WO2025150765A1 - 양자 광원 장치 - Google Patents

양자 광원 장치

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WO2025150765A1
WO2025150765A1 PCT/KR2024/096780 KR2024096780W WO2025150765A1 WO 2025150765 A1 WO2025150765 A1 WO 2025150765A1 KR 2024096780 W KR2024096780 W KR 2024096780W WO 2025150765 A1 WO2025150765 A1 WO 2025150765A1
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light source
quantum
optical fiber
quantum light
ferrule
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PCT/KR2024/096780
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김제형
전웅배
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UNIST Academy Industry Research Corp
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UNIST Academy Industry Research Corp
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    • F21V2200/10—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems of light guides of the optical fibres type

Definitions

  • the present disclosure relates generally to quantum light source devices.
  • Quantum dots two-dimensional thin film structures, often operate at low temperatures below 40 K or exhibit excellent performance at low temperatures. To use them, photons are collected using optical fibers.
  • optical fibers are made of glass, and it is difficult to lower the temperature due to the nature of the material.
  • the end of the rod facing the quantum light source is coated with a reflective member that reflects the quantum signal.
  • one of a receiving groove for receiving the quantum light source and a cavity for receiving the quantum light source is formed at an end of the rod, and the end of the optical fiber and the rod are in contact within the ferrule.
  • a quantum light source device comprises: a first optical fiber that transmits excitation light; a quantum light source provided with the excitation light to output a quantum signal and arranged at an end of the first optical fiber; a thermally conductive material that coats the first optical fiber; a ferrule into which the first optical fiber is introduced at one end and into which a wavelength shift member is introduced at the other end; and a cooling device that is connected to the ferrule and transmits heat to the ferrule, wherein the heat transmitted to the ferrule is transmitted to the quantum light source through the thermally conductive material.
  • the thermally conductive material exposes more than the entirety of the core
  • the optical fiber has a core having a first refractive index and a cladding having a second refractive index lower than the first refractive index
  • the quantum light source transmits a quantum signal through the exposed core
  • the wavelength shift member includes: a core; a cladding surrounding the core; an electrode; and a ring-shaped electric field forming surface connected to the electrode and formed at an end of the wavelength shift member so as to face the quantum light source and expose the core, wherein the cladding surrounds the electrode so as to expose the electrode.
  • the ferrule is a C-shaped ferrule including an opening through which the exposed electrode is exposed.
  • a reference voltage is applied to the ferrule, and a wavelength shift voltage is applied to the exposed electrode through the opening, thereby changing the wavelength of the quantum signal.
  • a quantum light source that outputs a quantum signal by providing the excitation light and is disposed at an end of the first optical fiber; a thermally conductive material that coats the first optical fiber; a second optical fiber into which the quantum signal is input; a ferrule into which the first optical fiber is introduced at one end and the second optical fiber is introduced at the other end; and a cooling device that is connected to the ferrule and transfers heat to the ferrule, wherein the heat transferred to the ferrule is transferred to the quantum light source through the thermally conductive material.
  • the quantum light source provides the excitation light through the exposed core and transmits the quantum signal to the core of the second optical fiber.
  • an end of the second optical fiber facing the first optical fiber is formed with a receiving groove in which the quantum light source is received.
  • the quantum light source device of the present embodiment comprises: a mounting member having a plurality of V grooves formed therein and coated with a thermally conductive material; a cooling device for transferring heat to the mounting member; a plurality of optical fibers each mounted in the plurality of V grooves, at least a portion of which is coated with a thermally conductive material and for transferring excitation light; quantum light sources positioned at each end of the optical fibers, each of which forms a quantum signal by being excited by the excitation light and provides the quantum signal to the optical fiber; and an electrode spaced apart from the quantum light sources, wherein a reference voltage is formed in the mounting member, and a wavelength shifting voltage is applied to the electrode to shift the wavelength of the quantum signal.
  • heat transferred to the mounting member is provided to the quantum light source through the thermally conductive material.
  • FIG. 4 is a drawing illustrating an outline of a quantum light source device according to another embodiment.
  • Fig. 7 is a drawing for explaining a quantum light source device according to another embodiment.
  • Fig. 8 is a drawing for explaining a quantum light source device according to another embodiment.
  • the heat transferred from the cooling device (400) to the metal rod (410) is transferred to the ferrule (500) as shown by the blue arrow, and to the thermally conductive material (300) of the optical fiber in contact with the ferrule (500).
  • the quantum light source (200) is cooled to a sufficiently low temperature by the heat transferred to the thermally conductive material (300), and can generate a quantum signal (Q) with excellent performance.
  • the quantum light source (200) can be cooled to 40K or less.
  • the cooling member (400) is connected to the ferrule (500) to transfer heat to the ferrule (500) and cool the quantum light source (200) through the thermally conductive material (300) in contact with the ferrule (500). From this, the quantum light source (200) can operate with high efficiency to form a quantum signal (Q).
  • the electrode (610) included in the wavelength variation member (600) is exposed in the insulating member (630).
  • the electrode (610) exposed in the insulating member (630) is exposed through the opening (510) of the ferrule (500) and a wavelength variation voltage is applied. Accordingly, an electric field is formed between the electric field forming surface (620) electrically connected to the electrode (610) and the thermally conductive material (300), and the wavelength of the quantum signal (Q) formed by the quantum light source is varied by the electric field.
  • the quantum signal (Q) whose wavelength is varied is reflected and propagates to the core (110) of the optical fiber (100).
  • a quantum light source (14) includes a first optical fiber (100) that transmits excitation light (E), a quantum light source (200) that is provided with the excitation light (E) to output a quantum signal (Q) and is arranged at an end of the first optical fiber (100), a thermally conductive material (300) that coats the first optical fiber (100); a second optical fiber (700) into which the quantum signal is input, a ferrule (500) into which the first optical fiber (100) is introduced at one side and the second optical fiber (700) is introduced at the other side; And it includes a cooling device (400) connected to the ferrule (500) and transferring heat to the ferrule, and the heat transferred to the ferrule is transferred to the quantum light source (200) through the thermally conductive material.
  • the quantum signal (Q) generated by the quantum light source (200) is provided to the second optical fiber (700).
  • a first optical fiber (100) is introduced into one end of the ferrule (500), and a second optical fiber (700) is introduced into the other end.
  • the first optical fiber (100) and the second optical fiber (700) introduced into the ferrule (500) are aligned with each other, so there is no need to perform a repetitive operation of alignment after cooling as in the prior art, which is efficient.
  • the end of the second optical fiber facing the quantum light source includes a groove formed by removing the core and cladding of the second optical fiber.
  • the quantum light source is accommodated in the groove to generate a quantum signal, and the generated quantum signal can be transmitted to the core of the second optical fiber.
  • a quantum light source (16) includes: a mounting member (810) having a plurality of V grooves formed therein and coated with a thermally conductive material; a cooling device (400) that transfers heat to the mounting member (810); a plurality of optical fibers (100) that are respectively mounted in the plurality of V grooves, are coated with a thermally conductive material at at least a portion thereof, and transmit excitation light; quantum light sources (200) that are positioned at each end of the optical fibers and form quantum signals by being excited by the excitation light and provide the quantum signals to the optical fibers; It includes an electrode (820) spaced apart from the above quantum light sources, a reference voltage is provided to the fixing member (810), and a wavelength shifting voltage is applied to the electrode (820) to shift the wavelength of the quantum signal.
  • a cooling device (400) cools the mounting member (810), and heat is transferred to the mounting member (810) and the thermally conductive material (300), thereby cooling the quantum light source (200) and generating a quantum signal (Q).
  • a reference voltage is provided to the fixing member (810), and the reference voltage is also applied to the thermally conductive material (300) from this.
  • the electrodes (820) are positioned apart from the ends of the optical fibers (100).
  • the number of the electrodes (820) may correspond to the number of the optical fibers (100), and are positioned apart from each other to correspond to the positions of the quantum light source (200).
  • a wavelength shift voltage may be applied to each of the electrodes (820), and an electric field is formed between the electrodes (820) and the thermally conductive material (300) to which the reference voltage is applied by the wavelength shift voltage.

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Abstract

본 실시예에 의한 양자 광원 장치는: 여기광(excitation light)을 전달하는 광섬유; 상기 여기광이 제공되어 양자 신호를 상기 광섬유로 제공하고, 상기 광섬유의 단부에 배치되는 양자 광원; 상기 광섬유를 코팅하는 열전도성 물질; 로드(metal rod)와 연결되어 상기 로드로 열을 전달하는 냉각 장치; 일 측으로는 상기 광섬유가 인입되고, 타 측으로는 상기 로드가 인입된 페룰(ferrule); 및 상기 로드로 전달된 열은 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원으로 전달된다.

Description

양자 광원 장치
본 개시는 일반적으로 양자 광원 장치와 관련된다.
양자점, 이차원 박막 구조는 40 K 이하의 저온에서 동작하거나, 저온에서 우수한 성능을 보이는 경우가 많다. 이들을 사용하기 위하여는 광섬유로 광자를 수집한다.
종래에는 양자 광원을 포함하는 장치가 제공한 신호를 렌즈가 자유공간에서포집해서 형성한 신호를 광섬유로 전달하였다. 그러나, 우수한 특성을 위하여는 광자를 제공하는 양자점이나 양자 광원과 광섬유 사이의 주기적인 광학적 정렬이 필요하다.
종래 기술에 의하면, 동작을 위하여 냉각이 필요하고 정렬이 수행되어야 한다. 또한, 광섬유는 유리 재질로, 저온으로 내리는 것이 물질의 특성상 곤란하다.
본 실시예로 해결하고자 하는 과제 중 하나는 상술한 종래 기술의 난점을 해소하기 위한 것이다.
본 실시예에 의한 양자 광원 장치는: 여기광(excitation light)을 전달하는 광섬유; 상기 여기광이 제공되어 양자 신호를 상기 광섬유로 제공하고, 상기 광섬유의 단부에 배치되는 양자 광원; 상기 광섬유를 코팅하는 열전도성 물질; 로드(metal rod)와 연결되어 상기 로드로 열을 전달하는 냉각 장치; 일 측으로는 상기 광섬유가 인입되고, 타 측으로는 상기 로드가 인입된 페룰(ferrule); 및 상기 로드로 전달된 열은 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원으로 전달된다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유는, 코어(core)와 클래딩(cladding)을 포함하고, 상기 열전도성 물질은 상기 코어의 전체 이상을 노출하도록 상기 광섬유를 코팅하며, 상기 양자 광원은 상기 노출된 상기 코어를 통해 양자 신호를 전달한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 양자 광원과 마주하는 상기 로드의 단부에는 상기 양자 신호를 반사하는 반사 부재가 코팅된다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 양자 광원과 상기 반사 부재는 목적하는 간격으로 이격되며, 상기 로드로 전달된 열은 상기 페룰과 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원 장치로 전달된다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 로드의 단부에는 상기 양자 광원이 수납되는 수납 홈 및 상기 양자 광원이 수납되는 중공 중 어느 하나가 형성되고, 상기 광섬유의 단부와 상기 상기 로드는 상기 페룰 내에서 접촉한다.
본 실시예에 의한 양자 광원 장치는: 여기광(excitation light)을 전달하는 제1 광섬유; 상기 여기광(excitation light)이 제공되어 양자 신호를 출력하며, 상기 제1 광섬유의 단부에 배치되는 양자 광원; 상기 제1 광섬유를 코팅하는 열전도성 물질; 일 측으로는 상기 제1 광섬유가 인입되고, 타 측으로는 파장 변이 부재가 인입되는 페룰; 및 상기 페룰(ferrule)과 연결되어 상기 페룰로 열을 전달하는 냉각 장치를 포함하며, 상기 페룰로 전달된 열은 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원에 전달된다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 열전도성 물질은 상기 코어의 전체 이상을 노출하고, 상기 광섬유는, 제1 굴절율을 가지는 코어(core)와 상기 제1 굴절율보다 낮은 제2 굴절율을 가지는 클래딩(cladding)을 가지고, 상기 양자 광원은, 상기 노출된 상기 코어를 통해 양자 신호를 전달한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 파장 변이 부재는 전극과, 상기 전극과 연결되며 상기 파장 변이 부재의 단부에 형성되어 상기 양자 광원과 마주하는 전기장 형성면 및 상기 전극이 노출되도록 상기 전극을 둘러싸는 절연 부재를 포함한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 파장 변이 부재는, 코어; 상기 코어를 둘러싸는 클래딩; 전극; 상기 전극과 연결되며 상기 파장 변이 부재의 단부에 형성되어 상기 양자 광원과 마주하고 상기 코어를 노출하는 링(ring) 형 전기장 형성면을 포함하고, 상기 클래딩은 상기 전극이 노출되도록 상기 전극을 둘러싼다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 페룰은 개구를 포함하는 C 자형 페룰로, 상기 개구를 통해 상기 노출된 전극이 노출된다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 페룰에는 기준 전압이 인가되고, 상기 개구를 통해 상기 노출된 전극에는 파장 변이 전압이 인가되어 상기 양자 신호의 파장이 변화한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 여기광(excitation light)이 제공되어 양자 신호를 출력하며, 상기 제1 광섬유의 단부에 배치되는 양자 광원; 상기 제1 광섬유를 코팅하는 열전도성 물질; 상기 양자 신호가 입력되는 제2 광섬유; 일 측으로는 상기 제1 광섬유가 인입되고, 타 측으로는 상기 제2 광섬유가 인입되는 페룰; 및 상기 페룰(ferrule)과 연결되어 상기 페룰로 열을 전달하는 냉각 장치를 포함하며, 상기 페룰로 전달된 열은 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원에 전달된다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 제1 광섬유는, 코어(core)와 클래딩(cladding)을 포함하고, 상기 열전도성 물질은 상기 코어의 적어도 일부를 노출하도록 상기 광섬유를 코팅하며, 상기 양자 광원은 상기 노출된 상기 코어의 적어도 일부를 통해 양자 신호를 전달한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 양자 광원은, 상기 노출된 상기 코어를 통해 상기 여기광이 제공되고, 상기 제2 광섬유의 코어로 상기 양자 신호를 전달한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 제1 광섬유와 마주하는 상기 제2 광섬유의 단부는 상기 양자 광원이 수납되는 수납 홈이 형성된다.
본 실시예의 양자 광원 장치는, 열전도성 물질으로 코팅된 복수의 V 홈(V groove)들이 형성된 안착 부재; 상기 안착 부재로 열을 전달하는 냉각 장치; 상기 복수의 V 홈(V groove)들에 각각 안착되며, 적어도 일부에 열전도성 물질으로 코팅되며 여기광을 전달하는 복수의 광섬유들; 상기 광섬유들 각각의 단부에 위치하며, 상기 여기광으로 여기되어 각각 양자 신호를 형성하여 상기 광섬유로 제공하는 양자 광원들; 상기 양자 광원들과 이격된 전극을 포함하며, 상기 안착 부재에는 기준 전압이 형성되고, 상기 전극에는 파장 변이 전압이 인가되어 상기 양자 신호의 파장을 변이한다.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 안착 부재로 전달된 열은 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원에 제공된다.
본 실시예에 의하면 주기적으로 냉각 후 정렬의 필요가 없어 사용이 용이하다는 장점이 제공된다.
도 1은 제1 실시예에 의한 양자 광원 장치의 개요를 도시한 단면도이다.
도 2는 양자 광원이 광섬유 상에 정합하여 배치된 상태를 도시한 사진이다.
도 3은 다른 구현예에 의한 양자 광원 장치의 개요를 도시한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 의한 양자 광원 장치의 개요를 도시한 도면이다.
도 5(a)는 도 4로 예시된 페룰의 일 예를 도시한 도면이고, 도 5(b)는 도 4로 예시된 파장 변이 부재의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6(a)는 다른 예에 의한 파장 변이 부재의 단면도이고, 도 6(b)는 페룰과 파장 변이 부재의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 의한 양자 광원 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에 의한 양자 광원 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 실시예를 설명한다.
제1 실시예
도 1은 제1 실시예에 의한 양자 광원 장치(10)의 개요를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 양자 광원 장치(10)는 여기광(E, excitation light)을 전달하는 광섬유(100)와, 상기 여기광(E)이 제공되어 양자 신호를 상기 광섬유(100)로 제공하고, 상기 광섬유의 단부에 배치되는 양자 광원(200)과, 상기 광섬유를 코팅하는 열전도성 물질(300)과, 금속 로드(410, metal rod)와 연결되어 상기 금속 로드(410)로 열을 전달하는 냉각 장치(400)와 일 측으로는 상기 광섬유가 인입되고, 타 측으로는 상기 금속 로드가 인입된 페룰(ferrule, 500)을 포함하고, 상기 금속 로드로 전달된 열은 상기 열전도성 물질(300)을 통해 상기 양자 광원(200)으로 전달된다.
광섬유(100)는 제1 굴절율을 가지는 코어(110)과 제2 굴절율을 가지는 클래딩(120)을 포함한다. 코어(110)을 통하여 양자 광원(200)을 여기시키는 여기광(exctation light, E)이 제공된다. 일 실시예로, 여기광은 O 밴드의 레이저 광일 수 있다. 양자 광원(200)은 여기광(E)으로 여기되어 단일 광자인 양자 신호(Q)를 형성하여 제공한다.
도시된 광섬유(100)의 단부 측은 열전도성 물질(300)로 코팅된다. 일 실시예로, 열전도성 물질(300)은 금, 은, 구리 중 어느 하나를 포함하는 차광성 금속일 수 있다. 일 실시예로, 광섬유(100)의 단부를 열전도성 물질(300)로 코팅하는 과정은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), ALD(atomic layer deposition) 등의 증착 공정을 통해 수행될 수 있다.
열전도성 물질(300)이 차광성 금속인 경우에 양자 광원(200)에 여기광(E)이 전달되지 않거나, 양자광원(200)이 여기되기에 미흡한 정도로 감쇄되어 전달될 수있다. 또한, 양자광원(200)이 제공하는 양자 신호(Q)가 차단될 수 있다. 따라서, 코어(110)가 노출하도록 열전도성 물질(300)의 적어도 일부를 제거한다. 일 실시예로, 코어(110)가 노출되도록 열전도성 물질(300)를 제거하는 과정은 집속 이온 빔(focused ion beam) 또는 레이저 식각(laser etching)을 통하여 수행될 수 있다.
도 2는 양자 광원(200)이 광섬유(100) 상에 정합하여 배치된 상태를 도시한 사진이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 양자 광원(200)은 노출된 코어(110)에 정합하여 위치한다. 또한, 양자 광원(200)과 열전도성 물질(300) 사이에는 반데르발스 힘(van der Waals force)이 작용하여 양자 광원(200)이 부착된다.
페룰(500)의 일 단부에는 양자 광원(200)이 배치된 광섬유(100)가 인입되고, 타단부에는 냉각 장치(400)와 연결된 로드(rod, 410)가 인입된다. 일 실시예로, 로드(410)는 높은 열전도성을 가지는 금속 재질일 수 있다. 냉각 장치(400)는 양자 광원(200)이 우수한 성능을 가지고 동작하기에 충분히 낮은 온도로 양자 광원(200)을 냉각한다.
냉각 장치(400)에서 금속 로드(410)로 전달된 열은 하늘색 화살표로 도시된 것과 같이 페룰(500)로 전달되고, 페룰(500)과 접촉하는 광섬유의 열전도성 물질(300)으로 전달된다. 양자 광원(200)은 열전도성 물질(300)로 전달된 열에 의하여 충분히 낮은 온도로 냉각되고, 우수한 성능으로 양자 신호(Q)를 생성할 수 있다. 일 예로, 양자 광원(200)은 40K 이하로 냉각될 수 있다.
양자 광원(200)은 여기광(E)이 제공된 방향으로 양자 신호(Q)를 형성하여 제공할 수 있으며, 로드(410) 방향으로 양자 신호(Q)를 형성할 수 있다. 양자 광원(200)과 반사 부재(412) 사이는 미리 정해진 간격으로 이격될 수 있으며, 로드(410) 방향으로 형성하여 제공한 양자 신호(Q)는 도시된 것과 같이 광섬유와 마주하는 로드(410)의 단부에 위치하는 반사 부재(412)에서 반사되어 정상파(standing wave, S)를 형성하고, 여기광(E)이 제공된 방향으로 입력된다.
도 3은 다른 구현예를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 페룰(500) 내에서 광섬유(100)의 단부에 위치하는 열전도 물질(300)은 냉각 장치(400)와 연결된 로드(410)과 직접 접촉하여 냉각될 수 있다. 로드(410)에는 중공(C, center hole)이 형성되어 양자 광원(200)이 수납된다. 다만, 도시되지 않은 실시예에서, 로드에는 홈이 형성되어 양자 광원이 수납될 수 있다.
제2 실시예
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 제2 실시예에 의한 양자 광원(12)을 설명한다. 다만, 간결하고 명확한 설명을 위하여 상술한 실시예와 동일하거나, 유사한 요소에 대한 설명을 생략할 수 있다. 도 4를 참조하면, 제2 실시예에 의한 양자 광원(12)은 여기광(E, excitation light)을 전달하는 제1 광섬유(100); 상기 여기광(E)이 제공되어 양자 신호(Q)를 출력하며, 상기 제1 광섬유의 단부에 배치되는 양자 광원(200); 상기 제1 광섬유를 코팅하는 열전도성 물질(300); 일 측으로는 상기 제1 광섬유(100)가 인입되고, 타 측으로는 파장 변이 부재(600)가 인입되는 페룰(500); 및 상기 페룰(500)과 연결되어 상기 페룰(500)로 열을 전달하는 냉각 장치(400)를 포함하며, 상기 페룰(500)로 전달된 열은 상기 열전도성 물질(300)을 통해 상기 양자 광원(200)에 전달된다.
냉각 부재(400)는 페룰(500)과 연결되어 페룰(500)에 열을 전달하고, 페룰(500)과 접촉한 열전도성 물질(300)을 통하여 양자 광원(200)을 냉각시킨다. 이로부터 양자 광원(200)이 높은 효율로 동작하여 양자 신호(Q)를 형성할 수 있다.
도 5(a)는 도 4로 예시된 페룰(500)의 일 예를 도시한 도면이고, 도 5(b)는 도 4로 예시된 파장 변이 부재(600)의 일 예를 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 페룰(500)은 개구(510)가 형성된 C 형 페룰이고, 예시된 파장 변이 부재(600)는 전극(610)과, 상기 전극(610)과 연결되며 상기 파장 변이 부재(600)의 단부에 형성되어 상기 양자 광원과 마주하여 전기장을 형성하는 전기장 형성면(620)과, 상기 전극이 노출되도록 상기 전극을 둘러싸는 절연 부재(630)를 포함한다.
페룰(500)에는 기준 전압이 제공된다. 따라서, 페룰(500)과 전기적으로 연결된 전도성 물질(300) 및 냉각 장치(400)도 마찬가지로 기준 전압이 인가될 수 있다. 일 예로, 기준 전압은 접지 전압일 수 있다.
파장 변이 부재(600)에 포함된 전극(610)은 절연 부재(630)에서 노출된다. 또한, 절연 부재(630)에서 노출된 전극(610)은 페룰(500)의 개구(510)를 통해 노출되어 파장 변이 전압이 인가된다. 따라서, 전극(610)과 전기적으로 연결된 전기장 형성면(620)과 열전도성 물질(300) 사이에는 전기장이 형성되고, 전기장에 의하여 양자 광원이 형성한 양자 신호(Q)의 파장이 변이된다. 파장이 변이된 양자 신호(Q)는 반사되고 광섬유(100)의 코어(110)로 진행한다.
도 6(a)는 다른 예에 의한 파장 변이 부재의 단면도이고, 도 6(b)는 페룰과 파장 변이 부재(600)의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 6(a)와 도 6(b)를 참조하면, 파장 변이 부재(600)는 코어(612), 코어(612)를 둘러싸는 클래딩(622), 전극(610), 전극(610)과 연결되고, 상기 파장 변이 부재(610)의 단부에 형성되어 양자 광원과 마주하여 전기장을 형성하되, 상기 코어(610)를 노출하는 링(ring) 형 전기장 형성면(620)을 포함한다. 또한 파장 변이 부재(600)는 전극(610)이 노출되도록 전극을 둘러싸는 절연부재(630)를 포함한다.
페룰(500)에는 기준 전압이 제공된다. 따라서, 페룰(500)과 전기적으로 연결된 열 전도성 물질(300) 및 냉각 장치(400)도 마찬가지로 기준 전압이 인가될 수 있다. 도시된 바와 같이 전극(610)은 절연 부재(630)로부터 노출되고, 페룰(500)의 개구(510)를 통해 노출된다.
노출된 전극(610)에는 파장 변이 전압이 인가되며, 전극(610)과 연결된 링형 전기장 형성면(620)은 열 전도성 물질(350)과 전기장을 형성한다. 이와 같이 형성된 전기장에 의하여 양자 광원(200)이 형성하는 양자 신호(Q)는 주파수가 변이된다. 주파수가 변이된 양자 신호는 링 형 전기장 형성면(620)을 통해 노출된 코어(612)로 진행한다.
제3 실시예
이하에서는 도 7을 참조하여 제3 실시예에 의한 양자 광원(14)을 설명한다. 다만, 간결하고 명확한 설명을 위하여 상술한 실시예와 동일하거나, 유사한 요소에 대한 설명을 생략할 수 있다. 도 7을 참조하면, 제3 실시예에 의한 양자 광원(14)은 여기광(E)을 전달하는 제1 광섬유(100)와, 상기 여기광(E)이 제공되어 양자 신호(Q)를 출력하며, 제1 광섬유(100)의 단부에 배치되는 양자 광원(200), 상기 제1 광섬유(100)를 코팅하는 열전도성 물질(300); 상기 양자 신호가 입력되는 제2 광섬유(700), 일 측으로는 상기 제1 광섬유(100)가 인입되고, 타 측으로는 상기 제2 광섬유(700)가 인입되는 페룰(500); 및 페룰(500)과 연결되어 상기 페룰로 열을 전달하는 냉각 장치(400)를 포함하며, 상기 페룰로 전달된 열은 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원(200)에 전달된다. 양자 광원(200)이 생성한 양자 신호(Q)는 제2 광섬유(700)로 제공된다.
페룰(500)의 일 단부로는 제1 광섬유(100)가 인입하고, 타 단부로는 제2 광섬유(700)가 인입한다. 페룰(500)로 인입된 제1 광섬유(100)와 제2 광섬유(700)는 서로 정렬되어 위치하므로 종래 기술과 같이 냉각 후 정렬의 반복적 작업을 수행할 필요가 없어 효율적이다.
도시되지 않은 실시예에서, 제2 광섬유에서 양자 광원과 마주하는 단부는 제2 광섬유의 코어와 클래딩이 제거되어 형성된 홈을 포함한다. 제1 광섬유와 제2 광섬유가 인접한 경우에 양자 광원은 홈에 수납되어 양자 신호를 생성하며, 생성된 양자 신호는 제2 광섬유의 코어로 전달될 수 있다.
제4 실시예
이하에서는 도 8을 참조하여 제4 실시예에 의한 양자 광원(16)을 설명한다. 다만, 간결하고 명확한 설명을 위하여 상술한 실시예와 동일하거나, 유사한 요소에 대한 설명을 생략할 수 있다. 도 7를 참조하면, 제4 실시예에 의한 양자 광원(16)은: 열전도성 물질으로 코팅된 복수의 V 홈(V groove)들이 형성된 안착 부재(810)와, 안착 부재(810)로 열을 전달하는 냉각 장치(400)와, 상기 복수의 V 홈(V groove)들에 각각 안착되며, 적어도 일부에 열전도성 물질으로 코팅되며 여기광을 전달하는 복수의 광섬유(100)들; 상기 광섬유들 각각의 단부에 위치하며, 상기 여기광으로 여기되어 각각 양자 신호를 형성하여 상기 광섬유로 제공하는 양자 광원(200)들; 상기 양자 광원들과 이격된 전극(820)을 포함하며, 상기 안착 부재(810)에는 기준 전압이 제공되고, 상기 전극(820)에는 파장 변이 전압이 인가되어 상기 양자 신호의 파장을 변이한다.
도시된 실시예에서, 복수의 광 섬유들은 V 홈에 배치된다. 냉각 장치(400)는 안착 부재(810)를 냉가하며, 안착 부재(810)와 열 전도성 물질(300)로 열이 전달되어 양자 광원(200)이 냉각되고, 양자 신호(Q)를 생성한다.
안착 부재(810)에는 기준 전압이 제공되고, 이로부터 열전도성 물질(300)에도 마찬가지로 기준 전압이 인가된다. 전극(820)들은 광섬유(100)의 단부로부터 이격되어 위치한다. 전극(820)들의 개수는 광섬유(100)의 개수에 상응할 수 있으며, 양자 광원(200)의 위치에 대응되도록 이격되어 배치된다. 전극(820)들에는 각각 파장 변이 전압이 인가될 수 있고, 파장 변이 전압에 의하여 전극(820)과 기준 전압이 인가되는 열전도성 물질(300) 사이에는 전기장이 형성된다.
따라서, 양자 광원(200)들이 형성하는 양자 신호(Q)의 파장은 상기한 파장 변이 전기장에 상응하도록 변이되어 광섬유의 코어를 통해 진행한다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 여기광(excitation light)을 전달하는 광섬유;
    상기 여기광이 제공되어 양자 신호를 상기 광섬유로 제공하고, 상기 광섬유의 단부에 배치되는 양자 광원;
    상기 광섬유를 코팅하는 열전도성 물질;
    로드(metal rod)와 연결되어 상기 로드로 열을 전달하는 냉각 장치;
    일 측으로는 상기 광섬유가 인입되고, 타 측으로는 상기 로드가 인입된 페룰(ferrule); 및
    상기 로드로 전달된 열은 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원으로 전달되는 양자 광원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유는,
    코어(core)와 클래딩(cladding)을 포함하고,
    상기 열전도성 물질은 상기 코어의 일부 이상을 노출하도록 상기 광섬유를 코팅하며,
    상기 양자 광원은 상기 노출된 상기 코어를 통해 양자 신호를 전달하는 양자 광원 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양자 광원과 마주하는 상기 로드의 단부에는
    상기 양자 신호를 반사하는 반사 부재가 코팅되고,
    상기 양자 광원과 상기 반사 부재는 목적하는 간격으로 이격된 양자 광원 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로드로 전달된 열은 상기 페룰과 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원 장치로 전달되는 양자 광원 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로드의 단부에는
    상기 양자 광원이 수납되는 수납 홈 및 상기 양자 광원이 수납되는 중공 중 어느 하나가 형성되고,
    상기 로드는 상기 광섬유의 단부와 상기 페룰 내에서 접촉하여 상기 양자 광원에 열을 전달하는 양자 광원 장치.
  6. 여기광(excitation light)을 전달하는 제1 광섬유;
    상기 여기광(excitation light)이 제공되어 양자 신호를 출력하며, 상기 제1 광섬유의 단부에 배치되는 양자 광원;
    상기 제1 광섬유를 코팅하는 열전도성 물질;
    일 측으로는 상기 제1 광섬유가 인입되고, 타 측으로는 파장 변이 부재가 인입되는 페룰; 및
    상기 페룰(ferrule)과 연결되어 상기 페룰로 열을 전달하는 냉각 장치를 포함하며,
    상기 페룰로 전달된 열은 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원에 전달되는 양자 광원 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열전도성 물질은 상기 코어의 적어도 일부를 노출하고,
    상기 광섬유는, 제1 굴절율을 가지는 코어(core)와 상기 제1 굴절율보다 낮은 제2 굴절율을 가지는 클래딩(cladding)을 가지고,
    상기 양자 광원은, 상기 노출된 상기 코어를 통해 양자 신호를 전달하는 양자 광원 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 파장 변이 부재는
    전극과, 상기 전극과 연결되며 상기 파장 변이 부재의 단부에 형성되어 상기 양자 광원과 마주하는 전기장 형성면 및 상기 전극이 노출되도록 상기 전극을 둘러싸는 절연 부재를 포함하는 양자 광원 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 파장 변이 부재는,
    코어;
    상기 코어를 둘러싸는 클래딩;
    전극;
    상기 전극과 연결되며 상기 파장 변이 부재의 단부에 형성되어 상기 양자 광원과 마주하고 상기 코어를 노출하는 링(ring) 형 전기장 형성면을 포함하고,
    상기 클래딩은 상기 전극이 노출되도록 상기 전극을 둘러싸는 양자 광원 장치.
  10. 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페룰은 개구를 포함하는 C 자형 페룰로,
    상기 개구를 통해 상기 노출된 전극이 노출되는 양자 광원 장치.
  11. 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페룰에는 기준 전압이 인가되고,
    상기 개구를 통해 상기 노출된 전극에는 파장 변이 전압이 인가되어 상기 양자 신호의 파장이 변화하는 양자 광원 장치.
  12. 여기광(excitation light)을 전달하는 제1 광섬유;
    상기 여기광(excitation light)이 제공되어 양자 신호를 출력하며, 상기 제1 광섬유의 단부에 배치되는 양자 광원;
    상기 제1 광섬유를 코팅하는 열전도성 물질;
    상기 양자 신호가 입력되는 제2 광섬유;
    일 측으로는 상기 제1 광섬유가 인입되고, 타 측으로는 상기 제2 광섬유가 인입되는 페룰; 및
    상기 페룰(ferrule)과 연결되어 상기 페룰로 열을 전달하는 냉각 장치를 포함하며,
    상기 페룰로 전달된 열은 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원에 전달되는 양자 광원 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 광섬유는,
    코어(core)와 클래딩(cladding)을 포함하고,
    상기 열전도성 물질은 상기 코어의 적어도 일부를 노출하도록 상기 광섬유를 코팅하며,
    상기 양자 광원은 상기 노출된 상기 코어의 적어도 일부를 통해 양자 신호를 전달하는 양자 광원 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 양자 광원은,
    상기 노출된 상기 코어를 통해 상기 여기광이 제공되고,
    상기 제2 광섬유의 코어로 상기 양자 신호를 전달하는 양자 광원 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 광섬유와 마주하는 상기 제2 광섬유의 단부는
    상기 양자 광원이 수납되는 수납 홈이 형성되는 양자 광원 장치.
  16. 열전도성 물질으로 코팅된 복수의 V 홈(V groove)들이 형성된 안착 부재;
    상기 안착 부재로 열을 전달하는 냉각 장치;
    상기 복수의 V 홈(V groove)들에 각각 안착되며, 적어도 일부에 열전도성 물질으로 코팅되며 여기광을 전달하는 복수의 광섬유들;
    상기 광섬유들 각각의 단부에 위치하며, 상기 여기광으로 여기되어 각각 양자 신호를 형성하여 상기 광섬유로 제공하는 양자 광원들;
    상기 양자 광원들과 이격된 전극을 포함하며,
    상기 안착 부재에는 기준 전압이 형성되고, 상기 전극에는 파장 변이 전압이 인가되어 상기 양자 신호의 파장을 변이하는 양자 광원 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 안착 부재로 전달된 열은 상기 열전도성 물질을 통해 상기 양자 광원에 제공되는 양자 광원 장치.
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