KR19990086208A - 광섬유 라만 레이저의 구도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광섬유 라만 레이저의 구도에 관한 것으로서, 비선형 광학 매질로서 펌프 광원에 대한 라만 산란을 유발시키는 광섬유와, 상기 광섬유와 병렬로 연결되어 상기 광섬유의 라만 산란에 의해 스톡 주파수 천이된 파장의 광과 출력광을 분리하며, 상기 스톡 주파수 천이된 파장의 광은 내부에서 공진시키고, 상기 레이저 출력광은 출력시키는 파장 분할 다중 광섬유 결합기와, 상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기의 양단에 직렬로 연결된, 펌프광의 파장은 투과시키며 라만레이저의 출력파장을 선택하는 광섬유 회절격자와, 상기 펌프광의 파장에서 최대 반사율을 가져 상기 광섬유를 통과한 펌프광의 파장은 전반사시켜 상기 파장분할 다중 광섬유 결합기로 재입력 시키는 광섬유 회절 격자로 구성되어, 적은 부품수를 가지고, 출력 특성을 개선시킬 수 있으므로, 경제성이 높고, 광섬유 회절격자에 역학적인 변형을 가함으로써 간단히 발진되는 레이저의 파장을 가변 할 수 있다는 장점이 있다.

Description

광섬유 라만 레이저의 구도
본 발명은 광섬유 라만 레이저 구도에 관한 것으로서, 특히, 대용량, 장거리 광통신을 위해 1.5㎛ 파장 및 1.3㎛ 파장대 광증폭기의 펌프 광원으로 사용될 수 있고, 레이저의 파장을 가변 할 수 있으며, 좁은 선폭의 레이저 광원을 얻을 수 있도록 하는 광섬유 라만 레이저 구도에 관한 것이다.
일반적으로 광통신에 있어서는 1.5㎛ 파장 및 1.3㎛ 파장대가 사용되고 있으며, 각각의 파장대에서 장거리 광통신을 위하여 광증폭기에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다.
이중 1.5㎛ 파장대에는 어븀 첨가된 광섬유 증폭기(EDFA:erbium-doped fiber amplifier)가 좋은 성능으로 많이 활용되고 있으며, 이러한 EDFA의 동작을 위해서 사용되는 펌프 파장 중, 1480㎚ 파장의 빛은 실리카 광섬유 내에서 라만 산란에 의해 1.5㎛ 파장대의 신호를 증폭할 수도 있기 때문에 1.5㎛ 파장대의 광증폭을 위한 EDFA의 펌프광원과 실리카 광섬유로 구성된 라만 증폭기의 펌프광원의 역할을 동시에 수행 할 수 있다는 장점이 있고, 이 때문에 1480㎚의 빛은 EDFA의 원거리(remote) 펌프광원으로서 많은 연구가 진행되어 왔으나 아직까지 1480㎚에서 고출력으로 동작하는 레이저의 광원이 잘 개발되어 있지 않은 상태이다.
또한, 1.3㎛ 파장대의 경우에는 아직까지 좋은 성능의 광증폭기는 개발되어 있지 않은 상태이며 따라서 실리카 광섬유내에서 라만 현상만을 이용하여 1.3㎛ 파장대의 신호를 증폭하기 위해서는 1.24㎛ 파장의 고출력 광원이 필요한데, 마찬가지로 아직까지 잘 개발되어 있지 않은 상태이다.
이하, 도면을 참조하여 종래의 광섬유 라만 레이저를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 1은 종래의 광섬유 회절 격자의 선택적 반사 특성을 이용한 광섬유 라만 레이저에 대한 구성도로서, 도 1을 참조하면, 종래의 광섬유 회절 격자의 선택적 반사 특성을 이용한 광섬유 라만 레이저는 비선형 스톡 주파수 천이를 유도하는 광섬유(13)와, 상기 광섬유(13) 양단에 설치된 다수의 광섬유 회절 격자(11, 12, 14, 15, 16)로 구성된다.
이 때, 상기 각 광섬유 회절 격자(11, 12, 14, 15, 16)의 특성을 살펴보면, 먼저, 펌프 광원(100)으로부터 펌프광을 입력받는 광섬유 회절 격자(11)는 펌프광 파장에 대해서는 투과율이 높고 라만 레이저의 출력 파장에서 최대 반사율(maximum reflectivity)을 가진다는 특성이 있고, 상기 광섬유(13) 근방의 광섬유 회절 격자(12, 14)는 1차 스톡 주파수 천이된 파장에 대하여 최대 반사율을 가지며, 1차 스톡 주파수 천이된 파장에 대한 내부공진기 역할을 한다. 한편, 광섬유 회절 격자(15)는 2차 스톡 주파수 천이에 해당하는 라만 레이저의 출력 파장에서 반사율이 최대가 아닌 다소 낮은 값을 가진다. 이 때, 상기 광섬유 회절 격자(11과 15)는 각각 2차 스톡 주파수 변환된 파에 대한 공진기 거울과 출력경의 역할을 수행한다. 그리고, 출력단에 연결된 광섬유 회절 격자(16)는 라만 레이저의 출력 파장에 대해서는 투과율이 높고, 펌프광 파장에서 최대 반사율을 갖는다.
이러한 광섬유 회절 격자의 선택적 반사 특성을 이용한 종래의 광섬유 라만 레이저는 상대적으로 광부품의 수가 많이 필요하고, 파장 가변 시에도 두 개의 광섬유 회절격자를 동시에 조절해야하는 문제점을 가지고 있다. 즉, 스톡 주파수 천이의 차수가 커짐에 따라 각각의 차수에 따라 2개의 광섬유 회절격자가 추가로 필요하기 때문에 만약, 4차 스톡 주파수 천이된 파를 출력하는 라만 레이저에의 경우에는 4개의 광섬유 회절격자가 추가로 필요하므로, 경제성이 떨어진다.
도 2는 종래의 파장 분할 다중(WDM:Wavelength Division Multiplexing) 광섬유 결합기를 이용한 광섬유 라만 레이저에 대한 구성도로서, 3차 스톡 주파수 천이된 파장을 라만 레이저의 출력 파장으로 사용하기 위한 것인데, 도 2를 참조하면, 펌프광 파장과 라만 레이저 출력 파장에 대한 제 1 파장 분할 다중(WDM) 광 결합기(21)와, 1차와 2차 스톡 주파수 천이된 파장에 대해 내부 공진기(intracavity)를 구성하고 3차 스톡 주파수 천이된 파장을 출력시키는 제 2 WDM 광 결합기(22)와, 비선형 스톡 주파수 천이를 유도하는 광섬유(23)와, 펌프광, 1차, 2차, 3차 스톡 주파수 천이된 파장에 대해 최대 반사율을 지닌 거울(24)로 구성된다.
이 때, 상기 제 2 WDM 광 결합기(22)는 파장선택폭(band width)을 넓게 만들어서 1차, 2차 스톡 주파수 천이된 파장의 빛을 동시에 공진 시키며 3차 스톡 주파수 천이된 파장에 대해서는 일부분의 빛만을 공진시키도록 하며, 상기 거울(24)은 유전체 반사 코팅을 하거나, 상기 제 2 WDM 광 결합기(22)의 주기적인 특성을 이용하여 구현할 수 있다.
이와 같은 종래의 광섬유 라만 레이저는 상기 제 1 WDM 광 결합기(21)를 통하여 레이저 신호가 출력되는데, 이러한 구조는 광 결합기의 투과 특성이 넓은 선폭을 지니고 있으므로 파장 선택성이 좋지 않아 효율이 좋지 않고, 좁은 선폭의 레이저 출력을 선택하여 얻기가 어려우며, 파장 가변이 용이하지 않다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 대용량, 장거리 광통신을 위해 1.5㎛ 파장 및 1.3㎛ 파장대 광증폭기의 펌프 광원으로 사용될 수 있고, 레이저의 파장을 가변 할 수 있으며, 좁은 선폭의 레이저 광원을 얻을 수 있도록 하는 광섬유 라만 레이저 구도를 제공하고자 한다.
본 발명에서 제공하는 광섬유 라만 레이저 구도는 비선형 광학 매질로서 펌프 광원에 대한 라만 산란을 유발시키는 광섬유와, 상기 광섬유와 병렬로 연결되어 상기 광섬유의 라만 산란에 의해 스톡 주파수 천이된 파장의 광과 출력광을 분리하며, 상기 스톡 주파수 천이된 파장의 광은 내부에서 공진시키고, 상기 레이저 출력광은 출력시키는 파장 분할 다중 광섬유 결합기와, 상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기의 양단에 직렬로 연결된 펌프광의 파장은 투과시키며, 라만 레이저의 출력 파장은 선택하는 제 1 광섬유 회절격자와, 상기 펌프 광원의 파장에서 최대 반사율을 가지고 상기 광섬유를 통과한 펌프광의 파장은 전반사시켜 상기 파장분할 다중 광섬유 결합기로 재입력시키는 광섬유 회절 격자로 구성된다.
상기 펌프 광원의 파장에서 최대 반사율을 가지며, 상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기의 양단에 직렬로 연결되어 상기 광섬유를 통과한 펌프광의 파장은 전반사시켜 상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기로 재 입력시키고, 출력 파장은 선택하여 출력하는 광섬유 회절 격자로 구성된다.
도 1은 종래의 광섬유 회절 격자의 선택적 반사 특성을 이용한 광섬유 라만 레이저의 구도에 대한 구성도,
도 2는 종래의 WDM 광섬유 결합기를 이용한 광섬유 라만 레이저의 구도에 대한 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 2차 스톡 주파수 천이된 광선을 출력시키는 광섬유 라만 레이저의 구도에 대한 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 분할 다중 광섬유 결합기에 대한 특성도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 4차 스톡 주파수 천이된 광선을 출력시키는 광섬유 라만 레이저의 구도에 대한 구성도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 결합기에 대한 특성도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
31 : 제 1 광섬유 회절 격자 32 : 파장 분할 다중 광섬유 결합기
33 : 광섬유 34 : 제 2 광섬유 회절 격자
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 라만 레이저에 대한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 결합기에 대한 특성도, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광섬유 라만 레이저에 대한 구성도, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 결합기에 대한 특성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 2차 스톡 주파수 천이된 광선을 출력광으로 선택하기 위한 광섬유 라만 레이저는 비선형 광학 매질로서 펌프 광원에 대한 라만 산란에 의해 스톡 주파수 천이를 유도하는 광섬유(33)와, 상기 광섬유에서 2차 스톡 주파수 천이된 광선은 전반사시키고, 상기 펌프 광원에서 나온 펌프광은 통과시키는 제 1 광섬유 회절 격자(31)와, 상기 제 1 광섬유 회절 격자(31)와 직렬로 연결되고 상기 광섬유(33)와 병렬로 연결되어, 상기 광섬유(33)에서 1차 스톡 주파수 천이된 광선을 공진시켜 2차 스톡 주파수 천이된 광선을 유도하며, 그 2차 스톡 주파수 천이된 광선을 출력시키는 파장 분할 다중 광섬유 결합기(32)와, 상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기(32)와 직렬로 연결되어, 상기 광섬유(33)를 통과한 펌프광의 파장은 전반사시키고, 상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기(32)에서 2차 스톡 주파수 천이된 광선은 통과시켜 출력되도록 하는 제 2 광섬유 회절 격자(34)로 구성된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 광섬유 라만 레이저는 먼저, 펌프 광원(pump source)(100)에서 나온 펌프광(IP)이 제 1 광섬유 회절 격자(fiber Bragg grating)(31)를 지나 상기 WDM 광 결합기(32)의 결합(coupling)에 의하여 라만 산란 활성 매질(Raman active medium)로 사용되는 광섬유(33)로 입력되고, 그 입력된 펌프광 중 상기 광섬유(33)를 통과한 광은 다시 상기 WDM 광 결합기(32)에 의하여 펌프파장에서 최대 반사율을 갖는 제 2 광섬유 회절격자(34)에 의해 전반사 되면서 광섬유(33)로 재 입사하게 된다.
그러면, 상기 제 1 광섬유 회절 격자(31)를 통과한 펌프광과, 상기 제 2 광섬유 회절 격자(34)에서 전반사된 펌프 광이 상기 광섬유(33)를 왕복으로 통과하는 과정에서 비선형 라만 효과에 의해 1 차 스톡 주파수 천이된 광선이 양 방향으로 발진하게 되고, 이 1 차 스톡 주파수 천이된 파장의 광(I1S)에 대한 WDM 광 결합기(32)의 결합 비율은 매우 낮기 때문에, 이 파장의 빛은 WDM 광 결합기(32)로 이루어진 내부공진기(intracavity)내에서 공진되어, 다시 양방향으로 2 차 스톡 주파수 천이된 광(I2S)을 유도한다.
이 때, 2 차 스톡 주파수 천이된 파장의 광(I2S)에 대한 WDM 광 결합기(32)의 결합 비율이 0%이나 100%가 아닌 그 사이의 값을 보이도록 제작하면, 이 파장의 빛(I2S)의 일부분은 WDM 광 결합기(32)에 의하여 공진되며 나머지 부분은 WDM 광 결합기(32)에 의하여 형성된 내부공진기를 빠져나온다.
이 중 후방(펌프 광원(100)을 향해)으로 진행하는 빔은 상기 제 1 광섬유 회절격자(31)에 의해 되반사되어 다시 광섬유(33)로 일부가 입사하여 증폭되고, 이러한 재증폭 과정에서 상기 제 1 광섬유 회절격자(31)의 반사율이 최대 값을 갖는 파장의 광이 가장 많이 증폭되므로, 이 파장으로 레이저의 출력 파장이 선택된다. 한편, 전방으로 진행하는 빔은 상기 제 2 광섬유 회절격자(34)를 통과해서 출력된다.
이러한 구성의 구체적인 예로서 1319 ㎚ 파장의 Nd:YAG 펌프 레이저를 사용하여 1480 ㎚의 출력을 발진시키는 라만 레이저를 만들기 위한 파장분할다중 (WDM) 광섬유 결합기의 결합 비율(coupling ratio) 파장에 따른 결합특성이 제 4 도에 나와있다.
도 4를 참조하면, 광섬유 융착(fusion) 방식으로 제작된 WDM 광섬유 결합기는 그림과 같이 사인 함수의 주기적 특성을 보이게되는데, 여기서 펌프광의 파장은 점선 34'로 표시되어 있는데, 이 펌프광이 상기 WDM 광 결합기(32)를 통해 광섬유(33)로 입사되어 라만 현상에 의하여 1차 스톡 주파수 천이된 광선을 유도하며, 실리카 광섬유의 경우 라만 이득이 넒은 주파수 범위에 걸쳐서 존재하기 때문에 라만 현상에 의해서 발생할 수 있는 파장은 빗금친 부분(35)과 같이 넓은 영역에 걸쳐 가능하다.
일반적으로 상기 WDM 광 결합기는 1319 ㎚ 파장의 펌프광을 사용할 경우 라만 이득의 값이 큰 파장에 대해 낮은 결합 비율을 보이도록 설계되었기 때문에, 1 차 스톡광의 파장은 WDM 광섬유 결합기의 결합 비율이 0%에 가까운 1390 ㎚ 근처에서 일어나게 된다. 31'은 제 1 광섬유 회절격자(31)의 반사율이 최대치가 되는 지점이다.
앞에서 설명하였듯이 2차 스톡 변환되는 파장은 광섬유 회절격자의 반사 값이 최대치가 되는 파장에서 선택되기 때문에 여기에서는 광섬유 회절격자의 파장을 1480㎚로 선택하였다. 이 때, 주의해야 할 점은 이 파장에 대하여 WDM 광 결합기는 100% 보다 낮은 결합 비율을 보이는 것이다. 이 경우 1480 ㎚ 파장의 광은 이 100%에서 결합 비율을 뺀 값에 해당하는 일부분의 광만이 공진되기 때문에, WDM 광 결합기는 출력을 내는 레이저의 출력경 역할을 동시에 수행하는 것이다. 여기에서는 1480 ㎚에 대하여 약 10% 출력경에 해당하도록 설계되었으나, 차후 WDM 광 결합기의 파장에 따른 결합 특성을 조절함으로써 최적의 조건을 찾을 수 있다.
이와 같은 본 발명의 광섬유 라만 레이저는 파장분할다중(WDM) 광 결합기와 광섬유 회절 격자를 사용하여 매우 간단하게 구성되며, 이 경우 WDM 광섬유 결합기가 여러 가지 기능을 동시에 수행하므로 광부품의 수를 크게 줄일 수가 있으며, 또한 제 3 도의 제 1 광섬유 회절격자(31)를 단순히 잡아늘이거나(stretching) 압축시키는(compression) 역학적인 변형을 가함으로써 출력 파장을 가변할 수도 있다. 이와 같이 파장을 가변할 경우 레이저 출력경의 반사율을 일정하게 하기 위하여 가변 하고자 하는 파장 범위에서 최대치가 아닌 다소 낮은 반사율을 일정하게 지닌 광섬유 회절격자를 레이저 출력경으로 추가 할 수 있다.
도 3에서 제시한 구조는 1480 ㎚ 광원으로서 뿐만이 아니라 2차 스톡 주파수 천이된 파장을 출력하는 라만 레이저에 모두 사용될 수 있는 구조이다.
한편, 도 5는 본 발명의 또다른 실시예로서, 4차 스톡 주파수 천이된 파장을 출력 파장으로 하기 위하여 설계된 라만 레이저의 구도인데, 도 5를 참조하면, 펌프 광원(100)은 투과시키고, 4차 스톡 주파수 천이에 해당하는 레이저 출력 파장을 선택하여 전반사시키는 제 1 광섬유 회절 격자(51)와, 2차 스톡 주파수 천이된 광선에 대하여 최대 반사율을 가지는 제 2 및 제 3 광섬유 회절격자(52, 55)와, 1차와 3차 스톡 주파수 천이된 파장에 대해 내부 공진기(intracavity)를 구성하고 4차 스톡 주파수 천이된 파장을 출력시키는 파장 분할 다중(WDM) 광 결합기(53)와, 비선형 스톡 주파수 천이를 유도하는 광섬유(54)와, 라만 레이저의 출력 파장 즉, 4차 스톡 주파수 천이된 파장은 투과시키고, 펌프광 파장은 전반사시키는 제 4 광섬유 회절 격자(56)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 4차 스톡 주파수 천이된 광선을 출력시키기 위한 광섬유 라만 레이저의 구도의 동작은 도 3의 경우와 유사하며, 4차 스톡 주파수 천이된 파장을 선택하기 위해, 상기 제 2 및 제 3 광섬유 회절 격자(52, 55)가 2차 스톡 주파수 천이된 광선을 공진시켜 3차 스톡 주파수 천이된 광선을 유발시키며, 상기 광 결합기(53)가 1차 및 3차 스톡 주파수 천이된 파장을 내부 공진시켜 4차 스톡 주파수 천이된 파장을 발생시키면, 상기 제 1 광섬유 회절 격자(51)에서 상기 4차 스톡 주파수 천이된 파장을 선택하며 그 선택된 4차 스톡 주파수 천이된 파장이 상기 제 4 광섬유 회절 격자(54)를 통과하여 출력되도록 한다.
도 6은 도 5에서 사용되는 WDM 광섬유 결합기의 파장에 따른 결합 비율의 특성을 보여주는 특성도로서, 도 6을 참조하면, 결합 비율의 값이 최소치를 보이는 파장(57, 58) 근처에서 1차와 3차 스톡 주파수 천이된 파가 발생하며 도 5의 제 2 및 제 3 광섬유 회절격자(52, 55)의 파장(52')에서 2차 스톡 주파수 천이된 파장이, 제 1 광섬유 회절격자(51)의 파장(51')에서 레이저의 출력 파장이 결정된다. 이 구조는 도 3의 예와 마찬가지로 출력경에 해당하는 광섬유 회절격자를 첨가함으로써 파장 가변 특성을 좋게 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 광섬유 라만 레이저 구도(도 3참조)에 의해 1.48㎛ 파장의 광선을 출력시키도록 하기 위해서는 펌프 광원(100)의 파장을 1.3∼1.35㎛로 하고, 제 1 광섬유 회절 격자(31)는 펌프 광원(100)의 파장은 통과시키고, 1.48㎛ 파장은 전반사시키도록 하고, 제 2 광섬유 회절 격자(34)는 1.48㎛의 파장은 통과시키고 펌프광원 파장은 전반사시키도록 하며, 파장 분할 다중 광섬유 결합기(32)는 상기 펌프 광원의 파장이 1차 스톡 주파수 천이된 1.37㎛∼1.41㎛ 의 파장에 대하여 내부 공진기를 구성하고, 1.48㎛ 파장에 대해 출력경의 역할을 하도록 한다.
또한, 상기 광섬유 라만 레이저 구도(도 3 참조)에 의해 1.24㎛ 파장의 광선을 출력시키도록 하기 위해서는 펌프 광원(100)의 파장을 1.10∼1.12㎛로 하고, 제 1 광섬유 회절격자(31)는 펌프 광원(100)의 파장은 통과시키고 1.24㎛ 파장은 전반사시키도록 하고, 제 2 광섬유 회절 격자(34)는 1.24㎛파장을 통과시키고 펌프광원 파장을 전반사시키도록 하며, 파장 분할 다중 광섬유 결합기(32)는 상기 펌프 광원의 파장이 1차 스톡 주파수 천이된 1.16㎛∼1.19㎛ 의 파장에 대하여 내부 공진기를 구성하고 1.24㎛ 파장에 대해 출력경의 역할을 하도록 한다.
그리고, 상기와 같이 광섬유 라만 현상에 의해 생성된 1.48㎛ 파장대 펌프 광원을 사용하여 1.5㎛ 파장대의 광신호를 증폭하도록 하며, 1.24㎛ 파장대 펌프 광원을 사용하여 1.3㎛ 파장대의 광신호를 증폭하도록 한다.
이 때, 본 발명의 광섬유 라만 레이저의 펌프 광원으로서, 레이저 다이오드로 펌프된 2중 크래딩된 이터븀 실리카 광섬유 레이저(laser diode pumped double -claded Yitterbium doped silica fiber laser) 또는 레이저 다이오드로 펌프된 Nd: YAG 레이저를 사용하며, 상기 라만 레이저의 활성 매질로서 실리카(silica) 광섬유나, 인규산염(Phosphosilicate) 광섬유를 사용한다.
이와 같은 본 발명의 광섬유 라만 레이저는 적은 부품수를 가지고, 출력 특성을 개선시킬 수 있으므로, 경제성이 높고, 광섬유 회절격자에 역학적인 변형을 가함으로써 간단히 발진되는 레이저의 파장을 가변 할 수 있으며, 좁은 선폭의 레이저 광원을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 광섬유 라만 레이저는 1.5 ㎛ 파장 대 뿐만 아니라 1.3 ㎛ 파장대의 대용량 장거리 광통신 기술의 발전을 유도할 수 있다.

Claims (5)

  1. 비선형 광학 매질로서 펌프 광원에 대한 라만 산란을 유발시키는 광섬유와,
    상기 광섬유와 병렬로 연결되어 상기 광섬유의 라만 산란에 의해 스톡 주파수 천이된 파장의 광과 출력광을 분리하며, 상기 스톡 주파수 천이된 파장의 광은 내부에서 공진시키고, 상기 레이저 출력광은 출력시키는 파장 분할 다중 광섬유 결합기와,
    상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기의 양단에 직렬로 연결된, 펌프광의 파장은 투과시키며 라만레이저의 출력파장을 선택하는 광섬유 회절격자와, 상기 펌프광의 파장에서 최대 반사율을 가져 상기 광섬유를 통과한 펌프광의 파장은 전반사시켜 상기 파장분할 다중 광섬유 결합기로 재입력 시키는 광섬유 회절 격자로 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 레이저의 구도.
  2. 비선형 광학 매질로서 펌프 광원에 대한 라만 산란에 의해 1차 스톡 주파수 천이를 유도하는 광섬유와,
    상기 광섬유에서 스톡 주파수 천이된 광선은 전반사시키고, 상기 펌프 광원에서 나온 펌프광은 통과시키는 제 1 광섬유 회절 격자와,
    상기 제 1 광섬유 회절 격자와 직렬로 연결되고 상기 광섬유와 병렬로 연결되어, 상기 광섬유에서 1차 스톡 주파수 천이된 광선을 공진시켜 2차 스톡 주파수 천이된 광선을 유도하며, 그 2차 스톡 주파수 천이된 광선을 출력시키는 파장 분할 다중 광섬유 결합기와,
    상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기와 직렬로 연결되어, 상기 광섬유를 통과한 펌프광의 파장은 전반사시키고, 상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기에서 2차 스톡 주파수 천이된 광선은 통과시켜 출력되도록 하는 제 2 광섬유 회절 격자로 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 레이저의 구도.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 광섬유 회절 격자와 광 결합기 사이 및 상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기와 상기 제 2 광섬유 회절 격자 사이에 2차 스톡 주파수 천이된 광선을 전반사시키는 제 3 및 제 4 광섬유 회절 격자를 각각 추가하여,
    상기 제 2 광섬유 회절 격자에서 4차 스톡 주파수 천이된 광선이 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 레이저 구도.
  4. 제 2 항에 있어서,
    펌프 광원의 파장이 1.3∼1.35㎛ 일 때,
    상기 제 1 광섬유 회절격자는
    상기 펌프 광원의 파장을 통과시키고, 1.48㎛ 파장대에서 최대 반사율을 가지도록 하며,
    상기 제 2 광섬유 회절격자는
    1.48㎛ 파장을 통과시키고, 상기 펌프 광원의 파장에서 최대 반사율을 가지도록 하며,
    상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기는
    상기 펌프 광원의 파장에 의해 1차 스톡 주파수 천이된 1.37㎛∼1.41㎛ 파장대의 파장에 대하여 내부 공진기를 구성하며, 1.48㎛ 파장에 대해 출력경의 역할을 하도록 하여,
    1.48㎛ 파장의 광선을 출력시키는 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 레이저 구도.
  5. 제 2 항에 있어서,
    펌프 광원의 파장이 1.10∼1.12㎛ 일 때,
    상기 제 1 광섬유 회절격자는
    상기 펌프 광원의 파장을 통과시키고, 1.24㎛ 파장대에서 최대 반사율을 가지도록 하며,
    상기 제 2 광섬유 회절격자는
    1.24㎛파장을 통과시키고, 상기 펌프광원의 파장에서 최대 반사율을 가지도록 하며,
    상기 파장 분할 다중 광섬유 결합기는
    상기 펌프 광원의 파장에 의해 1차 스톡 주파수 천이된 1.16㎛∼1.19㎛ 파장대의 파장에 대하여 내부 공진기를 구성하며 1.24㎛ 파장에 대해 출력경의 역할을 하도록 하여,
    1.24㎛ 파장의 광선을 출력시키는 것을 특징으로 하는 광섬유 라만 레이저 구도.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111864520A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 中国人民解放军国防科技大学 新型钠导星激光产生装置

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6407855B1 (en) * 1999-10-29 2002-06-18 Sdl, Inc. Multiple wavelength optical sources
KR100328130B1 (ko) * 1999-12-27 2002-03-12 오길록 광섬유 캐스캐이드 라만 레이저의 구도
RU2158458C1 (ru) * 2000-02-08 2000-10-27 Научный центр волоконной оптики при Институте общей физики РАН Рамановский волоконный лазер
KR100345448B1 (ko) * 2000-12-21 2002-07-26 한국전자통신연구원 이중 파장 광섬유 레이저
US6959021B2 (en) * 2001-02-07 2005-10-25 Ocg Technology Licensing, Llc Raman fiber laser
WO2002093704A1 (en) * 2001-05-15 2002-11-21 Ocg Technology Licensing, Llc Optical fiber and system containing same
WO2002093697A2 (en) * 2001-05-15 2002-11-21 Optical Power Systems Incorporated Fiber laser having a suppressor
WO2003005068A2 (en) * 2001-07-02 2003-01-16 Ogg Technology Licensing, Llc. Multi-wavelength optical fiber
EP1278279A1 (en) * 2001-07-18 2003-01-22 University Of Southampton Raman cascade light sources
EP1470438A4 (en) * 2001-08-03 2005-08-31 Ocg Technology Licensing Llc OPTICAL FIBER AMPLIFIER
US6731423B1 (en) 2001-08-15 2004-05-04 Neumann Information Systems Inc Optical amplifier and method
EP1318579A1 (en) 2001-12-10 2003-06-11 Corning Incorporated Multi-wavelength raman laser
US6882664B2 (en) * 2002-02-28 2005-04-19 Lucent Technologies Inc. Laser with internally coupled pump source
US6768750B2 (en) * 2002-11-12 2004-07-27 Corning Incorporated Multi-spectral line Raman laser
US7046432B2 (en) * 2003-02-11 2006-05-16 Coherent, Inc. Optical fiber coupling arrangement
KR100487190B1 (ko) * 2003-04-22 2005-05-04 삼성전자주식회사 라만 광증폭기
WO2005031930A1 (ja) * 2003-09-26 2005-04-07 The Furukawa Electric Co., Ltd. 半導体レーザ装置
US20050078714A1 (en) * 2003-10-08 2005-04-14 Hiroshi Komine High power fiber laser with eye safe wavelengths
KR100628472B1 (ko) * 2004-05-24 2006-09-26 한국과학기술연구원 ｆｅｗ ｍｏｄｅ 광섬유 격자를 이용한 라만 또는 어븀 광섬유 레이저와 이를 이용한 온도와 스트레인 동시 측정을 위한 장거리 센서
US7391561B2 (en) 2005-07-29 2008-06-24 Aculight Corporation Fiber- or rod-based optical source featuring a large-core, rare-earth-doped photonic-crystal device for generation of high-power pulsed radiation and method
US7768700B1 (en) 2006-11-30 2010-08-03 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for optical gain fiber having segments of differing core sizes
US8179594B1 (en) 2007-06-29 2012-05-15 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for spectral-beam combining of fanned-in laser beams with chromatic-dispersion compensation using a plurality of diffractive gratings
US8441718B2 (en) 2009-11-23 2013-05-14 Lockheed Martin Corporation Spectrally beam combined laser system and method at eye-safer wavelengths
US8503840B2 (en) 2010-08-23 2013-08-06 Lockheed Martin Corporation Optical-fiber array method and apparatus
WO2011130131A1 (en) 2010-04-12 2011-10-20 Lockheed Martin Corporation Beam diagnostics and feedback system and method for spectrally beam-combined lasers
US8976446B2 (en) 2012-06-19 2015-03-10 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Efficient extended shift monolithic raman fiber laser
CN103151682B (zh) * 2013-01-30 2015-04-08 中国人民解放军国防科学技术大学 实现多波长输出的反斯托克斯拉曼光纤激光器
CN103259169B (zh) * 2013-04-22 2015-03-25 西北大学 差频太赫兹波光纤激光器
CN103326219B (zh) * 2013-04-22 2015-10-28 西北大学 可调谐小波长间隔等功率双波长光纤激光器
CN103401131A (zh) * 2013-08-09 2013-11-20 电子科技大学 一种特种光纤与标准单模光纤混合的光纤随机激光器
RU2548940C1 (ru) * 2013-12-24 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ИРЭ-Полюс" (ООО НТО "ИРЭ-Полюс") Цельно-волоконная лазерная система и способ автогенерации лазерных импульсов
US9366872B2 (en) 2014-02-18 2016-06-14 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for fiber-laser output-beam shaping for spectral beam combination
KR102267251B1 (ko) * 2016-02-22 2021-06-22 한국전자통신연구원 파장가변 레이저 장치 및 그의 구동방법
CN106602394B (zh) * 2017-01-19 2019-02-12 吉林大学 一种动态光纤光栅与光纤Bragg光栅构成的谐振腔系统
US11473982B2 (en) * 2017-03-02 2022-10-18 Ofs Fitel, Llc Broad bandwidth graded index multimode optical fiber for distributed temperature sensing in the 1550 NM region
WO2020107030A1 (en) * 2018-11-23 2020-05-28 Nuburu, Inc Multi-wavelength visible laser source
CN109742645B (zh) * 2019-03-20 2023-07-04 无锡市德科立光电子技术股份有限公司 高效l波段远程放大器
CN113314930A (zh) * 2021-05-24 2021-08-27 国网四川省电力公司经济技术研究院 基于带阻滤波器阵列的光纤随机激光器及分布式传感系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4794598A (en) * 1986-07-18 1988-12-27 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Synchronously pumped ring fiber Raman laser
US5323404A (en) * 1993-11-02 1994-06-21 At&T Bell Laboratories Optical fiber laser or amplifier including high reflectivity gratings
US5815518A (en) * 1997-06-06 1998-09-29 Lucent Technologies Inc. Article comprising a cascaded raman fiber laser

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111864520A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 中国人民解放军国防科技大学 新型钠导星激光产生装置

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Publication number Publication date
KR100301970B1 (ko) 2001-10-27
US6163554A (en) 2000-12-19

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