KR101770779B1 - 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공진기 내의 각기 다른 광경로 별 모드잠금 조건에 따른 출력광의 세기 변화에 대응하는 전기신호 주기의 변화를 이용하여 모드잠금 발진되는 출력광의 시간 변화를 이용한 측정 기기에 관한 것으로,광원 장치의 광신호의 세기를 제어하는 전기신호 발생부;상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;를 포함하는 것이다.

Description

모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기{The Measuring device using the time variation of the mode-locked oscillation output light intensity}

본 발명은 광원 장치에 관한 것으로, 구체적으로 공진기 내의 각기 다른 광경로 별 모드잠금 조건에 따른 출력광의 세기 변화에 대응하는 전기신호 주기의 변화를 이용하는 측정 기기에 관한 것이다.

일반적으로 모드 잠금 기술은 공진기 내에 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기를 가지는 주기적인 전기 신호를 가하여 짧은 광 펄스(optical pulse)를 만드는 광원 기술이다.

이때에 발진되는 출력광 펄스의 세기는 전기 신호의 주기가 광자의 일수시간의 정수 배에 해당하는 모드잠금 조건을 만족할 때에 가장 극대화되는 특성을 갖는다. 이러한 광원은 주로 광 통신 기술이나 별개의 장치로 구성된 영상 측정기기에 응용된다.

모드 잠금 레이저를 이용한 영상 측정기기는 빛의 결맞음(coherence) 현상을 이용하여 샘플(sample)의 깊이 방향 영상을 획득하는 장비인 광 결맞음 단층 영상기기(optical coherence tomography, OCT)를 포함한다.

상기 광 결맞음 단층 영상기기는 샘플의 내부 조직 단면을 영상화하여 볼 수 있는 이미징 시스템이다. 상기 광 결맞음 단층 영상기기는 추가적인 광 간섭계를 이용하여 근적외선 파장대의 광원의 간섭 원리를 이용한 기기이다.

특히, 상기 광 결맞음 단층 영상 기법은 샘플의 내부를 비 접촉하여 조영하는 영상 기법으로 최근 들어 이와 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다.

상기 광 결맞음 단층 영상기기에서, 깊이 방향의 정보 획득을 위하여 중심 파장 가변 레이저가 사용된다. 모드 잠금을 이용한 파장 가변 레이저에서는 분산 매개체 혹은 파장별 광 경로 차이 유도 소자 등을 사용하여 주기적 전기신호의 주기가 시간에 따라 변함에 따라 파장 별로 다른 모드 잠금 조건을 만족하여 발진하는 출력광을 이용하여 파장을 가변한다. 이때 주기를 시간에 따라 선형적으로 변화시킴에 따라 출력광의 파장은 선형적으로 변하지만 출력광의 세기는 일정하게 유지가 된다.

한편, 파장 가변 레이저는 높은 광 출력, 넓은 파장 가변 대역, 높은 파장 가변 선형성, 좁은 발진 선폭 등 영상 기기에 적용되기 위해서 여러 가지 특성을 만족 하여야 한다.

또한 파장 가변레이저를 이용한 광 단층 영상 기기의 최대 영상 깊이 혹은 표면 단차의 차이는 수 mm를 넘지 못하며 이는 광원의 coherence length(광결맞음 길이) 에 따라 결정된다.

이러한 파장 가변 레이저를 이용한 광 결맞음 단층 영상 기기는 도 1에서와 같이, 파장가변 광원부, 거리차 광간섭부, 광간섭신호 측정부, 시간-거리변환 신호처리부 등으로 구성되며 시간에 따라 변하는 광의 간섭 신호를 측정하여 거리정보를 얻기위한 추가적인 신호 처리를 하는 방법이다.

한편, 신호처리부에서는 시간 변화에 따른 선형성 보정, 시간-거리 간의 푸리에 변환 등 여러 가지의 신호 처리 과정을 거치기 때문에 시간적인 제약 및 제조비용 증가 등의 단점을 가진다.

특히, 깊이 측정 범위가 광원의 광결맞음 길이(coherence length)에 의해 제한되어 형상 측정 장치에 응용하는 것이 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0078766호 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0023187호 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0070305호

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 센서 측정 기기 및 영상 측정 기기 및 그에 사용되는 광원 장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, 공진기 내의 각기 다른 광경로 별 모드잠금 조건에 따른 출력광의 세기 변화에 대응하는 전기신호 주기의 변화를 이용하는 측정 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 공진기 내의 광경로 별로 각기 다른 전기 신호 주기 입력에 대응되는 출력광을 발진하는 광원에, 시간에 따라 변하는 전기신호 주기를 입력시켜 그에 대응되어 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 측정하여, 공진기 내의 광경로를 측정하는 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 공진기 내의 광경로 별로 각기 다른 전기 신호 주기 입력에 대응되는 출력광을 발진하는 광원에, 시간에 따라 변하는 전기신호 주파수를 입력시켜 그에 대응되어 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 측정하여 광경로에 대응되는 반사부 형상을 측정하는 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전기신호 주기에 해당하는 RF 주파수의 시간 제어를 통해 모드 잠금을 유도하여 공진기 내의 광 경로를 획득하는 방법 및 이를 이용한 측정 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 광원부의 반사부가 측정 수단이 되도록 구성하고, 광세기 출력의 시간 위치를 통하여 RF 주파수를 확인하여 상대적으로 모드 잠금이 일어나는 구간을 확인하여 깊이 정보를 획득할 수 있도록 한 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 각기 다른 광 경로에 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호로 제어되는 광이득부에 의하여 광 신호의 세기가 제어되는 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기는 광원 장치의 광신호의 세기를 제어하는 전기신호 발생부;상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기는 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부;공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기는 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;광 세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기는 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;광이득부에서 출력되는 광의 진행 경로를 변화시키는 광순환부;공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기는 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;전기신호 발생부의 주기적 전기신호에 의해 제어되는 전광소자부;상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부;공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기는 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;전기신호 발생부의 주기적 전기신호에 의해 제어되는 전광소자부;상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;광 세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기는 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;전기신호 발생부의 주기적 전기신호에 의해 제어되는 전광소자부;상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;광의 진행 경로를 변화시키는 광순환부;공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 반사부는, 광을 시간에 따라 위치를 이동하여 방출과 수신하는 스캐닝 조사부를 포함하고, 측정 대상물의 단수 개 혹은 복수 개의 반사층 간의 광경로 거리 차에 따른 위치 분포에 의하여 대상물 표면 및 내부 형상을 측정하는 형태인 것을 특징으로 한다.

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그리고 반사부는, 광을 광섬유로 방출과 수신하는 광접속부를 포함하고, 광섬유 내의 단수 개 혹은 복수 개의 반사층 간의 광경로 거리 차에 따른 위치 분포에 의하여 광섬유의 상태를 센서 측정하는 형태인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 공진기 내의 각기 다른 광경로 별 모드잠금 조건에 따른 출력광의 세기 변화에 대응하는 전기신호 주기의 변화를 이용하여 광원 장치의 효율을 높일 수 있다.

둘째, 광원에 전기신호 주기를 시간에 따라 선형적으로 변화시킴에 따라 대응되어 발진되는 출력광의 시간 변화를 측정하여 공진기 내의 광경로를 측정할 수 있다.

셋째, 반복하여 변하는 전기신호 주파수를 입력시켜 반복하여 발진되는 출력광의 시간 변화를 측정하여 광경로에 대응되는 반사부 형상을 측정할 수 있다.

넷째, 전기신호 주기에 해당하는 RF 주파수의 시간 제어를 통해 모드 잠금을 유도하여 공진기 내의 광 경로를 획득하는 방법 및 이를 이용한 영상 측정 기기를 제공한다.

다섯째, 광원부의 반사부가 측정 수단이 되도록 구성하고, 광세기 출력의 시간 위치를 통하여 주기에 해당하는 RF 주파수를 확인하여 상대적으로 모드 잠금이 일어나는 구간을 확인하여 깊이 정보를 획득할 수 있어 측정 기기의 구성이 용이하다.

여섯째, 각기 다른 광 경로에 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호로 제어되는 광이득부에 의하여 광신호의 세기가 제어되도록 하여 효율성을 높일 수 있다.

일곱째, 측정 장치에 적용시에 광원부의 반사부가 측정 수단이 되도록 구성하여 추가적인 거리차 광간섭부 또는 신호 처리 단계를 제거하여 영상 획득 속도를 높이고, 제조 비용을 줄일 수 있다.

여덟째, 깊이 측정 범위가 광원의 광결맞음 길이(coherence length)에 의해 제한되는 것을 억제하여 영상 측정 장치에 용이하게 응용할 수 있다.

도 1은 종래 기술의 광원 장치 및 측정 기기의 구성도
도 2 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치 및 측정 기기의 구성도
도 8a내지 도 8c는 본 발명의 실시 예에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치 및 측정 기기의 반사부의 상세 구성도
도 9는 반사부의 위치를 1mm 간격으로 일정하게 이동함에 따라 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 분포도 비례하여 1 mm 씩 이동하는 측정 실시 예

이하, 본 발명에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치 및 측정 기기의 구성도이다.

본 발명은 광원부의 반사부가 측정 수단이 되도록 구성하고, 광세기 출력의 시간 위치를 통하여 RF 주파수를 확인하여 상대적으로 모드 잠금이 일어나는 구간을 확인하여 깊이 정보를 획득할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 이와 같은 광원 장치를 갖는 영상 측정 기기 및 센서 측정 기기를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치 및 측정 기기는 각기 다른 광 경로에 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호로 제어되는 광이득부에 의하여 광 신호의 세기가 제어되는 구성을 포함한다.

이를 위하여, 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치를 구성하는 공진기는 반사형 광이득부, 광분배부, 반사부가 선형적으로 위치하는 형태를 갖는다.

또한, 공진기는 투과형 광이득부, 부분반사부, 반사부가 선형적으로 위치하는 형태를 갖는다.

또한, 공진기는 투과형 광이득부, 광순환부, 반사부, 광분배부가 링구조에 위치하는 형태를 갖는다.

여기서, 반사부는 단수개 혹은 복수개의 반사층을 이루는 형태일 수 있고, 공진기는 전광소자를 포함하는 형태일 수 있다.

이와 같은 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치를 포함하는 측정 기기는 각기 다른 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기 신호를 출력하는 전기 신호발생부와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기 신호 발생부의 제어신호에 의해 제어되는 광이득부와, 공진기 내에 단수 혹은 복수개의 반사 신호를 일으키는 반사부를 포함하는 것이다.

이와 같은 광원 장치를 이용한 측정 기기는, 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용하여 반사부의 광경로 거리 정보를 획득하는 대상물 표면 및 내부 형상 측정 기기 또는 센서 측정 기기이다.

이와 같은 본 발명에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치 및 측정 기기는 상기의 형태로 한정되는 것이 아니고,

공진기 내의 각기 다른 광경로 별 모드잠금 조건에 따른 출력광의 세기 변화에 대응하는 전기신호 주파수의 주기적 변화를 이용하는 구성,

공진기 내의 광경로 별로 각기 다른 전기 신호 주파수 입력에 대응되는 출력광을 발진하는 광원에, 주기적으로 변하는 전기신호 주파수를 입력시켜 주기적으로 발진되는 출력광의 시간 변화를 측정하여, 공진기 내의 광경로를 측정하는 구성,

공진기 내의 광경로 별로 각기 다른 전기 신호 주파수 입력에 대응되는 출력광을 발진하는 광원에, 주기적으로 변하는 전기신호 주파수를 입력시켜 주기적으로 발진되는 출력광의 시간 변화를 측정하여 광경로에 대응되는 반사부 형상을 측정하는 구성,

전기신호 RF 주파수의 시간 제어를 통해 모드 잠금을 유도하여 공진기 내의 광 경로를 획득하는 구성,

광원부의 반사부가 측정 수단이 되도록 구성하고, 광세기 출력의 시간 위치를 통하여 RF 주파수를 확인하여 상대적으로 모드 잠금이 일어나는 구간을 확인하여 깊이 정보를 획득하는 구성,

각기 다른 광 경로에 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호로 제어되는 광이득부에 의하여 광 신호의 세기가 제어되는 구성을 포함하는 경우 다른 형태로 구성될 수 있음은 당연하다.

또한, 본 발명에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 영상 측정 기기는 광간섭부가 존재하지 않는 구성을 포함한다.

그리고 공진기 내의 광 경로가 반사부의 특성에 의해 결정되는 구성을 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 영상 측정 기기에서 영상 측정은 별도의 신호처리 없이 시간에 따른 광신호 세기를 측정하여 이루어진다.

그리고 전기 신호(RF) 주파수의 시간 제어에 의한 광 신호 세기를 측정하는 구성을 포함하고, 전기 신호(RF) 주파수의 시간 제어를 통하여 영상을 획득하는 구성을 포함한다.

또한, 반사형 측정부를 포함하는 공진기에 전기신호의 주파수 시간 제어를 통하여 영상을 획득하는 구성을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치는 도 2에서와 같이, 각기 다른 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기들을 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부(21)와, 주기적 전기신호에 의해 광 발생 및 광 세기의 증폭이 주기적으로 제어되는 광이득부(22)와, 광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부(23)와, 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 그 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부(24)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치는 도 3에서와 같이, 각기 다른 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기들을 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부(31)와, 전기신호 발생부의 주기적 전기신호에 의해 광 발생 및 광 세기의 증폭이 주기적으로 제어되는 광이득부(32)와, 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 그 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부(33)와, 광 세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부(34)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치는 도 4에서와 같이, 각기 다른 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기들을 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부(41)와, 전기신호 발생부의 주기적 전기신호에 의해 광 발생 및 광 세기의 증폭이 주기적으로 제어되는 광이득부(42)와, 광이득부(42)에서 출력되는 광의 진행 경로를 변화시키는 광순환부(43)와, 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 그 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부(44)와, 광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부(45)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치는 도 5에서와 같이, 각기 다른 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기들을 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부(51)와, 전기신호 발생부의 주기적 전기신호에 의해 제어되는 전광소자부(53)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광이득부(52)와, 광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부(55)와, 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 그 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부(54)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치는 도 6에서와 같이, 각기 다른 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기들을 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부(61)와, 전기신호 발생부(61)의 주기적 전기신호에 의해 제어되는 전광소자부(64)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광이득부(62)와, 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 그 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부(63)와, 광 세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부(65)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치는 도 7에서와 같이, 각기 다른 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기들을 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부(71)와, 전기신호 발생부(71)의 주기적 전기신호에 의해 제어되는 전광소자부(72)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광이득부(73)와, 광의 진행 경로를 변화시키는 광순환부(74)와, 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 그 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부(75)와, 광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부(76)를 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 광원 장치를 이용한 측정 기기는, 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용하여 반사부의 광경로 거리 정보를 획득하는 대상물 표면 및 내부 형상 측정 기기 또는 센서 측정 기기이다.

이하에서 구체적으로 본 발명에 따른 광원 장치 및 측정 기기를 구성하는 반사부의 상세한 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 8a내지 도 8c는 본 발명의 실시 예에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치 및 측정 기기의 반사부의 상세 구성도이다.

이하의 설명에서 반사부의 구성은 광원 장치 및 측정 기기를 구성하는데 적용될 수 있는 실시 예들을 나타낸 것으로 도 8a내지 도 8c의 구조로 한정되지 않음은 당연하다.

먼저, 도 8a에서와 같이, 광원 장치 및 측정 기기를 구성하는 반사부가, 광콜리메이터, 회전 거울, 렌즈를 포함하여 광을 시간에 따라 위치를 이동하여 방출과 수신하는 스캐닝 조사부를 포함하고, 측정 대상물의 단수 개 혹은 복수 개의 반사층 간의 광경로 거리 차에 따른 위치 분포에 의하여 대상물 표면 및 내부 형상을 측정하는 형태가 될 수 있다.

그리고 도 8b에서와 같이, 광원 장치 및 측정 기기를 구성하는 반사부가 분배 조사부를 포함하고, 측정 대상물의 단수 개 혹은 복수 개의 반사층 간의 광경로 거리 차에 따른 위치 분포에 의하여 대상물 표면 및 내부 형상을 측정하는 형태가 될 수 있다.

그리고 도 8c에서와 같이, 광원 장치 및 측정 기기를 구성하는 반사부가, 광을 광섬유로 방출과 수신하는 광접속부를 포함하고, 광섬유 내의 단수 개 혹은 복수 개의 반사층 간의 광경로 거리 차에 따른 위치 분포에 의하여 광섬유의 상태를 센서 측정하는 형태가 될 수 있다.

도 9는 반사부의 위치를 1mm 간격으로 일정하게 이동함에 따라 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 분포도 비례하여 1 mm 씩 이동하는 측정 실시 예를 나타낸 것이다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 모드 잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 광원 장치 및 측정 기기는 공진기 내의 각기 다른 광경로 별 모드잠금 조건에 따른 출력광의 세기 변화에 대응하는 전기신호 주파수의 주기적 변화를 이용하는 것이다.

특히, 광원부의 반사부가 측정 수단이 되도록 구성하고, 광세기 출력의 시간 위치를 통하여 RF 주파수를 확인하여 상대적으로 모드 잠금이 일어나는 구간을 확인하여 깊이 정보를 획득할 수 있도록 한 것이다.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

21. 전기신호 발생부 22. 광이득부
23. 광분배부 24. 반사부

Claims (25)

1. 광원 장치의 광신호의 세기를 제어하는 전기신호 발생부;
   상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;
   공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
2. 제 1 항에 있어서, 광원 장치를 구성하는 공진기는 반사형 광이득부, 광분배부, 반사부가 선형적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
3. 제 1 항에 있어서, 광원 장치를 구성하는 공진기는 투과형 광이득부, 부분반사부, 반사부가 선형적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
4. 제 1 항에 있어서, 광원 장치를 구성하는 공진기는 투과형 광이득부, 광순환부, 반사부, 광분배부가 링구조에 위치하는 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
5. 제 2 항 또는 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 반사부는,
   광을 시간에 따라 위치를 이동하여 방출과 수신하는 스캐닝 조사부를 포함하고, 측정 대상물의 단수 개 혹은 복수 개의 반사층 간의 광경로 거리 차에 따른 위치 분포에 의하여 대상물 표면 및 내부 형상을 측정하는 형태인 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
6. 제 2 항 또는 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 반사부는,
   광을 광섬유로 방출과 수신하는 광접속부를 포함하고, 광섬유 내의 단수 개 혹은 복수 개의 반사층 간의 광경로 거리 차에 따른 위치 분포에 의하여 광섬유의 상태를 센서 측정하는 형태인 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
7. 제 2 항 또는 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 광원 장치를 구성하는 공진기는 광이득부를 대신하여 주기적 전기신호를 받아 광신호의 세기를 제어하는 전광소자를 포함하는 형태인 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
8. 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;
   상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;
   광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부;
   공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
9. 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;
   상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;
   공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;
   광 세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
10. 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;
    상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;
    광이득부에서 출력되는 광의 진행 경로를 변화시키는 광순환부;
    공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;
    광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
11. 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;
    전기신호 발생부의 주기적 전기신호에 의해 제어되는 전광소자부;
    상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;
    광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부;
    공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
12. 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;
    전기신호 발생부의 주기적 전기신호에 의해 제어되는 전광소자부;
    상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;
    공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;
    광 세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
13. 공진기 내의 복수의 각기 다른 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호들에 대하여 그 주기가 시간에 따라 변화하도록 출력하는 전기신호 발생부;
    전기신호 발생부의 주기적 전기신호에 의해 제어되는 전광소자부;
    상기 전기신호 발생부의 제어에 의해 공진기 내의 복수의 각기 다른 광 경로에 각각 대응되는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 복수의 서로 다른 주기를 가지는 주기적 전기신호 각각으로 제어되는 광이득부;
    광의 진행 경로를 변화시키는 광순환부;
    공진기 내의 특정 광경로 거리에서 반사 신호를 일으켜 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기에 해당하는 모드잠금 조건으로 대응되는 특정 주기적 전기신호가 상기 전기신호 발생부로부터 가해지는 시간 때에 최고 발진되도록 하는 반사부;
    광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
14. 제 8 항 내지 제 13 항의 어느 하나의 항에 있어서, 반사부는,
    광을 시간에 따라 위치를 이동하여 방출과 수신하는 스캐닝 조사부를 포함하고, 측정 대상물의 단수 개 혹은 복수 개의 반사층 간의 광경로 거리 차에 따른 위치 분포에 의하여 대상물 표면 및 내부 형상을 측정하는 형태인 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
15. 제 8 항 내지 제 13 항의 어느 하나의 항에 있어서, 반사부는,
    광을 광섬유로 방출과 수신하는 광접속부를 포함하고, 광섬유 내의 단수 개 혹은 복수 개의 반사층 간의 광경로 거리 차에 따른 위치 분포에 의하여 광섬유의 상태를 센서 측정하는 형태인 것을 특징으로 하는 모드잠금 발진되는 출력광 세기의 시간 변화를 이용한 측정 기기.
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