KR100944959B1 - Wavelength conversion laser system - Google Patents
Wavelength conversion laser system Download PDFInfo
- Publication number
- KR100944959B1 KR100944959B1 KR1020080005324A KR20080005324A KR100944959B1 KR 100944959 B1 KR100944959 B1 KR 100944959B1 KR 1020080005324 A KR1020080005324 A KR 1020080005324A KR 20080005324 A KR20080005324 A KR 20080005324A KR 100944959 B1 KR100944959 B1 KR 100944959B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical
- wavelength
- light
- light emitting
- laser system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 70
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/101—Lasers provided with means to change the location from which, or the direction in which, laser radiation is emitted
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
- G02B6/2931—Diffractive element operating in reflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
- G02B6/29313—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide characterised by means for controlling the position or direction of light incident to or leaving the diffractive element, e.g. for varying the wavelength response
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
본 발명은 파장변환 레이저 시스템에 관한 것으로, 반도체 광증폭기와, 광증폭기로 부터 방출된 광을 집광하는 광집광기와, 광 집광기를 거친 광의 각 파장성분을 다른 방향으로 유도하는 회절 격자판과, 광-VLSI 프로세서를 구비하는 파장변환 레이저 시스템을 제공한다. The present invention relates to a wavelength conversion laser system, comprising: a semiconductor optical amplifier, an optical condenser for condensing light emitted from the optical amplifier, a diffraction grating plate for guiding each wavelength component of light passing through the optical concentrator in a different direction, A wavelength converting laser system having a VLSI processor is provided.
반도체 광증폭기, 광-VLSI, opto-VLSI Semiconductor Optical Amplifiers, Optical-VLSI, Opto-VLSI
Description
본 발명은 파장 변환 레이저 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광-VLSI (Very Large Scale Integration) 프로세서를 이용한 파장변환 레이저 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wavelength conversion laser system, and more particularly, to a wavelength conversion laser system using an optical-VLSI (Very Large Scale Integration) processor.
파장변환 레이저의 소스는 WDM(wavelength division modulation)에 근거한 광 커뮤니케이션 네트워크를 구축하기 위한 주요 구성요소이다. 이는 파장변환 가능한 레이저 소스가 파장 선택에서의 최대 유연성 및 파장 자원으로써 보다 효율적인 유용성을 갖기 때문이다.The source of the wavelength conversion laser is a major component for building an optical communication network based on wavelength division modulation (WDM). This is because wavelength convertible laser sources have greater flexibility in wavelength selection and more efficient utility as wavelength resources.
파장변환 레이저는 파장 선택성을 갖기 때문에 WDM(wavelength division modulation) 기반 광통신 등에 널리 이용되어져 왔다. 기존 파장변환 레이저로는 고체(Solid-state) 레이저, 화학염료(chemical dye) 레이저 등이 이용되어 왔으나 펌프 파워의 변동에 따른 노이즈의 변화가 매우 크고 복잡한 펌핑 시스템이 요구되기 때문에 실제 환경에 적용하기는 어렵다.Wavelength conversion lasers have been widely used in wavelength division modulation (WDM) based optical communications because of their wavelength selectivity. Conventional wavelength conversion lasers have been used for solid-state lasers and chemical dye lasers.However, noise changes due to fluctuations in pump power are very large and complex pumping systems are required. Is difficult.
따라서, 파장변환 레이저 시스템의 설계에 있어서 넓은 방출 대역(broad emission band)을 가능하게 하는 레이저 미디어(laser media)를 찾기 위해 많은 노력을 하고 있는데, 실제로, CW(Continous Wave) 파장 변환 가능한 고체상태 및 화학 염료 레이저는 어느 정도의 실질적인 필요 조건을 충족시키기 위해 개발되었다.Therefore, in the design of a wavelength conversion laser system, a lot of efforts have been made to find laser media that enable a broad emission band. In fact, CW (Continous Wave) wavelength convertible solid state and Chemical dye lasers have been developed to meet some practical requirements.
그러나, 이들 시스템의 결점은 펌프력(pump power) 또는 염료 제트(dye jet)의 변동에 의한 고유의 큰 노이즈와 복잡한 펌프 시스템을 필요로 한다는 것인데, 이는 시스템의 부피를 키우며 환경적 영향에 대한 감응(susceptibility)을 초래하는 문제점이 있었다.However, a drawback of these systems is that they require complex noise pumps and inherent loud noises caused by variations in pump power or dye jets, which increases the volume of the system and responds to environmental impacts. There was a problem causing (susceptibility).
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 광증폭기, SLD, 광 VLSI 프로세서 등을 이용하는 매우 단순한 구성으로 파장변환이 가능할 뿐 아니라 구조가 간단하며 저가격 제작이 가능한 파장 변환 레이저 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to convert a wavelength into a very simple configuration using a semiconductor optical amplifier, an SLD, an optical VLSI processor, etc. It is to provide a conversion laser system.
본 발명의 제1 측면은 반도체 광증폭기; 상기 광증폭기로 부터 방출된 광을 집광하는 광집광기; 상기 광 집광기를 거친 광의 각 파장성분을 다른 방향으로 유도하는 회절 격자판; 및 상기 유도된 각 파장성분의 광을 특정 파장만 다시 반도체 광증폭기로 되돌려 주기 위한 것으로, 데이터 디코더와 어드레스 디코더를 통해 전류를 인가하여 원하는 홀로그램 패턴을 형성하는 광-VLSI 프로세서를 구비하는 파장변환 시스템을 제공한다.A first aspect of the invention is a semiconductor optical amplifier; An optical condenser for condensing light emitted from the optical amplifier; A diffraction grating plate for guiding each wavelength component of light passing through the light condenser in a different direction; And an optical-VLSI processor for returning light of each of the wavelength components only to a specific wavelength back to a semiconductor optical amplifier, and applying a current through a data decoder and an address decoder to form a desired hologram pattern. To provide.
바람직하게는, 상기 광 집광기로 되돌아 온 상기 특정 파장의 광은 상기 반도체 광증폭기를 거쳐 증폭되어 외부로 방출되기 위한 출력 포트를 더 구비한다.Preferably, the light having the specific wavelength returned to the light collector further includes an output port for amplifying through the semiconductor optical amplifier and emitted to the outside.
본 발명의 제2 측면은 발광 다이오드; 상기 발광다이오드로 부터 방출된 광을 집광하는 광집광기; 상기 광 집광기를 거친 광의 각 파장성분을 다른 방향으로 유도하는 회절 격자판; 상기 유도된 각 파장성분의 광을 특정 파장만 다시 상기 발 광다이오드로 되돌려 주기 위한 것으로, 데이터 디코더와 어드레스 디코더를 통해 전류를 인가하여 원하는 홀로그램 패턴을 형성하는 광-VLSI 프로세서; 및 상기 발광다이오드와 상기 광집광기 사이에 구비되며, 상기 광-VLSI 프로세서에서 되돌아오는 광을 분리하는 광커플러를 구비하는 파장변환 레이저 시스템을 제공한다.A second aspect of the invention is a light emitting diode; A photocondenser for condensing light emitted from the light emitting diodes; A diffraction grating plate for guiding each wavelength component of light passing through the light condenser in a different direction; An optical-VLSI processor for returning light of each of the wavelength components only to a specific wavelength back to the light emitting diode, and applying a current through a data decoder and an address decoder to form a desired hologram pattern; And an optical coupler disposed between the light emitting diode and the photocondenser and separating the light returned from the photo-VLSI processor.
바람직하게는, 상기 광커플러는 입력 포트는 1개이고, 상기 입력 포트는 상기 광집광기에 연결되고, 출력 포트는 2개이며, 상기 출력포트 1개에는 발광 다이오드가 연결되고, 다른 한 개는 실제 출력부가 된다.Preferably, the optocoupler has one input port, the input port is connected to the photocondenser, two output ports, one output port is connected to a light emitting diode, and the other is the actual output Is added.
바람직하게는, 상기 출력포트 1개에는 서로 다른 파장 영역을 갖는 발광다이오드가 복수개 연결된다.Preferably, a plurality of light emitting diodes having different wavelength ranges are connected to one output port.
한편, 발광다이오드는 SLD(Super luminescent diode)인 것이 바람직하다.On the other hand, the light emitting diode is preferably SLD (Super luminescent diode).
본 발명에 의하면, 반도체 광증폭기, 광 VLSI 프로세서를 이용하는 매우 단순한 구성으로 파장변환이 가능하기 때문에 저가형, 소형 제작이 가능하며 광 VLSI 프로세서를 통해 특정 파장의 빛 만 방출되게 함으로써 매우 정교한 파장변환이 가능하게 된다.According to the present invention, since the wavelength conversion is possible with a very simple configuration using a semiconductor optical amplifier and an optical VLSI processor, it is possible to manufacture a low-cost, small size, and very precise wavelength conversion by allowing only a specific wavelength of light to be emitted through the optical VLSI processor. Done.
본 발명에 의하면, 파장 가변을 실현하기 위해서, 반도체 광증폭기에 의해 생성된 광폭 ASE 스펙트럼의 임의의 좁은 웨이브 밴드는 SOA의 활성 공진구조와 결합하게 되는데, 이는 광-VLSI 프로세서 상에 실린 최적화된 위상 홀로그램을 사용 하는 증폭(amplification)을 위한 것이다.According to the present invention, in order to realize wavelength variability, any narrow waveband of the wide ASE spectrum generated by the semiconductor optical amplifier is combined with the active resonant structure of the SOA, which is an optimized phase loaded on the optical-VLSI processor. For amplification using holograms.
또한, 본 발명은 광 VLSI 프로세서의 위상 홀로그램을 변화시킴으로써, 예컨데 10nm의 파장가변 범위에 의한 안정된 레이저 성능은 달성될 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention changes the phase hologram of the optical VLSI processor, for example, the stable laser performance by the wavelength variable range of 10nm has the effect that can be achieved.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시의 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only the embodiments of the present invention to make the disclosure of the present invention complete and complete the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you.
(반도체 광증폭기와 광-VLSI를 이용한 파장변환 시스템)(Wavelength conversion system using semiconductor optical amplifier and optical-VLSI)
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 파장변환 시스템의 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a wavelength conversion system according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 파장변환 레이저 시스템(10)은 광 스펙트럼 분석기(110), 반도체 광증폭기(120), 광 집광기(collimator; 140), 회절격자 판(150), 및 광-VLSI 프로세서(160)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the wavelength
반도체 광증폭기(120)에서 방출되고 증폭된 광대역증폭자발 방출된(broad amplified spontaneous emission) 광은 광 집광기(140)에 입사한다. 광 집광기(140)를 거쳐 집광된 광은 회절격자 판(150)을 통해 광이 광-VLSI 프로세서(160)에 인가된다.Broad amplified spontaneous emission light emitted and amplified by the semiconductor
회절격자 판(150)은 집광된 빛의 각 파장성분을 광-VLSI 프로세서(160)의 각기 다른 방향으로 보내는 역할을 한다. 광-VLSI 프로세서(160)는 원하는 회절격자 패턴을 형성하여 특정 파장의 빛만을 다시 광 집광기(140)를 통할 수 있도록 유도한다. 광-VLSI 프로세서(160)는 상세히 후술한다.The
한편, 광 집광기(140)를 통과한 특정 파장은 광은 반도체 광증폭기(120)를 거쳐 증폭되어 외부로 방출된다. 따라서, 원하는 파장의 빛 만이 방출되게 함으로써 파장변환이 가능하게 된다. 이 때, 광 스펙트럼 분석기(110, OSA; Optical spectrum analyzer)는 외부로 방출되는 광을 분석하는 역할을 수행한다.On the other hand, the specific wavelength passing through the
광-VLSI 프로세서(160)는 유도된 각 파장성분의 광을 특정 파장만 다시 반도체 광증폭기로 되돌려 주기 위한 것이다. 특정 파장을 회송하는 기능은 데이터 디코더와 어드레스 디코더를 통해 전류를 인가하여 원하는 홀로그램 패턴을 형성함으로써 가능해진다. The optical-
한편 편광 제어기(130)는 선택적으로 부가될 수 있으며 시스템에 필요한 편광을 조절하는 역할을 한다. Meanwhile, the
도 2는 도 1의 광-VLSI 프로세서(160)의 상세 도면이다.2 is a detailed view of the optical-
도 2를 참조하면, 실리콘 기판 위에 알루미늄 거울, 궈터 웨이브 플레이트, 액정물질(LC material), ITO(Indium Tin Oxide), 글래스가 순차적으로 적층되어 있으며 데이터 디코더와 어드레스 디코더를 통해 전류를 인가하여 원하는 홀로그램 패턴을 형성할 수 있도록 한다.Referring to FIG. 2, an aluminum mirror, a gotter wave plate, a liquid crystal material (LC material), an indium tin oxide (ITO), and a glass are sequentially stacked on a silicon substrate, and a desired hologram is applied by applying current through a data decoder and an address decoder. Allows you to form patterns.
이렇게 구성된 광-VLSI 프로세서(160)에 빛이 인가되면 광-VLSI 프로세서(160)에 형성되어진 홀로그램 패턴에 의해 빛이 회절되며 빛의 각도는 θ=λ/(qxd) 에 의해 결정된다. 여기서 λ는 입사된 빛의 파장, q는 단위 간격당 픽셀의 개수, d는 픽셀 직경을 의미한다.When light is applied to the optical-
좀 더 상세히 설명하면, 광-VLSI 프로세서(160)는 광학 빔의 방향을 조정 및/또는 광학 빔을 형상화 할 수 있는 디지털 홀로그래픽 회절 격자 (digital holographic diffraction gratings)를 생성한다. 각각의 픽셀은 디지털 값을 저장하기 위한 소정의 메모리소자에 할당되며, 또한, 특정 입력 전압 값을 선택하거나, 선택된 전압 값을 알루미늄 거울(mirror plate)에 적용하기 위한 멀티플렉서에 할당된다.In more detail, the optical-
광-VLSI 프로세서(160)는 퍼스널 컴퓨터(170) 등에 의해 연결되어 전자적으로 제어되며 소프트웨어적으로 구성되고 편광에 독립적이며(polarization independent), 복수의 광학 빔을 동시에 제어할 수 있을 뿐만 아니라 VLSI칩을 대량으로 생산할 수 있기 때문에 비용 면에서 저렴하다. 또한, 매우 신뢰성이 높은데 이는 빔 스티어링(steering)이 기계적으로 가동되는 부품이 없이 제공되기 때문이다. 이러한 점에 있어서 광-VLSI 기술은, 재구성 가능한 광 네트워크를 위한 기술로써 주목받고 있다.The optical-
도 2는 광-VLSI 프로세서의 바람직한 구조를 보여준다. 여기서, ITO(Indium-Tin Oxide)층은 투명전극으로써 사용되며, 알루미늄 미러는 반사 전극으로써 사용된다. 액정과 VLSI의 배면 사이에 얇은 QWP(quarter-wave plate)를 삽입하는 것은 편광에 민감하지 않는(polarization-insensitive) 광-VLSI 프로세서를 구현할 수 있기 때문이다. ITO층은 일반적으로 접지가 되며, 전압은 액정물질 아래의 VLSI회로에 의해 반사 전극으로 인가되는데, 이는 광학 빔 스티어링을 위한 단계적인 브레이즈 격자(brazed grating)를 생성하기 위한 것이다.2 shows a preferred structure of an optical-VLSI processor. In this case, an indium-tin oxide (ITO) layer is used as a transparent electrode, and an aluminum mirror is used as a reflective electrode. Inserting a thin quarter-wave plate (QWP) between the liquid crystal and the backside of the VLSI can result in a polarization-insensitive optical-VLSI processor. The ITO layer is generally grounded, and voltage is applied to the reflective electrode by the VLSI circuit under the liquid crystal material, to create a staged brazed grating for optical beam steering.
한편, 도 3a 내지 도 3c는 픽셀 사이즈가 d인 광-VLSI 프로세서의 스티어링 성능을 보여주는데, 이는 위상(phase) 홀로그램(도 3b)에 따른 브레이즈 격자에 의해 구동된다. 도 3a는 도 2의 광-VLSI 프로세서에 의한 브레이즈 격자 분석을 위해 픽셀 수에 대한 위상 레벨, 도 3b는 대응되는 다양한 픽셀 블럭의 블레이즈 홀로그램을 스티어링을 설명하기 위한 도면이고 도 3c는 광-VLSI 프로세서를 이용한 빔 스티어링의 원리를 설명하기 위한 도면이다.Meanwhile, FIGS. 3A-3C show the steering performance of an optical-VLSI processor of pixel size d, which is driven by the braze grating according to the phase hologram (FIG. 3B). Figure 3a is a phase level for the number of pixels for braze grating analysis by the optical-VLSI processor of Figure 2, Figure 3b is a view for explaining the steering of the blaze hologram of the various pixel blocks corresponding to Figure 3c is an optical-VLSI processor A diagram for explaining the principle of the beam steering using.
만약, 브레이즈 격자의 피치가 q×d일 경우,(이때, q는 피치당 픽셀의 수를 말함) 광학 빔은, 도면 3c에 나타낸 것처럼, 빛의 파장(λ)에 비례하며 q×d에 반비례하는 각도인 θ에 의해 스티어링 된다. If the pitch of the braze grating is q × d (where q refers to the number of pixels per pitch), the optical beam is proportional to the wavelength of light λ and inversely proportional to q × d, as shown in FIG. Is steered by the angle θ.
임의 피치의 브레이즈 격자는 예를 들어 MATLAB 또는 LabView 소프트웨어를 이용하여 생성할 수 있는데, 이는 각 픽셀에 적용된 전압을 변화시킴으로써, 픽셀의 한 블록을 적절한 위상 레벨들로 디지털적으로 구동하는 것에 의한다. 또한, 입사된 광학 빔은 임의의 방향을 따라 동적 방출된다.An arbitrary pitch braze grating can be generated, for example using MATLAB or LabView software, by varying the voltage applied to each pixel, thereby digitally driving one block of pixels to the appropriate phase levels. Also, the incident optical beam is emitted dynamically along any direction.
(실험예)Experimental Example
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실제 실험의 구성을 나타내며, 도 5은 상기 실험 구성의 사진을 보여주는 사진이다.Figure 4 shows the configuration of the actual experiment according to the first embodiment of the present invention, Figure 5 is a photograph showing a picture of the experimental configuration.
도 4의 파장변환 레이저 시스템은 반도체 광증폭기, 광집광기(collimator), 회절격자 판, 및 광-VLSI 프로세서를 구비하는 것으로 확인할 수 있다.It can be seen that the wavelength conversion laser system of FIG. 4 includes a semiconductor optical amplifier, a collimator, a diffraction grating plate, and an optical-VLSI processor.
실험에 사용된 반도체 광증폭기는 Qphotonics에 의해 제조된 off-the-self 반도체 광증폭기이다. 반도체 광증폭기는 뉴포드 모듈러 콘트롤러 모델 8000(Newport modular controllar model 8000)에 의해 구동되고 구동전류는 400mA이다. The semiconductor optical amplifier used in the experiment was an off-the-self semiconductor optical amplifier manufactured by Qphotonics. The semiconductor optical amplifier is driven by the Newport modular controllar model 8000 and the drive current is 400mA.
도 6은 반도체 광증폭기에 의해 생성된 광대역 ASE의 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 광대역 ASE는 직경 1mm의 섬유 광집광기(collimator)를 사용하여 집광되며, 집광된 빔은 1200 lines/mm 회절격자판으로 발진된다. 여기서 회절격자판은 서로 다른 방향을 따라 집광된 빔의 파장 요소들을 확산하며, 광-VLSI 프로세서의 활성창 상에 파장 요소들을 맵핑한다.6 is a graph illustrating the spectrum of a wideband ASE generated by a semiconductor optical amplifier. The broadband ASE is collected using a fiber collimator with a diameter of 1 mm, and the collected beam is oscillated with a 1200 lines / mm diffraction grating. The diffraction grating plate diffuses the wavelength components of the focused beam along different directions and maps the wavelength components onto the active window of the photo-VLSI processor.
이번 실험에 사용된 광-VLSI 프로세서는 픽셀 사이즈가 1㎛인 1차원 1ㅧ4096 픽셀 및 256 위상 레벨을 가지며, 각 픽셀 사이에는 0.8㎛의 대드(dead) 공간(spacing)을 가진다.The optical-VLSI processor used in this experiment has one-dimensional 1 ㅧ 4096 pixels and 256 phase levels with a pixel size of 1 μm, with a dead spacing of 0.8 μm between each pixel.
LabView 소프트웨어는 최적화된 디지털 홀로그램을 생성하기 위해서 사용되었고, 최적화된 디지털 홀로그램은 임의의 방향을 따라 입사된 파장 요소를 독립적 으로 스티어링한다.LabView software was used to generate optimized digital holograms that independently steer the incident wavelength component along any direction.
제안된 파장변환 가능한 레이저 구조의 원리를 증명하기 위해서, 3개의 시나리오로써 조사를 실시하였다. 광-VLSI 프로세서는 디지털 위상 홀로그램을 로드하는데, 디지털 위상 홀로그램은 감쇠를 최소화하여 콜리메이터(collimator)에 각각 1524.8 nm, 1527.1 nm 및 1532.5 nm 등인 파장을 되돌려 결합시킨다.In order to prove the principle of the proposed wavelength convertible laser structure, three scenarios were investigated. The optical-VLSI processor loads the digital phase hologram, which minimizes the attenuation and couples the collimator back to wavelengths of 1524.8 nm, 1527.1 nm and 1532.5 nm, respectively.
도 7a, 7b, 및 7c는 특정 파장을 선택하기 위한 디지털 위상 홀로그램을 나타내고, 각각의 선택된 파장에 대해서 측정된 반도체 광증폭기 출력 스펙트럼들이다. 7A, 7B, and 7C show digital phase holograms for selecting specific wavelengths and are semiconductor optical amplifier output spectra measured for each selected wavelength.
도 7a, 7b, 및 7c는 광-VLSI 프로세서의 특성을 사용하고 있는 레이저 파장변환의 개념을 증명하는 것으로, 특정 파장을 스티어링 하고 특정 파장을 광증폭기 활성 공진구조와 되돌려 결합할 수 있음을 보여준다. 도 7a, 7b, 및 7c를 참조하면, 출력 파장들 이외에 1529nm에 20 dB이하의 출력이 발생되고 있음을 확인할 수 있는데, 이는 반도체 광증폭기 캐비티(cavity)에 의해서 증폭된 저전력 영차(zeroth order) 회절 빔에 기인한다.7A, 7B, and 7C demonstrate the concept of laser wavelength conversion using the characteristics of an optical-VLSI processor, showing that it is possible to steer a specific wavelength and combine that wavelength with an optical amplifier active resonant structure. Referring to FIGS. 7A, 7B, and 7C, it can be seen that an output of 20 dB or less is generated at 1529 nm in addition to the output wavelengths, which is a low power zeroth order diffraction amplified by a semiconductor optical amplifier cavity. Due to the beam.
도 8은 홀로그램 최적화를 통하여 단일 파장 선택을 실현하기 위해 측정된 출력 스펙트럼을 나타낸다. 10nm의 파장변환 범위는 사용되어진 광-VLSI 프로세서에서 얻을 수 있는 것이며, 이는 대략 7.3mm 사이즈의 활성창을 갖는다.8 shows the measured output spectrum to realize single wavelength selection through hologram optimization. The wavelength conversion range of 10 nm is obtained from the optical-VLSI processor used, which has an active window of approximately 7.3 mm size.
도 6은 반도체 광증폭기의 ASE 스펙트럼에서 측정된 3-dB 밴드폭이 약 40nm임이 중요하다는 것을 나타낸다. 파장변환 범위의 확장성은 반도체 광증폭기의 광대역 스펙트럼, 활성창의 사이즈 및 격자판의 피치 등에 의존한다는 사실을 주목해 야 한다. 따라서, 사이즈가 20nm인 활성창과 600 lines/mm인 브레이즈 격자판을 갖는 광-VLSI 프로세서를 사용함으로써, 40 nm의 파장변환 범위는 달성될 수 있다.6 shows that it is important that the 3-dB bandwidth measured in the ASE spectrum of the semiconductor optical amplifier is about 40 nm. It should be noted that the scalability of the wavelength conversion range depends on the broadband spectrum of the semiconductor optical amplifier, the size of the active window and the pitch of the grating. Thus, by using an optical-VLSI processor having an active window of
파장 변환을 실현하기 위해서, 반도체 광증폭기에 의해 생성된 광폭 ASE 스펙트럼의 임의의 좁은 웨이브 밴드는 반도체 광증폭기의 활성 공진구조와 결합하게 되는데, 이는 광-VLSI 프로세서 상에 실린 최적화된 위상 홀로그램을 사용하는 증폭(amplification)을 위한 것이다.To realize wavelength conversion, any narrow waveband of the wideband ASE spectrum generated by the semiconductor optical amplifier is combined with the active resonant structure of the semiconductor optical amplifier, which uses an optimized phase hologram mounted on the optical-VLSI processor. Is for amplification.
본 발명은 광-VLSI 프로세서의 위상 홀로그램을 변화시킴으로써, 예컨데 10nm의 파장가변 범위에 의한 안정된 레이저 성능은 달성될 수 있음을 확인하였다.The present invention has shown that by varying the phase hologram of an optical-VLSI processor, stable laser performance can be achieved, for example with a wavelength tunable range of 10 nm.
도 1에 나타낸 것처럼, 본 실시예에 따른 파장변환 레이저 시스템은 파장 변환 가능한 광학 필터로써의 광-VLSI 프로세서 및 이득 매질(gain medium)로써의 반도체 광증폭기를 사용하는 것에 근거한다.As shown in Fig. 1, the wavelength conversion laser system according to the present embodiment is based on the use of an optical-VLSI processor as a wavelength convertible optical filter and a semiconductor optical amplifier as a gain medium.
최적의 디지털 홀로그램은 임의의 방향을 따라 입사 파장 요소들을 독립적으로 스티어링(stirring)하기 위해 생성된다. 특정 파장은 빔 스티어링을 통해서 감쇠를 최소화하며 섬유 광 집광기와 결합될 수 있다. 반면, 그외 모든 다른 파장들은 경로를 이탈하게 되어 감쇠하게 된다.An optimal digital hologram is generated for independently steering the incident wavelength components along any direction. Certain wavelengths can be combined with the fiber light concentrator to minimize attenuation through beam steering. On the other hand, all other wavelengths are off the path and attenuate.
상기 결합된 파장은 반도체 광증폭기 내부로 주입되며, 증폭되어 높은 진폭의 출력 광학 신호를 생성하게 된다. 파장 변환은 광-VLSI 프로세서 상으로 업로드된 위상 홀로그램을 변화시키는 것에 의해 달성된다.The combined wavelength is injected into the semiconductor optical amplifier and amplified to produce a high amplitude output optical signal. Wavelength conversion is achieved by varying the phase hologram uploaded onto the optical-VLSI processor.
(SLD와 광-VLSI를 이용한 파장가변 레이저 시스템)(Wavelength-variable laser system using SLD and photo-VLSI)
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 파장변환 레이저 시스템의 개략적인 구성도이다. 9 is a schematic structural diagram of a wavelength conversion laser system according to a second embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 파장변환 레이저 시스템(20)은 발광다이오드(220), 광커플러(235), 광집광기(collimator; 240), 회절격자 판(250), 및 광-VLSI 프로세서(260)을 구비한다.Referring to FIG. 9, the wavelength
제1 실시예와의 차이점을 위주로 설명하면, 제2 실시예에서는 반도체 광증폭기(120)를 대신하여 발광다이오드를 이용하고, 광 커플러(235)가 사용된다는 점이다. 발광다이오드는 바람직하게는, SLD(super luminescent Diode; 220)를 이용한다. SLD(220)는 레이저 다이오드의 높은 휘도와 LED의 낮은 코히러런스(coherence:可干涉性)를 가진 발광소자이다.The difference from the first embodiment will be mainly described. In the second embodiment, a light emitting diode is used instead of the semiconductor
본 실시예에 의하면, 광커플러(235)는 발광다이오드(220)와 광 집광기(240) 사이에 구비되며, 광-VLSI 프로세서(260)에서 되돌아 오는 광을 분리한다. 광커플러(235)는 바람직하게는 2 by 1 커플러를 이용하고, 입력포트로 광을 넣으면, 5:95 또는 50:50 등 원하는 비율로 빛이 나뉘어져 통과하게 된다. 본 실시예에 의한 구성에서는 2개의 출력 포트 중 하나를 통해 광을 입력시킨다. 즉, output1에서 광을 넣으면, 광은 output2로는 들어가지 못하고 input으로 대부분이 입사된다. 이후 광-VLSI 프로세서(260)를 거쳐서 되돌아온 빛은 output1에 일부 들어가고 output2에 일부 들어가게 된다. 이때 구성을 output2로 많이 들어가도록 구성하면(예를 들어, output2에 95, output1에 5정도) 대부분의 빛이 output2로 나간다.According to the present embodiment, the
따라서, 도 9를 참조하면, 광 커플러(235)의 입력 포트가 하나이고, 이 입력포트는 광 집광기(240)에 접속되고, 출력 포트는 2개로 구성되어 있으므로 그 중 하나만 발광다이오드(220)에 연결되어 있다.Accordingly, referring to FIG. 9, since there is one input port of the
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파장변환 레이저 시스템의 다른 변형의 개략적인 구성도이다. 도 10을 참고하면, 발광다이오드(220)는 복수개의 발광다이오드가 광 커플러(235)의 입력에 묶여있는 구조이다.10 is a schematic structural diagram of another modification of the wavelength conversion laser system according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the
이 경우는 광 커플러(235)의 입력 포트는 1개이고, 이 입력포트에는 광 집광기(240)가 연결되고, 출력 포트는 복수개로 구성되어 각각의 출력포트는 복수개의 발광다이오드이며, 복수개의 발광다이오드는 적어도 2개는 서로 다른 파장 영역을 갖도록 구성할 수 있다.In this case, the input coupler of the
이러한 구조에 의하면 파장 대역을 보다 넓게 구성할 수 있게 되는 효과가 있으므로 파장변환 레이저 시스템에는 더욱 효과적일 수 있다.This structure can be more effective in the wavelength conversion laser system because there is an effect that can be configured to a wider wavelength band.
본 실시예에 의하면, 입력부와 출력부를 분리할 수 있으며, 구조가 간소해지고, 광원의 착탈이 용이해지는 효과가 있다.According to this embodiment, the input unit and the output unit can be separated, the structure is simplified, and the attachment and detachment of the light source can be easily performed.
광증폭기를 이용하는 경우 입력부와 출력부가 같은데, 도면상으로는 별 차이 없는 것처럼 느낄 수도 있으나, 실제 이 구성을 시스템으로 꾸미게 되면 입력부와 출력부가 분리된 경우가 더욱 시스템을 간소화 할 수 있게 된다. 또한, 입출력부가 나뉘어 있기 때문에 광원이 착탈이 가능하도록 구성하여, 원하는 파장의 발광다이오드(예컨대 SLD)를 장착하도록 구성할 수 있다.In the case of using an optical amplifier, the input unit and the output unit may be the same, but it may feel as if there is no difference in the drawing. However, if the actual configuration of this configuration is a system, the input unit and the output unit can be further simplified. In addition, since the input / output unit is divided, the light source can be detachable, and the light emitting diode (eg, SLD) having a desired wavelength can be mounted.
또한, 여러 개의 SLD를 동시에 장착한 경우 보다 넓은 파장에 대한 파장 가변이 가능하다는 장점이 있다. 광-VLSI를 이용하는 경우 얼마나 넓은 파장 가변 범위를 갖느냐 하는 것은 SLD 또는 광증폭기의 스펙트럼 분포에 기인하는데(도 6참조), 파장이 다른 SLD 여러 개를 동시에 장착하는 경우 보다 넒은 파장에 대해 파장 선택성을 가질 수 있게 된다.In addition, when multiple SLDs are mounted at the same time, there is an advantage that the wavelength can be varied for a wider wavelength. When using optical-VLSI, how wide the range of wavelength variation is due to the spectral distribution of the SLD or optical amplifier (see FIG. 6). I can have it.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 파장변환 시스템의 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a wavelength conversion system according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 광-VLSI 프로세서(160)의 상세 도면이다.2 is a detailed view of the optical-
도 3a는 도 2의 광-VLSI 프로세서에 의한 브레이즈 격자 분석을 위해 픽셀 수에 대한 위상 레벨, 도 3b는 대응되는 다양한 픽셀 블럭의 블레이즈 홀로그램을 스티어링을 설명하기 위한 도면이고 도 3c는 광-VLSI 프로세서를 이용한 빔 스티어링의 원리를 설명하기 위한 도면이다.Figure 3a is a phase level for the number of pixels for braze grating analysis by the optical-VLSI processor of Figure 2, Figure 3b is a view for explaining the steering of the blaze hologram of the various pixel blocks corresponding to Figure 3c is an optical-VLSI processor A diagram for explaining the principle of the beam steering using.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실제 실험의 구성을 나타내며, 도 5은 상기 실험 구성의 사진을 보여주는 사진이다.Figure 4 shows the configuration of the actual experiment according to the first embodiment of the present invention, Figure 5 is a photograph showing a picture of the experimental configuration.
도 6은 반도체 광증폭기에 의해 생성된 광대역 ASE의 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 6 is a graph illustrating the spectrum of a wideband ASE generated by a semiconductor optical amplifier.
도 7a, 7b, 및 7c는 특정 파장을 선택하기 위한 디지털 위상 홀로그램을 나타내는 도면들이다.7A, 7B, and 7C are diagrams illustrating digital phase holograms for selecting specific wavelengths.
도 8은 홀로그램 최적화를 통하여 단일 파장 선택을 실현하기 위해 측정된 출력 스펙트럼을 나타낸다.8 shows the measured output spectrum to realize single wavelength selection through hologram optimization.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 파장변환 레이저 시스템의 개략적인 구성도이다.9 is a schematic structural diagram of a wavelength conversion laser system according to a second embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파장변환 레이저 시스템의 다른 변형의 개략적인 구성도이다.10 is a schematic structural diagram of another modification of the wavelength conversion laser system according to the second embodiment of the present invention.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080005324A KR100944959B1 (en) | 2008-01-17 | 2008-01-17 | Wavelength conversion laser system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080005324A KR100944959B1 (en) | 2008-01-17 | 2008-01-17 | Wavelength conversion laser system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090079397A KR20090079397A (en) | 2009-07-22 |
| KR100944959B1 true KR100944959B1 (en) | 2010-03-02 |
Family
ID=41290595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080005324A Active KR100944959B1 (en) | 2008-01-17 | 2008-01-17 | Wavelength conversion laser system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100944959B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102301547B (en) * | 2009-01-28 | 2013-12-11 | Ytel光子学株式会社 | Wavelength conversion laser system |
| KR101031087B1 (en) | 2009-07-23 | 2011-04-25 | 주식회사 와이텔포토닉스 | Wavelength conversion laser system |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010041764A (en) * | 1998-03-11 | 2001-05-25 | 오노 시게오 | Ultraviolet laser apparatus and exposure apparatus comprising the ultraviolet laser apparatus |
-
2008
- 2008-01-17 KR KR1020080005324A patent/KR100944959B1/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010041764A (en) * | 1998-03-11 | 2001-05-25 | 오노 시게오 | Ultraviolet laser apparatus and exposure apparatus comprising the ultraviolet laser apparatus |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 논문 1(2005) |
| 논문 2(2004) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090079397A (en) | 2009-07-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110174661B (en) | An optical phased array two-dimensional laser radar scanning chip based on polarization multiplexing | |
| CN110620326A (en) | Light redirecting device and optical system including the same | |
| US9419405B2 (en) | Unidirectional ring lasers | |
| JP3361305B2 (en) | Light source | |
| US6400864B1 (en) | Broad band semiconductor optical amplifier module having optical amplifiers for amplifying demutiplexed signals of different wavelengths and optical communication system using it | |
| JP2020523819A (en) | Integrated WDM optical transceiver | |
| CN111290055A (en) | A metasurface spatial light modulator, beam direction control method and related products | |
| US20200227883A1 (en) | Combined laser architecture using wavelength multiplexed seed source | |
| JP2010219227A (en) | Wavelength variable laser, and method of manufacturing the same | |
| KR100944959B1 (en) | Wavelength conversion laser system | |
| Fan et al. | Laser beam combining for power and brightness scaling | |
| JP4137868B2 (en) | Optical transmission module and wavelength division multiplexing light source using the same | |
| CN100502174C (en) | Pumping system for laser light source and laser light source comprising such pumping system | |
| KR101031087B1 (en) | Wavelength conversion laser system | |
| JP2000151014A (en) | Optical function element and optical communication device | |
| CN103370112A (en) | Laser light source output device and laser output system | |
| US20120127549A1 (en) | Wavelength conversion laser system | |
| JPS622478B2 (en) | ||
| JP2002318374A (en) | Multi-wavelength batch optical modulator | |
| CN117980772A (en) | Distance measuring device and distance measuring system | |
| US20130342894A1 (en) | Wavelength Conversion Laser System | |
| CN114361924B (en) | Multi-wavelength ring laser chip | |
| KR100579512B1 (en) | Wavelength converters generate their own wavelength tunable laser light sources | |
| WO2006011262A1 (en) | Optical signal amplifying three-terminal device | |
| CN119689428A (en) | Two-dimensional beam coverage system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20080117 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20091008 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20100209 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20100223 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20100223 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130124 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20130124 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140121 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20140121 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150128 Year of fee payment: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20150128 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160122 Year of fee payment: 7 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20160122 Start annual number: 7 End annual number: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170202 Year of fee payment: 8 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20170202 Start annual number: 8 End annual number: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180126 Year of fee payment: 9 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20180126 Start annual number: 9 End annual number: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190124 Year of fee payment: 10 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20190124 Start annual number: 10 End annual number: 10 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20210222 Start annual number: 12 End annual number: 12 |