쌍파장 광섬유 레이저를 이용한 연속 주파수 가변 마이크로파 생성

Abstract

광대역 무선 네트워크와 레이더, 위성 통신 시스템 등에서 많은 관심을 받 고 있는 광섬유 레이저를 이용한 마이크로파 생성 기술은 높은 주파수, 낮은 전송 손실의 광섬유를 이용한 장거리 전송의 장점이 있다. 마이크로파를 생성 하기 위해서는 광섬유 레이저가 두 개 이상의 다중 파장을 가지는 다파장 발 진을 하는 레이저에서 각각의 발진된 파장들이 단일 종파 모드여야 한다. 광 섬유 레이저의 다파장 발진을 위해서 파장 필터를 이용하는데, 광섬유 브래그 격자를 필터로 이용하는 기술과 간섭계를 이용한 기술이 대표적이다. 또, 다 파장 레이저의 단일 종파 모드 발진을 위해서는 다중 종파 모드를 억제하는 기술이 필요한데, Sub-ring을 이용하여 다중 종파 모드를 억제하는 기술이 주 로 이용되었다. 본 연구에서는 다파장 발진을 위한 어븀 첨가 광섬유 레이저 의 모드경쟁을 제거하기 위해서 비선형 편광회전 구조를 사용하였고, 다중 종 파 모드 억제를 위한 마이크로 광섬유 매듭공진기를 이용하여 단일 종파모드 광섬유 레이저를 구현하였다. 또, 이 레이저 시스템을 통해 마이크로파의 특 성을 확인하였다. 다파장 레이저의 단일 종파 모드 발진을 위하여 공진기 내에 마이크로 광섬 유 매듭 공진기를 삽입하였다. 두 개의 편광 조절기와 100 m의 단일 모드 광 섬유, 그리고 선형 편광기로 구성되어있는 비선형 편광 회전구조에 빛이 입사 되면 편광 조절기에서 타원 편광으로 바뀐 후 단일 모드 광섬유에서 광학 Kerr 효과에 의해 빛의 세기에 비례하여 편광이 회전되고 다시 편광 조절기를 거쳐 선형 편광기에서 필터링 됨으로써 결과적으로 빛의 세기 및 파장에 따라 서 변화하는 광 손실이 인가된다. 두 편광 조절기를 통해 빛의 세기에 따른 광손실을 조절하여 어븀 첨가 광섬유 레이저의 모드 경쟁을 완화할 수 있다. - iv - 두 파장 레이저를 발진하고 파장 간격을 조절하기 위해서 두 개의 브래그 격 자를 스테이지에 고정을 시킨 후 인장을 하여서 파장 간격을 조절 하였다. 그 림 2는 제안된 다파장 레이저의 발진 특성 및 생성된 마이크로파의 스펙트럼 이다. 다파장 레이저의 파장 간격은 0.01 nm 분해능에서 0.04 nm, 0.08 nm로 조정하였다. Electrical spectrum analyzer를 이용하여 5.13 GHz, 10.3 GHz의 가변 마이크로파를 확인하였다. 결론적으로, 본 연구에서는 다중 종파모드 억제를 위해 사용된 마이크로 광 섬유 매듭 공진기와 편광 회전 효과를 이용하여 스위칭 가능한 단일 종파 모 드 어븀 첨가 광섬유 레이저를 구현하였고, 이를 통해서 마이크로파를 생성할 수 있었다.