KR101045902B1 - 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법 - Google Patents

파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원이 제공하는 파장 대역에서 원하는 파장을 선택적으로 출력하는 파장 가변 시스템에 착탈식 광원 모듈을 적용하도록 하여 경제적이고 효율적으로 원하는 파장을 출력할 수 있도록 한 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법에 관한 것으로, 이를 위하여 파장 가변 장치의 광원 부분을 착탈이 용이한 모듈 형태로 제공함과 아울러, 상기 광원 모듈 내에 해당 광원에 관한 보정 정보나 소자 특성 정보를 포함시키고, 상기 파장 가변 장치가 이러한 광원 모듈로부터 보정 정보나 소자 특정 정보를 획득하여 이를 파장 선택 및 출력 제어에 활용하도록 함으로써, 용이한 착탈 방식의 광원 교체가 가능하도록 하면서도 신뢰성을 유지할 수 있어 노후된 광원 교체 편의성 증진, 사용 파장 대역의 획기적인 확장이 가능하도록 하는 효과가 있다.
파장 가변, 레이저, 파장 선택, 회절, 보상, 모듈, 광원, 착탈식, 온도제어

Description

파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법{LIGHT SOURCE MODULE APPARATUS FOR WAVELENGTH TUNABLE SYSTEM AND METHOD FOR THE SYSTEM}
본 발명은 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법에 관한 것으로, 특히 광원이 제공하는 파장 대역에서 원하는 파장을 선택적으로 출력하는 파장 가변 시스템에 착탈식 광원 모듈을 적용하도록 하여 경제적이고 효율적으로 원하는 파장을 출력할 수 있도록 한 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법에 관한 것이다.
광학 기술의 발전은 다양한 산업 전반에 영향을 주어 미세 가공에서부터 초고속 통신에 이르는 광범위한 차세대 기술의 기반이 되고 있다. 특히, 직진성이 강한 레이저를 이용하여 미세 가공이나 표면을 개질하는 기술, 의학용 메스나 특정 세포를 선별 제거하는 기술, 광학 매체를 이용하여 데이터를 재생하는 기술, 광섬유의 전반사를 활용한 초고속 통신 기술 및 나노 크기의 입체적 시료에 대한 구성 을 파악하는 현미경 기술 등 산업 및 의료 기술에 접목된 광학 기술은 점차 그 중요성이 높아지고 있다.
일반적인 레이저 광학 기술은 주로 단일 파장을 이용하고 있으나, 점차 다양한 파장을 활용하고자 하는 요구가 증가함에 따라 파장을 가변할 수 있는 파장 가변 레이저 광학 수단이 등장하여 통신의 대역을 획기적으로 증가시키거나, 다양한 시료를 분석하거나, 넓은 범위의 파장을 대상으로 최적 특성을 제공하는 파장을 선택하는 등의 활용이 가능해졌다.
각종 광학 어플리케이션에 범용적으로 적용되는 가변 파장 레이저의 경우 일정한 파장 대역을 가지는 레이저 광원의 회절 각도를 조절하는 것으로 원하는 파장을 선택하여 출력하는 방식으로 구성된다. 일반적으로 복수의 광학적 구성이 조작되는 리트로우 캐비티(Littrow cavity)나 리트만 캐비티(Littman cavity)가 알려져 있으나, 이들은 모두 반사형 격자를 이용하고 있기 때문에 광로 설계가 어렵고 구성이 복잡하여 효율이 낮고 선택 가능한 파장의 폭이 좁다.
그에 따라 좀더 높은 효율의 정밀 파장 가변 장치에 대한 요구를 만족시키기 위하여 파장 선택에 따른 광 경로 변화가 없고, 출력 효율이 높으면서도 선택 파장의 폭이 넓고 선택 파장의 정밀도가 높으며, 파장 선택에 필요한 제어를 간소화한 파장 가변 장치 및 그 방법이 동 출원인에 의해 2008년 1월 18일 출원된 등록 특허 제10-0817726호, "파장가변 장치 및 그 방법"과, 2009년 3월 16일 출원된 출원번호 제10-2009-0022344호, "레이저 파장 가변 장치 및 그 방법"은 투과형 회절판과 거울을 일체형으로 구성하고 이를 회전시켜 원하는 파장을 선택하도록 하여 선택된 파장의 공진이 발생할 수 있는 새로운 형태의 캐비티 구조를 제공함으로써, 항상 동일한 광 경로를 유지하면서 최적의 회절 효율로 파장 선택이 가능하도록 한 기술이 개시되어 있다.
상기와 같은 기술을 적용할 경우 일정한 대역에 대한 파장을 제공하는 광원에 대해서 해당 파장 대역에서 원하는 파장을 정밀하고 높은 효율로 선택할 수 있으며, 특히 출원번호 제10-2009-0022344호에서는 파장 선택시 캐비티의 거리까지 함께 조절되어 파장 선택에 따라 기 설정된 레이저 공진 파장의 수까지 유지되도록 함으로써 원하는 대역에 대한 파장 선택 정밀도와 효율이 크게 높아질 수 있게 되었다.
이러한 기술적 구성을 이용하여 원하는 파장을 선택하기 위해서, 복수의 광원을 선택할 수 있는 기술이 적용될 수 있는데, 예를 들어 연속된 파장 대역이 중첩되도록 복수의 중심 파장을 가지는 복수의 광원들을 구성한 후 이들을 회전 방식이나 선형 방식으로 선택함으로써, 원하는 파장을 선택하도록 구성할 수 있다. 하지만, 이러한 경우 광원 선택을 위해 물리적 동작이 요구되어 구동부 구성이 복잡해지고 복수의 광원들을 구비하기 위해 제품의 가격이 높아지게 되고, 하드웨어적으로 설정된 일련의 파장 대역을 벗어나는 파장에 대해서는 선택이 불가능한 제한이 발생하게 된다.
한편, 단일 광원을 사용하는 파장 가변 장치의 경우 광원의 종류를 변경하고자 할 경우 해당 장치의 공급자나 대리점을 통해서 광원 종류 교체가 가능할 수 있으나, 그 변경이 쉽지 않으며 변경 후 해당 광원에 대한 장치의 재설정이 필요하게 되어 비용과 교체 시간이 증가하게 되고, 복수의 광원을 반복적으로 이용하고자 할 경우 단일 파장 가변 장치로 이러한 요구에 대응하기 어려웠다.
특히, 광원의 경우 다른 광학 장치나 제어 장치 등과 달리 비교적 수명이 제한된 소모품이기 때문에 교체가 필요하게 되며, 동일한 광원으로 교체한다 하더라도 해당 광원 소자 특유의 미세 조정이나 설정 변경 등이 발생하게 되므로 사용자가 직접 교체할 수 없어 공급자나 대리점을 통해 교체하게 되어 비용이 높고 교체 시간이 오래 걸리게 된다.
따라서, 소모품인 광원을 간단하고 신뢰성 있게 교체할 수 있도록 하여 사용자의 편의를 높이고, 원하는 파장을 광원을 포함하는 일부만 교체하는 방식을 통해서 파장 가변 장치의 사용 범위를 확장하여 활용성을 극대할 수 있는 새로운 파장 가변 장치의 구성이 요구되고 있다.
상기와 같은 파장 가변 장치의 문제점을 해결하기 위해 새롭게 제안하는 본 발명 실시예들의 목적은 파장 가변 장치의 광원 부분을 착탈이 용이한 모듈 형태로 제공함과 아울러, 상기 광원 모듈 내에 해당 광원에 관한 보정 정보나 소자 특성 정보를 포함시키고, 상기 파장 가변 장치가 이러한 광원 모듈로부터 보정 정보나 소자 특정 정보를 획득하여 이를 파장 선택 및 출력 제어에 활용하도록 함으로써, 용이한 착탈 방식의 광원 교체가 가능하도록 하면서도 신뢰성을 유지할 수 있어 노후된 광원 교체 편의성 증진, 사용 파장 대역의 획기적인 확장이 가능하도록 한 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명 실시예들의 다른 목적은 파장 가변 장치의 광원 부분을 착탈이 용이한 모듈 형태로 구성하고, 상기 모듈 내부에 광원, 온도 제어부, 상기 광원에 관한 정보와 보정 값이 포함된 정보를 저장한 메모리, 그리고 상기 광원과 온도 제어부 및 메모리와 상기 파장 가변 장치의 제어부를 연결하는 인터페이스를 구성함으로써 광원 모듈 교체를 통해서 원하는 파장 대역을 용이하고 신뢰성 있게 출력할 수 있도록 한 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 파장 가변 장치의 광원 부분을 모듈로 구성하고, 상기 모듈 내에 광원과 상기 광원의 위치를 3차원적으로 가변하여 광원 의 위치를 최적화하는 구동부를 구성하고, 상기 광원에 관한 보정 정보나 제어 관련 정보 및 상기 위치 정보를 저장하는 메모리를 구성함으로써, 상기 모듈이 연결되는 파장 가변 장치가 상기 광원 모듈 내의 광원 위치를 정밀하게 초기화할 수 있고, 광원 제어를 신뢰성 있게 실시할 수 있도록 한 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 파장 가변 장치에 광원 모듈을 적용하도록 하고, 상기 광원 모듈에 보정 및 제어를 위한 정보와 인식을 위한 정보를 저장한 메모리를 적용하도록 함으로써, 파장 가변 장치가 정상적인 광원 모듈을 식별하도록 하여 오작동이나 장치의 신뢰성 저하를 방지하고 해당 식별 정보를 토대로 온라인 정보 수신이나 온라인 등록 등이 가능하도록 하여 무단 사용이나 개조를 방지하고 제품 신뢰성을 높일 수 있도록 한 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치는 일정한 파장 대역을 가지는 광원이 제공하는 광선을 제어부의 제어에 따라 기 설정된 각도로 조절한 회절부를 통해 회절시켜 파장을 선택하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치로서, 외부 전원 및 제어 신호에 따라 동작하는 광원과; 상기 광원에 대한 제어 정보, 모듈 식별 정보, 상기 모듈에 대한 보정 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 모듈 정보가 저장된 모듈 정보 저장부와; 상기 광원 및 모듈 정보 저장부를 내장하면서 상기 파장 가변 시스템의 광원 영역에 착탈식으로 결합되는 케이스부와; 상기 케이스부에 노출 구성되면서 상기 광원 및 모듈 정보 저장부에 대한 외부 접속이 가능하도록 하는 모듈 인터페이스부를 포함하여 이루어진다.
상기 모듈 정보 저장부에 저장되는 모듈 정보 중 제어 정보는 광원에 대한 전기적 소자 제한값, 제어를 위한 설정값, 상기 광원에 대한 선택 가능한 파장 대역 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 모듈 정보 저장부에 저장되는 모듈 정보 중 보정 정보는 상기 광원 모듈을 적용할 경우의 파장 가변 시스템에서 적용될 파장 보정 값을 포함한다.
상기 모듈 정보 저장부에 저장되는 모듈 정보 중 모듈 식별 정보는 개별 광원 모듈 장치에 대해 유일하게 할당되는 인식 코드를 이용할 수 있다.
상기 모듈 정보 저장부는 상기 파장 가변 시스템이 장착된 상기 광원 모듈에 제공하는 부가 정보를 저장하기 위한 저장 공간을 더 포함한다.
상기 광원과 연결되고 상기 모듈 인터페이스를 통해 외부에서 제어되어 상기 광원의 온도를 제어하는 온도 제어 블록을 더 포함하거나, 상기 케이스 내의 광원 위치를 상기 모듈 인터페이스를 통해 외부에서 제어하여 하나 이상의 축으로 조정하는 위치 조절 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치는 파장 가변 시스템과 전기적 연결을 제공하는 모듈 인터페이스와; 상기 모듈 인터페이스와 연결되어 상기 파장 가변 시스템에 의해 제어되는 레이저 광원과; 상기 모 듈 인터페이스와 연결되어 상기 파장 가변 시스템에 상기 레이저 광원에 대한 정보와 보정 정보 및 모듈 고유 정보 중 하나 이상을 제공하는 모듈 정보 저장부와, 상기 모듈 인터페이스의 일측을 노출시키고, 상기 레이저 광원과 모듈 정보 저장부를 내장하는 케이스를 포함하여 이루어진다.
상기 케이스는 상기 파장 가변 시스템의 광원 영역과 착탈식으로 결합하기 위한 구조를 가진다.
상기 모듈 정보 저장부는 상기 광원에 대한 가변 파장 보정값, 최소 가변 파장, 최대 가변 파장, 광원의 최대 전류값, 광원의 최대 전력값 중 하나 이상을 포함한다.
상기 광원 모듈 장치는 상기 레이저 광원에 물리적으로 접촉하도록 배치되고 상기 모듈 인터페이스를 통해 상기 파장 가변 시스템에 상기 레이저 광원의 온도 측정값을 제공하며 상기 파장 가변 시스템의 제어에 의해 온도를 가변하는 온도 제어 블록이나, 상기 레이저 광원의 위치를 상기 모듈 인터페이스를 통한 외부 제어 신호로 하나 이상의 축으로 조정하는 위치 조절 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치를 적용한 시스템의 동작 방법은 파장 가변 시스템의 광원 영역에 광원과 모듈 정보 저장부를 포함하며 모듈 인터페이스부를 구비한 광원 모듈을 장착하는 장착 단계와; 상기 파장 가변 시스템의 제어부가 상기 광원 모듈의 모듈 인터페이스부를 통해 상기 모듈 정보 저장부에 저장된 상기 광원 정보 및 보정 정보를 획득하여 가변 가능한 파장범위와 상기 광원의 제어를 위한 제어값 및 파장 선택을 위한 보정 값을 재설정하는 인식 단계와; 상기 광원 모듈에 대한 파장 선택 범위에서 파장을 선택하는 구동 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 인식 단계는 상기 모듈 정보 저장부에 저장된 광원 모듈의 고유 정보를 통해 상기 광원 모듈의 적합성을 인증하는 인증 단계를 더 포함한다.
상기 광원 모듈은 상기 광원의 온도를 검출하고 외부 제어 신호에 따라 상기 광원의 온도를 조절하는 온도 제어블록을 더 포함하며, 상기 구동 단계에서 상기 모듈 인터페이스부를 통해 파장 가변 시스템에 광원의 온도를 제공하고, 제어 신호를 수신하여 상기 광원의 온도를 제어하는 온도 제어 단계를 더 포함한다.
상기 광원 모듈은 상기 광원의 위치를 적어도 한축 이상으로 조정하는 위치 조절 구동부를 더 포함하고, 상기 모듈 정보 저장부에 상기 위치 조절 구동부에 대한 위치 정보를 더 포함하며, 상기 인식 단계에서 상기 파장 가변 시스템의 제어부가 상기 모듈 정보 저장부에 저장된 위치 정보를 획득하여 상기 위치 조절 구동부를 제어하여 상기 광원의 위치를 조절하는 단계를 더 포함한다.
상기 구동 단계에서 상기 파장 가변 시스템의 제어부는 해당 광원 모듈의 사용 시간을 상기 광원 모듈의 모듈 정보 저장부에 저장하는 사용시간 저장 단계를 더 포함하고, 상기 인식 단계에서 상기 파장 가변 시스템의 제어부가 상기 모듈 정보 저장부에 저장된 사용 시간에 따라 교체 알람 정보를 생성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치를 적용한 시스템의 동작 방법은 파장 가변 시스템의 광원 영역에 광원과 모듈 정 보 저장부를 포함하며 모듈 인터페이스부를 구비한 광원 모듈을 장착하는 장착 단계와; 상기 파장 가변 시스템의 제어부가 상기 광원 모듈의 모듈 인터페이스부를 통해 상기 모듈 정보 저장부에 저장된 모듈의 고유정보를 획득하여 이를 온라인 조회하여 얻어진 광원 정보 및 보정 정보를 통해 가변 가능한 파장범위와 상기 광원의 제어를 위한 제어값 및 파장 선택을 위한 보정값을 재설정하는 인식 단계와; 상기 광원 모듈에 대한 파장 선택 범위에서 파장을 선택하는 구동 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따른 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법은 파장 가변 장치의 광원 부분을 착탈이 용이한 모듈 형태로 제공함과 아울러, 상기 광원 모듈 내에 해당 광원에 관한 보정 정보나 소자 특성 정보를 포함시키고, 상기 파장 가변 장치가 이러한 광원 모듈로부터 보정 정보나 소자 특정 정보를 획득하여 이를 파장 선택 및 출력 제어에 활용하도록 함으로써, 용이한 착탈 방식의 광원 교체가 가능하도록 하면서도 신뢰성을 유지할 수 있어 노후된 광원 교체 편의성 증진, 사용 파장 대역의 획기적인 확장이 가능하도록 하는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법은 파장 가변 장치의 광원 부분을 착탈이 용이한 모듈 형태로 구성하고, 상기 모듈 내부에 광원, 온도 제어부, 상기 광원에 관한 정보와 보정 값이 포함된 정보를 저장한 메모리, 그리고 상기 광원과 온도 제어부 및 메모리와 상기 파장 가변 장치의 제어부를 연결하는 인터페이스를 구성함으로써 광원 모듈 교체를 통해서 원하는 파장 대역을 용이하고 신뢰성 있게 출력하는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법은 파장 가변 장치의 광원 부분을 모듈로 구성하고, 상기 모듈 내에 광원과 상기 광원의 위치를 3차원적으로 가변하여 광원의 위치를 최적화하는 구동부를 구성하고, 상기 광원에 관한 보정 정보나 제어 관련 정보 및 상기 위치 정보를 저장하는 메모리를 구성함으로써, 상기 모듈이 연결되는 파장 가변 장치가 상기 광원 모듈 내의 광원 위치를 정밀하게 초기화할 수 있고, 광원 제어를 신뢰성 있게 실시할 수 있게 되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치 및 이를 적용한 시스템의 동작 방법은 파장 가변 장치에 광원 모듈을 적용하도록 하고, 상기 광원 모듈에 보정 및 제어를 위한 정보와 인식을 위한 정보를 저장한 메모리를 적용하도록 함으로써, 파장 가변 장치가 정상적인 광원 모듈을 식별하도록 하여 오작동이나 장치의 신뢰성 저하를 방지하고 해당 식별 정보를 토대로 온라인 정보 수신이나 온라인 등록 등이 가능하도록 하여 무단 사용이나 개조를 방지하고 제품 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다. 도시된 실시예들은 레이저를 광원으로 이용하는 파장 가변 시스템에 적용되는 광원 모듈을 예로 들어 설명하였으나 본 발명은 레이저 광원 뿐만 아니라 광대역 파장을 제공하는 발광 다이오드, 램프 등과 같은 일반적인 다른 종류의 광원 및 이를 기반으로 하는 파장 가변 시스템에 적용되는 광원 모듈을 포괄할 수 있다는 것에 주의한다.
도 1은 광경로를 유지하면서 원하는 파장을 단일 구동부를 통해 최적 회절 효율로 선택하는 광학 캐비티의 구성을 포함하는 레이저 파장 가변 장치의 구성 예를 보인 것으로, 일정한 파장 대역을 출력하는 레이저 다이오드(11), 상기 레이저 다이오드(11)의 출력 광을 평행하게 하는 시준 렌즈(12), 해당 시준 렌즈(12)를 통해 평행해진 광선이 회절되면서 투과되는 투과형 회절판(20), 해당 회절된 광을 광 경로 설정을 위해 반사시키는 거울(30), 상기 거울(30)이 반사시킨 광선에서 선택된 파장을 공진 시키기 위해 입사광의 일부를 반사시키는 출력커플러(14), 상기 출력 커플러(14)를 통해 제공되는 광을 집광하여 핀홀 렌즈(16)의 핀홀에 제공하는 집광 렌즈(15)로 이루어진다. 여기서, 상기 투과형 회절판(20)과 상기 거울(30)은 광경로 설정을 위한 고정각도로 배치되어 일체화된 일체형 회절부(13)를 구성하며, 이는 단일 축을 기준으로 회전하면서 원하는 파장을 선택하게 된다.
도시된 레이저 다이오드(11)에서 출력되는 복수 파장의 광선들은 시준 렌즈(12)를 통해 평행광이 되어 일체형 회절부(13)에 입사되며, 해당 광은 투과에 따른 회절 및 반사에 의해 기 설정된 광 경로로 진행하다가 집광 렌즈(15)를 통해 집 중되어 핀홀 렌즈(16)의 핀홀에 수렴하게 되는데, 이러한 광 경로 상에 입사광의 일부를 반사시키는 출력커플러(14)를 배치하여 광의 일부를 다시 레이저 다이오드(11)로 피드백시켜 공진을 유도하며, 이러한 공진에 의해 원하는 파장의 이득이 점차 증가하여 해당 파장에서 빛이 발생하게 된다. 이때 입사각과 같은 회절 각도를 가지는 선택된 파장(λ)의 광만 핀홀을 통해 출력되며, 그 외의 다른 파장을 가지는 광은 핀홀을 통과하지 못하여 소실된다.
상기 투과형 회절판(20)은 도 2의 구성과 같은 볼륨 위상 홀로그래픽 회절판(Volume Phase Holographic Grating, 이하 VPHG)을 적용할 수 있는데, 광학적으로 의미가 있는 대부분의 파장 대역에 대해 높은 투과성을 보이는 회절판으로, 투명한 전후면 투과판(21) 사이에 특정 파장의 진행 방향을 회절 시키는 격자(22)가 배치된 구성으로 이루어져 있다.
상기 회절판의 입사 위치에 수직한 가상의 수직선(점선)(즉, 회절축에 수직한 수직선)에 대한 입사광의 입사 각도(θi)와 대칭되는 투과광의 회절 각도(θd)로 출력되는 광의 효율이 투과되는 광들 중 가장 높으며, 이러한 최적 효율의 입사 각도와 그에 대칭되는 투과광 각도는 원하는 파장과 격자의 간격(d)을 고려한 연산을 통해 얻어질 수 있다.
도 3및 도 4는 일체형 회절판의 회전에 따라 일정 대역의 파장을 제공하는 레이저 광원에서 원하는 파장을 선택하는 방식을 설명하기 위한 것으로, 레이저 광원의 파장 스팩트럼 프로파일 중에서 3개의 파장(λ1, λ2, λ3)에 대해서만 살펴본 것이다. 도 3은 상기 3개의 파장 중에서 λ1을 선택하는 경우를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 일체형 회절부의 투과형 회절부(20)를 통해 최적의 입사 각도(θi)로 입사되어 최적의 회절 각도(θd)로 회절된광은 거울(30)을 통해 고정된 경로, 즉 출력광이 핀홀 렌즈(16)에 수렴하는 경로로 제공된다. 이때, 상기 일체형 회절부를 통해 제공되는 광의 일부를 반사시키는 출력커플러(14)의 피드백에 의해 공진이 일어나며 이러한 공진에 의해 파장 이득이 증가되어 레이저 광선이 제공되게 된다. 이렇게 제공되는 레이저 광 중에서 상기 선택된 파장(λ1)만 핀홀렌즈(16)를 통해 출력되고 그 외의 다른 파장(λ2, λ3)을 가지는 광은 핀홀렌즈(16)를 통과하지 못하여 소실된다. 즉, 원하는 파장을 선택하기 위해서는 최적 입사각을 구하여 해당 입사각이 되도록 일체형 회절부를 회전시키면되는 것이다. 도 4는 도 3의 구성에서 다른 파장(λ2)을 선택하는 경우를 보인 것이다.
도 5는 높은 효율로 파장을 선택하는 레이저 파장 가변 장치의 구성을 보인 것으로, 도시한 구성을 통해서 최적 회절 효율과 동시에 최적 공진 효율을 단일 조작을 통해서 자동적으로 달성할 수 있게 된다. 즉, 최상의 출력 품질이 모든 선택 파장에 대해 유지될 수 있다.
도시된 바와 같이 레이저 다이오드(110)와, 상기 레이저 다이오드(110)의 출력광을 평행광으로 성형(shaping)하는 시준 렌즈(120)와, 상기 시준 렌즈(120)를 통과한 광 중 선택된 파장의 광을 최적 회절 효율로 회절시키면서 기 설정된 고정 경로로 제공하는 일체형 회절부(130)와, 상기 일체형 회절부(130)가 파장을 선택하기 위해 회전함에 따라 상기 회전에 연동하여 광경로상에서 거리가 가변됨으로써 선택 파장에서 최적의 공진 환경을 제공하는 출력커플러(140)와, 상기 출력커플러(140)를 통해 제공되는 출력광을 핀홀 렌즈(160)의 핀홀로 집광하는 렌즈(150)로 이루어진다.
임의의 원하는 파장을 선택하기 위해서는 선택되는 파장이 공진 가능한 파장이 되어야 하므로, 선택 파장이 공진 가능하도록 상기 출력커플러(140)에 의해 정의되는 캐비티의 거리가 선택 파장에 따라 가변 되도록 함으로써 공진 가능한 파장을 연속적으로 변화시킬 수 있게 된다.
도 6은 레이저 파장 가변 시스템의 구성을 보인 것으로, 도시한 바와 같이 소정의 출력 대역을 가지는 레이저 광원(110)을 시준 렌즈(121)와 부가 성형 렌즈들(122, 123)을 통해 일체형 회절부(130)에 선택 파장에 대해 최적 효율을 제공하는 입사각으로 제공하고, 상기 일체형 회절부(130)의 파장 선택을 위한 회전에 연동되어 최적 공진 위치로 조절되는 출력커플러(140)에 의해 공진된 레이저 광이 집광 렌즈(150)를 통해 핀홀 렌즈(160)로 출력되도록 구성된다. 또한, 상기 집광 렌즈(150)를 통과한 광선의 일부를 상기 광 경로 외부로 반사키는 부분 반사 거울(155)과 상기 부분 반사된 광선의 출력을 전기 신호로 변환하는 모니터부(156)가 더 구성된다. 더불어, 상기 출력커플러(140)와 연동되는 일체형 회절부(130)를 선택 파장에 따라 회전 시키는 파장 선택 구동부(220)와, 레이저 광원(110)의 출력을 제어하는 레이저 구동부(230)와, 외부 제어 신호에 따른 각도로 상기 파장 선택 구 동부(220)를 제어하고 상기 모니터부(156)의 출력과 상기 외부 제어 신호에 따른 출력 세기를 비교하여 레이저 구동부(230)가 레이저 광원(110)에 제공하는 전류의 크기를 제어하는 제어부(210)를 포함하게 된다.
상기 구성을 통해 외부 제어 신호에 따라 원하는 파장을 원하는 출력 세기로 선택하여 출력할 수 있으며 그 품질도 항상 균일하게 최상으로 유지하는 레이저 파장 가변 시스템을 구성할 수 있다.
도 7은 도 6의 시스템에 추가적으로 자동 보상 장치(300)를 더 구성한 것으로, 상기 일체형 회절부(130)의 투과형 회절판을 회절없이 투과한 광의 위치와 초점 상태를 검출부(330)를 통해 검출하여 상기 시준 렌즈(121)의 위치를 3차원으로 조절하는 3차원 구동부(310)를 통해 보상하는 자동보상 제어부(320)가 구성된 것이다. 이러한 자동 보상 장치(300)는 선택적으로 적용될 수 있으며, 이를 통해서 광원의 설치가 정확하지 않거나 온도 편차와 같은 외부 환경에 의해 광원 제공의 정밀도가 낮아질 경우 이를 자동적으로 보상할 수 있다.
한편, 도 8은 레이저 광원부(410) 및 상기 레이저 광원부(410)의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 블록(420)의 구성과, 상기 레이저 광원부(410) 및 온도 제어 블록(420)을 제어하는 레이저 구동부(230)의 내부 구성을 보인 것이다.
먼저, 레이저 광원부(410)는 레이저 광원(411)과 온도 센서(412)로 이루어지고, 온도 제어 블록(420)은 전기적 에너지에 의해서 일측면이 차가워지고 그 반대면은 뜨거워지는 서모일렉트릭 쿨러(Thermo Electric Cooler) 소자(422)와, 상기 서모일렉트릭 쿨러 소자(422)의 차가운 면에 배치되어 그 상부에 접촉되는 레이저 광원(411)의 온도를 낮추는 접촉부(421)와, 상기 서모일렉트릭 쿨러 소자(422)의 뜨거운면에 배치되어 뜨거운 열을 방열시키는 방열부(423)로 이루어진다.
상기 레이저 제어부(230)는 상기 온도센서(412)로부터 레이저 광원(411)의 온도를 측정하여 제어부(211)에 제공하고 상기 제어부(211)의 제어 신호에 따라 상기 서모일렉트릭 쿨러 소자(422)를 제어하는 온도 제어부(231)와, 상기 레이저 광원(411)의 전력을 제어하는 LD 제어부(232)를 포함한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 렌즈부(120)와 광학부(600), 제어부(212), 레이저 구동부(230) 및 파장 선택 구동부(220)를 구비한 파장 가변 시스템의 광원 영역에 적용된 광원 모듈(500)의 구성을 보인 것이다. 상기 파장 가변 시스템의 경우 도시된 예에서는 레이저를 광원으로 하는 구성이지만, 레이저뿐만 아니라 다른 종류의 광원을 이용하는 파장 가변 시스템일 수도 있음에 주의한다.
도시된 광원 모듈(500)은 도시한 바와 같이 외부 전원 및 제어 신호에 따라 동작하는 광원(510)과, 상기 광원(510)에 물리적으로 밀착되어 상기 광원(510)의 온도를 제어하는 온도 제어 블록(530)과, 상기 광원(510)에 대한 제어 정보, 모듈 식별 정보, 상기 광원 모듈에 대한 보정 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 모듈 정보가 저장된 모듈 정보 저장부(540)와, 상기 광원(510), 온도 제어 블록(530) 및 모듈 정보 저장부(540)에 대한 외부 접속이 가능하도록 일부가 노출된 모듈 인터페이스부(580)와, 상기 구성들을 내장하면서 상기 파장 가변 시스템의 광원 영역에 착탈식으로 결합되는 케이스부(510)로 이루어진다.
여기서, 상기 광원(510)의 종류에 따라 상기 온도 제어 블록(530)은 생략될 수 있으며, 상기 광원(510)이 레이저 광원인 경우 도 8에 도시한 구성과 같이 온도 제어 블록(530)이 배치될 수 있으며, 이는 상기 모듈 인터페이스부(580)를 통해 레이저 구동부(230)와 연결될 수 있다.
상기 모듈 정보 저장부(540)에 저장된 제어 정보는 광원에 대한 전기적 소자 제한값, 제어를 위한 설정값, 상기 광원에 대한 선택 가능한 파장 대역 정보가 저장될 수 있는데, 여기서 전기적 소자 제한값은 소자의 최대 전류값이나 전력값이 될 수 있고, 제어를 위한 설정값은 소자 제어 시 필요한 채널 정보 등이 될 수 있다.
한편, 상기 모듈 정보 저장부(540)에 저장될 수 있는 보정 정보는 상기 광원 모듈을 적용할 경우의 파장 가변 시스템에서 파장 선택시 고려할 파장 보정 값일 수 있다. 이를 통해서 개별 광원 모듈에 대한 편차가 보상될 수 있어 실제 광원 교체 시 발생될 수 있는 수동 보정 작업이 필요하지 않게 된다.
더불어, 상기 모듈 정보 저장부(540)에는 개별 광원 모듈 장치에 대해 유일하게 할당되는 모듈 식별 정보가 포함될 수 있는데, 이를 통해서 상기 광원 모듈에 대한 인증을 실시하여 정품 여부나 제한 설정 여부, 온라인 인증 등에 필요한 식별 정보를 확인할 수 있다.
추가적으로, 상기 모듈 정보 저장부(540)는 상기 파장 가변 시스템의 제어부(212)가 접근하여 기록할 수 있는 부가 정보 저장 공간을 더 구비할 수 있으며, 이러한 부가 정보 저장 공간을 이용하여 다양한 처리를 수행할 수 있게 된다.
예를 들어, 모듈 식별 성공이나 인증 성공, 모듈 오류 등에 대한 정보를 상기 부가 정보 저장 공간에 저장할 수 있고, 하나의 모듈을 제한된 숫자의 파장 가변 시스템에서만 사용할 수 있도록 제한하고자 할 경우 이러한 제한을 위한 정보를 저장할 수 있으며, 소모품인 광원에 대한 사용 기간을 관리하여 과도한 사용을 제한하거나 교체 안내를 제공하기 위해서 사용 시간이나 사용 시작 시간을 기록할 수도 있다.
상기 광원 모듈(500)은 파장 가변 시스템의 광원 영역에 마련된 물리적 구조물에 착탈될 수 있도록 케이스부(510)의 구조가 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 전기적 연결을 위해 인터페이스부(580)가 일측에 노출될 수 있다. 물론, 인터페이스부(580)를 케이블 형태로 연장 구성할 수도 있으므로 인터페이스의 배치나 형태는 다양하게 변형될 수 있다.
예를 들어, 상기 광원 모듈(500)을 적용하는 파장 가변 시스템이 도 7에 도시한 구성과 같다면, 상기 광원 모듈(500)의 착탈에 따른 다소간의 광원 위치 변화나 고정 편차는 자동 보상 장치(300)에 의해 보상될 수 있기 때문에 광원 모듈 착탈에 따른 공차 등이 있더라도 신뢰성을 유지할 수 있다.
도 10은 광원 모듈의 다른 실시예와, 이를 활용하기 위한 파장 가변 시스템의 제어부 구성을 보인 것으로, 도시된 실시예의 광원 모듈(501)에는 위치 조절 구동부(550)가 더 포함되어 있다. 상기 위치 조절 구동부(550)는 상기 광원(520)의 위치를 한축 이상으로 미세 조정하기 위한 것으로, 이는 광원 모듈 제조 후 실제 파장 가변 시스템에 해당 모듈을 장착한 상태에서 광원을 미세 조정하여 최적 출력 위치에 대한 위치 조절 구동부(550)의 위치 정보를 얻은 후 해당 정보를 상기 모듈 정보 저장부(540)에 저장하는 방식으로 모듈에 대한 광원(520) 위치 최적화 정보를 포함시켜 광원 모듈 별 광원 위치 편차에 대한 보상을 실시할 수 있다.
따라서, 상기 모듈 정보 저장부(540)에는 고유정보, 광원에 대한 소자 제한 정보, 선택가능한 파장 정보, 파장 선택시 적용할 보정 정보 및 초기 위치 설정을 위한 위치 정보가 저장될 수 있다. 물론, 이러한 위치 조절 구동부(500)에 대한 제어를 파장 가변 시스템의 제어부(700)에서 실시하기 때문에 초기 위치 조절 이후에도 추가적인 최적화가 가능할 수 있다.
도시된 제어부(700) 구성을 보면, 상기 모듈 정보 저장부(540)로부터 획득한 정보를 이용하는 구성들을 포함하는데, 광원 모듈을 인증하는 인증부(710)와, 위치 정보를 이용하여 위치 조절 구동부(550)를 제어하는 위치 제어부(720), 소자 제한이나 파장 범위 정보 및 보상 정보를 이용하여 파장 선택 제어 시 사용할 정보를 제한/보상 테이블(750)을 갱신하는 초기화부(730)를 포함한다. 상기 제어부(700)는 외부에서 제공되는 파장 선택 신호에 따라 상기 제한/보상 테이블(750)을 활용하여 파장 선택 제어부(740)가 파장 선택 구동부를 제어하여 파장을 선택하면서 레이저 구동부(230)로 광원(520) 및 온도 제어 블록(530)을 제어하게 된다.
상기 위치 조절 구동부(500)는 VCM(Vocie Coil Motor)으로 구성될 수 있는데, 도 11에 예로든 바와 같은 구성을 가질 수 있으며, 미세한 위치 조절을 정밀하게 실시할 수 있고 예와 같이 3개의 모터(551, 552, 553)를 통해 3축으로도 구성할 수 있어 발생될 수 있는 대부분의 상황(초점, 위치)에 대한 보정이 가능하게 된다.
즉, 이를 통해서 도 6과 같이 자동보정 기능이 없는 파장 가변 시스템에 광원 모듈(501)을 적용한다 하더라도 신뢰성 있는 상태 유지가 가능하게 된다.
물론, 도 7과 같은 자동 보상 장치(300)나 도 10의 위치 조절 구동부(550)가 없더라도 실질적으로 광원 모듈을 파장 가변 시스템의 실제 광원 영역이 장착한 상태에서 개별적인 광원 위치 조정, 보정 값 생성 등의 과정이 진행될 수 있기 때문에 광원 모듈의 교체에 따른 파장 가변 시스템의 신뢰성 저하를 최소한으로 유지할 수 있으며, 그에 따라 누구나 용이하게 광원을 교체할 수 있게 된다.
더불어, 이러한 광원 교체는 수명이 다한 광원을 교체하는 경우뿐만 아니라 출력을 원하는 추가적인 파장이 있는 경우 해당 파장의 광원 모듈만 구매하여 교체하면 곧바로 해당 파장의 출력이 가능하게 되므로 측정 가능한 파장의 범위를 극대화할 수 있으며, 사용자 입장에서도 원하는 파장들을 출력할 수 있는 파장 가변 시스템을 최소한의 비용으로 확보할 수 있게 된다.
더불어, 이러한 광원 모듈의 경우 별도의 전문적인 설치나 취급 등이 필요하지 않기 때문에 현재 사용되는 임의의 전달 방식(택배, 우편, 소화물, 직접 전달, 방문 등)을 통해서 용이하고 저렴하게 구할 수 있으며, 간단하게는 해당 광원 모듈을 판매하는 온라인 사이트에 접속하여 구매하는 등의 일반적인 제품 구입과 같은 방식으로 구할 수 있어, 구매자나 제조사 모두 편의성을 증진시킬 수 있다.
도 12는 상기 광원 모듈(500)을 생산하는 과정에서 상기 광원 모듈(500)의 모듈 정보 저장부(540)에 정보를 기록하는 방식을 보인 예로서, 도시한 바와 같이 파장 가변 시스템에 장착한 상태에서 보정값이나 위치 조절값 등을 외부 제어용 컴 퓨터(800)를 통해 확인한 후 해당 파장 가변 시스템의 제어부(213)를 통해서 상기 모듈 정보 저장부(540)에 저장 정보를 기록하는 방식과, 상기 모듈 인터페이스부(580)를 통해 해당 저장 정보를 직접 기록하는 방식이 있을 수 있다.
일반적으로, 파장 가변 시스템의 제어부는 실질적으로 외부 컴퓨터와 연결 가능한 인터페이스를 제공하고, 상기 외부 컴퓨터를 통해 파장 선택 정보를 제공 받으며 파장 가변 시스템의 동작 상태에 관한 정보를 제공하여 컴퓨터에 연결된 디스플레이로 상태를 제공하도록 구성될 수 있으므로, 외부 제어용 컴퓨터(800)를 통해서 파악된 광원 모듈의 보정값과, 입력되는 광원 모듈에 대한 각종 소자 제한 값들을 상기 제어부(213)를 통해서 상기 모듈 정보 저장부(540)에 기록하는 방식을 이용하는 것이 바람직하다.
도 13은 광원 모듈의 모듈 정보 저장부에 저장될 수 있는 정보들의 예를 간단한 테이블 구성으로 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 광원 모듈을 고유하게 식별할 수 있도록 하는 인식 코드, 파장 가변시 사용되어야 하는 튜닝 보정값, 파장 가변 영역을 지정하기 위한 튜닝 최소 설정 파장 및 튜닝 최대 설정 파장, 소자의 제어 범위를 알리기 위한 특성값으로 레이저 다이오드(LD) 최대 전류값 및 최대 파워값, 소자 제어를 위한 채널 정보, 위치 조절 구동부를 통해 광원의 위치를 조절하기 위한 각 축의 위치 정보를 포함하고 있다.
상기 각각의 정보들은 순차적으로 나열될 수 있으나, 뒤섞이거나 특정한 위치가 지정되어 해당 영역에 분산되어 저장될 수 있고, 모듈 정보 저장부에는 실제 광원 모듈이 파장 가변 시스템에 장착된 후 파장 가변 시스템으로부터 제공되는 부 가 정보들을 저장할 수 있는 여유 공간이 존재할 수 있다.
상기 여유 공간들을 상기 파장 가변 시스템이 상기 광원 모듈을 인식함에 따른 정보나 관련된 제한 정보 등을 저장할 수 있도록 하여 광원 모듈에 대한 사용 편의성과 신뢰성을 높일 수 있는 역할을 할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈(502)과 파장 가변 시스템(900)의 예를 보인 사시도로서, 도시한 바와 같이 착탈이 가능하도록 구성된 광원 모듈(502)을 파장 가변 시스템(900)의 광원 영역(910)에 삽입하면, 상기 광원 모듈(502)의 일부에 노출된 인터페이스부(581)가 파장 가변 시스템(900)의 광원 영역(910) 내에 구성된 대응 인터페이스(미도시)와 연결되는 형태를 가질 수 있다. 이때, 상기 광원 모듈의 케이스는 상기 광원 영역(910)의 구조에 대해 착탈 가능한 구조를 가지도록 하면서 방향성을 가지도록 하여 잘못된 삽입에 따른 오동작을 방지할 수 있다.
상기 파장 가변 시스템(900)의 전원(902)을 끈 상태에서 상기 광원 모듈(502)을 광원 영역(910)에 삽입하고 전원(902)을 연결하면 동작이 시작된다.
상기 파장 가변 시스템(900)의 내부 제어부는 연결 포트(901)를 통해 외부 제어용 컴퓨터와 연결되며, 이를 통해 내부 정보를 외부 제어용 컴퓨터에 디스플레이해 주거나 사용자의 제어 입력을 받아들여 원하는 파장을 선택하여 출력하는 작업을 실시하게 된다.
한편, 사용자는 상기 광원 모듈(502)의 장착에 따른 인증 결과나 관련된 정보들을 상기 파장 가변 시스템(900)에 연결된 상기 외부 제어용 컴퓨터를 통해 파 악할 수 있다. 필요한 경우 상기 외부 제어용 컴퓨터가 연결된 온라인 망을 통해 상기 파장 가변 시스템(900)이나 광원 모듈(502)을 제조한 제조사의 서비스 사이트에 접속하여 상기 광원 모듈(502)의 인식 코드로 관련 정보를 수집하거나 인증을 수행하는 과정을 실시할 수도 있으며, 이러한 정보는 다시 파장 가변 시스템(900)에 전달될 수 있다. 이는 상기 파장 가변 시스템(900)의 제어부의 제어로 실시될 수 있는데, 이를 외부 제어용 컴퓨터에서 지원하도록 관련 어플리케이션이 제조사로부터 배포될 수 있다. 다른 방식으로, 상기 배포된 관련 어플리케이션이 파장 가변 시스템(900)의 제어부와 연동하여 이러한 과정을 수행할 수도 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈을 파장 가변 시스템에 장착한 경우의 동작 과정을 보인 순서도로서, 도시한 바와 같이 광원 모듈을 파장 가변 시스템의 광원 영역에 장착한 후 전원을 공급하면, 파장 가변 시스템의 제어부는 우선적으로 광원 모듈의 모듈 인터페이스를 통해 모듈 정보 저장부로부터 정보(주로 인식 코드)를 획득하여 해당 광원 모듈이 이전과 상이한 것인지 확인한다.
만일 이전과 상이한 것이라면 모듈 정보 저장부로부터 얻은 인식코드를 확인하여 해당 코드의 자체 구성이 기 설정된 규칙에 맞는 것인지 확인하거나, 모듈의 광원에 관한 정보와 인식 코드 사이의 관계를 더 살펴 적합성을 확인하는 것으로 인증 과정을 수행할 수 있다.
혹은, 상기 파장 가변 시스템이 외부 네트워크와 직접적으로 연결되거나 외부 제어용 컴퓨터를 통해 간접적으로 연결되어 있을 경우 해당 인식코드를 원격지의 서비스 사이트(원격지 서버)에 전달한 후 그 결과를 수신하여 인증을 수행할 수 도 있다. 이러한 경우 관련 파장 가변 시스템에 대한 정보나 사용자 정보가 함께 서비스 사이트에 전달되어 사용자 등록이 될 수도 있다.
상기 인증 단계를 통해 인증이 성공한 경우 상기 파장 가변 시스템의 제어부가 상기 광원 모듈의 모듈 인터페이스부를 통해 상기 모듈 정보 저장부에 저장된 정보를 이용하여 광원 모듈 사용을 위한 초기화 과정을 처리한다. 상기 광원 모듈 사용을 위한 초기화는 예를 들어 위치 조절 구동부가 광원 모듈 내에 존재하는 경우 모듈 정보 저장부의 위치 조절 구동부 위치 정보를 이용하여 광원의 위치를 설정한다.
그리고, 상기 모듈 정보 저장부로부터 얻어진 광원 정보 및 보정 정보를 획득하여 가변 가능한 파장범위와 상기 광원의 제어를 위한 제어값 및 파장 선택을 위한 보정값을 재설정하게 된다. 이는 파장 가변 장치의 파장 선택 제어부가 활용하는 제한/보상 테이블의 값을 갱신하는 과정으로 실시될 수 있다.
상기와 같은 기본적인 광원 모듈 초기화가 완료되면 이러한 광원 모듈 인증 확인 및 광원 모듈 사용 초기화가 완료되었다는 것을 사용자에게 통보할 수 있는데, 파장 가변 시스템에 구비된 인터페이스를 이용하거나 상기 파장 가변 시스템에 연결된 외부 제어용 컴퓨터에 해당 메세지가 표시되도록 할 수도 있다.
한편, 상기 인증과정에서 인증이 실패한 경우 이러한 광원 모듈 인증 실패 사실을 역시 파장 가변 시스템에 구비된 인터페이스를 이용하거나 상기 파장 가변 시스템에 연결된 외부 제어용 컴퓨터에 해당 메세지가 표시되도록 하여 사용자에게 전달할 수 있다.
상기와 같은 인증 과정 및 광원 모듈 초기화 과정이 완료되면, 실질적인 정규 초기화 과정을 통해서 초기 파장 선택 위치로 정렬하거나 초기 파장 출력 상태로 동작하는 등의 과정이 실시되고, 이후 사용자의 제어에 따른 파장이 선택되어 출력된다.
여기서, 상기 인증 단계를 통해 인증이 성공하는 경우 상기 파장 가변 시스템은 상기 광원 모듈의 모듈 정보 저장부에 구비된 부가 정보 영역을 활용하여 인증 결과를 저장하도록 하여 이후 동일한 광원 모듈에 대한 인증을 실시하지 않도록 할 수 있다. 이를 통해 이전에 인증된 모듈을 재장착할 경우 재인증 과정을 거치지 않도록 함으로서 인증 시간을 줄일 수 있다.
또한, 이러한 인증 결과를 인증을 실시한 파장 가변 시스템의 정보와 함께 저장하도록 하여 어떠한 파장 가변 시스템에 대해 인증이 성공하였는지를 알 수 있도록 할 수도 있다. 이러한 부가 저장 공간을 제한할 경우 새로운 파장 가변 시스템에 대해 광원 모듈이 인증되었다는 정보를 더 저장할 수 없게 된다. 즉, 기 설정된 수의 파장 가변 시스템에 해당 광원 모듈을 적용할 수 있도록 하고, 이를 초과하는 경우에는 사용하지 못하도록 제한을 걸 수 있게 되는 것이다. 예를 들어, 이러한 저장 공간을 1로 할 경우 처음 인증을 실시한 파장 가변 시스템에 대해서만 해당 광원 모듈을 적용할 수 있도록 할 수 있고, 저장 공간을 n으로 할 경우 n개의 파장 가변 시스템에 대해서만 해당 광원 모듈을 적용할 수 있다. 물론, 이는 저장 공간 할당이 아닌 파장 가변 시스템에 대한 제한 값을 명시하는 방식으로도 가능하다.
또한, 상기 광원 모듈의 모듈 정보 저장부에 구비된 부가 정보 영역 중 하나에 사용 시간에 관련된 정보를 저장하도록 할 수 있으며, 이러한 시간 정보를 이용하여 파장 가변 시스템 기동 시 상기 광원 모듈의 교체 알람을 제공할 수도 있다.
더불어, 상기 인증 과정에 있어서, 상기 인식 코드를 인증한 후 상기 모듈 정보 저장부로부터 광원 소자와 구동에 관련된 정보들을 획득하도록 구성되는 방식 외에도, 상기 모듈 정보 저장부에 광원 소자와 구동에 관련된 정보 없이 인식 코드만 존재하도록 하고, 상기 인식 코드에 따른 인증을 온라인 방식으로 실시하도록 함으로써, 모듈 정보 저장부에서 제공해야 하는 정보를 온라인으로 수신할 수 있도록 하고, 필요에 따라 이를 모듈 정보 저장부에 저장하도록 함으로써, 강제적으로 온라인 사용자 등록을 실시하도록 할 수도 있다. 이러한 방식을 추가적으로 이용할 경우 저장 공간 오류 등으로 인한 모듈 정보 저장부의 저장 내용 손상 시 이를 온라인으로 갱신할 수 있게 된다.
결국, 전술한 방식의 광원 모듈을 이용할 경우 간단한 방식으로 정밀한 조정과 시스템 튜닝이 필요한 광원 교체가 대단히 용이하게 이루어질 수 있으면서도 그 정밀도를 유지할 수 있어 사용자 및 제조사 모두의 편의성을 극대화할 수 있게 된다.
더불어, 광원 교체에 따라 원하는 파장 대역을 임의적으로 선택할 수 있기 때문에 사용자는 최소한의 비용만으로 원하는 파장에 대한 출력이 가능한 파장 가변 시스템을 구성할 수 있고, 필요에 따라 원하는 파장을 쉽게 출력할 수 있게 되어 이러한 기능을 지원하는 파장 가변 시스템에 대한 선호도를 높일 수 있게 된다.
한편, 소모품인 광원을 별도의 전문적 고려 없이 단순 선택으로 구매 또는 판매할 수 있기 때문에 다양한 방식을 통해 해당 광원을 쉽게 전달할 수 있어 사후 관리가 용이하고 이에 따른 부담도 경감될 수 있으며, 이를 통해서 신뢰성을 확보할 수 있음과 동시에 새로운 판매 상품 라인업을 구성할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
도 1은 파장 선택이 가능한 캐비티 구성을 보인 개념도.
도 2는 투과형 회절판의 특성을 설명하기 위한 회절판 구성도
도 3 및 도 4는 일체형 회절판을 적용한 캐비티에서 파장을 선택하는 방식을 설명하는 동작 개념도.
도 5는 파장 선택 정밀도를 높인 레이저 파장 선택 캐비티의 구성을 보인 개념도.
도 6 및 도 7은 레이저 파장 가변 시스템의 예를 보인 구성도.
도 8은 레이저 광원의 온도제어부 구성을 보인 개념도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈이 적용된 파장 가변 시스템의 구성도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈과 파장 가변 시스템의 제어부 사이의 구성을 보인 예.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈에 적용된 위치 조절 구동부의 예.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 정보 저장부의 저장 방식의 예.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 정보 저장부의 정보 배치도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 착탈식 광원 모듈과 파장 가변 시스템의 사시도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 순서도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
500: 광원 모듈 510: 케이스부
520: 광원 530: 온도제어블록
540: 모듈 정보 저장부 550: 위치 조절 구동부
580: 모듈 인터페이스부

Claims (20)

  1. 일정한 파장 대역을 가지는 광원이 제공하는 광선을 제어부의 제어에 따라 기 설정된 각도로 조절한 회절부를 통해 회절시켜 파장을 선택하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치로서,
    외부 전원 및 제어 신호에 따라 동작하는 광원과;
    상기 광원에 대한 제어 정보, 모듈 식별 정보, 상기 모듈에 대한 보정 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 모듈 정보가 저장된 모듈 정보 저장부와;
    상기 광원 및 모듈 정보 저장부를 내장하면서 상기 파장 가변 시스템의 광원 영역에 착탈식으로 결합되는 케이스부와;
    상기 케이스부에 노출 구성되면서 상기 광원 및 모듈 정보 저장부에 대한 외부 접속이 가능하도록 하는 모듈 인터페이스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 모듈 정보 저장부에 저장되는 모듈 정보 중 제어 정보는 광원에 대한 전기적 소자 제한값, 제어를 위한 설정값, 상기 광원에 대한 선택 가능한 파장 대역 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 모듈 정보 저장부에 저장되는 모듈 정보 중 보정 정보는 상기 광원 모듈을 적용할 경우의 파장 가변 시스템에서 적용될 파장 보정 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 모듈 정보 저장부는 상기 파장 가변 시스템이 장착된 상기 광원 모듈에 제공하는 부가 정보를 저장하기 위한 저장 공간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 부가 정보는 모듈 식별 성공에 따른 정보, 모듈 오류에 따른 정보, 적용 파장 가변 시스템 제한을 위한 정보, 사용 기간을 확인하기 위한 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 광원과 연결되고 상기 모듈 인터페이스를 통해 외부에서 제어되어 상기 광원의 온도를 제어하는 온도 제어 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 케이스 내의 광원 위치를 상기 모듈 인터페이스를 통해 외부에서 제어하여 하나 이상의 축으로 조정하는 위치 조절 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 모듈 정보 저장부는 상기 위치 조절 구동부의 조정값을 저장된 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 파장 가변 시스템의 회절부는 광원 모듈로부터 제공되는 광선을 투과 회절시키는 부분과 고정 각도로 반사시키는 부분이 고정 결합된 일체형 회절부인 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 회절부는 상기 일체형 회절부와 상기 일체형 회절부의 각도 조정에 따라 광경로상 거리가 조절되는 출력 커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  11. 파장 가변 시스템과 전기적 연결을 제공하는 모듈 인터페이스와;
    상기 모듈 인터페이스와 연결되어 상기 파장 가변 시스템에 의해 제어되는 레이저 광원과;
    상기 모듈 인터페이스와 연결되어 상기 파장 가변 시스템에 상기 레이저 광원에 대한 정보와 보정 정보 및 모듈 고유 정보 중 하나 이상을 제공하는 모듈 정보 저장부와;
    상기 모듈 인터페이스의 일측을 노출시키고, 상기 레이저 광원과 모듈 정보 저장부를 내장하는 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 케이스는 상기 파장 가변 시스템의 광원 영역과 착탈식으로 결합하기 위한 구조를 가진 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치.
  13. 파장 가변 시스템의 광원 영역에 광원과 모듈 정보 저장부를 포함하며 모듈 인터페이스부를 구비한 광원 모듈을 장착하는 장착 단계와;
    상기 파장 가변 시스템의 제어부가 상기 광원 모듈의 모듈 인터페이스부를 통해 상기 모듈 정보 저장부에 저장된 상기 광원 정보 및 보정 정보를 획득하여 가변 가능한 파장범위와 상기 광원의 제어를 위한 제어값 및 파장 선택을 위한 보정값을 재설정하는 인식 단계와;
    상기 광원 모듈에 대한 파장 선택 범위에서 파장을 선택하는 구동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치를 적용한 시스템의 동작 방법
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 인식 단계는 상기 모듈 정보 저장부에 저장된 광원 모듈의 고유 정보를 통해 상기 광원 모듈의 적합성을 인증하는 인증 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치를 적용한 시스템의 동작 방법
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 인증 단계는 상기 고유 정보 자체의 규칙성을 검사함으로써 적합성을 확인하거나, 상기 파장 가변 시스템이 온라인 방식으로 원격지 서버에 상기 고유정보 확인을 문의하여 적합성을 확인하거나, 상기 고유 정보와 상기 광원에 관한 정보와의 일치 및 규칙성을 검사함으로써 적합성을 확인하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치를 적용한 시스템의 동작 방법
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 인증 단계를 통해 인증된 경우 상기 모듈 정보 저장부에 인증 결과를 저장하며, 인증 단계 이전에 상기 모듈 저장부의 인증 결과 저장 영역을 먼저 검사하는 것으로 인증된 모듈에 대한 인증 과정을 생략하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치를 적용한 시스템의 동작 방법
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 인증 결과는 인증된 파장 가변 시스템의 고유 정보를 포함하여 사용 가능한 파장 가변 시스템의 수를 제한하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치를 적용한 시스템의 동작 방법
  18. 청구항 13에 있어서, 상기 광원 모듈은 상기 광원의 온도를 검출하고 외부 제어 신호에 따라 상기 광원의 온도를 조절하는 온도 제어블록을 더 포함하며, 상기 구동 단계에서 상기 모듈 인터페이스부를 통해 파장 가변 시스템에 광원의 온도를 제공하고, 제어 신호를 수신하여 상기 광원의 온도를 제어하는 온도 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치를 적용한 시스템의 동작 방법
  19. 청구항 13에 있어서, 상기 광원 모듈은 상기 광원의 위치를 적어도 한축 이상으로 조정하는 위치 조절 구동부를 더 포함하고, 상기 모듈 정보 저장부에 상기 위치 조절 구동부에 대한 위치 정보를 더 포함하며, 상기 인식 단계에서 상기 파장 가변 시스템의 제어부가 상기 모듈 정보 저장부에 저장된 위치 정보를 획득하여 상기 위치 조절 구동부를 제어하여 상기 광원의 위치를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치를 적용한 시스템의 동작 방법
  20. 파장 가변 시스템의 광원 영역에 광원과 모듈 정보 저장부를 포함하며 모듈 인터페이스부를 구비한 광원 모듈을 장착하는 장착 단계와;
    상기 파장 가변 시스템의 제어부가 상기 광원 모듈의 모듈 인터페이스부를 통해 상기 모듈 정보 저장부에 저장된 모듈의 고유정보를 획득하고, 이를 온라인 조회하여 얻어진 광원 정보 및 보정 정보를 통해 가변 가능한 파장범위와 상기 광원의 제어를 위한 제어값 및 파장 선택을 위한 보정값을 재설정하는 인식 단계와;
    상기 광원 모듈에 대한 파장 선택 범위에서 파장을 선택하는 구동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 가변 시스템을 위한 광원 모듈 장치를 적용한 시스템의 동작 방법
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