KR102363400B1 - Quantum light-microwave bidirectional conversion device - Google Patents

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KR102363400B1
KR102363400B1 KR1020210105814A KR20210105814A KR102363400B1 KR 102363400 B1 KR102363400 B1 KR 102363400B1 KR 1020210105814 A KR1020210105814 A KR 1020210105814A KR 20210105814 A KR20210105814 A KR 20210105814A KR 102363400 B1 KR102363400 B1 KR 102363400B1
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optical
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김동규
김재일
정택
김덕영
인용섭
조용기
이수용
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국방과학연구소
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Abstract

The present invention provides a quantum light-microwave bidirectional conversion device, which includes: a first optical fiber which receives light from a light source; a ferromagnetic material and a cavity which are disposed in contact with an output end of the first optical fiber; a magnet for generating a magnetic field defined in one direction in the cavity; a resonator having a first opening and a second opening facing each other with the cavity therebetween; and an optical converter disposed on the second opening side and converting the light output from the resonator into parallel light, wherein the output end of the first optical fiber and the ferromagnetic material are disposed in the cavity through the first opening. Accordingly, it is possible to implement a miniaturized quantum light-microwave interconversion device by simplifying an optical system.

Description

양자 광-마이크로파 상호 변환 장치{QUANTUM LIGHT-MICROWAVE BIDIRECTIONAL CONVERSION DEVICE}Quantum light-microwave interconversion device {QUANTUM LIGHT-MICROWAVE BIDIRECTIONAL CONVERSION DEVICE}

본 발명은 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 광학 시스템을 간소화하여 소형화 가능한 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a quantum light-microwave interconversion apparatus, and more particularly, to a quantum light-microwave interconversion apparatus capable of being miniaturized by simplifying an optical system.

이트륨 철 가넷(Yttrium Iron Garnet) 단결정의 스핀 모드와 공진기의 마이크로파 모드의 커플링을 이용하는 광-마이크로파의 상호 변환 기술은, 양자전자동역학(Quantum electrodynamics) 효과에 의한 스핀 앙상블 사이의 커플링 해밀토니안(Hamiltonian)을 통하여 근적외선 영역의 일반광-마이크로파 간의 변환뿐만이 아니라, 양자 광-마이크로파 간의 변환이 가능하다.The optical-microwave interconversion technology using the coupling of the spin mode of the Yttrium Iron Garnet single crystal and the microwave mode of the resonator is a Hamiltonian coupling between spin ensembles by quantum electrodynamics effect. Hamiltonian), not only conversion between normal light and microwaves in the near-infrared region, but also between quantum light and microwaves is possible.

양자 광-마이크로파 상호 변환 시스템의 구성을 위해서, 구 형태의 이트륨 철 가넷 단결정을 자기장이 가장 강하게 발생되는 마이크로파 공진기의 모서리 중앙부에 설치하고, 입력된 레이저 광이 이트륨 철 가넷 단결정을 투과하도록 배치한다. 이 때, 일반적으로 이용되는 단결정의 직경은 1 mm 이하로, 이트륨 철 가넷 단결정을 투과하였을 때, 레이저 광의 손실을 최소화하기 위하여, 레이저 광을 매우 작은 직경으로 집속하여야 한다.For the construction of the quantum light-microwave interconversion system, a spherical yttrium iron garnet single crystal is installed at the center of a corner of a microwave resonator where a magnetic field is generated the strongest, and the input laser light is disposed so that the yttrium iron garnet single crystal is transmitted. In this case, the diameter of a generally used single crystal is 1 mm or less, and when the yttrium iron garnet single crystal is transmitted, the laser light should be focused to a very small diameter in order to minimize the loss of laser light.

따라서, 자유 공간에서 이트륨 철 가넷 단결정을 이용한 양자 광-마이크로파 상호 변환 시스템을 구성하기 위하여, 광섬유를 통하여 입사된 광을 시준기를 이용하여 평행광으로 바꾸고, 평행광의 직경을 빔 확대기를 통하여 확대한 후, 다시 집광 렌즈를 통하여 마이크로파 공진기 내부에 배치되는 이트륨 철 가넷 단결정에 집속해야 한다. 이트륨 철 가넷 및 마이크로파 공진기와 상호 작용한 레이저 광은 다시 빔 확대기 및 집광 렌즈를 통과하여 직경이 작아지도록 집속되어, 편광 변화를 광원 세기로 변환시켜주는 광변환기를 지나, 변환신호 수신용 시준기를 통하여 수신측 광섬유로 전달된다.Therefore, in order to construct a quantum light-microwave interconversion system using yttrium iron garnet single crystal in free space, the light incident through the optical fiber is converted into parallel light using a collimator, and the diameter of the parallel light is enlarged through the beam expander. , again, through a condensing lens, should be focused on a single crystal of yttrium iron garnet which is placed inside the microwave resonator. The laser light interacting with the yttrium iron garnet and the microwave resonator again passes through the beam expander and the condensing lens, is focused so that the diameter becomes smaller, passes through the optical converter that converts the polarization change into the intensity of the light source, and then through the collimator for receiving the converted signal. It is transmitted through the optical fiber of the receiving side.

1, Yong Sup Ihn, Su-Yong Lee, Dongkyu Kim, Sin Hyuk Yim, and Zaeill Kim, Phys. Rev. B 102, 064418 (2020).1, Yong Sup Ihn, Su-Yong Lee, Dongkyu Kim, Sin Hyuk Yim, and Zaeill Kim, Phys. Rev. B 102, 064418 (2020). 2. R. Hisatomi, A. Osada, Y. Tabuchi, T. Ishikawa, A. Noguchi, R. Yamazaki, K. Usami, and Y. Nakamura, Physical Review B 93, 174427 (2016).2. R. Hisatomi, A. Osada, Y. Tabuchi, T. Ishikawa, A. Noguchi, R. Yamazaki, K. Usami, and Y. Nakamura, Physical Review B 93, 174427 (2016).

그러나 이러한 종래의 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치에는, 구 형태의 이트륨 철 가넷 단결정에 집속하기 위하여 빔 확대기 및 집속 렌즈와 같은 광학 시스템을 필요로 하는 문제점이 존재하였다.However, such a conventional quantum light-microwave interconversion device has a problem in that an optical system such as a beam expander and a focusing lens is required to focus the spherical yttrium iron garnet single crystal.

집속 시 빔의 직경은 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.The diameter of the beam during focusing may be expressed by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112021092531625-pat00001
Figure 112021092531625-pat00001

여기서, W f 는 집속 시 빔의 직경이고, W 0 는 집속 전 빔의 직경이고, f는 렌즈의 f 넘버이고,

Figure 112021092531625-pat00002
는 레이저의 파장이다.where W f is the diameter of the beam upon focusing, W 0 is the diameter of the beam before focusing, f is the f number of the lens,
Figure 112021092531625-pat00002
is the wavelength of the laser.

따라서, 집속 전 빔의 직경(W 0 )이 클수록, 동일 렌즈를 사용하였을 때 집속 시 빔 직경(W f )이 작아져, 이트륨 철 가넷 단결정의 통과에 따른 손실이 감소될 수 있으므로, 집속 전 빔 직경(W 0 )을 빔 확대기를 통하여 크게 만든다.Therefore, the larger the diameter ( W 0 ) of the beam before focusing, the smaller the diameter ( W f ) of the beam during focusing when the same lens is used. The diameter ( W 0 ) is made large through the beam expander.

이 때, 빔 확대기는 두 렌즈를 각각의 f 값을 더한 만큼 떨어뜨려 설치해야 한다. 예컨대, 빔 확대기를 구성하는 하나의 렌즈의 f 값이 25 mm일 경우, 빔 직경을 두 배로 확대하기 위해서 다른 하나의 렌즈의 f 값은 50 mm이어야 한다. 따라서, 하나의 빔 확대기는 총 75 mm의 길이를 필요로 한다. 빔 직경을 네 배로 확대하기 위해서 빔 확대기가 필요로 하는 길이는 125 mm에 달하며, 실질적으로 렌즈 설치의 정밀도 및 렌즈 자체의 수차로 인하여 이론값보다 큰 직경을 갖게 된다.At this time, the beam expander should be installed so that the two lenses are separated by the sum of their respective f values. For example, when the f-value of one lens constituting the beam expander is 25 mm, the f-value of the other lens must be 50 mm in order to double the beam diameter. Thus, one beam expander requires a total length of 75 mm. The length required for the beam expander to quadruple the beam diameter reaches 125 mm, and has a diameter larger than the theoretical value due to the precision of the lens installation and the aberration of the lens itself.

따라서, 종래의 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치는 시스템의 길이가 길 뿐 아니라, 각 구성품들을 고정하기 위한 마운트 등을 필요로 한다. 또한, 자유공간에 레이저 광이 노출되어 외부 환경에 따른 변화에 민감할 수 있다.Accordingly, the conventional quantum light-microwave interconversion device requires not only a long system, but also a mount for fixing each component. In addition, the laser light may be exposed to the free space and may be sensitive to changes according to the external environment.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 소형화된 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.An object of the present invention is to solve various problems including the above problems, and an object of the present invention is to provide a miniaturized quantum light-microwave interconversion device. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 관점에 따르면, 광학 시스템을 간소화하여 소형화 가능한 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치가 제공된다. According to one aspect of the present invention, a quantum light-microwave interconversion device that can be miniaturized by simplifying an optical system is provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치는, 광원으로부터 광을 수신하는 제1 광섬유, 상기 제1 광섬유의 출력단에 접하여 배치되는, 강자성체, 공동부, 상기 공동부에 한쪽 방향으로 정의된 자기장을 발생시키는 자석, 상기 공동부를 사이에 두고 마주 배치되는 제1 개구 및 제2 개구를 구비하는, 공진기 및 상기 제2 개구 측에 배치되고, 상기 공진기로부터 출력되는 광을 평행광으로 변환하는 광변환기를 포함하고, 상기 제1 광섬유의 출력단 및 상기 강자성체는 상기 제1 개구를 통하여 상기 공동부에 배치된다.Quantum light-microwave interconversion device according to an embodiment of the present invention, a first optical fiber receiving light from a light source, disposed in contact with an output end of the first optical fiber, a ferromagnetic material, a cavity, the cavity in one direction A magnet for generating a defined magnetic field, a resonator having a first opening and a second opening facing each other with the cavity therebetween, disposed on the side of the resonator and the second opening, converting light output from the resonator into parallel light and an optical converter, wherein the output end of the first optical fiber and the ferromagnetic material are disposed in the cavity through the first opening.

일 실시예로, 상기 강자성체는 상기 제1 광섬유의 출력단에 직접 접합될 수 있다.In an embodiment, the ferromagnetic material may be directly bonded to the output terminal of the first optical fiber.

일 실시예로, 상기 강자성체는 이트륨 철 가넷(Yttrium iron garnet)일 수 있다.In an embodiment, the ferromagnetic material may be Yttrium iron garnet.

일 실시예로, 상기 제1 광섬유의 출력단과 결합하고, 상기 제1 광섬유의 축과 정렬된 페룰을 구비하는, 제1 광 커넥터를 더 포함하고, 상기 강자성체는 상기 페룰에 접합될 수 있다.In one embodiment, a first optical connector coupled to the output end of the first optical fiber and having a ferrule aligned with an axis of the first optical fiber, the ferromagnetic material may be bonded to the ferrule.

일 실시예로, 상기 광변환기는 렌즈를 포함할 수 있다.In one embodiment, the optical converter may include a lens.

일 실시예로, 상기 광변환기는 반파장판(Half-Wave Plate) 및 편광 빔 스플리터(Polarization Beam Splitter)를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the optical converter may further include a half-wave plate and a polarization beam splitter.

일 실시예로, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치는 입력된 평행광을 집광하는 시준기 및 상기 시준기에 의해 집광 된 광을 입력 받는 제2 광섬유를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the quantum light-microwave interconversion device may further include a collimator for condensing the input parallel light and a second optical fiber for receiving the light focused by the collimator.

일 실시예로, 상기 시준기는 집광 렌즈를 포함할 수 있다.In one embodiment, the collimator may include a condensing lens.

일 실시예로, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치는 상기 시준기의 거리 및 각도를 변환하는 위치조정기, 및 상기 제2 광섬유의 입력단과 결합되어, 상기 시준기와 상기 제2 광섬유를 연결하는, 제2 광 커넥터를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the quantum light-microwave interconversion device is coupled to a position adjuster for converting a distance and an angle of the collimator, and an input end of the second optical fiber, connecting the collimator and the second optical fiber, a second light It may further include a connector.

일 실시예로, 양자 광 마이크로파 상호 변환 장치는, 상기 광변환기로부터 출력되는 광을 집광하는 집광 렌즈, 상기 집광 렌즈에 의해 집광된 광을 입력받는 제2 광섬유, 및 상기 제1 광섬유, 상기 공진기, 상기 광변환기, 상기 집광 렌즈 및 상기 제2 광섬유를 일체로 고정하는 하우징을 포함할 수 있다.In one embodiment, the quantum optical microwave interconversion device includes a condensing lens for condensing the light output from the optical converter, a second optical fiber receiving the light condensed by the condensing lens, and the first optical fiber, the resonator, It may include a housing for integrally fixing the optical converter, the condensing lens, and the second optical fiber.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광학 시스템을 간소화하여 소형화된 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention made as described above, it is possible to implement a miniaturized quantum light-microwave interconversion device by simplifying the optical system. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2은 도 1에 도시된 광 커넥터를 구비한 제1 광섬유 및 강자성체를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 빔 확대기를 사용하지 않은 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 공진기와 광변환기가 일체로 구비된 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 시준기를 포함하는 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 측면에서 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 5b는 시준기를 포함하는 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 상면에서 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 극저온 환경에서 활용 가능한 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
1 is a diagram schematically illustrating a quantum light-microwave interconversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a first optical fiber and a ferromagnetic body having the optical connector shown in FIG. 1 .
3 is a diagram schematically illustrating an apparatus for quantum optical-microwave interconversion without using a beam expander, according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically illustrating a quantum optical-microwave interconversion device in which a resonator and an optical converter are integrally provided, according to an embodiment of the present invention.
5A is a diagram schematically showing a quantum light-microwave interconversion device including a collimator from the side according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a quantum light-microwave interconversion device including a collimator from the top view. It is a drawing schematically showing.
6 is a diagram schematically illustrating a quantum light-microwave interconversion device that can be used in a cryogenic environment, according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when described with reference to the drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. .

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In the present specification, terms such as first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from other components without limiting meaning.

본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In this specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the present specification, the terms include or have means that the features or components described in the specification are present, and the possibility that one or more other features or components may be added is not excluded in advance.

본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In the present specification, when it is said that a part such as a film, region, or component is on or on another part, not only when it is directly on the other part, but also when another film, region, component, etc. is interposed therebetween. include

본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우, 또는/및 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우, 및/또는 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우를 나타낸다. In this specification, when a membrane, a region, or a component is connected, when the membrane, a region, or the components are directly connected, or/and another membrane, a region, or a component is interposed between the membranes, the region, and the components. Indirect connection is also included. For example, in the present specification, when it is said that a film, region, component, etc. are electrically connected, when the film, region, component, etc. are directly electrically connected, and/or another film, region, component, etc. is interposed therebetween. This indicates an indirect electrical connection.

본 명세서에서 "A 및/또는 B"은 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 그리고, "A 및 B 중 적어도 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.In the present specification, "A and/or B" refers to A, B, or A and B. And, "at least one of A and B" represents the case of A, B, or A and B.

본 명세서에서 x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.In the present specification, the x-axis, y-axis, and z-axis are not limited to three axes on a Cartesian coordinate system, and may be interpreted in a broad sense including them. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.

본 명세서에서 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. In cases where certain embodiments are otherwise practicable in this specification, a specific process sequence may be performed differently from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order opposite to the order described.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, the size of the components may be exaggerated or reduced for convenience of description. For example, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a quantum light-microwave interconversion apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치(100)는 제1 광섬유(11), 강자성체(15), 공진기(20) 및 광변환기(30)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a quantum light-microwave interconversion device 100 according to an embodiment of the present invention may include a first optical fiber 11 , a ferromagnetic material 15 , a resonator 20 , and an optical converter 30 . can

제1 광섬유(11)는 레이저 광원으로부터 광을 수신하여 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치(100)에 전달한다. 즉, 제1 광섬유(11)의 입력단은 레이저 광원과 연결되고, 출력단은 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치(100)에 연결된다.The first optical fiber 11 receives light from the laser light source and transmits it to the quantum light-microwave interconversion device 100 . That is, the input end of the first optical fiber 11 is connected to the laser light source, and the output end is connected to the quantum light-microwave interconversion device 100 .

일 실시예로, 제1 광섬유(11)의 출력단은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 광커넥터(13)와 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 광커넥터(13)는 FC/PC 커넥터일 수 있다. 제1 광커넥터(13)는 제1 광섬유(11)와 축이 정렬된 페룰(Ferrule, 13f)을 가질 수 있다. 강자성체(15)는 페룰(13f)에 부착될 수 있다.In an embodiment, the output end of the first optical fiber 11 may be connected to the first optical connector 13 as shown in FIG. 1 . For example, the first optical connector 13 may be an FC/PC connector. The first optical connector 13 may have a ferrule 13f aligned with the axis of the first optical fiber 11 . The ferromagnetic material 15 may be attached to the ferrule 13f.

다른 일 실시예로, 강자성체(15)는 제1 광섬유(11)의 출력단에 직접 접합될 수 있다. 본 명세서에서 강자성체(15)가 제1 광섬유(11)의 출력단에 직접 접합되었다는 것은 제1 광섬유(11)의 강자성체(15)가 광 커넥터 등의 결합 부재 없이 제1 광섬유(11)의 일 단부에 접하여 고정된 것을 의미한다. 예컨대, 강자성체(15)는 광학적으로 투명한 접착제를 이용하여 제1 광섬유(11)의 출력단에 직접 접합될 수 있다.In another embodiment, the ferromagnetic material 15 may be directly bonded to the output terminal of the first optical fiber 11 . In this specification, the fact that the ferromagnetic material 15 is directly bonded to the output end of the first optical fiber 11 means that the ferromagnetic material 15 of the first optical fiber 11 is attached to one end of the first optical fiber 11 without a coupling member such as an optical connector. means to be fixed in contact. For example, the ferromagnetic material 15 may be directly bonded to the output terminal of the first optical fiber 11 using an optically transparent adhesive.

강자성체(15)는 이트륨 철 가넷(Yttrium iron garnet, YIG) 단결정일 수 있다. 일 실시예로 강자성체(15)는 제1 광섬유(11) 코어의 직경보다 충분히 큰 직경을 갖는 구형의 비드(Bead)일 수 있다. 예컨대, 제1 광섬유(11)의 코어의 직경이 9 μm일 때, 강자성체(15) 비드의 직경은 1 mm일 수 있다.The ferromagnetic material 15 may be a Yttrium iron garnet (YIG) single crystal. In an embodiment, the ferromagnetic material 15 may be a spherical bead having a diameter sufficiently larger than the diameter of the core of the first optical fiber 11 . For example, when the diameter of the core of the first optical fiber 11 is 9 μm, the diameter of the ferromagnetic material 15 bead may be 1 mm.

공진기(20)는 공동부(20c), 강자성체(15)의 키텔 모드와 공진기 모드의 결합을 위한 자석(21a, 21b, 도 5b 참조)을 포함한다. 여기서, 자석(21a, 21b)은 공동부(20c)에 한쪽 방향으로 정의된 자기장을 발생시켜 자기장의 크기로 강자성체(15)의 키텔 모드 주파수를 결정하게 되는 것으로, 영구자석이나 전자석이 될 수 있다. 도 1에 도시되지 아니하였으나, 마이크로파의 생성 및 측정을 위한 SMA 커넥터 및 케이블을 더 포함할 수 있다.The resonator 20 includes a cavity 20c and magnets 21a and 21b (see FIG. 5b ) for coupling the Kittel mode and the resonator mode of the ferromagnetic material 15 . Here, the magnets 21a and 21b generate a magnetic field defined in one direction in the cavity 20c to determine the Kittel mode frequency of the ferromagnetic material 15 by the magnitude of the magnetic field, and may be a permanent magnet or an electromagnet. . Although not shown in FIG. 1 , an SMA connector and a cable for generating and measuring microwaves may be further included.

공진기(20)의 일 측 측벽에는 제1 개구(20a)가 배치되고, 공동부(20c)를 사이에 두고 제1 개구(20a)와 마주하여 제2 개구(20b)가 타 측 측벽에 배치된다. 제1 개구(20a) 및 제2 개구(20b)는 일직선 상에 위치할 수 있다. 제1 개구(20a)를 통하여 제1 광섬유(11) 및 제1 광섬유(11)에 부착된 강자성체(15)가 인입될 수 있다. 상술한 바와 같이 제1 광섬유(11)의 출력단에 제1 광커넥터(13)가 결합된 경우, 제1 개구(20a)는 제1 광커넥터(13)에 대응하는 형상을 가져, 강자성체(15)가 공동부(20c) 내의 적절한 위치에 배치되도록 손쉽게 고정될 수 있다.A first opening 20a is disposed on one sidewall of the resonator 20, and a second opening 20b is disposed on the other sidewall to face the first opening 20a with the cavity 20c interposed therebetween. . The first opening 20a and the second opening 20b may be positioned on a straight line. The first optical fiber 11 and the ferromagnetic material 15 attached to the first optical fiber 11 may be introduced through the first opening 20a. As described above, when the first optical connector 13 is coupled to the output end of the first optical fiber 11, the first opening 20a has a shape corresponding to the first optical connector 13, and the ferromagnetic material 15 can be easily fixed to be placed in an appropriate position within the cavity 20c.

제1 개구(20a)를 통하여 공동부(20c) 내로 인입된 제1 광섬유(11)의 출력단으로부터 강자성체(15)를 통과한 광이 출력되고, 출력된 광은 제1 개구(20a)와 일직선 상에 배치된 제2 개구(20b)를 통하여 공동부(20c) 밖으로 진행할 수 있다.Light passing through the ferromagnetic material 15 is output from the output end of the first optical fiber 11 introduced into the cavity 20c through the first opening 20a, and the output light is in line with the first opening 20a It may proceed out of the cavity 20c through the second opening 20b disposed in the .

공진기(20)의 제2 개구(20b) 측에 광변환기(30)가 배치될 수 있다. 도 1에서는, 광변환기(30)가 하나의 렌즈로 구성된 것을 도시하였으나, 광변환기(30)는 복수의 렌즈, 반파장판(Half-wave plate), 편광 빔 스플리터(Polarization Beam Splitter), 거울 등을 포함할 수 있다.The optical converter 30 may be disposed on the side of the second opening 20b of the resonator 20 . In FIG. 1 , it is illustrated that the optical converter 30 is composed of one lens, but the optical converter 30 includes a plurality of lenses, a half-wave plate, a polarization beam splitter, a mirror, and the like. may include

도 2은 도 1에 도시된 광 커넥터를 구비한 제1 광섬유 및 강자성체를 개략적으로 도시하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a first optical fiber and a ferromagnetic body having the optical connector shown in FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 제1 광섬유(11)의 출력단에 제1 광커넥터(13)가 결합되고, 강자성체(15)는 제1 광커넥터(13)의 페룰(13f)에 직접 접합될 수 있다. 제1 광섬유(11)의 출력단 또는 제1 광커넥터(13)의 페룰(13f)에 강자성체(15)를 부착함으로써, 빔 확대기 및 렌즈 등 강자성체(15)에 광을 집속하기 위한 광학 시스템을 생략할 수 있다. 따라서, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치(100)의 구성을 간소화할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the first optical connector 13 may be coupled to the output terminal of the first optical fiber 11 , and the ferromagnetic material 15 may be directly bonded to the ferrule 13f of the first optical connector 13 . By attaching the ferromagnetic material 15 to the output end of the first optical fiber 11 or the ferrule 13f of the first optical connector 13, an optical system for focusing light on the ferromagnetic material 15 such as a beam expander and a lens can be omitted. can Accordingly, the configuration of the quantum light-microwave interconversion apparatus 100 may be simplified.

예컨대, 제1 광섬유(11)가 단일모드 광섬유일 경우, 그 코어의 직경은 약 9 μm로, 약 1 mm의 직경을 갖는 강자성체(15)를 제1 광섬유(11)의 출력단 또는 페룰(13f)에 부착할 경우, 강자성체(15)로 입사하는 광의 직경은 충분히 작을 수 있다. 따라서, 빔 확대기 및 렌즈와 같은 복잡한 광학 시스템이 없이도 강자성체(15)에 광을 집속시킬 수 있다. 강자성체(15)를 투과하는 투과광(B)은 강자성체(15)의 굴절률로 인해, 광원이 모아지는 방향으로 굴절되므로, 강자성체(15)를 투과하지 않고 출력된 광(B')에 비하여 확산각이 크게 줄어든다. 따라서, 강자성체(15)를 투과하는 광의 진행 경로에 적절한 렌즈를 설치하면, 투과광(B)이 레이저 콜리메이터를 이용하여 다시 광섬유로 집속시키기에 충분히 작은 크기의 직경을 갖도록 만들 수 있다.For example, when the first optical fiber 11 is a single-mode optical fiber, the diameter of the core is about 9 μm, and the ferromagnetic material 15 having a diameter of about 1 mm is used at the output end of the first optical fiber 11 or the ferrule 13f. When attached to the ferromagnetic material 15, the diameter of the incident light may be sufficiently small. Accordingly, light can be focused on the ferromagnetic material 15 without a complex optical system such as a beam expander and a lens. The transmitted light B passing through the ferromagnetic material 15 is refracted in the direction in which the light sources are collected due to the refractive index of the ferromagnetic material 15, so the diffusion angle is lower than that of the light B' output without passing through the ferromagnetic material 15 greatly reduced Therefore, if an appropriate lens is installed in the path of the light passing through the ferromagnetic material 15, the transmitted light B can be made to have a diameter sufficiently small to be focused back into the optical fiber using the laser collimator.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 빔 확대기를 사용하지 않은 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating an apparatus for quantum optical-microwave interconversion without using a beam expander, according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치(100)는 도 1에 도시된 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치(100)와 유사하나, 광변환기(30)의 구성과, 시준기(40) 및 제2 광섬유(51)를 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이하에서는 중복되는 내용을 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.The quantum light-microwave interconversion device 100 shown in FIG. 3 is similar to the quantum light-microwave interconversion device 100 shown in FIG. 1 , but the configuration of the optical converter 30 and the collimator 40 and the second There is a difference in that it further includes two optical fibers (51). Hereinafter, overlapping content will be omitted, and differences will be mainly described.

전술한 바와 같이, 광변환기(30)는 공진기(20)의 제2 개구(20b) 측에 배치될 수 있다. 광변환기(30)는 렌즈(31), 거울(32a, 32b), 반파장판(33) 및 편광 빔 스플리터(35)를 포함할 수 있다.As described above, the optical converter 30 may be disposed on the side of the second opening 20b of the resonator 20 . The optical converter 30 may include a lens 31 , mirrors 32a and 32b , a half-wave plate 33 , and a polarizing beam splitter 35 .

렌즈(31)는 공진기(20)의 제2 개구(20b)를 통하여 출력되는 출력광을 일정한 직경을 갖고 진행하는 평행광으로 변환할 수 있다. 공진기(20) 내부에서 강자성체(15)를 투과하여 출력된 광은 확산각이 작으므로, 단일 렌즈(31)를 이용하여 용이하게 평행광으로 변환할 수 있다.The lens 31 may convert the output light output through the second opening 20b of the resonator 20 into parallel light traveling with a constant diameter. Since the light output through the ferromagnetic material 15 inside the resonator 20 has a small diffusion angle, it can be easily converted into parallel light by using the single lens 31 .

거울(32a, 32b)을 통과한 평행광은 반파장판(33) 및 편광 빔 스플리터(35)로 입사된다. 반파장판(33)은 입사광의 빠른 축(fast axis)에 대해 느린 축으로 가는 편광 방향의 광을 반 파장만큼 차이가 나도록 편광 상태를 바꿀 수 있다. 반파장판(33)과 편광 빔 스플리터(35)를 조합하여, 마이크로파 광의 편광 정보로 변화한 신호를 광파의 세기 정보로 변환하는 편광/광원 세기 변환기를 구성할 수 있다.The parallel light passing through the mirrors 32a and 32b is incident on the half-wave plate 33 and the polarization beam splitter 35 . The half-wave plate 33 may change the polarization state so that the light in the polarization direction of the slow axis with respect to the fast axis of the incident light differs by half a wavelength. By combining the half-wave plate 33 and the polarization beam splitter 35, a polarization/light source intensity converter that converts a signal converted into polarization information of microwave light into intensity information of light wave may be configured.

시준기(40)는 광변환기(30)를 통과하여 변환된 신호의 분석을 위하여, 제2 광섬유(51)로 광을 집속할 수 있다. 제2 광섬유(51)은 신호 분석 장치로 변환된 광을 전달할 수 있다. 시준기(40)과 제2 광섬유(51) 사이에는 제2 광커넥터(53)가 개재될 수 있다. 일 실시예로, 제2 광커넥터(53)는 제2 광섬유(51)의 입력단에 고정되고, 시준기(40)는 제2 광커넥터(53)에 대응하는 결합부를 구비할 수 있다. 따라서, 제2 광커넥터(53)를 이용하여, 시준기(40)와 제2 광섬유(51)의 축을 용이하게 정렬할 수 있다.The collimator 40 may focus the light onto the second optical fiber 51 for analysis of the signal converted through the optical converter 30 . The second optical fiber 51 may transmit the converted light to the signal analysis device. A second optical connector 53 may be interposed between the collimator 40 and the second optical fiber 51 . In an embodiment, the second optical connector 53 may be fixed to the input end of the second optical fiber 51 , and the collimator 40 may include a coupling unit corresponding to the second optical connector 53 . Accordingly, the axes of the collimator 40 and the second optical fiber 51 can be easily aligned by using the second optical connector 53 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 공진기와 광변환기가 일체로 구비된 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a quantum optical-microwave interconversion device in which a resonator and an optical converter are integrally provided, according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 1에 도시된 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치(1)와 유사하나, 광변환기(30)가 공진기(20)와 일체로 구비되는 점에서 차이가 있다. 이하에서는 중복되는 내용을 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.FIG. 4 is similar to the quantum optical-microwave interconversion device 1 shown in FIG. 1 , but is different in that the optical converter 30 is integrally provided with the resonator 20 . Hereinafter, overlapping content will be omitted, and differences will be mainly described.

광의 진행 경로를 기준으로 공진기(20)의 제2 개구(20b) 후방에 광변환기(30)를 삽입하기 위한 공간이 구비될 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 개구(20b) 측 공진기(20)의 외벽이 타 측 외벽보다 두껍게 구비되고, 제2 개구(20b)는 광의 진행 방향으로 연장되고, 벽면을 따라 확장된 공간을 구비할 수 있다. 제2 개구(20b)의 확장된 공간에 광변환기(30)를 삽입할 수 있다. 도 4에서는, 광변환기(30)가 광을 평행하게 만들기 위한 단일 렌즈(31) 만으로 구성되는 것을 도시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 일 실시예로, 도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 같이, 광변환기(30)는 렌즈(31), 반파장판(33) 및 편광 빔 스플리터(35)를 구비할 수도 있으며, 필요에 따라 추가적인 광학 요소들을 더 포함할 수 있다.A space for inserting the optical transducer 30 may be provided behind the second opening 20b of the resonator 20 based on the light propagation path. For example, as shown in FIG. 4 , the outer wall of the resonator 20 on the side of the second opening 20b is thicker than the outer wall of the other side, and the second opening 20b extends in the propagation direction of light and extends along the wall. space can be provided. The light converter 30 may be inserted into the expanded space of the second opening 20b. In FIG. 4 , it is illustrated that the optical converter 30 is configured with only a single lens 31 for making light parallel, but the present invention is not limited thereto. In another embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B , the optical converter 30 may include a lens 31 , a half-wave plate 33 , and a polarization beam splitter 35 , and additionally as needed. It may further include optical elements.

도 4에 도시된 바와 같이, 공진기(20)와 렌즈(31)를 일체로 구비하여, 자유공간으로 직경이 평행하게 정의된 레이저 광을 출력할 수 있다. 따라서, 레이저 광에 대하여 다양한 분석을 수행하기 위한 광학 시스템들에 손쉽게 적용이 가능하다.As shown in FIG. 4 , the resonator 20 and the lens 31 are integrally provided to output laser light having a defined diameter parallel to the free space. Therefore, it can be easily applied to optical systems for performing various analyzes on laser light.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 시준기를 포함하는 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 측면에서 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 5b는 시준기를 포함하는 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 상면에서 개략적으로 도시하는 도면이다.5A is a diagram schematically from a side view of a quantum light-microwave interconversion device including a collimator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a quantum light-microwave interconversion device including a collimator from the top view. It is a drawing schematically showing.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 광변환기(30)가 공진기(20)의 제2 개구(20b) 측에 고정되고, 광변환기(30)의 다른 일 측으로 시준기(40) 및 제2 광섬유(51)가 고정될 수 있다.5A and 5B , the optical converter 30 is fixed to the side of the second opening 20b of the resonator 20 , and the collimator 40 and the second optical fiber 51 to the other side of the optical converter 30 . ) can be fixed.

공진기(20)의 제1 개구(20a) 측에는 강자성체(15)에 한쪽 방향으로 정의된 자기장을 인가하기 위한 자석(21a, 21b)이, 공진기(20)의 외측에 마주하여 배치될 수 있다. 강자성체(15)는 제1 광커넥터(13)의 페룰(13f)에 부착되어 인입됨으로써, 공동부(20c) 내에 고정될 수 있다. 한편, 공진기(20)는 마이크로파의 생성 및 측정을 위한 SMA 커넥터 및 케이블을 더 포함할 수 있다.At the side of the first opening 20a of the resonator 20 , magnets 21a and 21b for applying a magnetic field defined in one direction to the ferromagnetic material 15 may be disposed to face the outside of the resonator 20 . The ferromagnetic material 15 may be fixed in the cavity 20c by being attached to the ferrule 13f of the first optical connector 13 and being drawn in. Meanwhile, the resonator 20 may further include an SMA connector and a cable for generating and measuring microwaves.

광변환기(30)는 전술한 바와 같이, 렌즈(31), 반파장판(33) 및 편광 빔 스플리터(35)를 구비할 수 있으며, 필요에 따라 추가적인 광학 요소들을 더 포함할 수 있다. 광변환기(30)는 이러한 광학 요소들을 제2 개구(20b)와 동일한 일 축 상에 정렬할 수 있다. 즉, 광변환기930)는 공진기(20)의 제2 개구(20b) 측에 고정되거나, 일체로 구비됨에 따라, 광학 요소들을 용이하게 광의 진행 경로 상에 정렬하여 고정할 수 있다.As described above, the optical converter 30 may include a lens 31 , a half-wave plate 33 , and a polarization beam splitter 35 , and may further include additional optical elements as necessary. The photoconverter 30 may align these optical elements on the same axis as the second opening 20b. That is, as the optical transducer 930 is fixed to the side of the second opening 20b of the resonator 20 or provided integrally, the optical elements can be easily aligned and fixed on the propagation path of light.

광변환기(30)의 광 출력 측에는 시준기(40) 및 제2 광섬유(51)이 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 광섬유(51)의 입력단은 제2 광커넥터(53)와 결합될 수 있으며, 시준기(40)는 제2 광커넥터(53)에 대응하는 결합부를 가질 수 있다. 시준기(40)와 광변환기(30)의 외측 벽은 위치조정기(60)를 이용하여 고정될 수 있다. 위치조정기(60)는 Tip&Tilt의 2축 조정기나 Tip&Tilt 및 X&Y 4축 조정기일 수 있으며, 도 3에 도시된 거울(32a, 32b)을 대체하여, 시준기의 거리 및 각도를 변환할 수 있다.A collimator 40 and a second optical fiber 51 may be disposed on the light output side of the optical converter 30 . As described above, the input end of the second optical fiber 51 may be coupled to the second optical connector 53 , and the collimator 40 may have a coupling portion corresponding to the second optical connector 53 . The outer wall of the collimator 40 and the light converter 30 may be fixed using the position adjuster 60 . The position adjuster 60 may be a Tip&Tilt two-axis adjuster or a Tip&Tilt and X&Y four-axis adjuster, and may replace the mirrors 32a and 32b shown in FIG. 3 to convert the distance and angle of the collimator.

본 실시예에 따른 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치(100)는 필요로 하는 광학 부품의 수를 감소시킬 뿐 아니라, 이를 고정하기 위한 광학 테이블을 필요로 하지 않는다. 따라서, 소형화가 가능할 뿐 아니라, 외부 환경에 대한 민감도 역시 감소하여 외부 환경의 변화에도 일정한 결과를 획득할 수 있다.The quantum light-microwave interconversion apparatus 100 according to the present embodiment not only reduces the number of required optical components, but also does not require an optical table for fixing them. Accordingly, not only miniaturization is possible, but also the sensitivity to the external environment is reduced, so that a certain result can be obtained even in a change of the external environment.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 극저온 환경에서 활용 가능한 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.6 is a diagram schematically illustrating a quantum light-microwave interconversion device that can be used in a cryogenic environment, according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치(100)는 광 커넥터를 생략하고, 제1 광섬유(11) 및 제2 광섬유(51)를 이용할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the quantum optical-microwave interconversion apparatus 100 may omit the optical connector and use the first optical fiber 11 and the second optical fiber 51 .

일 실시예로, 제1 광섬유(11), 공진기(20), 광변환기(30), 시준기(40) 및 제2 광섬유(51)가 하나의 하우징에 의하여 일체로 구비될 수 있다. 제1 광섬유(11)는 하우징의 일 측 벽면의 개구에 고정될 수 있으며, 제2 광섬유(51)는 하우징의 타측 벽면의 개구에 고정될 수 있다. 하우징 내에는 공동부(20c), 광변환기(30) 및 시준기(40)가 제1 광섬유(11) 및 제2 광섬유(51)의 광 축과 정렬하여 배치될 수 있다.In one embodiment, the first optical fiber 11 , the resonator 20 , the optical converter 30 , the collimator 40 , and the second optical fiber 51 may be integrally provided by a single housing. The first optical fiber 11 may be fixed to an opening in one wall of the housing, and the second optical fiber 51 may be fixed to an opening in the other wall of the housing. In the housing, the cavity 20c, the optical converter 30 and the collimator 40 may be arranged in alignment with the optical axes of the first optical fiber 11 and the second optical fiber 51 .

이 때, 시준기(40)는 하나의 집광 렌즈(41)로 대체될 수 있다. 즉, 광변환기(30)를 통하여 변환된 평행광은 집광 렌즈(41)에 입사되고, 집광 렌즈(41)의 초점에 고정된 제2 광섬유(51)가 집속된 광을 수광할 수 있다.In this case, the collimator 40 may be replaced with one condensing lens 41 . That is, the parallel light converted through the optical converter 30 is incident on the condensing lens 41 , and the second optical fiber 51 fixed to the focus of the condensing lens 41 may receive the focused light.

도 6에 도시된 바와 같이, 양자 광-마이크로 상호 변환 장치를 구성하는 광학 요소들을 최대한으로 생략함으로써, 온도 변화에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 양자 광-마이크로 상호 변환 장치는 극저온 냉각 장치에서 활용 가능하다.As shown in FIG. 6 , by maximally omitting optical elements constituting the quantum light-micro interconversion device, the effect of temperature change can be minimized. Accordingly, the quantum photo-micro interconversion device according to the present embodiment can be utilized in a cryogenic cooling device.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치
13f: 페룰
15: 강자성체
20: 공진기
20a: 제1 개구
20b: 제2 개구
20c: 공동부
21a, 21b: 자석
31: 렌즈
32a, 32b: 거울
33: 반파장판
40: 시준기
41: 집광 렌즈
53: 제2 광커넥터
60: 위치조정기
100: quantum light-microwave interconversion device
13f: Ferrule
15: ferromagnetic material
20: resonator
20a: first opening
20b: second opening
20c: Cavity
21a, 21b: magnet
31: lens
32a, 32b: mirror
33: half-wave plate
40: collimator
41: condensing lens
53: second optical connector
60: position adjuster

Claims (11)

광원으로부터 광을 수신하는 제1 광섬유;
상기 제1 광섬유의 출력단과 결합하고, 상기 제1 광섬유의 축과 정렬된 페룰을 구비하는, 제1 광 커넥터;
상기 페룰에 접합되는, 강자성체;
공동부, 상기 공동부에 한쪽 방향으로 정의된 자기장을 발생시키는 자석, 상기 공동부를 사이에 두고 마주 배치되는 제1 개구 및 제2 개구를 구비하는, 공진기; 및
상기 제2 개구 측에 배치되고, 상기 공진기로부터 출력되는 광을 평행광으로 변환하는 광변환기;를 포함하고,
상기 제1 광섬유의 출력단 및 상기 강자성체는 상기 제1 개구를 통하여 상기 공동부에 배치되는, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치.
a first optical fiber for receiving light from the light source;
a first optical connector coupled to an output end of the first optical fiber and having a ferrule aligned with an axis of the first optical fiber;
a ferromagnetic material bonded to the ferrule;
a resonator having a cavity, a magnet for generating a magnetic field defined in one direction in the cavity, and first and second openings facing each other with the cavity therebetween; and
and an optical converter disposed on the second opening side and converting the light output from the resonator into parallel light;
and the output end of the first optical fiber and the ferromagnetic material are disposed in the cavity through the first opening.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 강자성체는 이트륨 철 가넷(Yttrium iron garnet)인, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치.
According to claim 1,
The ferromagnetic material is Yttrium iron garnet (Yttrium iron garnet), quantum light-microwave interconversion device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 광변환기는 렌즈를 포함하는, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치.
The method of claim 1,
The photoconverter comprises a lens, quantum light-microwave interconversion device.
제5항에 있어서,
상기 광변환기는 반파장판(Half-Wave Plate) 및 편광 빔 스플리터(Polarization Beam Splitter)를 더 포함하는, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치.
6. The method of claim 5,
The optical converter further comprises a half-wave plate (Half-Wave Plate) and a polarization beam splitter (Polarization Beam Splitter), quantum light-microwave interconversion device.
제1항에 있어서,
입력된 평행광을 집광하는 시준기; 및
상기 시준기에 의해 집광 된 광을 입력 받는 제2 광섬유;를 더 포함하는, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치.
The method of claim 1,
a collimator for condensing the input parallel light; and
The second optical fiber receiving the light focused by the collimator; further comprising, quantum light-microwave interconversion device.
제7항에 있어서,
상기 시준기는 집광 렌즈를 포함하는, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치.
8. The method of claim 7,
wherein the collimator comprises a condensing lens.
제7항에 있어서,
상기 시준기의 거리 및 각도를 변환하는 위치조정기; 및
상기 제2 광섬유의 입력단과 결합되어, 상기 시준기와 상기 제2 광섬유를 연결하는, 제2 광 커넥터;를 더 포함하는, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치.
8. The method of claim 7,
a position adjuster for converting the distance and angle of the collimator; and
A second optical connector coupled to the input end of the second optical fiber to connect the collimator and the second optical fiber;
제1항에 있어서,
상기 광변환기로부터 출력되는 광을 집광하는 집광 렌즈;
상기 집광 렌즈에 의해 집광된 광을 입력받는 제2 광섬유; 및
상기 제1 광섬유, 상기 공진기, 상기 광변환기, 상기 집광 렌즈 및 상기 제2 광섬유를 일체로 고정하는 하우징을 포함하는, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치.
According to claim 1,
a condensing lens for condensing the light output from the light converter;
a second optical fiber receiving the light focused by the condensing lens; and
and a housing for integrally fixing the first optical fiber, the resonator, the optical converter, the condensing lens, and the second optical fiber.
광원으로부터 광을 수신하는 제1 광섬유;
상기 제1 광섬유의 출력단에 직접 접합되는, 강자성체;
공동부, 상기 공동부에 한쪽 방향으로 정의된 자기장을 발생시키는 자석, 상기 공동부를 사이에 두고 마주 배치되는 제1 개구 및 제2 개구를 구비하는, 공진기; 및
상기 제2 개구 측에 배치되고, 상기 공진기로부터 출력되는 광을 평행광으로 변환하는 광변환기;를 포함하고,
상기 제1 광섬유의 출력단 및 상기 강자성체는 상기 제1 개구를 통하여 상기 공동부에 배치되는, 양자 광-마이크로파 상호 변환 장치.
a first optical fiber for receiving light from the light source;
a ferromagnetic material directly bonded to the output end of the first optical fiber;
a resonator having a cavity, a magnet for generating a magnetic field defined in one direction in the cavity, and first and second openings facing each other with the cavity therebetween; and
and an optical converter disposed on the second opening side and converting the light output from the resonator into parallel light;
and the output end of the first optical fiber and the ferromagnetic material are disposed in the cavity through the first opening.
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