KR101786273B1 - 광학 시스템 - Google Patents

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한영근
김선덕
신종철
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

일 실시예에 따른 광학 시스템은, 빛을 증폭 및 방출시키는 이득매질; 및 상기 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 파장가변 필터부는 특정 파장의 빛을 반사시키는 갈보 미러를 포함하고, 상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 특정 파장의 빛이 상기 이득매질을 통해 출력될 수 있다.

Description

광학 시스템{OPTICAL SYSTEM}
본 발명은 광학 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시켜 선택적으로 출력시킬 수 있는 광학 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 파장가변 양자폭포 레이저(QCL; Quantum Cascade Laser)는 회절격자(diffraction grating)를 회전시켜 입사 각도를 변화시키는 방식이 활용되고 있다.
이에 의해 빛의 입사 각도에 따른 파장가변 레이저 광원이 구현될 수 있다.
이러한 파장가변 양자폭포 레이저(QCL; Quantum Cascade Laser)는 브래그 회절격자(Bragg's differaction grating)를 사용하여 온도에 따라 회절격자가 수축 팽창하는 성질을 이용하여, 사용 물질의 온도 변화속도에 따라 파장가변 속도를 결정할 수 있는데, 물질의 온도 변화의 속도가 비교적 느려 파장가변의 속도가 느리게 될 수 있다.
이에 따라서 다양한 파장가변 기술에 대하여 개발되고 있다.
예를 들어 2013년 10월 24일에 출원된 KR 2013-0127268에서는 '고효율 외부 공진기형 파장가변 레이저'에 대하여 개시되어 있다.
또한, 2013년 8월 16일에 출원된 KR 2013-0097442에서는 '파장 가변형 파장 선택성 필터가 내장되는 광수신 모듈'에 대하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 갈보 미러(galvo mirror)의 회전에 의해 특정 파장의 빛을 연속적으로 발진시켜 출력할 수 있고, 갈보 미러의 회전 속도를 조절함으로써 스캐닝 속도를 조절할 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 갈보 미러를 활용함으로써 사용 물질의 온도 변화에 영향을 받지 않고 스캐닝할 수 있어 스캐닝 속도가 향상되고, 전체적인 구성을 단순화할 수 있고 소형화할 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 양자폭포 이득 매질을 구비하고, 회절격자, 갈보 미러 및 선택적 투과 요소에 골드, 실버 또는 알루미늄 코팅을 하여 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 빛을 발진시킬 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 링 캐비티에 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계로 마련된 파장가변 필터부를 연결함으로써 링 캐비티에서 발생된 노이즈를 제거할 수 있고, 하나의 파장가변 필터부에 복수 개의 링 캐비티가 병렬로 연결되어 보다 넓은 범위의 빛을 발진시킬 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 중적외선 영역에서 암모니아나 메탄을 포함하는 다양한 종류의 가스를 측정하는 센서 시스템에 활용될 수 있고, 링 형상으로 마련된 링 캐비티의 개수를 늘림으로써 보다 넓은 범위의 파장 대에서 파장가변 레이저를 발진시켜 더 많은 종류의 가스를 측정할 수 있는 광학 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광학 시스템은, 빛을 증폭 및 방출시키는 이득매질; 및 상기 이득매질에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 파장가변 필터부는 특정 파장의 빛을 반사시키는 갈보 미러를 포함하고, 상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 특정 파장의 빛이 상기 이득매질을 통해 출력될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는 상기 이득매질에서 증폭된 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자를 더 포함하고, 상기 이득매질에서 증폭된 빛은 상기 회절격자에서 파장별로 서로 다른 각도로 회절되어 상기 갈보 미러 상에서 서로 다른 위치에 도달될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는 상기 회절격자 및 상기 갈보 미러 사이에 배치된 광 조절 요소를 더 포함하고, 상기 광 조절 요소는 상기 회절격자에서 분산된 빛이 상기 갈보 미러에 도달되도록 또는 상기 갈보 미러에서 반사된 빛이 상기 회절격자에 도달되도록 빛의 크기를 확대 또는 축소시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 이득매질에 연결된 선택적 투과 요소를 더 포함하고, 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 일부는 출력되고 상기 빛의 나머지 일부는 상기 이득매질에 전달되어 증폭될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광학 시스템은, 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 링 캐비티; 및 상기 링 캐비티에 연결되어 상기 링 캐비티에 입사된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 파장가변 필터부는 특정 파장의 빛을 반사시키는 갈보 미러를 포함하고, 상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 특정 파장의 빛이 상기 링 캐비티를 통해 출력될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 링 캐비티는, 빛을 증폭 및 방출시키는 이득매질; 상기 이득매질의 양 측에 배치되어 빛을 편광시키는 편광 조절기; 상기 링 캐비티 및 상기 파장가변 필터부 사이에서 빛을 순환시키는 광 순환기; 및 상기 광 순환기에 연결되어 상기 파장가변 필터부를 통과한 빛을 선택적으로 출력시키는 광 커플러;를 포함할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 편광 조절기는 상기 이득매질과 상기 광 순환기 사이 및 상기 이득매질과 상기 광 커플러 사이에 연결될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는, 상기 광 순환기에 연결되어 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자; 상기 회절격자에서 특정 파장으로 분산된 빛을 발진시키는 갈보 미러; 및 상기 회절격자 및 상기 갈보 미러 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절하는 광 조절 요소;를 포함하고, 상기 갈보 미러에서 발진된 빛은 상기 광 순환기에 전달될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는 상기 광 순환기 및 상기 회절격자 사이에 배치된 추가적인 광 조절 요소를 더 포함하고, 상기 추가적인 광 조절 요소에 의해 상기 링 캐비티에 입사된 빛이 상기 파장가변 필터부에 도달되고, 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛이 상기 링 캐비티에 도달될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광학 시스템은, 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 복수 개의 링 캐비티; 및 상기 복수 개의 링 캐비티 사이에 연결되어, 상기 복수 개의 링 캐비티에 각각 입사된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시키는 파장가변 필터부;를 포함하고, 상기 복수 개의 링 캐비티에서 서로 다른 파장의 빛이 증폭될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는, 상기 복수 개의 링 캐비티에서 각각 증폭된 빛을 분산시키는 복수 개의 회절격자; 및 상기 복수 개의 회절격자에서 분산된 빛을 특정 파장의 빛으로 반사시키는 갈보 미러;를 포함하고, 상기 갈보 미러의 회전에 의해 상기 특정 파장의 빛의 발진이 유도될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 파장가변 필터부는, 상기 복수 개의 회절격자 및 상기 갈보 미러 사이에 이격 배치된 복수 개의 광 조절 요소; 및 상기 복수 개의 링 캐비티 및 상기 복수 개의 회절격자 사이에 이격 배치된 복수 개의 추가적인 광 조절 요소;를 더 포함하고, 상기 복수 개의 광 조절 요소 및 상기 복수 개의 추가적인 광 조절 요소에 의해 빛의 크기가 조절될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 복수 개의 링 캐비티 사이에 연결된 광 커플러를 더 포함하고, 상기 광 커플러에 의해 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 일부는 외부로 출력되고 상기 파장가변 필터부에서 발진된 빛의 나머지 일부는 상기 복수 개의 링 캐비티에 각각 전달될 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 갈보 미러(galvo mirror)의 회전에 의해 특정 파장의 빛을 연속적으로 발진시켜 출력할 수 있고, 갈보 미러의 회전 속도를 조절함으로써 스캐닝 속도를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 갈보 미러를 활용함으로써 사용 물질의 온도 변화에 영향을 받지 않고 스캐닝할 수 있어 스캐닝 속도가 향상되고, 전체적인 구성을 단순화할 수 있고 소형화할 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 양자폭포 이득 매질을 구비하고, 회절격자, 갈보 미러 및 선택적 투과 요소에 골드, 실버 또는 알루미늄 코팅을 하여 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 빛을 발진시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 링 캐비티에 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계로 마련된 파장가변 필터부를 연결함으로써 링 캐비티에서 발생된 노이즈를 제거할 수 있고, 하나의 파장가변 필터부에 복수 개의 링 캐비티가 병렬로 연결되어 보다 넓은 범위의 빛을 발진시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 시스템에 의하면, 중적외선 영역에서 암모니아나 메탄을 포함하는 다양한 종류의 가스를 측정하는 센서 시스템에 활용될 수 있고, 링 형상으로 마련된 링 캐비티의 개수를 늘림으로써 보다 넓은 범위의 파장 대에서 파장가변 레이저를 발진시켜 더 많은 종류의 가스를 측정할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 2는 제2 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 3은 광 조절 요소 및 추가적인 광 조절 요소의 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 제3 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 5는 제3 실시예에 따른 광학 시스템에서 파장가변 필터부의 배치를 도시한다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한다.
도 1을 참조하여, 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)은 이득매질(100) 및 파장가변 필터부(110)를 포함할 수 있다.
상기 이득매질(gain medium; 100)은 광섬유 증폭기 또는 광섬유 레이저 구성에서 가장 핵심적인 부분으로써 빛을 증폭 또는 레이징(lasing)하는 역할을 할 수 있다.
이때, 이득매질(gain medium; 100)은 예를 들어 양자폭포 이득매질(Quantum cascade gain medium)로 마련되어, 3,700~1,0500nm의 신호광을 발생(또는 방출) 및 증폭시키는 수 있는 양자폭포 레이저를 구성할 수 있다.
이와 같이 이득매질(100), 특히 양자폭포 이득매질을 사용함으로써, 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 광원 소스를 증폭시킬 수 있다.
상기 이득매질(100)에서 증폭된 빛은 파장가변 필터부(110)로 안내될 수 있다.
이때, 이득매질(100) 및 파장가변 필터부(110)는 서로 이격 배치될 수 있으며, 이를 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계라고 할 수 있다.
상기 파장가변 필터부(110)는 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시킬 수 있다.
구체적으로, 파장가변 필터부(110)는 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 파장별로 분산시키는 회절격자(112) 및 회절격자(112)에서 특정 파장으로 분산된 빛을 반사시키는 갈보 미러 Galvo mirror; 114)를 포함할 수 있다.
상기 회절격자(112)는 복수 개의 격자가 구비되어 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 회절시킬 수 있으며, 빛의 파장에 따라 빛의 회절 각도가 다르게 될 수 있다.
이때, 회절격자(112)에 예를 들어 알루미늄 코팅을 함으로써 중적외선 영역을 포함하는 넓은 파장 영역의 분산이 가능하게 할 수 있다.
또한, 회절격자(112)의 회절면에는 일정 간격으로 홈이 형성될 수 있으며, 이득매질(100)에서 증폭된 빛을 갈보 미러(114)에 전달하도록 일정 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 추가적으로, 회절격자(112)는 제 위치에 고정된 상태로 유지되어, 회절격자(112)의 경사 각도가 일정하게 유지될 수 잇다.
상기 회절격자(112)로부터 이격되어 갈보 미러(114)가 배치될 수 있다.
상기 갈보 미러(114)는 갈바노 미러(Galvanometer mirror)라고도 불리며, 입력 전압에 의해 미러면의 각도가 변화될 수 있다.
구체적으로, 갈보 미러(114)의 미러면이 회절격자(112)를 향하여 배치되어, 갈보 미러(114)의 미러면에 회절격자(112)로부터 파장별로 분산된 빛이 도달될 수 있다.
도 1에는 평면형의 갈보 미러(114)가 도시되었으나, 갈보 미러(114)의 형상은 이에 국한되지 아니하며, 미러면에 도달된 빛을 반사시키거나 빛의 광로를 변경할 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.
게다가, 갈보 미러(114)에는 금, 은, 알루미늄을 포함하는 다양한 코팅을 하여 미러면의 반사율을 향상시킴으로써 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 파장을 반사 또는 스캐닝할 수 있다.
또한, 이득매질(100)에서 증폭된 빛은 회절격자(112)에서 파장별로 서로 다른 각도로 회절되어 갈보 미러(114)의 미러면 상에서 서로 다른 위치에 전달되어 반사될 수 있다.
예를 들어, 회절격자(112)에서 제1 파장으로 분산된 빛은 하나의 경로를 따라 갈보 미러(114)의 미러면 상에서 일 지점에 전달되어 반사될 수 있으며, 회절격자(112)에서 제2 파장으로 분산된 빛은 다른 경로를 따라 갈보 미러(114)의 미러면 상에서 다른 지점에 전달되어 반사될 수 있다.
이와 같이 회절격자(112)에서 서로 다른 파장으로 분산된 빛이 상호 간섭 없이 서로 다른 경로를 통해 갈보 미러(114)에 전달되고 갈보 미러(114)로부터 반사되어, 추후 특정 파장의 빛만을 출력 가능하게 할 수 있다.
이때, 갈보 미러(114)는 미러면의 경사 각도 조절하도록 회전될 수 있다.
이때, 갈보 미러(114)는 회전축을 중심으로 360도 회전 운동되거나, 일정한 각도 범위 내에서 피봇 운동할 수 있다.
이를 위해, 구체적으로 도시되어 있지는 않으나, 갈보 미러(114)에는 갈보 미러(114)를 회전시키는 구동 모터가 장착되어, 갈보 미러(114)가 회전축을 중심으로 회전 또는 피봇될 수 있다.
이때, 갈보 미러(114)의 회전에 의하여 회절격자(112)로부터 갈보 미러(114)에 도달된 지점과 갈보 미러(114)로부터 회절격자(112)에 반사되는 지점이 갈보 미러(114)의 미러면 상에서 서로 다르게 될 수 있다.
예를 들어, 갈보 미러(114)가 시계 방향으로 회전되는 경우, 갈보 미러(114)로부터 회절격자(112)에 반사되는 지점은 회절격자(112)로부터 갈보 미러(114)에 도달된 지점으로부터 반시계 방향으로 이격되어 위치될 수 있다.
반면, 갈보 미러(114)가 반시계 방향으로 회전되는 경우, 갈보 미러(114)로부터 회절격자(112)에 반사되는 지점은 회절격자(112)로부터 갈보 미러(114)에 도달된 지점으로부터 시계 방향으로 이격되어 위치될 수 있음은 당연하다.
이러한 갈보 미러(114)의 회전은 갈보 미러(114)의 미러면에 도달된 빛이 연속적으로 다시 회절격자(112)를 향하여 반사되도록 유도할 수 있고, 특히 회절격자(112)에서 파장별로 분산된 빛 중 특정 파장의 빛의 발진이 유도할 수 있다.
또한, 갈보 미러를 활용함으로써 사용 물질의 온도 변화에 영향을 받지 않고 스캐닝할 수 있어 스캐닝 속도가 향상되고, 전체적인 구성을 단순화할 수 있고 소형화할 수 있다.
제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서는 이득매질(100)에서 증폭된 빛이 회절격자(112)에서 특정 파장으로 분산되어 갈보 미러(114)에 전달되는 것으로 설명되었으나, 경우에 따라서는 이득매질(100)에서 증폭된 빛이 갈보 미러(114)에서 반사된 후 회절격자(112)에서 특정 파장으로 분산될 수 있음은 당연하다. 다시 말해서, 이득매질(100)로부터 증폭된 빛의 경로 상에서 회절격자(112) 및 갈보 미러(114)의 배치 순서는 도 1에 도시된 순서에 국한되지 않고 변화될 수 있다.
전술된 회절격자(112) 및 갈보 미러(114) 사이에는 광 조절 요소(116)가 배치될 수 있다.
광 조절 요소(116)는 회절격자(112)에서 분산된 빛이 갈보 미러(114)의 미러면에 도달되고 갈보 미러(114)로부터 반사된 빛이 회절격자(112)에 도달되도록 빛의 크기를 확대 또는 축소시킬 수 있다.
예를 들어 광 조절 요소(116)는 복수 개의 볼록 렌즈로 마련될 수 있으며, 회절격자(112)에서 분산된 빛의 크기를 축소시켜 갈보 미러(114)의 미러면에 도달하게 할 수 있다.
이에 의해, 회절격자(112)에서 분산된 빛이 광 조절 요소(116)를 통하여 갈보 미러(114)의 미러면에 모두 들어오게 될 수 있다. 게다가, 갈보 미러(114)로부터 반사된 빛 또한 광 조절 요소(116)를 통하여 회절격자(112)에 모두 도달되게 할 수 있다.
이때, 회절격자(112) 및 갈보 미러(114) 사이에 배치된 광 조절 요소(116)의 개수 및 종류는 이에 국한되지 아니하며, 회절격자(112)에서 분산된 빛이 갈보 미러(114)의 미러면에 도달되게 할 수 있고 갈보 미러(114)로부터 반사된 빛이 회절격자(112)에 도달되게 할 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.
추가적으로, 이득매질(100)의 양측에는 추가적인 광 조절 요소(120)가 배치될 수 있다.
상기 추가적인 광 조절 요소(120)는 광 조절 요소(116)와 마찬가지로 빛의 크기를 조절하는 역할을 할 수 있으며, 이득매질(100)로부터 출력되는 빛 및 이득매질(100)에 입사되는 빛의 크기를 조절할 수 있다.
구체적으로, 추가적인 광 조절 요소(120)는 이득매질(100)의 일 측에서 이득매질(100) 및 레이저 출력단(미도시) 사이에, 그리고 이득매질(100)의 타 측에서 이득매질(100) 및 파장가변 필터부(110), 특히 회절격자(112) 사이에 배치될 수 있다.
이에 의해, 이득매질(100)의 일 측에서 이득매질(100) 및 레이저 출력단(미도시) 사이에 배치된 추가적인 광 조절 요소(120)는 이득매질(100)로부터 레이저 출력단을 향하여 출력되는 빛의 크기 또는 광원 소스(미도시)로부터 이득매질(100)에 입사되는 빛의 크기를 조절할 수 있고, 이득매질(100)의 타 측에서 이득매질(100) 및 회절격자(112) 사이에 배치된 추가적인 광 조절 요소(120)는 이득매질(100)로부터 회절격자(112)를 향하여 방출되는 빛의 크기 또는 회절격자(112)로부터 이득매질(100)을 향하여 입사되는 빛의 크기를 조절할 수 있다.
또한, 이득매질(100)에는 선택적 투과 요소(130)가 이격되어 배치될 수 있다.
상기 선택적 투과 요소(130)는 예를 들어 소량의 빛을 투과시킬 수 있는 미러로 마련될 수 있으며, 빛의 일부는 투과시키고 빛의 나머지 일부는 반사시킬 수 있다.
구체적으로, 선택적 투과 요소(130)는 추가적인 광 조절 요소(120)로부터 레이저 출력단을 향하여 이격 배치될 수 있다. 이에 의해, 선택적 투과 요소(130)는 파장가변 필터부(110)에서 발진되어 이득매질(100)에 다시 전달된 빛의 일부를 외부로 출력시키고, 파장가변 필터부(110)에서 발진되어 이득매질(100)에 다시 전달된 빛의 나머지 일부는 이득매질(100)로 다시 전달하여 증폭시킬 수 있다.
이때, 선택적 투과 요소(130)에 금, 은, 알루미늄을 포함하는 다양한 코팅을 함으로써, 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 파장대가 발진 및 출력될 수 있다.
구체적으로 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)은 다음과 같이 작동될 수 있다.
우선 광원 소스(미도시)로부터 이득매질(100)에 빛이 입사될 수 있다. 이때, 추가적인 광 조절 요소(120)에 의해 이득매질(100)에 빛이 제대로 입사되게 할 수 있다.
이득매질(100)에 입사된 빛은 이득매질(100) 내에서 증폭된 후 파장가변 필터부(110)에 전달될 수 있다. 이때, 추가적인 광 조절 요소(120)에 의해 이득매질(100)에서 증폭된 빛이 평행광선으로서 파장가변 필터부(110), 특히 회절격자(112)에 전달될 수 있다.
회절격자(112)에 도달된 빛은 파장별로 분산되어, 파장별로 서로 다른 각도로 회절되어 갈보 미러(114) 상에 서로 다른 위치에 도달될 수 있다. 다시 말해서 특정 파장의 빛들이 갈보 미러(114) 상에 서로 다른 위치에 도달될 수 있다.
이때, 회절격자(112) 및 갈보 미러(114) 사이에 배치된 광 조절 요소(126)에 의해 회절격자(112)에서 분산된 특정 파장의 빛이 갈보 미러(114) 상에 도달되도록 빛의 크기가 조절될 수 있다.
갈보 미러(114) 상에 도달된 빛은 갈보 미러(114)에서 반사되어 다시 광 조절 요소(126)를 통해 회절격자(112)로 전달될 수 있다.
구체적으로, 제1 파장을 갖는 빛은 갈보 미러(114)의 한 지점에 도달된 후 회절격자(112)의 한 지점을 향하여 반사되고, 제2 파장을 갖는 빛은 갈보 미러(114)의 다른 지점에 도달된 후 회절격자(112)의 다른 지점을 향하여 반사될 수 있다. 이와 같이 파장별로 서로 다른 광로를 통하여 전달될 수 있다.
이때, 갈보 미러(114)는 고정되거나 회전될 수 있다.
특히, 갈보 미러(114)가 회전됨으로써 특정 파장의 빛의 발진 또는 반사가 유도되고, 갈보 미러(114)의 회전 속도를 조절함으로써 스캐닝 속도를 조절할 수 있다.
따라서 갈보 미러(114)가 고속으로 회전하는 경우, 특정 파장의 빛이 발진되는 속도 또는 레이저 출력단을 통하여 레이저가 출력되는 속도가 고속으로 되어, 스캐닝을 효율적으로 수행할 수 있다.
이와 같이 갈보 미러(114)에서 반사되어 회절격자(112)에 다시 도달된 빛은 추가적인 광 조절 요소(120)를 거쳐 이득매질(100)에 반환되고, 이득매질(100)로부터 추가적인 광 조절 요소(120)를 거쳐 레이저 출력단으로 방출될 수 있다.
이때, 이득매질(100) 및 추가적인 광 조절 요소(120)를 거쳐 방출된 빛 중 일부는 선택적 투과 요소(130)를 거쳐 레이저 출력단을 통해 외부로 출력될 수 있다.
반면, 이득매질(100) 및 추가적인 광 조절 요소(120)를 거쳐 방출된 빛 중 나머지 일부는 선택적 투과 요소(130)를 거쳐 이득매질(100)에 다시 전달되어, 이득매질(100)에서 재증폭될 수 있다. 결국 이득매질(100)에서 재증폭된 빛은 다시 파장가변 필터부(110)에 전달될 수 있다.
따라서 제1 실시예에 따른 광학 시스템은 갈보 미러를 이용하여 특정 파장의 빛을 선택적으로 발진시켜 출력할 수 있고, 갈보 미러의 회전 속도를 조절함으로써 파장가변 속도를 향상시킬 수 있다. 그리고 양자폭포 이득 매질을 구비하고, 회절격자, 갈보 미러 및 선택적 투과 요소에 골드, 실버 또는 알루미늄 코팅을 하여 중적외선 영역을 포함하는 다양한 영역의 빛을 발진시킬 수 있다.
이상 제1 실시예에 따른 광학 시스템에 대하여 설명되었으며, 이하에서는 제2 실시예에 따른 광학 시스템 및 제3 실시예에 따른 광학 시스템에 대하여 설명된다.
도 2는 제2 실시예에 따른 광학 시스템을 도시하고, 도 3은 광 조절 요소 및 추가적인 광 조절 요소의 다른 실시예를 도시한다.
도 2를 참조하여, 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)은 링 캐비티(200) 및 파장가변 필터부(210)를 포함할 수 있다.
상기 링 캐비티(200)는 광섬유에 의해 링 형상으로 마련될 수 있다.
구체적으로, 링 캐비티(200)는 이득매질(202), 편광 조절기(204), 광 순환기(206) 및 광 커플러(208)을 포함할 수 있다.
상기 이득매질(202), 편광 조절기(204), 광 순환기(206) 및 광 커플러(208)는 서로 광섬유(F)에 의해 연결될 수 있다.
상기 이득매질(202)은 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서 이득매질(102)에 대응되는 것으로서, 광원 소스로부터 입사된 빛을 증폭시키고, 파장가별 필터부(210)에서 특정 파장의 빛으로 발진된 빛을 방출시킬 수 있다.
상기 편광 조절기(204)는 이득매질(202)의 양 측에 연결되어 링 캐비티(200) 내의 빛을 편광시킬 수 있다.
상기 광 순환기(206)는 이득매질(202)의 일 측에 배치된 편광 조절기(204)에 연결되어, 링 캐비티(200) 및 파장가변 필터부(210) 사이에서 빛을 순환시킬 수 있다.
구체적으로 광 순환기(206)는 이득매질(202)의 타 측에 배치된 편광 조절기(204) 및 광 커플러(208) 사이에 배치되고, 광 순환기(206)의 일 측에는 파장가변 필터부(210)가 연결될 수 있다.
이에 의해 이득매질(202) 및 이득매질(202)의 일 측에 배치된 편광 조절기(204)를 거친 빛이 광 순환기(206)를 통하여 파장가변 필터부(210)에 전달될 수 있다.
또한, 파장가변 필터부(210)에서 특정 파장을 갖도록 발진된 빛은 광 순환기(206)를 통하여 링 캐비티(200)에 다시 전달된 후에 광 커플러(208)를 통해 출력될 수 있다.
상기 광 커플러(208)는 광 순환기(206) 및 이득매질(202)의 타 측에 배치된 편광 조절기(204) 사이에 배치될 수 있다.
상기 광 커플러(208)는 링 캐비티(200)로부터 빛을 선택적으로 출력시킬 수 있다.
구체적으로 광 커플러(208)는 1:N 커플러로 마련되어, 빛의 일부는 레이저 출력단을 통해 외부로 출력시키고 빛의 나머지 일부는 이득매질(202)의 타 측에 배치된 편광 조절기(204)를 거쳐 이득매질(202)에 다시 전달되어 증폭될 수 있다.
또한, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 광 순환기(206) 및 광 커플러(208) 사이에는 매듭 공진기(미도시)가 연결될 수 있다.
상기 매듭 공진기는 링 캐비티(200) 내 존재하는 다양한 모드의 빛을 단일 종파 모드로 변환시켜, 보다 효율적으로 특정 파장의 빛만이 출력되게 할 수 있다.
전술된 링 캐비티(200)에는 파장가변 필터부(210)가 연결될 수 있다.
상기 파장가변 필터부(210)는 제1 실시예에 따른 파장가변 필터부(110)에 대응되는 것으로서, 링 캐비티(200) 내에서 발진된 빛을 특정 파장의 빛으로 발진시켜 출력되게 할 수 있다.
상기 파장가변 필터부(210)는 회절격자(212), 갈보 미러(214), 광 조절 요소(216) 및 추가적인 광 조절 요소(218)를 포함할 수 있다.
상기 회절격자(212)는 링 캐비티(200)에서 발진된 빛을 파장별로 분산시킬 수 있고, 상기 갈보 미러(214)는 회전하면서 회절격자(212)에서 특정 파장으로 분산된 빛을 반사시킬 수 있으며, 상기 광 조절 요소(216)는 회절격자(212) 및 갈보 미러(214) 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절할 수 있고, 상기 추가적인 광 조절 요소(218)는 광 순환기(206) 및 회절격자(212) 사이에 배치되어 링 캐비티(200)로부터의 빛을 회절격자(212)에 안내하거나, 파장가변 필터부(210)에서 발진된 특정 파장의 빛을 광 순환기(206)에 안내할 수 있다.
또한, 도 2에는 광 조절 요소(216) 및 추가적인 광 조절 요소(218)가 렌즈로 마련된 경우를 예로 들어 도시되었으나, 도 3에 도시된 바와 같이 광 조절 요소(216) 및 추가적인 광 조절 요소(218)가 프리즘으로 마련될 수 있다.
구체적으로, 광 조절 요소(216)는 하나의 프리즘으로 마련되어 회절격자(212) 및 갈보 미러(214) 사이에서 빛의 크기를 조절할 수 있고, 추가적인 광 조절 요소(218)는 복수 개의 프리즘이 서로 이격되어 배치되어 링 캐비티(200)로부터 전달된 빛이 회절격자(212)에 도달되기 전에, 다시 말해서 링 캐비티(200)에서 증폭된 빛이 회절격자(212)에서 분산되기 전에 빛의 크기를 증폭시킬 수 있다.
이와 같이 광 조절 요소(216) 및 추가적인 광 조절 요소(218)가 프리즘으로 마련됨으로써 빛의 대역폭(bandwidth)이 감소되어 선폭(linewidth)을 감소될 수 있다.
또한, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 제1 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서 또한 광 조절 요소(116) 및 추가적인 광 조절 요소(120)가 프리즘으로 마련될 수 있음은 당연하다.
구체적으로 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)은 다음과 같이 작동될 수 있다.
우선 광원 소스(미도시)로부터 입사된 빛이 링 캐비티(200)의 이득매질(202)에서 증폭되고, 이득매질(200)에서 증폭된 빛은 광섬유(F)를 통하여 이득매질(202)의 일 측에 배치된 편광조절기(204)에 전달되어 편광된 후, 다시 광섬유(F)를 통하여 광 순환기(206)에 도달될 수 있다.
광 순환기(206)에 도달된 빛은 파장가변 필터부(210), 특히 추가적인 광 조절 요소(218)에 전달되며, 추가적인 광 조절 요소(218)로부터 이격 배치된 회절격자(212)에 의해 빛이 파장별로 분산된다.
회절격자(212)에서 파장별로 분산된 빛은 광 조절 요소(216)를 통하여 회전하는 갈보 미러(214)에 도달된다.
이어서 회전하는 갈보 미러(214)의 미러면으로부터 반사된 빛, 다시 말해서 특정 파장의 빛은 다시 광 조절 요소(216)를 통하여 회절격자(212)에 도달되고, 회절격자(212)에 도달된 빛은 추가적인 광 조절 요소(218)를 통하여 광 순환기(206)에 도달된다.
이와 같이 파장가변 필터부(210)에서 발진된 후 링 캐비티(200)에 반환된 특정 파장의 빛은 광 순환기(206)에 연결된 광 커플러(208)에 도달된다.
광 커플러(208)에 도달된 빛 중 일부는 레이저 출력단을 통해 외부로 출력시키고 광 커플러(208)에 도달된 빛 중 나머지 일부는 이득매질(202)의 타 측에 배치된 편광 조절기(204)를 거쳐 이득매질(202)에 다시 전달되어 증폭될 수 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 광학 시스템을 도시하고, 도 5는 제3 실시예에 따른 광학 시스템에서 파장가변 필터부의 배치를 도시한다.
도 4를 참조하여, 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)은 복수 개의 링 캐비티 및 파장가변 필터부(320)를 포함할 수 있다.
이하에서는 복수 개의 링 캐비티가 두 개의 링 캐비티로 마련된 경우를 예로 들어 설명하며, 복수 개의 링 캐비티는 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)를 포함할 수 있다.
전술된 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)의 경우 하나의 링 캐비티 구조를 구비하였으나, 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)은 복수 개의 링 캐비티 구조를 구비한다는 점에서 차이점이 존재한다.
이때, 상기 제1 링 캐비티(300) 및 상기 제2 링 캐비티(310)의 구성은 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)의 링 캐비티(200)에 대응되는 것으로서, 상기 제1 링 캐비티(300) 및 상기 제2 링 캐비티(310)의 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고, 이하에서는 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)과 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
상기 제1 링 캐비티(300)는 서로 광섬유(F)에 의해 연결된 제1 이득매질(302), 제1 편광 조절기(304), 제1 광 순환기(306) 및 제1 광 커플러(308)을 포함할 수 있다.
상기 제2 링 캐비티(310)는 서로 광섬유(F)에 의해 연결된 제2 이득매질(312), 제2 편광 조절기(314), 제2 광 순환기(316) 및 제2 광 커플러(318)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)는 제3 광 커플러(330)에 의해 연결되어, 제3 광 커플러(330)를 통해 빛을 외부로 출력시킬 수 있다.
상기 제3 광 커플러(330) 또한 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)와 마찬가지로 빛을 선택적으로 출력시킬 수 있어, 제1 광 커플러(308)에서 출력된 빛과 제2 광 커플러(318)에서 출력된 빛 중 일부는 제3 광 커플러(330)를 통해 외부로 출력되고, 나머지 일부는 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)로 반사되게 할 수 있다.
이에 의해 제1 링 캐비티(300)에서 출력된 빛과 제2 링 캐비티(310)에서 출력된 빛 중 일부는 레이저 출력단에서 출력되고, 제1 링 캐비티(300)에서 출력된 빛과 제2 링 캐비티(310)에서 출력된 빛 중 나머지 일부는 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)로 반환될 수 있다.
또한, 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)는 파장가변 필터부(320)를 공유할 수 있다. 다시 말해서 파장가변 필터부(320)에 대하여 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)가 서로 병렬로 연결될 수 있다.
특히 도 4 및 5를 참조하여, 상기 파장가변 필터부(320)는 복수 개의 회절격자(322), 갈보 미러(324), 복수 개의 광 조절 요소(326) 및 복수 개의 추가적인 광 조절 요소(328)를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 회절격자(322)는 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)를 포함할 수 있다.
상기 제1 회절격자(3222)는 제1 링 캐비티(300)에서 발진된 빛을 파장별로 분산시킬 수 있으며, 상기 제2 회절격자(3224)는 제2 링 캐비티(310)에서 발진된 빛을 파장별로 분산시킬 수 있다.
이때, 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)는 서로 다른 각도로 배치될 수 있으며, 서로 동일하거나 다른 파장을 갖는 빛으로 분산시킬 수 있다.
상기 갈보 미러(324)는 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)로부터 이격 배치될 수 있다.
이때, 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)에서 각각 분산된 빛은 갈보 미러(324)의 미러면 상에서 다른 위치에 도달되고, 갈보 미러(324)가 회전하면서 제1 회절격자(3222)에서 분산된 빛과 제2 회절격자(3224)에서 분산된 빛을 각각 제1 회절격자(3222) 및 제2 회절격자(3224)를 향하여 반사시킬 수 있다.
또한, 복수 개의 광 조절 요소(326)는 제1 광 조절 요소(3262) 및 제2 광 조절 요소(3264)를 포함할 수 있다.
상기 제1 광 조절 요소(3262)는 제1 회절격자(3222) 및 갈보 미러(324) 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절할 수 있으며, 상기 제2 광 조절 요소(3264)는 제2 회절격자(3224) 및 갈보 미러(324) 사이에 배치되어 빛의 크기를 조절할 수 있다.
또한, 복수 개의 추가적인 광 조절 요소(328)는 제1 광 순환기(306)와 제1 회절격자(3222) 사이에 배치된 제1 추가적인 광 조절 요소(3282) 및 제2 광 순환기(316)와 제2 회절격자(3224) 사이에 배치된 제2 추가적인 광 조절 요소(3284)를 포함할 수 있다.
제1 추가적인 광 조절 요소(3282)는 제1 링 캐비티(300)에서 증폭된 빛을 제1 회절격자(3222)에 전달할 수 있고, 제2 추가적인 광 조절 요소(3284)는 제2 링 캐비티(310)에서 증폭된 빛을 제2 회절격자(3224)에 전달할 수 있다.
또한, 도 4 및 5에는 구체적으로 도시되지 않았으나, 제2 실시예에 따른 광학 시스템(20)과 마찬가지로 복수 개의 광 조절 요소(326) 및 복수 개의 추가적인 광 조절 요소(328)가 렌즈 대신 프리즘으로 마련될 수 있고, 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)에 매듭 공진기가 추가적으로 포함될 수 있다.
아울러, 도 4 및 5에는 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30) 내에 두 개의 링 캐비티가 포함된 것으로 도시되었으나, 링 캐비티의 개수는 이에 국한되지 아니하며, 세 개 이상의 링 캐비티를 포함할 수 있음은 당연하다.
구체적으로 제3 실시예에 따른 광학 시스템(30)은 다음과 같이 작동될 수 있다.
우선 서로 다른 파장을 갖는 빛이 광원 소스로부터 제1 이득매질(302) 및 제2 이득매질(304)에 각각 입사되어 증폭될 수 있다.
상기 제1 이득매질(302)에서 증폭된 빛은 제1 편광 조절기(304) 및 제1 광 순환기(306)를 거쳐 파장가변 필터부(320)에 전달되고, 상기 제2 이득매질(312)에서 증폭된 빛은 제2 편광 조절기(314) 및 제2 광 순환기(316)를 거쳐 파장가변 필터부(320)에 전달될 수 있다.
이때, 제1 이득매질(302)에서 증폭된 빛은 제1 추가적인 광 조절 요소(3282)를 거쳐 제1 회절격자(3222)에 안내되어 특정 파장의 빛으로 분산되고 제1 광 조절 요소(3262)를 거쳐 갈보 미러(324)의 미러면 상의 한 지점에 도달될 수 있다.
이와 동시적으로, 제2 이득매질(312)에서 증폭된 빛은 제2 추가적인 광 조절 요소(3282)를 거쳐 제2 회절격자(3224)에 안내되어 특정 파장의 빛으로 분산되고 제2 광 조절 요소(3264)를 거쳐 갈보 미러(324)의 미러면 상의 다른 지점에 도달될 수 있다.
상기 갈보 미러(324)로부터 반사된 빛은 제1 광 조절 요소(3262), 제1 회절격자(3222) 및 제1 추가적인 광 조절 요소(328)를 거쳐 제1 광 순환기(306)에 도달될 수 있고, 상기 갈보 미러(324)로부터 반사된 빛은 제2 광 조절 요소(3264), 제2 회절격자(3224) 및 제2 추가적인 광 조절 요소(3284)를 거쳐 제2 광 순환기(316)에 도달될 수 있다.
이어서 제1 광 순환기(306)에 도달된 빛은 제1 광 커플러(308)로 전달되어 선택적으로 출력된다. 이와 마찬가지로, 제2 광 순환기(316)에 도달된 빛은 제2 광 커플러(318)로 전달되어 선택적으로 출력된다.
구체적으로, 제1 광 커플러(308)에서 빛의 일부는 제3 광 커플러(330)에 출력되고, 빛의 나머지 일부는 제1 편광 조절기(304)를 거쳐 제1 이득매질(302)로 전달되어 증폭된다. 이와 마찬가지로, 제2 광 커플러(318)에서 빛의 일부는 제3 광 커플러(330)에 출력되고, 빛의 나머지 일부는 제2 편광 조절기(314)를 거쳐 제2 이득매질(312)로 전달되어 증폭된다.
또한, 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)로부터 제3 광 커플러(330)를 향해 출력된 빛은 제3 광 커플러(330)에서 결합되고, 제3 광 커플러(330)에서 결합된 빛 중 일부는 제3 광 커플러(330)를 통해 레이저 출력단에서 외부로 출력되고, 제3 광 커플러(330)에서 결합된 빛 중 나머지 일부는 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)로 반사될 수 있다.
다시 말해서, 제3 광 커플러(330)에서 결합된 빛 중 나머지 일부는 제1 링 캐비티(300) 및 제2 링 캐비티(310)의 제1 광 커플러(308) 및 제2 광 커플러(318)에 반사될 수 있다.
이와 같이 제1 링 캐비티(300)의 제1 이득매질(302)에서 증폭된 빛과 제2 링 캐비티(310)의 제2 이득매질(312)에서 증폭된 빛은 하나의 갈보 미러(324)를 공유하여 서로 상호 간섭 없이 특정 파장을 갖는 하나의 빛으로 발진시켜 제3 광 커플러(330)를 통해 레이저 출력단에서 출력될 수 있다.
따라서, 제2 실시예에 따른 광학 시스템 및 제3 실시예에 따른 광학 시스템은 광섬유에 의해 링 형상으로 마련된 링 캐비티에 벌크 옵틱스(bulk optics) 설계로 마련된 파장가변 필터부를 연결함으로써 링 캐비티에서 발생된 노이즈를 제거할 수 있고, 하나의 파장가변 필터부에 복수 개의 링 캐비티가 병렬로 연결되어 보다 넓은 범위의 빛을 발진시킬 수 있다.
게다가, 중적외선 영역에서 암모니아나 메탄을 포함하는 다양한 종류의 가스를 측정하는 센서 시스템에 활용될 수 있고, 링 형상으로 마련된 링 캐비티의 개수를 늘림으로써 보다 넓은 범위의 파장 대에서 파장가변 레이저를 발진시켜 더 많은 종류의 가스를 측정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 제1 실시예에 따른 광학 시스템
100: 이득매질
110: 파장가변 필터부
112: 회절격자
114: 갈보 미러
116: 광 조절 요소
120: 추가적인 광 조절 요소
130: 선택적 투과 요소
20: 제2 실시예에 따른 광학 시스템
200: 링 캐비티
202: 이득매질
204: 편광 조절기
206: 광 순환기
208: 광 커플러
210: 파장가변 필터부
212: 회절격자
214: 갈보 미러
216: 광 조절 요소
218: 추가적인 광 조절 요소
30: 제3 실시예에 따른 광학 시스템
300: 제1 링 캐비티
302: 제1 이득매질
304: 제1 편광 조절기
306: 제1 광 순환기
308: 제1 광 커플러
310: 제2 링 캐비티
312: 제2 이득매질
314: 제2 편광 조절기
316: 제2 광 순환기
318: 제2 광 커플러
320: 파장가변 필터부
322: 복수 개의 회절격자
3222: 제1 회절격자
3224: 제2 회절격자
324: 갈보 미러
326: 복수 개의 광 조절 요소
3262: 제1 광 조절 요소
3264: 제2 광 조절 요소
328: 복수 개의 추가적인 광 조절 요소
3282: 제1 추가적인 광 조절 요소
3284: 제2 추가적인 광 조절 요소
330: 제3 광 커플러
F: 광섬유

Claims (13)

  1. 광섬유에 의해 연결된 제1이득매질, 제1편광 조절기, 제1광 순환기, 그리고 제1광 커플러를 포함하는 제1링 캐비티;
    광섬유에 의해 연결된 제2이득매질, 제2편광 조절기, 제2광 순환기, 그리고 제2광 커플러를 포함하며, 상기 제1링 캐비티와 병렬 제공되는 제2링 캐비티;
    광섬유에 의해 상기 제1광 커플러와 상기 제2 광 커플러와 연결되며, 상기 제1광 커플러에서 출력된 빛과 상기 제2커플러에서 출력된 빛을 외부로 출력하는 제3광 커플러;
    상기 제1링 캐비티에서 발진된 빛이 상기 제1광 순환기를 통해 제공되며, 제공된 빛을 파장별로 분산시키는 제1회절 격자;
    상기 제1회절 격자와 다른 각도로 배치되며, 상기 제2링 캐비티에서 발진된 빛이 상기 제2광 순환기를 통해 제공되며, 제공된 빛을 파장별로 분산시키는 제2회절 격자;
    상기 제1회절 격자에서 분산된 파장별 빛과 상기 제2회절 격자에서 분산된 파장별 빛이 각각 도달하며, 회전에 의해 상기 제1회절 격자에서 분산된 파장별 빛을 상기 제1회절 격자를 향해 반사시키고 상기 제2회절 격자에서 분산된 파장별 빛을 상기 제2회절 격자를 향해 반사시키는 갈보 미러;
    상기 제1회절격자와 상기 갈보 미러 사이에 배치되며, 상기 제1회절격자측으로 그리고 상기 갈보 미러측으로 진행하는 빛의 크기를 조절하는 제1광 조절 요소; 및
    상기 제2회절격자와 상기 갈보 미러 사이에 배치되며, 상기 제2회절격자측으로 그리고 상기 갈보 미러측으로 진행하는 빛의 크기를 조절하는 제2광 조절 요소를 포함하는 광학 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1광 순환기와 상기 제1회절격자 사이에 배치되는 제1추가적인 광 조절 요소; 및
    상기 제2광 순환기와 상기 제2회절격자 사이에 배치되는 제2추가적인 광 조절 요소를 더 포함하는 광학 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 갈보 미러는 회전축을 중심으로 360°회전 가능한 광학 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1회절 격자와 상기 제2회절 격자에서 빛이 분산되는 표면은 알루미늄 코팅되며,
    상기 제1회절 격자에서 분산된 파장별 빛과 상기 제2회절 격자에서 분산된 파장별 빛은 중적외선 파장 영역을 포함하는 광학 시스템.
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