마이크로파 신호는 복수의 안테나로 분배될 수 있다. 복수의 안테나 각각은 서로 다른 값의 크기 및 위상 변조 가중치(weighting factor)를 가질 수 있다. 복수의 안테나 각각으로 분배된 마이크로파 신호는 안테나를 통해 대기 중으로 방사되어 결합될 수 있다. 도 4의 (b)의 마이크로파 PAA에 의해 생성되는 전기적 임의 파형 신호는 공간적인 영역에서 임의 방사 패턴(Arbitrary Radiation Pattern)을 형성하는 과정과 유사할 수 있다.
도 5는 주입 잠금 발진기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 주입 잠금 발진기(또는 주파수 잠금 발진기)는 마스터 발진기(Master Oscillator)(510) 및 슬레이브 발진기(Slave Oscillator)(520)를 포함한다.
마스터 발진기(510)의 출력 신호가 슬레이브 발진기(520)에 주입되는 경우, 슬레이브 발진기(520)는 슬레이브 발진기 자신(520)이 가지고 있던 발진 특성(또는 free-running oscillation, 고유 발진 특성)과는 다른 특성을 갖는 신호를 출력한다. 예를 들어, 마스터 발진기(510)로부터 출력된 신호를 기초로 슬레이브 발진기(520)가 발진하는 경우, 슬레이브 발진기(520)는 자신이 가지고 있던 주파수 응답 특성(예를 들어, 진폭 및 위상 응답)과 다른 주파수 응답 특성을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 또한, 슬레이브 발진기(520)는 자신의 고유 주파수와 다른 주파수를 갖는 신호를 출력할 수 있다.
도 6은 주입 잠금 발진기의 출력 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)는 도 5에 도시된 슬레이브 발진기의 출력 신호의 진폭을 설명하기 위한 도면이고, 도 6의 (b)는 슬레이브 발진기의 출력 신호의 위상을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)에서,
Figure 112015024171241-pat00001
(610)는 슬레이브 발진기로 주입되는 신호에 의해 발생하는 전기장을 나타내고,
Figure 112015024171241-pat00002
(620)는 슬레이브 발진기의 free-running oscillation에 의해 발생하는 전기장(free-running electric field)을 나타내며,
Figure 112015024171241-pat00003
(630)는 주입 잠금 상태의 슬레이브 발진기의 출력 신호에 의해 발생하는 전기장을 나타낸다. 마스터 발진기가 출력한 신호가 슬레이브 발진기에 주입되는 경우, 슬레이브 발진기는 주입 잠금 상태에 있을 수 있다. 즉,
Figure 112015024171241-pat00004
는 슬레이브 발진기의 주입 잠금 현상에 따른 전기장을 나타낼 수 있다.
주입 잠금 현상을 유지하기 위한 최대 주파수 영역
Figure 112015024171241-pat00005
는 수학식 1로부터 획득될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112015024171241-pat00006
수학식 1에서,
Figure 112015024171241-pat00007
는 슬레이브 발진기의 free-running oscillation의 발진 주파수,
Figure 112015024171241-pat00008
는 슬레이브 발진기의 큐 팩터를 나타낸다.
마스터 발진기로부터 출력된 신호에 의해 슬레이브 발진기가 주입 잠금 상태로 되는 경우, 즉, 주입 잠금 현상이 일어나는 경우, 슬레이브 발진기의 출력 신호의 위상은 free-running oscillation에서의 출력 신호의 위상에서
Figure 112015024171241-pat00009
만큼 변한다. 주입 잠금 상태에서 슬레이브 발진기의 출력 신호의 위상을
Figure 112015024171241-pat00010
이라 하면,
Figure 112015024171241-pat00011
는 수학식 2로 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112015024171241-pat00012

도 6의 (b)는 free-running oscillation에서의 마스터 발진기 및 슬레이브 발진기의 주파수 차이(
Figure 112015024171241-pat00013
)와
Figure 112015024171241-pat00014
사이의 관계를 도시한 것이다. 마스터 발진기로부터 주입되는 신호의 주파수 및 크기의 조절을 기초로
Figure 112015024171241-pat00015
은 180도 범위에서 제어될 수 있다.
도 7은 전기적 주입 잠금 발진기를 이용한 위상 배열 안테나의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 각각의 배열 소자는 주입되는 신호(injected signal)에 의해 주입 잠금 상태가 되는 전압 제어 발진기(Voltage-Controlled Oscillator, VCO)를 포함한다. 제어 포트를 통해 각각의 배열 소자의 출력 신호의 위상은 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어 포트를 이용하여 발진 주파수와 출력 조절이 가능한 VCO에 신호가 주입이 되어 주입 잠금이 되면, VCO 각각의 제어 포트를 이용하여 주입 잠금 신호에 대한 개별적인 진폭/위상 조절이 제어될 수 있다. 그러므로 안테나의 임의 방사 패턴 형성이 가능하다.
도 8은 주입 잠금 발진기를 이용한 위상 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 예의 경우, 위상은 180도 범위에서 제어될 수 있다. 도 8에 도시된 예의 경우, 주입 잠금 발진기의 직렬 연결을 통해 주입 잠금 발진기 2의 출력 신호의 위상은 360도 범위에서 제어될 수 있다.
도 9는 광 주입 잠금 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 광 주입 레이저는 마스터 레이저, 슬레이브 레이저, 및 광학적 아이솔레이터(Optical Isolator)를 포함한다. 마스터 레이저 및 슬레이브 레이저는 물리적으로 분리되고, 광학적 아이솔레이터는 마스터 레이저와 슬레이브 레이저 사이에 위치한다.
주파수 차이(frequency detuning) 및 주입 비율(injection ratio)을 기초로 광 주입 레이저의 출력 특성을 조절할 수 있다. 여기서, frequency detuning(
Figure 112015024171241-pat00016
)는
Figure 112015024171241-pat00017
으로 정의되고,
Figure 112015024171241-pat00018
는 마스터 레이저의 발진 주파수를 나타내고,
Figure 112015024171241-pat00019
는 슬레이브 레이저의 발진 주파수를 나타낸다. 주입 비율
Figure 112015024171241-pat00020
는
Figure 112015024171241-pat00021
으로 정의되고,
Figure 112015024171241-pat00022
는 슬레이브 레이저로 주입되는 광 신호의 파워를 나타내고,
Figure 112015024171241-pat00023
는 는 free-running oscillation에서 슬레이브 레이저가 출력하는 광 신호의 파워를 나타낸다.
도 9에 도시된 광 주입 레이저의 출력 특성은 수학식 3 내지 수학식 5의 비율 방정식(rate equation)으로 표현될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112015024171241-pat00024
[수학식 4]
Figure 112015024171241-pat00025
[수학식 5]
Figure 112015024171241-pat00026
수학식 3, 4, 또는 5에서,
Figure 112015024171241-pat00027
는 슬레이브 레이저의 자유전자의 개수를 나타내고,
Figure 112015024171241-pat00028
는 투명 전자 개수(transparency carrier number)를 나타내며,
Figure 112015024171241-pat00029
는 순수 유도 방출 비율(Net stimulated emission rate)을 나타내고,
Figure 112015024171241-pat00030
는 주입 커플링 계수(injection coupling coefficient)를 나타낸다. 또한,
Figure 112015024171241-pat00031
는 광 주입 레이저가 출력한 광 신호에 의해 발생하는 전기장을 나타낼 수 있다. 또한,
Figure 112015024171241-pat00032
는 빛의 이중성에 의하여 광자의 개수를 나타낼 수 있다.
Figure 112015024171241-pat00033
는 마스터 레이저로부터 슬레이브 레이저로 주입되는 광신호의 크기를 나타내고,
Figure 112015024171241-pat00034
는 전술한 frequency detuning을 나타낸다.
Figure 112015024171241-pat00035
는 상기 전기장 혹은 광자의 위상을 나타낸다. 또한,
Figure 112015024171241-pat00036
는 슬레이브 레이저의 인가 전류이고,
Figure 112015024171241-pat00037
은 슬레이브 레이저 내의 자유 전자에 대한 재결합 비율이며,
Figure 112015024171241-pat00038
는 광자(전기장)의 손실 비율이다.
수학식 4 및 수학식 5에서, linewidth enhancement factor인
Figure 112015024171241-pat00039
는 마스터 레이저 또는 슬레이브 레이저와 같은 반도체 레이저의 물성 매개 변수 중 하나로, 증폭 물질로 이루어진 반도체 레이저가 발생하는 광 신호의 크기 및 위상간의 커플링 정도를 나타낸다.
Figure 112015024171241-pat00040
는 아래 수학식 6으로 정의될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112015024171241-pat00041
수학식 6에서,
Figure 112015024171241-pat00042
는 반도체 레이저의 파장을 나타내고,
Figure 112015024171241-pat00043
은 반도체 레이저의 자유 전자(electron carrier)의 개수(또는 밀도)와 굴절율의 미분값을 나타내며,
Figure 112015024171241-pat00044
은 반도체 레이저의 자유 전자의 개수와 광 이득(optical gain)의 미분값이다.
크기와 위상이 독립적인 전기적 주입 잠금과 달리 반도체 레이저의 광 주입 잠금 현상은
Figure 112015024171241-pat00045
에 따라 변할 수 있다. 반도체 레이저의 광 주입 잠금 현상은 위상과 크기의 커플링 정도에 따라 변할 수 있다.
광 주입 레이저가 출력하는 광 신호의 정상 상태(steady state)에서 수학식 3 내지 수학식 5를 해석하는 경우, 광 주입 레이저가 출력하는 광 신호의 위상(locked phase)
Figure 112015024171241-pat00046
는 수학식 7로 표현될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112015024171241-pat00047

수학식 7에서,
Figure 112015024171241-pat00048
는 linewidth enhancement factor인
Figure 112015024171241-pat00049
에 의해 0이 아니다. 즉,
Figure 112015024171241-pat00050
는
Figure 112015024171241-pat00051
로 인한 오프셋을 가진다.
Figure 112015024171241-pat00052
는 180도 범위에 있으므로,
Figure 112015024171241-pat00053
에 의해
Figure 112015024171241-pat00054
내에 존재한다.
광 주입 레이저가 출력하는 광 신호의 위상 변조는
Figure 112015024171241-pat00055
에서 발생하고, 수학식 7에서 알 수 있듯이
Figure 112015024171241-pat00056
(광 주입 비율) 및
Figure 112015024171241-pat00057
(frequency detuning)를 기초로 제어될 수 있다.
Figure 112015024171241-pat00058
는 마스터 레이저로부터 슬레이브 레이저로 주입되는 광신호의 크기를 나타내고,
Figure 112015024171241-pat00059
는 광 주입 잠금 상태에서 슬레이브 레이저가 출력하는 광신호의 전기장 크기를 나타낸다.
광 주입 잠금 현상을 해석하는데 있어서 광 주입 현상의 안정성(stability)이 고려될 수 있다. 안정성은 광 주입 레이저가 출력하는 광 신호의 소신호 상태에서 수학식 3 내지 수학식 5를 해석하는 경우, 상기 광 신호의 출력값의 선형화를 기초로 획득되는 응답 특성으로부터 확인할 수 있다. 이하, 도 10 및 도 11을 참조하면서 설명한다.
도 10은 광 주입 비율 및 마스터 레이저와 슬레이브 레이저 사이의 주파수 차이(frequency detuning)에 따른 안정 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 10의 (a)는
Figure 112015024171241-pat00060
가 3인 경우를 나타내고, 도 10의 (b)는
Figure 112015024171241-pat00061
가 0인 경우를 나타낸다. 수학식 6의
Figure 112015024171241-pat00062
의 정의와 같이 도 9의 슬레이브 레이저로 광 신호가 주입되고, 슬레이브 레이저에서 광 신호의 주입으로 인해 광자가 증가하여 자유 전자의 개수가 변화한다. 따라서,
Figure 112015024171241-pat00063
가 0이 아닌 경우, 슬레이브 레이저와 같은 반도체 레이저는 비대칭적인 안정 영역을 갖는다. 일반적인 반도체 레이저의
Figure 112015024171241-pat00064
는 약 3 내지 5이므로, 안정적인 위상 변조 효과를 얻을 수 있는 stable locking range 및 위상 변조 정도를 예측하거나 구현하기 위해
Figure 112015024171241-pat00065
가 고려되어야 한다.
도 11은 광 주입 비율에 따른 위상 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 11의 (a)는
Figure 112015024171241-pat00066
가 3인 경우를 나타내고, 도 11의 (b)는
Figure 112015024171241-pat00067
가 0인 경우를 나타낸다. 약한 광 주입 비율에서 안정한 광 주입 현상이 발생할 수 있고, frequency detuning을 제어하여 180도의 위상 변화를 얻을 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12을 참조하면, 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치는 마스터 광원부(1210), 분배부(1220), 슬레이브 광원부(1230), 및 결합부(1240)를 포함한다.
마스터 광원부(1210)는 광 신호를 출력한다. 예를 들어, 마스터 광원부(1210)는 주파수 빗 신호를 생성하는 모드 잠금 레이저(mode lock laser)를 포함할 수 있다. 마스터 광원부(1210)에서 출력된 광 신호는 복수의 주파수를 가질 수 있다.
마스터 광원부(1210)에서 출력된 광 신호는 분배부(1220)로 인가될 수 있다.
분배부(1220)는 마스터 광원부(1210)에서 출력된 광 신호를 분리한다. 예를 들어, 분배부(1220)는 광학적 전력 분배기를 포함할 수 있다. 분배부(1220)는 주파수 별로 광 신호를 분리하지 않을 수 있다. 슬레이브 광원부(1230)에 포함된 복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233)은 주파수 다발의 광 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 따라, 복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233)은 분산 궤환 레이저(Distributed Feed-Back laser, DFB laser)를 포함할 수 있다.
복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233) 각각은 분배부(1220)로부터 출력된 복수의 분할 광 신호 각각을 입력 받는다. 임의 파형 신호 발생 장치는 복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233) 각각과 대응하는 복수의 서큘레이터(1250 내지 1252)를 더 포함할 수 있다. 복수의 서큘레이터(1250 내지 1252) 각각은 복수의 분할 광 신호 각각을 대응하는 슬레이브 광원으로 전달한다. 예를 들어, 서큘레이터(1250)는 분할 광 신호(1221)를 대응하는 슬레이브 광원(1231)로 전달할 수 있고, 서큘레이터(1251)은 분할 광 신호(1222)를 대응하는 슬레이브 광원(1232)로 전달할 수 있다.
슬레이브 광원(1231)은 주파수 다발의 분할 광 신호(1221)을 수신하고, 슬레이브 광원(1232)은 주파수 다발의 분할 광 신호(1222)를 수신하며, 슬레이브 광원(1233)은 주파수 다발의 분할 광 신호(1223)를 수신한다.
분할 광 신호(1221 내지 1223)가 갖는 주파수는 마스터 광원부(1210)가 출력한 광 신호가 갖는 주파수와 동일하다.
복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233) 각각은 입력받은 분할 광 신호를 기초로 발생하는 물리적 현상을 이용하여 변조 광 신호를 출력한다. 예를 들어, 복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233) 각각은 입력 받은 분할 광 신호에 기초하여 광 주입 잠금 상태에 있을 수 있다. 복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233) 각각은 광 주입 잠금의 특성을 갖는 변조 광 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 광원(1231)은 분할 광 신호(1221)에 의해 광 주입 잠금 상태로 될 수 있다. 즉, 슬레이브 광원(1231)에서 광 주입 잠금 현상이 발생할 수 있다.
주파수 다발의 광 신호가 슬레이브 광원(1231)으로 주입되는 경우, 슬레이브 광원(1231)은 잠금 주파수에 해당하는 주파수 영역의 신호를 선택적으로 출력할 수 있다. 슬레이브 광원(1231)은 슬레이브 광원(1231) 자신의 광 주입 잠금의 특성에 따른 잠금 주파수와 대응하는 분할 광 신호(1221)의 주파수 영역의 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 분할 광 신호(1221)가 f1 내지 fn의 주파수 영역을 포함하는 경우, 슬레이브 광원(1231)은 잠금 주파수와 대응하는 주파수 영역의 신호 f1을 출력할 수 있다. 마찬가지로, 분할 광 신호(1222)가 슬레이브 광원(1232)에 입력되는 경우, 슬레이브 광원(1232)은 슬레이브 광원(1232) 자신의 광 주입 잠금 특성에 따른 잠금 주파수 f2와 대응하는 주파수 영역의 신호를 출력할 수 있다.
분할 광 신호(1221)가 슬레이브 광원(1231)에 주입될 때, 복수의 주파수를 갖는 주파수 빗 신호 중 하나의 주파수 영역의 신호만이 슬레이브 광원(1231)을 파장 잠금시킬 수 있다. 광학 주파수 빗 모드의 주파수 성분은 각각 자신만의 광 주입 잠금 영역(locking range)이 있기 때문이다.
슬레이브 광원(1231)은 잠금 주파수와 대응하는 주파수 영역의 신호 f1을 출력하되, 주파수 영역의 신호 f1의 진폭 및 위상 중 적어도 하나는 변조될 수 있다. 마찬가지로, 슬레이브 광원(1232)은 잠금 주파수와 대응하는 주파수 영역의 신호 f2를 출력하되, 주파수 영역의 신호 f2의 진폭 및 위상 중 적어도 하나는 변조될 수 있다.
복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233) 각각은 광 주입 조건을 기초로 진폭 변조 및/또는 위상 변조를 수행할 수 있다. 광 주입 조건을 기초로 복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233) 각각은 변조 광 신호를 출력할 수 있다. 여기서, 광 주입 조건은 광 출력비 및 frequency detuning을 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 광원(1231)은 마스터 광원부(1210)의 발진 주파수 및 슬레이브 광원(1231)의 free-running oscillation에서의 발진 주파수를 기초로 정의되는 주파수 디튜닝 및 슬레이브 광원(1231)으로 입력되는 분할 광 신호(1221)의 크기와 free-running oscillation에서 슬레이브 광원(1231)이 출력하는 광 신호의 크기를 기초로 정의되는 주입 비율을 이용하여 입력 받은 분할 광 신호(1221)를 진폭 변조 및 위상 변조할 수 있다.
또한, 복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233) 각각은 광 주입 조건을 기초로 입력 받은 분할 광 신호를 주파수 필터링할 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 광원(1231)은 주파수 디튜닝 및 주입 비율을 이용하여 분할 광 신호(1221)를 주파수 필터링할 수 있다.
다른 슬레이브 광원(1232 내지 1233)은 슬레이브 광원(1231)과 동일하게 입력 받은 분할 광 신호를 진폭 변조 및 위상 변조와 주파수 필터링을 할 수 있다.
복수의 서큘레이터(1250 내지 1252) 각각은 대응하는 슬레이브 광원으로부터 변조 광 신호를 수신한다.
결합부(1240)는 변조 광 신호를 기초로 임의 파형을 발생할 수 있다. 예를 들어, 결합부(1240)는 복수의 서큘레이터(1250 내지 1252)을 통해 복수의 슬레이브 광원(1231 내지 1233) 각각이 출력한 변조 광 신호를 수신할 수 있다. 결합부(1240)는 복수의 변조 광 신호를 결합하여 임의 파형을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치는 octave-spanning(
Figure 112015024171241-pat00068
는 800 내지 1600 nm)대역에서 10 GHz의 반복률을 가질 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치는 10 GHz의 반복률을 가질 수 있어, 주파수 간의 독립적인 증폭 및 위상 변조할 수 있다.
일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치는 광 주입 반도체 레이저에서 얻을 수 있는 안정된 주입 잠금 영역과 크기/위상 변조 현상을 이용하여 소형화, 집적화, 고속화 및 저전력화가 가능하다. 보다 구체적으로, 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치는 파형 분산기(spectral disperser)가 필요하지 않을 수 있어 임의 파형 신호 발생 장치의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 자유 공간 광학에서 사용된 렌즈, 거울 등이 포함하지 않으므로 임의 파형 신호 발생 장치의 크기가 감소할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치는 광 주입 파장 잠금 레이저를 이용하므로 기존의 임의 파형 신호 발생 장치(파장 분할 Mux/Demux (WDM/WDDM) 및 광학적 위상 변조기와 같은 수동 소자를 사용하므로 큰 손실값(
Figure 112015024171241-pat00069
10dB)을 가짐)보다 높은 광학적 이득(
Figure 112015024171241-pat00070
20 dB)을 가질 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치는 광학적 이득을 이용하여 불필요한 증폭기를 포함하지 않으므로, 다른 주파수간의 신호 간섭을 야기하지 않고, 신호의 잡음의 열화를 최소화 시킬 수 있다. 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치에서 주파수 빗 신호의 각각의 주파수들은 광주입 레이저의 locking range(예를 들어, 수 GHz)에 의해 선택될 수 있으므로, 높은 Q factor를 갖는 공진기가 없어도 높은 해상도(예를 들어, 100MHz)가 실현될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치는 광 주입 잠금 레이저의 배열을 이용하고, 각 레이저의 동작 전류가 약 2 내지 15mA이므로, 각각의 배열이 소비하는 전력은 약 1mW 미만이다. 따라서, 저전력화가 가능하다.
도 1 내지 도 11을 통해 기술된 사항은 도 12를 통해 기술된 사항에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
도 13은 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 방법은 임의 파형 신호 발생 장치에 의해 수행될 수 있다.
임의 파형 신호 발생 장치의 마스터 광원은 광 신호를 출력한다(1310). 마스터 광원은 주파수 빗 신호를 생성하는 모드 잠금 레이저를 이용하여 주파수 빗 신호를 출력할 수 있다.
임의 파형 신호 발생 장치의 분배부는 출력된 광 신호를 분리하고, 분리에 따른 복수의 분할 광 신호를 복수의 반도체 레이저로 전달한다(1320).
복수의 분할 광 신호의 입력에 기초하여, 임의 파형 신호 발생 장치의 복수의 반도체 레이저 각각은 복수의 반도체 레이저 각각의 광 주입 잠금의 특성을 갖는 복수의 변조 광 신호를 출력한다(1330). 복수의 반도체 레이저 각각은 입력되는 분할 광 신호를 기초로 광 주입 잠금 상태로 변화할 수 있다. 복수의 반도체 레이저 각각은 광 주입 잠금의 특성에 따른 잠금 주파수와 대응하는 분할 광 신호의 주파수 영역 신호를 출력할 수 있다. 여기서, 복수의 반도체 레이저 각각은 분할 광 신호의 주파수 영역 신호의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 변조하여 출력할 수 있다. 복수의 반도체 레이저 각각은 분산 궤환 레이저를 포함할 수 있다.
반도체 레이저는 주파수 디튜닝과 주입 비율을 이용하여 입력 받은 분할 광 신호를 진폭 변조 및 위상 변조할 수 있다. 또한, 반도체 레이저는 주파수 디튜닝과 주입 비율을 이용하여 입력 받은 분할 광 신호를 주파수 필터링할 수 있다. 여기서, 주파수 디튜닝은 마스터 레이저의 발진 주파수 및 슬레이브 레이저의 free-running oscillation에서의 발진 주파수를 기초로 정의된다. 또한, 주입 비율은 슬레이브 레이저로 입력되는 분할 광 신호의 크기와 free-running oscillation에서 슬레이브 레이저가 출력하는 광 신호의 크기를 기초로 정의된다.
임의 파형 신호 발생 장치의 결합부는 복수의 변조 광 신호를 결합하여 임의 파형을 생성한다(1340).
기존의 임의 파형 생성 기술은 위상 변조를 위해 전기 광학(electro-optics) 변조기 또는 음향 광학(acousto-optic) 위상 변조기를 사용하고, 공간적으로 부피가 크며, 광원과의 집적이 어렵다. 또한, 기존의 임의 파형 생성 기술은 액체 크리스탈 소자, 열 광학 소자, 음향 광학 소자를 이용하는 경우, 반응 속도가 약 10ms에 불과하여 동작 속도가 낮다. 또한, 기존의 임의 파형 생성 기술은 광학적 임의 파형 신호의 생성을 위해서는 광 주파수 빗 신호를 주파수 별로 크기 및 위상 변조를 한 후 다시 합쳐야 하는데, 이를 위해서는 각 주파수 별로 신호를 분리하는 파형 분산기 및 결합기가 필요하다. 파형 분산기는 공간적으로 많은 부피를 차지하고 변조기와 집적하는데 어려움이 있다. 따라서, 파형 분산기를 이용한 광학적 임의 파형 발생기는 크기가 크다. 또한, 파형 분산기를 통과하는 광 신호의 신호 손실이 크고(
Figure 112015024171241-pat00071
10dB), 이에 따른 에너지 손실이 크다. 또한, 기존의 임의 파형 생성 기술은 파형 분산기의 해상도 제한으로 인해 대부분 수십 GHz의 낮은 스펙트럼 해상도를 가진다. 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 방법은 임의 파형 생성의 변조 과정에서 발생하는 문제점, 낮은 동작 속도, 파형 분산기에 의한 문제점, 제한된 스펙트럼 해상도, 및 배열 소자 구성 시 소자의 개수의 제한을 해결할 수 있다.
도 1 내지 도 12를 통해 기술된 사항은 도 13을 통해 기술된 사항에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치 및 임의 파형 신호 발생 방법은 군사용 보안 신호 생성 및 검출, 레이더 장비 등에 적용될 수 있다. 군사용 주파수 대역에서 임의 파형 신호는 암호화 또는 보안 측면에서 중요하다. 현재 미국의 국방 연구 기관에서도 광학 파장 대역에서의 임의 파형 발생에 관한 연구를 이미 다년간 수행하고 있다. 현재 마이크로파 레이더 대역의 임의 파형 발생 기술을 뛰어넘은 광파 대역의 임의 파형 발생 기술은 광학 레이더 장비, 선박통신, 항공기, 위성 통신 등 다양한 군사용 장비에 활용될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치 및 임의 파형 신호 발생 방법은 근거리 초고속 광통신망에 적용될 수 있다. 임의 파형 발생기에서 발생된 광신호를 유무선망과 결합하여 새로운 개념의 초고속 광통신망을 구현할 수 있다. 임의 파형 신호 발생이 가능하면 광 신호는 디지털 통신이나 신호 전송용 캐리어 뿐 아니라 대용량 정보를 전송하는 전송용 캐리어가 될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치 및 임의 파형 신호 발생 방법은 광신호 처리 및 바이오 신호처리 분야에 적용될 수 있다. 일 실시예에 따른 광학적 임의 파형신호를 광학 단층 촬영과 같은 의학용 신호처리 분야에 사용될 수 있고, 인체 내부에 송신 후 검출하는 극미소자 내시경 분야에서 사용될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 임의 파형 신호 발생 장치 및 임의 파형 신호 발생 방법은 계측기 분야에 적용될 수 있다. 마이크로파 대역의 임의 파형 발생기가 계측기, 신호 발생기 등 다양한 계측기 산업의 주축을 이루는 것과 유사하게 광학적 임의 파형 신호 발생 장치는 다양한 광학 신호 발생기, 검출기 등에 이용될 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. 광학적 빗신호를 출력하는 마스터 광원부;
    상기 출력된 광학적 빗신호를 파장 분할없이 분리하는 분배부; 및
    상기 분배부로부터 출력된 복수의 분할 광 신호 -상기 복수의 분할 광 신호 각각은 복수의 파장을 가짐- 각각을 입력 받는 복수의 슬레이브 광원을 포함하되, 상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나는 입력 받은 분할 광 신호를 기초로 광 주입 잠금되고 상기 광 주입 잠금의 잠금 주파수에 대응하는 파장의 광 신호를 변조 광 신호로 출력하는 슬레이브 광원부; 및
    상기 변조 광 신호를 기초로 임의 파형 신호를 발생하는 결합부
    를 포함하는,
    임의 파형 신호 발생 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나는,
    상기 잠금 주파수에 대응하는 파장의 광 신호의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 변조하는,
    임의 파형 신호 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 광원 각각과 대응하는 복수의 서큘레이터
    를 더 포함하고,
    상기 복수의 서큘레이터 각각은,
    상기 복수의 분할 광 신호 각각을 대응하는 슬레이브 광원으로 전달하고, 상기 대응하는 슬레이브 광원으로부터 상기 변조 광 신호를 수신하여 상기 결합부로 전달하는,
    임의 파형 신호 발생 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 광원부는,
    상기 광학적 빗신호를 생성하는 모드 잠금 레이저를 포함하는,
    임의 파형 신호 발생 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나는,
    분산 궤환 레이저를 포함하는,
    임의 파형 신호 발생 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나는,
    상기 마스터 광원부의 발진 주파수 및 상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나의 발진 주파수를 기초로 정의되는 주파수 디튜닝과 상기 입력 받은 분할 광 신호의 전기장 및 free-running oscillation에서 상기 복수의 슬레이브 광원 중 적어도 하나의 광 신호의 전기장을 기초로 정의되는 주입 비율을 이용하여 상기 입력 받은 분할 광 신호를 진폭 변조 및 위상 변조와 주파수 필터링하는,
    임의 파형 신호 발생 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 복수의 슬레이브 광원으로부터 출력된 복수의 변조 광 신호를 결합하여 상기 임의 파형 신호를 발생하는,
    임의 파형 신호 발생 장치.
  10. 마스터 레이저를 이용하여 광학적 빗신호를 출력하는 단계;
    상기 출력된 광학적 빗신호를 파장 분할없이 분리하고, 상기 분리에 따른 복수의 분할 광 신호 -상기 복수의 분할 광 신호 각각은 복수의 파장을 가짐-를 복수의 슬레이브 레이저로 전달하는 단계;
    입력 받은 분할 광 신호를 기초로 광 주입 잠금된 슬레이브 레이저를 이용하여, 상기 광 주입 잠금의 잠금 주파수에 대응하는 파장의 광 신호를 변조 광 신호로 출력하는 단계; 및
    상기 변조 광 신호를 기초로 임의 파형을 발생하는 단계
    를 포함하는,
    임의 파형 신호 발생 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 레이저 중 적어도 하나는,
    상기 잠금 주파수에 대응하는 파장의 광 신호의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 변조하는,
    임의 파형 신호 발생 방법.
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서,
    상기 광학적 빗신호를 출력하는 단계는,
    상기 광학적 빗신호를 생성하는 모드 잠금 레이저를 이용하여 상기 광학적 빗신호를 출력하는,
    임의 파형 신호 발생 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 레이저 중 적어도 하나는,
    분산 궤환 레이저를 포함하는,
    임의 파형 신호 발생 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    복수의 변조 광 신호를 출력하는 단계는,
    상기 마스터 레이저의 발진 주파수 및 상기 복수의 슬레이브 레이저 중 적어도 하나의 발진 주파수를 기초로 정의되는 주파수 디튜닝과 상기 입력 받은 분할 광 신호의 전기장 및 free-running oscillation에서 상기 복수의 슬레이브 레이저 중 적어도 하나의 광 신호의 전기장을 기초로 정의되는 주입 비율을 이용하여 상기 입력 받은 분할 광 신호를 진폭 변조 및 위상 변조와 주파수 필터링하는 단계
    를 포함하는,
    임의 파형 신호 발생 방법.
  17. 제10항, 제12항, 및 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
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