KR20230103787A - Mems 미러 배열을 이용한 파장 선택형 레이저 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비선형적인 배치 구조를 갖는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 미러 배열을 이용한 파장 선택형 레이저 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 파장 선택형 레이저 시스템은 광섬유 증폭기에서 방출되는 광대역 파장을 회절격자로 분산시켜 특정 파장만 선택적으로 회귀시켜 레이저 발진을 일으키고 출력하는 파장 선택 스위치를 포함한다. 파장 선택 스위치는 회절격자와 MEMS 미러 배열을 포함한다. 회절격자는 광섬유 증폭기에서 방출되는 광대역 파장을 복수의 파장 채널로 비선형적으로 분산시킨다. MEMS 미러 배열은 회절격자에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널에 각각 대응되게 비선형적으로 배치된 복수의 MEMS 미러를 포함한다. MEMS 미러 배열은 복수의 MEMS 미러로 입력되는 복수의 파장 채널 중 특정 파장 채널만 선택적으로 반사하여 레이저 공진을 일으킨다.

Description

MEMS 미러 배열을 이용한 파장 선택형 레이저 시스템{Wavelength selective laser system using MEMS mirror array}
본 발명은 파장 선택형 레이저 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비선형적인 배치 구조를 갖는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 미러 배열을 이용한 파장 선택형 레이저 시스템에 관한 것이다.
광대역 광통신을 위해 하나의 광케이블에 여러 파장의 광신호를 동시에 송수신하는 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 기술이 활용되고 있다. 최근에는 WDM 기술의 고도화에 따라 더 넓은 대역폭을 위해 파장 간격이 더 촘촘한 DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) 기술이 활용되고 있다.
DWDM 기술을 이용한 광통신을 위한 파장 채널은 ITU-T DWDM Grid 규격에 권고되어 있으며 이를 통해 고속 통신을 가능하게 한다. 예컨대 ITU-T DWDM Grid 규격에 따른 파장 대역은 C-band(1530~1565nm), L-band(1565~1625nm), O-band(1260~1360nm) 등 광대역 광통신에 사용되는 파장 대역을 포함한다.
이러한 광대역 광통신을 위한 DWDM 기술의 고성능 구현을 위해 Grid 규격에 맞는 파장 선택 스위치(wavelength selective switch, WSS)을 구비하는 파장 선택형 레이저 시스템이 필요하다.
여기서 파장 선택 스위치란 다파장 채널 레이저 광원에서 자유로이 원하는 파장의 레이저를 신속하게 선택하여 출력할 수 있는 장치를 말한다. 이러한 파장 선택 스위치의 도입으로 사용자는 메쉬 네트워크의 진단, 비상 광원 제공 등 필요에 따라 원하는 파장의 레이저 광원 제공이 가능하다.
파장 선택 스위치는 다파장 채널의 입력 신호를 파장별로 분기한 뒤 파장 선택을 위한 스위치를 동작시켜 출력 파장을 정하는 방식으로 동작한다. 파장 선택 스위치에서 파장 분기 및 결합은 벌크 광학계를 이용하며, 스위칭 엔진으로는 MEMS(Micro Electro Mechanical System), LC(Liquid Crystal), LCoS (Liquid Crystal on Silicon) 등이 주로 사용되고 있다.
스위칭 엔진 중 MEMS 공정으로 제조된 MEMS 미러 배열(MEMS mirror array) 또는 스캐닝 미러 배열(scanning mirror array, SMA)은 반도체 산업에서 활용되는 웨이퍼 스케일 리소그래피 프로세스를 사용하여 실리콘으로 제작된다. MEMS 미러 배열은 전기적 방법, 즉 정전기적 인력에 의해 각각의 미러 각도를 기울일 수 있어 각각의 미러에서 반사되는 광 경로를 제어할 수 있다.
통상 파장 선택 레이저는 회절격자를 이용해 넓은 대역의 입사 파장신호를 분산시켜 각 파장에 따라 분산되어 진행하는 위치에 MEMS 미러에 의해 파장을 선택적으로 반사하여 레이저 이득 물질로 회귀(feedback)시켜 레이저 공진기를 형성, 원하는 파장의 레이저 발진을 일으킨다. 그러나 회절격자에 의한 분산은 파장에 따라 각도가 일정하지 않아 비선형적인 간격으로 분산된다. 하지만 파장을 선택하는 MEMS 미러가 기존과 같이 일정한 간격으로 배치되어 있는 경우, DWDM 광통신 시스템의 국제적 규격(ITU ITU-T DWDM Grid 규격)에 정확히 맞지 않는 파장의 레이저를 선택해 출력하게 되어, 규격에 미달하거나 광통신에 있어 잡음의 원인이 될 수 있다.
등록특허공보 제10-1646289호 (2016.08.05. 공고)
따라서 본 발명의 목적은 광대역의 광신호가 비선형적으로 분산되는 파장 대역의 특성을 고려하여 비선형적인 배치 구조를 갖는 MEMS 미러 배열을 이용한 파장 선택형 레이저 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광대역 이득분포를 갖는 광섬유 증폭기; 파장에 따라 공간적으로 배열된 복수의 파장 채널로 분산시키는 회절격자; 및 상기 회절격자에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널에 각각 대응되게 비선형적으로 배치된 복수의 MEMS 미러를 포함하고, 상기 복수의 MEMS 미러로 입력되는 상기 복수의 파장 채널 중 특정 파장 채널만 선택적으로 반사하여 레이저 공진을 일으키는 MEMS 미러 배열;을 포함하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치를 제공한다.
본 발명에 따른 파장 선택 스위치는, 레이저 공진기의 회귀(feedback)구조 구성 요소인 광섬유 증폭기에서 방출되는 광대역 스펙트럼을 평행광으로 모아서 상기 회절격자로 전달하거나, 상기 MEMS 미러 배열에서 선택된 특정 파장의 광을 모아서 광섬유 증폭기로 전달하는 입출력 광 콜리메이터; 및 상기 회절격자에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널의 레이저를 상기 MEMS 미러 배열로 평행하게 전달하는 광학계;를 더 포함할 수 있다.
상기 광섬유 증폭기는 C-band(1530~1565nm), L-band(1565~1625nm) 및 O-band(1260~1360nm) 중에 적어도 하나의 파장 대역을 가질 수 있으며 다른 어떠한 파장대역의 광섬유 이득 매질 및 광섬유 형태 대신 SOA(Semiconductor Optical Amplifier) 등 벌크 형태의 광 이득 매질도 사용 가능하다.
출력되는 레이저의 중심 파장은 상기 회절격자에서 분산되어 상기 MEMS 미러 배열에 입사되는 광경로를 산출하여 확정하고, 확정된 광경로에 따라 상기 복수의 MEMS 미러의 배열이 설계될 수 있다.
상기 회절격자는 상기 레이저의 파장이 길어질수록 파장 채널 간의 파장 간격이 비선형적으로 길어지게 상기 레이저를 분산시킨다.
상기 복수의 MEMS 미러는 비선형적으로 길어지는 상기 파장 채널의 파장 간격에 대응되게 상기 MEMS 미러 간의 간격도 비선형적으로 길어지게 배치될 수 있다.
상기 MEMS 미러 배열은, 상기 복수의 MEMS 미러를 각각 독립적으로 1축 방향으로 요동시키는 복수의 정전 구동기;를 더 포함한다.
상기 MEMS 미러 배열은, 상기 복수의 MEMS 미러가 일렬로 배열되고, 상기 복수의 정전 구동기가 각각 상기 1축 방향으로 복수의 MEMS 미러에 상하로 교번되게 연결될 수 있다.
상기 MEMS 미러는 직사각형 형태로 형성되고, 단변의 한 쪽에 상기 정전 구동기가 상기 1축 방향으로 연결되고, 상기 단변의 폭에 의해 선택되는 레이저의 선폭이 결정될 수 있다.
출력되는 레이저의 선폭은 상기 회절격자에서 분산되어 상기 MEMS 미러 배열에 입사되는 광경로를 산출하여 확정하고, 확정된 광경로에 따라 상기 복수의 MEMS 미러의 폭이 설계될 수 있다.
그리고 본 발명은 광대역의 광 이득 매질을 사용하여 레이저 공진 조건에 맞는 특정 파장 채널의 레이저를 선택적으로 출력하는 상기 파장 선택 스위치;를 포함하는 파장 선택형 레이저 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, MEMS 미러 배열은 광대역의 광신호(레이저)가 비선형적으로 분산되는 파장 대역의 특성을 고려하여 비선형적인 배치 구조를 갖기 때문에, 원하는 채널의 파장을 정확하게 선택하여 출력할 수 있다. 즉 광대역의 레이저가 회절격자에서 분산되어 MEMS 미러 배열로 입사되는 광경로를 산출하고, 산출된 광경로 상에 MEMS 미러들을 배치함으로써, MEMS 미러 배열은 입사되는 광대역의 레이저로부터 원하는 채널의 파장을 정확하게 선택하여 출력할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 MEMS 미러 배열은 MEMS 미러의 폭 조절을 통해서 출력되는 레이저의 선폭을 쉽게 조절할 수 있다. 즉 MEMS 미러는 MEMS 미러의 폭이 넓으면 넓은 선폭의 레이저를 출력시키고, 반대로 MEMS 미러의 폭이 좁으면 좁은 선폭의 레이저를 출력시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파장 선택형 레이저 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 파장 선택 스위치를 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2의 파장 선택 스위치에서 특정 파장을 선택하여 출력하는 과정을 보여주는 예시도이다.
도 4는 도 2의 MEMS 미러 배열을 보여주는 평면도이다.
도 5의 도 4의 MEMS 미러의 확대도이다.
도 6은 도 5의 MEMS 미러의 선폭에 따른 출력 레이저의 선폭 변화를 보여주는 예시도이다.
도 7은 실험예에 따른 특정 대역에서 분산되는 파장에 따른 MEMS 미러 배열을 보여주는 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파장 선택형 레이저 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 파장 선택형 레이저 시스템(100)은 광대역의 레이저를 입력받아 특정 파장 채널의 레이저를 선택적으로 출력하는 파장 선택 스위치(30)를 포함한다. 이러한 본 실시예에 따른 파장 선택형 레이저 시스템(100)은 광섬유 증폭기(10), 광 커플러(20), 파장 선택 스위치(30) 및 제어기(90)를 포함한다.
광섬유 증폭기(10)는 넓은 파장대역에 걸쳐 레이저 발진이 가능한 충분한 광 이득을 제공하고, 파장 선택 스위치(30)로부터 선택된 파장만 발진하도록 회귀(feedback) 공진기를 구성하여 레이저를 발진시킨다. 여기서 광섬유 증폭기(10)는 광섬유 이득 매질 첨가 물질에 따라 통상 C-band(1530~1565nm), L-band(1565~1625nm) 및 O-band(1260~1360nm) 파장 대역을 가질 수 있으며, 그 외에도 이터븀(Yb), 네오듐(Nd) 등 광섬유 첨가 물질, SOA(Semiconductor Optical Amplifier)와 같은 광 증폭 매질에 따라 다른 파장 대역을 가질 수 있다.
광 커플러(20)는 광섬유 증폭기(10)에서 증폭된 레이저 중 일부를 출력시키고, 나머지를 파장 선택 스위치(30)로 회귀시켜 레이저 공진기를 형성, 선택된 파장의 레이저 발진이 유지되도록 한다.
파장 선택 스위치(30)는 광 커플러(20)로부터 광대역의 레이저를 입력받아 MEMS 미러 배열(70)을 이용해 특정 파장 채널의 레이저를 선택해서 광섬유 증폭기(10)로 출력한다. 상세하게 설명하면 파장 선택 스위치(30)는 광섬유 증폭기(10)를 통해 입력받은 광대역 파장의 광을 회절격자(50)와 같은 파장 분산기를 통해 분산시켜 MEMS 미러 배열(70)에 의해 특정 파장만 선택적으로 반사도록 레이저 공진기를 구성함으로서 광대역에 걸쳐 파장선택이 가능한 레이저를 제공한다. 이때 파장 분산기는 통상 파장에 따른 분산이 비선형적이므로 MEMS 미러 배열(70)은 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널에 각각 대응되게 비선형적으로 배치하여, 파장 채널 간격을 DWDM 광통신 규격에 정확하게 맞도록 보정할 수 있다.
그리고 제어기(90)는 광섬유 증폭기(10) 및 파장 선택 스위치(30)의 구동을 제어하여 입력되는 광대역의 레이저로부터 특정 파장 채널의 레이저를 선택하여 출력시킨다. 즉 제어기(90)는 광섬유 증폭기(10)를 구동하여 광 이득을 제어하고 파장 선택 스위치(30)의 MEMS 미러(71)를 선택적으로 구동시켜 입력된 광대역의 레이저 중 특정 파장 채널의 레이저를 출력하도록 제어한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 파장 선택 스위치(30)에 대해서 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1의 파장 선택 스위치(30)를 보여주는 블록도이다. 그리고 도 3은 도 2의 파장 선택 스위치(30)에서 특정 파장을 선택하여 출력하는 과정을 보여주는 예시도이다.
본 실시예에 따른 파장 선택 스위치(30)는 회절격자(50)와 MEMS 미러 배열(70)을 포함한다. 회절격자(50)는 광대역의 평행광을 입력받아 파장 크기에 따라 공간적으로 분산시킨다. 그리고 MEMS 미러 배열(70)은 회절격자(50)에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널에 각각 대응되게 비선형적으로 배치된 복수의 MEMS 미러(71)를 포함하고, 복수의 MEMS 미러(71)로 입력되는 복수의 파장 채널 중 특정 파장 채널의 광을 선택적으로 반사하여 광섬유 증폭기(10)로 회귀시켜 레이저 발진을 일으킨다.
그 외 본 실시예에 따른 파장 선택 스위치(30)는 입출력 광 콜리메이터(40)와 광학계(60)를 더 포함할 수 있다.
입출력 광 콜리메이터(40)는 입력 광 콜리메이터와 출력 광 콜리메이터를 포함한다. 입력 광 콜리메이터(40)는 입력되는 광대역의 레이저를 평행광으로 모아서 회절격자(50)로 전달한다. 광학계(60)를 통해 MEMS 미러 배열(70)에 도달한 평행광은 특정 MEMS 미러(71)에서 반사된 특정 파장만을 광섬유 증폭기(10)로 회귀, 레이저로 발진시켜 출력한다. 입력 광 콜레이터 및 출력 광 콜리메이터는 하나의 부품, 즉 입출력 광 콜리메이터(40)로 동시에 사용할 수 있다. 즉 하나의 광 콜리메이터를 입력 광 콜리메이터 및 출력 광 콜리메이터로 동시에 사용할 수 있다.
입출력 광 콜리메이터(40)로 입출력되는 레이저는 광섬유를 통해서 입출력된다.
회절격자(50)로는 반사형 또는 투과형 회절격자가 사용될 수 있다. 회절격자(50)로는 광 손실을 줄일 수 있는 블레이즈 격자(blaze grating)가 사용될 수 있다. 회절격자(50)와 광대역의 레이저의 입사각 사이의 각도는 브레이즈 각(blaze angle)에서 5도 이하로 약간만 어긋난 정도이다, 그 이유는 회절격자(50)의 낮은 광 손실 장점을 가져가면서, 레이저가 입사된 경로로 회귀하여 광학계(60)가 과도하게 복잡해지는 것을 피하기 위해서이다.
광학계(60)는 회절격자(50)에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널의 레이저를 광학계(60)를 통해 MEMS 미러 배열(70)로 수직 입사시킨다. 이러한 광학계(60)는 거울 또는 렌즈를 포함할 수 있다. 거울은 회절격자(70)에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널의 레이저를 MEMS 미러 배열(70)로 평행하게 반사한다. 거울은 렌즈로 대체될 수 있으며, 렌즈는 회절격자에 의해 분산된 출력광을 MEMS 미러 배열(70)로 평행하게 도달하도록 위치해야 한다.
그리고 MEMS 미러 배열(70)은 광학계(60)에 의해 입사되는 레이저 광과 수직이 되게 배치한다. MEMS 미러 배열(70)은 파장 선택을 위해서 파장 채널에 대응되는 복수의 MEMS 미러(71)를 포함한다. 복수의 MEMS 미러(71)는 각각 규격에 맞는 파장 채널에 대응되는 정확한 파장의 레이저를 발진할 수 있도록 파장 채널에 대응되는 위치에 배치한다.
이러한 본 실시예에 따른 MEMS 미러 배열(70)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, MEMS 미러 배열(70)은 광을 반사시키는 복수의 MEMS 미러(71)와, 복수의 MEMS 미러(71)를 각각 독립적으로 1축 방향으로 요동시키는 정전 구동기(73)를 포함한다. 도면에서 1축은 Y축일 수 있다. 여기서 도 4는 도 2의 MEMS 미러 배열(70)을 보여주는 평면도이다. 그리고 도 5의 도 4의 MEMS 미러(71)의 확대도이다.
이때 복수의 MEMS 미러(71)는 일렬로 배열(70)된다. 그리고 복수의 정전 구동기(73)는 각각 1축 방향으로 복수의 MEMS 미러(71)에 상하로 교번되게 연결된다. 여기서 1축 방향이 Y축인 경우, 상하는 ㅁY축 방향을 나타낸다.
이로 인해 MEMS 미러(71)를 기준으로 정전 구동기(73)가 연결되지 않은 다른 쪽 영역은 빈 공간이기 때문에, 해당 빈 공간은 이웃하는 MEMS 미러(71)에 반대 방향으로 연결되는 정전 구동기(73)가 설치되는 공간으로 사용함으로써, 컴팩트하게 MEMS 미러 배열(70)을 설계할 수 있다. 여기서 MEMS 미러(71)의 -Y축 방향으로 정전 구동기(73)가 연결된 경우, MEMS 미러(71)의 +Y축 방향 부분이 빈 공간에 해당된다.
물론 복수의 MEMS 미러(71)는 한 쪽 방향으로만 정전 구동기(73)를 각각 연결할 수도 있지만, 이 경우 정전 구동기(73)의 설치에 필요한 공간으로 인해 MEMS 미러 배열(70)의 크기가 증가하는 문제가 발생할 수 있다
MEMS 미러(71)는 직사각형 형태로 형성되고, 단변의 한 쪽에 정전 구동기(73)가 연결된다.
MEMS 미러(71)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 단변의 폭(a,b)에 의해 선택되는 레이저의 선폭(A,B)을 조절할 수 있다. 여기서 도 6은 도 5의 MEMS 미러(71)의 선폭(a,b)에 따른 출력 레이저의 선폭(A,B) 변화를 보여주는 예시도이다.
MEMS 미러 배열(70)은 MEMS 미러(71)의 폭(a,b) 조절을 통해서 출력되는 레이저의 선폭(A,B)을 쉽게 조절할 수 있다. 즉 MEMS 미러(71)는 MEMS 미러(71)의 폭(a)이 넓으면 넓은 선폭(A)의 레이저를 출력시키고(도 6(a)), 반대로 MEMS 미러(71)의 폭(b)이 좁으면 좁은 선폭(B)의 레이저를 출력시킬 수 있다(도 6(b)).
여기서 출력되는 레이저의 선폭(A,B)은 회절격자(50)에서 분산되어 MEMS 미러 배열(70)에 입사되는 광경로를 산출하여 확정한다. 확정된 광경로에 따라 복수의 MEMS 미러(71)의 폭(a,b)이 설계될 수 있다.
그리고 복수의 MEMS 미러(71)는 회절격자(50)에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널에 각각 대응되게 비선형적으로 배치된다. 즉 출력되는 레이저의 중심 파장은 회절격자(50)에서 분산되어 MEMS 미러 배열(70)에 입사되는 광경로를 산출하여 확정한다. 확정된 광경로에 따라 복수의 MEMS 미러(70)가 배열되게 설계될 수 있다.
MEMS 미러 배열(70)에서 복수의 MEMS 미러(71)를 비선형적으로 배열하는 이유는 다음과 같다.
ITU-T DWDM Grid 규격에서는 광신호의 주파수를 기준으로 채널 사이의 간격을 25GHz, 50GHz 또는 100GHz으로 정의하고 있다.
회절격자(50)를 이용해 광대역의 레이저를 분산할 때, 각 파장에 따라 진행하는 방향이 결정되며, 일정하지 않은 비선형적인 간격으로 분산된다. 그런데 파장을 선택하는 MEMS 미러와 같은 소자가 일정한 간격으로 배치되어 있는 경우, ITU-T DWDM Grid 규격에 정확히 맞지 않는 파장의 레이저가 출력되어 시스템 규격에 부합하지 않거나 통신 채널간 잡음의 원인이 된다.
따라서 본 실시예에서는 복수의 MEMS 미러(71)는 각각 파장 채널에 대응되는 정확한 파장의 레이저를 출력할 수 있도록 특정된 파장 채널에 대응되는 위치에 배치한다. 즉 회절격자(50)는 레이저의 파장이 길어질수록 파장 채널 간의 파장 간격이 비선형적으로 길어지게 레이저를 분산시킨다. 그리고 MEMS 미러 배열(70)은 비선형적으로 길어지는 파장 채널의 파장 간격에 대응되게 MEMS 미러(71) 간의 간격도 비선형적으로 길어지게 설계함으로써, 원하는 특정 파장 채널의 레이저를 정확하게 선택하여 출력할 수 있다.
아래의 표 1은 특정 대역에서 분산되는 파장에 따른 MEMS 미러 배열의 위치를 나타낸다. 표 1을 그래프로 도시하면 도 7과 같다. 여기서 도 7은 실험예에 따른 특정 대역에서 분산되는 파장에 따른 MEMS 미러 배열을 보여주는 그래프이다. 여기서 특정 대역은 1525.66nm(196.5GHz) 내지 1567.95 nm(191.2GHz)를 포함한다. 파장 채널별 간격은 0.1GHz이다.
Figure pat00001
표 1 및 도 7을 참조하면, 회절격자는 레이저의 파장이 길어질수록 파장 채널 간의 파장 간격이 비선형적으로 길어지게 레이저를 분산시키는 것을 알 수 있다.
따라서 MEMS 미러 배열은, 회절격자에 의해 비선형적으로 분산된 레이저를 정확히 선택하여 출력할 수 있도록, 복수의 MEMS 미러가 비선형적으로 길어지는 파장 채널의 파장 간격에 대응되게 MEMS 미러 간의 간격도 비선형적으로 길어지는 배치된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 광섬유 증폭기
20 : 광 커플러
30 : 파장 선택 스위치
40 : 입출력 광 콜리메이터
50 : 회절격자
60 : 광학계
61 : 거울
63 : 초점 조정 렌즈
70 : MEMS 미러 배열
71 : MEMS 미러
73 : 정전 구동기
90 : 제어기
100 : 파장 선택 레이저 시스템

Claims (12)

  1. 광대역의 광 이득 매질을 사용하고 복수의 파장 채널로 비선형적으로 분산시키는 회절격자; 및
    상기 회절격자에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널에 각각 대응되게 비선형적으로 배치된 복수의 MEMS 미러를 포함하고, 상기 복수의 MEMS 미러로 입력되는 상기 복수의 파장 채널 중 특정 파장 채널만 선택적으로 반사하여 공진을 일으키는 MEMS 미러 배열;
    을 포함하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치.
  2. 제1항에 있어서,
    광섬유 증폭기에서 방출되는 상기 광대역의 광을 평행하게 모아서 상기 회절격자로 전달하거나, 상기 MEMS 미러 배열에서 선택된 특정 파장의 광을 모아서 상기 광섬유 증폭기로 회귀시키는 입출력 광 콜리메이터; 및
    상기 회절격자에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널의 레이저를 상기 MEMS 미러 배열로 평행하게 전달하는 광학계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광대역의 레이저는 C-band(1530~1565nm), L-band(1565~1625nm) 및 O-band(1260~1360nm)를 포함, 모든 광섬유 증폭기 및 SOA를 포함한 반도체 이득매질 중에 적어도 하나의 이득 매질을 갖는 것을 특징으로 하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치.
  4. 제3항에 있어서,
    출력되는 레이저의 중심 파장은 상기 회절격자에서 분산되어 상기 MEMS 미러 배열에 입사되는 광경로를 산출하여 확정하고, 확정된 광경로에 따라 상기 복수의 MEMS 미러의 배열이 설계되는 것을 특징으로 하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 회절격자는 상기 레이저의 파장이 길어질수록 파장 채널 간의 파장 간격이 비선형적으로 길어지게 상기 레이저를 분산시키는 것을 특징으로 하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 MEMS 미러는 비선형적으로 길어지는 상기 파장 채널의 파장 간격에 대응되게 상기 MEMS 미러 간의 간격도 비선형적으로 길어지게 배치되는 것을 특징으로 하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 MEMS 미러 배열은,
    상기 복수의 MEMS 미러를 각각 독립적으로 1축 방향으로 요동시키는 복수의 정전 구동기;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 MEMS 미러 배열은,
    상기 복수의 MEMS 미러가 일렬로 배열되고,
    상기 복수의 정전 구동기가 각각 상기 1축 방향으로 복수의 MEMS 미러에 상하로 교번되게 연결되는 것을 특징으로 하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 MEMS 미러는
    직사각형 형태로 형성되고, 단변의 한 쪽에 상기 정전 구동기가 상기 1축 방향으로 연결되고,
    상기 단변의 폭에 의해 선택되는 레이저의 선폭이 결정되는 것을 특징으로 하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치.
  10. 제8항에 있어서,
    출력되는 레이저의 선폭은 상기 회절격자에서 분산되어 상기 MEMS 미러 배열에 입사되는 광경로를 산출하여 확정하고, 확정된 광경로에 따라 상기 복수의 MEMS 미러의 폭이 설계되는 것을 특징으로 하는 파장 선택형 레이저 시스템용 파장 선택 스위치.
  11. 광대역의 광 이득 매질을 사용하여 레이저 공진 조건에 맞는 특정 파장 채널의 레이저를 선택적으로 출력하는 파장 선택 스위치;를 포함하고,
    상기 파장 선택 스위치는,
    상기 광대역의 광 이득 매질을 사용하고 복수의 파장 채널로 비선형적으로 분산시키는 회절격자; 및
    상기 회절격자에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널에 각각 대응되게 비선형적으로 배치된 복수의 MEMS 미러를 포함하고, 상기 복수의 MEMS 미러로 입력되는 상기 복수의 파장 채널 중 특정 파장만 선택적으로 반사하여 공진을 일으키는 MEMS 미러 배열;
    을 포함하는 파장 선택형 레이저 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 파장 선택 스위치는,
    광섬유 증폭기에서 방출되는 상기 광대역의 광을 평행하게 모아서 상기 회절격자로 전달하거나, 상기 MEMS 미러 배열에서 선택된 특정 파장의 광을 모아서 상기 광섬유 증폭기로 출력하는 입출력 광 콜리메이터; 및
    상기 회절격자에 의해 비선형적으로 분산된 복수의 파장 채널의 레이저를 상기 MEMS 미러 배열로 평행하게 전달하는 광학계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 선택형 레이저 시스템.
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