KR101976130B1 - 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101976130B1
KR101976130B1 KR1020170097238A KR20170097238A KR101976130B1 KR 101976130 B1 KR101976130 B1 KR 101976130B1 KR 1020170097238 A KR1020170097238 A KR 1020170097238A KR 20170097238 A KR20170097238 A KR 20170097238A KR 101976130 B1 KR101976130 B1 KR 101976130B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resonator
driving unit
fine
frequency
coarse
Prior art date
Application number
KR1020170097238A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190013135A (ko
Inventor
김승만
송준엽
이재학
김용진
최문성
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020170097238A priority Critical patent/KR101976130B1/ko
Publication of KR20190013135A publication Critical patent/KR20190013135A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101976130B1 publication Critical patent/KR101976130B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/146—External cavity lasers using a fiber as external cavity
    • H01S5/147—External cavity lasers using a fiber as external cavity having specially shaped fibre, e.g. lensed or tapered end portion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치는, 광섬유에 연결되어 광을 출력하는 레이저 다이오드와, 구동부를 포함하는 공진기; 및 상기 공진기의 출력단에 광학적으로 연결되고 상기 구동부에 전기적으로 연결되어, 상기 공진기에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 감지하고 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어기;를 포함하며, 상기 구동부는, 서로 구동 범위가 다른 복수의 구동 수단을 이용하여 상기 공진기의 길이를 조절하도록 구성된다.

Description

광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 및 제어 방법 {APPARATUS AND METHOD OF CONTROL FOR REPETITION RATE FREQUENCY OF FIBEER LASER}
본 발명은 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
광섬유 기반 레이저 공진기는 대부분이 광섬유로 구성되어 있어 구성이 간결하고, 턴키 방식의 쉬운 작동과 환경변화에 둔감하여 장기간 작동이 가능하다. 또한 통신대역에서의 광섬유 구성품을 사용하여 낮은 가격과 통신대역에서의 활용 등의 산업적으로 응용하기 좋은 다양한 장점을 가지고 있다.
반복률 주파수는 시간 축에서는 생성되는 펄스들 간의 간격이 되며, 주파수 축에서는 주파수 모드들 간의 간격으로 표현되는데, 펄스들 간의 간격 및 주파수 모드들 간의 간격을 일정하게 유지시키는 것을 반복률 주파수 안정화라고 한다.
시간 영역에서 펄스 간의 간섭을 발생시키거나 주파수 영역에서 스펙트럼의 간섭을 발생시켜 정밀한 거리 및 형상 정보를 획득할 수 있는데, 이를 위해서는 반복률 주파수 안정화, 즉, 펄스 간의 간격 및 주파수 모드 간의 간격이 일정해야 한다.
또한, 고에너지 광원 생성을 위해서는 반복률 주파수를 수백~수십 kHz로 조절하여 고출력 증폭을 해야 하고, 원하는 주기의 펄스 만을 뽑아낼 수 있어야 하는데, 이를 위해서는 펄스 반복률 주파수의 안정화가 필요하다.
본 발명의 일 측면은 광섬유 기반의 레이저 공진기에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 제어하여 장기간 안정화 할 수 있는 제어 장치와 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치는, 광섬유에 연결되어 광을 출력하는 레이저 다이오드와, 구동부를 포함하는 공진기; 및 상기 공진기의 출력단에 광학적으로 연결되고 상기 구동부에 전기적으로 연결되어, 상기 공진기에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 감지하고 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어기;를 포함하며, 상기 구동부는, 서로 구동 범위가 다른 복수의 구동 수단을 이용하여 상기 공진기의 길이를 조절하도록 구성된다.
상기 구동부는, 피에조 소자를 포함하는 미동 구동부; 및 상기 미동 구동부보다 구동 범위가 큰 조동 구동부;를 포함할 수 있다.
상기 조동 구동부는 상기 광섬유와 열전달이 이루어지는 열전 소자를 포함할 수 있다.
상기 조동 구동부는, 상기 광섬유로부터 외부로 조사된 광을 반사시켜서 상기 광섬유로 입사시키는 미러를 지지하며 상기 외부로 조사된 광의 경로 길이가 변하도록 상기 미러를 이동시키는 선형 스테이지;를 포함할 수 있다.
상기 미동 구동부는, 상기 피에조 소자를 포함하는 피에조 액츄에이터를 포함하고, 상기 피에조 액츄에이터는, 상기 광섬유로부터 외부로 조사된 광을 반사시켜서 상기 광섬유로 입사시키는 미러를 지지하며 상기 외부로 조사된 광의 경로 길이가 변하도록 상기 미러를 이동시킬 수 있다.
상기 조동 구동부는, 상기 피에조 액츄에이터를 지지하며 상기 피에조 액츄에이터를 이동시키는 선형 스테이지를 포함할 수 있다.
상기 광섬유는 상기 피에조 소자에 감겨져 있으며, 상기 피에조 소자가 변형될 때 상기 피에조 소자에 감겨진 광섬유의 길이가 변형될 수 있다.
상기 제어기는, 상기 공진기의 출력단에 구비되어 상기 공진기에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 감지하는 광 검출기; 기준 주파수를 생성하는 국부 발진기; 상기 기준 주파수와 상기 감지된 반복률 주파수와의 오차를 보상하도록 미동 제어 신호를 상기 미동 구동부로 전달하는 미동 제어부; 상기 미동 제어부에 연결되어, 상기 미동 제어 신호의 값에 따라 조동 제어 신호를 상기 조동 구동부로 전달하는 조동 제어부; 및 상기 국부 발진기, 상기 미동 구동부 및 상기 조동 구동부와 연결되며, 상기 기준 주파수, 상기 미동 제어 신호 및 상기 조동 제어 신호를 연산하는 연산부;를 포함할 수 있다.
상기 미동 구동부는 상기 조동 구동부보다 반응 속도가 빠를 수 있다.
상기 미동 구동부는 실시간으로 구동되고, 상기 조동 구동부는 선택적으로 온 또는 오프될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 방법은, 광을 출력하는 레이저 다이오드가 구비된 공진기에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 제어하는 방법으로서, 상기 공진기에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 감지하는 단계; 기준 주파수와 상기 감지된 반복률 주파수와의 오차를 연산하는 단계; 및 상기 공진기의 길이를 조절하여 상기 오차를 보상하는 단계;를 포함하며, 상기 오차를 보상하는 단계에서, 상기 오차가 소정 범위를 벗어날 때 상기 공진기의 길이를 이중으로 조절한다.
상기 오차를 보상하는 단계에서, 제 1 구동 범위를 가지는 미동 구동 장치를 작동시켜서 상기 공진기의 길이를 조절하되, 상기 오차가 소정 범위를 벗어난 경우 상기 제 1 구동 범위보다 큰 제 2 구동 범위를 가지는 조동 구동 장치를 상기 미동 구동 장치와 함께 작동시켜서 상기 공진기의 길이를 이중으로 조절할 수 있다.
상기 소정 범위를 벗어난 오차가 목표값에 도달하면 상기 조동 구동 장치의 작동을 중단시킬 수 있다.
상기 오차를 연산하는 단계는, 상기 기준 주파수와 상기 감지된 반복률 주파수를 혼합하여 오차 주파수를 생성하는 단계; 및 상기 오차 주파수에서 고주파수 성분을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 오차를 보상하는 단계는, 상기 오차 주파수를 제어 신호로 변환하여 상기 미동 구동 장치에 전달하는 단계; 및 상기 제어 신호를 모니터링 하여 상기 조동 구동 장치의 작동 여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 범위가 다른 복수의 구동 수단을 이용하여 공진기의 길이를 조절함으로써, 반복률 주파수를 안정화 할 수 있다.
또한, 구동 범위가 작은 미동 구동 장치와 구동 범위가 큰 조동 구동 장치를 동시에 적용하여 이중으로 제어하므로, 반복률 주파수를 안정적으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 중 미동 구동부를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 중 미동 구동부의 변형례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미동 구동부를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 중 조동 구동부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 중 조동 구동부의 변형례를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 중 미동 구동부와 조동 구동부가 결합된 형태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 방법 중 오차 보상 단계를 도시한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 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. 또한, "~상에" 라 함은 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치를 도시한 도면이다.
이하, 설명에서 '광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치'를 줄여서 '제어 장치'로 지칭할 수 있으며, 둘은 동일한 대상을 가리킨다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치(10)는 크게 공진기(100)와 제어기(500)로 구성된다. 공진기(100)는 펄스를 생성하고, 제어기(500)는 공진기(100)에서 생성된 펄스의 반복률 주파수를 제어한다.
펨토초와 같은 극초단 레이저 공진기에서 반복률 주파수(fr)는 fr=c/Lc 로 표시되는데, 빛의 속도(c)와 단 방향 순환 공진기의 길이(Lc)로 표현되므로, 공진기(100)의 길이를 조절함으로써 반복률 주파수를 조절할 수 있다. 그러나, 공진기(100)는 열이나 진동 등의 외란에 의해 길이의 변화가 발생하며 이는 결국 공진기(100)에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수의 변화를 발생시키게 되므로, 반복률 주파수를 일정 주파수로 안정화 하기 위해서는 공진기 길이 변화를 실시간으로 보상해 줄 수 있는 보상 수단이 필요하다. 본 발명의 경우, 제어기(500)가 공진기(100)의 길이를 실시간으로 제어함으로써, 공진기(100)에서 생성된 펄스의 반복률 주파수를 제어할 수 있다. 이하 공진기(100)와 제어기(500)를 각각 설명한다.
본 실시예에서 공진기(100)는 9자 형태(Figure 9)의 광섬유 공진기이다. 도 1에 도시된 공진기(100)의 구조를 살펴보면, 공진기(100)는 광을 출력하는 레이저 다이오드(120)에 연결되는 이득 매질(130) 등이 광섬유(110)를 통해 연결되어 루프를 형성한다. 이 때, 루프에는 레이저 다이오드(120)에서 출력되는 광을 파장 분할 다중화시켜서 이득 매질(130)로 입사시켜주는 WDM(135)이 포함될 수 있고, 또한 공진기 내 생성 펄스를 단방향으로 진행시키고 광 잡음을 줄여주기 위한 아이솔레이터(미도시)가 더 포함될 수 있다.
한편, 레이저 다이오드(120)는 연속파 레이저이며 펌프 광으로 이루어질 수 있고, 이득 매질(130)은 희토류 첨가 광섬유일 수 있다. 이에 따라, 레이저 다이오드(120)에서 출력되는 펌프 광을 흡수하여 희토류 고유의 방출 파장 대역을 광을 방출 시킬 수 있다. 여기서, 희토류는 일반적으로 Erbium, Ytterbium, Thulium, Holmium 등이 주로 사용되며, 희토류 종류에 따라 레이저의 파장대역이 결정된다.
또한, 상기 루프에서 커플러(145)를 통해 커넥터(165)를 거쳐 미러(170)로 연결되며, 모드 잠금을 유도하기 위한 포화 흡수체(160)가 커플러(145)와 커넥터(165) 사이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 펨토초 레이저와 같은 극초단 레이저의 경우, 극초단 펄스를 생성시키기 위해서는 주파수 모드들의 위상을 정렬시키는 포화 흡수체(160)와 같은 모드잠금장치가 반드시 구비될 필요가 있다. 또한, 커플러(145)를 통해 출력단(155)으로 연결되어, 광을 출력할 수 있으며, 커플러(145)와 출력단(155) 사이에는 광의 방향을 구속하기 위한 아이솔레이터(150)가 연결될 수 있다.
또한, 도면에 도시되지 않았지만, 공진기(100) 내부에는 편광 조절부 및 펄스 성형부 등이 포함될 수 있다.
한편, 전술한 9자 형태의 광섬유 공진기의 구성은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하며, 본 실시예에서 설명하는 9자 형태의 공진기는 본 발명에 적용될 수 있는 공진기의 일 예를 나타낸 것이다. 따라서, 9자 형태 외에 링 형태, 8자 형태 등 다양하게 변경 가능함은 물론이며, 이러한 범위까지 모두 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공진기(100)는 공진기(100)의 길이를 조절하는 복수의 구동 수단을 포함한다. 즉, 도 1을 참조하면, 복수의 구동 수단으로서, 구동 범위가 서로 다른 미동 구동부(180)와 조동 구동부(140)를 포함함으로써, 보다 안정적이고 효과적으로 공진기(100)의 길이를 조절할 수 있다.
미동 구동부(180) 및 조동 구동부(140)는 공진기(100)의 길이를 조절하는 구성으로서, 각각 후술할 제어기(500)의 미동 제어부(580) 및 조동 제어부(540)와 연결될 수 있다.
미동 구동부(180)는 공진기(100) 내부에 설치되어 공진기(100)의 길이를 조절할 수 있도록 구성되며, 공진기(100)의 길이를 조절할 수 있는 조절 범위 또는 구동 범위가 짧으며, 응답 속도가 빠른 특징을 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 미동 구동부(180)는 피에조 소자를 포함할 수 있다. 여기서 피에조 소자는 전압을 인가하면 변형이 발생하는 소자를 말한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 중 미동 구동부를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 미동 구동부(180)는 피에조 소자가 구비된 피에조 액츄에이터(182)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피에조 액츄에이터(182)는 9자 형태의 공진기(100)에서 커넥터(165)를 통해 출력되는 광(L)을 반사시키는 미러(170)를 지지하도록 배치될 수 있다. 이 때, 피에조 액츄에이터(182)가 변형됨으로써 커넥터(165)와 미러(170) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 예를 들어, 피에조 액츄에이터(182)는 출력되는 광(L)과 나란한 방향으로 구동되어, 미러(170)를 선형으로 이동시킬 수 있다.
보다 상세히, 도 2를 참조하여 미동 구동부(180)를 통한 공진기(100)의 길이가 조절되는 과정을 설명하면, 9자 형태의 공진기(100)는 광섬유(110)의 끝단에 연결된 커넥터(165)를 통하여 광(L)이 출력되어 콜리메이터(175)를 통과한 후 미러(170)에서 반사되어 다시 광섬유(110)로 되돌아 가도록 구성된다. 이 때, 미러(170)는 미동 구동부(180)에 의해 위치가 이동될 수 있으며, 커넥터(165)와 미러(170) 간의 거리가 조절될 수 있다.
즉, 미동 구동부(180)는 커넥터(165)를 통해 출력된 후 돌아가는 광 경로의 길이를 조절할 수 있으며, 결국 공진기(100)의 길이가 미동 구동부(180)에 의해 조절될 수 있다.
이 때, 미동 구동부(180)는 피에조 소자의 변형을 통해 공진기(100)의 길이를 조절하므로, 구동 범위가 작으며 반응 속도가 빠른 특징을 가지게 된다.
미동 구동부(180)는 미러의 위치를 변경하여 광 경로의 길이를 조절하는 전술한 형태에 한정되는 것은 아니며, 공진기(100)의 길이를 조절할 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 변형된 형태를 예시적으로 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 중 미동 구동부의 변형례를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 다른 형태의 미동 구동부(280)는 링 형의 피에조 액츄에이터(282)를 포함하며, 공진기(100)를 구성하는 광섬유(110)가 링 형의 피에조 액츄에이터(282)에 감겨진 형태로 구성될 수 있다. 이 때, 링 형의 피에조 액츄에이터(282)는 인가되는 전압에 따라 직경이 변화될 수 있으며, 이에 따라, 피에죠 액츄에이터(282)에 감겨진 광섬유(110)의 길이가 조절될 수 있다.
도 4를 참조하면, 또 다른 형태의 미동 구동부(380)는 길게 연장된 형태의 피에조 액츄에이터(382)를 포함하며, 공진기(100)를 구성하는 광섬유(110)가 길게 연장된 형태의 피에조 액츄에이터(382)에 감겨진 형태로 구성될 수 있다. 이 때, 길게 연장된 형태의 피에조 액츄에이터(382)는 인가되는 전압에 따라 선형으로 변화될 수 있으며, 이에 따라, 피에죠 액츄에이터(382)에 감겨진 광섬유(110)의 길이가 조절될 수 있다.
앞서 설명한 첫번째 미동 구동부(180)는 9자 형태의 공진기에서 커넥터(165)를 통해 방출되는 광을 반사시키는 미러(170)를 지지하도록 설치되어야 하지만, 전술한 두 가지 변형된 형태의 미동 구동부(280, 380)은 공진기(100)의 형태나 위치에 구애받지 않고 다양한 형태의 공진기(100)에 적용될 수 있고, 공진기(100) 내부의 다양한 위치에 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 미동 구동부는 피에조 소자를 통하여 공진기의 길이를 조절하는 방식이 아닌, 레이저 다이오드(120)의 광량을 조절함으로써 공진기의 길이를 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미동 구동부를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 미동 구동부(480)는 레이저 다이오드(120)에 구비된 광량 조절 수단(482)을 포함할 수 있다. 즉, 레이저 다이오드(120)의 펌프 광량이 조절되어 공진기(100, 도 1 참조) 내부의 펄스 출력이 변화하고 이는 공진기(100)에서 펄스가 이동하는 광섬유(110)의 굴절률 변화를 주어 펄스 광이 공진기(100)에서 진행하는 길이를 조절하는 효과를 가져오게 된다.
보다 상세히, 펄스 광이 광섬유(110)에서 진행하는 실제 거리 L=nLc 이다. 여기서, n=굴절률이고, Lc는 빛의 속도로 이동한 거리이다. 광량 l에 따른 굴절률 변화 식은 n=n0+n2l 이고, n0는 선형 굴절률, n2는 비선형 굴절률로서, 일반적으로 매질에서의 굴절률 n=n0의 관계를 갖고 선형적인 특성을 갖지만, 매질에 강한 빛이 입사되면 물질을 통과한 빛의 굴절률 변화가 비선형적으로 변하게 된다. 즉 강한 빛이 입사되면 비선형 굴절률이 배가되어 전체 굴절률의 큰 변화를 줄 수 있다. 이에 따라 레이저 다이오드(120)의 광량을 조절하여 광섬유(110)의 굴절률을 변화시키면 펄스 광이 진행되는 광섬유(110)의 길이를 조절하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 미동 구동부(480)는 전류 제어에 의하여 레이저 다이오드(120)의 광량을 조절하는 방식으로 구성될 수 있다. 즉, 레이저 다이오드(120)는 전류를 조절하면 광량이 조절되기 때문에, 광량 조절 수단(482)은 전류 조절 장치, 예를 들어 레이저 다이오드 드라이버 일 수 있다. 이에 따라 도 5에 도시된 바와 같이, 미동 제어부(580)는 레이저 다이오드 드라이버(광량 조절 수단, 482)로 전류 제어 신호를 전달하여 레이저 다이오드(120)의 전류를 조절할 수 있다.
이 때, 펌프 광량의 변화 범위를 크게 하면 펄스 생성 및 특성에 좋지 않은 영향을 주기 때문에, 펌프 광량의 조절에는 미세한 제어 범위에서 응답 속도가 빠른 전류 제어를 사용할 수 있으며, 이는 광섬유(110)의 미세한 길이 변화를 제어하는 미동 구동부에 적용될 수 있다. 특히, 전류 제어의 경우 기계적 구동을 위한 별도의 이송 장치 등이 추가될 필요가 없기 때문에 광섬유 상태의 공진기(100)에서 용이하게 구성이 가능하고 외부 환경에 대한 영향을 줄일 수 있다.
한편, 전술한 미동 구동부는 피에조 소자를 기반으로 구동되거나, 또는 레이저 다이오드의 미세한 전류 제어를 통하여 제어되므로, 빠른 응답 속도를 가지고 반복률 주파수의 오차 신호를 받아 실시간으로 공진기의 길이를 조절할 수 있지만, 제어할 수 있는 공진기(100)의 길이 범위(이하, '구동 범위'라고 지칭함)가 작은 단점이 있다. 즉, 외란에 의하여 공진기의 길이 변화가 발생할 때, 변화된 길이가 클 경우 미동 구동부를 통한 길이 조절에는 많은 시간이 걸리게 되어 그 보상에 한계가 있으므로 반복률 주파수 안정화가 깨지게 되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 위해 본 발명은, 미동 구동부와 함께 미동 구동부보다 구동 범위가 큰 조동 구동부를 동시에 구동하여, 공진기(100)의 길이를 보다 효과적으로 제어할 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 중 조동 구동부를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 6를 참조하면, 조동 구동부(140)는 광섬유(110)가 통과되며 열전 소자(142)를 포함할 수 있다. 여기서 열전 소자(142)는 인가되는 전압에 따라 온도 변화가 발생되는 소자를 의미하며, 인가되는 전압값 및 전압의 방향에 따라 가열 및 냉각을 수행할 수 있다. 이 때, 광섬유(110)는 온도에 따라 그 길이가 팽창 및 수축될 수 있으므로, 광섬유(110)가 열전 소자(142)를 통해 열전달을 받을 수 있도록 열전 소자(142)에 접촉되게 구성될 경우 열전 소자(142)를 통해 광섬유(110)의 길이를 제어할 수 있다. 예를 들어, 조동 구동부(140)는 케이싱과 열전 소자(142) 및 그에 연결된 케이블(141)이 구비되는 열전 쿨러(TEC: Thermoelectric Cooler)를 포함할 수 있다.
이에 따라 조동 구동부(140)는 열에 의한 광섬유(100)의 길이 팽창을 조절하는 방식으로 공진기(100)의 길이를 제어하기 때문에, 압전 소자를 통해 구동되는 미동 구동부(180)와 비교할 때, 느린 응답 속도를 가지지만 보다 큰 구동 범위를 가질 수 있다. 따라서 공진기(100)의 길이 변화가 미동 구동부(180)의 구동 범위를 넘어서는 경우에 조동 구동부(140)를 통해서 보다 효과적으로 공진기(100)의 길이 변화를 보상할 수 있다.
도 1에서는 조동 구동부(140)가 9자 형태 공진기의 루프 중에 설치된 것을 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 광섬유 기반의 다양한 공진기에 모두 적용될 수 있으며, 광섬유가 통과할 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있다.
한편, 조동 구동부(140)는 전술한 열전 소자(142)를 통한 광섬유의 열 팽창 방식이 아닌, 다른 다양한 방식을 통해 구현될 수 있으며, 이하, 도면을 참조하여 예시적인 변형례를 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 중 조동 구동부의 변형례를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 중 미동 구동부와 조동 구동부가 결합된 형태를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 다른 형태의 조동 구동부(240)는 선형 스테이지(linear stage, 242)를 포함할 수 있다. 여기서, 선형 스테이지(242)는 지지 대상을 선형으로 이동시킬 수 있는 장비로서, 선형 이동을 구현하는 선형 액츄에이터, LM 가이드, 볼 스크류 등의 다양한 방식에 의한 선형 이송 장비를 모두 포함하는 의미이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 조동 구동부(240)는 9자 형태 공진기(100)에서 전술한 실시예의 미동 구동부(180)가 배치되는 커넥터(165) 측 단부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 선형 스테이지(242)는 미러(170)를 지지하여 미러(170)를 선형으로 이동시킬 수 있다.
보다 상세히, 도 7을 참조하여 다른 형태의 조동 구동부(240)를 통해 공진기(100)의 길이가 조절되는 과정을 설명하면, 9자 형태의 공진기(100)는 광섬유(110)의 끝단에 연결된 커넥터(165)를 통하여 광(L)이 출력되어 콜리메이터(175)를 통과한 후 미러(170)에서 반사되어 다시 광섬유(110)로 되돌아 가도록 구성된다. 이 때, 미러(170)는 조동 구동부(240)에 의해 위치가 이동될 수 있으며, 커넥터(165)와 미러(170) 간의 거리가 조절될 수 있다.
즉, 조동 구동부(240)는 커넥터(165)를 통해 출력된 후 돌아가는 광 경로의 길이를 조절할 수 있으며, 결국 공진기(100)의 길이가 조동 구동부(240)에 의해 조절될 수 있다.
이 때, 조동 구동부(240)는 선형 스테이지를 통해 공진기(100)의 길이를 조절하므로, 피에조 소자에 의한 미동 구동부(180)에 비하여 긴 거리 구동이 가능하여 구동 범위가 크며 느린 감가속 속도로 인하여 반응 속도가 느린 특징을 가지게 된다.
도 8을 참조하면, 피에조 액츄에이터(182) 방식의 미동 구동부(180)와 선형 스테이지(242) 방식의 조동 구동부(240)가 결합된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 미동 구동부(180)와 조동 구동부(240)가 모두 9자 형태의 공진기(100)에서 커넥터(165)를 통해 광이 출력되는 미러(170) 측에 배치될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 선형 스테이지(242)는 미러(170)가 아닌 피에조 액츄에이터(182)를 지지하면서 선형으로 이동시키고, 피에조 액츄에이터(182)는 미러(170)를 지지하면서 선형으로 이동시킬 수 있다. 이 때, 선형 스테이지(242)의 이송 방향과 피에조 액츄에이터(182)의 이송 방향이 나란할 수 있다. 이에 따라, 미동 구동부(180)와 조동 구동부(240)를 하나의 장치로서 동시에 구현되도록 구성할 수 있으므로, 장치의 구성이 보다 간소화될 수 있고, 공간 효율성이 높아질 수 있다.
다음으로, 전술한 미동 구동부 및 조동 구동부를 제어하는 제어기(500)를 설명한다.
도 1을 참조하면, 제어기(500)는 광 검출기(510), 연산부(550), 미동 제어부(580) 및 조동 제어부(540)를 포함한다. 이 때, 광 검출기(510), 미동 제어부(580) 및 조동 제어부(540)는 연산부(550)와 연결되도록 구성된다.
보다 상세히, 광 검출기(510)는 공진기(100)의 출력단(155)에 연결되어 출력단(155)에서 출력되는 펄스의 반복률 주파수를 감지하는 부분으로, 예를 들어, 포토 다이오드(Photo Diode)로 구성될 수 있다.
광 검출기(510)에서 검출된 반복률 주파수는 국부 발진기(520)에서 발생된 기준 주파수와 혼합기(530)에서 혼합되어 필터(535)를 거쳐서 연산부(550)로 전달될 수 있다. 여기서 국부 발진기(520)는 안정화 목표로 하는 기준 반복률 주파수를 생성하는 부분으로, 고 안정도의 기준 시계(525)에 연결되어 기준 시계(525)에 동기화되어 높은 안정도의 기준 주파수를 생성한다. 이 때 국부 발진기(520)는 연산부(550)에 연결되어, 연산부(550)에서 기준 주파수를 연산할 수 있다. 또한, 혼합기(530)와 필터(535)를 거치는 과정에서 기준 주파수와 공진기(100)에서 출력되는 펄스의 반복률 주파수 간의 오차에 해당되는 오차 주파수가 생성되고, 오차 주파수는 연산부(550)로 전달되게 된다.
연산부(550)는 전달받은 오차 주파수를 이용하여 미동 제어부(580)와 조동 제어부(540)로 제어 신호를 전달한다. 예를 들어, 제어 신호(Vcon)를 전압값으로 가정한다면, 미동 구동부(180)의 제어 범위는 Vmin ~ Vmax 으로 설정되고, 연산부(550)에서 연산한 오차 주파수에 따른 제어 신호(Vcon)가 Vmin ~ Vmax 의 범위 내라면 미동 구동부(180)로 제어 신호(Vcon)를 전달하여 미동 구동부(180)를 통해 공진기(100)의 길이를 빠른 속도로 조절하여 오차 주파수만큼을 실시간으로 보상한다. 만약 공진기(100)의 길이 변화가 크면 오차 주파수 값이 커지게 되는데, 이에 따라 연산부(550)에서 연산한 오차 주파수에 따른 제어 신호(Vcon)가 Vmin ~ Vmax 의 범위 밖이라면, 미동 구동부(180)의 구동과 동시에 조동 구동부(140)를 함께 구동시킨다. 즉, 제어 신호(Vcon)를 미동 구동부(180)와 조동 구동부(140)에 동시에 전달하여 오차 주파수를 보다 효과적으로 보상할 수 있다. 이 때, 조동 구동부(140)는 미동 구동부(180)의 구동에 방해가 안되도록 상대적으로 저속으로 구동되며, 미동 구동부(180)는 조동 구동부(140)의 구동에 상관없이 실시간으로 오차 주파수 보상을 위한 구동이 진행된다. 이 때, 오차가 목표값에 도달하면 조동 구동부(140)의 구동을 멈추게 되는데, 예를 들어, 오차 주파수가 어느 정도 보상되어 제어 신호(Vcon)가 Vmin ~ Vmax 의 범위 내로 들어오면, 조동 구동부(140)의 구동을 오프(off)하고 미동 구동부(180)만을 구동하여 오차 주파수를 보상할 수 있다.
즉, 제어기(500)를 통해 미동 구동부(180)는 실시간으로 피드백 제어되고, 조동 구동부(140)는 선택적으로 온(on) 또는 오프(off) 제어될 수 있다.
한편, 전술하였듯이 본 발명에 적용되는 공진기는 9자 형태의 공진기(100)뿐만 아니라 다양한 형태의 공진기가 모두 적용될 수 있다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어 장치(11)는 링 형태의 공진기(101)를 포함할 수 있다. 이 때, 미동 구동부(280)는 링형의 피에조 액츄에이터가 적용된 형태가 루프 내에 배치될 수 있고, 조동 구동부(140)도 루프 내에 배치되어 열전 소자가 적용된 형태로 구성될 수 있다. 다만. 도 9에 도시된 형태도 예시적인 형태를 도시한 것이므로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는, 지금까지 상세하게 설명한 제어 장치를 이용하여 반복률 주파수를 제어하는 방법을 도면을 달리하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 방법을 도시한 순서도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 방법 중 오차 보상 단계를 도시한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 방법은, 공진기(100)에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 감지하고(S901), 감지된 반복률 주파수의 오차를 연산한 후(S902), 오차를 보상하는 과정(S903)을 통해 진행된다.
반복률 주파수를 감지하는 단계(S901)에서는, 공진기(100)의 출력단(155)에서 출력되는 펄스의 반복률 주파수를 감지하며, 포토 다이오드와 같은 광 검출기(510)를 통하여 감지할 수 있다.
오차 연산 단계(S902)에서는, 반복률 주파수 안정화 과정 전의 반복률 주파수 근가값에 해당하는 주파수, 즉 기준 주파수를 생성하고, 공진기(100)에서 출력되는 펄스의 반복률 주파수와 기준 주파수와의 오차를 연산한다. 예를 들어, 연산부(550)에서 고 안정도의 기준 시계(525)에 연결된 국부 발진기(520)에 기준 주파수 생성 명령을 전달하면, 국부 발진기(520)에서는 기준 주파수를 생성할 수 있다. 생성된 기준 주파수를 광 검출기(510)에서 감지된 반복률 주파수와 혼합기(530)에서 혼합되어 오차 주파수를 생성할 수 있다. 생성된 오차 주파수는 필터(535)를 통해 불필요한 에러 주파수, 예를 들어 고주파수 성분이 제거된 후 연산부(550)로 전달될 수 있다.
다음으로 오차 보상 단계(S903)는 공진기의 길이를 조절하여 오차를 보상하는 단계로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 범위가 서로 다른 두 개의 구동부를 이용하여 공진기의 길이를 이중으로 조절하는 과정을 포함하는 특징이 있다.
보다 상세히, 연산부(550)는 전달받은 오차 주파수를 이용하여 제어 신호로 변환하여, 미동 제어부(580)로 제어 신호를 전달하게 된다. 이 때, 미동 제어부(580)로 전달되는 제어 신호(Vcon)가 소정 범위, 예를 들어 미동 구동부(180)의 제어 범위인 Vmin ~ Vmax 의 범위 내라면 미동 구동부(180)로만 제어 신호(Vcon)를 전달하여 미동 구동부(180)를 통해 공진기(100)의 길이를 빠른 속도로 조절하여 오차 주파수만큼을 실시간으로 보상한다. 즉, 미동 구동부(180)를 실시간으로 피드백 제어한다. 이 때, 조동 구동부(140)로는 제어 신호가 전달되지 않으며, 조동 구동부(140)는 오프(off) 상태로 유지된다.
한편, 연산부(550)에서는 미동 제어부(580)로 전달되는 제어 신호(Vcon)를 실시간으로 모니터링 하여, 제어 신호(Vcon)가 소정 범위, 예를 들어 미동 구동부(180)의 제어 범위인 Vmin ~ Vmax 의 범위 내인지 여부를 모니터링 한다.
만약 외란 등에 의하여 공진기(100)의 길이가 변화될 때, 길이 변화량이 크면 오차 연산 단계(S902)에서 연산되는 오차 주파수 값이 커지게 되는데, 이에 따라 연산부(550)에서 연산한 오차 주파수에 따른 제어 신호(Vcon)가 제어 범위인 Vmin ~ Vmax 의 범위 밖으로 벗어나게 된다. 이 때, 연산부(550)에서는 미동 제어부(580)뿐만 아니라 조동 제어부(540)로도 제어 신호를 전달한다. 이에 따라, 미동 구동부(180)의 구동과 동시에 미동 구동부(180)보다 구동 범위가 큰 조동 구동부(140)를 함께 구동시킨다. 따라서, 공진기(100)의 길이에 큰 변화가 발생되더라도 효과적으로 공진기의 길이를 조절할 수 있으며, 그에 따라 반복률 주파수를 안정화시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필요에 따라 미동 구동부(180)와 조동 구동부(140)가 동시에 구동되어 이중으로 공진기(100)의 길이가 조절될 수 있으므로, 공진기(100)의 반복률 주파수에 큰 오차가 발생되더라도 반복률 안정화가 깨지지 않고 안정적으로 유지되면서 오차가 보상될 수 있다.
한편, 연산부(550)에서는 오차 주파수에 따른 제어 신호를 실시간으로 모니터링 하는데, 제어 신호에 따라 조동 구동부(140)의 작동 여부를 판단한다. 즉, 오차가 목표값에 도달하면 조동 제어부(540)로의 제어 신호 전달을 중단한다. 예를 들어, 오차 주파수가 어느 정도 보상되어 제어 신호(Vcon)가 Vmin ~ Vmax 의 범위 내로 들어오면, 조동 구동부(140)의 구동을 오프(off)하고 미동 구동부(180)만을 구동하여 오차 주파수를 보상할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 범위가 서로 다른 미동 구동부와 조동 구동부를 이용하여 필요에 따라 공진기의 길이를 이중으로 제어함으로써, 공진기에서 발생되는 펄스의 반복률 주파수를 보다 효과적으로 제어할 수 있다.
즉, 외란 등에 의해 공진기의 길이가 크게 변화되는 경우라도, 실시간으로 공진기의 길이를 제어하는 미동 구동부와 함께 구동 범위가 상대적으로 큰 조동 구동부를 동시에 제어할 수 있으므로, 반복률 주파수를 보다 신속하게 안정화 할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10, 11 제어 장치 100, 101 공진기
110 광섬유 120 레이저 다이오드
130 이득 매질 135 WDM
140, 240 조동 구동부 141 케이블
142 열전 소자 145 커플러
155 출력단 160 포화 흡수체
165 커넥터 170 미러
175 콜리메이터 180, 280, 380, 480 미동 구동부
182, 282, 382 피에조 액츄에이터 242 선형 스테이지
500, 501 제어기 510 광 검출기
520 국부 발진기 525 기준 시계
530 혼합기 535 필터
540 조동 제어부 550 연산부
580 미동 제어부

Claims (16)

  1. 광섬유에 연결되어 광을 출력하는 레이저 다이오드와, 구동부를 포함하는 공진기; 및
    상기 공진기의 출력단에 광학적으로 연결되고 상기 구동부에 전기적으로 연결되어, 상기 공진기에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 감지하고 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어기;
    를 포함하며,
    상기 구동부는,
    서로 구동 범위가 다른 복수의 구동 수단을 이용하여 상기 공진기의 길이를 조절하도록 구성되되,
    피에조 소자를 포함하는 미동 구동부; 및
    상기 미동 구동부보다 구동 범위가 큰 조동 구동부;를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 공진기의 출력단에 구비되어 상기 공진기에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 감지하는 광 검출기;
    기준 주파수를 생성하는 국부 발진기;
    상기 기준 주파수와 상기 감지된 반복률 주파수와의 오차를 보상하도록 미동 제어 신호를 상기 미동 구동부로 전달하는 미동 제어부;
    상기 미동 제어부에 연결되어, 상기 미동 제어 신호의 값에 따라 조동 제어 신호를 상기 조동 구동부로 전달하는 조동 제어부; 및
    상기 국부 발진기, 상기 미동 구동부 및 상기 조동 구동부와 연결되며, 상기 기준 주파수, 상기 미동 제어 신호 및 상기 조동 제어 신호를 연산하는 연산부;
    를 포함하는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조동 구동부는
    상기 광섬유와 열전달이 이루어지는 열전 소자를 포함하는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조동 구동부는,
    상기 광섬유로부터 외부로 조사된 광을 반사시켜서 상기 광섬유로 입사시키는 미러를 지지하며 상기 외부로 조사된 광의 경로 길이가 변하도록 상기 미러를 이동시키는 선형 스테이지;
    를 포함하는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있이서,
    상기 미동 구동부는, 상기 피에조 소자를 포함하는 피에조 액츄에이터를 포함하고,
    상기 피에조 액츄에이터는,
    상기 광섬유로부터 외부로 조사된 광을 반사시켜서 상기 광섬유로 입사시키는 미러를 지지하며 상기 외부로 조사된 광의 경로 길이가 변하도록 상기 미러를 이동시키는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조동 구동부는,
    상기 피에조 액츄에이터를 지지하며 상기 피에조 액츄에이터를 이동시키는 선형 스테이지를 포함하는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유는 상기 피에조 소자에 감겨져 있으며,
    상기 피에조 소자가 변형될 때 상기 피에조 소자에 감겨진 광섬유의 길이가 변형되는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 미동 구동부는 상기 조동 구동부보다 반응 속도가 빠른, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 미동 구동부는 실시간으로 구동되고,
    상기 조동 구동부는 선택적으로 온 또는 오프되는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 레이저 다이오드의 광량을 조절하는 미동 구동부; 및
    상기 미동 구동부보다 구동 범위가 큰 조동 구동부;
    를 포함하는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치.
  12. 광을 출력하는 레이저 다이오드가 구비된 공진기에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 제어하는 방법으로서,
    상기 공진기에서 생성되는 펄스의 반복률 주파수를 감지하는 단계;
    기준 주파수와 상기 감지된 반복률 주파수와의 오차를 연산하는 단계; 및
    상기 공진기의 길이를 조절하여 상기 오차를 보상하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 오차를 보상하는 단계에서,
    상기 오차가 소정 범위를 벗어날 때 상기 공진기의 길이를 이중으로 조절하고,
    상기 오차를 연산하는 단계는,
    상기 기준 주파수와 상기 감지된 반복률 주파수를 혼합하여 오차 주파수를 생성하는 단계; 및
    상기 오차 주파수에서 고주파수 성분을 제거하는 단계;
    를 포함하는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 오차를 보상하는 단계에서,
    제 1 구동 범위를 가지는 미동 구동 장치를 작동시켜서 상기 공진기의 길이를 조절하되,
    상기 오차가 소정 범위를 벗어난 경우 상기 제 1 구동 범위보다 큰 제 2 구동 범위를 가지는 조동 구동 장치를 상기 미동 구동 장치와 함께 작동시켜서 상기 공진기의 길이를 이중으로 조절하는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 소정 범위를 벗어난 오차가 목표값에 도달하면 상기 조동 구동 장치의 작동을 중단시키는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 방법.
  15. 삭제
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 오차를 보상하는 단계는,
    상기 고주파수 성분이 제거된 오차 주파수를 제어 신호로 변환하여 상기 미동 구동 장치에 전달하는 단계; 및
    상기 제어 신호를 모니터링 하여 상기 조동 구동 장치의 작동 여부를 판단하는 단계;
    를 포함하는, 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 방법.
KR1020170097238A 2017-07-31 2017-07-31 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 및 제어 방법 KR101976130B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170097238A KR101976130B1 (ko) 2017-07-31 2017-07-31 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 및 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170097238A KR101976130B1 (ko) 2017-07-31 2017-07-31 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 및 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190013135A KR20190013135A (ko) 2019-02-11
KR101976130B1 true KR101976130B1 (ko) 2019-05-07

Family

ID=65370476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170097238A KR101976130B1 (ko) 2017-07-31 2017-07-31 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 및 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101976130B1 (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06302902A (ja) * 1993-04-15 1994-10-28 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工装置
JP3441938B2 (ja) * 1997-10-14 2003-09-02 安藤電気株式会社 光パルス発生器
KR101589577B1 (ko) * 2014-04-30 2016-01-29 한국과학기술원 처프 광섬유 브래그 격자 쌍을 이용한 광대역 고속 반복률 주사 광섬유 펨토초 레이저 공진기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190013135A (ko) 2019-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2450399C2 (ru) Способ генерации выходного лазерного света с требуемой характеристикой, лазерная система и транспортное средство, имеющее лазерную систему
US6097741A (en) Passively mode-locked fiber lasers
JP3296562B2 (ja) ファイバ回折格子安定化ダイオードレーザ
CN105960742B (zh) 高功率超短脉冲光纤激光器
US5828680A (en) Hybrid type passively and actively mode-locked laser scheme
US8879589B2 (en) Stabilizing beam pointing of a frequency-converted laser system
JP2004515052A (ja) 干渉性ファイバアンプアレイの位相制御機構
US9246303B1 (en) Method and apparatus for temporally concentrating pump power to support generation of high peak-power pulse bursts or other time-varying laser output waveforms
CN107230927A (zh) 基于SMF‑SIMF‑GIMF‑SMF光纤结构的2μm锁模光纤激光器
WO2016041218A1 (zh) 一种外腔可调谐激光器以及其腔模锁定方法
US9711933B1 (en) Laser system and laser outputting method
CN105790067A (zh) 波长锁定半导体激光器
JP2005322864A (ja) 短パルス光源
US7620079B2 (en) Wavelength converter apparatus
KR101976130B1 (ko) 광섬유 레이저의 반복률 주파수 제어 장치 및 제어 방법
US6246511B1 (en) Apparatus and method to compensate for optical fiber amplifier gain variation
EP3928387B1 (en) A simple laser with an improved pump system for generating laser pulses on demand
US20130287051A1 (en) Apparatus and method for stabilizing pulse of fiber-type femtosecond laser
JP4799911B2 (ja) 半導体レーザ装置及び半導体増幅装置
KR20150083625A (ko) 광섬유 레이저
KR102217904B1 (ko) 광섬유 격자, 이를 포함하는 고출력 광섬유 레이저 및 광섬유 격자 제조장치
KR102089077B1 (ko) 광 섬유 레이저 장치 및 이의 동작방법
US20200388984A1 (en) Femtosecond laser with micro-gain element and hollow core fiber
JP3380749B2 (ja) ファイバ回折格子安定化ダイオードレーザ
US20220368099A1 (en) Tunable microchip laser and laser system for ranging applications

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant