KR20090120254A - 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저시스템 - Google Patents

테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저시스템 Download PDF

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KR20090120254A
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이경식
민병철
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 반도체 레이저, 광도파로 및 격자부가 하나의 기판상에 하이브리드 집적되게 구성하되, 격자부의 일부 격자의 반사파장을 조절하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템에 관한 것이다.

Description

테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템{TWO-COLOR LASER SYSTEM FOR TERAHERTZ FREQUENCY GENERATION AND OPTICAL SENSING}
본 발명은 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 반도체 레이저, 광도파로 및 격자부가 하나의 기판상에 하이브리드 집적되게 구성하되, 격자부의 일부 격자의 반사파장을 조절하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 초고속 통신, 분자 분광학, 또는 천체 물리학에 있어서, 빛과 전파의 경계영역 중간에 있는 테라헤르츠(THz) 주파수를 발생시키고 조절할 수 있는 레이저가 필요하며, 현재 공업, 의학, 약학, 바이오, 농업, 그리고 안전 분야 등의 다양한 산업 분야에서 새로운 전자파인 테라헤르츠 주파수의 이용이 요구된다. 이를 위해, 테라헤르츠 주파수 발생용 레이저 시스템에서 두 개의 파장이 동시에 발진하여 나오는 레이저를 광전도성 안테나로 입사시켜 빛 혼합에 의한 방법으로 테라헤르츠 주파수를 발생시키는 방법이 많이 이용되고 있다. 두 개의 파장이 동시에 나오는 레이저는 격자를 외부 공진기용 반사경으로 이용한 외부 공진기 형태의 레이저 시스템을 통하여 얻는 방법이 많이 이용되고 있다. 예컨대, M. Matus, M. Kolesik, J.V. Moloney, M. Hofmann, S.W. Koch, "Dynamics of two-color laser systems with spectrally filtered feedback", J. Opt. Soc. Am. B, Vol. 21, No. 10, pp. 1758-1771, 2004에는 격자를 이용하여 외부 공진기 형태의 레이저 시스템을 통하여 두 개의 파장을 얻는 예가 개시되어 있다.
상기와 같은 종래 기술을 도 13을 참조하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
반도체 레이저(1)에서 출사된 레이저 광은 두 개의 암(Arm) 형태로 구성되어 있는 각각의 경로로 나뉘어져 도파되고 격자(10)와 V 형태의 거울(80)로부터 서로 다른 브라그(Bragg) 파장의 빛이 방출되어, 반도체 레이저와의 공진기 내에서 왕복 진행하도록 구현된 외부 공진기 레이저 시스템이다. 또한, 두 개의 Arm 형태로 구성되어 있는 각각의 경로 중의 하나의 경로에 있는 V 형태 거울(80)의 위치를 조절하거나, 공진기 길이를 조절하여 줌으로써 출력되는 레이저의 두 개의 파장의 파장간격을 조절하여 주도록 구현된 외부 공진기 레이저 시스템이다.
그러나, 이러한 종래의 레이저 시스템의 경우에는, 레이저 시스템이 크고, 공진기 길이가 길어 레이저 광의 세기 및 주파수(또는 파장)가 안정적이지 못하다는 문제점이 있었다. 또한, 격자(10)와 V 형태의 거울(80) 사이의 정렬에도 어려움이 있으며, 반도체 레이저로 되돌아가는 브라그 파장의 조절을 위하여 여러 파라미터들을 조절하는 경우에도 정확성이 떨어지고 레이저 시스템이 복잡해진다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 하나의 평판도파로(Planar Lightwave Circuit, PLC) 칩에 하이브리드 집적화 기술을 이용하여 반도체 레이저와 두 개의 서로 다른 브라그(Bragg) 파장을 갖는 격자를 구현함으로써 레이저 시스템을 작게 하여 공진기 길이를 최소로 줄일 수 있고, 아울러 출력되는 레이저가 안정적이게 한 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템은, 양측면이 각각 고반사 코팅 및 무반사 코팅된 반도체 레이저; 상기 반도체 레이저의 무반사 코팅된 측면에 연결되어, 상기 반도체 레이저로부터의 광의 통로를 제공하는 광도파로; 및 상기 반도체 레이저로부터 출력되어 상기 광도파로를 통해 전달되는 다수의 파장 중에서 서로 다른 두 개의 브라그 파장을 갖는 격자부;를 포함하되, 상기 격자부는 제1 격자 및 제2 격자를 포함하며, 상기 반도체 레이저, 광도파로 및 격자부는 하나의 평판도파로 칩에 하이브리드 집적된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1 격자 및 제2 격자는 직렬로 연결되도록 구성될 수 있다.
다르게는, 상기 제1 격자 및 제2 격자는 병렬로 연결되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 격자는, Λ1의 주기로 굴절률 n1 및 굴절률 n2를 반복적으로 갖도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 격자는, Λ2의 주기로 굴절률 n3 및 굴절률 n4를 반복적으로 갖도록 구성될 수 있다. 여기서, n3 및 n4 중의 하나는 n1 또는 n2와 동일한 값을 갖도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 두 파장 레이저 시스템은 상기 제1 격자 또는 제2 격자 중의 하나의 온도를 상승시키는 히터를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 히터는 Cr-Au 박막 히터일 수 있다.
바람직하게는, 상기 히터는 상기 격자부가 위치한 코어층의 상부인 상부 클래딩층의 표면에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 히터는 온도를 상승시키고자 하는 격자의 직상부에 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 격자부는 실리카로 제작될 수 있다.
다르게는, 상기 격자부는 열광학성 폴리머로 제작될 수 있다.
바람직하게는, 상기 격자부, 상기 광도파로 및 상기 칩의 기판의 온도를 일정하게 유지하기 위해, 상기 격자부 및 상기 기판 아래에 배치된 TEC(Thermoelectric cooler) 및 서미스터(thermistor)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 기판은 실리콘으로 제작될 수 있다.
다르게는, 상기 평판도파로 칩은 전기광학 결정 또는 전기광학 폴리머로 제작될 수 있다.
바람직하게는, 상기 칩의 상부 클래딩 표면에 하나의 전극이 구비되고, 하부 클래딩 및 기판 사이에 하나의 전극이 구비되되, 상기 전극의 쌍은 광 도파로의 진행방향으로 주기적으로 배치되도록 구성될 수 있다.
다르게는, 상기 격자부의 양 측면에 전극들이 각각 구비되며, 상기 전극의 쌍은 광 도파로의 진행방향으로 주기적으로 배치되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 히터의 동작에 따라, 온도가 상승되는 격자의 주기 및 굴절률이 변하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 히터의 동작에 따라, 온도가 상승되는 격자의 브라그 파장이 변하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 격자부의 출력단을 통해 출력되는 빔을 광전도 물질에 혼합시킴으로써 테라헤르츠 파를 발생시키도록 구성할 수 있으며, 상기 광전도 물질(photoconductive material)은 "Optical and Quantum Electronics 32권(pp. 503-520, 2000)"에 발표된 "Generation of coherent terahertz radiation by photomixing of dual-mode lasers" 논문에 예시된 바와 같이 광전도 스위치(photoconductive switch) 또는 안테나 역할을 하도록 구성될 수 있다.
상기 광전도 물질로서는 저온에서 성장한 GaAs가 많이 이용되는데, 두 개의 금속전극 사이의 갭에 저온에서 성장한 GaAs가 배치된 상태에서 본 발명에 따른 두 파장 레이저 시스템에서 나오는 빔이 상기 두 금속 전극 사이에 입사되는 경우, 상기 금속 전극에 진동하는(oscillating) 광전류가 발생하게 되어, 안테나처럼 테라 헤르츠 비트 주파수에 해당하는 테라헤르츠 주파수를 갖는 전자기파가 방출된다.
바람직하게는, 상기 테라헤르츠 주파수는 0.01THz ~ 10THz의 범위 이도록 구성될 수 있다.
상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 하나의 평판도파로 칩에 하이브리드 집적기술을 이용하여 반도체 레이저를 구비하고, 일부 격자의 파장을 조절하도록 히터를 구비하여, 소형이고 가격이 저렴하며 레이저 출력이 안정적인 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 구현할 수 있다.
또한, 쉽고 정확하게 격자의 반사파장 조절이 가능하여 튜닝이 가능한 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 구현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 관해 보다 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 구현하기 위해서 평판도파로 칩에 집적한 외부 공진기용 반사경인 격자부(10)의 구성을 나타낸다.
상기 격자부(10)는 제1 격자(20) 및 제2 격자(30)를 포함하도록 구성되되, 상기 제1 격자(20)는 굴절률이 n1과 n2 값을 반복적으로 갖는 여러 층들로 구성되며, 상기 제2 격자(30)는 굴절률이 n3와 n4 값을 반복적으로 갖는 여러 층들로 구성 된다. 상기 제1 격자(20)는 굴절률 n1과 n2 값이 반복되는 주기를 Λ1으로 하되, 상기 제2 격자(30)는 굴절률 n3와 n4 값이 반복되는 주기를 Λ1과는 다른 Λ2로 하여, 각각의 주기에 해당하는 반사 파장을 갖도록 함으로써, 두 개의 파장을 갖는 레이저를 구현할 수 있도록 한다. 여기서, n3 또는 n4는 n1 또는 n2 와 같을 수도 있다. 상기 제1 격자(20) 및 제2 격자(30)는 서로 직렬로 연결되며, 반도체 레이저로부터 먼 쪽에 상기 제1 격자(20)가 구비된다.
상기 격자부는, 평판도파로 칩에 위상마스크를　정렬시키고，자외선(UV)을　조사시킴으로써, 또는 레이저 간섭계로　생성될 수 있다. 이 밖에도, 상기 격자부를 제작하는 방법에는 포토리소그래피 공정을 통해서 제작하는 방법, 전자빔리소그래피(E-beam lithography) 공정을 통해서 제작하는 방법, 플라즈마에칭 방법, 반응성이온에칭(Reactive ion etching) 방법, 임프린팅(Nano-imprinting) 방법 등이 있다. 상기 격자부에 있어서, 각각의 주기에 따른 발진 파장(λ)은 다음과 같이 격자의 주기(Λ)와 평판도파로 칩의 코어층의 유효굴절률(n eff )에 따라 결정된다.
λ=2n eff Λ
따라서, 상기 격자부(10)의 각 격자는,　서로　다른　주기, Λ1, Λ2 또는 유효굴절률 neff1, neff2를　갖도록　구성되어　있으므로, 서로　다른　두　개의　파장(λ1, λ2)이　발진되게　된다. 한편, 제1 격자의 주기 Λ1 및 제2 격자의 주기 Λ2 가 같은 값이더라도(Λ1=Λ2), 각 격자 내의 굴절률(n1, n2) 및 굴절률(n3, n4)이 서로 다른 값을 갖도록 함으로써, 제1 격자 및 제2 격자의 유효굴절률 값을 다르게 하여, 마찬가지로 서로 다른 두 개의 파장(λ1, λ2)이　발진되게 하는 것이 가능하다. 상기 제1 격자(20)와 제2 격자(30)는 그 사이에 일정한 간격을 둘 수 있다.
상기 평판도파로 칩은 상부 클래딩층, 하부 클래딩층 및 양 클래딩 층 사이의 코어층으로 구성되며, 빛이 진행하도록 더 높은 굴절률을 갖는 상기 코어층에 상기 격자부(10)가 구비되는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 구현하기 위해서 평판도파로 칩에 집적한 외부 공진기용 반사경인 격자부(10)의 구성을 나타낸다.
상기 격자부(10)는, 제1 격자(20) 및 제2 격자(30)를 포함하도록 구성되되, 상기 제1 격자(20)는 굴절률이 n1과 n2 값을 반복적으로 갖는 여러 층들로 구성되며, 상기 제2 격자(30)는 굴절률이 n3와 n4 값을 반복적으로 갖는 여러 층들로 구성된다. 상기 제1 격자(20)는 굴절률 n1과 n2 값이 반복되는 주기를 Λ1으로 하되, 상기 제2 격자(30)는 굴절률 n3와 n4 값이 반복되는 주기를 Λ1과는 다른 Λ2로 하여, 각각의 주기에 해당하는 반사 파장을 갖도록 함으로써, 두 개의 파장을 갖는 레이저를 구현할 수 있도록 한다. 여기서, n3 또는 n4는 n1 또는 n2 와 같을 수도 있다. 상기 제1 격자(20) 및 제2 격자(30)는 서로 병렬로 반도체 레이저(미도시)와 연결된다. 앞서 도 1에서 설명한 바와 같이, 서로 다른 두 개의 파장(λ1, λ2)이　발진되도록 하기 위해, 각 격자의 주기 Λ가 반드시 서로 달라야 하는 것이 아니며, 마찬가지로 각 격자를 구성하는 층들의 굴절률들(n1, n2, n3, n4) 모두가 반드시 서로 다른 값을 가져야 하는 것은 아니다. 즉, 격자부(10)를 구성함에 있어서, 제1 격자(20)에 있어서의 일부 층 및 제2 격자(30)에 있어서의 일부 층에만 특유의 굴절률을 갖도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1 격자(20)의 굴절률 n1 및 제2 격자(30)의 굴절률 n3가 동일한 값을 갖되, 나머지 굴절률은 다른 값을 갖도록 구성할 수 있다(n1=n3≠n2≠n4). 더 나아가서는, 상기 굴절률 n1 및 굴절률 n3가 광도파로의 굴절률과 동일하도록 구성할 수도 있다.
도 2의 격자부의 형성 방법 또한 도 1의 격자부의 형성 방법과 크게 다르지 않으며, 파장 또한 각 격자의 주기와 유효굴절률에 따를 것이므로, 도 1에서와 같이 서로 다른 두 개의 파장이 발진되게 된다. 또한, 도 2의 격자부는 코어층에 구비되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 나타낸 것으로서, (a)는 위에서 내려다본 평면도이고, (b)는 측면에서 바라본 단면도이며, (c)는 동작원리를 나타내는 동작도이다.
도 3은 평판도파로 칩에 반도체 레이저(1) 및 외부 공진기용 반사경 역할을 하는 격자부(10)가 하이브리드 집적된 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템을 도시하고 있는데, 상기 평판도파로 칩은 실리콘으로　이루어진　기판(101),　실리카 혹은 폴리머로 이루어진, 빛이　진행하는 광도파로인　코어층(102), 및　상기 코어층의　상하부에　위치하며 코어층 보다 낮은 굴절률을 갖는 클래딩층(103)으로　이루어져　있다. 상기 반도체 레이저(１)의 양측면 중 한쪽 면은 고반사(High Reflection, HR) 코팅되어 있고, 다른 한쪽 면은 무반사(Anti Reflection, AR) 코팅되어 있다. 상기 격자부(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 주기로 각각의 굴절률이 반복되도록 구비된 제1 격자(20)와 제2 격자(30)로 구성되어, 각각의 주기에 해당하는 반사 파장(λ1, λ2)을 갖게 된다. 상기　격자부(10)는　외부　공진기용　반사경으로서　반사율이　100%가 아닌 것이 바람직하다. 상기 반도체 레이저(1)와 상기 격자부(10)는 공진기로 구현된 것으로서, 상기 반도체 레이저(1)에서 나오는 다수의 파장의 레이저광이 코어층(102)의 광도파로를 따라 진행하다가 Λ2의 주기를 갖는 제2 격자(30)에서 파장 λ2가 반사되어 상기 반도체 레이저(1)로 되돌아가고, 나머지 다른 파장들의 레이저광은 계속하여 광도파로를 따라 진행하다가 다시 Λ1의 주기를 갖는 제1 격자(20)에서 파장 λ1이 일부 반사되어 상기 반도체 레이저(1)로 되돌아가게 됨으로써, 상기 반도체 레이저(1)와 격자부(10) 사이에 파장 λ1과 λ2의 레이저 발진이 일어나게 된다. 이때, 상기 격자부(10)의 반사율은 100%가 아니므로, 상기 격자부(10)의　출력단으로　발진파장의　레이저광이　나오 게　된다. 즉, 상기 격자부의 출력단에 λ1, λ2의 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 동시에 발진되어 출력된다.
이와 관련하여, 두 개의　파장(λ1, λ2)과　파장 간격(Δλ)에　따라서　다음과　같이　비트주파수가　결정된다．
Figure 112008035300597-PAT00001
이　때, 두　개의　발진 모드는　상호　간섭적이고,　출력　세기(I(t))는　다음과　같이　두　개의　서로　다른　발진모드의　세기(I1, I2)와　비트주파수(Δf)로　결정된다．
Figure 112008035300597-PAT00002
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 나타낸 것으로서, (a)는 위에서 내려다본 평면도이고, (b)는 측면에서 바라본 단면도이며, (c)는 동작원리를 나타내는 동작도이다.
본 실시예에 따른 레이저 시스템 또한, 평판도파로 칩에 반도체 레이저(1) 및 외부 공진기용 반사경 역할을 하는 격자부(10)가 하이브리드 집적되어 있는데, 상기 평판도파로 칩은 도 3에 도시된 실시예에서와 마찬가지로 주로 실리콘으로　이루어진　기판(101),　주로 실리카 혹은 폴리머로 이루어진, 빛이　진행하는 광도파로인　코어층(102),　및 상기 코어층의　상하부에　위치하며 코어층 보다 낮은 굴절률을 갖는 클래딩층(103)으로　이루어져　있다. 상기 반도체 레이저(１) 또한 양측면 중 한쪽 면은 고반사(High Reflection, HR) 코팅되어 있고, 다른 한쪽 면은 무반사(Anti Reflection, AR) 코팅되어 있다. 상기 격자부(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 다른 주기로 각각의 굴절률이 반복되도록 구비된 제1 격자(20)와 제2 격자(30)로 구성되며, 상기 제1 격자(20) 및 제2 격자(30)가 병렬로 연결되어, 각각의 주기에 해당하는 반사 파장(λ1, λ2)을 갖게 된다. 상기　격자부(10)는　외부　공진기용　반사경으로서　반사율이　100%가 아닌 것이 바람직하다. 상기 반도체 레이저(1)와 상기 격자부(10)는 공진기로 구현된 것으로서, 상기 반도체 레이저(1)에서 나오는 다수의 파장의 레이저광이 코어층(102)의 광도파로를 따라 진행하다가, Λ2의 주기를 갖는 제2 격자(30)에서 파장 λ2가 반사되어 상기 반도체 레이저(1)로 되돌아가고, Λ1의 주기를 갖는 제1 격자(20)에서 파장 λ1이 일부 반사되어 상기 반도체 레이저(1)로 되돌아가게 됨으로써, 상기 반도체 레이저(1)와 격자부(10) 사이에 공진현상이 일어나 파장 λ1과 λ2의 레이저 발진이 일어나게 된다. 이때, 상기 격자부(10)의 반사율은 100%가 아니므로, 상기 격자부(10)의　출력단으로　발진파장의　레이저광이　나오게　되는데, 제1 격자(20) 및 제2 격자(30) 의 출력단으로 파장 λ1 및 λ2가 출력된다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 나타낸 것으로서, 도 3과 마찬가지로 (a)는 위에서 내려다본 평면도이고, (b)는 측면에서 바라본 단면도이며, (c)는 동작원리를 나타내는 동작도이다.
본 실시예에 따른 레이저 시스템 또한, 평판도파로 칩에 반도체 레이저(1) 및 외부 공진기용 반사경 역할을 하는 격자부(10)가 하이브리드 집적되어 있는데, 상기 평판도파로 칩은 도 3에 도시된 실시예에서와 마찬가지로 기판(101),　빛이　진행하는　광도파로인 코어층(102),　상기 코어층의　상부 및 하부에　위치하며 코어층 보다 낮은 굴절률을 갖는 클래딩층(103)으로　이루어져　있다. 상기 반도체 레이저(１) 또한 양측면 중 한쪽 면은 고반사(High Reflection, HR) 코팅되어 있고, 다른 한쪽 면은 무반사(Anti Reflection, AR) 코팅되어 있다. 상기 격자부(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 주기로 각각의 굴절률이 반복되도록 구비된 제1 격자(20)와 제2 격자(30)로 구성되며, 상기 제1 격자(20) 및 제2 격자(30)가 직렬로 연결된다. 본 실시예에 따른 레이저 시스템은 도 3에 도시된 제1 실시예의 구성에 더하여, 상기 격자부(10)가 위치한 코어층의 상부인 상부 클래딩층의 표면에 구비되어 제1 격자(20)의 온도를 상승시키는 히터(50)를 더 포함한다. 상기 히터는 상기 제1 격자(20)의 직상부에 구비되어, 상기 제1 격자(20)의 온도를 조절 하게 되는데, 상기 히터의 동작에 따른 온도 변화로 인해 격자의 주기 및 격자의 굴절률이 변하게 되어, 상기 제1 격자(20)에서의 반사 파장이 변하게 된다. 이 경우, 상기 평판도파로 칩은 온도 변화에 안정적인 실리카로 이뤄지기보다는 열광학성 폴리머로 이뤄지는 것이 바람직하다. 또한, 격자부(10)에 의한 발진 파장이 넓은 범위에서 조절되도록 하기 위해 높은 열광학계수(Thermo-optic Coefficient, TO)를 갖는 것이 바람직하며, 열광학계수가 -3.5× 10-4/℃인 불소가 함유된 아크릴레이트 계열의 폴리머 재질을 이용할 수 있다. 이 밖에도, 불소치환된 폴리아릴렌에테르, 아세틸렌 종단 불소첨가 폴리에테르(Acetylene terminated Fluorinated Polyethers), LFR 계열 폴리머, 방향족 에테르 폴리머, PMMA 계열 폴리머 등이 있다.
상기　히터(50)는　상기　격자부(10)의　제1 격자(20)의　온도를 조절하여 반사파장을 조절함으로써 전체 레이저 시스템의 발진파장을 조절하기 위한 것으로, Cr-Au 박막 히터가 이용될 수 있다. 만일, 폴리머　평판도파로 칩의　온도　상승에　따른　굴절률　변화가　마이너스성이면, 상기 격자부 중　더　단파장의　반사파장을　갖는　격자측에 구성하는　것이　바람직하다．상기 격자부(10)는 평판도파로 칩의 코어층에 구현되어 있으며, 제1 격자(20)의 직상부　클래딩층 표면상에 상기 히터(50)를 덮어　함께 집적한 형태로 구성되어 있다. 상기 히터(50)를 이용하여 λ１의 반사 파장을 갖는 제1 격자(20)의 온도를 상승시키면 광도파로의 굴절률이 변하게 되어 그에 따라 격자의 반사 파장을 이동시킬 수 있다. 이러한 시스템에서 상기 히터(50)를 통하여 열을 가하기 전에는 전술한 도 3에서와 같이, 평판도파로의 출력단에서 λ1, λ2의 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 동시에 발진되어 출력된다. 이후, 상기 히터(50)를 통하여 온도를 상승시킴으로써 제1 격자(20)의 반사 파장이 λ１에서 λ0, λ-1, λ-2, ..., λ－n과 같이 순차적으로 이동할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 상기 격자부(10) 및 기판(101) 아래에 TEC(Thermoelectric Cooler) 및 서미스터(Thermistor)를 부착하여 격자부(10), 평판도파로 및 기판(101)의 온도를 일정하게 해줄 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 반도체 레이저(1)에서 나오는 다수의 파장의 레이저광이 평판도파로를 따라 진행하다가 각각 Λ1과　Λ2의 주기를 갖는 제1 격자(20)와　제2 격자(30)의 브라그 반사파장 λ1(=2neffΛ1)과 λ２(=2neffΛ2)　만이 이들 격자에서 반사됨으로써 다수의 파장 중 λ1과 λ２에 해당하는 두　개의 파장만이 상기 반도체 레이저(1)로 되돌아가게　된다. 이러한 과정을 반복하면서 레이저 시스템은 λ1과 λ２에서 발진하게 된다. 그　후, 상기 제1 격자(20)의 직상부의 상부 클래딩층 표면에　집적되어　구성된　상기　히터(50)가　동작하여 상기 제1 격자(20)의 온도를　상승시킴에　따라, 코어층(102)의 광도파로를　따라　진행하는　레이저광은 제1 격자(20)에서 λ1과 다른 파장인 λ０에 해당하는 하나의 파장이 상기 반도체 레이저(1)로 되돌아가게 되고, 계속하여 상기 히터(50)가 제1 격자의 온도를 상승시킴으로써, 상기 제1 격자(20)에서 λ－１, λ－２, …, λ－n에 해당하는 반사 파장이 상기 반도체 레이저(1)로 되돌아가게 된다.
이로 인해, 격자부의 출력단에서 처음에는 λ1, λ2의 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 동시에 발진되었다가, 상기 히터(50)에 의해 상기 제1 격자(20)의 온도를 상승시킴에 의해, (λ０, λ2), (λ－１, λ2),…,(λ－n, λ2)와 같은 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 순차적으로 발진되어 출력된다. 이때, 상기 λ－n~λ2의 반사 파장은 상기 반도체 레이저(1)에서 나오는 다수의 파장의 레이저광과 동시에 매칭이 되는 파장이며, 상기 반도체 레이저(1)의 동작전류는 전술한 도 3의 레이저 시스템에서의 것과 같게 한다. 상기 히터(50)는 전극선을 연결하고 전류 또는 전압을 인가하여 히터의 온도를 조절할 수 있다.
두 개의 발진파장의 파장 간격을 조절하기 위해, 본 실시예와 같이 히터를 이용하는 대신, 전계 또는 전압을　이용하여　두　개의　발진파장의　파장　간격을　조절할　수　있다. 이 경우, 열광학　재질의　평판도파로가　아닌　전기광학(Electro-optic, EO)결정이나　전기광학　폴리머를　이용한　전기광학　재질의　평판도파로가 이용된다. 전기광학 폴리머는 폴링(poling)을 거쳐 이용되는데, 폴링된 폴리머는 큰 선형 전기광학계수를 갖기 때문에, 전계가 형성된 경우 그 굴절률이 변하는 원리를 이용하는 것이다. 이용될 수 있는 전기광학 폴리머로는 예를 들어 P-니트로아닐린n-폴리비닐알콜(p-nitroaniline n-polyvinylalcohol)과 APC-CLD-1 등이 있다. 여기서, APC-CLD-1은 게스트-호스트 폴리머로서, 페닐테트라앤 브릿지(phenyltetraene bridge)를 갖는 매우 비선형적인 크로모포(CLD-1) 및 아몰퍼스 폴리카보네이트(APC, amorphous polycarbonate)로 구성되며, 폴링된 후에 1550nm의 파장에서 r33=43pm/V의 높은 전기광학계수를 갖는다.
전극으로서는 예를 들어 금(Au)과 같은 도전성 금속이 사용되며, 상기 전극은 코어층 상하부에 배치될 수 있는데, 보다 구체적으로는 상부 클래딩층 상에 적층된 하나의 전극 및 하부 클래딩층 아래와 기판의 상부 사이에 적층된 하나의 전극의 쌍으로 구성하되, 상부의 전극에 인가 전압을 인가하고 하부의 전극은 접지시키거나 또는 상부의 전극을 접지하고 하부의 전극에 인가 전압을 인가하는 방식으로 운용가능하다. 상기 전극의 배치는 도파로의 진행방향에서 볼 때 일정 주기를 갖도록 될 수 있는데, 예를 들어, 해당 격자 내의 주기 Λ가 a라면, 상기 전극의 도파로 진행방향 길이는 b가 되도록 하되(a>b), a-b에 해당하는 간격만큼은 전극을 배치하지 않은 채, 해당 배열이 반복되도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 전기광학 효과를 이용하여 파장 간격을 조절하고자 하는 경우에는 제1 격자와 제2 격자를 모두 전계(또는 전압)을 이용하여 조절할 수 있다. 마찬가지 방식으로, 해당 격자의 측면에 전극을 배치하여 전압을 인가하는 것 또한 가능하다.
한편, 두 파장 레이저 시스템을 구현하는데 있어서, 만일 파장 간격을 조절할 필요가 없거나, 파장 간격을 아주 적게 조절할 필요가 있을 때는, 열광학계수가 큰 폴리머 재질을 이용하는 대신, 시스템의 온도 안정성을 고려하여 열광학계수 값이 적은 실리카 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 나타낸 것으로서, 도 3과 마찬가지로 (a)는 위에서 내려다본 평면도이고, (b)는 측면에서 바라본 단면도이며, (c)는 동작원리를 나타내는 동작도이다.
본 실시예에 따른 레이저 시스템 또한, 평판도파로 칩에 반도체 레이저(1) 및 외부 공진기용 반사경 역할을 하는 격자부(10)가 하이브리드 집적되어 있는데, 상기 평판도파로 칩은 기판(101),　빛이　진행하는　광도파로인 코어층(102),　상기 코어층의　상부 및 하부에　위치하며 코어층 보다 낮은 굴절률을 갖는 클래딩층(103)으로　이루어져　있다. 상기 반도체 레이저(１) 또한 양측면 중 한쪽 면은 고반사(High Reflection, HR) 코팅되어 있고, 다른 한쪽 면은 무반사(Anti Reflection, AR) 코팅되어 있다. 상기 격자부(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 다른 주기로 각각의 굴절률이 반복되도록 구비된 제1 격자(20)와 제2 격자(30)로 구성되며, 상기 제1 격자(20) 및 제2 격자(30)가 병렬로 연결된다. 본 실시예에 따른 레이저 시스템은 도 4에 도시된 제2 실시예의 구성에 더하여, 상기 격자부(10)가 위치한 코어층의 상부인 상부 클래딩층의 표면에 구비되어 제1 격자(20)의 온도를 상승시키는 히터(50)를 더 포함한다.
이는 출력되는 두 개의 파장 간의 간격을 조절하고, 또한　비트주파수를　조절하고자 한 것으로서, 이때 평판도파로 칩은　상기　히터(50)를　이용한　온도의　조절에　의해 광도파로의　굴절률이　잘　변하고　그에 따라　상기　격자부(10)의　반사파장이　잘　조절되도록,　온도변화에　안정적인　실리카 보다는,　폴리머 로　제작되는　것이　바람직하다.
이러한 구성에서, 상기 히터(50)를 이용한 온도의 조절 전에는, 도 4에서와 같은 원리로서, 격자부의 두 개의 출력단에서 공통되게 λ1, λ2의 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 함께 동시에 발진되어 출력된다. 이후, 상기 히터(50)에 의해 상기 제1 격자(20)의 온도를 상승시킴에 의해, 반사 파장이 λ１에서 λ－n까지로 순차적으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 반도체 레이저(1)에서 나오는 다수의 파장의 레이저광이 광도파로를 따라 진행하다가 양 갈래로 갈라져, Λ1과　Λ2의 주기를 갖는 제1 격자(20)와　제2 격자(30)를 만나 각각 이들의 브라그 반사 파장 λ1과 λ２만이 반사됨으로써, 다수의 파장 중 λ1과 λ２에 해당하는 두　개의 파장이 상기 반도체 레이저(1)로 되돌아가게　된다. 그　후, 상기 히터(50)에 의해 상기 제1 격자(20)의　온도를　상승시킴에　따라, 광도파로를　따라　진행하는　레이저광은 Λ1의 주기를 갖는 제1 격자(20)에서 λ０의 반사 파장만을 반사시킴으로써 λ０에 해당하는 하나의 파장이 상기 반도체 레이저(1)로 되돌아가게 되고, 계속하여 상기 히터(50)의 온도를 상승시킴으로써, 상기 제1 격자(20)에서 λ－１, λ－２, ... ,λ－n에 해당하는 반사 파장이 상기 반도체 레이저(1)로 되돌아가게 된다. 이와 같이, 두 개의 출력단에 λ1, λ2의 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 동시에 발진되었다가, 상기 히터(50)를 이용하여 점차적으로 온도를 상승시킴으로써, (λ０, λ2), (λ－１, λ2),…,(λ－n, λ2)와 같은 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 순차적으로 발진되어 출력된다. 이때, 상기 λ－n~λ2의 반사 파장은 상기 반도체 레이저(1)에서 나오는 다수의 파장의 레이저광과 동시에 매칭이 되는 파장이며, 상기 반도체 레이저(1)의 동작전류는 전술한 도 4의 레이저 시스템에서의 것과 같게 한다. 상기 히터(50)는 전극선을 연결하고 전류, 전압을 인가하여 열을 조절할 수 있다.
두 개의 발진파장의 파장 간격을 조절하기 위해, 본 실시예와 같이 히터를 이용하는 대신, 전계를　이용하여　두　개의　발진파장의　파장　간격을　조절할　수　있다. 이 경우, 열광학　재질의　평판도파로가　아닌　전기광학(Electro-optic, EO)결정이나　전기광학　폴리머를　이용한　전기광학　재질의　평판도파로 칩이 이용된다.
한편, 두 파장 레이저 시스템을 구현하는데 있어서, 만일 파장 간격을 조절할 필요가 없거나, 파장 간격을 아주 적게 조절할 필요가 있을 때는, 열광학계수가 큰 폴리머 재질을 이용하는 대신, 시스템의 온도 안정성을 고려하여 열광학계수 값이 적은 실리카 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의 사시도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 직렬로 구성된 격자부(10)가 서로 다른 두 개의 반사 파장을 갖도록 구성된 경우, 본 실시예에 따른 두 파장 레이저 시스템의 출력단으로 서로 다른 파장의 레이저 파장이 동시에 발진 되어 출력된다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의 사시도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 병렬로 구성된 격자부(10)가 서로 다른 두 개의 반사 파장을 갖도록 구성된 경우, 본 실시예에 따른 두 파장 레이저 시스템의 출력단으로 서로 다른 파장의 레이저 파장이 동시에 발진되어 출력된다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의 사시도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 직렬로 구성된 격자부(10) 중 하나의 격자의 직상부에 히터(50)를 구비한 상태에서, 최초 히터의 동작 없이 레이저 시스템을 동작시켜 λ1, λ2의 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 동시에 발진/출력시켰다가, 히터(50)를 동작시켜 해당 격자의 온도를 상승시킴에 따라, λ０, λ2의 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 동시에 발진/출력되었다가, (λ－１, λ2 ), …, (λ－n, λ2)와 같은 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 순차적으로 발진/출력된다.
도 10은 본　발명의 제4 실시예에　따른　테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의　사시도이다. 도 6에서와 같이 병렬로 구성된 격자 부(10) 중 하나의 격자의 직상부에 히터(50)를 구비한 상태에서, 최초 히터의 동작 없이 레이저 시스템을 동작시켜, λ1, λ2의 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 동시에 발진/출력시켰다가, 히터(50)를 동작시켜 해당 격자의 온도를 상승시킴에 따라, λ０, λ2의 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 동시에 발진/출력되었다가, (λ－１, λ2 ), …, (λ－n, λ2)와 같은 서로 다른 두 개의 레이저 파장이 순차적으로 발진/출력된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의 스펙트럼을 나타낸　것으로서, (a)는 제1 실시예 및 제2 실시예의 경우에 해당하는 원리도이고, (b)는 제3 실시예 및 제4 실시예에　해당하는　원리도이다.
(a)의 경우는 반도체 레이저에서 나오는 다수의 파장(λ-n~λn)의 레이저광 중에서 격자에서 반사되는 서로 다른 두 개의 파장(λ1, λ２)이 동시에 매칭이 되어 λ1, λ２의 두 개의 파장이 발진하는 원리를 나타낸다.
(b)의 경우는 두 개의 서로 다른 반사파장을 갖는 격자에서 하나의 반사파장만을 순차적으로 이동시켜 줌으로서, 두 개의 파장의 간격을 조절하고 비트주파수를 조절할 수 있는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 레이저 시스템의 경우로서, 반도체 레이저에서 나오는 다수의 파장(λ-n~λn)의 레이저광 중에서 격자에서 반사되는 서로 다른 두 개의 파장(λ1, λ２)이 매칭되었다가, λ1의 반사파장을 갖는 격자의 온도를 조절하여 줌으로써 반도체 레이저에서 나오는 다수의 파장의 레이저광과 격자에서 반사되는 서로 다른 두 개의 파장이 λ1, λ２에서 λ-n, λ２로 순차적으로 매칭이 되어 발진하는 원리를 나타낸다.
만일, 열광학계수가 -3.5×10-4/℃인 재질의 온도를 10℃ 상승시키는 경우, 재질의 열팽창계수를 무시하는 경우, -3.5×10-3의 굴절률 변화가 생기고, 이로 인해서 발진 파장 λ1이 0.23％ 감소하게 된다.
도 12는 본　발명에　따른　테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의 출력 스펙트럼을 나타낸　것으로서 도 11의 (a)의 경우에 해당되며, 다수의 종모드를 가지는 반도체 레이저와 두 개의 서로 다른 반사파장을 갖는 격자부로 이루어진 레이저 시스템으로부터 두 개의 서로 다른 파장이 매칭되어 동시에 발진하는 레이저의 출력 스펙트럼을 나타낸다.
이상까지 본 발명의 실시예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명의 보호 범위는 상기 실시예에 의해 제한되지 않으며, 본 명세서의 기재의 다양한 변경, 변형 및 이용하는 구성은 본 발명의 특허청구범위에 의해 특정되는 보호범위를 벗어날 수 없음이 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 명세서에서는 두파장(two wavelengths, two colors 혹은 dual modes)을 방출하는 안정된 듀얼모드 레이저(dual-wavelength, 혹은 two color laser)에 대한 발명에 대해 주로 설명하였으나, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 포토믹싱(photomixing) 방법을 통해서, 테라헤르츠 주파수를 발생시킬 수 있기 때문에, 초고속 통신, 고분해능 분자 분광학, 천체 물리학 등의 분야에서 많이 응용되는 테라헤르츠파 발생장치에서 핵심기술에 해당되는 발명이다. 일반적으로 테라헤르츠 주파수는 0.1THz에서 10THz 범위에 해당되지만, 본 발명의 테라헤르츠 주파수는 0.01THz에서 10THz까지를 포함한다. 두 파장 레이저를 이용한 광센서는 단일 파장을 이용한 광센서에 비해서 정확도뿐만 아니라 안정성도 높여줄 수 있는 장점이 있으며, 레이저 간섭계에 사용되는 경우, 정확한 측정 범위(unambiguous range)를 넓게 해 줄 수 있다.
본 발명의 두 파장을 이용한 광센서의 응용 분야는 바이오 센서, 가스 센서, 환경 센서, 화학 센서, 스트레인 센서, 거리측정 센서 등이 있다.
또한, 본 발명의 레이저 시스템은, 파장간격의 조절이 가능한 두 개 또는 그 이상의 파장이 방출되는 레이저가 필요한 WDM(Wavelength Division Multiplexing)용 또는 센서 시스템용 또는 측정용 광원으로 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 구현하기 위해서 평판도파로 칩에 집적한 외부 공진기용 반사경인 격자부(10)의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 구현하기 위해서 평판도파로 칩에 집적한 외부 공진기용 반사경인 격자부(10)의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 나타낸 것으로서, (a)는 위에서 내려다본 평면도이고, (b)는 측면에서 바라본 단면도이며, (c)는 동작원리를 나타내는 동작도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 나타낸 것으로서, (a)는 위에서 내려다본 평면도이고, (b)는 측면에서 바라본 단면도이며, (c)는 동작원리를 나타내는 동작도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 나타낸 것으로서, 도 3과 마찬가지로 (a)는 위에서 내려다본 평면도이고, (b)는 측면에서 바라본 단면도이며, (c)는 동작원리를 나타내는 동작도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템을 나타낸 것으로서, 도 3과 마찬가지로 (a)는 위에서 내려다본 평면도이고, (b)는 측면에서 바라본 단면도이며, (c)는 동작원리를 나타내는 동작도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의 사시도이다.
도 10은 본　발명의 제4 실시예에　따른　테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의　사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의 스펙트럼을 나타낸　것으로서, (a)는 제1 실시예 및 제2 실시예의 경우에 해당하는 원리도이고, (b)는 제3 실시예 및 제4 실시예에　해당하는　원리도이다.
도 12는 본　발명에　따른　테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템의 출력 스펙트럼을 나타낸　것이다.
도 13은 종래의 두 파장 레이저 시스템을 나타낸 것이다.
도면 주요부분을 표시하는 부호설명
1 : 반도체 레이저
10 : 격자부
20 : 제1 격자
30 : 제2 격자
50 : 히터
80 : V 형태의 거울
101 : 기판
102 : 코어층
103 : 클래딩층

Claims (20)

  1. 양측면이 각각 고반사 코팅 및 무반사 코팅된 반도체 레이저;
    상기 반도체 레이저의 무반사 코팅된 측면에 연결되어, 상기 반도체 레이저로부터의 광의 통로를 제공하는 광도파로; 및
    상기 반도체 레이저로부터 출력되어 상기 광도파로를 통해 전달되는 다수의 파장 중에서 서로 다른 두 개의 브라그 파장을 갖는 격자부;를 포함하되,
    상기 격자부는 제1 격자 및 제2 격자를 포함하며,
    상기 반도체 레이저, 광도파로 및 격자부는 하나의 평판도파로 칩에 하이브리드 집적된 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자 및 제2 격자는 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자 및 제2 격자는 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는, Λ1의 주기로 굴절률 n1 및 굴절률 n2를 반복적으로 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격자는, Λ2의 주기로 굴절률 n3 및 굴절률 n4를 반복적으로 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자 또는 제2 격자 중의 하나의 온도를 상승시키는 히터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 히터는 Cr-Au 박막 히터인 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 히터는 상기 격자부가 위치한 코어층의 상부인 상부 클래딩층의 표면에 구비되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 히터는 온도를 상승시키고자 하는 격자의 직상부에 구비되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 격자부는 실리카로 제작된 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 격자부는 열광학성 폴리머로 제작된 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 히터의 동작에 따라, 온도가 상승되는 격자의 주기 및 굴절률이 변하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 히터의 동작에 따라, 온도가 상승되는 격자의 브라그 파장이 변하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 격자부, 상기 광도파로 및 상기 칩의 기판의 온도를 일정하게 유지하기 위해, 상기 격자부 및 상기 기판 아래에 배치된 TEC(Thermoelectric cooler) 및 서미스터(thermistor)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 평판도파로 칩은 전기광학 결정 또는 전기광학 폴리머로 제작된 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 칩의 상부 클래딩 표면에 하나의 전극이 구비되고, 하부 클래딩 및 기판 사이에 하나의 전극이 구비되되,
    상기 전극의 쌍은 광 도파로의 진행방향으로 주기적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 격자부의 양 측면에 전극들이 각각 구비되며,
    상기 전극의 쌍은 광 도파로의 진행방향으로 주기적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 격자부의 출력단을 통해 출력되는 빔을 광전도 물질에서 혼합시킴으로써 테라헤르츠 파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광전도 물질은 안테나 역할을 하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 테라헤르츠 주파수는 0.01THz ~ 10THz의 범위인 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 주파수 발생 및 광센싱용 두 파장 레이저 시스템.
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WO2021096210A1 (ko) * 2019-11-11 2021-05-20 광주과학기술원 광의 위상을 가변할 수 있는 배열 안테나

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