KR101732270B1

KR101732270B1 - 광학 시스템

Info

Publication number: KR101732270B1
Application number: KR1020150139704A
Authority: KR
Inventors: 한영근; 김선덕; 신종철
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-05-11
Also published as: KR20170040566A

Abstract

일 실시예에 따른 광학 시스템은, 광원으로부터 입사된 빛을 증폭시키는 양자폭포 이득매질; 및 상기 양자폭포 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 파장가변 필터부는 상기 빛을 반사시키는 폴리곤 미러를 포함하고, 상기 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 빛은 복수 개의 빛으로 분할되어 파장가변 속도가 향상될 수 있다.

Description

광학 시스템{OPTICAL SYSTEM}

본 발명은 광학 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양자폭포 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시켜 선택적으로 출력시킬 수 있는 광학 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 파장가변 양자 폭포 레이저(QCL; Quantum Cascade Laser)는 회절격자(diffraction grating)를 회전시켜 입사 각도를 변화시키는 방식이 활용되고 있다.

이에 의해 빛의 입사 각도에 따른 파장가변 레이저 광원이 구현될 수 있다.

이러한 파장가변 양자 폭포 레이저(QCL; Quantum Cascade Laser)는 갈보 미터(Galvo meter)를 사용하여 회절격자를 회전시켜 가변 할 수 있는 파장 범위가 좁으며, 가변의 최고 파장대에서 최저 파장대로 복귀하기 위해 다시 거슬러 와야 하며, 갈보 미터의 회전 속도가 느려 파장 가변의 속도가 느려질 수 있다.

이에 따라서 다양한 파장가변 기술에 대하여 개발되고 있다.

예를 들어 2013년 10월 24일에 출원된 KR 2013-0127268에서는 '고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저'에 대하여 개시되어 있다.

또한, 2013년 8월 16일에 출원된 KR 2013-0097442에서는 '파장 가변형 파장 선택성 필터가 내장되는 광수신 모듈'에 대하여 개시되어 있다.

일 실시예에 따른 목적은 복수 개의 반사면을 구비하는 폴리곤 미러를 이용하여 특정 파장의 빛을 선택적으로 발진시켜 출력할 수 있고, 폴리곤 미러의 반사면에서 반사된 빛이 도달되는 복수 개의 미러를 구비하거나 폴리곤 미러의 반사면 개수를 늘림으로써 파장가변 속도를 향상시킬 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 폴리곤 미러가 회전하면서 폴리곤 미러에서 면이 맞닿아 있는 부분이 파장 가변에서 최고점과 최저점을 이어주는 역할을 하여 보다 안정적이고 일정한 속도로 파장가변을 수행할 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 양자폭포 이득 매질을 구비하고, 회절격자, 폴리곤 미러 및 선택적 투과 요소에 골드, 실버 또는 알루미늄 코팅을 하여 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 빛을 발진시킬 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 공진부에 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계로 마련된 파장가변 필터부를 연결함으로써 공진부에서 발생된 노이즈를 제거할 수 있고, 하나의 파장가변 필터부에 복수 개의 공진부가 병렬로 연결되어 보다 넓은 범위의 빛을 발진시킬 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 중적외선 영역에서 암모니아나 메탄을 포함하는 다양한 종류의 가스를 측정하는 센서 시스템에 활용될 수 있고, 링 형상으로 마련된 공진부의 개수를 늘림으로써 보다 넓은 범위의 파장 대에서 파장가변 레이저를 발진시켜 더 많은 종류의 가스를 측정할 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광학 시스템은, 광원으로부터 입사된 빛을 증폭시키는 양자폭포 이득매질; 및 상기 양자폭포 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 파장가변 필터부는 상기 빛을 반사시키는 폴리곤 미러를 포함하고, 상기 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 빛은 복수 개의 빛으로 분할되어 파장가변 속도가 향상될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 빛이 도달되는 복수 개의 미러를 더 포함하고, 상기 복수 개의 미러는 상기 폴리곤 미러의 일면을 향하여 서로 다른 각도로 경사지게 배치될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는 상기 양자폭포 이득매질에서 증폭된 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자를 더 포함하고, 상기 양자폭포 이득매질에서 증폭된 빛은 상기 회절격자에서 파장별로 서로 다른 각도로 회절되어 상기 폴리곤 미러의 서로 다른 면에 전달될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 회절격자 및 상기 폴리곤 미러 사이에 배치된 제1 렌즈를 더 포함하고, 상기 제1 렌즈는 상기 회절격자에서 분산된 빛이 상기 폴리곤 미러의 일면에 도달되고 상기 폴리곤 미러로부터 반사된 빛이 상기 회절격자에 도달되도록 상기 빛의 크기를 확대 또는 축소시킬 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 양자폭포 이득매질의 일 측에 배치된 제2 렌즈 및 상기 양자폭포 이득매질의 타 측에 배치된 제3 렌즈를 더 포함할 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 양자폭포 이득매질에 연결된 선택적 투과 요소를 더 포함하고, 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 일부는 출력되고 상기 빛의 나머지 일부는 상기 양자폭포 이득매질에 전달되어 증폭될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따른 광학 시스템은, 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 제1 공진부; 및 상기 제1 공진부에 연결되어 상기 제1 공진부에서 발진된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 파장가변 필터부에 의해 상기 제1 공진부에서 발생된 노이즈가 제거될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 제1 공진부는, 광원으로부터 입사된 빛을 증폭시키는 제1 양자폭포 이득매질; 상기 제1 양자폭포 이득매질의 양 측에 배치되어 상기 빛을 편광시키는 제1 편광 조절기; 상기 제1 공진부 및 상기 파장가변 필터부 사이에서 상기 빛을 순환시키는 제1 광 순환기; 상기 제1 광 순환기에 연결되어 상기 파장가변 필터부를 통과한 빛을 단일 종파 모드로 변환하는 제1 매듭 공진기; 및 상기 제1 매듭 공진기에서 단일 종파 모드로 변환된 빛을 선택적으로 출력시키는 제1 광 커플러를 포함할 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 제1 광 커플러에 의해 상기 제1 매듭 공진기에서 단일 종파 모드로 변환된 빛의 일부는 출력되고 상기 빛의 나머지 일부는 상기 제1 편광 조절기에 거쳐 상기 제1 양자폭포 이득매질에 전달되어 증폭될 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는, 상기 제1 공진부에서 발진된 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자; 상기 회절격자에서 특정 파장으로 분산된 빛을 반사시키는 폴리곤 미러; 및 상기 회절격자 및 상기 폴리곤 미러 사이에 배치되어 상기 빛의 크기를 조절하는 렌즈;를 포함할 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는 상기 폴리곤 미러의 일면에서 반사된 빛이 도달되는 복수 개의 미러를 더 포함하고, 상기 복수 개의 미러는 상기 폴리곤 미러의 일면을 향하여 서로 다른 각도로 경사지게 배치될 수 있다.

일 측에 의하면, 광섬유에 의해 링 형상으로 마련되어, 상기 제1 공진부와 상기 파장가변 필터부의 일부를 공유하도록 연결된 제2 공진부를 더 포함하고, 상기 제2 공진부는, 광원으로부터 입사된 빛을 증폭시키는 제2 양자폭포 이득매질; 상기 제2 양자폭포 이득매질의 양 측에 배치되어 상기 빛을 편광시키는 제2 편광 조절기; 상기 제2 공진부 및 상기 파장가변 필터부 사이에 상기 빛을 순환시키는 제2 광 순환기; 상기 제2 광 순환기에 연결되어 상기 빛을 단일 종파 모드로 변환하는 제2 매듭 공진기; 및 상기 제2 매듭 공진기에서 단일 종파 모드로 변환된 빛을 선택적으로 출력시키는 제2 광 커플러;를 포함하고, 상기 제1 광 커플러 및 상기 제2 광 커플러는 제3 광 커플러에 의해 서로 연결되어, 상기 제3 커플러를 통해 빛을 외부로 출력시킬 수 있다.

일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는, 상기 제1 공진부에서 발진된 빛을 파장별로 분산시키는 제1 회절격자; 상기 제2 공진부에서 발진된 빛을 파장별로 분산시키는 제2 회절격자; 및 상기 제1 회절격자 및 상기 제2 회절격자에서 분산된 빛을 각각 반사시키는 폴리곤 미러;를 포함하고, 상기 제1 회절격자에서 분산된 빛과 상기 제2 회절격자에서 분산된 빛은 상기 폴리곤 미러의 서로 다른 면에 도달될 수 있다.

일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 복수 개의 반사면을 구비하는 폴리곤 미러를 이용하여 특정 파장의 빛을 선택적으로 발진시켜 출력할 수 있고, 폴리곤 미러의 반사면에서 반사된 빛이 도달되는 복수 개의 미러를 구비하거나 폴리곤 미러의 반사면 개수를 늘림으로써 파장가변 속도를 향상시킬 수 있다.

일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 폴리곤 미러가 회전하면서 폴리곤 미러에서 면이 맞닿아 있는 부분이 파장 가변에서 최고점과 최저점을 이어주는 역할을 하여 보다 안정적이고 일정한 속도로 파장가변을 수행할 수 있다.

일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 양자폭포 이득 매질을 구비하고, 회절격자, 폴리곤 미러 및 선택적 투과 요소에 골드, 실버 또는 알루미늄 코팅을 하여 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 빛을 발진시킬 수 있다.

일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 공진부에 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계로 마련된 파장가변 필터부를 연결함으로써 공진부에서 발생된 노이즈를 제거할 수 있고, 하나의 파장가변 필터부에 복수 개의 공진부가 병렬로 연결되어 보다 넓은 범위의 빛을 발진시킬 수 있다.

일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 중적외선 영역에서 암모니아나 메탄을 포함하는 다양한 종류의 가스를 측정하는 센서 시스템에 활용될 수 있고, 링 형상으로 마련된 공진부의 개수를 늘림으로써 보다 넓은 범위의 파장 대에서 파장가변 레이저를 발진시켜 더 많은 종류의 가스를 측정할 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 광학 시스템에서 복수 개의 미러가 더 포함된 모습을 도시한다.
도 3은 제2 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 4는 제3 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 5는 제3 실시예에 따른 광학 시스템에서 복수 개의 회절격자가 구비된 모습을 도시한다.

이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 제1 실시예에 따른 광학 시스템을 도시하고, 도 2는 제1 실시예에 따른 광학 시스템에서 복수 개의 미러가 더 포함된 모습을 도시한다.

도 1을 참조하여, 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)은 양자폭포 이득매질(100) 및 파장가변 필터부(100)를 포함할 수 있다.

상기 양자폭포 이득매질(Quantum cascade gain medium; 100)은 광원(미도시)으로부터 입사된 빛을 증폭시킬 수 있다.

이때, 양자폭포 이득매질(100)을 사용함으로써, 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 광원을 증폭시킬 수 있다.

상기 양자폭포 이득매질(100)에서 증폭된 빛은 파장가변 필터부(110)로 안내될 수 있다.

이때, 양자폭포 이득매질(100) 및 파장가변 필터부(110)는 서로 이격 배치될 수 있으며, 이를 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계라고 할 수 있다.

상기 파장가변 필터부(110)는 양자폭포 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시킬 수 있다.

구체적으로, 파장가변 필터부(110)는 양자폭포 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자(112) 및 회절격자(112)에서 특정 파장으로 분산된 빛을 반사시키는 폴리곤 미러(114)를 포함할 수 있다.

상기 회절격자(112)는 복수 개의 격자가 구비되어 양자폭포 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 회절시킬 수 있으며, 빛의 파장에 따라 빛의 회절 각도가 다르게 될 수 있다.

이때, 회절격자(112)에 예를 들어 알루미늄 코팅을 함으로써 중적외선 영역을 포함하는 넓은 파장 영역의 분산이 가능하게 할 수 있다.

상기 폴리곤 미러(114)에는 복수 개의 반사면이 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 반사면은 서로 맞닿아 있을 수 있다.

이때, 폴리곤 미러(114)에는 금, 은, 알루미늄을 포함하는 다양한 코팅을 함으로써 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 파장을 반사 또는 스캐닝할 수 있다.

도 1에는 폴리곤 미러(114)가 12개의 반사면을 구비하도록 도시되었으나, 폴리곤 미러(114)의 반사면의 개수는 이에 국한되지 아니하며, 다양한 수로 마련될 수 있음은 당연하다.

다만, 반사면의 개수가 많아질수록 폴리곤 미러(114)의 보다 작은 각도의 변화로 동일한 파장가변 효과를 얻을 수 있으므로 파장가변 속도가 향상될 수 있다.

또한, 구체적으로 도시되어 있지는 않으나, 폴리곤 미러(114)를 회전시키는 구동 모터가 구비되어, 상기 폴리곤 미러(114)가 회전축을 중심으로 회전될 수 있다. 이에 의해 폴리곤 미러(114)는 회전축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.

이러한 폴리곤 미러(114)의 회전에 의하여 회절격자(112)로부터 폴리곤 미러(114)에 도달된 지점과 폴리곤 미러(114)로부터 회절격자(112)에 반사되는 지점이 폴리곤 미러(114)의 일면 내에서 서로 다르게 될 수 있다.

예를 들어, 폴리곤 미러(114)가 시계 방향으로 회전되는 경우, 폴리곤 미러(114)로부터 회절격자(112)에 반사되는 지점은 회절격자(112)로부터 폴리곤 미러(114)에 도달된 지점으로부터 반시계 방향으로 이격되어 위치될 수 있다.

반면, 폴리곤 미러(114)가 반시계 방향으로 회전되는 경우, 폴리곤 미러(114)로부터 회절격자(112)에 반사되는 지점은 회절격자(112)로부터 폴리곤 미러(114)에 도달된 지점으로부터 시계 방향으로 이격되어 위치될 수 있음은 당연하다.

더 나아가, 폴리곤 미러(114)가 회전하게 되면 복수 개의 반사면이 서로 맞닿아 있는 부분이 파장 가변에서의 최고점과 최저점을 이어주는 역할을 하므로 보다 안정적이고 일정한 속도로 파장가변을 수행할 수 있다. 그리고 폴리곤 미러(114)가 회전함으로써 중적외선 영역을 포함하는 보다 넓은 영역의 분산된 파장을 반사 또는 스캐닝(scanning)할 수 있다.

또한, 상기 양자폭포 이득매질(100)에서 증폭된 빛은 회절격자(112)에서 파장별로 서로 다른 각도로 회절되어 폴리곤 미러(114)의 서로 다른 면에 전달되어 반사될 수 있다.

예를 들어, 회절격자(112)에서 제1 파장으로 분산된 빛은 L1 경로를 따라 폴리곤 미러(114)의 일면에 전달되어 반사될 수 있으며, 회절격자(112)에서 제2 파장으로 분산된 빛은 L2 경로를 따라 폴리곤 미러(114)의 타면에 전달되어 반사될 수 있다.

이와 같이 회절격자(112)에서 서로 다른 파장으로 분산된 빛이 상호 간섭 없이 서로 다른 경로를 통해 폴리곤 미러(114)에 전달되고 폴리곤 미러(114)로부터 반사되어, 추후 특정 파장의 빛만을 출력 가능하게 할 수 있다.

또한, 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서는 양자폭포 이득매질(100)에서 증폭된 빛이 회절격자(112)에서 특정 파장으로 분산되어 폴리곤 미러(114)에 전달되는 것으로 설명되었으나, 경우에 따라서는 양자폭포 이득매질(100)에서 증폭된 빛이 폴리곤 미러(114)에서 반사된 후 회절격자(112)에서 특정 파장으로 분산될 수 있음은 당연하다.

또한, 상기 회절격자(112) 및 폴리곤 미러(114) 사이에는 제1 렌즈(116)가 더 포함될 수 있다.

상기 제1 렌즈(116)는 회절격자(112)에서 분산된 빛이 폴리곤 미러(114)의 일면에 도달되고 폴리곤 미러(114)로부터 반사된 빛이 회절격자(112)에 도달되도록 빛의 크기를 확대 또는 축소시킬 수 있다.

예를 들어 제1 렌즈(116)는 복수 개의 볼록 렌즈로 마련될 수 있으며, 회절격자(112)에서 분산된 빛의 크기를 축소시켜 폴리곤 미러(114)의 일면에 도달하게 할 수 있다. 다시 말해서, 제1 렌즈(116)는 회절격자(112)에서 분산된 빛의 상 크기를 폴리곤 미러(114)의 일면에 모두 들어오게 할 수 있다. 게다가, 제1 렌즈(116)는 폴리곤 미러(114)로부터 반사된 빛이 제1 렌즈(116)를 거쳐 회절격자(112)에 도달되게 할 수 있다.

이때, 회절격자(112) 및 폴리곤 미러(114) 사이에 배치된 제1 렌즈(116)의 개수 및 종류는 이에 국한되지 아니하며, 회절격자(112)에서 분산된 빛이 폴리곤 미러(114)의 일면에 도달되게 할 수 있고 폴리곤 미러(114)로부터 반사된 빛이 회절격자(112)에 도달되게 할 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.

추가적으로, 양자폭포 이득매질(100)의 일 측에는 제2 렌즈(102)가 배치되고 양자폭포 이득매질(100)의 타 측에는 제3 렌즈(104)가 배치될 수 있다.

예를 들어 제2 렌즈(102)는 양자폭포 이득매질(100) 및 레이저 출력단(미도시) 사이에 배치될 수 있고, 제3 렌즈(104)는 양자폭포 이득매질(100) 및 파장가변 필터부(110), 특히 회절격자(112) 사이에 배치될 수 있다.

상기 제2 렌즈(102) 및 제3 렌즈(104)는 전술된 제1 렌즈(116)와 마찬가지로 빛의 크기를 조절하는 역할을 할 수 있다.

구체적으로, 제2 렌즈(102)는 양자폭포 이득매질(100)로부터 레이저 출력단을 향하는 빛의 크기를 조절할 수 있고, 제3 렌즈(104)는 양자폭포 이득매질(100)로부터 파장가변 필터부(110)를 향하는 빛의 크기 및 파장가변 필터부(110)로부터 양자폭포 이득매질(100)을 향하는 빛의 크기를 조절할 수 있다.

또한, 양자폭포 이득매질(100)에는 선택적 투과 요소(120)가 연결될 수 있다.

상기 선택적 투과 요소(120)는 예를 들어 소량의 빛을 투과시킬 수 있는 미러로 마련될 수 있으며, 빛의 일부는 투과시키고 빛의 나머지 일부는 반사시킬 수 있다.

구체적으로, 선택적 투과 요소(120)는 제2 렌즈(102)로부터 레이저 출력단을 향하여 이격 배치될 수 있다. 이에 의해, 선택적 투과 요소(120)는 파장가변 필터부(110)에서 발진된 빛의 일부를 외부로 출력시키고, 파장가변 필터부(110)에서 발진된 빛의 나머지 일부는 양자폭포 이득매질(100)로 다시 전달하여 증폭시킬 수 있다.

이때, 선택적 투과 요소(120)에 금, 은, 알루미늄을 포함하는 다양한 코팅을 함으로써, 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 파장대가 발진 및 출력될 수 있다.

한편, 상기 파장가변 필터부(110)에서 파장가변 속도를 향상시키기 위하여 복수 개의 미러가 활용될 수 있다.

특히 도 2를 참조하여, 복수 개의 미러(118)는 폴리곤 미러(114)의 일면으로부터 반사된 빛이 도달될 수 있도록 폴리곤 미러(114)로부터 이격되어 배치될 수 있다.

이때, 복수 개의 미러(118)는 폴리곤 미러(114)의 일면을 향하여 서로 다른 각도로 경사지게 배치될 수 있다.

도 2에는 복수 개의 미러(118)가 두 개의 미러로 마련된 것으로 도시되었으나, 복수 개의 미러(118)의 개수는 이에 국한되지 아니하며, 다양한 개수로 마련될 수 있음은 당연하다.

상기 복수 개의 미러(118)에는 서로 동일한 파장을 갖는 빛이 도달될 수 있으며, 복수 개의 미러(118)에 분할되어 도달된 후 다시 폴리곤 미러(114)를 향하여 반사될 수 있다.

이때, 복수 개의 미러(118)의 개수를 늘림으로써 폴리곤 미러(114)의 보다 작은 각도의 변화로 동일한 파장가변 효과를 얻을 수 있으므로 파장가변 속도를 향상시킬 수 있다. 이에 의해 레이저 출력단을 통하여 특정 파장의 빛이 출력되는 속도 또한 향상될 수 있다.

구체적으로 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)은 다음과 같이 작동될 수 있다.

우선 광원으로부터 입사된 빛이 양자폭포 이득매질(100)에서 증폭되어 제3 렌즈(104)를 통하여 파장가변 필터부(110), 특히 회절격자(112)에 안내된다.

그런 다음 양자폭포 이득매질(100)에서 증폭된 빛이 회절격자(112)에서 특정 파장의 빛으로 분산되고, 회절격자(112)에서 특정 파장으로 분산된 빛은 제1 렌즈(116)를 통하여 회전하는 폴리곤 미러(114)의 일면에 도달된다.

이어서 회전하는 폴리곤 미러(114)의 일면으로부터 반사된 빛은 제1 렌즈(116)를 통하여 회절격자(112)에 도달되고, 회절격자(112)에 도달된 빛은 제3 렌즈(104)를 통하여 양자폭포 이득매질(100)에 도달된다.

상기 양자폭포 이득매질(100)에 도달된 빛은 제2 렌즈(102)를 통하여 선택적 투과 요소(120)에 도달된다.

상기 선택적 투과 요소(120)에서 빛의 일부는 선택적 투과 요소(120)를 통하여 레이저 출력단에서 출력되고, 빛의 나머지 일부는 다시 양자폭포 이득매질(100)로 전달되어 증폭된다.

이와 같이 양자폭포 이득매질(100)에서 증폭된 빛이 파장가변 필터부(110)에서 특정 파장의 빛으로 발진되어 양자폭포 이득매질(100)에 반환되어 레이저 출력단을 통하여 출력될 수 있다.

따라서 제1 실시예에 따른 광학 시스템은 복수 개의 반사면을 구비하는 폴리곤 미러를 이용하여 특정 파장의 빛을 선택적으로 발진시켜 출력할 수 있고, 폴리곤 미러의 반사면에서 반사된 빛이 도달되는 복수 개의 미러를 구비하거나 폴리곤 미러의 반사면 개수를 늘림으로써 파장가변 속도를 향상시킬 수 있다. 그리고 폴리곤 미러가 회전하면서 폴리곤 미러에서 면이 맞닿아 있는 부분이 파장 가변에서 최고점과 최저점을 이어주는 역할을 하여 보다 안정적이고 일정한 속도로 파장가변을 수행할 수 있으며, 양자폭포 이득 매질을 구비하고, 회절격자, 폴리곤 미러 및 선택적 투과 요소에 골드, 실버 또는 알루미늄 코팅을 하여 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 빛을 발진시킬 수 있다.

이상 제1 실시예에 따른 광학 시스템에 대하여 설명되었으며, 이하에서는 제2 실시예에 따른 광학 시스템 및 제3 실시예에 따른 광학 시스템에 대하여 설명된다.

도 3은 제2 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.

도 3을 참조하여, 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)은 제1 공진부(200) 및 파장가변 필터부(210)를 포함할 수 있다.

상기 제1 공진부(200)는 광섬유(F)에 의해 링 형상으로 마련될 수 있으며, 링 캐비티 시스템(ring cavity system)으로 구현될 수 있다.

구체적으로, 제1 공진부(200)는 제1 양자폭포 이득매질(202), 제1 편광 조절기(2022, 2024), 제1 광 순환기(204), 제1 매듭 공진기(206) 및 제1 광 커플러(208)을 포함할 수 있다.

상기 제1 양자폭포 이득매질(202), 제1 편광 조절기(2022, 2024), 제1 광 순환기(204), 제1 매듭 공진기(206) 및 제1 광 커플러(208)는 서로 광섬유(F)에 의해 연결될 수 있다.

상기 제1 양자폭포 이득매질(202)은 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서 양자폭포 이득매질(202)에 대응되는 것으로서, 광원으로부터 입사된 빛을 증폭시킬 수 있다.

상기 제1 편광 조절기(2022, 2024)는 제1 양자폭포 이득매질(202)의 양 측에 연결되어 제1 공진부(200) 내의 빛을 편광시킬 수 있다.

상기 제1 광 순환기(204)는 제1 편광 조절기(2024)에 연결되어, 제1 공진부(200) 및 파장가변 필터부(210) 사이에서 빛을 순환시킬 수 있다.

구체적으로 제1 광 순환기(204)는 제1 편광 조절기(2024) 및 제1 매듭 공진기(206) 사이에 배치되고, 제1 광 순환기(204)의 일 측에는 파장가변 필터부(210)가 연결될 수 있다.

이에 의해 제1 양자폭포 이득매질(202) 및 제1 편광 조절기(2024)를 거친 빛이 제1 광 순환기(204)를 통하여 파장가변 필터부(210)에 전달될 수 있다.

또한, 파장가변 필터부(210)에서 특정 파장을 갖도록 발진된 빛은 제1 광 순환기(204)를 통하여 제1 공진부(200)에 다시 전달될 수 있다.

상기 제1 매듭 공진기(206)는 제1 광 순환기(204)에 연결되어, 제1 매듭 공진기(206)는 제1 광 순환기(204) 및 제1 광 커플러(208) 사이에 배치될 수 있다.

상기 제1 매듭 공진기(206)는 파장가변 필터부(210)를 통과한 빛을 단일 종파 모드로 변환시킬 수 있다.

이와 같이 제1 매듭 공진기(206)에 의해 제1 공진부(200) 내에 존재하는 다양한 모드의 빛을 단일 종파 모드로 변환시켜, 보다 효율적으로 특정 파장의 빛만을 출력시킬 수 있다.

상기 제1 광 커플러(208)는 제1 매듭 공진기(206)에 연결되어, 제1 광 커플러(208)는 제1 매듭 공진기(206) 및 제1 편광 조절기(2022) 사이에 배치될 수 있다.

상기 제1 광 커플러(208)는 제1 공진부(200)로부터 빛을 선택적으로 출력시킬 수 있다.

구체적으로 제1 광 커플러(208)는 1:N 커플러로 마련되어, 빛의 일부는 레이저 출력단을 통해 외부로 출력시키고 빛의 나머지 일부는 제1 편광 조절기(2022)를 거쳐 제1 양자폭포 이득매질(202)에 전달되어 증폭될 수 있다.

전술된 제1 공진부(200)는 광섬유에 의하여 연결된 구조를 구비하여 제1 공진부(200) 내 빛에 노이즈가 발생될 수 있다.

이러한 노이즈를 방지하기 위하여 제1 공진부(200)에는 파장가변 필터부(210)가 연결될 수 있다.

상기 파장가변 필터부(210)는 제1 실시예에 따른 파장가변 필터부(210)에 대응되는 것으로서, 제1 공진부(200) 내에서 발진된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시켜 출력되게 할 수 있다.

상기 파장가변 필터부(210)는 회절격자(212), 폴리곤 미러(214), 제1 렌즈(216) 및 제2 렌즈(218)를 포함할 수 있다.

상기 회절격자(212)는 제1 공진부(200)에서 발진된 빛을 파장별로 분산시킬 수 있고, 상기 폴리곤 미러(214)는 회전하면서 회절격자(212)에서 특정 파장으로 분산된 빛을 반사시킬 수 있으며, 상기 제1 렌즈(216)는 회절격자(212) 및 폴리곤 미러(214) 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절할 수 있고, 상기 제2 렌즈(218)는 제1 광 순환기(204) 및 회절격자(212) 사이에 배치되어 제1 공진부(200)로부터의 빛을 회절격자(212)에 안내할 수 있다.

또한, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 파장가변 필터부(210)는 폴리곤 미러(214)의 일면으로부터 반사된 빛이 도달되도록 폴리곤 미러(214)의 일면을 향하여 서로 다른 각도로 경사지게 이격 배치된 복수 개의 미러를 더 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 미러를 구비함으로써 파장가변 속도를 향상시킬 수 있으며, 이에 대하여는 제1 실시예에 따른 광학 시스템에서 전술된 바와 같다.

구체적으로 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)은 다음과 같이 작동될 수 있다.

우선 광원으로부터 입사된 빛이 양자폭포 이득매질(202)에서 증폭되고, 양자폭포 이득매질(202)에서 증폭된 빛은 광섬유(F)를 통하여 제1 편광조절기(2024)에 의해 편광된 후, 광섬유(F)를 통하여 제1 광 순환기(204)에 도달된다.

제1 광 순환기(204)에서 빛은 파장가변 필터부(210), 특히 제2 렌즈(218)에 전달되며, 제2 렌즈(218)로부터 이격 배치된 회절격자(212)에 의해 빛이 특정 파장의 빛으로 분산된다.

회절격자(212)에서 특정 파장으로 분산된 빛은 제1 렌즈(216)를 통하여 회전하는 폴리곤 미러(214)의 일면에 도달된다.

이어서 회전하는 폴리곤 미러(214)의 일면으로부터 반사된 빛은 제1 렌즈(216)를 통하여 회절격자(212)에 도달되고, 회절격자(212)에 도달된 빛은 제2 렌즈(218)를 통하여 제1 광 순환기(204)에 도달된다.

이와 같이 파장가변 필터부(210)에서 발진된 후 제1 공진부(200)에 복귀된 빛은 제1 광 순환기(204)에 연결된 제1 매듭 공진기(206)를 지나면서 단일 종파 모드로 변환된다.

마지막으로 제1 매듭 공진기(206)에서 단일 종파 모드로 변환된 빛은 제1 광 커플러(208)에 도달된다.

구체적으로, 제1 매듭 공진기(206)에서 단일 종파 모드로 변환된 빛의 일부는 레이저 출력단(미도시)을 통하여 외부로 출력되고 제1 매듭 공진기(206)에서 단일 종파 모드로 변환된 빛의 나머지 일부는 제1 편광 조절기(2022)를 지나 제1 양자폭포 이득매질(202)로 전달되어 증폭된다.

이와 같이 제1 공진부(200)의 제1 양자폭포 이득매질(202)에서 증폭된 빛은 파장가변 필터부(210)에서 특정 파장의 빛으로 발진되고 제1 공진부(200)로 다시 전달되며 제1 매듭 공진기(206)를 지나면서 단일 종파 모드로 변환되어 레이저 출력단을 통하여 출력될 수 있다.

도 4는 제3 실시예에 따른 광학 시스템을 도시하고, 도 5는 제3 실시예에 따른 광학 시스템에서 복수 개의 회절격자가 구비된 모습을 도시한다.

도 4를 참조하여, 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)은 제1 공진부(300), 제2 공진부(310) 및 파장가변 필터부(320)를 포함할 수 있다.

전술된 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)의 경우 하나의 링 캐비티 구조를 구비하였으나, 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)은 복수 개의 링 캐비티 구조를 구비한다는 점에서 차이점이 존재한다.

이때, 상기 제1 공진부(300) 및 상기 제2 공진부(310)의 구성은 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)의 제1 공진부(200)에 대응되는 것으로서, 상기 제1 공진부(300) 및 상기 제2 공진부(310)의 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고, 이하에서는 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)과 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

상기 제1 공진부(300)는 서로 광섬유(F)에 의해 연결된 제1 양자폭포 이득매질(302), 제1 편광 조절기(3022, 3024), 제1 광 순환기(304), 제1 매듭 공진기(306) 및 제1 광 커플러(308)을 포함할 수 있다.

상기 제2 공진부(310)는 서로 광섬유(F)에 의해 연결된 제2 양자폭포 이득매질(312), 제2 편광 조절기(3122, 3124), 제2 광 순환기(314), 제2 매듭 공진기(316) 및 제2 광 커플러(318)을 포함할 수 있다.

이때, 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)는 제3 광 커플러(C)에 의해 연결되어, 제3 광 커플러(C)를 통해 빛을 외부로 출력시킬 수 있다.

상기 제3 광 커플러(C) 또한 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)와 마찬가지로 빛을 선택적으로 출력시킬 수 있어, 제1 광 커플러(308)에서 출력된 빛과 제2 광 커플러(318)에서 출력된 빛 중 일부는 제3 광 커플러(C)를 통해 출력되고, 나머지 일부는 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)로 반사되게 할 수 있다.

이에 의해 제1 공진부(300)에서 출력된 빛과 제2 공진부(310)에서 출력된 빛 중 일부는 레이저 출력단에서 출력되고, 제1 공진부(300)에서 출력된 빛과 제2 공진부(310)에서 출력된 빛 중 나머지 일부는 제1 공진부(300) 및 제2 공진부(310)로 반환될 수 있다.

또한, 제1 공진부(300) 및 제2 공진부(310)는 파장가변 필터부(320)를 공유할 수 있다. 다시 말해서 파장가변 필터부(320)에 대하여 제1 공진부(300) 및 제2 공진부(310)가 서로 병렬로 연결될 수 있다.

특히 도 4 및 5를 참조하여, 상기 파장가변 필터부(320)는 복수 개의 회절격자(322), 폴리곤 미러(324), 복수 개의 제1 렌즈(326) 및 복수 개의 제2 렌즈(328)를 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 회절격자(322)는 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)를 포함할 수 있다.

상기 제1 회절격자(3222)는 제1 공진부(300)에서 발진된 빛을 파장별로 분산시킬 수 있으며, 상기 제2 회절격자(3224)는 제2 공진부(310)에서 발진된 빛을 파장별로 분산시킬 수 있다.

이때, 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)는 서로 다른 각도로 배치될 수 있으며, 서로 동일하거나 다른 파장을 갖는 빛으로 분산시킬 수 있다.

상기 폴리곤 미러(324)는 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)로부터 이격 배치될 수 있다.

이때, 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)에서 각각 분산된 빛은 폴리곤 미러(324)의 서로 다른 면에 도달되고, 폴리곤 미러(324)가 회전하면서 제1 회절격자(3222)에서 분산된 빛과 제2 회절격자(3224)에서 분산된 빛을 각각 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)를 향하여 반사시킬 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 제1 렌즈(326)는 상부 제1 렌즈(3262) 및 하부 제1 렌즈(3264)를 포함할 수 있다.

이때, 상부 및 하부는 도 5에 도시된 모습을 참조하여 두 개의 제1 렌즈의 상대적인 위치에 의해 결정된 것이다.

상기 상부 제1 렌즈(3262)는 제1 회절격자(3222) 및 폴리곤 미러(324) 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절할 수 있으며, 상기 하부 제1 렌즈(3264)는 제2 회절격자(3224) 및 폴리곤 미러(324) 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절할 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 제2 렌즈(328)는 좌측 제2 렌즈(3282) 및 우측 제2 렌즈(3284)를 포함할 수 있다.

이때, 좌측 및 우측은 도 4에 도시된 모습을 참조하여 두 개의 제2 렌즈의 상대적인 위치에 의해 결정된 것이다.

상기 좌측 제2 렌즈(3282)는 제1 광 순환기(304)와 제1 회절격자(3222) 사이에 배치되어 제1 공진부(300)에서 발진된 빛을 제1 회절격자(3222)에 전달할 수 있다.

상기 우측 제2 렌즈(3284)는 제2 광 순환기(314)와 제2 회절격자(3224) 사이에 배치되어 제2 공진부(310)에서 발진된 빛을 제2 회절격자(3224)에 전달할 수 있다.

구체적으로 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)은 다음과 같이 작동될 수 있다.

우선 서로 다른 파장을 갖는 빛이 제1 양자폭포 이득매질(302) 및 제2 양자폭포 이득매질(304)에 각각 입사되어 증폭된다.

상기 제1 양자폭포 이득매질(302)에서 증폭된 빛은 제1 편광 조절기(3022) 및 제1 광 순환기(304)를 거쳐 파장가변 필터부(320)에 전달되고, 상기 제2 양자폭포 이득매질(312)에서 증폭된 빛은 제2 편광 조절기(3122) 및 제2 광 순환기(314)를 거쳐 파장가변 필터부(320)에 전달된다.

이때, 제1 양자폭포 이득매질(302)에서 증폭된 빛은 파장가변 필터부(320)의 좌측 제2 렌즈(3282)를 통해 제1 회절격자(3222)에 안내되어 제1 회절격자(3222)에서 특정 파장의 빛으로 분산되고 상부 제1 렌즈(3262)를 거쳐 회전하는 폴리곤 미러(324)의 일면에 도달된다.

이와 동시적으로, 제2 양자폭포 이득매질(312)에서 증폭된 빛은 파장가변 필터부(320)의 우측 제2 렌즈(3284)를 통해 제2 회절격자(3224)에 안내되어 제2 회절격자(3224)에서 특정 파장의 빛으로 분산되고 하부 제1 렌즈(3264)를 거쳐 회전하는 폴리곤 미러(324)의 타면에 도달된다.

상기 폴리곤 미러(324)의 일면으로부터 반사된 빛은 상부 제1 렌즈(3262), 제1 회절격자(3222) 및 좌측 제2 렌즈(3282)를 거쳐 제1 광 순환기(304)에 도달되고, 상기 폴리곤 미러(324)의 타면으로부터 반사된 빛은 하부 제1 렌즈(3264), 제2 회절격자(3224) 및 우측 제2 렌즈(3284)를 거쳐 제2 광 순환기(314)에 도달된다.

이어서 제1 광 순환기(304)에 도달된 빛은 제1 매듭 공진기(306)를 거쳐 단일 종파 모드로 변환되고, 제1 광 커플러(308)로 전달되어 선택적으로 출력된다. 이와 마찬가지로, 제2 광 순환기(314)에 도달된 빛은 제2 매듭 공진기(316)를 거쳐 단일 종파 모드로 변환되고, 제2 광 커플러(318)로 전달되어 선택적으로 출력된다.

구체적으로, 제1 광 커플러(308)에서 빛의 일부는 제3 광 커플러(C)를 향해 출력되고, 빛의 나머지 일부는 제1 편광 조절기(3024)를 거쳐 제1 양자폭포 이득매질(302)로 전달되어 증폭된다. 이와 마찬가지로, 제2 광 커플러(318)에서 빛의 일부는 출력되고, 빛의 나머지 일부는 제2 편광 조절기(3124)를 거쳐 제2 양자폭포 이득매질(312)로 전달되어 증폭된다.

제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)로부터 제3 광 커플러(C)를 향해 출력된 빛은 제3 광 커플러(C)에서 결합되고, 제3 광 커플러(C)에서 결합된 빛 중 일부는 제3 광 커플러(C)를 통해 레이저 출력단에서 외부로 출력되고, 제3 광 커플러(C)에서 결합된 빛 중 나머지 일부는 제1 공진부(300) 및 제2 공진부(310)로 반사될 수 있다.

이와 같이 제1 공진부(300)의 제1 양자폭포 이득매질(302)에서 증폭된 빛과 제2 공진부(310)의 제2 양자폭포 이득매질(312)에서 증폭된 빛은 하나의 폴리곤 미러를 공유하여 서로 상호 간섭 없이 특정 파장을 갖는 하나의 빛으로 발진시켜 제3 광 커플러(C)를 통해 레이저 출력단에서 출력될 수 있다.

따라서, 제2 실시예에 따른 광학 시스템 및 제3 실시예에 따른 광학 시스템은 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 공진부에 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계로 마련된 파장가변 필터부를 연결함으로써 공진부에서 발생된 노이즈를 제거할 수 있고, 하나의 파장가변 필터부에 복수 개의 공진부가 병렬로 연결되어 보다 넓은 범위의 빛을 발진시킬 수 있다.

게다가, 중적외선 영역에서 암모니아나 메탄을 포함하는 다양한 종류의 가스를 측정하는 센서 시스템에 활용될 수 있고, 링 형상으로 마련된 공진부의 개수를 늘림으로써 보다 넓은 범위의 파장 대에서 파장가변 레이저를 발진시켜 더 많은 종류의 가스를 측정할 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.

10: 제1 실시예에 따른 광학 시스템
100: 양자폭포 이득매질
102: 제2 렌즈
104: 제3 렌즈
110: 파장가변 필터부
112: 회절격자
114: 폴리곤 미러
116: 제1 렌즈
118: 미러
120: 선택적 투과 요소
20: 제2 실시예에 따른 광학 시스템
200: 제1 공진부
202: 제1 양자폭포 이득매질
2022, 2024: 제1 편광 조절기
204: 제1 광 순환기
206: 제1 매듭 공진기
208: 제1 광 커플러
210: 파장가변 필터부
212: 회절격자
214: 폴리곤 미러
216: 제1 렌즈
2018: 제2 렌즈
30: 제3 실시예에 따른 광학 시스템
300: 제1 공진부
302: 제1 양자폭포 이득매질
3022, 3024: 제1 편광 조절기
304: 제1 광 순환기
306: 제1 매듭 공진기
308: 제1 광 커플러
310: 제2 공진부
312: 제2 양자폭포 이득매질
3122, 3124: 제2 편광 조절기
314: 제2 광 순환기
316: 제2 매듭 공진기
318: 제2 광 커플러
C: 제3 광 커플러
320: 파장가변 필터부
322: 복수 개의 회절격자
3222: 제1 회절격자
3224: 제2 회절격자
324: 폴리곤 미러
326: 복수 개의 제1 렌즈
3262: 상부 제1 렌즈
3264: 하부 제1 렌즈
328: 복수 개의 제2 렌즈
3282: 좌측 제2 렌즈
3284: 우측 제2 렌즈

Claims

광원으로부터 입사된 빛을 증폭시키는 복수 개의 양자폭포 이득매질; 및
상기 복수 개의 양자폭포 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;
를 포함하고,
상기 파장가변 필터부는 상기 복수 개의 양자폭포 이득매질에서 증폭된 빛을 반사시키는 폴리곤 미러를 포함하고,
상기 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 빛은 복수 개의 빛으로 분할되어 파장가변 속도가 향상되며,
상기 파장가변 필터부는,
상기 복수 개의 양자폭포 이득매질 중 하나에서 증폭된 빛을 파장별로 분산시키는 제1 회절격자; 및
상기 복수 개의 양자폭포 이득매질 중 다른 하나에서 증폭된 빛을 파장별로 분산시키는 제2 회절격자;
를 더 포함하고,
상기 제1 회절격자에서 분산된 빛과 상기 제2 회절격자에서 분산된 빛은 상기 폴리곤 미러의 서로 다른 면에 도달되는 광학 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 빛이 도달되는 복수 개의 미러를 더 포함하고, 상기 복수 개의 미러는 상기 폴리곤 미러의 일면을 향하여 서로 다른 각도로 경사지게 배치되는 광학 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 파장가변 필터부는,
상기 제1 회절격자 및 상기 폴리곤 미러 사이에 배치된 제1 렌즈;
상기 제2 회절격자 및 상기 폴리곤 미러 사이에 배치된 제2 렌즈
를 더 포함하고,
상기 제1 렌즈는 상기 제1 회절격자에서 분산된 빛이 상기 폴리곤 미러의 일면에 도달되고 상기 폴리곤 미러로부터 반사된 빛이 상기 제1 회절격자에 도달되도록 상기 빛의 크기를 확대 또는 축소시키고,
상기 제2 렌즈는 상기 제2 회절격자에서 분산된 빛이 상기 폴리곤 미러의 타면에 도달되고 상기 폴리곤 미러로부터 반사된 빛이 상기 제2 회절격자에 도달되도록 상기 빛의 크기를 확대 또는 축소시키는 광학 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 양자폭포 이득매질의 양측에 배치된 렌즈를 더 포함하는 광학 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 양자폭포 이득매질에 연결된 선택적 투과 요소를 더 포함하고, 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 일부는 출력되고 상기 빛의 나머지 일부는 상기 복수 개의 양자폭포 이득매질에 전달되어 증폭되는 광학 시스템.
광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 제1 공진부;
광섬유에 의해 링 형상으로 마련되어, 상기 제1 공진부와 파장가변 필터부의 일부를 공유하도록 연결된 제2 공진부;
상기 제1 공진부 및 상기 제2 공진부에 연결되어 상기 제1 공진부 및 상기 제2 공진부에서 발진된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;
를 포함하고,
상기 파장가변 필터부에 의해 상기 제1 공진부 및 상기 제2 공진부에서 발생된 노이즈가 제거되며,
상기 파장가변 필터부는,
상기 제1 공진부에서 발진된 빛을 파장별로 분산시키는 제1 회절격자;
상기 제2 공진부에서 발진된 빛을 파장별로 분산시키는 제2 회절격자; 및
상기 제1 회절격자 및 상기 제2 회절격자에서 분산된 빛을 각각 반사시키는 폴리곤 미러;
를 포함하고,
상기 제1 회절격자에서 분산된 빛과 상기 제2 회절격자에서 분산된 빛은 상기 폴리곤 미러의 서로 다른 면에 도달되는 광학 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1 공진부는,
광원으로부터 입사된 빛을 증폭시키는 제1 양자폭포 이득매질;
상기 제1 양자폭포 이득매질의 양 측에 배치되어 상기 빛을 편광시키는 제1 편광 조절기;
상기 제1 공진부 및 상기 파장가변 필터부 사이에서 상기 빛을 순환시키는 제1 광 순환기;
상기 제1 광 순환기에 연결되어 상기 파장가변 필터부를 통과한 빛을 단일 종파 모드로 변환하는 제1 매듭 공진기; 및
상기 제1 매듭 공진기에서 단일 종파 모드로 변환된 빛을 선택적으로 출력시키는 제1 광 커플러;
를 포함하는 광학 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제1 광 커플러에 의해 상기 제1 매듭 공진기에서 단일 종파 모드로 변환된 빛의 일부는 출력되고 상기 빛의 나머지 일부는 상기 제1 편광 조절기에 거쳐 상기 제1 양자폭포 이득매질에 전달되어 증폭되는 광학 시스템.
제7항에 있어서,
상기 파장가변 필터부는,
상기 제1 회절격자 및 상기 폴리곤 미러 사이에 배치되어 상기 빛의 크기를 조절하는 제1 렌즈; 및
상기 제2 회절격자 및 상기 폴리곤 미러 사이에 배치되어 상기 빛의 크기를 조절하는 제2 렌즈;
를 더 포함하는 광학 시스템.
제10항에 있어서,
상기 파장가변 필터부는 상기 폴리곤 미러의 일면에서 반사된 빛이 도달되는 복수 개의 미러를 더 포함하고, 상기 복수 개의 미러는 상기 폴리곤 미러의 일면을 향하여 서로 다른 각도로 경사지게 배치되는 광학 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제2 공진부는,
광원으로부터 입사된 빛을 증폭시키는 제2 양자폭포 이득매질;
상기 제2 양자폭포 이득매질의 양 측에 배치되어 상기 빛을 편광시키는 제2 편광 조절기;
상기 제2 공진부 및 상기 파장가변 필터부 사이에 상기 빛을 순환시키는 제2 광 순환기;
상기 제2 광 순환기에 연결되어 상기 빛을 단일 종파 모드로 변환하는 제2 매듭 공진기; 및
상기 제2 매듭 공진기에서 단일 종파 모드로 변환된 빛을 선택적으로 출력시키는 제2 광 커플러;
를 포함하고,
상기 제1 광 커플러 및 상기 제2 광 커플러는 제3 광 커플러에 의해 서로 연결되어, 상기 제3 광 커플러를 통해 빛을 외부로 출력시키는 광학 시스템.
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