KR20010089444A - Diode array side-pumping of a laser system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이더 시스템에 관한 것으로, 방사 펌프 에너지를 방출하는 근접 이격한 적어도 하나의 근접 이격한 다이오드 어레이(2) 및 이러한 어레이에 이격하는 다수의 도파관(6)를 포함하며, 각각의 도파관은 다이오드로부터 방출된 방사 펌프 에너지에 노출될 때 레이저를 방출한다.The present invention relates to a radar system, comprising at least one closely spaced diode array (2) spaced apart to emit radiation pump energy and a plurality of waveguides (6) spaced thereon, each waveguide being a diode It emits a laser when exposed to the radiation pump energy emitted from it.
Description
다이오드 펌핑된 고상(solid-state) 결정 레이저는 크기가 작다는 점 및 높은 출력 특성을 가진다는 점으로 인해 점차적으로 인지도가 증가하고 있다.Diode pumped solid-state crystal lasers are increasingly recognized because of their small size and high output characteristics.
하지만, 광학 신호 처리에 있어서 고상 결정 레이저를 제외한 레이저 출력을 발생시키기기 위해 펌핑된 도파관을 사용하는 것이 필요한데, 이는 예를 들면 광학 집적회로에 통합되는 것보다 더 어렵다.In optical signal processing, however, it is necessary to use a pumped waveguide to generate laser power other than solid state crystal lasers, which is more difficult than for example integrated into optical integrated circuits.
적절한 도파관은 예를 들면, 광섬유의 도핑된 코어 또는 도핑된 평면 도파관 구조를 포함한다.Suitable waveguides include, for example, doped cores of optical fibers or doped planar waveguide structures.
이러한 도파관 즉, 펌프 에너지로 펌핑될 때 레이저 출력을 발생시킬 수 있는 도파관은 현재 예를 들면, 광섬유 클래딩를 통해 광섬유의 도핑된 코어에 펌프 에너지 광 신호를 효율적으로 결합시키는 것을 필요로 한다.Such waveguides, ie waveguides capable of generating laser power when pumped with pump energy, currently require efficient coupling of the pump energy optical signal to the doped core of the optical fiber, for example via optical fiber cladding.
결합 손실을 최소화하기 위한 여러 결합 기술이 제안되었지만, 예를 들면, 광학 집적회로로 통합될 필요가 있는 추가의 소자/구조를 필요로 하고, 이에 따라 더 복잡하고 소형화될 수 없는 설계를 야기한다.Several coupling techniques have been proposed to minimize coupling losses, but require additional devices / structures that need to be integrated into optical integrated circuits, for example, resulting in designs that are more complex and cannot be miniaturized.
더욱이, 전형적으로 펌프 에너지 광 신호의 개별 소스가 펌핑될 각각의 도파관에 대해 필요하고, 이러한 소스는 각각의 도파관에 개별적으로 결합된다.Moreover, typically a separate source of pump energy optical signal is needed for each waveguide to be pumped, which source is individually coupled to each waveguide.
본 발명은 다이오드 펌핑된 레이저 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a diode pumped laser system.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다.1 shows a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다.2 shows a second embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예를 도시한다.3 shows a third embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예를 도시한다.4 shows a fourth embodiment of the present invention.
도 5는 다중-모드 간섭 장치에서의 본 발명의 원리를 사용하는 것을 도시한다.5 illustrates the use of the present principles in a multi-mode interfering device.
도 6은 본 발명의 추가의 실시예를 도시한다.6 shows a further embodiment of the present invention.
본 발명에 따르면, 방사 펌프 에너지를 방출하도록 배치된 적어도 하나의 근접 이격한 다이오드 어레이 및 이러한 어레이에 이격하는 다수의 도파관을 포함하며, 각각의 도파관이 다이오드로부터 방출된 방사 펌프 에너지에 노출될 때 레이저를 방출하도록 배치되는 레이저 시스템이 제공된다.According to the present invention, there is provided at least one closely spaced diode array arranged to emit radiation pump energy and a plurality of waveguides spaced therein, the laser being exposed when each waveguide is exposed to radiation pump energy emitted from the diode. There is provided a laser system arranged to emit light.
따라서, 단일 다이오드 어레이가 개별 결합 수단을 필요로 함없이 동시에 다수의 도파관의 펌핑을 위한 단일 소스로서 사용된다.Thus, a single diode array is used as a single source for pumping multiple waveguides simultaneously without the need for separate coupling means.
도파관은 다른 주파수로 레이저를 방출하도록 배치된다. 이는 예를 들면, 멀티플렉싱된 광학 신호를 사용함으로써 가능하다.The waveguide is arranged to emit a laser at a different frequency. This is possible, for example, by using multiplexed optical signals.
이러한 시스템은 개별 도파관의 레이저 출력을 결합하여 조합된 레이저 출력을 형성하는 결합기를 포함한다.Such a system includes a combiner that combines the laser outputs of the individual waveguides to form a combined laser output.
이러한 시스템은 추가로 도파관에 근접 이격하는 반사 수단 및 자신으로로부터 방출된 방사 펌프 에너지를 도파관상에 반사시는 어레이를 포함한다.Such systems further comprise reflecting means spaced close to the waveguide and an array upon reflecting the radiation pump energy emitted from it onto the waveguide.
다수의 도파관은 광섬유 세트 또는 평면 도파관을 포함한다.Many waveguides include optical fiber sets or planar waveguides.
도파관은 다중-모드 간섭 장치를 형성한다.The waveguide forms a multi-mode interference device.
도파관은 단일 모드 도파관내에 통합될 수 있는 다중-모드 도파관 구조의 일부로서 형성될 수 있다.The waveguide can be formed as part of a multi-mode waveguide structure that can be integrated into a single mode waveguide.
본 발명의 속하는 범위내에서, 바람직한 형태가 이하에서 도면을 참조로 예시를 위해 설명된다.Within the scope of the present invention, preferred forms are described below for illustration with reference to the drawings.
도 1에서, 본 발명의 제 1 실시예(1)가 도시된다. 이러한 실이예에서, 특정 주파수 특성을 제공하기 위해 동조된 브랙 격자 구조를 가지는 분포 귀환형(DFB) 광섬유 레이저(2) 형태의 광섬유 세트 또는 다발이 다이오드 바아(3)에 의해 펌핑된다. 이러한 예에서, 32개의 DFB 레이저가 제공된다. 물론, 예를 들어 광섬유가 근접 이격하고 다이오드 바아상에 단일층을 형성하는 것과 같은 다른 배치가 가능하다. 명백히, 많은 다른 배치 또한 가능하다. 다이오드 바아(3)는 DFB 레이저가 레이저를 방출하도록 하는 고강도 펌프로서의 기능을 한다. 광섬유는 32개가 하나의 스플리터(6)로 함께 모아져 다중의 조합된 주파수 채널을 가진 출력(7)을 제공한다.In Fig. 1, a first embodiment 1 of the present invention is shown. In this embodiment, an optical fiber set or bundle in the form of a distributed feedback (DFB) fiber laser 2 having a tuned Bragg grating structure is pumped by a diode bar 3 to provide specific frequency characteristics. In this example, 32 DFB lasers are provided. Of course, other arrangements are possible, such as for example, where the optical fibers are close apart and form a monolayer on the diode bar. Obviously, many other arrangements are also possible. The diode bar 3 functions as a high intensity pump that allows the DFB laser to emit a laser. 32 optical fibers are grouped together into one splitter 6 to provide an output 7 with multiple combined frequency channels.
도 1의 원리는 다른 도파관 시스템에도 확장 가능하다. 예를 들면, 도 2에서, 다이오드 바아(10)가 도파관(17)상에 위치하고, 이러한 도파관 상에 DFB 레이저 세트(12)가 코어내에 형성된다. 다이오드 바아(10)는 출력(13)을 제공하기 위해 DFB 레이저(12)를 펌핑하는데 사용된다.The principle of FIG. 1 is also extendable to other waveguide systems. For example, in FIG. 2, a diode bar 10 is located on the waveguide 17, on which a DFB laser set 12 is formed in the core. Diode bar 10 is used to pump DFB laser 12 to provide an output 13.
도파관(20)가 기판(21)상에 제공되고, 다이오드 바아(22)가 도파관(20)를 펌핑하도록 제공되는 도 3에 도시된 바와 같은 다른 배치 또한 가능한다. 다이오드 바아(22)는 펌핑 도파관 에너지가 기판(21)에 의해 반사된 후 다시 반사기(24)에 의해 반사되어 강화된 동작 특성을 제공하도록 기판(21)에 대해 기울어진다. 펌핑은 도파관(20)가 레이저를 방출하여 출력(25)을 제공하도록 한다.Other arrangements as shown in FIG. 3, in which a waveguide 20 is provided on the substrate 21 and a diode bar 22 is provided to pump the waveguide 20, are also possible. The diode bar 22 is inclined with respect to the substrate 21 so that the pumping waveguide energy is reflected by the substrate 21 and then reflected by the reflector 24 to provide enhanced operating characteristics. Pumping allows waveguide 20 to emit a laser to provide output 25.
도 4에서, 내부에 DFB 레이저 세트를 포함하는 기판(31)의 일단부에 다이오드 바아(30)가 위치하는 다른 배치가 도시된다. 다이오드 바아(30)는 DFB 레이저(32)가 레이저를 방출하여 출력(33)을 제공하는데 사용된다.In FIG. 4, another arrangement is shown in which the diode bar 30 is located at one end of the substrate 31 including the DFB laser set therein. Diode bar 30 is used by DFB laser 32 to emit a laser to provide output 33.
도 1 내지 도 4의 배치는 다중 도파관을 동시에 펌핑하는 저가의 배치이다. 이는 레이저 장치 또는 활성 도파관의 다른 대규모 펌핑을 구성할 때 특히 바람직하다. 이러한 응용의 일례가 다중-모드 간섭 장치 분야이다. 이러한 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 도파관(40)상에 형성되고, 두 개의 결합기(42, 43) 사이의 활성 도파관(41) 세트를 포함한다. 다이오드 바아(44)는 활성부 상부에 위치하여 활성 도파관(41)의 대규모 펌핑을 제공하도록 하고, 이에 따라 필요에 따라 입력(46)으로부터 출력(47)으로의 여러 출력 결합을 제공하도록 한다.The arrangement of FIGS. 1-4 is a low cost arrangement for pumping multiple waveguides simultaneously. This is particularly desirable when constructing laser devices or other large-scale pumpings of active waveguides. One example of such an application is in the field of multi-mode interfering devices. Such a device is formed on waveguide 40 as shown in FIG. 5 and includes a set of active waveguides 41 between two couplers 42, 43. The diode bar 44 is positioned above the active portion to provide large-scale pumping of the active waveguide 41 and thus to provide multiple output couplings from the input 46 to the output 47 as needed.
도 6을 참조하면, 높은 파워 응용에 대해 대규모 파워 결합이 필요한 추가의 실시예가 도시된다. 다이오드 바아(50)는 끝부분이 뾰족해겨서 단일 모드도파관(52)가 되는 대규모 다중-모드 도파관(51)를 펌핑하여 다른 장치를 펌핑하는데 사용될 수 있는 고출력(53) 펌프 도파관을 제공하도록 사용된다.Referring to FIG. 6, a further embodiment is shown where large power coupling is required for high power applications. Diode bar 50 is used to provide a high power 53 pump waveguide that can be used to pump other devices by pumping large multi-mode waveguides 51 that are pointed at the ends to become single mode waveguides 52. .
당업자라면 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어남 없이 특정 실시예에 도시된 바와 같은 여러 변형이 개략적으로 개시되었다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 예시를 위해 설명된 것이지 한정을 위해 설명된 것은 아니다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, such as shown in particular embodiments, are outlined without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the present invention has been described for purposes of illustration and not of limitation.
청구항 및 요약서에서, 언어 또는 필요한 함축성 때문인 경우를 제외하고 "포함하는"은 "구비하는"과 같은 의미로 사용된다 즉, 개시된 특성은 본 발명의 여러 실시예의 추가의 특성과 관련된다.In the claims and the abstract, the word "comprising" is used in the same sense as "including" except where necessary due to language or necessary implications, ie, the disclosed features relate to further features of the various embodiments of the invention.
Claims (8)
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