KR101761304B1 - 발진 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용한 측정 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공진기 내의 파장 별로 각기 다른 광 경로에 대응되는 주기적 전기신호의 변화에 의하여 발진 파장이 따라 변하는 발진 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용한 측정 기기에 관한 것으로, 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부;광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부;광증폭부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부;를 포함하는 것이다.
Description
본 발명은 광원 장치에 관한 것으로, 구체적으로 공진기 내의 파장 별로 각기 다른 광 경로에 대응되는 주기적 전기신호의 변화에 의하여 발진 파장이 따라 변하는 발진 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용한 측정 기기에 관한 것이다.
일반적으로 센서 측정기기를 구성하는 FBG(Fiber Bragg Grating) 센서는 표면에 특정한 형태의 패턴(격자)을 형성하는 광섬유 코어(core)에 자외선을 조사하여 일정 간격으로 굴절률 변화를 유도하는 것으로, 특정 파장(브래그 파장)의 광만을 선택적으로 반사하며, 격자 간격에 의해 반사되는 광의 파장이 변화되는 특성을 갖는다.
이러한 특성을 이용하여 외부 응력에 의해 격자 간격이 변화할 때 반사광의 파장변화를 관측하여 격자 간격의 변화, 즉 변형률을 측정할 수 있다.
또한, 전자기파의 영향을 받지 않고, 광섬유 재질이 실리카 계통이기 때문에 전기 절연체이며 크기가 작고 가벼워서 측정 대상 구조물의 기능에 영향을 주지 않고도 장착 및 삽입이 가능하고, 광섬유 자체로 광신호를 손실없이 먼 거리까지 전송할 수 있으므로 원격측정이 용이하다.
이와 같은 FBG 센서 복조 시스템을 구현하는 방법으로는 광섬유 격자 파장을 선폭이 넓은 광원(broadband source)과 파장가변필터(wavelength tunable filter)를 사용하여 측정하는 것과, 광원으로서 파장가변 레이저를 사용하는 방법이 있다.
이와 같은 광수신부단 필터 형태의 FBG 센서 복조 시스템은 반사 신호의 피크가 낮고 선폭이 두꺼운 문제점이 있고, 파장가변 레이저 형태의 FBG 센서 복조 시스템은 파장가변 레이저 내의 광가변 필터의 최대가변 속도가 공진기 내의 일정한 광 이득(optical gain) 획득 반응 시간이 파장가변 시간의 증가를 따라가지 못하는 한계로 인해 수 kHz 이하의 속도에 머무를 수밖에 없는 문제점이 있다.
그리고 광의 공간 분할을 이용한 영상 측정 기기는 빛의 결맞음(coherence) 현상을 이용하여 샘플(sample)의 깊이 방향 영상을 획득하는 장비인 광 결맞음 단층 영상기기(optical coherence tomography, OCT)를 포함한다.
상기 광 결맞음 단층 영상기기는 샘플의 내부 조직 단면을 영상화하여 볼 수 있는 고해상도의 이미징 시스템이다. 상기 광 결맞음 단층 영상기기는 근적외선 파장대의 광원의 간섭 원리를 이용한 기기이다.
특히, 상기 광 결맞음 단층 영상 기법은 샘플의 내부를 비 접촉하여 조영하는 영상 기법으로 최근 들어 이와 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 상기 광 결맞음 단층 영상기기에서, 깊이 방향의 정보 획득 속도는 중심 파장 가변 레이저의 반복 속도에 의존한다. 이와 달리, 상기 광 결맞음 단층 영상기기에서, 2차원 혹은 3차원 영상 획득 시에는 광을 이용하여 가로축과 세로축으로의 스캐닝(scanning)을 수행하여야 한다.
이에 종래 기술의 광 결맞음 단층 영상기기는 공진기 내에 레이저 광의 파장을 주기적으로 스캔하여 파장을 가변시키기 위한 광 가변 필터가 필요하다.
이러한 광 가변 필터는 주로 페브리페로 필터(Fabry-Perot Filter)가 주로 사용된다.
한편, 상기 광 가변 필터는 수백 ㎑ 이상의 주파수 영역에서는 기계적 한계를 가지고 그 특성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 광 가변 필터가 상대적으로 고가이기 때문에, 광 결맞음 단층 영상기기의 제조비용이 증가하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 센서 측정 기기 및 영상 측정 기기 및 그에 사용되는 광원 장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, 공진기 내의 파장 별로 각기 다른 광 경로에 대응되는 주기적 전기신호의 변화에 의하여 발진 파장이 따라 변하는 발진 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용한 측정 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 파장 별로 각기 다른 경로에 의존해 공진기에 가하는 전기적 신호의 특성에 따라 발진 파장이 변화하는 광원을 제공하는 것으로 단수 혹은 복수 개의 파장이 시간에 따라 주기적으로 반복하여 스캔되는 광원을 갖는 발진 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용한 측정 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 레이저 광의 파장을 가변시키기 위한 고가의 광 가변 필터를 사용하지 않고 파장 별로 각기 다른 경로에 의존해 공진기에 가하는 전기적 신호의 특성에 따라 발진 파장이 변화하는 발진 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용한 측정 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부;광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부;광증폭부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기 시간을 변화시켜 제어신호를 출력하는 전기신호 발생부;광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부의 제어신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부;광증폭부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광증폭부가 광세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부들 사이에 선형적으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 광증폭부가 광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부를 포함하는 링 구조에 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 광증폭부가 광의 진행 경로를 변화시키는 써큘레이터부를 포함하는 링 구조에 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고 복수 개의 파장을 발진하도록 광분배를 하는 MxN 광분배부를 더 포함하고, 광증폭부가 부분반사부들 사이에 선형적으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 광 경로 파장 의존 광소자부는, 프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부;광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부;전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부;전광소자부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기 시간을 변화시켜 제어신호를 출력하는 전기신호 발생부;광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부;전기신호 발생부의 제어신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부;전광소자부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광증폭부 및 전광소자부가 광세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부들 사이에 선형적으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 광증폭부 및 전광소자부가 광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부를 포함하는 링 구조에 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 광증폭부 및 전광소자부가 광의 진행 경로를 변화시키는 써큘레이터부를 포함하는 링 구조에 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고 복수 개의 파장을 발진하도록 광분배를 하는 MxN 광분배부를 더 포함하고, 광증폭부 및 전광소자부가 부분반사부들 사이에 선형적으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 광 경로 파장 의존 광소자부는, 프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 이용한 측정 기기는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부와,광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부와,광증폭부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부를 포함하고, 광원부가 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 이용한 측정 기기는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기 시간을 변화시켜 제어신호를 출력하는 전기신호 발생부와,광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부의 제어신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부와,광증폭부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부를 포함하고, 광원부가 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 이용한 측정 기기는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부와,광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부와,전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부와,전광소자부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부를 포함하고, 광원부가 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 이용한 측정 기기는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기 시간을 변화시켜 제어신호를 출력하는 전기신호 발생부와,광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부와,전기신호 발생부의 제어신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부와,전광소자부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부를 포함하고, 광원부가 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 광원부를 갖는 측정 기기는, 영상 측정 기기 또는 센서 측정 기기인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용한 측정 기기는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 공진기 내의 파장 별로 각기 다른 광 경로에 대응되는 주기적 전기신호의 변화에 의하여 발진 파장을 변화시킬 수 있다.
둘째, 공진기 내의 파장 별로 각기 다른 광 경로에 대응되는 주기적 전기신호의 변화에 의하여 발진 파장을 변화시켜 기계적 한계를 갖는 광 가변 필터를 제거할 수 있다.
셋째, 고가의 광 가변 필터를 전기 신호 발생부로 대체하여 측정 기기의 제조비용을 절감시킬 수 있다.
넷째, 전기 신호 발생부는 광원부인 공진기의 길이와 무관하므로, 파장 가변 속도를 변화시킬 수 있다.
다섯째, 파장 별로 각기 다른 경로에 의존해 공진기에 가하는 전기적 신호의 특성에 따라 발진 파장이 변화되도록 하여 광대역을 확대하고 출력 효율을 크게 높일 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 이용하는 영상 측정 기기의 구성도
도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 이용하는 센서 측정 기기의 구성도
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 구성도
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 광 경로 파장 의존 광소자부의 구성도
도 12 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 구성도
도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 이용하는 센서 측정 기기의 구성도
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 구성도
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 광 경로 파장 의존 광소자부의 구성도
도 12 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 구성도
이하, 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용한 측정 기기의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용한 측정 기기의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 이용하는 영상 측정 기기의 구성도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 이용하는 센서 측정 기기의 구성도이다.
본 발명은 파장 별로 각기 다른 경로에 의존해 공진기에 가하는 전기적 신호의 특성에 따라 발진 파장이 변화하는 광원을 제공하는 것으로 단수 혹은 복수 개의 파장이 시간에 따라 주기적으로 반복하여 스캔되는 광원을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 이와 같은 광원 장치를 갖는 영상 측정 기기 및 센서 측정 기기를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 광원 장치를 갖는 본 발명에 따른 영상 측정 기기의 구성은 도 1a에서와 같다.
본 발명의 실시 예에서는 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 갖는 영상 측정 기기로 광 결맞음 단층 영상기기를 일 예로 설명하였으나 이로 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 광 결맞음 단층 영상기기는 광의 간섭을 이용하여 샘플의 영상 정보를 획득한다. 이를 위하여, 광 결맞음 단층 영상기기는 광원부(10a), 광 분리부(10b), 기준부(10c), 진단부(10d), 광 결합부(10e) 및 신호처리부(10f)를 포함는데, 이로 제한되지 않고 다른 형태의 구성을 포함할 수 있음은 당연하다.
구체적으로, 상기 광원부(10a)로부터 방출되는 광을 서로 다른 경로를 갖는 제 1 광과 제 2 광으로 분리하는 광 분리부(10b)와, 상기 광 분리부(10b)에 의하여 분리된 제 1 광이 진행하는 경로에 배치되어 상기 제 1 광을 반사시키는 기준부(10c)와, 샘플을 실장하고, 상기 광 분리부(10b)에 의하여 분리된 제 2 광의 경로에 배치되어 상기 제 2 광을 상기 제 1 광보다 일정 시간 지연시켜 반사시키는 진단부(10d)와, 상기 기준부(10c)와 진단부(10d)를 통하여 서로 다른 경로로 진행되어 서로 간섭이 발생된 제 1 광과 제 2 광을 결합시키는 광 결합부(10e) 및 상기 광 결합부(10e)로부터 전달받은 광의 데이터를 검출하고 영상화하는 신호처리부(10f)를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 갖는 센서 측정 기기의 구성은 도 1b에서와 같다.
본 발명의 실시 예에서는 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 갖는 센서 측정 기기로 FBG 센서 복조 시스템을 일 예로 설명하였으나 이로 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 FBG 센서 복조 시스템은 광신호를 방출하는 광원부(11a)와, 상기 광원부(11a)로부터 광신호를 수신하여 외부로부터 가해지는 물리적인 변화량에 따라 그 중심파장을 반사시키는 감지부(11b)와, 상기 감지부(11b)에서 반사된 광신호를 수신하여 데이터를 검출하고 영상화하는 신호 처리부(11c)를 포함하여 이루어진다.
이와 같은 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 갖는 영상 측정 기기 및 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 갖는 센서 측정 기기를 구성하는 광원부는 다음과 같은 구성을 갖는다.
광원부는 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부와 그 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호로 제어되는 광증폭부에 의하여 발진파장이 결정되는 공진기 형태로 구성될 수 있다.
광원부는 광증폭부와 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부, 그 파장별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호로 제어되는 전광소자부에 의하여 발진파장이 결정되는 공진기 형태로 구성될 수 있다.
광원부는 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부와 그 파장별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기시간의 변화로 제어되는 광증폭부에 의하여 발진파장이 변하는 공진기 형태로 구성될 수 있다.
광원부는 광증폭부, 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부, 그 파장별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기시간의 변화로 제어되는 전광소자부에 의하여 발진파장이 변하는 공진기 형태로 구성될 수 있는데 이와 같은 형태로 제한되지 않는다.
여기서, 공진기 내에 파장에 따른 광 경로를 
로 정의할 때, 파장 별로 광의 일주 시간은 수학식 1에서와 같다.
여기서, n은 굴절률, c는 광속이다.
이때 전기신호 발생부에서 발생하는 전기신호의 주기는 수학식 2에서와 같다.
여기서, N 은 모든 정수이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 제 1 실시 예는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부와, 전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부와, 광증폭부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부를 포함한다.
본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 제 2 실시 예는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부와, 전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부와, 전광소자부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부를 포함한다.
먼저, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고, 전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부를 포함하는 제 1 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 구성은 다음과 같다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 구성도이다.
제 1 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부와 그 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호로 제어되는 광증폭부에 의하여 발진파장이 결정되는 공진기 형태의 광원 장치이다.
여기서, 공진기 형태의 광원 장치는 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부, 반사형 광증폭부가 선형적으로 위치하는 형태로 구성되거나, 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부, 광증폭부가 반사소자부들 사이에 선형적으로 위치하는 형태로 구성되거나, 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부, 광증폭부가 광분배부를 포함한 링 구조에 위치하는 형태로 구성되거나, 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부, 광증폭부가 써큘레이터부를 포함한 링 구조에 위치하는 형태로 구성될 수 있다.
구체적으로, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 나타낸 것으로, 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(20a)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부(20a)의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부(20b)와, 광증폭부(20b)에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부(20c)를 포함한다.
그리고 도 3에서의 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(30a)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부(30a)의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부(30b)와, 광증폭부(30b)에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부(30c)를 포함하고, 광증폭부(30b)가 광 세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부(30d)(30e)들 사이에 선형적으로 위치하는 구조이다.
그리고 도 4에서의 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(40a)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부(40a)의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부(40b)와, 광증폭부(40b)에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부(40c)를 포함하고, 광증폭부(40b)가 광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부(40d)를 포함하는 링 구조에 위치하는 것이다.
그리고 도 5에서의 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(50a)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부(50a)의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부(50b)와, 광증폭부(50b)에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부(50c)를 포함하고, 광증폭부(50b)가 광의 진행 경로를 변화시키는 써큘레이터부(50d)를 포함하는 링 구조에 위치하는 것이다.
그리고 도 6에서의 발진 파장 가변 광원 장치는 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(60a)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부(60a)의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부(60b)와, 복수 개의 파장을 발진하도록 광분배를 하는 MxN 광분배부(60c)와, MxN 광분배부(60c)에 의해 분배되는 광경로에 각각 구성되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부(60d)(60e)들을 포함하고, 광증폭부(60b)가 부분반사부(60f) 및 부분반사부(60g)(60h)들 사이에 선형적으로 위치하는 구조이다.
이와 같은 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 전기신호 발생부는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기 시간을 변화시켜 제어신호를 출력하고, 광증폭부는 전기신호 발생부의 제어신호에 의해 발진 파장을 결정하는 형태로 구성할 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 파장별 광 경로 차이 유도 소자는 다음과 같은 구성을 갖는다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 광 경로 파장 의존 광소자부의 구성도이다.
본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 광 경로 파장 의존 광소자부는 프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)의 어느 하나일 수 있고 이로 제한되지 않는다.
그리고 전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부를 포함하는 제 2 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 구성은 다음과 같다.
도 12 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 구성도이다.
이와 같은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치는 광증폭부와 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부를 포함하고, 그 파장별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호로 제어되는 전광소자부에 의하여 발진파장이 결정되는 공진기 형태의 광원 장치이다.
여기서, 공진기 형태의 광원 장치는 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부, 전광소자부, 반사형 광증폭부가 선형적으로 위치하는 형태로 구성될 수 있고, 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부, 전광소자부, 광증폭부가 반사소자부들 사이에 선형적으로 위치하는 형태로 구성될 수 있다.
또한, 공진기 형태의 광원 장치는 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부, 전광소자부, 광증폭부가 광분배부를 포함한 링 구조에 위치하는 형태이거나, 파장 별로 경로가 달라지는 광소자부, 전광소자부, 광증폭부가 써큘레이터부를 포함한 링 구조에 위치하는 형태일 수 있다.
그리고 전광소자부는 외부에서 가해지는 전기신호에 의해서 광의 세기가 제어되는 소자이다.
구체적으로, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발진 파장 가변 광원 장치를 나타낸 것으로, 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(120a)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부(120c)와, 전기신호 발생부(20a)의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부(120b)와, 전광소자부(120b)에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부(120d)를 포함한다.
그리고 도 13에서의 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(130a)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부(130c)와, 전기신호 발생부(130a)의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부(130b)와, 전광소자부(130b)에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부(130d)를 포함하고, 광증폭부(130c) 및 전광소자부(130b)가 광의 진행 경로를 변화시키는 써큘레이터부(130e)를 포함하는 링 구조에 위치하는 것이다.
그리고 도 14에서의 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(140a)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부(140c)와, 전기신호 발생부(140a)의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부(140b)와, 전광소자부(140b)에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부(140d)를 포함하고, 광증폭부(140c) 및 전광소자부(140b)가 광세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부(140e)(140f)들 사이에 선형적으로 위치하는 구조이다.
그리고 도 15에서의 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(150a)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부(150c)와, 전기신호 발생부(150a)의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부(150b)와, 전광소자부(150b)에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부(150d)를 포함하고, 광증폭부(150c) 및 전광소자부(150b)가 광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부(40d)를 포함하는 링 구조에 위치하는 것이다.
그리고 도 16에서의 발진 파장 가변 광원 장치는 발진 파장 가변 광원 장치는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부(160a)와, 광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부(160c)와, 전기신호 발생부(160a)의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부(160b)와, 복수 개의 파장을 발진하도록 광분배를 하는 MxN 광분배부(160e)와, MxN 광분배부(160e)에 의해 분배되는 광경로에 각각 구성되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부(160f)(160g)들을 포함하고, 광증폭부(160c) 및 전광소자부(160b)가 부분반사부(160d) 및 부분반사부(160h)(160i)들 사이에 선형적으로 위치하는 구조이다.
이와 같은 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치의 전기신호 발생부는 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기 시간을 변화시켜 제어신호를 출력하고, 전광소자부는 전기신호 발생부의 제어신호에 의해 발진 파장을 결정하는 형태로 구성할 수도 있다.
마찬가지로, 이와 같은 발진 파장 가변 광원 장치의 광 경로 피장 의존 광소자부는 프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)의 어느 하나일 수 있고 이로 제한되지 않는다.
이와 같은 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치는 도 1a와 같은 영상 측정 기기의 광원부로 사용될 수 있고, 도 1b와 같은 센서 측정 기기의 광원부로 사용될 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 발진 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용한 측정 기기는 파장 별로 각기 다른 경로에 의존해 공진기에 가하는 전기적 신호의 특성에 따라 발진 파장이 변화하는 광원을 제공하는 것으로 단수 혹은 복수 개의 파장이 시간에 따라 주기적으로 반복하여 스캔되는 광원을 제공하기 위한 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
20a. 전기신호 발생부 20b. 광증폭부
20c. 광 경로 파장 의존 광소자부
20c. 광 경로 파장 의존 광소자부
Claims (19)
- 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부;
광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부;
광증폭부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부;를 포함하고,
상기 광 경로 파장 의존 광소자부는 프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)들 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치. - 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기 시간을 변화시켜 제어신호를 출력하는 전기신호 발생부;
광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부의 제어신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부;
광증폭부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부;를 포함하고,
상기 광 경로 파장 의존 광소자부는 프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)들 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광증폭부가 광세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부들 사이에 선형적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광증폭부가 광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부를 포함하는 링 구조에 위치하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광증폭부가 광의 진행 경로를 변화시키는 써큘레이터부를 포함하는 링 구조에 위치하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복수 개의 파장을 발진하도록 광분배를 하는 MxN 광분배부를 더 포함하고, 광증폭부가 부분반사부들 사이에 선형적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치.
- 삭제
- 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부;
광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부;
전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부;
전광소자부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부;를 포함하고,
상기 광 경로 파장 의존 광소자부는 프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)들 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치. - 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기 시간을 변화시켜 제어신호를 출력하는 전기신호 발생부;
광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부;
전기신호 발생부의 제어신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부;
전광소자부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부;를 포함하고,
상기 광 경로 파장 의존 광소자부는 프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)들 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치. - 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 광증폭부 및 전광소자부가 광세기의 일부를 통과시키고 나머지는 반사시키는 부분반사부들 사이에 선형적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 광증폭부 및 전광소자부가 광의 세기를 일정 비율로 분배하는 광분배부를 포함하는 링 구조에 위치하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 광증폭부 및 전광소자부가 광의 진행 경로를 변화시키는 써큘레이터부를 포함하는 링 구조에 위치하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 복수 개의 파장을 발진하도록 광분배를 하는 MxN 광분배부를 더 포함하고, 광증폭부 및 전광소자부가 부분반사부들 사이에 선형적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치.
- 삭제
- 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부와,
광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부와,
프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)들 중의 어느 하나로 구성되어 상기 광증폭부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치를 이용한 측정 기기. - 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기 시간을 변화시켜 제어신호를 출력하는 전기신호 발생부와,
광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하고 전기신호 발생부의 제어신호에 의해 발진 파장을 결정하는 광증폭부와,
프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)들 중의 어느 하나로 구성되어 상기 광증폭부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치를 이용한 측정 기기. - 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호를 출력하는 전기신호 발생부와,
광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부와,
전기신호 발생부의 전기신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부와,
프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)들 중의 어느 하나로 구성되어 상기 전광소자부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치를 이용한 측정 기기. - 파장 별 경로에 해당하는 광자의 일주시간을 정수배로 나눈 주기시간을 가지는 주기적 전기신호의 주기 시간을 변화시켜 제어신호를 출력하는 전기신호 발생부와,
광 발생 및 광 세기의 증폭을 수행하는 광증폭부와,
전기신호 발생부의 제어신호에 의해 발진 파장을 결정하는 전광소자부와,
프리즘(Prism), 처프 광도파로 브래그 격자 소자(Chirped Waveguide Bragg Grating), 격자 소자(Grating), 처프 광섬유 브래그 격자 소자(Chirped Fiber Bragg Grating), 어레이 광도파로 격자 소자(Arrayed Waveguide Grating)들 중의 어느 하나로 구성되어 상기 전광소자부에 의해 결정되는 발진 파장에 따라 다르게 대응하는 광 경로를 갖는 광 경로 파장 의존 광소자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치를 이용한 측정 기기. - 제 15 항 또는 제 16 항 또는 제 17 항 또는 제 18항에 있어서,
발진 파장 가변 광원 장치를 이용한 측정 기기는,
영상 측정 기기 또는 센서 측정 기기인 것을 특징으로 하는 발진 파장 가변 광원 장치를 이용한 측정 기기.
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