KR101917874B1

KR101917874B1 - 파장 변환 레이저 안정화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101917874B1
Application number: KR1020120032589A
Authority: KR
Inventors: 김홍식; 오왕열; 김태환; 임재균; 조한샘
Original assignee: 삼성전자주식회사; 한국과학기술원
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2018-11-12
Also published as: KR20130110550A; US9088130B2; US20130259073A1

Abstract

레이저 출력을 안정화 하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 반도체 광 증폭기가 제1 파장 영역을 갖는 빛을 발진하면 패브리-페롯 필터가 상기 제1 파장 영역의 빛을 필터링하여 상기 제1 영역보다 좁은 제2 파장 영역의 빛을 출력한다. 상기 제2 파장 영역의 빛은 출력 레이저에 대응할 수 있다. 상기 출력 레이저의 중심 파장 안정화를 위해 상기 제2 파장 영역의 빛의 적어도 일부는 커플러를 통해 FBG (Fiber Bragg Grating)에 전달되어 증폭된다. 그러면 FBG 출력 신호와 레이저 변환 신호의 시간 차이를 피드백하여 상기 패브리-페롯 필터의 PZT 동작 파라미터인 오프셋이 조정된다.

Description

파장 변환 레이저 안정화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR STABLIZING LASER MODULATION SIGNAL}

파장 변환 레이저의 구동 안정화를 위한 장치 및 방법에 연관되며, 보다 특정하게는 가변 패브리-패롯 필터(tunable Fabry-Perot filter)를 이용한 고속 파장 변환 레이저의 중심파장 피드백을 통한 안정화 장치 및 그 동작 방법에 연관된다.

가변 패브리-패롯 필터를 이용한 고속 파장 변환 레이저는 2세대 빛 간섭성 단층촬영(Optical coherence tomography: OCT) 촬영 장비의 광원으로 이용되는 등 의료 영상에 사용이 기대되는 광원이다.

가변 패브리-패롯 필터는 온도와 같은 주변 환경에 영향을 받으므로 변환되는 파장의 중심 파장이 늘 변화하고, 이러한 중심 파장 변화는 레이저의 안정화의 조정을 어렵게 한다.

종래의 가변 패브리-패롯 필터를 이용한 고속 파장 변환 레이저의 경우, 장비 사용에 있어서 요구되는 파장 변환 레이저의 중심파장을 맞추는 과정에서 비교적 긴 시간이 소요되었다.

이것은 중심파장을 맞추는 과정에서 사용자에 의한 가변 패브리-패롯 필터의 동작 값의 수동 조정에 의존하였기 때문이다.

이러한 사용자의 수동 조작에 의한 파라미터 조정은 사용 시간의 지연과 조작 어려움을 야기하므로 불편하며, 특히 조작에 능숙하지 않은 사용자, 이를테면 의료 기기 및 이미징 시스템을 사용하는 의료인이 OCT를 사용하는 데에 불편으로 제기된다. 따라서, 이러한 수동 조정의 어려움을 해결할 수 있는 레이저 파장 안정화 방법이 요구된다.

파장 변환 레이저 장치의 사용 번거로움을 줄일 수 있도록 레이저 중심 파장을 자동으로 피드백 하여 변환되는 파장대역의 중심 파장을 맞춰주는 안정화 장치 및 방법이 제공된다.

본 발명의 일측에 따르면, 레이저 출력을 안정화하는 장치가 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 레이저 출력을 안정화하는 장치는, 상기 장치의 레이저 변환 신호에 따라 제1 파장 영역을 갖는 빛을 발진하는 광 증폭기, 상기 제1 파장 영역을 갖는 빛을 필터링하여 상기 제1 파장 영역보다 좁은 제2 파장 영역을 갖는 빛을 제공하는 필터부, 상기 제2 파장 영역을 갖는 빛의 적어도 일부를 증폭하여 제1 시간 주기를 갖는 기준신호를 제공하는 기준신호 제공부, 및 상기 레이저 변환 신호와 상기 기준신호 사이의 차이를 피드백하여 상기 레이저 변환 신호와 상기 기준 신호 사이의 차이가 최소화되도록 조정하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 필터부는 가변 패브리-페롯 필터(Tunable Fabry-Perot Filter)에 의해 구현되며, 상기 필터부는 필터 내부에 포함된 패브리-페롯 미러(Fabry-Perot Mirror)의 투과 조건에 대응하는 협대역 파장의 빛을 상기 제2 파장 영역을 갖는 빛으로서 제공한다.

여기서, 상기 패브리-페롯 필터는 PZT를 이용하여 상기 패브리-페롯 미러를 진동시킴으로써 상기 투과 조건을 변화시킬 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는 상기 레이저 변환 신호와 상기 기준 신호 사이의 차이와, 미리 지정된 정상 동작 범위에서의 발진 시간 차이 사이의 차분을 미리 지정된 임계치(criteria)와 비교하여, 상기 차분이 상기 임계치 이하가 되도록 상기 PZT 오프셋을 조정할 수 있다. 상기 제어부는 데이터 획득 보드에 의해 구현될 수 있다.

한편, 상기 기준신호 제공부는 FBG (Fiber Bragg Grating)에 의해 구현되며, 상기 제2 파장 영역을 갖는 빛 중 상기 FBG의 특성 값에 대응하는 적어도 일부를 증폭하여 상기 제1 시간 주기를 갖는 기준신호를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 일측에 따르면, 레이저 출력을 안정화 하는 장치에 있어서, 반도체 광 증폭기가 증폭한 제1 파장 영역의 빛을 상기 제1 파장 영역보다 좁은 제2 파장 영역의 빛으로 필터링하여 제공하는 패브리-페롯 필터, 상기 패브리-페롯 필터가 제공한 상기 제2 파장 영역의 빛 중 일부를 증폭하여 기준신호를 제공하는 FBG (Fiber Bragg Grating), 및 상기 패브리-페롯 필터가 상기 제2 파장 영역을 선택하는 기준이 되는 레이저 변환 신호와 상기 FBG가 제공한 기준신호 사이의 시간 차이와, 미리 저정된 정상 동작 범위에서의 발진 시간 차이 사이의 차분을 미리 지정된 임계치(criteria)이하로 유지하도록 상기 패브리-페롯 필터를 조정하는 오프셋을 변경하는 제어부를 포함하는 레이저 출력 안정화 장치가 제공된다.

이 경우, 상기 패브리-페롯 필터는 PZT를 이용하여 상기 패브리-페롯 필터에 포함된 패브리-페롯 미러를 진동시킴으로써 상기 제2 파장 영역을 제공하기 위한 필터링 특성을 조정할 수 있다.

여기서, 상기 오프셋은 상기 PZT가 상기 패브리-페롯 미러를 진동시키는 동작 파라미터일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 레이저 출력을 안정화 하는 방법에 있어서, 레이저 변환 신호에 따라 광 증폭기가 제1 파장 영역을 갖는 빛을 발진하는 단계, 필터부가 상기 제1 파장 영역을 갖는 빛을 필터링하여 상기 제1 파장 영역보다 좁은 제2 파장 영역의 빛을 제공하는 단계, 기준신호 제공부가 상기 제2 파장 영역의 빛의 적어도 일부를 증폭하여 기준신호를 제공하는 단계, 및 제어부가 상기 레이저 변환 신호와 상기 기준신호 사이의 시간 차이를 피드백하여 상기 필터부를 조정하여 출력 레이저의 중심 파장을 안정화시키는 단계를 포함하는 레이저 출력 안정화 방법이 제공된다.

이 경우, 상기 안정화시키는 단계는, 가변 패브리-페롯 필터에 의해 구현되는 상기 필터부 내부에 포함된 패브리-페롯 미러를 진동시키는 PZT의 입력 오프셋을 조정할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 안정화시키는 단계는, 상기 가변 패브리-페롯 필터를 제어하는 상기 레이저 변환 신호와 상기 기준 신호 사이의 발진 시간 차이와, 미리 지정된 정상 동작 범위에서의 발진 시간 차이 사이의 차분을 미리 지정된 임계치와 비교하여, 상기 차분이 상기 임계치 이하가 되도록 상기 오프셋을 조정한다. 이러한 조정은 오프셋 증가 또는 감소일 수 있다.

한편, 상기 기준신호를 제공하는 단계는 FBG (Fiber Bragg Grating)에 의해 구현되는 상기 기준신호 제공부가 상기 제2 파장 영역을 갖는 빛 중 상기 FBG의 특성 값에 대응하는 적어도 일부를 증폭하여 상기 기준신호를 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 레이저 출력을 안정화 하는 방법에 있어서, 반도체 광 증폭기가 증폭한 제1 파장 영역의 빛을 레이저 변환 신호에 따라 패브리-페롯 필터가 필터링하여 상기 제1 파장 영역보다 좁은 제2 파장 영역의 빛을 제공하는 단계, FBG (Fiber Bragg Grating)가 상기 패브리-페롯 필터가 제공한 상기 제2 파장 영역의 빛 중 일부를 증폭하여 기준신호를 제공하는 단계, 및 제어부가 상기 기준신호와 상기 레이저 변환 신호의 시간차를 피드백하여 상기 레이저 변환 신호를 조정하는 단계를 포함하는 레이저 출력 안정화 방법이 제공된다.

이 경우, 상기 제2 파장 영역의 빛을 제공하는 단계는, 상기 레이저 변환 신호에 따라 상기 패브리-페롯 필터가 PZT를 이용하여 상기 패브리-페롯 필터에 포함된 패브리-페롯 미러를 진동시키는 파라미터를 조정할 수 있다.

사용자의 수동 조작을 요구하지 않고 파장 변환 레이저의 중심 파장을 자동으로 피드백하여 안정화하므로 사용 편의성과 레이저 장비 사용 대기 시간이 크게 단축된다.

장비의 사용에 익숙하지 않은 사용자라도 별다른 어려움 없이 파장 변환 레이저 응용 장치를 다룰 수 있어 장비의 상품성이 크게 개선된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 안정화 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 안정화 장치의 예시적 구현 및 동작 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 안정화 방법에 따른 피드백 과정을 설명하기 위한 개념적 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 안정화 방법을 도시하는 흐름도이다.

이하에서, 본 발명의 일부 실시예를, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 안정화 장치(100)의 블록도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 안정화 장치(100)는 레이저를 이용한 다양한 장치, 이를테면, 2세대 빛 간섭성 단층촬영(Optical coherence tomography: OCT) 촬영 장비의 광원으로 사용되는 레이저에서 레이저 구동 시 중심 파장을 안정화시킨다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 광 증폭기(110)가 발진한 넓은 영역인 제1 파장 영역의 빛을 가변 패브리-페롯 필터(tunable Fabry-Perot filter)에 의해 구현되는 필터부(120)가 실제 레이저를 생성하고자 하는 협대역의 제2 파장 영역의 빛으로 필터링한다.

기존에는 이러한 가변 패브리-페롯 필터를 이용하여 고속 파장 변환을 수행하는 레이저의 경우, 파장 변환 레이저의 중심파장(Wavelength center)을 맞추기 위해서 가변 패브리-페롯 필터의 동작 값을 수동적으로 조절하였다.

그러나, 본 발명의 실시예들에 따르면, 가변 패브리-페롯 필터에서 중심파장을 맞추는 과정이 자동으로 빠르게 수행되며, 이 과정에서 FBG (Fiber Bragg Grating)에 의해 구현되는 기준신호 제공부(130)가 상기 제2 파장 영역의 빛의 적어도 일부를 증폭하여 생성하는 기준신호를 이용하여 제어부(140)가 피드백 및 가변 패브리-페롯 필터 동작 파라미터 조정을 수행한다.

상기 제어부(140)는, 이를테면, 레이저 장치에 포함되는 데이터 획득 보드(Data Acquisition Board)에 의해 구현될 수 있다.

일반적으로 가변 패브리-페롯 필터는 주변 환경의 온도와 같은 외부적 요인에 영향을 받아서 중심 파장이 계속 변화될 수 있다.

이 때문에 기존에는 파장 변환 레이저를 동작시킬 때마다 수동적으로 동작과 관련된 값을 조절할 필요성이 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, 파장 변환 레이저의 중심 파장을 피드백을 통해 안정화하게 되어 사용 편의성과 동작 속도의 개선이 가능하다.

이하에서는 예시적 구현인 도 2의 장치 구성을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 안정화 장치 동작을 보다 상세히 후술한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 안정화 장치의 예시적 구현 및 동작 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

상기한 바와 같이, 도 1의 장치(100)의 광 증폭기(110)는 반도체 광 증폭기인 SOA(Semiconductor Optical Amplifier/Isolator)에 의해 구현되고, 필터부(120)는 가변 패브리-페롯 필터(Tunable Fabry-Perot filter)에 의해 구현되며, 기준신호 제공부(130)는 FBG(Fiber Bragg Grating)에 의해 구현되고, 제어부(140)는 DAQ 보드(Data Acquisition Board)에 의해 구현된 것을 확인할 수 있다.

이 경우, 본 실시예에서는 FBG가 생성하는 기준신호와 가변 패브리-페롯 필터를 제어하는 레이저 변환 신호(Laser modulation signal)를 비교하여, 양자의 시간 차이 정보를 이용하여 가변 패브리-페롯 필터의 동작 신호의 오프셋(offset)을 변화시킨다.

그러면, 가변 패브리-페롯 필터에 의해 변환(tuning)되는 파장의 중심 파장을 원하는 파장에 맞춰주면서 레이저 중심 파장 안정화가 이루어진다.

본 장치(100)의 동작을 도 2를 통해 단계를 나누어 설명한다.

먼저, 장치(100)는 레이저 안정화를 위해 가변 패브리-페롯 필터와 SOA를 포함한다.

DAQ 보드가 열전 제어부(Thermoelectric controller: TEC)와 레이저 다이오드 드라이버(Laser Diode Driver: LD 드라이버)를 턴 온 시키면, SOA는 LD 드라이버와 TEC에 의해 구동된다.

이 때 LD driver의 레이저 변환 신호(Laser modulation signal)는 DAQ 보드로부터 출력되며, 그 파형은 사각파형으로 원하는 시점에만 레이저가 동작하도록 하는 신호이다. 레이저 변환 신호는 도 3에 도시된다.

한편, SOA에서 발진된 넓은 파장 영역(제1 파장 영역)을 갖는 빛은 가변 패브리-페롯 필터를 지나면서 좁은(narrow) 파장 영역(제2 파장 영역)을 갖는 빛이 되어 출력된다. 이러한 과정을 개념상 필터링으로 지칭할 수 있다.

이 과정에서, 가변 패브리-페롯 필터는 그 내부에 포함한 패브리-페롯 미러(Fabry-Perot mirror)의 투과 조건에 맞는 선폭이 좁은 빛만 순간적으로 투과시킨다.

여기서 파장이 변환되는 과정은 상기 패브리-페롯 미러를 PZT로 진동하게 하여 순간 순간마다 빛의 투과 조건을 변화시켜 투과 조건에 맞는 빛의 파장을 변화시킴으로서 수행된다. 여기서 PZT는 Lead zirconate titanate (Pb[ZrxTi1-x]O3 0≤x≤1)으로 이해될 수 있으며, 본 기술분야의 당업자에게는 별다른 추가적 설명 없이도 이해될 수 있다.

이 때 가변 패브리-페롯 필터는 DAQ 보드에 의해 제어되는 함수 생성기(Function Generator)에 의해 구동된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 과정을 거쳐서 출력된 파장 변환된 레이저가 50:50 커플러(Coupler)를 거쳐서 출력되고, 이렇게 출력된 빛은 또 다른 10:90 커플러를 통과하면서, 이 중 90%는 의료 영상의 이미지 생성에 사용될 레이저로서 출력된다(Laser out). 상기 커플러의 통과 비율의 구체적 수치는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 변경이 가능하다.

한편, 상기 10:90 커플러를 지나면서 파장 변환된 레이저의 10%는 순환기(circulator)를 거쳐서 FBG(Fiber Bragg Grating)에 도달한다.

FBG는 그 물리적 특성에 맞는 특정 파장의 빛만을 반사시키는 광학부품으로, 기준신호를 생성할 수 있다.

FBG가 출력한 기준신호는 다시 감지부(detector)를 거쳐 전기적 신호 형태로 DAQ 보드에 입력된다.

그러면, DAQ 보드에서는 이 기준신호를 받아서 피드백(feedback) 과정을 수행한다.

먼저, DAQ 보드는 상기 입력된 기준신호를 레이저 변환 신호와 비교하여, 서로 간의 시간 차이를 측정한다. 상기 시간 차이는 아래 도 3에서 타이밍도의 형태로 구체적으로 도시된다.

그러면, 원하는 파장을 중심으로 파장 변환(tuning)되는 경우, 즉 정상 동작 범위에서 상기 레이저 변환 신호와 상기 입력된 FBG 기준신호 사이의 간격인 시간 차이(본 명세서에서 '미리 지정된 정상 동작 범위에서의 발진 시간 차이'로 지칭함)는 실험을 통해 알려져 있으므로, 현재 레이저 변환 신호와 입력 FBG 기준 신호 사이의 시간 차이를 상기 미리 지정된 정상 동작 범위에서의 발진 시간 차이와 서로 비교하면 PZT 오프셋 조정을 위한 피드백이 가능하다.

본 명세서에서는 이러한 비교에 따라, 현재 레이저 변환 신호와 FBG가 제공한 기준 신호 사이의 시간 차이와, 미리 지정된 정상 동작 범위에서의 발진 시간 차이 사이의 '차분'이, 미리 지정된 임계치(criteria) 이하가 되도록 조정한다. 이러한 조정 과정은 도 3을 참조하여 보다 상세히 후술한다.

한편, 상기 차분이 상기 임계치 이하가 아닌 경우에는 DAQ 보드가 가변 패브리-페롯 필터 내의 패브리-페롯 미러를 구동하는 PZT의 오프셋 값을 변화시킨다.

참고로, PZT를 구동하는 신호의 전압(voltage), 오프셋 값(offset), 위상(phase)이 PZT의 동작에 영향을 주는데 상기 오프셋 값이 가변 패브리-페롯 필터의 변환되는 파장 대역을 변화시키는 역할을 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기와 같은 오프셋 값의 회귀적 조정을 거침으로써, 파장 변환되는 레이저의 파장 중심(wavelength center)이 자동적으로 안정화된다. 이 과정에서 사용자의 별다른 수동 조작이 요구되지 않아도 빠르고 정확하게 안정화가 이루어지며, 이러한 과정은 피드백 과정으로 이해될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 안정화 방법에 따른 피드백 과정을 설명하기 위한 개념적 타이밍도이다. 타이밍도의 가로 축은 시간(t) 축이다.

첫 번째 그래프는 가변 패브리-페롯 필터의 PZT 입력 신호이며, 세로 축의 단위는 전압(Voltage)에 대응한다.

두 번째 그래프는 레이저 변환 신호를 도시하는 상기와 같은 사각파이며, 세 번째 그래프는 FBG 기준신호를 도시하며, 두 번째 그래프 및 세 번째 그래프 모두 세로 축의 단위는 세기(Intensity)이다.

도 2에서 설명한 바와 같이 DAQ 보드는 레이저 변환 신호와 FBG가 제공하는 기준신호의 시간 차이와 미리 지정된 정상 범위에서의 시간 차이 사이의 차분을 상기 임계치(criteria)와 비교한다. 그리고, 상기 차분이 상기 임계치 이하가 되도록 상기 PZT 입력 신호의 오프셋 값을 조정할 수 있다.

보다 상세한 과정은 도 4의 흐름도를 참조하여 다시 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 안정화 방법을 도시하는 흐름도이다.

레이저 안정화 장치(100)의 동작이 시작되면, 단계(410)에서 DAQ 보드는 TEC와 LD 드라이버 및 함수 생성기를 ON 한다. 그러면, 상기한 바와 같이 SOA의 발진에 의해 넓은 대역인 제1 파장 영역의 빛이 가변 패브리-페롯 필터로 들어간다.

그러면, 가변 패브리-페롯 필터는 패브리-페롯 미러의 투과 조건에 맞는 선폭이 좁은 빛만 순간적으로 투과시켜서 좁은 대역인 제2 파장 영역의 빛을 통과 시킨다.

파장이 변환되는 과정에서 상기 패브리-페롯 미러가 PZT에 의해 진동하게 하여 순간 순간마다 빛의 투과 조건을 변화시켜 투과 조건에 맞는 빛의 파장을 변화 시키는 점은 도 2를 참조하여 상술한 바와 같다.

이렇게 필터를 통해 출력된 빛은 도 2를 참조하여 설명한 50:50 커플러를 거쳐서 출력되고, 일부는 SOA/Isolator로, 나머지는 외부로 출력된다.

또한, 이렇게 외부로 출력된 빛은 10:90 커플러를 통과하면서, 이 중 90%는 의료 영상의 이미지 생성에 사용될 레이저로서 출력되고, 나머지 10%는 순환기를 거쳐서 FBG에 도달한다.

그리고, FBG는 그 물리적 특성에 맞는 특정 파장의 빛만을 반사시켜서, 반사된 기준신호를 생성하여 DAQ 보드에 제공한다. 이 과정에서 FBG가 출력한 기준신호는 다시 감지부에 의해 전기적 신호 형태로 DAQ 보드에 입력된다.

그러면 단계(420)에서 DAQ 보드는 레이저 변환 신호와 FBG 신호의 시간 차이를 상기 도 3의 타이밍도에 도시한 바와 같이 구한다.

그리고, DAQ 보드는 이 시간 차이를 미리 지정된 정상 동작 상태에서의 시간 차이와 비교하여, 양자의 차분을 임계치(criteria)와 비교한다.

상기 차분이 상기 임계치 이하라면, 현재 중심 파장 안정화가 되어 오프셋 값 조정이 요구되지 않는 것으로 보아 별다른 조정을 하지 않는다. 그러면 단계(420)가 지속적으로 수행된다.

그러나, 임계치보다 크다면, 단계(430) 이하에서 오프셋 값 조정을 수행하여 피드백을 통한 중심 파장 안정화를 수행한다.

오프셋 값을 현재보다 크게 할지 작게 할지는 단계(430)에서 판단된다.

DAQ 보드는, 현재 시간 차이가 상기 정상 동작 상태에서의 시간 차이보다 큰 값인 경우, 오프셋 값을 감소시킨다(450).

그러나 반대로, 현재 시간 차이가 상기 정상 동작 상태에서의 시간 차이보다 작은 값인 경우라고 판단되면, 상기 오프셋 값을 증가시킨다(440).

이러한 피드백 과정에서 오프셋 값이 회귀적으로 조정되기 때문에 파장 변환되는 레이저의 파장 중심(wavelength center)이 자동적으로 안정화된다.

그러므로, 상기한 바와 같이, 레이저를 동작할 때마다 수동적으로 파장의 중심을 맞추는 작업이 요구되지 않으며, 가변 패브리-페롯 필터에 대한 전문적 지식이 없는 사용자들이 가변 패브리-페롯 필터를 보다 쉽게 조작할 수 있어, 2세대 OCT를 의료 기기 및 이미징 시스템으로 사용하는 과정에서, 장비의 상품성과 조작성이 크게 개선된다.

본 발명의 일실시예에 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 본 발명을 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 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 레이저 안정화 장치
110: 광 증폭기
120: 필터부
130: 기준신호 제공부
140: 제어부

Claims

레이저 출력을 안정화하는 장치에 있어서,
레이저 변환 신호에 따라 제1 파장 영역을 갖는 빛을 발진하는 광 증폭기;
상기 제1 파장 영역을 갖는 빛을 필터링하여 상기 제1 파장 영역보다 좁은 제2 파장 영역을 갖는 빛을 제공하는 필터부;
상기 제2 파장 영역을 갖는 빛의 적어도 일부를 증폭하여 제1 시간 주기를 갖는 기준신호를 제공하는 기준신호 제공부; 및
상기 레이저 변환 신호와 상기 기준신호 사이의 차이를 피드백하여, 상기 차이가 최소화되도록 조정하는 제어부
를 포함하고,
상기 필터부는 가변 패브리-페롯 필터(Tunable Fabry-Perot Filter)에 의해 구현되며, 필터 내부에 포함된 패브리-페롯 미러(Fabry-Perot Mirror)의 투과 조건에 대응하는 협대역 파장의 빛을 상기 제2 파장 영역을 갖는 빛으로서 제공하고, 상기 패브리-페롯 필터는 PZT를 이용하여 상기 패브리-페롯 미러를 진동시킴으로써 상기 투과 조건을 변화시키고,
상기 제어부는 상기 레이저 변환 신호와 상기 기준신호 사이의 차이와, 미리 지정된 정상 동작 범위에서의 발진 시간 차이 사이의 차분을 미리 지정된 임계치와 비교하여, 상기 차분이 상기 임계치 이하가 되도록 상기 PZT의 입력 오프셋을 조정하는 레이저 출력 안정화 장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 기준신호 제공부는 FBG (Fiber Bragg Grating)에 의해 구현되며, 상기 제2 파장 영역을 갖는 빛 중 상기 FBG의 특성 값에 대응하는 적어도 일부를 증폭하여 상기 제1 시간 주기를 갖는 기준신호를 제공하는 레이저 출력 안정화 장치.
레이저 출력을 안정화 하는 장치에 있어서,
반도체 광 증폭기가 증폭한 제1 파장 영역의 빛을 상기 제1 파장 영역보다 좁은 제2 파장 영역의 빛으로 필터링하여 제공하는 패브리-페롯 필터;
상기 패브리-페롯 필터가 제공한 상기 제2 파장 영역의 빛 중 일부를 증폭하여 기준신호를 제공하는 FBG (Fiber Bragg Grating); 및
상기 패브리-페롯 필터가 상기 제2 파장 영역을 선택하는 기준이 되는 레이저 변환 신호와 상기 FBG가 제공한 기준신호 사이의 시간 차이와, 미리 지정된 정상 동작 범위에서의 발진 시간 차이 사이의 차분을 미리 지정된 임계치 미만으로 유지하도록 상기 패브리-페롯 필터를 조정하는 PZT의 입력 오프셋을 변경하는 제어부
를 포함하는 레이저 출력 안정화 장치.
제6항에 있어서,
상기 패브리-페롯 필터는 상기 PZT를 이용하여 상기 패브리-페롯 필터에 포함된 패브리-페롯 미러를 진동시킴으로써 상기 제2 파장 영역을 제공하기 위한 필터링 특성을 조정하는 레이저 출력 안정화 장치.
제7항에 있어서,
상기 오프셋은 상기 PZT가 상기 패브리-페롯 미러를 진동시키는 동작 파라미터인 레이저 출력 안정화 장치.
레이저 출력을 안정화 하는 방법에 있어서,
레이저 변환 신호에 따라 광 증폭기가 제1 파장 영역을 갖는 빛을 발진하는 단계;
필터부가 상기 제1 파장 영역을 갖는 빛을 필터링하여 상기 제1 파장 영역보다 좁은 제2 파장 영역의 빛을 제공하는 단계;
기준신호 제공부가 상기 제2 파장 영역의 빛의 적어도 일부를 증폭하여 기준신호를 제공하는 단계; 및
제어부가 상기 레이저 변환 신호와 상기 기준신호 사이의 시간 차이를 피드백하여 상기 필터부를 조정하여 출력 레이저의 중심 파장을 안정화시키는 단계
를 포함하고,
상기 안정화시키는 단계는, 상기 레이저 변환 신호와 상기 기준신호 사이의 차이와, 미리 지정된 정상 동작 범위에서의 발진 시간 차이 사이의 차분을 미리 지정된 임계치와 비교하여, 상기 차분이 상기 임계치 이하가 되도록 가변 패브리-페롯 필터에 의해 구현되는 상기 필터부 내부에 포함된 패브리-페롯 미러를 진동시키는 PZT의 입력 오프셋을 조정하는 레이저 출력 안정화 방법.
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제9항에 있어서,
상기 기준신호를 제공하는 단계는 FBG (Fiber Bragg Grating)에 의해 구현되는 상기 기준신호 제공부가 상기 제2 파장 영역을 갖는 빛 중 상기 FBG의 특성 값에 대응하는 적어도 일부를 증폭하여 상기 기준신호를 제공하는 레이저 출력 안정화 방법.
레이저 출력을 안정화 하는 방법에 있어서,
반도체 광 증폭기가 증폭한 제1 파장 영역의 빛을 레이저 변환 신호에 따라 패브리-페롯 필터가 필터링하여 상기 제1 파장 영역보다 좁은 제2 파장 영역의 빛을 제공하는 단계;
FBG (Fiber Bragg Grating)가 상기 패브리-페롯 필터가 제공한 상기 제2 파장 영역의 빛 중 일부를 증폭하여 기준신호를 제공하는 단계; 및
제어부가 상기 기준신호와 상기 레이저 변환 신호의 시간차를 피드백하여 상기 레이저 변환 신호를 조정하는 단계
를 포함하고,
상기 레이저 변환 신호를 조정하는 단계는, 상기 레이저 변환 신호와 상기 기준신호 사이의 차이와, 미리 지정된 정상 동작 범위에서의 발진 시간 차이 사이의 차분을 미리 지정된 임계치와 비교하여, 상기 차분이 상기 임계치 이하가 되도록 가변 패브리-페롯 필터에 의해 구현되는 상기 필터부 내부에 포함된 패브리-페롯 미러를 진동시키는 PZT의 입력 오프셋을 조정하는 레이저 출력 안정화 방법.
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제9항, 제12항 및 제13항 중 어느 한 항의 레이저 출력 안정화 방법을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.