KR102652618B1 - 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템 및 알칼리 원자 증기광증폭 방법 - Google Patents
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템 및 알칼리 원자 증기광증폭 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 증폭 대상인 시드광(seed laser)과 상기 시드광과 편광이 직교하는 여기광(pumped laser)을 결합하는 제1 편광 빔 결합기, 알칼리 원자 증기가 내포되며 자기장이 인가되어, 상기 제1 편광 빔 결합기에 의해 결합된 결합광을 주파수 영역과 편광 영역으로 분할하는 제1 알칼리 증기 가스 챔버, 상기 제1 알칼리 증기가스 챔버를 통과한 상기 결합광을 편광 분할하는 편광 분할부, 상기 편광 분할부에 의해 편광 분할된 편광 빔의 여기광을 흡수하고, 시드광을 각각 증폭시키는 시드광 증폭부, 상기 시드광 증폭부에 의해 각각 증폭된 시드광을 결합시키는 주파수 결합 소자를 포함하는 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템으로서, 본 발명에 의하면, 알칼리 원자 증기의 순환 없이 저전력 고효율을 유지하면서 고출력을 발생시킬 수 있다.
Description
본 발명은 알칼리 원자 증기 레이저 광을 증폭시키기 위한 광증폭 시스템 및 광증폭 방법에 관한 것이다.
다이오드 여기 알칼리 원자 증기 레이저(Diode pumped alkali laser, DPAL)는 매우 높은 양자효율과 낮은 비선형 광특성으로 인해 고효율 레이저로 연구 개발되고 있으며, 고에너지 지향 무기, 장거리 레이저 자유공간 광통신, 초정밀 레이저 계측, 레이저 가공 등 다양한 분야로의 응용이 가능한 레이저이다.
높은 양자 효율과 더불어 높은 광이득 또한 중요한 DPAL의 장점이긴 하지만, 광이득의 경우 포화(saturation)라는 일반적 레이저 매질에서 일어나는 현상은 DPAL에서도 일어나고 있다. 특정한 문턱 광세기(Intensity=파워/면적)보다 높은 신호광이 광이득 물질에 입사하면 그 보다 낮은 세기의 빛보다 광이득이 현저히 적어지면서 여기광 대비 광출력 효율이 줄어드는 현상이 광이득 포화 현상이다.
광이득 포화 현상을 극복하면서 고출력의 레이저를 구현하기 위해 다양한 기술이 개발되었는데, 1) 편광 영역에서 직교 편광 multiplexing, 2) 주파수 영역에서 spectral combining, 3) 시간 영역에서 Chirped pulse amplification의 방법이 현재 사용되고 있다.
그러나 DPAL의 경우 1) 알칼리 원자의 이득 영역이 매우 좁아서 이득영역 내에서 신호광의 주파수를 분할할 수 없으며, 2) DPAL의 경우 펄스 형태가 아닌 연속 발진 레이저이므로 CPA를 적용할 수 없다.
따라서 기존의 기술을 DPAL에 직접 적용하여 광이득 포화 현상을 극복한 연구는 없었으며, 이와는 달리 DPAL의 광이득 물질인 알칼리 원자 증기를 강제로 순환시켜서 고출력을 얻고 있다. 그러나 원자 증기의 순환을 시키려면 진공, 유량제어 및 온도 제어가 필요하며 이에 따라 레이저 시스템의 크기가 매우 커짐과 동시에 전력소모가 급증하여 DPAL이 갖는 고효율 레이저로서의 장점이 희석된다.
따라서 저전력 고효율을 유지하면서 고출력을 발생하기 위한 새로운 방법이 DPAL에서 매우 필요하다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 알칼리 원자 증기의 순환 없이 저전력 고효율을 유지하면서 고출력을 발생하기 위한 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템 및 광증폭 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템은, 증폭 대상인 시드광(seed laser)과 상기 시드광과 편광이 직교하는 여기광(pumped laser)을 결합하는 제1 편광 빔 결합기, 알칼리 원자 증기가 내포되며 자기장이 인가되어, 상기 제1 편광 빔 결합기에 의해 결합된 결합광을 주파수 영역과 편광 영역으로 분할하는 제1 알칼리 증기 가스 챔버, 상기 제1 알칼리 증기가스 챔버를 통과한 상기 결합광을 편광 분할하는 편광 분할부, 상기 편광 분할부에 의해 편광 분할된 편광 빔의 여기광을 흡수하고, 시드광을 각각 증폭시키는 시드광 증폭부 및 상기 시드광 증폭부에 의해 각각 증폭된 시드광을 결합시키는 주파수 결합 소자를 포함한다.
그리고, 상기 편광 분할부는, 상기 결합광을 수평편광의 제1 편광빔과 수직편광의 제2 편광빔으로 분할하는 제1 편광 빔 분할기, 상기 제1 편광빔을 회전시키는 제1 편광 회전기 및 상기 제2 편광빔을 회전시키는 제2 편광 회전기, 상기 제1 편광 회전기에 의해 +45° 회전되어 선편광된 상기 제1 편광빔을 편광이 서로 직교하는 제3 편광빔과 제4 편광빔으로 분할하는 제2 편광 빔 분할기 및 상기 제2 편광 회전기에 의해 -45° 회전되어 선편광된 상기 제2 편광빔을 편광이 서로 직교하는 제5 편광빔과 제6 편광빔으로 분할하는 제3 편광 빔 분할기을 포함한다.
또한, 상기 시드광 증폭부는, 알칼리 원자 증기가 내포되어, 상기 제3 편광빔의 시드광을 증폭시키는 제2 알칼리 증기 가스 챔버, 알칼리 원자 증기가 내포되어, 상기 제4 편광빔의 시드광을 증폭시키는 제3 알칼리 증기 가스 챔버, 알칼리 원자 증기가 내포되어, 상기 제5 편광빔의 시드광을 증폭시키는 제4 알칼리 증기 가스 챔버 및 알칼리 원자 증기가 내포되어, 상기 제6 편광빔의 시드광을 증폭시키는 제5 알칼리 증기 가스 챔버를 포함한다.
또한, 상기 제2 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 증폭된 상기 제3 편광빔의 시드광 및 상기 제3 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 증폭된 상기 제4 편광빔의 시드광을 결합시키는 제2 편광 빔 결합기 및 상기 제4 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 증폭된 상기 제5 편광빔의 시드광 및 상기 제5 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 증폭된 상기 제6 편광빔의 시드광을 결합시키는 제3 편광 빔 결합기를 더 포함할 수 있다.
그래서, 상기 주파수 결합 소자는 상기 제2 편광 빔 결합기에 의해 결합된 시드광 및 상기 제3 편광 빔 결합기에 의해 결합된 시드광을 각각 상기 제1 편광 빔 결합기에 입사되는 시드광의 주파수 대역 내에서 결합시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제2 알칼리 증기 가스 챔버, 상기 제3 알칼리 증기 가스 챔버, 상기 제4 알칼리 증기 가스 챔버 및 상기 제5 알칼리 증기 가스 챔버에는 흡수 선폭을 증가시키기 위한 완충가스가 내포된 것을 특징으로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 방법은, 증폭 대상인 시드광(seed laser)과 상기 시드광과 편광이 직교하는 여기광(pumped laser)을 제1 편광 빔 결합기에 의해 결합하는 단계, 알칼리 원자 증기가 내포되며 자기장이 인가된 제1 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 상기 제1 편광 빔 결합기에 의해 결합된 결합광을 주파수 영역과 편광 영역으로 분할하는 단계, 주파수 영역과 편광 영역으로 분할된 상기 결합광을 편광 분할하는 단계, 상기 편광 분할된 편광 빔의 여기광을 흡수하고, 시드광을 각각 증폭시키는 시드광 증폭 단계 및 상기 시드광 증폭 단계에 의해 각각 증폭된 시드광을 결합시키는 주파수 결합 단계를 포함한다.
그리고, 상기 편광 분할하는 단계는, 상기 결합광을 수평편광의 제1 편광빔과 수직편광의 제2 편광빔으로 분할하는 단계, 상기 제1 편광빔 및 상기 제2 편광빔을 회전시키는 단계 및 상기 제1 편광빔을 회전시키는 단계에 의해 선편광된 상기 제1 편광빔을 편광이 서로 직교하는 제3 편광빔과 제4 편광빔으로 분할하고, 상기 제2 편광 회전기에 의해 선편광된 상기 제2 편광빔을 편광이 서로 직교하는 제5 편광빔과 제6 편광빔으로 분할하는 단계를 포함한다.
그리고, 상기 시드광 증폭 단계는, 알칼리 원자 증기가 내포한 제2 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 상기 제3 편광빔의 시드광을 증폭시키는 단계, 알칼리 원자 증기가 내포한 제3 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 상기 제4 편광빔의 시드광을 증폭시키는 단계, 알칼리 원자 증기가 내포한 제4 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 상기 제5 편광빔의 시드광을 증폭시키는 단계 및 알칼리 원자 증기가 내포한 제5 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 상기 제6 편광빔의 시드광을 증폭시키는 단계를 포함한다.
또한, 증폭된 상기 제3 편광빔의 시드광 및 증폭된 상기 제4 편광빔의 시드광을 결합시키는 단계 및 증폭된 상기 제5 편광빔의 시드광 및 증폭된 상기 제6 편광빔의 시드광을 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 주파수 결합 단계는, 상기 증폭된 상기 제3 편광빔의 시드광 및 증폭된 상기 제4 편광빔의 시드광을 결합시키는 단계에 의해 결합된 시드광 및 증폭된 상기 제5 편광빔의 시드광 및 증폭된 상기 제6 편광빔의 시드광을 결합시키는 단계에 의해 결합된 시드광을 상기 제1 편광 빔 결합기에 입사되는 시드광의 주파수 대역 내에서 결합시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제2 알칼리 증기 가스 챔버, 상기 제3 알칼리 증기 가스 챔버, 상기 제4 알칼리 증기 가스 챔버 및 상기 제5 알칼리 증기 가스 챔버에는 흡수 선폭을 증가시키기 위한 완충가스가 내포된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 고출력 레이저에서 필요한 광증폭 과정에서 이득이 신호광의 세기가 커지면 광이득이 포화되는 현상을 DPAL에서 극복하는 효과를 얻을 수 있다. DPAL은 원자 증기를 광이득 매질로 하기 때문에 일반적인 광이득 매질보다 광이득 주파수 대역이 매우 좁은 협대역 이득매질이다. 따라서 일반적인 광이득 포화 회피방법을 적용하기 불가능하다.
DPAL의 출력을 증가시키기 위해서는 광이득 포화가 되지 않도록 시드광의 세기를 분할하는 것이 필요한데, 본 발명에서는 알칼리 이온의 에너지 준위가 자기장에 의해 변화되고 이에 따라 투과율이 편광과 주파수별로 분할되는 현상을 기반으로 시드광을 최대광 이득으로 증폭할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템에 의한 증폭 방법을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 주파수 별 편광 분할기를 별도로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 여기광과 시드광의 배분을 별도로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 의한 증폭된 시드광의 결합을 별도로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 주파수 별 편광 분할기를 별도로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 여기광과 시드광의 배분을 별도로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 의한 증폭된 시드광의 결합을 별도로 도시한 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템에 의한 증폭 방법을 도시한 것이다.
그리고, 도 6은 본 발명의 주파수 별 편광 분할기를 별도로 도시한 것이며, 도 7은 본 발명에 의한 여기광과 시드광의 배분을 별도로 도시한 것이고, 도 8은 본 발명에 의한 증폭된 시드광의 결합을 별도로 도시한 것이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템 및 알칼리 원자 증기 광증폭 방법을 설명하기로 한다.
본 발명은 원자증기를 순환시키지 않은 상태에서 1) 알칼리 원자 증기에 자기장을 인가하면 Zeeman effect에 의해 에너지 준위가 분할되고 그 결과 복사 천이 주파수 또한 분할되는 현상과 원자 증기를 투과하는 빛의 편광이 자기장 내의 알칼리 증기 챔버에서 발생되는 복굴절에 의해 제어된다는 사실에 착안하여 알칼리 원자 증기 광이득 매질에 대해 높은 출력의 신호광과 여기광을 편광영역과 주파수영역에서 동시에 분할하여 그 세기를 포화이득 문턱 세기보다 낮추고 최대 광이득을 얻게 하는 새로운 방법이다.
이를 위해 본 발명의 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템은 제1 편광 빔 결합기(111), 제2 편광 빔 결합기(112), 제3 편광 빔 결합기(113), 제1 알칼리 증기 가스 챔버(121), 제2 알칼리 증기 가스 챔버(122), 제3 알칼리 증기 가스 챔버(123), 제4 알칼리 증기 가스 챔버(124), 제5 알칼리 증기 가스 챔버(125), 제1 편광 빔 분할기(131), 제2 편광 빔 분할기(132), 제3 편광 빔 분할기(133), 편광 회전기(141, 142) 및 주파수 결합 소자(150)를 포함한다.
먼저, 제1 편광 빔 결합기(111)에 경로 1을 따라 여기광(pumped laser)이 입사되고, 경로 2를 따라 시드광(seed laser)이 입사되며, 제1 편광 빔 결합기(111)에 서로 편광이 직교하는 여기광과 시드광을 공간적으로 결합하여 결합광이 경로 3으로 진행한다.
다음, 이 결합광이 전자석에 의해 자기장이 인가된 고온의 제1 알칼리 증기 가스 챔버(121)를 통과 하여 경로 4로 진행하며, 이때 Zeeman 효과와 Faraday 효과에 의해 주파수 영역과 편광 영역으로 분할된다. 분할되는 여기광과 시드광은 도 6에 나타내었다.
다음, 편광 분할부에 의해 편광 분할하여 배분한다. 즉, 분할된 결합광이 제1 편광 빔 분할기(131)를 통과하여 수평편광의 시드광 및 여기광(제1 편광빔)은 경로 5로, 수직편광의 시드광 및 여기광(제2 편광빔)은 경로 6으로 각각 진행한다.
경로 5, 6을 각각 진행하는 제1 편광빔과 제2 편광빔이 각각 제1 편광 회전기(141, λ/2 파장판), 제2 편광 회전기(142, λ/2 파장판)를 통과하면서 각각 +45도, -45도 기울어진 선편광이 되고, 이 빛이 각각 제2 편광 빔 분할기(132), 제3 편광 빔 분할기(133)를 통과하면 제3 편광빔, 제4 편광빔, 제5 편광빔, 제6 편광빔으로 배분되어 경로 9, 경로 10, 경로 11, 경로 12로 진행된다. 분할된 여기광, 시드광의 배분은 구체적으로 도 7에 나타내었다.
그리고, 시드광 증폭부에서 이렇게 배분된 시드광을 증폭시킨다. 시드광의 증폭은 경로 9, 경로 10, 경로 11, 경로 12를 통과하는 여기광과 시드광이 각각 제2 알칼리 증기 가스 챔버(122), 제3 알칼리 증기 가스 챔버(123), 제4 알칼리 증기 가스 챔버(124), 제5 알칼리 증기 가스 챔버(125)에서 각각 광이득 포화를 일으키지 않는 상태로 입사되어 최대치의 광이득 (G)으로 증폭된다.
그리고, 광 증폭에 소요되는 여기광은 알칼리 증기에 흡수되고 증폭된 시드광은 각각 경로 13, 경로 14, 경로 15, 경로 16으로 진행한다. 본 발명에서 사용되는 제1 알칼리 증기 가스 챔버(121)는 알칼리 원자만 포함되어 있는 반면, 제2 알칼리 증기 가스 챔버(122), 제3 알칼리 증기 가스 챔버(123), 제4 알칼리 증기 가스 챔버(124), 제5 알칼리 증기 가스 챔버(125)는 알칼리 원자와 좁은 흡수 선폭을 증가시키기 위한 완충가스가 포함되어 있다. 이 때 모든 알칼리 증기 가스 챔버(121, 122, 123, 124, 125)는 100도 이상의 온도로 유지된다.
이후 서로 직교하는 편광 상태인 증폭된 시드광 쌍(경로 13, 14)와 (경로 15, 16)은 각각 제2 편광 빔 결합기(112), 제3 편광 빔 결합기(113)를 거치면서 각각 경로 17, 18로 합해지고, 이는 주파수 결합소자(150)를 통과하면서 경로 19에서 원래 시드광의 주파수 대역 내에서 포화되지 않은 광이득을 갖는 출력을 얻게 된다.
표 1에서 광경로 별 여기광(Pp0)과 시드광(Pp0)의 파워가 각 경로별로 어떻게 분할되어 증폭되는지를 나타내었다. 즉 경로 1,2로 입사되는 여기광(Pp0)과 시드광(Pp0)이 horizontal, vertical 편광과 자기장 내에서 생성되는 알칼리 증기 챔버의 복굴절에 의해 분할되는 주파수별로 나뉘어서 증폭이 되는 과정을 나타낸 바, 그 최종 출력은 광이득 포화가 발생하지 않은GㅧPp0 가 된다.
| 경로 | 세기 | 경로 | 세기 |
| 1, 2 | Pp0, Ps0 | 13, 14 | G×1/2×Ps0h |
| 5 | Pp0h, Ps0h | 15, 16 | G×1/2×Ps0v |
| 6 | Pp0v, Ps0v | 17 | G×1/2×Ps0h |
| 9, 10 | 1/2×Pp0h, 1/2×Ps0h | 18 | G×1/2×Ps0v |
| 11, 12 | 1/2×Pp0v, 1/2×Ps0v | 19 | G×1/2×Ps0 |
이상과 같이 본 발명은 알칼리 원자 증기 광이득 매질에 대해 높은 출력의 신호광과 여기광을 편광 영역과 주파수 영역에서 동시에 분할하여 그 세기를 포화이득 문턱 세기보다 낮추고 최대 광이득을 얻게 하는 새로운 방법을 제시한다.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
111 : 제1 편광 빔 결합기
112 : 제2 편광 빔 결합기
113 : 제3 편광 빔 결합기
121 : 제1 알칼리 증기 가스 챔버
122 : 제2 알칼리 증기 가스 챔버
123 : 제3 알칼리 증기 가스 챔버
124 : 제4 알칼리 증기 가스 챔버
125 : 제5 알칼리 증기 가스 챔버
131 : 제1 편광 빔 분할기
132 : 제2 편광 빔 분할기
133 : 제3 편광 빔 분할기
141, 142 : 편광 회전기
150 : 주파수 결합 소자
112 : 제2 편광 빔 결합기
113 : 제3 편광 빔 결합기
121 : 제1 알칼리 증기 가스 챔버
122 : 제2 알칼리 증기 가스 챔버
123 : 제3 알칼리 증기 가스 챔버
124 : 제4 알칼리 증기 가스 챔버
125 : 제5 알칼리 증기 가스 챔버
131 : 제1 편광 빔 분할기
132 : 제2 편광 빔 분할기
133 : 제3 편광 빔 분할기
141, 142 : 편광 회전기
150 : 주파수 결합 소자
Claims (12)
- 증폭 대상인 시드광(seed laser)과 상기 시드광과 편광이 직교하는 여기광(pumped laser)을 결합하는 제1 편광 빔 결합기;
알칼리 원자 증기가 내포되며 자기장이 인가되어, 상기 제1 편광 빔 결합기에 의해 결합된 결합광을 주파수 영역과 편광 영역으로 분할하는 제1 알칼리 증기 가스 챔버;
상기 제1 알칼리 증기가스 챔버를 통과한 상기 결합광을 편광 분할하는 편광 분할부;
상기 편광 분할부에 의해 편광 분할된 편광 빔의 여기광을 흡수하고, 상기 편광빔의 시드광을 각각 증폭시키는 시드광 증폭부; 및
상기 시드광 증폭부에 의해 각각 증폭된 상기 편광빔의 시드광을 결합시키는 주파수 결합 소자를 포함하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 편광 분할부는,
상기 결합광을 수평편광의 제1 편광빔과 수직편광의 제2 편광빔으로 분할하는 제1 편광 빔 분할기;
상기 제1 편광빔을 회전시키는 제1 편광 회전기 및 상기 제2 편광빔을 회전시키는 제2 편광 회전기;
상기 제1 편광 회전기에 의해 +45° 회전되어 선편광된 상기 제1 편광빔을 편광이 서로 직교하는 제3 편광빔과 제4 편광빔으로 분할하는 제2 편광 빔 분할기; 및
상기 제2 편광 회전기에 의해 -45° 회전되어 선편광된 상기 제2 편광빔을 편광이 서로 직교하는 제5 편광빔과 제6 편광빔으로 분할하는 제3 편광 빔 분할기을 포함하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템. - 청구항 2에 있어서,
상기 시드광 증폭부는,
알칼리 원자 증기가 내포되어, 상기 제3 편광빔의 시드광을 증폭시키는 제2 알칼리 증기 가스 챔버;
알칼리 원자 증기가 내포되어, 상기 제4 편광빔의 시드광을 증폭시키는 제3 알칼리 증기 가스 챔버;
알칼리 원자 증기가 내포되어, 상기 제5 편광빔의 시드광을 증폭시키는 제4 알칼리 증기 가스 챔버; 및
알칼리 원자 증기가 내포되어, 상기 제6 편광빔의 시드광을 증폭시키는 제5 알칼리 증기 가스 챔버를 포함하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 제2 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 증폭된 상기 제3 편광빔의 시드광 및 상기 제3 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 증폭된 상기 제4 편광빔의 시드광을 결합시키는 제2 편광 빔 결합기; 및
상기 제4 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 증폭된 상기 제5 편광빔의 시드광 및 상기 제5 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 증폭된 상기 제6 편광빔의 시드광을 결합시키는 제3 편광 빔 결합기를 더 포함하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템. - 청구항 4에 있어서,
상기 주파수 결합 소자는 상기 제2 편광 빔 결합기에 의해 결합된 시드광 및 상기 제3 편광 빔 결합기에 의해 결합된 시드광을 각각 상기 제1 편광 빔 결합기에 입사되는 시드광의 주파수 대역 내에서 결합시키는 것을 특징으로 하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템. - 청구항 5에 있어서,
상기 제2 알칼리 증기 가스 챔버, 상기 제3 알칼리 증기 가스 챔버, 상기 제4 알칼리 증기 가스 챔버 및 상기 제5 알칼리 증기 가스 챔버에는 흡수 선폭을 증가시키기 위한 완충가스가 내포된 것을 특징으로 하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템. - 증폭 대상인 시드광(seed laser)과 상기 시드광과 편광이 직교하는 여기광(pumped laser)을 제1 편광 빔 결합기에 의해 결합하는 단계;
알칼리 원자 증기가 내포되며 자기장이 인가된 제1 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 상기 제1 편광 빔 결합기에 의해 결합된 결합광을 주파수 영역과 편광 영역으로 분할하는 단계;
주파수 영역과 편광 영역으로 분할된 상기 결합광을 편광 분할하는 단계;
상기 편광 분할된 편광 빔의 여기광을 흡수하고, 상기 편광빔의 시드광을 각각 증폭시키는 시드광 증폭 단계; 및
상기 시드광 증폭 단계에 의해 각각 증폭된 상기 편광빔의 시드광을 결합시키는 주파수 결합 단계를 포함하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 편광 분할하는 단계는,
상기 결합광을 수평편광의 제1 편광빔과 수직편광의 제2 편광빔으로 분할하는 단계;
상기 제1 편광빔 및 상기 제2 편광빔을 회전시키는 단계; 및
상기 제1 편광빔을 회전시키는 단계에 의해 +45° 회전되어 선편광된 상기 제1 편광빔을 편광이 서로 직교하는 제3 편광빔과 제4 편광빔으로 분할하고, 상기 제2 편광빔을 회전시키는 단계에 의해 -45° 회전되어 선편광된 상기 제2 편광빔을 편광이 서로 직교하는 제5 편광빔과 제6 편광빔으로 분할하는 단계를 포함하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 시드광 증폭 단계는,
알칼리 원자 증기가 내포된 제2 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 상기 제3 편광빔의 시드광을 증폭시키는 단계;
알칼리 원자 증기가 내포된 제3 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 상기 제4 편광빔의 시드광을 증폭시키는 단계;
알칼리 원자 증기가 내포된 제4 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 상기 제5 편광빔의 시드광을 증폭시키는 단계; 및
알칼리 원자 증기가 내포된 제5 알칼리 증기 가스 챔버에 의해 상기 제6 편광빔의 시드광을 증폭시키는 단계를 포함하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 방법. - 청구항 9에 있어서,
증폭된 상기 제3 편광빔의 시드광 및 증폭된 상기 제4 편광빔의 시드광을 결합시키는 단계; 및
증폭된 상기 제5 편광빔의 시드광 및 증폭된 상기 제6 편광빔의 시드광을 결합시키는 단계를 더 포함하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 주파수 결합 단계는,
증폭된 상기 제3 편광빔의 시드광 및 증폭된 상기 제4 편광빔의 시드광을 결합시키는 단계에 의해 결합된 시드광 및 증폭된 상기 제5 편광빔의 시드광 및 증폭된 상기 제6 편광빔의 시드광을 결합시키는 단계에 의해 결합된 시드광을 상기 제1 편광 빔 결합기에 입사되는 시드광의 주파수 대역 내에서 결합시키는 것을 특징으로 하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 제2 알칼리 증기 가스 챔버, 상기 제3 알칼리 증기 가스 챔버, 상기 제4 알칼리 증기 가스 챔버 및 상기 제5 알칼리 증기 가스 챔버에는 흡수 선폭을 증가시키기 위한 완충가스가 내포된 것을 특징으로 하는,
주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210119137A KR102652618B1 (ko) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템 및 알칼리 원자 증기광증폭 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210119137A KR102652618B1 (ko) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템 및 알칼리 원자 증기광증폭 방법 |
Publications (2)
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210119137A KR102652618B1 (ko) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 주파수 및 편광 분할 알칼리 원자 증기 광증폭 시스템 및 알칼리 원자 증기광증폭 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102652618B1 (ko) |
Family Cites Families (3)
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| KR102060117B1 (ko) * | 2018-05-24 | 2020-02-11 | 국방과학연구소 | 알칼리증기레이저 광이득 조절방법 및 그 시스템 |
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-
2021
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 황종민, 정택, 문한섭. 다이오드 펌프 세슘 원자 증기에서의 증폭. 한국광학회지. 한국광학회. 2018년 12월, 제29권, 제6호, 247-252페이지 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230036376A (ko) | 2023-03-14 |
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