KR101828257B1 - Opto-electronic oscillator for distance measurement - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 광전자 발진기의 기본 루프 길이를 파악할 수 있는 레퍼런스 루프를 구성하여 거리 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 이중 루프 구도로 긴 루프로 인한 자유분광범위가 줄어드는 문제를 해결할 수 있는 거리 측정을 위한 광전자 발진기를 제공하는 데 있다.The present invention can improve the accuracy of the distance measurement by constructing a reference loop capable of grasping the basic loop length of the optoelectronic oscillator, and for measuring the distance, which can solve the problem of reducing the free- And to provide an optoelectronic oscillator.

Description

거리 측정을 위한 광전자 발진기{OPTO-ELECTRONIC OSCILLATOR FOR DISTANCE MEASUREMENT}[0001] OPTO-ELECTRONIC OSCILLATOR FOR DISTANCE MEASUREMENT [0002]

본 발명은 거리 측정을 위한 광전자 발진기에 관한 것이다.The present invention relates to an optoelectronic oscillator for distance measurement.

광전자 발진기(optoelectronic oscillator)는 광원(light source), 변조기(modulator), 그리고 광검출기(photo detector)로 구성되어 있으며, 광원에서 나온 광선이 변조기를 지나면서 변조신호를 갖고 해당 변조신호를 광검출기로 검출한 다음 변조기에 양의 되먹임(positive feedback)을 함으로써 스스로 발진하는 소자를 가리킨다. 그러나, 광전자 발진기를 이용한 원거리 측정의 경우 루프의 길이가 길어지기 때문에 자유분광범위가 줄어들어 측정 정밀도가 저하된다. An optoelectronic oscillator is composed of a light source, a modulator, and a photo detector. A light beam from a light source passes through the modulator and has a modulated signal. The modulated signal is sent to the photodetector And then generates a positive feedback to the modulator, thereby generating a self-oscillating device. However, in the case of a long distance measurement using an optoelectronic oscillator, since the length of the loop becomes long, the free spectral range is reduced and the measurement accuracy is lowered.

본 발명의 목적은, 광전자 발진기의 기본 루프 길이를 파악할 수 있는 레퍼런스 루프를 구성하여 거리 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 이중 루프 구도로 긴 루프로 인한 자유분광범위가 줄어드는 문제를 해결할 수 있는 거리 측정을 위한 광전자 발진기를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to improve the accuracy of distance measurement by constructing a reference loop capable of grasping the basic loop length of an optoelectronic oscillator and to provide a distance measurement capable of solving the problem of reducing the free- To provide an optoelectronic oscillator.

본 발명의 실시 예에 따른 광전자 발진기는, 광을 발생하는 광원; 상기 광의 위상을 변조하는 전자광변조기; 상기 위상이 변조된 광을 증폭하는 광증폭기; 상기 증폭된 광의 편광을 45도 회절시키는 HWP(half wave plate); 상기 45도 회절된 편광 중 수직 편광을 90도로 반사하고, 수평 편광을 통과시키는 편광빔분배기; 상기 90도로 반사된 광을 수평 편광으로 변환하는 4분의 1파장판(quarter wave plate); 상기 편광빔분배기를 통과한 수평 편광을 반사하는 거울; 상기 4분의 1파장판(quarter wave plate)에 의해 변환된 수평 편광을 제1 전기 신호로 변환하는 제1 고속광검출기; 상기 거울에 의해 반사된 수평 편광을 제2 전기 신호로 변환하는 제2 고속광검출기; 상기 제1 및 제2 전기 신호를 결합하는 결합기; 상기 결합된 전기 신호를 증폭하는 증폭기; 상기 증폭된 전기 신호를 분배하는 파워분배기를 포함할 수 있다.An optoelectronic oscillator according to an embodiment of the present invention includes: a light source for generating light; An electro-optical modulator for modulating the phase of the light; An optical amplifier for amplifying the phase-modulated light; A half wave plate (HWP) for diffracting the polarized light of the amplified light by 45 degrees; A polarization beam splitter which reflects the vertically polarized light of the 45 degrees diffracted polarized light at 90 degrees and passes the horizontally polarized light; A 1/4 quarter wave plate for converting the 90-degree reflected light into horizontal polarized light; A mirror for reflecting horizontal polarized light having passed through the polarizing beam splitter; A first high-speed optical detector for converting the horizontal polarized light converted by the quarter wave plate into a first electrical signal; A second high-speed optical detector for converting the horizontal polarized light reflected by the mirror into a second electrical signal; A combiner for combining the first and second electrical signals; An amplifier for amplifying the combined electric signal; And a power distributor for distributing the amplified electric signal.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 파워분배기는 상기 파워분배기의 출력 신호인 분배된 전기 신호를 상기 전자광변조기를 통해 양의 되먹임을 수행할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the power divider may perform a positive feedback through the electro-optical modulator, the distributed electric signal being the output signal of the power divider.

본 발명은 광전자 발진기의 기본 루프 길이를 파악할 수 있는 레퍼런스 루프를 구성하여 시스템의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 이중 루프 구도로 긴 루프로 인한 자유분광범위가 줄어드는 문제를 해결할 수 있다.The present invention can improve the accuracy of a system by configuring a reference loop capable of grasping the basic loop length of the optoelectronic oscillator, and can solve the problem that the free division range due to the long loop is reduced by the double loop composition.

도 1은 일반적인 형태의 광전자 발진기를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정을 위한 이중 루프 형태의 광전자 발진기를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광전자 발진기의 다중 모드 동작에 의한 주파수 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an example of a general form of an optoelectronic oscillator. FIG.
2 is a block diagram of a double-loop type photoelectric oscillator for distance measurement according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a frequency spectrum of a multi-mode operation of an optoelectronic oscillator according to an exemplary embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에 있어서 '부(部)' 또는 '모듈'이란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.Herein, the term " part " or " module " means a unit realized by hardware or software, a unit realized by using both, and a unit realized by using two or more hardware Or two or more units may be realized by one hardware.

이하에서는, 일반적인 형태의 광전자 발진기를 도 1를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a general form of an optoelectronic oscillator will be described with reference to Fig.

도 1은 본원 발명을 설명하기 위한 일반적인 형태의 광전자 발진기를 나타낸 예시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating an optoelectronic oscillator in a general form for explaining the present invention. FIG.

도 1에 도시한 바와 같이, 광전자 발진기는, 광원(11), 전자광변조기(12), 광섬유(13), 고속광검출기(14), 증폭기(15), 파워분배기(16)으로 구성된다.1, the optoelectronic oscillator is composed of a light source 11, an electro-optic modulator 12, an optical fiber 13, a high-speed photodetector 14, an amplifier 15 and a power distributor 16.

광원에서 나온 광선이 전자광변조기를 통과하면서, 위상이 변조되고, 변조된 신호를 고속광검출기로 검출한다. 해당 신호를 증폭기에서 증폭한 다음 전자광변조기에 되먹임한다. 전자광변조기에서 새로 발생한 위상변조신호와 루프를 돌고 온 위상변조신호 간에 간섭신호가 발생하고, 보강간섭과 상쇄간섭에 의해 특정 주파수 성분만 남아 발진한다. As the light beam from the light source passes through the electro-optic modulator, the phase is modulated and the modulated signal is detected by the high-speed photodetector. The signal is amplified in the amplifier and then fed back to the electro-optic modulator. An interference signal is generated between the newly generated phase modulated signal and the looped phase modulated signal in the electro-optical modulator, and only a specific frequency component is generated due to constructive interference and destructive interference.

누적된 위상에 의한 경계조건(boundary condition)은 수학식 1과 같다.The boundary condition due to the accumulated phase is expressed by Equation (1).

Figure 112016069550657-pat00001
Figure 112016069550657-pat00001

수학식 1에서,

Figure 112016069550657-pat00002
은 광경로에서의 마이크로파 파수,
Figure 112016069550657-pat00003
는 전기경로에서의 마이크로파 파수를 가리킨다.
Figure 112016069550657-pat00004
은 광경로,
Figure 112016069550657-pat00005
는 전기경로를 가리킨다.
Figure 112016069550657-pat00006
은 정수로
Figure 112016069550657-pat00007
번째 발진 모드를 가리킨다. 수학식 1을 정리하면 광전자 발진기에서 발진 주파수를 수학식 2와 같이 구할 수 있다.In Equation (1)
Figure 112016069550657-pat00002
Is the wave number of the microwave in the optical path,
Figure 112016069550657-pat00003
Quot; refers to the number of microwave waves in the electric path.
Figure 112016069550657-pat00004
A light path,
Figure 112016069550657-pat00005
Indicates an electrical path.
Figure 112016069550657-pat00006
Is an integer
Figure 112016069550657-pat00007
Lt; th > oscillation mode. The oscillation frequency of the optoelectronic oscillator can be obtained as shown in Equation (2).

Figure 112016069550657-pat00008
Figure 112016069550657-pat00008

위 식에서,

Figure 112016069550657-pat00009
는 광경로에서의 굴절률,
Figure 112016069550657-pat00010
는 전기경로에서의 굴절률을 가리킨다. 수학식 2에서 자유분광범위(free spectral range, FSR)(
Figure 112016069550657-pat00011
)는 수학식 3과 같이 주어진다. 여기서, c는 광선의 속도를 나타낸다.In the above equation,
Figure 112016069550657-pat00009
The refractive index in the optical path,
Figure 112016069550657-pat00010
Indicates the refractive index in the electric path. In Equation 2, the free spectral range (FSR) (
Figure 112016069550657-pat00011
) Is given by Equation (3). Here, c represents the speed of the light beam.

Figure 112016069550657-pat00012
Figure 112016069550657-pat00012

위 수학식 3을 다른 관점에서 표현하면 수학식 4와 같다.Equation (3) can be expressed from another viewpoint as shown in Equation (4).

Figure 112016069550657-pat00013
Figure 112016069550657-pat00013

위 식과 같이 자유분광범위를 정밀하게 측정하면 광전자 발진기의 전체 루프 길이를 정밀하게 계산할 수 있다. 여기에서 전기경로를 제외하면 광경로에 관한 정보를 얻을 수 있다. 해당 발진주파수는 파워분배기(16)를 통해서 확인할 수 있다. 광경로 중간에 광섬유(13)를 삽입함으로써 광섬유에 의해 증가한 루프의 길이를 측정할 수 있다. Precise measurement of the free-division range, as in the above equation, allows precise calculation of the overall loop length of the optoelectronic oscillator. Here, except for the electric path, information on the optical path can be obtained. The oscillation frequency can be confirmed through the power distributor 16. By inserting the optical fiber 13 in the middle of the optical path, the length of the loop increased by the optical fiber can be measured.

이하, 첨부된 도면을 바탕으로 발명의 내용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the contents of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

광전자 발진기를 이용해서 원거리 측정을 정밀하게 하기 위해 도 2와 같이 구성한다. 2, in order to precisely measure the distance by using an optoelectronic oscillator.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정을 위한 이중 루프 형태의 광전자 발진기를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram of a double-loop type photoelectric oscillator for distance measurement according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정을 위한 이중 루프 형태의 광전자 발진기는,As shown in FIG. 2, in the dual loop type photoelectric oscillator for distance measurement according to the embodiment of the present invention,

광(광선)을 발생하는 광원(21),A light source 21 for generating light (light rays)

그 광의 위상을 변조하는 전자광변조기(22),An electro-optical modulator 22 for modulating the phase of the light,

그 위상이 변조된 광을 증폭하는 광증폭기(23), An optical amplifier 23 for amplifying the phase-modulated light,

그 증폭된 광의 편광을 45도 회절시키는 HWP(half wave plate)(24), A half wave plate (HWP) 24 for diffracting the polarized light of the amplified light by 45 degrees,

45도 회절된 편광 중 수직 편광을 90도로 반사하고, 수평 편광을 통과시키는 편광빔분배기(27), A polarized beam splitter 27 for reflecting vertically polarized light of 45 degrees diffracted by 90 degrees and passing the horizontally polarized light,

상기 90도로 반사된 광을 수평 편광으로 변환하는 4분의 1파장판(quarter wave plate)(25), A 1/4 quarter wave plate 25 for converting the 90-degree reflected light into horizontally polarized light,

편광빔분배기(27)를 통과한 수평 편광을 반사하는 목표 거울(26), A target mirror 26 for reflecting the horizontal polarized light having passed through the polarized beam splitter 27,

4분의 1파장판(quarter wave plate)(25)에 의해 변환된 수평 편광을 제1 전기 신호로 변환하는 제1 고속광검출기(FPD1 : fast photo diode),A first photo detector (FPD1) for converting the horizontal polarized light converted by the quarter wave plate 25 into a first electric signal,

목표 거울(26)에 의해 반사된 수평 편광을 제2 전기 신호로 변환하는 제2 고속광검출기(28), A second high-speed optical detector 28 for converting the horizontal polarized light reflected by the target mirror 26 into a second electrical signal,

제1 및 제2 전기 신호를 결합하는 파워결합기(29), A power combiner 29 for combining the first and second electrical signals,

그 결합된 전기 신호를 증폭하는 증폭기(210), 그리고 An amplifier 210 for amplifying the combined electrical signal, and

그 증폭된 전기 신호를 분배하는 파워분배기(211)로 구성될 수 있다.And a power distributor 211 for distributing the amplified electric signal.

파워분배기(211)는 그 파워분배기 출력 신호(분배된 전기 신호)를 다시 전자광변조기(22)를 통해 양의 되먹임한다. 반사코팅된 QWP(25)는 광접착을 통해 편광빔분배기(27)에 결합된다. 편광빔분배기(27)는 상기 반사코팅된 QWP(25)를 일체형으로 포함할 수도 있다.The power splitter 211 returns its power splitter output signal (distributed electrical signal) back through the electro-optical modulator 22 in a positive manner. The reflective coated QWP 25 is coupled to the polarizing beam splitter 27 via optical bonding. The polarizing beam splitter 27 may comprise the reflective coated QWP 25 integrally.

먼저, 광원(21)에서 나온 광선이 전자광변조기(EOM: electro-optic modulator)(22)를 통과하면서 위상이 변조되고, 광증폭기(23)를 통과하면서 높은 광선 파워로 증폭이 된다. First, the light beam from the light source 21 is modulated in phase while passing through an electro-optic modulator (EOM) 22, and is amplified to a high light beam power while passing through the optical amplifier 23.

HWP(half wave plate)에 의해 광선의 편광을 45도로 돌린 후 편광빔분배기(PBS : polarization beam splitter)를 지나면서 수직 편광은 90도로 반사하고 수평 편광은 통과한다. The polarization of the light beam is turned 45 degrees by a half wave plate (HWP), and the vertical polarization is reflected at 90 degrees and the horizontal polarization is passed through a polarization beam splitter (PBS).

90도로 반사한 광선은 뒷면이 반사코팅된 QWP(quarter wave plate)를 통과한 후 되반사하여 수평 편광으로 바뀐다. 편광빔분배기를 지난 후 고속광검출기(FPD1 : fast photo diode)에 의해 검출된 후 전기신호로 변환된다. 해당 신호는 파워결합기(PC : power combiner)를 거친 후 증폭기에서 증폭한 후 파워분배기(PS : power splitter)를 거친다. 파워분배기 출력 신호는 다시 전자광변조기를 통해 양의 되먹임한다.The light beam reflected at 90 degrees passes through a quarter-wave plate (QWP) with its back surface coated with a reflective coating, and is then reflected back into horizontal polarized light. After passing through the polarizing beam splitter, it is detected by a fast photo diode (FPD1) and then converted into an electric signal. The signal passes through a power combiner (PC), amplified by an amplifier, and then passed through a power splitter (PS). The power divider output signal is again positive feedback through the electro-optical modulator.

반사코팅된 QWP는 광접착을 통해 편광빔분배기에 결합한다.The reflective coated QWP couples to the polarizing beam splitter through optical bonding.

광선의 파워가 충분하고 증폭기에 의해 이득을 충분히 주면 FPD1에서 검출된 신호에 의해 식 1과 같은 위상조건을 만족하는 주파수 성분이 발진한다. 이 때 루프의 자유분광범위는 수학식 5와 같다.If the power of the light beam is sufficient and the gain is sufficiently given by the amplifier, the frequency component satisfying the phase condition as shown in Equation (1) oscillates by the signal detected by the FPD1. At this time, the free spread range of the loop is expressed by Equation (5).

Figure 112016069550657-pat00014
Figure 112016069550657-pat00014

자유분광범위를 정밀하게 측정하기 위해 도 3의 도면부호 31과 같이 광전자 발진기를 다중모드로 동작시킨다. 예를 들어, 루프의 길이가 10 m라고 하면 자유분광범위는 30 MHz이다. 측정 정밀도를 높이기 위해 가장 가까운 모드끼리의 주파수 차 대신 q번째로 떨어진 모드끼리의 주파수 차를 비교한다. 예를 들어, 광전자 발진기의 앨런 편차(Allan deviation)는

Figure 112016069550657-pat00015
정도이므로 10 m 루프 길이에 대한 정밀도는
Figure 112016069550657-pat00016
이다. 여기에 q번째로 떨어진 모드끼리의 주파수 차를 이용할 경우 그 이상의 정밀도를 얻을 수 있다.In order to precisely measure the free-division range, the optoelectronic oscillator is operated in multi-mode as shown at 31 in FIG. For example, if the length of the loop is 10 m, the free spectral range is 30 MHz. In order to increase the measurement accuracy, the frequency difference between the q-th mode that is apart from the frequency difference between the closest modes is compared. For example, the Allan deviation of the optoelectronic oscillator is
Figure 112016069550657-pat00015
, The accuracy for 10 m loop length is
Figure 112016069550657-pat00016
to be. If the frequency difference between the q-th mode and the q-th mode is used, more accuracy can be obtained.

다음으로, HWP(24)를 통과한 광선 중 편광 광선은 편광빔분배기(27)를 통과한 후 앞서 설명한 것과 같이 QWP(25)를 지난다. 그리고 측정하고자 하는 원거리 지점에 놓여 있는 목표 거울(26)까지 광선은 왕복한다. QWP(25)를 두 번 지나므로 수평 편광이 수직 편광으로 바뀐 후 편광빔분배기(27)에서 반사하여 FPD2(28)에 의해 검출된다. FPD2(28)는 검출한 신호를 전기신호로 변환하고, 그 변환된 전기 신호는 파워결합기(29)와 증폭기(210), 그리고 파워분배기(211)를 지나 전자광변조기(22)에 양의 되먹임한다. Next, the polarized light beam passing through the HWP 24 passes through the polarization beam splitter 27 and then passes through the QWP 25 as described above. And the light beam travels back to the target mirror 26, which lies at the far point to be measured. After passing through the QWP 25 twice, the horizontally polarized light is converted into vertical polarized light, reflected by the polarized beam splitter 27, and detected by the FPD2 28. The FPD2 28 converts the detected signal into an electrical signal and the converted electrical signal passes through the power combiner 29 and the amplifier 210 and the power divider 211 to the optical modulator 22 with a positive feedback do.

수학식 1과 같은 위상조건을 만족하는 주파수 성분이 발진한다. 이때 루프의 자유분광범위는 수학식 6과 같다.The frequency component satisfying the phase condition as shown in Equation (1) oscillates. At this time, the free distribution range of the loop is expressed by Equation (6).

Figure 112016069550657-pat00017
Figure 112016069550657-pat00017

위 식에서,

Figure 112016069550657-pat00018
는 정밀하게 측정한 값이고, 자유분광범위를 정밀하게 측정하면 목표 지점까지의 거리에 해당하는
Figure 112016069550657-pat00019
을 정밀하게 측정할 수 있다. 예를 들어, 목표 거울(26)까지의 거리가 1 km라고 하면 자유분광범위는 30kHz에 해당하고, 앨런 편차(Allan deviation)가
Figure 112016069550657-pat00020
정도라고 하면
Figure 112016069550657-pat00021
의 정밀도로 측정할 수 있다. 이를 위해 도 3의 도면부호 32와 같이 광전자 발진기를 다중 모드로 동작시킨 후 모드 간 주파수를 측정한다.In the above equation,
Figure 112016069550657-pat00018
Is a precisely measured value, and when precisely measuring free-range broad-spectrum, it corresponds to the distance to the target point
Figure 112016069550657-pat00019
Can be accurately measured. For example, if the distance to the target mirror 26 is 1 km, the free division range corresponds to 30 kHz, and the Allan deviation
Figure 112016069550657-pat00020
If you say about
Figure 112016069550657-pat00021
Can be measured with accuracy of. To do this, the optoelectronic oscillator is operated in multi-mode as shown by reference numeral 32 in FIG. 3, and the frequency between modes is measured.

도 3의 도면부호 33과 같이 이중 루프를 통해 두 루프 간의 보강 및 상쇄조건으로 특정 모드만 발진시킬 수 있다. 그리고 모드 간 주파수를 측정하면 짧은 루프에 의한 자유분광범위 주파수로 목표 거울에 의한 긴 루프의 길이를 정밀하게 측정할 수 있다. 예를 들어, 10 m로 짧은 루프를, 1 km로 긴 루프를 동시에 구현한다. 그리고 이중 루프에 의해 광전자 발진기를 다중모드로 동작시키면 그림 3과 같다(33). 자유분광범위를 측정하면 30 MHz에 해당하고 이 안에 1 km에 의한 100개의 모드가 들어 있으므로 측정 정밀도는

Figure 112016069550657-pat00022
까지 올라간다. 이를 수학식으로 나타내면 수학식 7과 같다.3, it is possible to oscillate only a specific mode under the condition of reinforcement and cancellation between two loops through a double loop. By measuring the frequency between modes, the length of the long loop due to the target mirror can be precisely measured at the free-spread range frequency by the short loop. For example, a short loop of 10 m and a long loop of 1 km are simultaneously implemented. Figure 3 shows the operation of the optoelectronic oscillator in a dual mode by a dual loop (33). The measurement of the free spectral range corresponds to 30 MHz and contains 100 modes by 1 km.
Figure 112016069550657-pat00022
Up. This can be expressed by Equation (7).

Figure 112016069550657-pat00023
Figure 112016069550657-pat00023

두 모드간의 주파수 차를 구하면 수학식 8과 같다.If the frequency difference between the two modes is obtained, Equation (8) is obtained.

Figure 112016069550657-pat00024
Figure 112016069550657-pat00024

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 광전자 발진기의 기본 루프 길이를 파악할 수 있는 레퍼런스 루프를 구성하여 시스템의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 이중 루프 구도로 긴 루프로 인한 자유분광범위가 줄어드는 문제를 해결할 수 있다.As described above, the present invention can improve the accuracy of the system by constructing a reference loop capable of grasping the basic loop length of the optoelectronic oscillator, and can solve the problem of the free loosening due to a long loop in a double loop composition have.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

Claims (6)

광전자 발진기의 기본 루프 길이를 파악할 수 있는 레퍼런스 루프를 구성하고, 거리 측정을 위한 이중 루프 형태의 광전자 발진기에 있어서, 상기 광전자 발진기는,
광을 발생하는 광원;
상기 광의 위상을 변조하는 전자광변조기;
상기 위상이 변조된 광을 증폭하는 광증폭기;
상기 증폭된 광의 편광을 45도 회절시키는 HWP(half wave plate);
상기 45도 회절된 편광 중 수직 편광을 90도로 반사하고, 수평 편광을 통과시키는 편광빔분배기;
상기 90도로 반사된 광을 수평 편광으로 변환하는 4분의 1파장판(quarter wave plate);
상기 편광빔분배기를 통과한 수평 편광을 반사하는 거울;
상기 4분의 1파장판(quarter wave plate)에 의해 변환된 수평 편광을 제1 전기 신호로 변환하는 제1 고속광검출기;
상기 거울에 의해 반사된 수평 편광을 제2 전기 신호로 변환하는 제2 고속광검출기;
상기 제1 및 제2 전기 신호를 결합하는 결합기;
상기 결합된 전기 신호를 증폭하는 증폭기;
상기 증폭된 전기 신호를 분배하는 파워분배기를 포함하며,
상기 편광빔분배기는 상기 광의 경로를 두 개로 분리하는 것을 특징으로 하는 광전자 발진기.
A dual-loop type photo-electron oscillator for measuring a distance, comprising a reference loop capable of grasping a basic loop length of an opto-electronic oscillator, the opto-electronic oscillator comprising:
A light source for generating light;
An electro-optical modulator for modulating the phase of the light;
An optical amplifier for amplifying the phase-modulated light;
A half wave plate (HWP) for diffracting the polarized light of the amplified light by 45 degrees;
A polarization beam splitter which reflects the vertically polarized light of the 45 degrees diffracted polarized light at 90 degrees and passes the horizontally polarized light;
A 1/4 quarter wave plate for converting the 90-degree reflected light into horizontal polarized light;
A mirror for reflecting horizontal polarized light having passed through the polarizing beam splitter;
A first high-speed optical detector for converting the horizontal polarized light converted by the quarter wave plate into a first electrical signal;
A second high-speed optical detector for converting the horizontal polarized light reflected by the mirror into a second electrical signal;
A combiner for combining the first and second electrical signals;
An amplifier for amplifying the combined electric signal;
And a power divider for distributing the amplified electrical signal,
Wherein the polarizing beam splitter separates the path of light into two.
제1항에 있어서, 상기 파워분배기는,
상기 파워분배기의 출력 신호인 분배된 전기 신호를 상기 전자광변조기를 통해 양의 되먹임을 수행하는 것을 특징으로 하는 광전자 발진기.
The power splitter of claim 1,
And a positive feedback is performed through the electro-optical modulator, the distributed electrical signal being an output signal of the power divider.
제1항에 있어서, 상기 4분의 1파장판(quarter wave plate)은 반사코팅된 4분의 1파장판인 것을 특징으로 하는 광전자 발진기.The optoelectronic oscillator of claim 1, wherein the quarter wave plate is a quarter-wave plate with a reflective coating. 제3항에 있어서, 상기 4분의 1파장판(quarter wave plate)은 광접착을 통해 상기 편광빔분배기에 결합되는 것을 특징으로 하는 광전자 발진기.4. The optoelectronic oscillator of claim 3, wherein the quarter wave plate is coupled to the polarizing beam splitter via optical bonding. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 광전자 발진기는 다중 모드로 동작하여 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 광전자 발진기.

The optoelectronic oscillator of claim 1, wherein the optoelectronic oscillator operates in multiple modes to measure the distance.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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