KR20170079126A - 광학 시스템 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따른 광학 시스템은, 빛을 증폭 및 방출시키는 이득매질; 및 상기 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 파장가변 필터부는 특정 파장의 빛을 반사시키는 갈보 미러를 포함하고, 상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 특정 파장의 빛이 상기 이득매질을 통해 출력될 수 있다.
Description
본 발명은 광학 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시켜 선택적으로 출력시킬 수 있는 광학 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 파장가변 양자폭포 레이저(QCL; Quantum Cascade Laser)는 회절격자(diffraction grating)를 회전시켜 입사 각도를 변화시키는 방식이 활용되고 있다.
이에 의해 빛의 입사 각도에 따른 파장가변 레이저 광원이 구현될 수 있다.
이러한 파장가변 양자폭포 레이저(QCL; Quantum Cascade Laser)는 브래그 회절격자(Bragg's differaction grating)를 사용하여 온도에 따라 회절격자가 수축 팽창하는 성질을 이용하여, 사용 물질의 온도 변화속도에 따라 파장가변 속도를 결정할 수 있는데, 물질의 온도 변화의 속도가 비교적 느려 파장가변의 속도가 느리게 될 수 있다.
이에 따라서 다양한 파장가변 기술에 대하여 개발되고 있다.
예를 들어 2013년 10월 24일에 출원된 KR 2013-0127268에서는 '고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저'에 대하여 개시되어 있다.
또한, 2013년 8월 16일에 출원된 KR 2013-0097442에서는 '파장 가변형 파장 선택성 필터가 내장되는 광수신 모듈'에 대하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 갈보 미러(galvo mirror)의 회전에 의해 특정 파장의 빛을 연속적으로 발진시켜 출력할 수 있고, 갈보 미러의 회전 속도를 조절함으로써 스캐닝 속도를 조절할 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 갈보 미러를 활용함으로써 사용 물질의 온도 변화에 영향을 받지 않고 스캐닝할 수 있어 스캐닝 속도가 향상되고, 전체적인 구성을 단순화할 수 있고 소형화할 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 양자폭포 이득 매질을 구비하고, 회절격자, 갈보 미러 및 선택적 투과 요소에 골드, 실버 또는 알루미늄 코팅을 하여 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 빛을 발진시킬 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 링 캐비티에 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계로 마련된 파장가변 필터부를 연결함으로써 링 캐비티에서 발생된 노이즈를 제거할 수 있고, 하나의 파장가변 필터부에 복수 개의 링 캐비티가 병렬로 연결되어 보다 넓은 범위의 빛을 발진시킬 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 중적외선 영역에서 암모니아나 메탄을 포함하는 다양한 종류의 가스를 측정하는 센서 시스템에 활용될 수 있고, 링 형상으로 마련된 링 캐비티의 개수를 늘림으로써 보다 넓은 범위의 파장 대에서 파장가변 레이저를 발진시켜 더 많은 종류의 가스를 측정할 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광학 시스템은, 빛을 증폭 및 방출시키는 이득매질; 및 상기 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 파장가변 필터부는 특정 파장의 빛을 반사시키는 갈보 미러를 포함하고, 상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 특정 파장의 빛이 상기 이득매질을 통해 출력될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는 상기 이득매질에서 증폭된 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자를 더 포함하고, 상기 이득매질에서 증폭된 빛은 상기 회절격자에서 파장별로 서로 다른 각도로 회절되어 상기 갈보 미러 상에서 서로 다른 위치에 도달될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는 상기 회절격자 및 상기 갈보 미러 사이에 배치된 광 조절 요소를 더 포함하고, 상기 광 조절 요소는 상기 회절격자에서 분산된 빛이 상기 갈보 미러에 도달되도록 또는 상기 갈보 미러에서 반사된 빛이 상기 회절격자에 도달되도록 빛의 크기를 확대 또는 축소시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 이득매질에 연결된 선택적 투과 요소를 더 포함하고, 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 일부는 출력되고 상기 빛의 나머지 일부는 상기 이득매질에 전달되어 증폭될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광학 시스템은, 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 링 캐비티; 및 상기 링 캐비티에 연결되어 상기 링 캐비티에 입사된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 파장가변 필터부는 특정 파장의 빛을 반사시키는 갈보 미러를 포함하고, 상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 특정 파장의 빛이 상기 링 캐비티를 통해 출력될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 링 캐비티는, 빛을 증폭 및 방출시키는 이득매질; 상기 이득매질의 양 측에 배치되어 빛을 편광시키는 편광 조절기; 상기 링 캐비티 및 상기 파장가변 필터부 사이에서 빛을 순환시키는 광 순환기; 및 상기 광 순환기에 연결되어 상기 파장가변 필터부를 통과한 빛을 선택적으로 출력시키는 광 커플러;를 포함할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 편광 조절기는 상기 이득매질과 상기 광 순환기 사이 및 상기 이득매질과 상기 광 커플러 사이에 연결될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는, 상기 광 순환기에 연결되어 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자; 상기 회절격자에서 특정 파장으로 분산된 빛을 발진시키는 갈보 미러; 및 상기 회절격자 및 상기 갈보 미러 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절하는 광 조절 요소;를 포함하고, 상기 갈보 미러에서 발진된 빛은 상기 광 순환기에 전달될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는 상기 광 순환기 및 상기 회절격자 사이에 배치된 추가적인 광 조절 요소를 더 포함하고, 상기 추가적인 광 조절 요소에 의해 상기 링 캐비티에 입사된 빛이 상기 파장가변 필터부에 도달되고, 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛이 상기 링 캐비티에 도달될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광학 시스템은, 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 복수 개의 링 캐비티; 및 상기 복수 개의 링 캐비티 사이에 연결되어, 상기 복수 개의 링 캐비티에 각각 입사된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 복수 개의 링 캐비티에서 서로 다른 파장의 빛이 증폭될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는, 상기 복수 개의 링 캐비티에서 각각 증폭된 빛을 분산시키는 복수 개의 회절격자; 및 상기 복수 개의 회절격자에서 분산된 빛을 특정 파장의 빛으로 반사시키는 갈보 미러;를 포함하고, 상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 특정 파장의 빛의 발진이 유도될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는, 상기 복수 개의 회절격자 및 상기 갈보 미러 사이에 이격 배치된 복수 개의 광 조절 요소; 및 상기 복수 개의 링 캐비티 및 상기 복수 개의 회절격자 사이에 이격 배치된 복수 개의 추가적인 광 조절 요소;를 더 포함하고, 상기 복수 개의 광 조절 요소 및 상기 복수 개의 추가적인 광 조절 요소에 의해 빛의 크기가 조절될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 복수 개의 링 캐비티 사이에 연결된 광 커플러를 더 포함하고, 상기 광 커플러에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 일부는 외부로 출력되고 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 나머지 일부는 상기 복수 개의 링 캐비티에 각각 전달될 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 갈보 미러(galvo mirror)의 회전에 의해 특정 파장의 빛을 연속적으로 발진시켜 출력할 수 있고, 갈보 미러의 회전 속도를 조절함으로써 스캐닝 속도를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 갈보 미러를 활용함으로써 사용 물질의 온도 변화에 영향을 받지 않고 스캐닝할 수 있어 스캐닝 속도가 향상되고, 전체적인 구성을 단순화할 수 있고 소형화할 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 양자폭포 이득 매질을 구비하고, 회절격자, 갈보 미러 및 선택적 투과 요소에 골드, 실버 또는 알루미늄 코팅을 하여 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 빛을 발진시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 링 캐비티에 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계로 마련된 파장가변 필터부를 연결함으로써 링 캐비티에서 발생된 노이즈를 제거할 수 있고, 하나의 파장가변 필터부에 복수 개의 링 캐비티가 병렬로 연결되어 보다 넓은 범위의 빛을 발진시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 중적외선 영역에서 암모니아나 메탄을 포함하는 다양한 종류의 가스를 측정하는 센서 시스템에 활용될 수 있고, 링 형상으로 마련된 링 캐비티의 개수를 늘림으로써 보다 넓은 범위의 파장 대에서 파장가변 레이저를 발진시켜 더 많은 종류의 가스를 측정할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 2는 제2 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 3은 광 조절 요소 및 추가적인 광 조절 요소의 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 제3 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 5는 제3 실시예에 따른 광학 시스템에서 파장가변 필터부의 배치를 도시한다.
도 2는 제2 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 3은 광 조절 요소 및 추가적인 광 조절 요소의 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 제3 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 5는 제3 실시예에 따른 광학 시스템에서 파장가변 필터부의 배치를 도시한다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 1을 참조하여, 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)은 이득매질(100) 및 파장가변 필터부(110)를 포함할 수 있다.
상기 이득매질(gain medium; 100)은 광섬유 증폭기 또는 광섬유 레이저 구성에서 가장 핵심적인 부분으로써 빛을 증폭 또는 레이징(lasing)하는 역할을 할 수 있다.
이때, 이득매질(gain medium; 100)은 예를 들어 양자폭포 이득매질(Quantum cascade gain medium)로 마련되어, 3,700~1,0500nm의 신호광을 발생(또는 방출) 및 증폭시키는 수 있는 양자폭포 레이저를 구성할 수 있다.
이와 같이 이득매질(100), 특히 양자폭포 이득매질을 사용함으로써, 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 광원 소스를 증폭시킬 수 있다.
상기 이득매질(100)에서 증폭된 빛은 파장가변 필터부(110)로 안내될 수 있다.
이때, 이득매질(100) 및 파장가변 필터부(110)는 서로 이격 배치될 수 있으며, 이를 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계라고 할 수 있다.
상기 파장가변 필터부(110)는 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시킬 수 있다.
구체적으로, 파장가변 필터부(110)는 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자(112) 및 회절격자(112)에서 특정 파장으로 분산된 빛을 반사시키는 갈보 미러 Galvo mirror; 114)를 포함할 수 있다.
상기 회절격자(112)는 복수 개의 격자가 구비되어 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 회절시킬 수 있으며, 빛의 파장에 따라 빛의 회절 각도가 다르게 될 수 있다.
이때, 회절격자(112)에 예를 들어 알루미늄 코팅을 함으로써 중적외선 영역을 포함하는 넓은 파장 영역의 분산이 가능하게 할 수 있다.
또한, 회절격자(112)의 회절면에는 일정 간격으로 홈이 형성될 수 있으며, 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 갈보 미러(114)에 전달하도록 일정 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 추가적으로, 회절격자(112)는 제 위치에 고정된 상태로 유지되어, 회절격자(112)의 경사 각도가 일정하게 유지될 수 잇다.
상기 회절격자(112)로부터 이격되어 갈보 미러(114)가 배치될 수 있다.
상기 갈보 미러(114)는 갈바노 미러(Galvanometer mirror)라고도 불리며, 입력 전압에 의해 미러면의 각도가 변화될 수 있다.
구체적으로, 갈보 미러(114)의 미러면이 회절격자(112)를 향하여 배치되어, 갈보 미러(114)의 미러면에 회절격자(112)로부터 파장별로 분산된 빛이 도달될 수 있다.
도 1에는 평면형의 갈보 미러(114)가 도시되었으나, 갈보 미러(114)의 형상은 이에 국한되지 아니하며, 미러면에 도달된 빛을 반사시키거나 빛의 광로를 변경할 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.
게다가, 갈보 미러(114)에는 금, 은, 알루미늄을 포함하는 다양한 코팅을 하여 미러면의 반사율을 향상시킴으로써 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 파장을 반사 또는 스캐닝할 수 있다.
또한, 이득매질(100)에서 증폭된 빛은 회절격자(112)에서 파장별로 서로 다른 각도로 회절되어 갈보 미러(114)의 미러면 상에서 서로 다른 위치에 전달되어 반사될 수 있다.
예를 들어, 회절격자(112)에서 제1 파장으로 분산된 빛은 하나의 경로를 따라 갈보 미러(114)의 미러면 상에서 일 지점에 전달되어 반사될 수 있으며, 회절격자(112)에서 제2 파장으로 분산된 빛은 다른 경로를 따라 갈보 미러(114)의 미러면 상에서 다른 지점에 전달되어 반사될 수 있다.
이와 같이 회절격자(112)에서 서로 다른 파장으로 분산된 빛이 상호 간섭 없이 서로 다른 경로를 통해 갈보 미러(114)에 전달되고 갈보 미러(114)로부터 반사되어, 추후 특정 파장의 빛만을 출력 가능하게 할 수 있다.
이때, 갈보 미러(114)는 미러면의 경사 각도 조절하도록 회전될 수 있다.
이때, 갈보 미러(114)는 회전축을 중심으로 360도 회전 운동되거나, 일정한 각도 범위 내에서 피봇 운동할 수 있다.
이를 위해, 구체적으로 도시되어 있지는 않으나, 갈보 미러(114)에는 갈보 미러(114)를 회전시키는 구동 모터가 장착되어, 갈보 미러(114)가 회전축을 중심으로 회전 또는 피봇될 수 있다.
이때, 갈보 미러(114)의 회전에 의하여 회절격자(112)로부터 갈보 미러(114)에 도달된 지점과 갈보 미러(114)로부터 회절격자(112)에 반사되는 지점이 갈보 미러(114)의 미러면 상에서 서로 다르게 될 수 있다.
예를 들어, 갈보 미러(114)가 시계 방향으로 회전되는 경우, 갈보 미러(114)로부터 회절격자(112)에 반사되는 지점은 회절격자(112)로부터 갈보 미러(114)에 도달된 지점으로부터 반시계 방향으로 이격되어 위치될 수 있다.
반면, 갈보 미러(114)가 반시계 방향으로 회전되는 경우, 갈보 미러(114)로부터 회절격자(112)에 반사되는 지점은 회절격자(112)로부터 갈보 미러(114)에 도달된 지점으로부터 시계 방향으로 이격되어 위치될 수 있음은 당연하다.
이러한 갈보 미러(114)의 회전은 갈보 미러(114)의 미러면에 도달된 빛이 연속적으로 다시 회절격자(112)를 향하여 반사되도록 유도할 수 있고, 특히 회절격자(112)에서 파장별로 분산된 빛 중 특정 파장의 빛의 발진이 유도할 수 있다.
또한, 갈보 미러를 활용함으로써 사용 물질의 온도 변화에 영향을 받지 않고 스캐닝할 수 있어 스캐닝 속도가 향상되고, 전체적인 구성을 단순화할 수 있고 소형화할 수 있다.
제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서는 이득매질(100)에서 증폭된 빛이 회절격자(112)에서 특정 파장으로 분산되어 갈보 미러(114)에 전달되는 것으로 설명되었으나, 경우에 따라서는 이득매질(100)에서 증폭된 빛이 갈보 미러(114)에서 반사된 후 회절격자(112)에서 특정 파장으로 분산될 수 있음은 당연하다. 다시 말해서, 이득매질(100)로부터 증폭된 빛의 경로 상에서 회절격자(112) 및 갈보 미러(114)의 배치 순서는 도 1에 도시된 순서에 국한되지 않고 변화될 수 있다.
전술된 회절격자(112) 및 갈보 미러(114) 사이에는 광 조절 요소(116)가 배치될 수 있다.
광 조절 요소(116)는 회절격자(112)에서 분산된 빛이 갈보 미러(114)의 미러면에 도달되고 갈보 미러(114)로부터 반사된 빛이 회절격자(112)에 도달되도록 빛의 크기를 확대 또는 축소시킬 수 있다.
예를 들어 광 조절 요소(116)는 복수 개의 볼록 렌즈로 마련될 수 있으며, 회절격자(112)에서 분산된 빛의 크기를 축소시켜 갈보 미러(114)의 미러면에 도달하게 할 수 있다.
이에 의해, 회절격자(112)에서 분산된 빛이 광 조절 요소(116)를 통하여 갈보 미러(114)의 미러면에 모두 들어오게 될 수 있다. 게다가, 갈보 미러(114)로부터 반사된 빛 또한 광 조절 요소(116)를 통하여 회절격자(112)에 모두 도달되게 할 수 있다.
이때, 회절격자(112) 및 갈보 미러(114) 사이에 배치된 광 조절 요소(116)의 개수 및 종류는 이에 국한되지 아니하며, 회절격자(112)에서 분산된 빛이 갈보 미러(114)의 미러면에 도달되게 할 수 있고 갈보 미러(114)로부터 반사된 빛이 회절격자(112)에 도달되게 할 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.
추가적으로, 이득매질(100)의 양측에는 추가적인 광 조절 요소(120)가 배치될 수 있다.
상기 추가적인 광 조절 요소(120)는 광 조절 요소(116)와 마찬가지로 빛의 크기를 조절하는 역할을 할 수 있으며, 이득매질(100)로부터 출력되는 빛 및 이득매질(100)에 입사되는 빛의 크기를 조절할 수 있다.
구체적으로, 추가적인 광 조절 요소(120)는 이득매질(100)의 일 측에서 이득매질(100) 및 레이저 출력단(미도시) 사이에, 그리고 이득매질(100)의 타 측에서 이득매질(100) 및 파장가변 필터부(110), 특히 회절격자(112) 사이에 배치될 수 있다.
이에 의해, 이득매질(100)의 일 측에서 이득매질(100) 및 레이저 출력단(미도시) 사이에 배치된 추가적인 광 조절 요소(120)는 이득매질(100)로부터 레이저 출력단을 향하여 출력되는 빛의 크기 또는 광원 소스(미도시)로부터 이득매질(100)에 입사되는 빛의 크기를 조절할 수 있고, 이득매질(100)의 타 측에서 이득매질(100) 및 회절격자(112) 사이에 배치된 추가적인 광 조절 요소(120)는 이득매질(100)로부터 회절격자(112)를 향하여 방출되는 빛의 크기 또는 회절격자(112)로부터 이득매질(100)을 향하여 입사되는 빛의 크기를 조절할 수 있다.
또한, 이득매질(100)에는 선택적 투과 요소(130)가 이격되어 배치될 수 있다.
상기 선택적 투과 요소(130)는 예를 들어 소량의 빛을 투과시킬 수 있는 미러로 마련될 수 있으며, 빛의 일부는 투과시키고 빛의 나머지 일부는 반사시킬 수 있다.
구체적으로, 선택적 투과 요소(130)는 추가적인 광 조절 요소(120)로부터 레이저 출력단을 향하여 이격 배치될 수 있다. 이에 의해, 선택적 투과 요소(130)는 파장가변 필터부(110)에서 발진되어 이득매질(100)에 다시 전달된 빛의 일부를 외부로 출력시키고, 파장가변 필터부(110)에서 발진되어 이득매질(100)에 다시 전달된 빛의 나머지 일부는 이득매질(100)로 다시 전달하여 증폭시킬 수 있다.
이때, 선택적 투과 요소(130)에 금, 은, 알루미늄을 포함하는 다양한 코팅을 함으로써, 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 파장대가 발진 및 출력될 수 있다.
구체적으로 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)은 다음과 같이 작동될 수 있다.
우선 광원 소스(미도시)로부터 이득매질(100)에 빛이 입사될 수 있다. 이때, 추가적인 광 조절 요소(120)에 의해 이득매질(100)에 빛이 제대로 입사되게 할 수 있다.
이득매질(100)에 입사된 빛은 이득매질(100) 내에서 증폭된 후 파장가변 필터부(110)에 전달될 수 있다. 이때, 추가적인 광 조절 요소(120)에 의해 이득매질(100)에서 증폭된 빛이 평행광선으로서 파장가변 필터부(110), 특히 회절격자(112)에 전달될 수 있다.
회절격자(112)에 도달된 빛은 파장별로 분산되어, 파장별로 서로 다른 각도로 회절되어 갈보 미러(114) 상에 서로 다른 위치에 도달될 수 있다. 다시 말해서 특정 파장의 빛들이 갈보 미러(114) 상에 서로 다른 위치에 도달될 수 있다.
이때, 회절격자(112) 및 갈보 미러(114) 사이에 배치된 광 조절 요소(126)에 의해 회절격자(112)에서 분산된 특정 파장의 빛이 갈보 미러(114) 상에 도달되도록 빛의 크기가 조절될 수 있다.
갈보 미러(114) 상에 도달된 빛은 갈보 미러(114)에서 반사되어 다시 광 조절 요소(126)를 통해 회절격자(112)로 전달될 수 있다.
구체적으로, 제1 파장을 갖는 빛은 갈보 미러(114)의 한 지점에 도달된 후 회절격자(112)의 한 지점을 향하여 반사되고, 제2 파장을 갖는 빛은 갈보 미러(114)의 다른 지점에 도달된 후 회절격자(112)의 다른 지점을 향하여 반사될 수 있다. 이와 같이 파장별로 서로 다른 광로를 통하여 전달될 수 있다.
이때, 갈보 미러(114)는 고정되거나 회전될 수 있다.
특히, 갈보 미러(114)가 회전됨으로써 특정 파장의 빛의 발진 또는 반사가 유도되고, 갈보 미러(114)의 회전 속도를 조절함으로써 스캐닝 속도를 조절할 수 있다.
따라서 갈보 미러(114)가 고속으로 회전하는 경우, 특정 파장의 빛이 발진되는 속도 또는 레이저 출력단을 통하여 레이저가 출력되는 속도가 고속으로 되어, 스캐닝을 효율적으로 수행할 수 있다.
이와 같이 갈보 미러(114)에서 반사되어 회절격자(112)에 다시 도달된 빛은 추가적인 광 조절 요소(120)를 거쳐 이득매질(100)에 반환되고, 이득매질(100)로부터 추가적인 광 조절 요소(120)를 거쳐 레이저 출력단으로 방출될 수 있다.
이때, 이득매질(100) 및 추가적인 광 조절 요소(120)를 거쳐 방출된 빛 중 일부는 선택적 투과 요소(130)를 거쳐 레이저 출력단을 통해 외부로 출력될 수 있다.
반면, 이득매질(100) 및 추가적인 광 조절 요소(120)를 거쳐 방출된 빛 중 나머지 일부는 선택적 투과 요소(130)를 거쳐 이득매질(100)에 다시 전달되어, 이득매질(100)에서 재증폭될 수 있다. 결국 이득매질(100)에서 재증폭된 빛은 다시 파장가변 필터부(110)에 전달될 수 있다.
따라서 제1 실시예에 따른 광학 시스템은 갈보 미러를 이용하여 특정 파장의 빛을 선택적으로 발진시켜 출력할 수 있고, 갈보 미러의 회전 속도를 조절함으로써 파장가변 속도를 향상시킬 수 있다. 그리고 양자폭포 이득 매질을 구비하고, 회절격자, 갈보 미러 및 선택적 투과 요소에 골드, 실버 또는 알루미늄 코팅을 하여 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 빛을 발진시킬 수 있다.
이상 제1 실시예에 따른 광학 시스템에 대하여 설명되었으며, 이하에서는 제2 실시예에 따른 광학 시스템 및 제3 실시예에 따른 광학 시스템에 대하여 설명된다.
도 2는 제2 실시예에 따른 광학 시스템을 도시하고, 도 3은 광 조절 요소 및 추가적인 광 조절 요소의 다른 실시예를 도시한다.
도 2를 참조하여, 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)은 링 캐비티(200) 및 파장가변 필터부(210)를 포함할 수 있다.
상기 링 캐비티(200)는 광섬유에 의해 링 형상으로 마련될 수 있다.
구체적으로, 링 캐비티(200)는 이득매질(202), 편광 조절기(204), 광 순환기(206) 및 광 커플러(208)을 포함할 수 있다.
상기 이득매질(202), 편광 조절기(204), 광 순환기(206) 및 광 커플러(208)는 서로 광섬유(F)에 의해 연결될 수 있다.
상기 이득매질(202)은 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서 이득매질(102)에 대응되는 것으로서, 광원 소스로부터 입사된 빛을 증폭시키고, 파장가별 필터부(210)에서 특정 파장의 빛으로 발진된 빛을 방출시킬 수 있다.
상기 편광 조절기(204)는 이득매질(202)의 양 측에 연결되어 링 캐비티(200) 내의 빛을 편광시킬 수 있다.
상기 광 순환기(206)는 이득매질(202)의 일 측에 배치된 편광 조절기(204)에 연결되어, 링 캐비티(200) 및 파장가변 필터부(210) 사이에서 빛을 순환시킬 수 있다.
구체적으로 광 순환기(206)는 이득매질(202)의 타 측에 배치된 편광 조절기(204) 및 광 커플러(208) 사이에 배치되고, 광 순환기(206)의 일 측에는 파장가변 필터부(210)가 연결될 수 있다.
이에 의해 이득매질(202) 및 이득매질(202)의 일 측에 배치된 편광 조절기(204)를 거친 빛이 광 순환기(206)를 통하여 파장가변 필터부(210)에 전달될 수 있다.
또한, 파장가변 필터부(210)에서 특정 파장을 갖도록 발진된 빛은 광 순환기(206)를 통하여 링 캐비티(200)에 다시 전달된 후에 광 커플러(208)를 통해 출력될 수 있다.
상기 광 커플러(208)는 광 순환기(206) 및 이득매질(202)의 타 측에 배치된 편광 조절기(204) 사이에 배치될 수 있다.
상기 광 커플러(208)는 링 캐비티(200)로부터 빛을 선택적으로 출력시킬 수 있다.
구체적으로 광 커플러(208)는 1:N 커플러로 마련되어, 빛의 일부는 레이저 출력단을 통해 외부로 출력시키고 빛의 나머지 일부는 이득매질(202)의 타 측에 배치된 편광 조절기(204)를 거쳐 이득매질(202)에 다시 전달되어 증폭될 수 있다.
또한, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 광 순환기(206) 및 광 커플러(208) 사이에는 매듭 공진기(미도시)가 연결될 수 있다.
상기 매듭 공진기는 링 캐비티(200) 내 존재하는 다양한 모드의 빛을 단일 종파 모드로 변환시켜, 보다 효율적으로 특정 파장의 빛만이 출력되게 할 수 있다.
전술된 링 캐비티(200)에는 파장가변 필터부(210)가 연결될 수 있다.
상기 파장가변 필터부(210)는 제1 실시예에 따른 파장가변 필터부(110)에 대응되는 것으로서, 링 캐비티(200) 내에서 발진된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시켜 출력되게 할 수 있다.
상기 파장가변 필터부(210)는 회절격자(212), 갈보 미러(214), 광 조절 요소(216) 및 추가적인 광 조절 요소(218)를 포함할 수 있다.
상기 회절격자(212)는 링 캐비티(200)에서 발진된 빛을 파장별로 분산시킬 수 있고, 상기 갈보 미러(214)는 회전하면서 회절격자(212)에서 특정 파장으로 분산된 빛을 반사시킬 수 있으며, 상기 광 조절 요소(216)는 회절격자(212) 및 갈보 미러(214) 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절할 수 있고, 상기 추가적인 광 조절 요소(218)는 광 순환기(206) 및 회절격자(212) 사이에 배치되어 링 캐비티(200)로부터의 빛을 회절격자(212)에 안내하거나, 파장가변 필터부(210)에서 발진된 특정 파장의 빛을 광 순환기(206)에 안내할 수 있다.
또한, 도 2에는 광 조절 요소(216) 및 추가적인 광 조절 요소(218)가 렌즈로 마련된 경우를 예로 들어 도시되었으나, 도 3에 도시된 바와 같이 광 조절 요소(216) 및 추가적인 광 조절 요소(218)가 프리즘으로 마련될 수 있다.
구체적으로, 광 조절 요소(216)는 하나의 프리즘으로 마련되어 회절격자(212) 및 갈보 미러(214) 사이에서 빛의 크기를 조절할 수 있고, 추가적인 광 조절 요소(218)는 복수 개의 프리즘이 서로 이격되어 배치되어 링 캐비티(200)로부터 전달된 빛이 회절격자(212)에 도달되기 전에, 다시 말해서 링 캐비티(200)에서 증폭된 빛이 회절격자(212)에서 분산되기 전에 빛의 크기를 증폭시킬 수 있다.
이와 같이 광 조절 요소(216) 및 추가적인 광 조절 요소(218)가 프리즘으로 마련됨으로써 빛의 대역폭(bandwidth)이 감소되어 선폭(linewidth)을 감소될 수 있다.
또한, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서 또한 광 조절 요소(116) 및 추가적인 광 조절 요소(120)가 프리즘으로 마련될 수 있음은 당연하다.
구체적으로 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)은 다음과 같이 작동될 수 있다.
우선 광원 소스(미도시)로부터 입사된 빛이 링 캐비티(200)의 이득매질(202)에서 증폭되고, 이득매질(200)에서 증폭된 빛은 광섬유(F)를 통하여 이득매질(202)의 일 측에 배치된 편광조절기(204)에 전달되어 편광된 후, 다시 광섬유(F)를 통하여 광 순환기(206)에 도달될 수 있다.
광 순환기(206)에 도달된 빛은 파장가변 필터부(210), 특히 추가적인 광 조절 요소(218)에 전달되며, 추가적인 광 조절 요소(218)로부터 이격 배치된 회절격자(212)에 의해 빛이 파장별로 분산된다.
회절격자(212)에서 파장별로 분산된 빛은 광 조절 요소(216)를 통하여 회전하는 갈보 미러(214)에 도달된다.
이어서 회전하는 갈보 미러(214)의 미러면으로부터 반사된 빛, 다시 말해서 특정 파장의 빛은 다시 광 조절 요소(216)를 통하여 회절격자(212)에 도달되고, 회절격자(212)에 도달된 빛은 추가적인 광 조절 요소(218)를 통하여 광 순환기(206)에 도달된다.
이와 같이 파장가변 필터부(210)에서 발진된 후 링 캐비티(200)에 반환된 특정 파장의 빛은 광 순환기(206)에 연결된 광 커플러(208)에 도달된다.
광 커플러(208)에 도달된 빛 중 일부는 레이저 출력단을 통해 외부로 출력시키고 광 커플러(208)에 도달된 빛 중 나머지 일부는 이득매질(202)의 타 측에 배치된 편광 조절기(204)를 거쳐 이득매질(202)에 다시 전달되어 증폭될 수 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 광학 시스템을 도시하고, 도 5는 제3 실시예에 따른 광학 시스템에서 파장가변 필터부의 배치를 도시한다.
도 4를 참조하여, 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)은 복수 개의 링 캐비티 및 파장가변 필터부(320)를 포함할 수 있다.
이하에서는 복수 개의 링 캐비티가 두 개의 링 캐비티로 마련된 경우를 예로 들어 설명하며, 복수 개의 링 캐비티는 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)를 포함할 수 있다.
전술된 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)의 경우 하나의 링 캐비티 구조를 구비하였으나, 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)은 복수 개의 링 캐비티 구조를 구비한다는 점에서 차이점이 존재한다.
이때, 상기 제1 링 캐비티(300) 및 상기 제2 링 캐비티(310)의 구성은 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)의 링 캐비티(200)에 대응되는 것으로서, 상기 제1 링 캐비티(300) 및 상기 제2 링 캐비티(310)의 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고, 이하에서는 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)과 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
상기 제1 링 캐비티(300)는 서로 광섬유(F)에 의해 연결된 제1 이득매질(302), 제1 편광 조절기(304), 제1 광 순환기(306) 및 제1 광 커플러(308)을 포함할 수 있다.
상기 제2 링 캐비티(310)는 서로 광섬유(F)에 의해 연결된 제2 이득매질(312), 제2 편광 조절기(314), 제2 광 순환기(316) 및 제2 광 커플러(318)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)는 제3 광 커플러(330)에 의해 연결되어, 제3 광 커플러(330)를 통해 빛을 외부로 출력시킬 수 있다.
상기 제3 광 커플러(330) 또한 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)와 마찬가지로 빛을 선택적으로 출력시킬 수 있어, 제1 광 커플러(308)에서 출력된 빛과 제2 광 커플러(318)에서 출력된 빛 중 일부는 제3 광 커플러(330)를 통해 외부로 출력되고, 나머지 일부는 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)로 반사되게 할 수 있다.
이에 의해 제1 링 캐비티(300)에서 출력된 빛과 제2 링 캐비티(310)에서 출력된 빛 중 일부는 레이저 출력단에서 출력되고, 제1 링 캐비티(300)에서 출력된 빛과 제2 링 캐비티(310)에서 출력된 빛 중 나머지 일부는 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)로 반환될 수 있다.
또한, 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)는 파장가변 필터부(320)를 공유할 수 있다. 다시 말해서 파장가변 필터부(320)에 대하여 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)가 서로 병렬로 연결될 수 있다.
특히 도 4 및 5를 참조하여, 상기 파장가변 필터부(320)는 복수 개의 회절격자(322), 갈보 미러(324), 복수 개의 광 조절 요소(326) 및 복수 개의 추가적인 광 조절 요소(328)를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 회절격자(322)는 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)를 포함할 수 있다.
상기 제1 회절격자(3222)는 제1 링 캐비티(300)에서 발진된 빛을 파장별로 분산시킬 수 있으며, 상기 제2 회절격자(3224)는 제2 링 캐비티(310)에서 발진된 빛을 파장별로 분산시킬 수 있다.
이때, 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)는 서로 다른 각도로 배치될 수 있으며, 서로 동일하거나 다른 파장을 갖는 빛으로 분산시킬 수 있다.
상기 갈보 미러(324)는 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)로부터 이격 배치될 수 있다.
이때, 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)에서 각각 분산된 빛은 갈보 미러(324)의 미러면 상에서 다른 위치에 도달되고, 갈보 미러(324)가 회전하면서 제1 회절격자(3222)에서 분산된 빛과 제2 회절격자(3224)에서 분산된 빛을 각각 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)를 향하여 반사시킬 수 있다.
또한, 복수 개의 광 조절 요소(326)는 제1 광 조절 요소(3262) 및 제2 광 조절 요소(3264)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광 조절 요소(3262)는 제1 회절격자(3222) 및 갈보 미러(324) 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절할 수 있으며, 상기 제2 광 조절 요소(3264)는 제2 회절격자(3224) 및 갈보 미러(324) 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절할 수 있다.
또한, 복수 개의 추가적인 광 조절 요소(328)는 제1 광 순환기(306)와 제1 회절격자(3222) 사이에 배치된 제1 추가적인 광 조절 요소(3282) 및 제2 광 순환기(316)와 제2 회절격자(3224) 사이에 배치된 제2 추가적인 광 조절 요소(3284)를 포함할 수 있다.
제1 추가적인 광 조절 요소(3282)는 제1 링 캐비티(300)에서 증폭된 빛을 제1 회절격자(3222)에 전달할 수 있고, 제2 추가적인 광 조절 요소(3284)는 제2 링 캐비티(310)에서 증폭된 빛을 제2 회절격자(3224)에 전달할 수 있다.
또한, 도 4 및 5에는 구체적으로 도시되지 않았으나, 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)과 마찬가지로 복수 개의 광 조절 요소(326) 및 복수 개의 추가적인 광 조절 요소(328)가 렌즈 대신 프리즘으로 마련될 수 있고, 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)에 매듭 공진기가 추가적으로 포함될 수 있다.
아울러, 도 4 및 5에는 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30) 내에 두 개의 링 캐비티가 포함된 것으로 도시되었으나, 링 캐비티의 개수는 이에 국한되지 아니하며, 세 개 이상의 링 캐비티를 포함할 수 있음은 당연하다.
구체적으로 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)은 다음과 같이 작동될 수 있다.
우선 서로 다른 파장을 갖는 빛이 광원 소스로부터 제1 이득매질(302) 및 제2 이득매질(304)에 각각 입사되어 증폭될 수 있다.
상기 제1 이득매질(302)에서 증폭된 빛은 제1 편광 조절기(304) 및 제1 광 순환기(306)를 거쳐 파장가변 필터부(320)에 전달되고, 상기 제2 이득매질(312)에서 증폭된 빛은 제2 편광 조절기(314) 및 제2 광 순환기(316)를 거쳐 파장가변 필터부(320)에 전달될 수 있다.
이때, 제1 이득매질(302)에서 증폭된 빛은 제1 추가적인 광 조절 요소(3282)를 거쳐 제1 회절격자(3222)에 안내되어 특정 파장의 빛으로 분산되고 제1 광 조절 요소(3262)를 거쳐 갈보 미러(324)의 미러면 상의 한 지점에 도달될 수 있다.
이와 동시적으로, 제2 이득매질(312)에서 증폭된 빛은 제2 추가적인 광 조절 요소(3282)를 거쳐 제2 회절격자(3224)에 안내되어 특정 파장의 빛으로 분산되고 제2 광 조절 요소(3264)를 거쳐 갈보 미러(324)의 미러면 상의 다른 지점에 도달될 수 있다.
상기 갈보 미러(324)로부터 반사된 빛은 제1 광 조절 요소(3262), 제1 회절격자(3222) 및 제1 추가적인 광 조절 요소(328)를 거쳐 제1 광 순환기(306)에 도달될 수 있고, 상기 갈보 미러(324)로부터 반사된 빛은 제2 광 조절 요소(3264), 제2 회절격자(3224) 및 제2 추가적인 광 조절 요소(3284)를 거쳐 제2 광 순환기(316)에 도달될 수 있다.
이어서 제1 광 순환기(306)에 도달된 빛은 제1 광 커플러(308)로 전달되어 선택적으로 출력된다. 이와 마찬가지로, 제2 광 순환기(316)에 도달된 빛은 제2 광 커플러(318)로 전달되어 선택적으로 출력된다.
구체적으로, 제1 광 커플러(308)에서 빛의 일부는 제3 광 커플러(330)에 출력되고, 빛의 나머지 일부는 제1 편광 조절기(304)를 거쳐 제1 이득매질(302)로 전달되어 증폭된다. 이와 마찬가지로, 제2 광 커플러(318)에서 빛의 일부는 제3 광 커플러(330)에 출력되고, 빛의 나머지 일부는 제2 편광 조절기(314)를 거쳐 제2 이득매질(312)로 전달되어 증폭된다.
또한, 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)로부터 제3 광 커플러(330)를 향해 출력된 빛은 제3 광 커플러(330)에서 결합되고, 제3 광 커플러(330)에서 결합된 빛 중 일부는 제3 광 커플러(330)를 통해 레이저 출력단에서 외부로 출력되고, 제3 광 커플러(330)에서 결합된 빛 중 나머지 일부는 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)로 반사될 수 있다.
다시 말해서, 제3 광 커플러(330)에서 결합된 빛 중 나머지 일부는 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)의 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)에 반사될 수 있다.
이와 같이 제1 링 캐비티(300)의 제1 이득매질(302)에서 증폭된 빛과 제2 링 캐비티(310)의 제2 이득매질(312)에서 증폭된 빛은 하나의 갈보 미러(324)를 공유하여 서로 상호 간섭 없이 특정 파장을 갖는 하나의 빛으로 발진시켜 제3 광 커플러(330)를 통해 레이저 출력단에서 출력될 수 있다.
따라서, 제2 실시예에 따른 광학 시스템 및 제3 실시예에 따른 광학 시스템은 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 링 캐비티에 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계로 마련된 파장가변 필터부를 연결함으로써 링 캐비티에서 발생된 노이즈를 제거할 수 있고, 하나의 파장가변 필터부에 복수 개의 링 캐비티가 병렬로 연결되어 보다 넓은 범위의 빛을 발진시킬 수 있다.
게다가, 중적외선 영역에서 암모니아나 메탄을 포함하는 다양한 종류의 가스를 측정하는 센서 시스템에 활용될 수 있고, 링 형상으로 마련된 링 캐비티의 개수를 늘림으로써 보다 넓은 범위의 파장 대에서 파장가변 레이저를 발진시켜 더 많은 종류의 가스를 측정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 제1 실시예에 따른 광학 시스템
100: 이득매질
110: 파장가변 필터부
112: 회절격자
114: 갈보 미러
116: 광 조절 요소
120: 추가적인 광 조절 요소
130: 선택적 투과 요소
20: 제2 실시예에 따른 광학 시스템
200: 링 캐비티
202: 이득매질
204: 편광 조절기
206: 광 순환기
208: 광 커플러
210: 파장가변 필터부
212: 회절격자
214: 갈보 미러
216: 광 조절 요소
218: 추가적인 광 조절 요소
30: 제3 실시예에 따른 광학 시스템
300: 제1 링 캐비티
302: 제1 이득매질
304: 제1 편광 조절기
306: 제1 광 순환기
308: 제1 광 커플러
310: 제2 링 캐비티
312: 제2 이득매질
314: 제2 편광 조절기
316: 제2 광 순환기
318: 제2 광 커플러
320: 파장가변 필터부
322: 복수 개의 회절격자
3222: 제1 회절격자
3224: 제2 회절격자
324: 갈보 미러
326: 복수 개의 광 조절 요소
3262: 제1 광 조절 요소
3264: 제2 광 조절 요소
328: 복수 개의 추가적인 광 조절 요소
3282: 제1 추가적인 광 조절 요소
3284: 제2 추가적인 광 조절 요소
330: 제3 광 커플러
F: 광섬유
100: 이득매질
110: 파장가변 필터부
112: 회절격자
114: 갈보 미러
116: 광 조절 요소
120: 추가적인 광 조절 요소
130: 선택적 투과 요소
20: 제2 실시예에 따른 광학 시스템
200: 링 캐비티
202: 이득매질
204: 편광 조절기
206: 광 순환기
208: 광 커플러
210: 파장가변 필터부
212: 회절격자
214: 갈보 미러
216: 광 조절 요소
218: 추가적인 광 조절 요소
30: 제3 실시예에 따른 광학 시스템
300: 제1 링 캐비티
302: 제1 이득매질
304: 제1 편광 조절기
306: 제1 광 순환기
308: 제1 광 커플러
310: 제2 링 캐비티
312: 제2 이득매질
314: 제2 편광 조절기
316: 제2 광 순환기
318: 제2 광 커플러
320: 파장가변 필터부
322: 복수 개의 회절격자
3222: 제1 회절격자
3224: 제2 회절격자
324: 갈보 미러
326: 복수 개의 광 조절 요소
3262: 제1 광 조절 요소
3264: 제2 광 조절 요소
328: 복수 개의 추가적인 광 조절 요소
3282: 제1 추가적인 광 조절 요소
3284: 제2 추가적인 광 조절 요소
330: 제3 광 커플러
F: 광섬유
Claims (13)
- 빛을 증폭 및 방출시키는 이득매질; 및
상기 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;
를 포함하고,
상기 파장가변 필터부는 특정 파장의 빛을 반사시키는 갈보 미러를 포함하고,
상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 특정 파장의 빛이 상기 이득매질을 통해 출력되는 광학 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 파장가변 필터부는 상기 이득매질에서 증폭된 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자를 더 포함하고,
상기 이득매질에서 증폭된 빛은 상기 회절격자에서 파장별로 서로 다른 각도로 회절되어 상기 갈보 미러 상에서 서로 다른 위치에 도달되는 광학 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 파장가변 필터부는 상기 회절격자 및 상기 갈보 미러 사이에 배치된 광 조절 요소를 더 포함하고,
상기 광 조절 요소는 상기 회절격자에서 분산된 빛이 상기 갈보 미러에 도달되도록 또는 상기 갈보 미러에서 반사된 빛이 상기 회절격자에 도달되도록 빛의 크기를 확대 또는 축소시키는 광학 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 이득매질에 연결된 선택적 투과 요소를 더 포함하고, 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 일부는 출력되고 상기 빛의 나머지 일부는 상기 이득매질에 전달되어 증폭되는 광학 시스템.
- 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 링 캐비티; 및
상기 링 캐비티에 연결되어 상기 링 캐비티에 입사된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;
를 포함하고,
상기 파장가변 필터부는 특정 파장의 빛을 반사시키는 갈보 미러를 포함하고,
상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 특정 파장의 빛이 상기 링 캐비티를 통해 출력되는 광학 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 링 캐비티는,
빛을 증폭 및 방출시키는 이득매질;
상기 이득매질의 양 측에 배치되어 빛을 편광시키는 편광 조절기;
상기 링 캐비티 및 상기 파장가변 필터부 사이에서 빛을 순환시키는 광 순환기; 및
상기 광 순환기에 연결되어 상기 파장가변 필터부를 통과한 빛을 선택적으로 출력시키는 광 커플러;
를 포함하는 광학 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 편광 조절기는 상기 이득매질과 상기 광 순환기 사이 및 상기 이득매질과 상기 광 커플러 사이에 연결되는 광학 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 파장가변 필터부는,
상기 광 순환기에 연결되어 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자;
상기 회절격자에서 특정 파장으로 분산된 빛을 발진시키는 갈보 미러; 및
상기 회절격자 및 상기 갈보 미러 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절하는 광 조절 요소;
를 포함하고,
상기 갈보 미러에서 발진된 빛은 상기 광 순환기에 전달되는 광학 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 파장가변 필터부는 상기 광 순환기 및 상기 회절격자 사이에 배치된 추가적인 광 조절 요소를 더 포함하고, 상기 추가적인 광 조절 요소에 의해 상기 링 캐비티에 입사된 빛이 상기 파장가변 필터부에 도달되고, 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛이 상기 링 캐비티에 도달되는 광학 시스템.
- 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 복수 개의 링 캐비티; 및
상기 복수 개의 링 캐비티 사이에 연결되어, 상기 복수 개의 링 캐비티에 각각 입사된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;
를 포함하고,
상기 복수 개의 링 캐비티에서 서로 다른 파장의 빛이 증폭되는 광학 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 파장가변 필터부는,
상기 복수 개의 링 캐비티에서 각각 증폭된 빛을 분산시키는 복수 개의 회절격자; 및
상기 복수 개의 회절격자에서 분산된 빛을 특정 파장의 빛으로 반사시키는 갈보 미러;
를 포함하고,
상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 특정 파장의 빛의 발진이 유도되는 광학 시스템.
- 제11항에 있어서,
상기 파장가변 필터부는,
상기 복수 개의 회절격자 및 상기 갈보 미러 사이에 이격 배치된 복수 개의 광 조절 요소; 및
상기 복수 개의 링 캐비티 및 상기 복수 개의 회절격자 사이에 이격 배치된 복수 개의 추가적인 광 조절 요소;
를 더 포함하고,
상기 복수 개의 광 조절 요소 및 상기 복수 개의 추가적인 광 조절 요소에 의해 빛의 크기가 조절되는 광학 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 복수 개의 링 캐비티 사이에 연결된 광 커플러를 더 포함하고,
상기 광 커플러에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 일부는 외부로 출력되고 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 나머지 일부는 상기 복수 개의 링 캐비티에 각각 전달되는 광학 시스템.
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---|---|---|---|
KR1020150189342A KR101786273B1 (ko) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 광학 시스템 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020150189342A KR101786273B1 (ko) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 광학 시스템 |
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KR20170079126A true KR20170079126A (ko) | 2017-07-10 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020150189342A KR101786273B1 (ko) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 광학 시스템 |
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Country | Link |
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KR (1) | KR101786273B1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102138790B1 (ko) * | 2019-03-26 | 2020-07-28 | 연세대학교 산학협력단 | 적층 세라믹 커패시터를 이용한 광원 및 광학필터 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4527479B2 (ja) * | 2004-09-10 | 2010-08-18 | サンテック株式会社 | 波長走査型ファイバレーザ光源 |
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2015
- 2015-12-30 KR KR1020150189342A patent/KR101786273B1/ko active IP Right Grant
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KR102138790B1 (ko) * | 2019-03-26 | 2020-07-28 | 연세대학교 산학협력단 | 적층 세라믹 커패시터를 이용한 광원 및 광학필터 |
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