KR101967669B1 - 복수개의 빗살 파장 필터를 이용한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치 - Google Patents

복수개의 빗살 파장 필터를 이용한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치 Download PDF

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국방과학연구소
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Abstract

본 발명에 따른 다중 빗살 파장 가변 광원 장치가 제공된다. 상기 다중 빗살 파장 가변 광원 장치는, 광 신호의 세기를 증폭하도록 구성된 광 증폭부; 상기 광 신호의 발진 파장을 선택하도록 구성된 파장 가변 필터부; 상기 파장 가변 필터부로부터 입사되어 공진기 내에서 광 신호가 전파되는 경로를 선택하는 광 분배부; 및 상기 파장 가변 필터부에서 선택된 다수의 파장에 따라 상기 광 신호를 통과 또는 차단하도록 구성된 복수개의 빗살 파장 필터부를 포함한다. 이에 따라, 상기 선택된 다수의 파장에 해당하는 신호를 시간에 따라 비연속적으로 방출하여, 소자의 제약과 필터의 형태의 제약이 없는 다중 빗살 파장 필터를 제공할 수 있다.

Description

복수개의 빗살 파장 필터를 이용한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치{Multi- comb wavelength tuneable light source using multiple comb wavelength filters}
본 발명은 다중 빗살 파장 가변 광원 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 복수개의 빗살 파장 필터를 이용하여 다중 빗살 파장 가변 광원을 구성하는 방법과 상기 방법을 이용한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치에 관한 것이다.
파장가변광원은 SS-OCT(Swept-Source OCT)와 같은 광학 이미징 기술의 적용을 위해 개발되어왔다. 파장가변광원의 여러 요인 중에서, 스펙트럼 선폭은 광원의 가간섭 거리 및 SS-OCT의 간섭계변위 측정범위와 연관되어 있으며 따라서 스펙트럼 선폭을 줄여 OCT 측정범위를 늘리는 여러 방법들이 제시되고 있다.
그중 빗살 파장 필터는 광원의 스펙트럼을 좁은 선폭의 스펙트럼으로 변화 시킬 수 있다. 좁은 선폭의 스펙트럼은 가간섭 거리를 늘려 OCT의 측정가능 거리를 증대시킨다.
그러나 종래 빗살파장필터를 이용한 OCT는 절대거리 측정에 있어서 빗살 파장 필터의 특성으로 인해 근본적으로 원거리 측정 시 측정되는 광원과 실제 물체간의 거리가 정확히 나타나지 않는‘거리 모호성’이라는 문제점이 있다.
다중 빗살 파장 가변 광원 장치를 이용한 SS-OCT는 복수개의 간격을 가진 간섭신호를 모두 이용함에 따라 거리 모호성을 해결할 수 있으나, 광원에 사용되는 다중 빗살 파장 필터를 구성함에 있어, 복굴절 물질, liquid crystal 등의 소자가 필요하며, 사용가능한 빗살 파장 필터의 형태도 Fabry-perot etalon filter 형태로 제한되는 문제점이 있다. 따라서, 소자의 제약과 필터의 형태의 제약이 없는 다중 빗살 파장 필터 기술 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 기술적 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 복수개의 빗살 파장 필터를 이용한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 소자의 제약과 필터의 형태의 제약이 없는 다중 빗살 파장 필터를 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다중 빗살 파장 가변 광원 장치가 제공된다. 상기 다중 빗살 파장 가변 광원 장치는, 광 신호의 세기를 증폭하도록 구성된 광 증폭부; 상기 광 신호의 발진 파장을 선택하도록 구성된 파장 가변 필터부; 상기 파장 가변 필터부로부터 입사되어 공진기 내에서 광 신호가 전파되는 경로를 선택하는 광 분배부; 및 상기 파장 가변 필터부에서 선택된 다수의 파장에 따라 상기 광 신호를 통과 또는 차단하도록 구성된 복수개의 빗살 파장 필터부를 포함한다. 이에 따라, 상기 선택된 다수의 파장에 해당하는 신호를 시간에 따라 비연속적으로 방출하여, 소자의 제약과 필터의 형태의 제약이 없는 다중 빗살 파장 필터를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 다중 빗살 파장 가변 광원 장치는, 광 신호의 세기를 증폭하도록 구성된 광 증폭부; 공진기 내부에서 상기 광 신호의 경로를 선택하는 광 분배부; 상기 광 분배부를 통과한 제1 광 신호를 통과 또는 차단하는 다수의 파장 간의 간격이 제1 간격이 되도록 구성된 제1 빗살 파장 필터부; 및 상기 광 분배부를 통과한 제2 광 신호를 통과 또는 차단하는 다수의 파장 간의 간격이 제2 간격이 되도록 구성된 제2 빗살 파장 필터부를 포함하고, 상기 제1 빗살 파장 필터부와 상기 제2 빗살 파장 필터부를 통과한 제1 광 신호 성분과 제2 광 신호 성분이 시간에 따라 비연속적으로 방출될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 광 분배부는, 입사되는 상기 광 신호를 시간에 따라 서로 다른 경로로 보내는 광 스위치(optical switch) 또는 상기 광 신호를 일정한 비율로 나누어 서로 다른 경로로 나누는 광 커플러(optical coupler)일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 광 분배부는, 입사되는 상기 광 신호의 광학특성에 따라 서로 다른 경로로 보내는 빔 스플리터(beam splitter)일 수 있다.
일 실시 예에서, 시간에 따라 상기 광증폭부에 인가되는 전류의 값을 변화시키는 무선 주파수 신호 생성기(RF-SG:Radio Frequency signal generator)를 더 포함할 수 있다. 이때, 파장 가변 필터부를 통과한 광의 세기를 여러 경로로 분할하는 광 경로부 사용하여, 상기 광 증폭부에 인가되는 RF 신호의 주파수에 따라 서로 다른 빗살 파장을 생성하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 복수개의 빗살 파장 필터를 이용한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 소자의 제약과 필터의 형태의 제약이 없는 다중 빗살 파장 필터를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 광 분배부와 광 결합부를 통해 다중 빗살 파장 신호를 광 방출 특성이 향상되도록 효율적으로 출력할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 빗살 파장 가변 광원 장치의 특성을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 경로부, 복수의 빗살 파장 필터 및 광 결합부를 구비한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치의 동작 원리를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광 경로부, 복수의 빗살 파장 필터 및 광 결합부를 구비한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치의 동작 원리를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 전기신호 발생부와 연동되는 광 증폭부, 광 분배부, 복수의 다중 빗살 파장 필터 및 광 결합부를 구비한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기신호 발생부와 연동되는 광 증폭기를 구비한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치를 나타낸다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 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 사용한다.
제1, 제2등의 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "블록" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 복수개의 빗살 파장 필터를 이용한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치에 대해 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명은 종래의 다중 빗살 파장 가변 광원에 사용되는 다중 빗살 파장 필터의 한계를 해결하기 위한 방법이다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 빗살 파장 가변 광원 장치의 특성을 나타낸 모식도이다.
한편, 도 1을 참조하면, 다중 빗살 파장 가변 광원 장치(100)는 광 증폭부(110), 파장 가변 필터부(120), 다중 빗살 파장 필터부(130)를 포함한다.
광 증폭부(110)는 광 신호의 세기를 증폭하도록 구성된다. 즉, 광 증폭부(110)는 광을 발생시키고 광 세기의 증폭을 수행한다.
파장 가변 필터부(120)는 광 신호의 발진 파장을 선택하도록 구성된다. 즉, 파장 가변 필터부(120)는 발진 파장을 결정한다.
다중 빗살 파장 필터부(130)는 선택된 다수의 파장에 해당하는 신호를 시간에 따라 비연속적으로 방출하도록 구성된다. 즉, 다중 빗살 파장 필터부(130)는 결정된 파장에 따라 주기적으로 통과와 비-통과 (차단)를 반복하는 파장 주기가 복수 개인 빗살 파장을 발생시킨다.
파장 가변 필터부(130)에서 입사된 파장은 다중 빗살 파장 필터부에 의해 좁은 선폭의 스펙트럼으로 변화한다.
다중 빗살 파장 필터부(130)는 파장 가변 필터부(120)에서 결정된 파장에 따라 주기적으로 통과와 비-통과를 반복하므로 투과되는 광은 스펙트럼 상에서 일정한 간격의 빗살 파장을 형성한다.
다중 빗살 파장 필터부(130)는 일반적인 빗살 파장 필터부와 달리 스펙트럼 상에서 형성되는 빗살 파장의 간격이 서로 다른 복수개의 빗살파장을 생성한다.
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 경로부, 복수의 빗살 파장 필터 및 광 결합부를 구비한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치의 동작 원리를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 다중 빗살 파장 가변 광원 장치는 광 경로부(225), 복수의 빗살 파장 필터부(230) 및 광 결합부(240)를 포함한다. 이때, 광 경로부(225)는 광 분배부로도 지칭될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하여, 다중 빗살 파장 가변 광원 장치의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다. 광 경로부(225)는 파장 가변 필터부(120)를 통과한 광 신호를 여러 경로로 분할하도록 구성된다. 이에 따라, 파장 가변 필터부(120)를 통과한 광의 세기가 여러 경로로 분할될 수 있다.
한편, 복수의 빗살 파장 필터부(230)는 제1 빗살 파장 필터부(231) 및 제2 빗살 파장 필터부(232)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 빗살 파장 필터의 개수는 이에 한정되는 것이 아니라, 응용에 따라 자유롭게 변경 가능하다. 한편, 복수의 빗살 파장 필터부(230)는 파장 가변 필터부(120)에서 선택된 다수의 파장에 따라 광 신호를 통과 또는 차단하도록 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일정 시간(t1) 이전에는 광 경로부(225)의 제1 출력을 통해 제1 광 신호가 통과될 수 있다. 반면에, 일정 시간 이후에는 광 경로부(225)의 제2 출력을 통해 제2 광 신호가 통과될 수 있다. 따라서, 광 경로부(225)는 입사되는 광 신호를 시간에 따라 서로 다른 경로로 보내는 광 스위치(optical switch)일 수 있다.
한편, 제1 광 신호는 제1 빗살 파장 필터부(231)를 통과하여 다수의 파장 간의 간격이 제1 간격이 되도록 구성될 수 있다. 반면에, 제2 광 신호는 제2 빗살 파장 필터부(232)를 통과하여 다수의 파장 간의 간격이 제2 간격이 되도록 구성될 수 있다. 이때, 광 결합부(240)를 통해 출력되는 제1 광 신호의 개수 및 제2 광 신호의 개수는 다수의 파장 간의 간격에 따라 상이할 수 있다. 이때, 제2 광 신호의 제2 간격이 제1 광 신호의 제1 간격보다 더 작을 수 있다. 따라서, 광 결합부(240)를 통해 출력되는 제1 광 신호의 개수가 제2 광 신호의 개수보다 더 적을 수 있다.
한편, 광 경로부(225)에서의 시간 분할 구간을 조정하여 광 결합부(240)를 통해 출력되는 제1 광 신호의 개수와 제2 광 신호의 개수를 동적으로 조정 가능하다.
한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광 경로부, 복수의 빗살 파장 필터 및 광 결합부를 구비한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치의 동작 원리를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 다중 빗살 파장 가변 광원 장치는 광 경로부(325), 복수의 빗살 파장 필터부(330) 및 광 결합부(340)를 포함한다. 이때, 광 경로부(325)는 광 분배부로도 지칭될 수 있다.
한편, 복수의 빗살 파장 필터부(330)는 제1 빗살 파장 필터부(331) 및 제2 빗살 파장 필터부(332)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 빗살 파장 필터의 개수는 이에 한정되는 것이 아니라, 응용에 따라 자유롭게 변경 가능하다. 한편, 복수의 빗살 파장 필터부(330)는 파장 가변 필터부(120)에서 선택된 다수의 파장에 따라 광 신호를 통과 또는 차단하도록 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일정 파장(λ1) 보다 긴 파장의 제1 광 신호는 광 경로부(325)의 제1 출력을 통해 통과될 수 있다. 반면에, 일정 파장(λ1) 보다 짧은 파장의 제2 광 신호는 광 경로부(325)의 제2 출력을 통해 통과될 수 있다. 따라서, 광 경로부(325)는 입사되는 광 신호의 광학특성에 따라 서로 다른 경로로 보내는 빔 스플리터(beam splitter)일 수 있다.
한편, 제1 광 신호는 제1 빗살 파장 필터부(331)를 통과하여 다수의 파장 간의 간격이 제1 간격이 되도록 구성될 수 있다. 반면에, 제2 광 신호는 제2 빗살 파장 필터부(332)를 통과하여 다수의 파장 간의 간격이 제2 간격이 되도록 구성될 수 있다. 이때, 광 결합부(240)를 통해 출력되는 제1 광 신호의 개수 및 제2 광 신호의 개수는 다수의 파장 간의 간격에 따라 상이할 수 있다. 이때, 제2 광 신호의 제2 간격이 제1 광 신호의 제1 간격보다 더 작을 수 있다. 따라서, 결합부(240)를 통해 출력되는 제1 광 신호의 개수가 제2 광 신호의 개수보다 더 적을 수 있다.
한편, 광 경로부(325)에서의 파장 분할 구간을 조정하여 광 결합부(340)를 통해 출력되는 제1 광 신호의 개수와 제2 광 신호의 개수를 동적으로 조정 가능하다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 신호 파형 (구형파, 정현파)에 따라, 특히 정현파에서 광 증폭부(310)의 이득을 동적으로 조정하여 제1 및 제2 통과 대역에서 광 출력이 일정한 수준을 유지하도록 할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 전기신호 발생부와 연동되는 광 증폭부, 광 분배부, 복수의 다중 빗살 파장 필터 및 광 결합부를 구비한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 전기신호 발생부(401), 광 증폭부(410), 광 분배부(425), 복수의 다중 빗살 파장 필터부(430) 및 광 결합부(440)를 포함한다.
한편, 복수의 빗살 파장 필터부(430)는 제1 빗살 파장 필터부(431) 및 제2 빗살 파장 필터부(432)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 빗살 파장 필터의 개수는 이에 한정되는 것이 아니라, 응용에 따라 자유롭게 변경 가능하다. 한편, 복수의 빗살 파장 필터부(430)는 파장 가변 필터부(420)에서 선택된 다수의 파장에 따라 광 신호를 통과 또는 차단하도록 구성된다.
한편, 광 분배부(425)는 파장 가변 필터부(120)로부터 입사되어 공진기 내에서 광 신호가 전파되는 경로를 선택하도록 구성된다. 이에 따라, 광 분배부(425)에 의해 선택된 다수의 파장에 해당하는 신호는 광 결합부(440)를 통해 출력되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 파장(주파수)에 따라 비연속적으로 방출될 수 있다. 또는, 도 2에 도시된 같이, 다수의 파장에 해당하는 신호는 시간에 따라 비연속적으로 방출될 수 있다.
이와 관련하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 광 분배부(425)는 광 신호의 광학특성 (예컨대, 파장(주파수))에 따라 서로 다른 경로로 보내는 빔 스플리터(beam splitter) 일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 광 분배부(425)는 입사되는 광 신호를 시간에 따라 서로 다른 경로로 보내는 광 스위치(optical switch)일 수 있다.
이와 관련하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 광 분배부(425)는 광 증폭부(410)로부터 입사된 빛의 세기를 일정한 비율로 나누어 서로 다른 경로로 나누는 광 커플러(optical coupler)일 수 있다.
한편, 제1 빗살 파장 필터부(431)는 광 분배부(420)를 통과한 제1 광 신호를 통과 또는 차단하는 다수의 파장 간의 간격이 제1 간격이 되도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 빗살 파장 필터부(432)는 광 분배부(420)를 통과한 제2 광 신호를 통과 또는 차단하는 다수의 파장 간의 간격이 제2 간격이 되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 빗살 파장 필터부(431)와 제2 빗살 파장 필터부(432)를 통과한 제1 광 신호 성분과 제2 광 신호 성분이 시간에 따라 비연속적으로 방출될 수 있다.
이때, 광 결합부(440)를 통해 출력되는 제1 광 신호의 개수 및 제2 광 신호의 개수는 다수의 파장 간의 간격에 따라 상이할 수 있다. 이때, 제2 광 신호의 제2 간격이 제1 광 신호의 제1 간격보다 더 작을 수 있다. 따라서, 광 결합부(440)를 통해 출력되는 제1 광 신호의 개수가 제2 광 신호의 개수보다 더 적을 수 있다.
한편, 광 경로부(425)에서의 파장 분할 구간을 조정하여 광 결합부(440)를 통해 출력되는 제1 광 신호의 개수와 제2 광 신호의 개수를 동적으로 조정 가능하다.
따라서, 본원에 따르면 파장 분할 구간은 동일하게 유지하고, 복수의 제1 및 제2 광 신호의 개수의 변화 및/또는 신호 간의 간격에 따라 정보의 인코딩/디코딩이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 파장 분할 구간을 조정하여 광 결합부(440)를 통해 출력되는 제1 광 신호의 개수와 제2 광 신호의 개수를 동적으로 조정하여, 복수의 제1 및 제2 광 신호의 개수의 변화, 신호 간의 간격 및/또는 파장 분할 구간의 변화에 따라 정보의 인코딩/디코딩이 가능하다는 장점이 있다. 예를 들어, 복수의 제1 및 제2 광 신호의 개수는 동일하게 하고, 신호 간의 간격 및/또는 파장 분할 구간의 변화에 따라 정보의 인코딩/디코딩이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 전기신호 발생부(401)는 무선 주파수 신호 생성기(RF-SG: Radio Frequency signal generator, 401)일 수 있다. 이와 관련하여, RF-SG(401)는 시간에 따라 광증폭부(410)에 인가되는 전류의 값을 변화시킬 수 있다. 따라서, 파장 가변 필터부(120)를 통과한 광의 세기를 여러 경로로 분할하는 광 경로부 (또는 광 분배부)를 사용하여, 광 증폭부(410)에 인가되는 RF 신호의 주파수에 따라 서로 다른 빗살 파장을 생성하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, RF-SG(401)로부터 광 증폭부(410)로 전달되는 전기신호의 주기가 공진기 내부의 광 신호의 주기와 일치하는 범위 내에서, 광 증폭부(410)는 광 신호를 선택적으로 증폭할 수 있다.
한편, 전기신호 발생부(401)의 신호 주기를 조절하여 서로 다른 광 경로를 선택하는 방법에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 제1 빗살 파장 필터부(431)를 포함하는 경로 (제1 경로)를 진행하는 빛이 광 증폭부(410)에서 방출되어 다시 광 증폭부(410)로 돌아오는데 까지 걸리는 일주시간은 아래의 수학식 1과 같이 주어진다.
[수학식 1]
T = 1/FSR = nL/c
여기서, c는 빛의 속도이고, n은 굴절률이고, L은 광경로 길이를 나타낸다.
한편, 제2 빗살 파장 필터부(432)를 포함하는 경로 (제2 경로)를 진행하는 빛이 광 증폭부(410)에서 방출되어 다시 광 증폭부(410)로 돌아오는데 까지 걸리는 일주시간은 아래의 수학식 2와 같이 주어진다.
[수학식 2]
T′= 1/FSR′ = nL′/c
한편, 광증폭부(410)에 인가되는 전기신호 발생부(401)의 신호의 주기의 정수배가 수학식 3과 같이 광자의 일주시간의 역수와 일치하면, 능동 모드 록킹(Active mode locking) 으로 짧은 펄스 광이 발생한다.
[수학식 3]
FSR = N * fm
따라서, 전기신호 발생부(401)의 전기신호의 주기 (fm)를 조절함으로써 빛이 진행하는 경로를 선택할 수 있다. 이와 관련하여, 수학식 1 및 3을 참조하면, N * fm = FSR = nL/c일 때, 제1 빗살 파장 필터부(431)를 포함하는 경로 (제1 경로)를 선택할 수 있다. 반면에, 수학식 2 및 3을 참조하면, N * fm′= FSR′= nL′/c일 때, 제2 빗살 파장 필터부(432)를 포함하는 경로 (제2 경로)를 선택할 수 있다.
한편, 증폭될 수 있는 빛의 세기를 시간에 따라서 변조하는 것이 핵심이므로 전기신호 발생부(401)의 신호를 광증폭부(410)에 인가하는 방법 이외에도 다른 방법들이 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 빛의 세기를 시간에 따라 조절할 수 있는 광 세기 변조기 (optical intensity modulator) 혹은 빛의 위상을 시간에 따라 조절할 수 있는 광 위상 변조기 (optical phase modulator)를 추가하여 해당 장치에 전기신호를 인가할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기신호 발생부와 연동되는 광 증폭기를 구비한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 전기신호 발생부(501), 광 증폭부(510), 복수의 다중 빗살 파장 필터부(530) 및 광 결합부(540)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 빗살 파장 필터부(531)와 제2 빗살 파장 필터부(532)를 통과한 제1 광 신호 성분과 제2 광 신호 성분이 시간에 따라 비연속적으로 방출될 수 있다. 이때, 제1 광 신호 성분과 제2 광 신호 성분은 광 결합부(540)에 의해 결합되어 방출될 수 있다.
한편, 전기신호 발생부(501)로부터 광 증폭부(610)로 전달되는 전기신호의 주기가 공진기 내부의 광 신호의 주기와 일치하는 범위 내에서, 광 증폭부(510)는 제1 광 신호와 제2 광 신호를 선택적으로 증폭할 수 있다. 따라서, 전기신호 발생부(501)는 제1 광 신호와 제2 광 신호의 파장과 일치하는 파장 (또는 주파수) 범위의 전기신호를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 전기신호 발생부(501)와 광 증폭부(510)는 제1 광 신호와 제2 광 신호의 파장과 일치하는 파장 (또는 주파수) 범위의 신호를 선택적으로 증폭할 수 있어, 다중 빗살 파장 필터와 연관된 신호만을 선택적으로 획득할 수 있게 된다.
한편, 도 4와 관련하여, 전기신호 발생부(401)의 신호 주기를 조절하여 서로 다른 광 경로를 선택하는 방법은 도 5의 전기신호 발생부(501)의 신호 주기를 조절하여 서로 다른 광 경로를 선택하는 방법에도 유사하게 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 수개의 빗살 파장 필터를 이용한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치에 대해 살펴보았다. 본 발명에 따른 복수개의 빗살 파장 필터를 이용한 다중 빗살 파장 가변 광원 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 소자의 제약과 필터의 형태의 제약이 없는 다중 빗살 파장 필터를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 광 분배부와 광 결합부를 통해 다중 빗살 파장 신호를 광 방출 특성이 향상되도록 효율적으로 출력할 수 있다.

Claims (5)

  1. 다중 빗살 파장 가변 광원 장치에 있어서,
    광 신호의 세기를 증폭하도록 구성된 광 증폭부;
    상기 광 신호의 발진 파장을 선택하도록 구성된 파장 가변 필터부;
    상기 파장 가변 필터부로부터 입사되어 공진기 내에서 광 신호가 전파되는 경로를 선택하는 광 분배부;
    상기 파장 가변 필터부에서 선택된 다수의 파장에 따라 제1 광 신호 또는 제2 광 신호를 통과 또는 차단하도록 구성된 복수개의 빗살 파장 필터부를 포함하고,
    상기 선택된 다수의 파장에 해당하는 신호를 시간에 따라 비연속적으로 방출하고,
    일정 시간 (t1) 이전에는 상기 광 분배부의 제1 출력을 통해 상기 제1 광 신호가 통과되고, 일정 시간 (t1) 이후에는 상기 광 분배부의 제2 출력을 통해 상기 제2 광 신호가 통과되는 것을 특징으로 하는, 다중 빗살 파장 가변 광원 장치.
  2. 다중 빗살 파장 가변 광원 장치에 있어서,
    광 신호의 세기를 증폭하도록 구성된 광 증폭부;
    공진기 내부에서 상기 광 신호를 시간에 따라 스위치되어 서로 다른 경로로 보내도록 경로를 선택하는 광 스위치로 구성된 광 분배부;
    상기 광 분배부를 통과한 다중 경로 중 제1 경로로 선택된 제1 광 신호를 통과 또는 차단하는 다수의 파장 간의 간격이 제1 간격이 되도록 구성된 상기 제1 경로에 위치한 제1 빗살 파장 필터부; 및
    상기 광 분배부를 통과한 다중 경로 중 제2 경로로 선택된 제2 광 신호를 통과 또는 차단하는 다수의 파장 간의 간격이 제2 간격이 되도록 구성된 상기 제2 경로에 위치한 제2 빗살 파장 필터부를 포함하고,
    상기 제1 빗살 파장 필터부와 상기 제2 빗살 파장 필터부를 통과한 제1 광 신호 성분과 제2 광 신호 성분이 시간에 따라 상기 광 스위치에 의해 스위치되어 비연속적으로 방출되는 것을 특징으로 하는, 다중 빗살 파장 가변 광원 장치.
  3. 삭제
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 광 스위치로 구성된 광 분배부는,
    입사되는 상기 광 신호의 광학특성에 따라 시간에 따라 스위치되어 서로 다른 경로로 보내는 빔 스플리터(beam splitter) 인 것을 특징으로 하는 다중 빗살 파장 가변 광원 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    시간에 따라 상기 광 증폭부에 인가되는 전류의 값을 변화시키는 무선 주파수 신호 생성기(RF-SG:Radio Frequency signal generator)를 더 포함하고,
    상기 파장 가변 필터부를 통과한 광의 세기를 여러 경로로 분할하는 광 경로부를 사용하여, 상기 광 증폭부에 인가되는 RF 신호의 주파수에 따라 서로 다른 빗살 파장을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 다중 빗살 파장 가변 광원 장치.
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