KR101781411B1

KR101781411B1 - 파장 가변 광원 구현 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101781411B1
Application number: KR1020140104382A
Authority: KR
Inventors: 최병석
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2017-10-24
Also published as: KR20160020013A; US20160049769A1

Abstract

파장 가변 광원 구현 방법 및 장치가 개시되어 있다.외부 공진기형 파장 가변 광원의 파장을 제어하는 방법은 히터 파워에 따른 파장 변화를 나타내는 파장 가변 곡선을 상기 외부 공진기형 파장 가변 광원이 가변 가능한 파장 범위까지 획득하는 1차 캘리브레이션을 수행하는 단계, 상기 가변 가능한 파장 범위의 디튜닝 곡선을 획득하는 2차 캘리브레이션을 수행하는 단계 및 파장 잠금을 수행하여 파장을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

파장 가변 광원 구현 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR IMPLEMENTING TUNABLE LIGHT SOURCE}

본 발명은 광 통신에 관한 것으로써 보다 상세하게는 광 통신에 사용하는 파장 가변 광원에 관한 것이다.

LASER는 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation의 약어이며, 레이저를 구성하는데 필요한 가장 기본적인 요소는 이득 매질과 에너지를 공급해줄 펌프를 포함한 공진기이다. 방사(radiation)된 빛이 유도 방출(stimulated emission) 과정을 통해 증폭되기 위해서는 적절한 이득 매질이 반드시 필요하며, 이득 매질 종류에 따라서 레이저의 발진 파장 대역이 결정된다. 상대적으로 파장 가변이 용이한 레이저로는 이득 매질의 종류에 따라서 기체(gas) 레이저, 색소(dye) 레이저 및 고체(solid-state) 레이저 등을 그 대표적인 예로 들 수 있다.

이러한 파장 조절을 기반으로 한 네트워크로 파장분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 기반의 광 가입자 망(Passive Optical Network: PON)(이하, 'WDM-PON'이라고 함)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. WDM-PON은 음성, 데이터 및 방송 융합 서비스를 제공할 수 있다.

WDM-PON에서는 각 가입자에게 정해진 각각의 파장을 사용하여 중앙 기지국(Center Office, CO)과 가입자 간의 통신이 이루어진다. 그리고 WDM-PON은 가입자 별로 전용 파장을 사용하므로, 보안이 우수하고, 대용량의 통신 서비스가 가능하며, 가입자 별 또는 서비스 별로 링크율(Link Rate) 및 프레임 포맷(Frame Format) 등이 다른 전송 기술의 적용이 가능하다는 장점을 가진다.

하지만, WDM-PON은 WDM 기술을 사용하여 단일 광섬유에 여러 파장을 다중화하는 기술이므로 하나의 옥외 노드(Remote Node: RN)에 속하는 가입자 수만큼 서로 다른 광원을 필요로 한다. 이러한 파장 별 광원의 생산, 설치 및 관리는 사용자와 사업자 모두에게 커다란 경제적 부담으로 작용하여 WDM-PON의 상용화에 커다란 걸림돌이 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 광원의 파장을 선택적으로 가변할 수 있는 파장 가변 광원 소자의 적용 방안이 활발히 연구되고 있다.

본 발명의 제1 목적은 파장 가변 광원 구현 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 파장 가변 광원 구현 방법을 수행하는 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원의 파장을 제어하는 방법은, 히터 파워에 따른 파장 변화를 나타내는 파장 가변 곡선을 상기 외부 공진기형 파장 가변 광원이 가변 가능한 파장 범위까지 획득하는 1차 캘리브레이션을 수행하는 단계, 상기 가변 가능한 파장 범위의 디튜닝 곡선을 획득하는 2차 캘리브레이션을 수행하는 단계 및 파장 잠금을 수행하여 파장을 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 2차 캘리브레이션은 상기 디튜닝 곡선을 기반으로 획득한 모드 호핑이 일어나는 위치에 대한 위상 제어 파워 정보 및 히터 파워 정보를 기반으로 수행될 수 있다. 상기 2차 캘리브레이션은 파워 모니터링을 수행한 결과를 기반으로 수행되고, 상기 파워 모니터링은 상기 이득 매질의 고반사 코팅면을 통해 나오는 출력 파워를 모니터링하여 수행될 수 있다. 상기 파워 모니터링은 상기 외부 공진기를 통해 나오는 출력 파워를 추가적으로 모니터링하여 수행될 수 있다. 상기 2차 캘리브레이션은 상기 외부 공진기형 파장 가변 광원이 동작하는 외부 온도 정보를 기반으로 수행될 수 있다.

상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치는, 히터 파워에 따른 파장 변화를 나타내는 파장 가변 곡선을 상기 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치가 가변 가능한 파장 범위까지 획득하는 1차 캘리브레이션을 수행하는 1차 캘리브레이션부, 상기 가변 가능한 파장 범위의 디튜닝 곡선을 획득하는 2차 캘리브레이션을 수행하는 2차 캘리브레이션부, 파장 잠금을 수행하여 파장을 설정하는 파장 잠금부 및 상기 제1차 캘리브레이션부 및 상기 제2차 캘러브레션부를 제어하여 상기 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치의 캘리브레이션을 수행하고, 상기 파장 잠금부를 제어하여 파장을 설정하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 2차 캘리브레이션부는 상기 디튜닝 곡선을 기반으로 획득한 모드 호핑이 일어나는 위치에 대한 위상 제어 파워 정보 및 히터 파워 정보를 기반으로 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 상기 2차 캘리브레이션부는 파워 모니터링을 수행한 결과를 기반으로 캘리브레이션을 수행하고, 상기 파워 모니터링은 상기 이득 매질의 고반사 코팅면을 통해 나오는 출력 파워를 모니터링하여 수행될 수 있다. 상기 파워 모니터링은 상기 외부 공진기를 통해 나오는 출력 파워를 추가적으로 모니터링하여 수행될 수 있다. 상기 2차 캘리브레이션부는 상기 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치가 동작하는 외부 온도 정보를 기반으로 캘리브레이션을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 파장 가변 광원 구현 방법 및 장치에서는 외부 반사경의 반사율이 최대가 되는 파장 이상의 장파장 영역에서 발진하도록 위상을 조절하는 위상 제어부와 파장을 조절하는 히터를 포함하는 파장가변 외부 공진 레이저에 대해 개시한다. 이러한, 파장 가변 외부 공진 레이저를 사용하는 경우, 낮은 첩 특성을 가질 수 있고, 10Gbps 급 이상의 고속 전송에서 수 십 km까지 신호를 전송할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 광대역 광원을 이용한 기존의 WDM-PON의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 파장가변 광원을 이용한 기존의 WDM-PON의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 외부 공진기형 파장 가변 광원의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 4는 외부 공진기형 파장 가변 광원의 발진 파장의 배치를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원에서 위상 제어부를 동작시켰을 때 나타나는 특성 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원의 동작 설정 방법 중 1차 캘리브레이션 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원의 동작 설정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 파워 모니터링을 기반으로 한 디튜닝 방법을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 디튜닝에 따른 선폭 향상 계수 (Linewidth enhancement factor)의 변화를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 직접 변조시에 발생하는 디튜닝 곡선의 변화를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 외부 환경 온도 변화에 의한 디튜닝 상태 변화를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원의 동작을 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원을 나타낸 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 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.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 WDM(wavelength division multiplexing)-PON(passive optical network)을 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, WDM-PON은 중앙 기지국(Center Office: CO)에 놓이는 기지국 송신 장치인 OLT(Optical Line Terminal)(110), 가입자 측에 놓이는 가입자 단말 장치인 ONU 또는 ONT(Optical Network Unit 또는 Optical Network Terminal)(130) 및 RN(remote node)(120)을 포함할 수 있다. OLT(110)와 RN(120)은 단심의 피더(Feeder) 광섬유(117)로 연결되고, RN(120)과 ONU/ONT(130)는 분배(Distribution) 광섬유(125)로 연결될 수 있다.

OLT(110)로부터 ONU/ONT(130)로 전송되는 하향 광은 OLT(110) 내의 광대역 광원(Broadband Light Source, BLS)(112)으로부터 제1 써큘레이터(Optical Circulator)(114) 및 WDM 다중화/역다중화 기능을 수행하는 AWG(Arrayed Waveguide Grating)(113)를 통해 OLT용 광 송신기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier, RSOA)(111)로 전달될 수 있다.

RSOA(111)로 전달된 하향 광은 OLT 용 광 송신기(111)로부터 다시 AWG(113), 제1 써큘레이터(114) 및 제2 써큘레이터(115)를 거쳐 피더 광섬유(117)를 통해 RN(120)의 AWG(123)로 전달되고, 다시 분배 광섬유를 통해 ONU/ONT(130) 내의 1x2 광 커플러(Optical Coupler)(또는 써큘레이터)(133)를 거쳐 최종적으로 ONU용 광 송신기(131) 및 광 수신기(132)로 전달될 수 있다.

ONU/ONT(130)로부터 OLT(110)로 전달되는 상향 광은 앞선 하향 광과 반대 방향으로 전달될 수 있다. 즉, 상향 광은 ONU용 광 송신기(131)로부터 1x2 광 커플러(133), 분배 광섬유(125), RN(120)의 AWG(123), 피더 광섬유(117), 제2 써큘레이터(115) 및 AWG(118)를 거쳐 OLT용 광수신기(116)로 전달될 수 있다.

도 1과 같은 광대역 광원을 이용한 WDM-PON은 OLT(110) 쪽의 광원을 ONU(130)에서도 사용하기 때문에 가입자 단에서 별도의 광원을 확보할 필요가 없다. 따라서, 색 무의존도(colorless)의 시스템을 구현할 수 있다. 하지만, 광대역 광원을 이용한 WDM-PON(100)은 별도의 광대역 광원을 이용하여 씨앗 광원을 주입하고, 이를 RSOA(111)에서 증폭 및 변조하기 때문에 속도의 제한이 생겨 10 Gbps 급 시스템에서는 사용하기 힘든 방식으로 인식되고 있다. 이를 보완하기 위해 반사형 전계흡수 변조기를 집적한 소자가 대안으로 제시되고 있다.

도 2는 파장 가변 광원을 이용한 기존의 WDM-PON의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, WDM-PON은 중앙 기지국(CO) 측에 놓이는 OLT(210), 가입자 측에 놓이는 ONU/ONT(230) 및 RN(220)을 포함한다. OLT(210)와 RN(220)은 단심의 피더 광섬유(217)로 연결되고 RN(220)과 ONU/ONT(230)는 분배 광섬유로 연결될 수 있다.

하향 광은 OLT(210)의 파장 가변 광원(Tunable Laser Diode: TLD)(211)으로부터 WDM 필터(213)를 통해 AWG(214), 피더 광섬유(217), AWG(223), 분배 광섬유(225) 및 WDM 필터(233)를 거쳐 ONU/ONT(230)의 수광부(232)에 전달될 수 있다. 상향 광은 앞선 하향 광과 반대 방향으로 진행하여 기지국 송신 장치(210)의 수광부(Photodiode: PD)(212)에 전달될 수 있다.

도 2의 WDM-PON은 도 1의 WDM-PON과 달리, 파장에 대한 의존성이 없는 시스템을 구성하기 위하여 파장 가변 광원(211, 231)을 OLT(210)와 ONU/ONT(230) 각각에 사용할 수 있다. 도 2의 파장 가변 광원을 이용한 WDM-PON은 OLT(210)와 ONU/ONT(230)가 각각 광원을 보유해야 한다는 제한이 있으나 레이저를 사용하는 구조이므로 도 1의 WDM-PON과 비교하여 속도 측면에서 높은 성능을 구현할 수 있는 장점이 있다. 이러한 시스템을 구현하는 데 중요한 열쇠는 저비용으로 신뢰성 있고 높은 성능의 파장 가변 광원을 만들 수 있는지 여부에 달려있다.

본 발명의 실시예에서는 WDM-PON에서 저비용으로 신뢰성 있고 높은 성능의 파장 가변 광원을 구현하기 위한 방법에 대해 개시한다.

외부 공진기형 파장 가변 광원은 외부 공진기를 통해 발진 광이 필터링되는 효과를 가지고 있기 때문에 이에 의해 단일 모드 레이징(lasing)이 훨씬 유리하게 된다. 하지만 외부 공진기가 특정 조건에서 안정된 발진 조건을 갖고 있다고 하더라도 인가되는 전류나 외부 기온 등이 변화하게 되면 발진 모드가 불안한 영역으로 이동할 수 있다. 이러한 경우, 외부 공진기형 파장 가변 광원에서 인접 모드로의 모드 호핑 현상이 발생하기도 하고 경우에 따라서는 멀티 모드 레이징 등의 현상이 보이기도 한다. 모드 호핑 또는 멀티 모드 레이징과 같은 현상이 발생하는 경우, 단일 모드로 일정한 파장을 사용하는 광통신 분야에서 전송 데이터의 에러율을 높일 수 있다.

따라서, 외부 공진기형 파장 가변 광원을 사용하는데 있어서 주어진 조건 하에서 안정된 파장 영역을 결정하거나 주어진 파장 영역에서 안정된 조건을 결정하는 것은 소자를 사용에 함에 있어 필수 불가결한 부분이다.

이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 주로 열광학 효과(TO;thermo-optic)를 이용한 외부 공진기형 파장 가변 광원을 기준으로 설명을 한다. 하지만, 이하, 본 발명의 실시예에 따른 파장 조절 방법은 일반적인 외부 공진기형 광원에 동일하게 적용되어 개별 소자 방식에 맞게 적용될 수 있다.

파장 가변 광원은 광 통신, 스펙트로스코피(spectroscopy), 센서 등 다양한 분야에서 사용되는 핵심 소자로써 파장 가변 광원을 구현하기 위해 다양한 기술이 제안되었다. 파장 가변 광원은 SG-DBR(sampled grating distributed Bragg reflector)을 비롯한 반도체 소자를 이용해 Vernier 효과를 사용하는 단일 집적 레이저, 외부 그레이팅 반사경을 이용한 외부 공진기 레이저, 여러 단일 파장 광원을 어레이 형태로 만들어 다파장을 구현하는 어레이 레이저 등이 대표적이다.

외부 공진형 파장 가변 광원에서 사용되는 파장 가변 기술은 MEMS(Micro electro mechanical systems) 기술을 이용해 회절 각도로 파장을 분리해 주는 기술, 열광학 효과(TO;thermo-optic)를 이용한 기술, 액정(liquid crystal)과 같은 전압 또는 전류에 의해 파장을 가변하는 기술 등으로 분류될 수 있다.

현재까지의 기술 수준을 보면 단일 집적에 의한 파장 가변 방식이 가장 발전하였으나, 수율 문제로 인한 고가격으로 인해 문제점을 가지고 있다. 어레이 레이저의 경우 그 크기 및 수율로 인해 역시 적용에 한계를 가지고 있다. 외부 공진기 레이저의 경우 안정적인 레이저 구동은 어느 정도 가능하나, 외부 공진기 레이저가 가질 수 밖에 없는 큰 크기에 의한 제약과 고속 동작의 제한이 존재하게 된다.

도 3은 외부 공진기형 파장 가변 광원의 구조를 나타낸 개념도이다.

도 3을 참조하면, 외부 공진기형 파장 가변 광원은 이득 매질과 외부 공진기를 포함할 수 있다.

이득 매질 (Gain medium)은 광원의 발진에 필요한 이득을 제공해주기 위해 구현될 수 있다.

외부 공진기는 이득 매질에서 생성되는 광을 필터링해 단일 모드 레이징이 되도록 해주기 위해 구현된 것으로, 이러한 필터링 특성이 파장에 따라 가변이 된다면 파장 가변 광원을 구현할 수 있다. 예를 들어, 열광학 계수가 큰 폴리머 재료를 이용해 외부 공진기를 구현해 주면 파장을 가변해줄 수 있다.

이득 매질은 반도체 재료나 결정 또는 기체 분자 등으로 이루어지며, 외부 광에 의한 펌핑 또는 전류 주입에 의해 이득을 얻을 수 있다. 반도체 레이저 등에서는 외부 공진기와의 광 결합을 향상시키기 위해 모드 변환기 등을 집적할 수 있다.

외부 공진기는 이득 매질의 외부에 파장 선택성이 없는 거울이나 또는 파장 선택성이 있는 브래그 그레이팅 거울(Bragg Grating Reflector) 등을 이용해 구현될 수 있다.

외부 공진기형 파장 가변 광원은 외부 공진기를 기반으로 파장 가변 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 외부 공진기형 파장 가변 광원은 외부의 전류 주입, 온도 변화 또는 각도 조절 등을 기반으로 광원에서 생성된 광 신호가 통과 또는 반사되는 대역의 변화가 발생하도록 구현될 수 있다. 외부 공진기형 파장 가변 광원은 폴리머 재료 또는 반도체 재료 등을 사용하여 구현될 수 있다. 외부 공진기형 파장 가변 광원은 플라즈마 효과나 열광학 효과에 의한 굴절률 변화를 일으키거나 회절 각도의 변화에 의한 파장 변화를 이용해 파장 가변이 가능하도록 구현될 수 있다.

외부 공진기형 파장 가변 광원 중에 열광학 효과를 기반으로 한 파장 가변 레이저를 구현하는 경우, 수퍼루미네슨트 다이오드(superluminescent diode)라 불리는 반도체 이득 매질과 열광학 효과가 큰 폴리머 재료에 분산 브래그 그레이팅을 형성해 만든 외부 공진기를 광 결합할 수 있다.

외부 공진기형 파장 가변 광원은 열광학 효과를 이용해 파장을 조절하기 위해 히터 전극을 형성하여 소자의 굴절률을 조절할 수 있다. 레이저의 구동 파장이 히터 전극의 발열에 따른 온도 변화에 의해 가변되므로 파장을 변화시키기 위한 제어 방식이 단순해 지는 장점이 있지만, 재료 자체가 온도에 민감하게 파장이 변화하는 소자이기 때문에 외부의 환경 변화에 쉽게 출력이 변화될 수도 있다.

이러한 이득매질과 외부 공진기 외에 위상 제어부 (phase control)이 추가될 수 있는데, 이는 이득 매질과 외부 공진기 사이에 별도로 또는 두 부품에 집적되어 전체 레이저 공진기의 광 길이 (optical length)를 미세하게 변화시켜 레이저의 모드가 장파장 또는 단파장으로 이동할 수 있게 해 준다.

도 4는 외부 공진기형 파장 가변 광원의 발진 파장의 배치를 나타낸 그래프이다. 즉, 도 4는 외부 공진기형 파장 가변 광원의 발진 모드를 외부 공진기의 반사율(또는 투과형의 경우 투과율) 곡선상에 나타낸 그래프이다.

도 4에서는 외부 공진기의 반사 대역폭 또는 투과 대역폭 내에 복수개의 모드가 배치될 수 있는 경우, 피크 위치를 중심으로 복수개의 모드가 배치될 수 있는 극단적인 두 가지 경우에 대해 개시한다. 일반적인 발진 모드는 이러한 두 가지 극단적 배치 형태의 사이의 어떤 형태를 띄게 된다.

비선형 이득 현상에 의한 영향을 제외하고 도 4(a)와 같은 발진 모드의 배열에 대해 설명하면, 중심부의 모드가 반사율이 제일 높기 때문에 거울면 손실이 가장 작아 발진을 하는 발진 모드가 되고 이 외의 모드는 주변 모드가 되는 모드 배치를 이룬다. 발진 모드와 주변 모드 사이의 손실 차이가 크기 때문에, 도 4(a)와 같이 모드 배열이 수행된 경우, 높은 SMSR(side mode suppression ratio)을 갖는 출력 특성을 획득할 수 있다.

도 4(b)와 같은 모드의 배열은 두 모드의 손실 차이가 거의 없기 때문에, 약간의 섭동에 의해서도 모드 호핑이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 발진 특성이 불안해지게 된다.

따라서 외부 공진기형 파장 가변 광원에서 모드 간의 배치를 도 4(a)와 같이 수행하여 모드를 안정화 시켜주는 것이 소자를 안정적으로 사용해 주는데 필수적이다. 이는 소자의 안정적 동작만을 기준으로 이야기한 것으로 만약 낮은 처핑 상태를 가지는 것이 중요할 경우에는 도 4(a)의 가장 장파장 모드가 동작하도록 해 주어야 하기도 한다. 어떤 경우가 되었건 이러한 모드 배치를 위해서는 기준 위치를 잡고 이를 기준으로 특정 영역으로 모드를 이동시켜 주는 동작이 필요하게 된다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 외부 공진기형 파장 가변 광원에서 발진 모드 간의 배치를 안정화 시켜주기 위한 디튜닝 캘리브레이션(calibration) 방법에 대해 개시한다.

본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원은 위상 제어부를 포함할 수 있다. 외부 공진기형 파장 가변 광원은 기본적으로 좁은 대역폭을 갖는 필터 구조에 의해 파장이 결정될 수 있다. 따라서, 필터의 통과 대역폭 또는 반사 대역폭 내의 피크 값을 기준으로 어떤 위치에서 발진하는냐에 따라 발진 모드의 안정성이 결정될 수 있다.

따라서, 위상 제어부는 위상 제어 전극을 기반으로 발진 모드의 파장이 필터의 통과 대역폭 또는 반사 대역폭 내에서 안정적인 위치에 위치되도록 구현될 수 있다. 이러한 발진 모드의 파장이 필터의 통과 대역폭 또는 반사 대역폭내의 원하는 위치에 놓이도록 하는 것을 디튜닝(detuning)이라는 용어로 표현할 수 있는데 이러한 반사율 또는 투과율의 최대값을 기준으로 장파장 또는 단파장으로 이동시켜 주는 것을 의미한다.

예를 들어, 위상 제어부는 굴절률의 변화를 주거나 전체 공진기 길이를 미세하게 변화시켜 발진 모드의 위치를 조정하여 도 4(a)와 같이 외부 공진기형 파장 가변 광원이 안정적으로 동작하도록 구현될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원에서 위상 제어부를 동작시켰을 때 나타나는 특성 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5에서는 위상 제어부를 이용해 발진 모드의 파장을 디튜닝한 경우, 발진 모드의 파장 및 파워를 측정한 결과와 이때 외부 공진기 반사율과의 관계를 나타낸다. 이러한 그래프를 디튜닝 곡선이라고 할 수 있다. 도 5의 그래프는 위상 제어부 입력 파워를 높은 값에서 낮은 값으로 보내는 동작 두 번과 두 번의 낮춰 주는 동작 사이에 낮은 값에서 높은 값으로 보내는 동작 한 번을 해주어 총 세 번 측정한 결과를 도시하였다.

예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원은 대략 -0.3nm/oC의 열광학 계수를 갖는 폴리머 재료를 기반으로 구현될 수 있고, 위상 제어부를 포함할 수 있다.

위상 제어부는, 예를 들어, 분산 브래그 그레이팅이 없는 광 도파로 부분에 히터 전극을 형성해 구현될 수 있다. 위상 제어부에 전류를 주입하여 열을 발생시키는 경우, 열광학 효과에 의한 미세한 굴절률 변화를 일으키게 되고 외부공진기 레이저의 전체 공진기 길이가 미세하게 바뀌는 위상의 변화를 야기할 수 있다.

도 5의 제1 곡선(500)의 측정값들은 발진하는 모드의 피크 파장(peak wavelength)을 측정한 결과이고 제2 곡선(550)의 측정값들은 이때의 측정된 피크 파워(peak power)를 측정한 결과이다.

제1 곡선(500)을 참조하면, 음의 열광학 계수를 갖고 있기 때문에 위상 제어부 입력 파워가 낮아질수록 발진 모드가 장파장으로 이동하는 것을 볼 수 있다. 예를 들어, 도 4(a)의 가운데에 위치하는 모드를 기준으로 설명하면 이 모드가 가장 반사율이 높기 때문에 레이징을 하게 되고 이 상태에서 위상 제어부의 입력 파워를 낮춰 주면, 이 모드는 장파장으로 이동하다 어느 순간 모드 간의 배치가 도 4(b)와 같은 형태로 변화 되게 되고 이 순간을 넘어가게 되면 발진하던 모드의 손실이 도 4(b)의 단파장 모드보다 커지게 되어 이 모드로 모드 호핑 현상이 나타나게 된다

반대로 위상 제어부의 입력 파워가 높아지는 경우, 발진 모드가 단파장으로 이동할 수 있다. 이 경우, 위상 제어부의 입력 파워가 낮아지는 경우와 반대 상황이 발생하면서 마찬가지의 이유로 이번에는 단파장 모드에서 장파장 모드로 호핑이 발생하고 파워의 변화에 따라 계속해서 반복되는 것을 볼 수 있다.

한편, 위상 제어부의 입력 파워가 동일한 값인 경우에도 이전에 이 값에 도달하게 된 이력에 따라 두 가지의 다른 모드가 발생하는 바이스테이블한(bistable) 영역이 발생할 수 있다. 이는 앞선 설명으로는 해석이 되지 않는 것으로, 비선형 이득 현상에 의해 발생하게 되는데, 일단 발진을 하고 있는 모드는 주변 모드의 발진을 방해하기 때문에 앞선 설명에서 4(b)와 같은 모드 배치가 이루어 져도 바로 모드 호핑이 발생하지 않고, 더 디튜닝이 된 후에 모드 호핑이 발생한다. 따라서 발진하는 모드의 안정화 영역 자체가 늘어나게 된다. 또다른 비선형 이득 현상에 의한 효과는 단파장 모드에 비해 장파장 쪽의 모드가 발진 모드로 더 선호되어 전체적인 반사율 대비 디튜닝 곡선 자체가 장파장쪽으로 이동된 형태로 나타나게 된다는 것이다. 도 5에도 이를 반영하여 파장 대비 반사율 곡선의 중심 파장이 측정치 전체 범위에서 단파장쪽으로 이동되어 도시되어 있는 것을 볼 수 있다.

제2 곡선(550)을 참조하면, 광 파워도 발진 모드의 이동에 따라 변화되는 것을 볼 수 있는데 저반사 코팅면의 반사율(도 3의 r2), 반사 손실의 변화에 따라 변화하게 된다. 도 5의 측정 결과의 경우에는 반사율의 피크 위치에서 출력 파워가 가장 작고 장파장 또는 단파장으로 이동할수록 커지는 경우에 해당된다. 장파장의 발진 영역이 더 넓기 때문에 장파장 끝에서 가장 큰 출력 파워를 나타내고 있다. 지금까지 설명한 발진 파장의 변화는 외부 공진기형 파장 가변 광원에서 공통적으로 나타나게 되는데 반해, 출력 파워의 변화 추이는 이득 매질 및 외부 공진기의 내부 손실, 공진기 내의 내부 반사 등 다양한 요소에 의해 영향을 받아 앞서 설명한 것과는 다른 경향성을 나타낼 수도 있다.

하지만 동일한 외부 공진기형 파장 가변 광원에서는 파장 가변 등의 동작 변화에 대해서도 동일한 경향성을 나타내기 때문에, 외부 공진기형 파장 가변 광원의 동일한 경향성을 기반으로 외부 공진기형 파장 가변 광원 제작 후의 캘리브레이션을 수행하여 실제 환경에서 동작하는 외부 공진기형 파장 가변 광원의 파장이 안정적으로 설정되도록 할 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 8에서는 광 통신용 시스템 등과 같은 분야에 외부 공진기형 파장 가변 광원을 사용하는 경우에 대해 개시한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원의 동작 설정 방법 중 1차 캘리브레이션 방법을 나타낸 개념도이다.

1차 캘리브레이션 시에는 히터 파워만을 조절해서 대략적인 파워에 따른 파장변화를 나타내는 파장 가변 곡선을 찾아내는 작업을 해 준다. 그림상의 붉은 선이 실제 히터 파워를 변화시켜 가면서 측정한 결과이고 이는 거의 히터 파워에 직선으로 비례하게 된다. 하지만, 히터 파워만을 조정해 파장을 찾기 때문에 각 측정점들은 디튜닝 상태가 달라 최대 한 모드 간격만큼 캘리브레션으로 얻은 수식의 파장값과 다른 값을 얻게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원의 동작 설정 방법을 나타낸 개념도이다.

도 7에서는 외부 공진기형 파장 가변 광원을 제작한 후에 2차 캘리브레이션 단계에서 디튜닝 정보를 획득하는 방법에 대해 개시한다.

예를 들어, 특정한 히터 파워(heater power) 값이 설정하고 위상 제어부의 위상 제어 파워(phase control power)를 가변하여 디튜닝 곡선을 획득할 수 있다. 다른 히터 파워 값에서도 위상 제어부의 위상 제어 파워를 가변하여 다른 디튜닝 곡선을 획득할 수 있다. 이러한 방법을 통해 디튜닝 곡선을 원하는 파장 부근에서 획득될 수 있다.

원하는 파장 부근에서 디튜닝 곡선을 획득한 후, 디튜닝 곡선을 기반으로 발진 모드가 일정한 디튜닝 상태를 가지는 위치를 각 디튜닝 곡선에서 찾는다.

도면 7(b)의 그래프가 이렇게 얻은 동일한 디튜닝 위치를 도시한 것으로, 이러한 위치를 잡기 가장 편한 위치가 모드 호핑이 일어나는 위치이므로 앞서 설명한 장파장 및 단파장 두 가지 모드 호핑이 일어나는 위치 중에서 장파장에서 일어날 때 필요한 위상 제어 파워 및 히터 파워를 나타낸 것이다.

도 7(b)를 참조하면, 위상 제어 파워에 대한 곡선 및 히터 파워에 대한 곡선이 파장에 대해 모두 거의 선형으로 변화되고 있다는 것을 알 수 있다. 도 7(b)의 그래프를 통해 1545.65nm부터 1546.12nm 파장 범위에서 장파장 모드 호핑이 일어나는 위치에 대한 정보를 획득하기 위한 위상 제어 파워 조건 및 히터 파워 조건을 알 수 있다. 물론 이러한 곡선이 꼭 선형이 될 필요는 없으며 고차식으로 표현이 가능하더라고 수식화할 수 있다면 하나의 제어 신호에 의해 두 가지 변수 즉, 위상 제어 파워 및 히터 파워를 조절할 수 있게 되어 파장 가변 레이저의 제어를 훨씬 간단하게 해 줄 수 있다.

한편, 이러한 장파장 모드 호핑을 이용하기 위해서는 위상 제어 파워를 높은 값에서 낮은 값으로 낮춰주는 방향으로 조절하여야 얻을 수 있다.

모드 호핑이 일어나는 위치에서의 위상 제어부의 위상 제어 파워 및 히터 파워에 대한 정보를 외부 공진기형 파장 가변 광원의 2차 캘리브레이션 정보로 저장하는 방식은 실제 외부 공진기형 파장 가변 광원이 사용되는 환경에서 실제 환경을 반영한 추가적인 조정용으로 사용될 수 있다. 즉, 사용되는 외부 온도나 바이어스 전류와 같은 추가적인 동작 환경 요소에 따라 광원의 파장이 다른 값을 가질 수 있기 때문에 외부 공진기형 파장 가변 광원이 2차 캘리브레이션을 수행한 경우에도 파장에 대한 정확한 튜닝이 되지 않을 수 있다.

따라서, 실제 사용시에는 추가의 2차 캘리브레이션 과정을 수행하여 외부 공진기형 파장 가변 광원에서 광 출력을 생성할 수 있다. 파장을 정밀하게 조정해야 하는 파장 가변 광원의 경우 특정 파장으로의 이동은 파장 잠금 장치를 이용하게 된다. 따라서, 특성 최적화를 위한 디튜닝 작업인 2차 캘리브레이션 결과를 이용해 원하는 파장으로 잠금해 주는 작업을 수행할 수 있다. 이때 추가의 2차 캘리브레이션 과정에서 파장을 직접 측정할 수 있다면 이러한 조정 단계가 크게 어렵지는 않게 된다. 하지만 파장을 직접 측정하는 파장 모니터링을 위해서는 고가의 광스펙트럼 측정기를 구비해야 하는 등 쉬운 일이 아니다.

따라서 저가의 모니터 피디만 구비하면 되는 파워 측정을 기반으로 한 2차 캘리브레이션 과정을 수행한다면, 이러한 조정 과정을 적은 비용으로 효과적으로 수행할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 파워 모니터링을 기반으로 한 디튜닝 방법을 나타낸 개념도이다.

도 8에서는 1차 캘리브레이션 이후, 파워 모니터링을 기반으로 2차 캘리브레이션을 수행하는 방법에 대해 개시한다. 도 8의 (a)는 외부 공진기형 파장 가변 광원에서 위상 제어부의 위상 제어 파워를 가변하는 경우 측정된 파장 및 이득 매질 후면의 고반사 코팅면을 통해 나오는 출력광을 모니터 피디를 이용해 측정한 전류값, 도 8의 (b)는 외부 공진기형 파장 가변 광원에서 위상 제어부의 위상 제어 파워를 가변하는 경우 측정된 외부 공진기를 통해 나오는 출력 파워 및 이득 매질 후면의 고반사 코팅면을 통해 나오는 출력광을 모니터 피디를 이용해 측정한 전류값을 나타낸다.

도 8에서 개시되는 외부 공진기형 파장 가변 광원은 도 7에서 개시한 외부 공진기형 파장 가변 광원과 다른 특성을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 파워 모니터링은 이득 매질의 고반사 코팅면을 통해 나오는 출력 파워를 모니터링하여 수행될 수 있다.

도 8(a)을 참조하면, 스펙트럼을 측정해 얻은 모드 호핑이 발생하는 조건은 파워 측정을 통해서도 파워가 급격히 변화되는 지점으로부터 얻을 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 파워 모니터링를 수행한 결과를 기반으로 하면 절대 파장 위치는 알 수 없지만 조건은 확인할 수 있기 때문에 특정한 디튜닝 위치로 이동시켜 줄 수 있다. 한편 파워 모니터링은 도 8(b)와 같이 외부 공진기를 통해 나오는 출력 광과 이득 매질의 고반사 코팅면을 통해 나오는 출력을 모두 이용할 수 있지만 그림에서와 같이 후자가 상대적인 변화량이 훨씬 크기 때문에 모니터링이 좀 더 수월할 수 있다.

도 8의 외부 공진기형 파장 가변 광원의 경우, 파워의 변화가 앞서 보여준 결과와 반대 방향의 경향성을 보이지만 이는 앞서 설명한 바와 같이 내부 특성 변화에 의한 것으로(이 경우 외부 공진기의 도파로 손실이 큰 경우에 해당함) 역시 동일 소자 내에서는 같은 경향성을 갖기 때문에 문제가 되지 않는다. 특히 일반적으로 고반사면을 통해 나오는 출력광의 변화폭이 더 크기 때문에 이를 이용하는 것이 더 유리하다.

도 9 및 10은 본 발명의 실시예에 따른 디튜닝 방법을 설명하기 위한 그래프이다.

도면 9를 참조하면 rR (도 3의 rR과 동일)로 표시되는 반사율 특성을 갖는 외부 공진기형 파장 가변 광원의 선폭 향상 계수는 장파장으로 갈수록 작아지는 것을 볼 수 있는데, 파장 처핑 특성은 이에 비례하므로 장파장으로 디튜닝이 많이 될수록 작아짐을 알 수 있다.

한편, 도면 10과 같이 외부 공진기형 파장 가변 광원을 대신호로 직접 변조 해주게 되면 실제 변조하지 않은 곡선에서 얻은 디튜닝 범위보다 작은 범의의 디튜닝 값을 가질 수 있다. 도 10은 변조해 주는 대신호의 크기(도면상 Vpp)를 점점 키워주었을 때의 디튜닝 곡선을 보여주며, 커질수록 바이스테이블 영역이 좁아지는 것을 볼 수 있다. 이는 연속 모드 (CW; continuous wave) 동작에서는 안정적이었던 장파장 및 단파장 끝단의 모드들이 대신호 변조에 의한 처핑 현상으로 모드의 안정화 범위를 벗어났기 때문이다.

따라서, 이러한 경우에는 대신호로 변조를 해주고 측정한 디튜닝 곡선을 기준으로 디튜닝 범위를 결정할 수 있다.

하지만 코히어런트용 광원과 같이 광원에서 변조를 하지 않을 경우, 앞서 보여준 바이스테이블(bistable)한 영역을 그대로 다 사용할 수 있기 때문에 더 장파장쪽으로 디튜닝이 가능하여 더 좁은(narrow) 선폭을 획득할 수 있다.

대신호 변조이든 연속 모드 동작이건 실제 동작시키는 조건은 앞서 모드 호핑이 발생하는 지점을 기준으로 조금 더 안정적인 영역에서 동작을 시키기 위해 일정한 정도의 오프세트를 주게 된다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 디튜닝 곡선을 기반으로 2차 캘리브레이션을 수행하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 소자의 온도를 일정하게 유지해 주더라도 외부 기온 변화에 의해 파장이 변화되는 디튜닝이 나타나는 것을 볼 수 있다.

이러한 변화가 외부 기온 변화에 의해 나타나기 때문에, 소자를 장시간 사용할 때 외부 기온 변화에 의해 발생하는 디튜닝 변화를 앞서 설명한 동일한 방법으로 2차 캘리브레이션을 수행할 수 있다.

도 8 내지 도 11은 외부 공진기형 파장 가변 광원에서 2차 캘리브레이션을 수행하는 방법에 대해 예시적으로 개시한 것으로 이외의 다양한 방법을 사용하여 외부 공진기형 파장 가변 광원에 대한 2차 캘리브레이션을 위해 수행할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원의 동작을 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 12를 참조하면, 히터 파워만을 튜닝해 주는 것으로 히터 파워와 파장간의 관계를 수식화 해주는 1차 캘리브레이션을 제일 먼저 수행한다(단계 S1200).

그 후, 2차 캘리브레이션을 수행한다(단계 S1210).

2차 캘리브레이션 단계에서는 외부 공진기형파장 가변 광원을 2차적으로 캘리브레이션하기 위한 캘리브레이션 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 2차 캘리브레이션 단계에서는 히터 파워를 고정해 주는 조건에서 위상 제어부의 위상 제어 파워를 가변하여 디튜닝 곡선을 획득할 수 있다. 또한, 다른 파장 조건에서도 위상 제어부의 위상 제어 파워를 가변하여 다른 디튜닝 곡선을 획득할 수 있다. 이러한 방식으로 두 개 이상의 곡선을 얻으면 도 6(b)와 같은 직선을 얻을 수 있기 때문에 원하는 파장 부근에서 2차 캘리브레션 곡선을 획득하게 된다. 이 경우 가변 가능한 파장 범위까지 디튜닝 곡선을 얻을 수도 있지만 이 경우에는 기타의 비선형 효과가 나타나 직선이 아닌 곡선의 형태로 모드 호핑 위치를 얻게 된다.

가변 가능한 파장 범위까지 디튜닝 곡선이 획득된 경우, 디튜닝 곡선을 기반으로 모드 호핑이 일어나는 위치에 대한 위상 제어부 및 히터 파워 조건을 알 수 있다. 모드 호핑이 일어나는 위치에서의 위상 제어부의 위상 제어 파워 및 히터 파워에 대한 정보를 외부 공진기형 파장 가변 광의 2차 캘리브레이션 정보로 저장하여 외부 공진기형 파장 가변 광원에 대한 2차 캘리브레이션을 위해 사용할 수 있다. 2차 캘리브레이션은, 예를 들어, 이득 매질의 고반사 코팅면을 통해 나오는 파워를 모니터링하여 수행될 수 있다.

나아가, 추가적인 2차 캘리브레이션을 수행할 수 있다. .

2차 캘리브레이션을 수행한 경우에도, 실제 외부 공진기형 파장 가변 광원의 동작 시에 추가적인 2차 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 이 경우, 2차 캘리브레이션은 다른 동작 환경(예를 들어, 외부 온도)를 기반으로 수행될 수도 있다.

그 후, 파장 잠금 장치를 기반으로 파장을 설정한다(단계 S1220).

파장을 설정하는 단계에서는 파장 잠금 장치를 사용해 파장을 맞춰줌으로써 원하는 파장에서 원하는 특성을 나타내는 동작 조건을 찾을 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 외부 공진기형 파장 가변 광원을 나타낸 블록도이다.

도 13을 참조하면, 외부 공진기형 가변 광원은 제1 캘리브레이션부(1300), 제2 캘리브레이션부(1320), 파장 잠금부(1340) 및 프로세서(1360)를 포함할 수 있다.

제1 캘리브레이션부(1300)는 가변 가능한 파장 범위까지 히터 파워에 대한 파장 변화 곡선을 획득하기 위해 구현될 수 있다. 이때 히터 파워만을 조절해 곡선을 얻게 된다.

제2 캘리브레이션부(1320)는 1차 캘리브레이션이 수행된 이후, 추가적인 파장에 대한 조정을 수행하기 위해 구현될 수 있다. 제2 캘리브레이션부(1320)는 가변 가능한 파장 범위까지 디튜닝 곡선을 획득한 후, 디튜닝 곡선을 기반으로 모드 호핑이 일어나는 위치에 대한 위상 제어부 및 히터 파워 조건에 대한 정보를 획득하도록 구현될 수 있다. 제2 캘리브레이션부(1320)는 모드 호핑이 일어나는 위치에 대한 위상 제어부 및 히터 파워 조건에 대한 정보를 기반으로 2차 캘리브레이션을 수행하기 위해 구현될 수 있다. 2차 캘리브레이션부(1320)는, 예를 들어, 이득 매질의 고반사 코팅면을 통해 나오는 파워를 모니터링하여 파장에 대한 추가적인 조정을 수행할 수 있다. 또는, 2차 캘리브레이션부(1320)는 다른 동작 환경(예를 들어, 외부 온도)를 기반으로 파장에 대한 추가적인 조정을 수행할 수 있다.

파장 잠금부(1340)는 제1 캘리브레이션부(1300) 및 제2 캘리브레이션부(1320)를 통한 캘리브레이션 동작 이후에 파장 잠금 동작을 기반으로 파장을 맞추기 위해 구현될 수 있다.

프로세서(1360)는 제1 캘리브레이션부(1300), 제2 캘리브레이션부(1320), 파장 잠금부(1340)의 동작을 제어하기 위해 구현될 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

외부 공진기형 파장 가변 광원의 파장을 제어하는 방법에 있어서,
외부 공진기의 필터링 파장 변화에 따라 레이저의 발진 파장 변화를 나타내는 파장 가변 곡선을 상기 외부 공진기형 파장 가변 광원이 가변 가능한 파장 범위까지 획득하는, 1차 캘리브레이션을 수행하는 단계;
상기 가변 가능한 파장 범위 내에서 위상 제어 파워를 조절함으로써, 발진 모드의 파장 변화를 나타내는 디튜닝 곡선을 획득하는, 2차 캘리브레이션을 수행하는 단계; 및
상기 2차 캘리브레이션을 통해 얻은 디튜닝 상태에 따른 레이저의 출력 파워의 변화를 이용하여 일정한 디튜닝 상태를 유지하면서 파장 잠금을 수행하여 파장을 설정하는 단계를 포함하는 외부 공진기형 파장 가변 광원의 파장 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 2차 캘리브레이션은,
상기 디튜닝 곡선을 기반으로 획득한 모드 호핑이 일어나는 위치에 대한 위상 제어 파워 정보 및 히터 파워 정보를 기반으로 수행되는 외부 공진기형 파장 가변 광원의 파장 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 2차 캘리브레이션은,
파워 모니터링을 수행한 결과를 기반으로 수행되고,
상기 파워 모니터링은 이득 매질의 고반사 코팅면을 통해 나오는 출력 파워를 모니터링하여 수행되는 외부 공진기형 파장 가변 광원의 파장 제어 방법.
제3항에 있어서,
상기 파워 모니터링은,
상기 외부 공진기를 통해 나오는 출력 파워를 추가적으로 모니터링하여 수행되는 외부 공진기형 파장 가변 광원의 파장 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 2차 캘리브레이션은,
상기 외부 공진기형 파장 가변 광원이 동작하는 외부 온도 정보를 기반으로 수행되는 외부 공진기형 파장 가변 광원의 파장 제어 방법.
외부 공진기형 파장 가변 광원 장치에 있어서, 외부 공진기의 필터링 파장 변화에 따라 레이저의 발진 파장 변화를 나타내는 파장 가변 곡선을 상기 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치가 가변 가능한 파장 범위까지 획득하는 1차 캘리브레이션을 수행하는 1차 캘리브레이션부;
상기 가변 가능한 파장 범위 내에서 위상 제어 파워를 조절함으로써, 발진 모드의 파장 변화를 나타내는 디튜닝 곡선을 획득하는 2차 캘리브레이션을 수행하는 2차 캘리브레이션부;
상기 2차 캘리브레이션을 통해 얻은 디튜닝 상태에 따른 레이저의 출력 파워의 변화를 이용하여 일정한 디튜닝 상태를 유지하면서 파장 잠금을 수행하여 파장을 설정하는 파장 잠금부; 및
상기 1차 캘리브레이션부 및 상기 2차 캘리브레이션부를 제어하여 상기 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치의 캘리브레이션을 수행하고, 상기 파장 잠금부를 제어하여 파장을 설정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치.
제6항에 있어서,
상기 2차 캘리브레이션부는,
상기 디튜닝 곡선을 기반으로 획득한 모드 호핑이 일어나는 위치에 대한 위상 제어 파워 정보 및 히터 파워 정보를 기반으로 캘리브레이션을 수행하는 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치.
제7항에 있어서,
상기 2차 캘리브레이션부는,
파워 모니터링을 수행한 결과를 기반으로 캘리브레이션을 수행하고,
상기 파워 모니터링은 이득 매질의 고반사 코팅면을 통해 나오는 출력 파워를 모니터링하여 수행되는 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치.
제8항에 있어서,
상기 파워 모니터링은,
상기 외부 공진기를 통해 나오는 출력 파워를 추가적으로 모니터링하여 수행되는 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치.
제7항에 있어서,
상기 2차 캘리브레이션부는,
상기 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치가 동작하는 외부 온도 정보를 기반으로 캘리브레이션을 수행하는 외부 공진기형 파장 가변 광원 장치.