KR101856882B1 - 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법 및 장치 - Google Patents

펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

일실시예에서, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법은 광섬유 브래그 회절 격자를 이용하여 펄스 레이저에 의해 생성된 광 펄스열로부터 제1 파장 성분 및 제2 파장 성분을 추출하는 단계, 마이켈슨 간섭계를 이용하여 상기 제1 파장 성분 및 상기 제2 파장 성분이 결합된 신호로부터 간섭 신호를 획득하는 단계, 상기 간섭 신호를 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호 및 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호로 분리하는 단계, 광전소자를 이용하여 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제1 무선 주파수 신호로 변환하고 상기 제2 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제2 무선 주파수 신호로 변환하는 단계, 및 혼합기를 이용하여 상기 제1 무선 주파수 신호 및 상기 제2 무선 주파수 신호로부터 기저대역 신호를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING PHASE NOISE OF REPETITION RATE OF A PULSE LASER}
펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법 및 장치에 연관되며, 보다 구체적으로는 광섬유 브래그 회절 격자(Fibre Bragg Gratings)를 이용하여 높은 분해능으로 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 측정하고 피드백하는 방법 및 장치에 연관된다.
일반적으로 펄스 레이저에서 생성된 광 펄스열의 반복률 위상 잡음을 측정하기 위해서는 기준 신호를 발생시키는 레퍼런스 신호원이 필요하다. 즉, 레퍼런스 신호와 측정 대상 신호를 서로 비교하는 방식으로 잡음을 측정한다. 따라서, 레퍼런스 신호는 측정 대상 신호보다 더 낮은 잡음을 가지거나 적어도 비슷한 레벨의 잡음을 가져야 한다. 따라서, 측정 대상 신호가 초저잡음 신호인 경우에는 동일한 신호원이 두 개 요구된다는 어려움이 있다.
RF 신호 또는 마이크로파 신호의 위상 잡음을 측정하는 방법 중에는 하나의 신호원만을 이용하여 위상 잡음을 측정하는 방법이 존재한다. 측정 대상 신호를 두 경로로 가이드한 후 한 쪽 경로의 신호를 지연 링크를 이용하여 지연시켜, 다른 한 쪽 경로의 신호와 서로 비교하여 잡음을 측정하는 방법이다. 그러나, 이러한 방법으로 연속파 레이저의 위상 잡음을 측정하기 위한 연구가 있었지만 충분히 높은 분해능을 가지지 못했으며, 넓은 푸리에 주파수 범위에 걸쳐서 측정하는 것이 불가능하였다.
따라서, 일반적인 광섬유 컴포넌트를 이용하여 별도의 신호원 없이 제어저의 조건을 바꾸지 않은 채로 펄스 레이저의 반복률의 위상 잡음을 고분해능으로 측정할 수 있다면 다양한 분야에 응용이 가능할 것이다.
일측에 따르면, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법은 광섬유 브래그 회절 격자(Fibre Bragg Gratings)를 이용하여 펄스 레이저에 의해 생성된 광 펄스열로부터 제1 파장 성분 및 제2 파장 성분을 추출하는 단계, 마이켈슨 간섭계를 이용하여 상기 제1 파장 성분 및 상기 제2 파장 성분이 결합된 신호로부터 간섭 신호를 획득하는 단계, 상기 간섭 신호를 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호 및 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호로 분리하는 단계, 광전소자를 이용하여 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제1 무선 주파수 신호로 변환하고 상기 제2 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제2 무선 주파수 신호로 변환하는 단계 및 혼합기(mixer)를 이용하여 상기 제1 무선 주파수 신호 및 상기 제2 무선 주파수 신호로부터 기저대역 신호를 획득하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법은 상기 기저대역 신호를 제1 루프 필터에 통과시켜 제1 피드백 신호를 출력하는 단계, 및 상기 제1 피드백 신호를 상기 펄스 레이저 내의 압전소자에 제공하는 단계를 더 포함한다.
일실시예에서, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법은 상기 기저대역 신호로부터 잠금 대역폭 이상의 푸리에 주파수에서의 반복률 위상 잡음을 측정하고, 상기 제1 피드백 신호로부터 상기 잠금 대역폭 이내의 푸리에 주파수에서의 반복률 위상 잡음을 측정하는 단계를 더 포함한다.
일실시예에서, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법은 상기 기저대역 신호를 제2 루프 필터에 통과시켜 제2 피드백 신호를 출력하는 단계, 및 상기 제2 피드백 신호를 상기 마이켈슨 간섭계 내의 광섬유 스트레처(stretcher)에 제공하는 단계를 더 포함한다.
일실시예에서, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법은 상기 기저대역 신호로부터 상기 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 측정하는 단계를 더 포함한다.
일실시예에서, 상기 추출하는 단계는 상기 광 펄스열을 서큘레이터 및 하나 이상의 광섬유 브래그 회절 격자에 통과시켜 상기 광 펄스열의 제1 파장 성분 또는 제2 파장 성분을 반사시키는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 분리하는 단계는 상기 간섭 신호를 서큘레이터 및 하나 이상의 광섬유 브래그 회절 격자에 통과시켜 상기 간섭 신호 중 제1 파장 성분 또는 제2 파장 성분을 반사시키는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 변환하는 단계는 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제1 광다이오드, 제1 대역 통과 필터, 및 제1 증폭기에 통과시켜 상기 제1 무선 주파수 신호를 획득하는 단계, 및 상기 제2 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제2 광다이오드, 제2 대역 통과 필터, 및 제2 증폭기에 통과시켜 상기 제2 무선 주파수 신호를 획득하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 간섭 신호를 획득하는 단계는, 상기 결합된 신호를 상기 마이켈슨 간섭계의 레퍼런스 암(reference arm)과 딜레이 암(delay arm)으로 각각 가이드하고, 상기 레퍼런스 암의 출력 신호와 상기 딜레이 암의 출력 신호를 서로 간섭시키는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 딜레이 암은 광섬유 지연 라인, 지연 제어 유닛, 광섬유 스트레처, 음향 광학 주파수 변조기 및 패러데이 회전자 거울을 포함한다. 일실시예에서, 상기 지연 제어 유닛은 상기 결합된 신호를 파장에 따라 분리하여 가이드하는 하나 이상의 파장 분할 다중화기, 및 상기 결합된 신호의 제2 파장 성분만을 추가로 지연시키는 모터 딜레이 라인을 포함한다.
다른 일측에 따르면, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치는 펄스 레이저에 의해 생성된 광 펄스열로부터 제1 파장 성분 및 제2 파장 성분을 추출하는 제1 서큘레이터 및 제1 광섬유 브래그 회절 격자, 상기 제1 파장 성분 및 상기 제2 파장 성분이 결합된 신호로부터 간섭 신호를 획득하는 마이켈슨 간섭계, 상기 간섭 신호를 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호 및 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호로 분리하는 제2 서큘레이터 및 제2 광섬유 브래그 회절 격자, 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제1 무선 주파수 신호로 변환하고 상기 제2 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제2 무선 주파수 신호로 변환하는 광전소자, 및 상기 제1 무선 주파수 신호 및 상기 제2 무선 주파수 신호로부터 기저대역 신호를 획득하는 혼합기를 포함한다.
일실시예에서, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치는 상기 기저대역 신호로부터 상기 펄스 레이저 내의 압전소자에 제공 제1 피드백 신호를 획득하는 제1 루프 필터, 및 상기 기저대역 신호로부터 잠금 대역폭 이상의 푸리에 주파수에서의 반복률 위상 잡음을 측정하고, 상기 제1 피드백 신호로부터 상기 잠금 대역폭 이내의 푸리에 주파수에서의 반복률 위상 잡음을 측정하는 측정부를 더 포함한다.
일실시예에서, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치는 상기 기저대역 신호로부터 상기 마이켈슨 간섭계 내의 광섬유 스트레처에 제공될 제2 피드백 신호를 획득하는 제2 루프 필터, 및 상기 기저대역 신호로부터 상기 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 측정하는 측정부를 더 포함한다.
일실시예에서, 상기 마이켈슨 간섭계는 상기 결합된 신호를 레퍼런스 암과 딜레이 암으로 각각 가이드하고, 상기 레퍼런스 암의 출력 신호와 상기 딜레이 암의 출력 신호를 서로 간섭시켜 상기 간섭 신호를 획득한다.
일실시예에서, 상기 딜레이 암은 광섬유 지연 라인, 지연 제어 유닛, 광섬유 스트레처, 음향 광학 주파수 변조기 및 패러데이 회전자 거울을 포함한다. 일실시예에서, 상기 지연 제어 유닛은 상기 결합된 신호를 파장에 따라 분리하여 가이드하는 하나 이상의 파장 분할 다중화기, 및 상기 결합된 신호의 제2 파장 성분만을 추가로 지연시키는 모터 딜레이 라인을 포함한다.
다른 일측에 따르면, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치는 펄스 레이저에 의해 생성된 광 펄스열로부터 제1 파장 성분 및 제2 파장 성분을 추출하는 제1 서큘레이터 및 제1 광섬유 브래그 회절 격자, 상기 제1 파장 성분 및 상기 제2 파장 성분이 결합된 신호로부터 간섭 신호를 획득하는 마이켈슨 간섭계, 상기 간섭 신호를 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호 및 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호로 분리하는 제2 서큘레이터 및 제2 광섬유 브래그 회절 격자, 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제1 무선 주파수 신호로 변환하고 상기 제2 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제2 무선 주파수 신호로 변환하는 광전소자, 상기 제1 무선 주파수 신호 및 상기 제2 무선 주파수 신호로부터 기저대역 신호를 획득하는 혼합기, 상기 기저대역 신호로부터 상기 펄스 레이저 내의 압전소자에 제공될 제1 피드백 신호를 획득하는 제1 루프 필터, 상기 기저대역 신호로부터 상기 마이켈슨 간섭계 내의 광섬유 스트레처에 제공될 제2 피드백 신호를 획득하는 제2 루프 필터, 및 상기 압전소자에 상기 제1 피드백 신호를 제공하는 위상 잠금 루프 및 상기 광섬유 스트레처에 상기 제2 피드백 신호를 제공하는 지연 잠금 루프를 선택적으로 연결하는 스위치부를 포함한다.
도 1은 일실시예에 따른 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치의 일부를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 마이켈슨 간섭계의 일부를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 마이켈슨 간섭계의 지연 제어 유닛의 일부를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 일실시예에 따른 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법에 의해 측정된 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 나타내는 그래프이다.
도 6은 일실시예에 따른 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법에 의해 측정된 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 나타내는 그래프이다.
도 7은 일실시예에 따른 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법에 의해 측정된 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 나타내는 그래프이다.
도 8은 일실시예에 따른 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법에 의해 측정된 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 나타내는 그래프이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치의 일부를 예시적으로 보여주는 도면이다. 반복률 위상 잡음 측정 장치를 이용하여, 모드 잠금된 펄스 레이저(110)의 반복률 위상 잡음을 측정할 수 있다.
일실시예에서, 펄스 레이저(110)는 일정한 주기를 가지고 지속적으로 발생하는 광 펄스를 포함하는 광 펄스열을 생성한다. 펄스 레이저(110)는 펨토초 스케일의 매우 짧은 광 펄스를 일정한 주기를 가지고 지속적으로 발생시키는 펨토초 레이저일 수 있다.
일실시예에서, 펄스 레이저(110)에 의해 생성된 광 펄스열은 제1 서큘레이터(120)로 보내진다. 제1 서큘레이터(120)는 펄스 레이저(110)로부터 입력된 신호를 제1 광섬유 브래그 회절 격자(131, 132)로 가이드하고, 제1 광섬유 브래그 회절 격자(131, 132)로부터 입력된 신호는 어븀 첨가 광섬유 증폭기(Erbium doped fiber amplifier; EDFA)(140)로 가이드한다.
일실시예에서, 제1 광섬유 브래그 회절 격자(131, 132)는 광 펄스열의 광 주파수 빗(optical frequency combs)의 두 가지 모드에 각각 대응하는 제1 파장 성분(λ1) 또는 제2 파장 성분(λ2)만을 반사시켜 다시 제1 서큘레이터(120)로 보낼 수 있다. 예를 들어, 제1 광섬유 브래그 회절 격자(131, 132)는 제1 파장 성분(λ1)을 반사시키고 나머지 파장 성분은 통과시키는 광섬유 브래그 회절 격자(132) 및 제2 파장 성분(λ2)을 반사시키고 나머지 파장 성분은 통과시키는 광섬유 브래그 회절 격자(131)로 구성될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 광 주파수 빗의 두 가지 모드가 각각 예를 들어 2 nm 정도의 좁은 선폭(linewidth)으로 추출될 수 있다. 광섬유 브래그 회절격자에 의해 제1 서큘레이터(120) 및 제1 광섬유 브래그 회절 격자(131, 132)의 구체적 연결 및 배치는 도시된 예로 제한되지 않으며, 하나 이상의 광섬유 브래그 회절 격자를 이용하여 구현될 수 있다.
일실시예에서, 제1 서큘레이터(120)는 어븀 첨가 광섬유 증폭기 (140)로 신호를 보내서 신호를 증폭시킬 수 있다. 광 펄스열의 제1 파장 성분(λ1) 및 제2 파장 성분(λ2)은 파장 필터링 과정에서 출력이 약해질 수 있으므로, 마이켈슨 간섭계(Michelson interferometer)(150)에 신호를 보내기 전에 어븀 첨가 광섬유 증폭기(140)를 이용하여 신호를 증폭시킬 수 있다.
일실시예에서, 마이켈슨 간섭계(150)는 증폭된 신호를 레퍼런스 암(reference arm)과 딜레이 암(delay arm)으로 각각 가이드하고 딜레이 암의 신호를 지연시키고 주파수를 미리 결정된 무선 주파수만큼 시프트한 후, 레퍼런스 암의 신호와 서로 간섭시켜 간섭 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 딜레이 암을 한 번 통과할 때마다 무선 주파수 fm 만큼씩 시프트될 수 있다. 딜레이 암의 신호는 간섭 발생 시, 서로 상이한 경로를 지나온 각 파장 성분 간의 위상 차이가 광 세기 정보로 변환된다. 이러한 방식으로 각 파장 성분 별로 간섭이 발생한 간섭 신호가 출력된다. 마이켈슨 간섭계(150)에 대하여는 아래에서 도 2 및 도 3을 참조하여 더 상세하게 설명된다.
일실시예에서, 간섭 신호는 제2 서큘레이터(161)로 보내진다. 제2 서큘레이터(161)는 마이켈슨 간섭계(150)로부터 입력된 신호를 제2 광섬유 브래그 회절 격자(162)로 가이드한다. 제2 광섬유 브래그 회절 격자(162)는 예를 들어 제1 파장 성분(λ1)을 반사시키고 나머지 파장 성분은 통과시키는 방식으로 제2 파장 성분(λ2)에 대응하는 간섭 신호를 통과시킬 수 있다.
제2 광섬유 브래그 회절 격자(162)에 의해 반사된 신호는 제2 서큘레이터(161)를 통해 광-전 변환 경로(163, 165, 167)로 전달될 수 있다. 또한, 제2 광섬유 브래그 회절 격자(162)에 의해 통과된 신호는 광-전 변환 경로(164, 166, 168)로 전달될 수 있다. 제2 서큘레이터(161) 및 제2 광섬유 브래그 회절 격자(162)의 구체적 연결 및 배치는 도시된 예로 제한되지 않으며, 하나 이상의 광섬유 브래그 회절 격자를 이용하여 구현될 수 있다.
일실시예에서, 제1 파장 성분(λ1)에 대응하는 간섭 신호와 제2 파장 성분(λ2)에 대응하는 간섭 신호는 각각의 경로에서 광전소자를 이용하여 제1 무선 주파수 신호(RF1) 및 제2 무선 주파수 신호(RF2)로 변환된다. 예를 들어, 각 경로는 광다이오드(photodiode)(163, 164), 대역 통과 필터(band pass filter; BPF)(165, 166) 및 증폭기(167, 168)를 각각 포함할 수 있다.
이 때, 변환된 무선 주파수 신호는 마이켈슨 간섭계(150)의 딜레이 암을 2번 통과하면서 시프트되는 2fm 의 주파수를 반송자(carrier)로 가지게 된다. 즉, 제1 무선 주파수 신호(RF1) 및 제2 무선 주파수 신호(RF2)는 2fm 의 주파수를 반송자로 가진다. 마이켈슨 간섭계(150)에 의하여 광 세기 정보로 변환된 펄스 레이저의 반복률 주파수 잡음 정보는 반송자의 위상 정보로 변환된다.
제1 무선 주파수 신호(RF1) 및 제2 무선 주파수 신호(RF2)를 혼합기(169)에 통과시키면, 두 신호가 공통으로 가지고 있는 성분은 상쇄되고 기저대역 신호(baseband signal)(191)가 남는다. 혼합기(169)를 통과하기 전의 제1 무선 주파수 신호(RF1) 및 제2 무선 주파수 신호(RF2)는 반송자 포락선 오프셋 주파수 잡음을 공통으로 가지고 있으므로, 혼합기(169)를 통과시킬 때 반송자 포락선 오프셋 주파수 잡음은 상쇄된다. 또한, 반송자인 2fm 의 주파수도 마찬가지로 혼합기(169)를 통과시킬 때 상쇄된다. 다만, 반복률 주파수 잡음의 경우 서로 상이한 파장 성분에서 측정되었으므로 제1 파장 성분(λ1) 및 제2 파장 성분(λ2)의 주파수 차이에 대한 반복률 주파수 잡음은 상쇄되지 않고 기저대역 신호(191)로 남게 된다.
일실시예에서, 측정부(미도시)를 통해 반복률 주파수 잡음을 포함하는 기저대역 신호(191)가 측정되면, 이를 수학적으로 반복률 위상 잡음으로 변환할 수 있다. 다만, 검출된 반복률 주파수 잡음은 혼합기(169) 출력의 선형 범위를 벗어날 수 있다. 따라서, 혼합기(169)에서 출력된 기저대역 신호(191)를 펄스 레이저(110)에 피드백하여 잡음을 감소시킨 후 측정하는 방식을 함께 활용할 수 있다.
일실시예에서, 스위치부(170)는 기저대역 신호(191)를 펄스 레이저(110)에 피드백하는 위상 잠금 루프(Phase-locked loop) 및 기저대역 신호(191)를 마이켈슨 간섭계(150)에 피드백하는 지연 잠금 루프(Delay-locked loop)를 선택적으로 연결할 수 있다. 스위치부(170)는 탈착 가능한 잭(jack) 또는 플러그(plug)를 통해 펄스 레이저(110) 및/또는 마이켈슨 간섭계(150)에 연결되는 구조를 포함할 수 있으나, 이러한 구조를 포함하는 것으로 국한되지 않는다. 예를 들어, 스위치부(170)는 폐쇄 회로의 경로 상에 배치된 개폐식 스위치의 형태 등 임의의 적합한 구조로 구현될 수 있다.
위상 잠금 루프를 통해 반복률 위상 잡음을 측정하는 경우, 혼합기(169)에서 출력된 기저대역 신호(191)를 제1 루프 필터(181)에 통과시켜 제1 피드백 신호(192)를 출력하고, 이 피드백 신호를 펄스 레이저(110)의 공진기 내에 있는 압전소자(piezoelectric element; pzt)에 전달하여 낮은 대역폭으로 피드백할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 펄스 레이저(110)에 압전소자가 없는 경우에는 펌프 전류에 피드백할 수 있다.
피드백이 적용되면 측정부를 이용하여 기저대역 신호(191) 및 제1 피드백 신호(192)로부터 펄스 레이저(110)의 반복률 주파수 잡음을 측정할 수 있다. 구체적으로, 혼합기(169)에서 출력된 기저대역 신호(191)의 경우 피드백에 의하여 잠금 대역폭 이내의 푸리에 주파수에서는 잡음이 억제되므로, 측정부를 이용하여 기저대역 신호로부터 잠금 대역폭 이상의 푸리에 주파수에서의 펄스 레이저의 반복률 주파수 잡음을 측정할 수 있다. 또한, 측정부를 이용하여 압전소자에 제공되는 제1 피드백 신호(192)로부터 잠금 대역폭 이내의 푸리에 주파수에서의 펄스 레이저의 반복률 주파수 잡음을 측정할 수 있다.
한편, 지연 잠금 루프를 통해 반복률 위상 잡음을 측정하는 경우, 혼합기(169)에서 출력된 기저대역 신호(191)를 제2 루프 필터(182)에 통과시켜 제2 피드백 신호를 출력하고, 이 피드백 신호를 마이켈슨 간섭계(150)의 딜레이 암 내에 있는 광섬유 스트레처(stretcher)로 피드백할 수 있다. 피드백이 적용되면 측정부를 이용하여 기저대역 신호(191)로부터 펄스 레이저(110)의 반복률 주파수 잡음을 측정할 수 있고, 이를 수학적으로 반복률 위상 잡음으로 변환할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 마이켈슨 간섭계의 일부를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2에 도시된 마이켈슨 간섭계는 예를 들어 도 1의 위상 잡음 측정 장치 구현에 이용될 수 있다.
일실시예에 따른 마이켈슨 간섭계는 커플러(210), 패러데이 회전자 거울(Faraday rotator mirror; FRM)(220, 270), 광섬유 지연 라인(230), 지연 제어 유닛(240), 광섬유 스트레처(250), 음향 광학 주파수 변조기(acousto-optic frequency shifter; AOFS)(260)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 마이켈슨 간섭계는 두 개의 상이한 광 경로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 패러데이 회전자 거울(220)을 포함하는 레퍼런스 암(reference arm)과 광섬유 지연 라인(230), 지연 제어 유닛(240), 광섬유 스트레처(250), 음향 광학 주파수 변조기(260) 및 패러데이 회전자 거울(270)을 포함하는 딜레이 암(delay arm)을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 커플러(210)는 입력 신호를 레퍼런스 암과 딜레이 암으로 나누어 가이드할 수 있다. 예를 들어, 50:50 커플러를 통해 입력 신호를 레퍼런스 암과 딜레이 암으로 나누어 가이드할 수 있다.
일실시예에서, 마이켈슨 간섭계의 레퍼런스 암은 그 길이가 예를 들어 1 m 이하로 짧게 구성될 수 있고, 광 경로의 끝에 패러데이 회전자 거울(220)이 배치되는 형태로 구현될 수 있다.
일실시예에서, 마이켈슨 간섭계의 딜레이 암은 예를 들어 100 m 수준의 길이를 가지는 광섬유 스풀(spool)을 포함하는 광섬유 지연 라인(230), 색 분산으로 인한 주파수 모드 별 시간 차이를 보상하기 위한 지연 제어 유닛(240), 지연 잠금 루프의 피드백 제어를 위한 광섬유 스트레처(250) 및 주파수를 시프트할 수 있는 음향 광학 주파수 변조기(260)로 구성될 수 있고, 광 경로의 끝에 패러데이 회전자 거울(270)이 배치되는 형태로 구현될 수 있다.
광섬유 지연 라인(230)에 단일 모드 광섬유가 이용되는 경우, 광섬유에서 발생하는 색 분산으로 인해 주파수 모드 별 시간 차이가 발생할 수 있는데, 이를 보상하기 위하여 통상적으로 분산 보상 광섬유가 많이 이용된다. 그러나, 펄스 레이저의 잡음 레벨에 따라 광섬유 지연 라인(230)의 길이를 조정하는 경우 분산 보상 광섬유의 길이도 조정이 되어야 하므로, 매번 조정된 분산 보상 광섬유를 구비하는 것은 어렵고 비용이 많이 소모된다.
이에, 본 실시에에서는 파장 분할 다중화기(wavelength division multiplexer; WDM) 및 모터 딜레이 라인(motorized delay line)을 포함하는 지연 제어 유닛(240)을 이용하여 분산 보상 광섬유를 대체하였다. 지연 제어 유닛(240)에 대하여는 아래에서 도 3을 참조하여 더 상세하게 설명된다.
음향 광학 주파수 변조기(260)는 딜레이 암의 신호의 주파수를 시프트할 수 있다. 예를 들어, 딜레이 암의 신호의 주파수를 미리 결정된 무선 주파수 fm 만큼 높일 수 있다. 이 경우, 딜레이 암의 신호는 커플러(210)에서 패러데이 회전자 거울(270)로 진행하는 동안 무선 주파수 fm 만큼 변조되고, 패러데이 회전자 거울(270)에서 다시 커플러(210)로 진행하는 동안 무선 주파수 fm 만큼 변조될 수 있다. 일실시예에서, 주파수를 시프트시키기 위하여 무선 주파수 소스가 이용될 수 있다.
레퍼런스 암 및 딜레이 암을 각각 진행한 신호들이 간섭을 일으키기 위해서는 양 경로의 신호가 서로 동일한 편광 상태를 유지해야 한다. 이를 위하여, 레퍼런스 암 및 딜레이 암 각각의 끝에는 패러데이 회전자 거울(220, 270)이 배치된다. 패러데이 회전자 거울의 배치에 의해 레퍼런스 암 및 딜레이 암을 진행한 후 커플러(210)로 되돌아온 양 경로의 신호는 서로 동일한 편광 상태를 유지한다. 따라서, 커플러(210)에서 양 경로의 신호를 동일한 경로로 가이드하여 간섭을 일으키도록 할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 마이켈슨 간섭계의 지연 제어 유닛의 일부를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3에 도시된 지연 제어 유닛은 예를 들어 도 2의 마이켈슨 간섭계의 구현에 이용될 수 있다.
일실시예에 따른 지연 제어 유닛은 파장 분할 다중화기(310, 330) 및 모터 딜레이 라인(320)을 포함할 수 있다. 지연 제어 유닛으로 입력된 신호는 파장 분할 다중화기(310)에 의해 제1 파장 성분(λ1) 및 제2 파장 성분(λ2)으로 분리될 수 있다. 여기서, 색 분산으로 인한 주파수 모드 별 시간 차이를 보상하기 위하여 모터 딜레이 라인(320)에 의해서 어느 하나의 파장 성분만을 추가로 지연시킬 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 모터 딜레이 라인(320)은 제2 파장 성분(λ2)만을 추가로 지연시키도록 배치될 수 있다. 특정 파장 성분에 대한 선별적 지연을 통해 색 분산으로 인한 주파수 모드 별 시간 차이가 보상되면, 파장 분할 다중화기(330)에 의해 다시 하나의 경로의 신호로 결합될 수 있다.
이와 같이 모터 딜레이 라인(320)을 이용하여 주파수 모드 별 시간 차이를 보상하는 방식을 이용하게 되면, 반복률 위상 잡음 측정의 대상이 되는 펄스 레이저마다 광 스펙트럼이 상이하더라도 광섬유 브래그 회절격자의 파장 및 파장 분할 다중화기의 파장을 측정 대상 펄스 레이저에 적합하게 조정하는 과정만으로도 추가적인 장비 없이 반복률 위상 잡음을 측정할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계(410)에서, 광섬유 브래그 회절 격자를 이용하여 펄스 레이저에 의해 생성된 광 펄스열로부터 제1 파장 성분(λ1) 및 제2 파장 성분(λ2) 신호가 추출될 수 있다. 제1 파장 성분(λ1) 및 제2 파장 성분(λ2)은 광 주파수 빗의 두 가지 모드에 각각 대응하는 것으로서, 위에서 도 1을 참조하여 설명되었던 것처럼 서큘레이터 및 하나 이상의 광섬유 브래그 회절 격자를 이용하여 추출될 수 있다.
단계(420)에서, 상기 단계(410)에서 추출된 제1 파장 성분(λ1) 및 제2 파장 성분(λ2)이 포함된 신호를 어븀 첨가 광섬유 증폭기를 이용하여 증폭시킬 수 있다. 증폭의 정도는 실시예에 따라 상이할 수 있으며, 예를 들어 출력 신호의 레벨이 15 mW 정도가 되도록 증폭시킬 수 있다.
단계(430)에서, 마이켈슨 간섭계를 이용하여 상기 단계(420)에서 증폭된 신호로부터 간섭 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 증폭된 신호를 레퍼런스 암과 딜레이 암으로 각각 가이드한 후, 딜레이 암의 신호를 지연시키고 주파수를 시프트 한 후 레퍼런스 암의 신호와 서로 간섭시킬 수 있다. 딜레이 암은 위에서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명되었던 것처럼 예를 들어 단일 모드 광섬유 및 모터 딜레이 라인을 이용하는 방식으로 구현될 수 있다.
단계(440)에서, 상기 단계(430)에서 획득된 간섭 신호를 파장 성분 별로 분리한 후 광전소자를 이용하여 제1 무선 주파수 신호 및 제2 무선 주파수 신호로 변환할 수 있다. 파장 성분 별 분리를 위하여 서큘레이터 및 하나 이상의 광섬유 브래그 회절 격자가 이용될 수 있으며, 무선 주파수 신호로의 변환을 위하여 광다이오드, 대역 통과 필터 및 증폭기가 이용될 수 있다.
단계(450)에서, 혼합기를 이용하여 상기 단계(440)에서 획득된 제1 무선 주파수 신호 및 제2 무선 주파수 신호로부터 기저대역 신호를 출력할 수 있다. 반송자 포락선 오프셋 주파수 잡음 등 제1 무선 주파수 신호 및 제2 무선 주파수 신호가 공통으로 가지고 있는 성분은 상쇄되고, 반복률 주파수 잡음이 기저대역 신호에 남게 된다.
단계(460)에서, 상기 단계(450)에서 출력된 기저대역 신호를 루프 필터에 통과시켜 펄스 레이저 및/또는 마이켈슨 간섭계에 피드백할 수 있다. 펄스 레이저의 경우, 공진기 내에 있는 압전소자에 피드백하거나 압전소자가 없는 경우 펌프 전류에 피드백할 수 있으며, 피드백이 적용되면 측정부를 이용하여 기저대역 신호 및 피드백 신호로부터 펄스 레이저의 반복률 주파수 잡음을 측정할 수 있다. 마이켈슨 간섭계의 경우, 딜레이 암 내에 있는 광섬유 스트레처에 피드백할 수 있으며, 피드백이 적용되면 측정부를 이용하여 기저대역 신호로부터 펄스 레이저의 반복률 주파수 잡음을 측정할 수 있다. 반복률 주파수 잡음을 측정되면, 이를 수학적으로 반복률 위상 잡음으로 변환할 수 있다.
이와 같은 방식으로, 펄스 레이저의 종류에 관계 없이 일반 광섬유 제품만을 교체하면서 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 측정할 수 있기 때문에 기존 방식에 비하여 복잡도가 낮으며 상대적으로 적은 비용으로 구현할 수 있다. 또한, 레이저의 특성 등 조건을 변경하지 않은 채로 측정할 수 있으며, 반송자 포락선 주파수 잡음을 상쇄시키는 방법이기 때문에 위상 잡음만을 측정하고 모니터링하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라, 펄스와 펄스 간의 직접적인 간섭이 아닌 주파수 모드 간의 간섭을 이용하기 때문에, 펄스가 이상적인 형태를 가지지 않더라도 측정이 가능하며 펄스가 예를 들어 피코초 이하 스케일의 짧은 펄스일 필요가 없다. 따라서, 피코초 이상의 펄스에 대하여도 측정이 가능하고 슈퍼컨티늄 광원 및 마이크로 공진기 기반 광 주파수 빗에 대하여 모두 높은 분해능으로 측정이 가능하다는 장점이 있다.
도 5 내지 도 8은 일실시예에 따른 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법에 의해 측정된 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 나타내는 그래프이다.
도 5는 140 m 길이의 광섬유 지연 라인을 이용하여 위상 잠금 루프 방식 및 지연 잠금 루프 방식으로 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 측정한 결과를 보여준다.
위상 잠금 루프 방식으로 측정된 결과(도 5의 a 및 c)의 경우 넓은 푸리에 주파수 범위(1 Hz 내지 1 MHz)에 걸쳐 매우 낮은 배경 위상 잡음을 가지고 측정되는 것을 확인할 수 있다. 140 m 길이의 광섬유 지연 라인을 이용하는 경우 670 kHz의 정수배에 해당하는 주파수마다 피크가 나타나는데, 이는 광섬유 지연 라인을 사용하여 측정하는 방식이 근본적으로 지연 시간의 역수의 정수배에 해당하는 푸리에 주파수마다 측정 민감도를 상실하기 때문이다. 이로 인하여 1 MHz 오프셋 주파수 이상에서는 측정 결과가 두꺼워지게 되며, 그래프에는 1 MHz 오프셋 주파수 이상의 결과는 표기되지 않았다.
지연 잠금 루프 방식으로 측정된 결과(도 5의 b)의 경우 잠금 대역폭인 약 70 Hz 이상의 푸리에 주파수에서는 측정 결과를 신뢰할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 사용된 광섬유 길이에 따라 측정된 위상 잡음의 레벨을 보여주는 그래프이다. 광섬유의 길이가 길면 측정 민감도는 높아지지만 측정 민감도에 의한 피크가 낮은 주파수에서부터 발생하기 때문에 충분한 범위에서 위상 잡음을 측정하기 어려운 측면이 있다.
따라서, 위상 잡음을 측정한 후 그에 가장 적합한 길이를 선택하여 측정하는 것이 중요하다. 도 6의 a, b 및 c는 각각 140 m, 100 m, 45 m 의 광섬유 지연 라인을 이용하여 위상 잡음을 측정한 결과를 나타낸다. 도 6의 d, e 및 f는 각각 140 m, 100 m, 45 m 의 광섬유 지연 라인을 이용한 경우의 측정 분해능을 나타낸다.
도 7은 140 m 길이의 광섬유 지연 라인을 이용하는 경우 매우 낮은 잡음을 가지는 레이저에 대한 위상 잡음을 측정 가능하다는 것을 보여준다. 도 7의 a 및 b는 각각 Homebuilt Er-fibre mode-locked oscillator 및 Commercial Er-laser oscillator 에 대한 측정 결과를 나타낸다. 도 7의 c는 레일리 산란으로 야기된 배경 잡음을 나타낸다.
도 8은 45 m 길이의 광섬유 지연 라인을 이용하여 슈퍼컨티늄 광원과 펨토초 광원의 타이밍 지터를 각각 측정한 결과이다. 도 8의 a 및 b는 각각 광섬유 지연 라인을 사용하여 펨토초 광원 및 슈퍼컨티늄 광원의 위상 잡음을 측정한 데이터이며, 도 8의 c 및 d는 위상검출기를 이용하는 방식으로 광원 및 슈퍼컨티늄 광원의 위상 잡음을 측정한 데이터이다. 위상검출기를 이용하는 방식으로 측정한 결과는 충분히 높은 분해능을 가지지 못해, 정밀한 측정이 어렵다는 것을 확인할 수 있다.
도 8의 e 및 f는 위상검출기를 이용하는 방식에서 높은 분해능을 가지지 못하는 이유가 위상검출기의 상대세기잡음(Relative Intensity Noise; RIN)으로 인한 것이라는 점을 보여준다. 위상검출기의 상대세기잡음은 도 8 우측 상단에 삽입된 그래프에 표시되었다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 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 장치에 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 (19)

  1. 광섬유 브래그 회절 격자(Fibre Bragg Gratings)를 이용하여 펄스 레이저에 의해 생성된 광 펄스열로부터 제1 파장 성분 및 제2 파장 성분을 추출하는 단계;
    마이켈슨 간섭계를 이용하여 상기 제1 파장 성분 및 상기 제2 파장 성분이 결합된 신호로부터 간섭 신호를 획득하는 단계;
    상기 간섭 신호를 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호 및 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호로 분리하는 단계;
    광전소자를 이용하여 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제1 무선 주파수 신호로 변환하고 상기 제2 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제2 무선 주파수 신호로 변환하는 단계; 및
    혼합기(mixer)를 이용하여 상기 제1 무선 주파수 신호 및 상기 제2 무선 주파수 신호로부터 기저대역 신호를 획득하는 단계
    를 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기저대역 신호를 제1 루프 필터에 통과시켜 제1 피드백 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제1 피드백 신호를 상기 펄스 레이저 내의 압전소자에 제공하는 단계
    를 더 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기저대역 신호로부터 잠금 대역폭 이상의 푸리에 주파수에서의 반복률 위상 잡음을 측정하고, 상기 제1 피드백 신호로부터 상기 잠금 대역폭 이내의 푸리에 주파수에서의 반복률 위상 잡음을 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기저대역 신호를 제2 루프 필터에 통과시켜 제2 피드백 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제2 피드백 신호를 상기 마이켈슨 간섭계 내의 광섬유 스트레처(stretcher)에 제공하는 단계
    를 더 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기저대역 신호로부터 상기 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 추출하는 단계는,
    상기 광 펄스열을 서큘레이터 및 하나 이상의 광섬유 브래그 회절 격자에 통과시켜 상기 광 펄스열의 제1 파장 성분 또는 제2 파장 성분을 반사시키는 단계
    를 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분리하는 단계는,
    상기 간섭 신호를 서큘레이터 및 하나 이상의 광섬유 브래그 회절 격자에 통과시켜 상기 간섭 신호 중 제1 파장 성분 또는 제2 파장 성분을 반사시키는 단계
    를 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 변환하는 단계는,
    상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제1 광다이오드, 제1 대역 통과 필터, 및 제1 증폭기에 통과시켜 상기 제1 무선 주파수 신호를 획득하는 단계; 및
    상기 제2 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제2 광다이오드, 제2 대역 통과 필터, 및 제2 증폭기에 통과시켜 상기 제2 무선 주파수 신호를 획득하는 단계
    를 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 간섭 신호를 획득하는 단계는,
    상기 결합된 신호를 상기 마이켈슨 간섭계의 레퍼런스 암(reference arm)과 딜레이 암(delay arm)으로 각각 가이드하고, 상기 레퍼런스 암의 출력 신호와 상기 딜레이 암의 출력 신호를 서로 간섭시키는 단계
    를 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 딜레이 암은 광섬유 지연 라인, 지연 제어 유닛, 광섬유 스트레처, 음향 광학 주파수 변조기 및 패러데이 회전자 거울을 포함하는,
    펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지연 제어 유닛은,
    상기 결합된 신호를 파장에 따라 분리하여 가이드하는 하나 이상의 파장 분할 다중화기; 및
    상기 결합된 신호의 제2 파장 성분만을 추가로 지연시키는 모터 딜레이 라인
    을 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법.
  12. 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 방법을 실행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서, 상기 프로그램은:
    광섬유 브래그 회절 격자를 이용하여 펄스 레이저에 의해 생성된 광 펄스열로부터 제1 파장 성분 및 제2 파장 성분을 추출하는 단계;
    마이켈슨 간섭계를 이용하여 상기 제1 파장 성분 및 상기 제2 파장 성분이 결합된 신호로부터 간섭 신호를 획득하는 단계;
    상기 간섭 신호를 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호 및 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호로 분리하는 단계;
    광전소자를 이용하여 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제1 무선 주파수 신호로 변환하고 상기 제2 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제2 무선 주파수 신호로 변환하는 단계; 및
    혼합기(mixer)를 이용하여 상기 제1 무선 주파수 신호 및 상기 제2 무선 주파수 신호로부터 기저대역 신호를 획득하는 단계
    를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  13. 펄스 레이저에 의해 생성된 광 펄스열로부터 제1 파장 성분 및 제2 파장 성분을 추출하는 제1 서큘레이터 및 제1 광섬유 브래그 회절 격자;
    상기 제1 파장 성분 및 상기 제2 파장 성분이 결합된 신호로부터 간섭 신호를 획득하는 마이켈슨 간섭계;
    상기 간섭 신호를 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호 및 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호로 분리하는 제2 서큘레이터 및 제2 광섬유 브래그 회절 격자;
    상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제1 무선 주파수 신호로 변환하고 상기 제2 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제2 무선 주파수 신호로 변환하는 광전소자; 및
    상기 제1 무선 주파수 신호 및 상기 제2 무선 주파수 신호로부터 기저대역 신호를 획득하는 혼합기
    를 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기저대역 신호로부터 상기 펄스 레이저 내의 압전소자에 제공 제1 피드백 신호를 획득하는 제1 루프 필터; 및
    상기 기저대역 신호로부터 잠금 대역폭 이상의 푸리에 주파수에서의 반복률 위상 잡음을 측정하고, 상기 제1 피드백 신호로부터 상기 잠금 대역폭 이내의 푸리에 주파수에서의 반복률 위상 잡음을 측정하는 측정부
    를 더 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 기저대역 신호로부터 상기 마이켈슨 간섭계 내의 광섬유 스트레처에 제공될 제2 피드백 신호를 획득하는 제2 루프 필터; 및
    상기 기저대역 신호로부터 상기 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음을 측정하는 측정부
    를 더 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 마이켈슨 간섭계는 상기 결합된 신호를 레퍼런스 암과 딜레이 암으로 각각 가이드하고, 상기 레퍼런스 암의 출력 신호와 상기 딜레이 암의 출력 신호를 서로 간섭시켜 상기 간섭 신호를 획득하는,
    펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 딜레이 암은 광섬유 지연 라인, 지연 제어 유닛, 광섬유 스트레처, 음향 광학 주파수 변조기 및 패러데이 회전자 거울을 포함하는,
    펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 지연 제어 유닛은,
    상기 결합된 신호를 파장에 따라 분리하여 가이드하는 하나 이상의 파장 분할 다중화기; 및
    상기 결합된 신호의 제2 파장 성분만을 추가로 지연시키는 모터 딜레이 라인
    을 포함하는,
    펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치.
  19. 펄스 레이저에 의해 생성된 광 펄스열로부터 제1 파장 성분 및 제2 파장 성분을 추출하는 제1 서큘레이터 및 제1 광섬유 브래그 회절 격자;
    상기 제1 파장 성분 및 상기 제2 파장 성분이 결합된 신호로부터 간섭 신호를 획득하는 마이켈슨 간섭계;
    상기 간섭 신호를 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호 및 상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호로 분리하는 제2 서큘레이터 및 제2 광섬유 브래그 회절 격자;
    상기 제1 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제1 무선 주파수 신호로 변환하고 상기 제2 파장 성분에 대응하는 간섭 신호를 제2 무선 주파수 신호로 변환하는 광전소자;
    상기 제1 무선 주파수 신호 및 상기 제2 무선 주파수 신호로부터 기저대역 신호를 획득하는 혼합기;
    상기 기저대역 신호로부터 상기 펄스 레이저 내의 압전소자에 제공될 제1 피드백 신호를 획득하는 제1 루프 필터;
    상기 기저대역 신호로부터 상기 마이켈슨 간섭계 내의 광섬유 스트레처에 제공될 제2 피드백 신호를 획득하는 제2 루프 필터; 및
    상기 압전소자에 상기 제1 피드백 신호를 제공하는 위상 잠금 루프 및 상기 광섬유 스트레처에 상기 제2 피드백 신호를 제공하는 지연 잠금 루프를 선택적으로 연결하는 스위치부
    를 포함하는, 펄스 레이저의 반복률 위상 잡음 측정 장치.
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