KR20060123954A - 고조파 레이저 발생 장치 - Google Patents

고조파 레이저 발생 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060123954A
KR20060123954A KR1020050045629A KR20050045629A KR20060123954A KR 20060123954 A KR20060123954 A KR 20060123954A KR 1020050045629 A KR1020050045629 A KR 1020050045629A KR 20050045629 A KR20050045629 A KR 20050045629A KR 20060123954 A KR20060123954 A KR 20060123954A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
wavelength
laser light
laser diode
bragg grating
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.)
Ceased
Application number
KR1020050045629A
Other languages
English (en)
Inventor
엄기영
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020050045629A priority Critical patent/KR20060123954A/ko
Publication of KR20060123954A publication Critical patent/KR20060123954A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/0619—Coatings, e.g. AR, HR, passivation layer
    • 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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/041—Optical pumping
    • 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 고조파 레이저 발생 장치에 관한 것으로서, 레이저 다이오드로 레이저 광을 생성하여 출사하며, 상기 레이저 다이오드에서 출사된 레이저 광의 파장 폭을 광 섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating : FBG)를 이용하여 줄이고, 상기 광 섬유 브래그 격자를 통하여 파장 폭이 줄어든 레이저 광의 고조파를 광 파장 변환 소자에서 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 레이저 다이오드로 고조파 레이저의 기본파인 레이저 광을 생성시킴으로써, 상기 레이저 광의 직접 변조가 가능하며, 광 섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 레이저 다이오드에서 생성되는 레이저 광의 파장 폭을 줄임으로써, 파장 변환 소자에서 상기 레이저 광의 고조파를 출력하는 경우 파장 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
제2 고조파, 광 섬유 브래그 격자, 광 파장 변환 소자, 비선형 물질

Description

고조파 레이저 발생 장치 { Apparatus for generating harmonic wave of laser }
도 1은 일반적인 DPSS(Diode Pumped Solid State Laser)의 개략도.
도 2는 본 발명의 고조파 레이저 발생 장치의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 3a 와 도3b는 광 섬유 브래그 격자에서 반사되는 경우 레이저의 파장 폭의 변화를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 광 섬유 브래그 격자의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 광 파장 변환 소자를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 고조파 레이저 발생 장치의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200 : 레이저 다이오드 110, 210 : 광 섬유 브래그 격자
120, 220 : 광 파장 변환 소자
본 발명은 고조파 레이저 발생 장치에 관한 것으로서, 레이저 다이오드에서 출사된 레이저 광의 파장 폭을 광 섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating : FBG)를 이용하여 줄임으로써, 상기 레이저 광이 광 파장 변환 소자에 입사되어 고조파(Harmonic Wave)로 변환될 때 파장 변환 효율을 향상시킨 고조파 레이저 발생 장치에 관한 것이다.
최근 고출력 반도체 레이저의 급속한 기술적 진보에 따라 GaAs 물질을 이용하여 고출력 적색 레이저 광을 얻을 수 있고, GaN 물질을 이용하여 440 ~ 460 ㎚ 영역의 청색 레이저 광도 얻을 수 있게 되었다.
상기 적색과 청색 반도체 레이저의 경우, 직접 변조가 가능하며, 수십 mW ~ 수 W 의 광 출력을 얻을 수 있으므로, LCD(Liquid Crystal Display)나 DMD(Digital Micro mirror Display) 패널이 없이 광 주사 유니트를 사용하는 레이저 디스플레이 시스템에 사용하는 것이 가능하게 되었다.
그러나, 현재 녹색 반도체 레이저의 경우, 반도체 레이저를 만드는 물질의 특성 때문에 아직 개발되지 않은 상태이며, 대개의 경우 레이저 디스플레이 장치를 구현하기 위한 광원으로 제2 고조파 발생(Second Harmonic Generation : SHG)을 사용한 DPSS(Diode Pumped Solid State Laser)를 이용하여 녹색 레이저를 생성하고 있다.
여기서, 제2 고조파 발생이란 KDP, KTP, LiNbO3, BBO, LBO 등의 비선형 물질에 일정한 조건을 만족한 상태에서 레이저를 입사하게 되면 입사된 레이저의 파장의 절반의 파장을 갖는 레이저로 변환되는 현상을 말한다.
예를 들면, 1064 ㎚ 의 파장을 가지는 근 적외선 레이저를 상기 비선형 물질 에 일정한 조건을 만족한 상태에서 입사시키면 상기 파장의 절반인 532 ㎚ 의 파장을 가지는 녹색 레이저로 변환되는 것을 말한다.
도 1은 일반적인 DPSS(Diode Pumped Solid State Laser)의 개략도이다. 이에 도시된 바와 같이, 펌핑 레이저 다이오드(10), 집속 광학계(20), 제1 반사 미러(30), 레이저 매질(40), 편광 소자(50), 광 파장 변환 소자(60), 제2 반사 미러(70)로 구성하였다.
이와 같이 구성된 DPSS에 있어서, 펌핑 레이저 다이오드(10)는 808 ㎚ 의 파장을 가지는 광을 발생시키며, 상기 펌핑 레이저 다이오드(10)에서 발생된 광은 집속 광학계(20)에 의해 집속된다. 여기서, 상기 집속 광학계(20)는 화이버 커플러(Fiber Coupler)나 집속 렌즈 등으로 구성된다.
상기 집속 광학계(20)에 의해 집속된 광은 레이저 매질(40)에 입사되고, 상기 레이저 매질(40)에 의해 펌핑되어 기본파(Fundamental Wave)를 발생시킨다.
여기서, 상기 레이저 매질(40)로는 Nd:YAG 나 Nd:YVO4 등이 쓰이는데, 상기 레이저 매질(40)로 Nd:YAG 를 이용하는 경우, 파장이 1064 ㎚ 의 광을 방출하며, Nd:YVO4 를 이용하는 경우, 파장이 914 ㎚ 의 광을 방출한다.
상기 레이저 매질(40)에서 방출된 기본파는 제1 반사 미러(30)와 제2 반사 미러(70)의 사이에서 계속적인 왕복 진행을 하면서 증폭되며, 상기 기본파는 레이저 매질(40)과 광 파장 변환 소자(60) 사이에 존재하는 편광 소자(50)를 통과하면서 상기 비선형 물질(60)와 위상 정합되는 방향으로 선편광화된다.
이와 같이 상기 편광 소자(50)를 통하여 선편광화된 기본파는 그 일부가 상기 광 파장 변환 소자(60)에 흡수되며, 상기 광 파장 변환 소자(60)는 주파수 배가 작용에 의해 상기 흡수된 기본파의 파장의 절반의 파장을 가지는 제2 고조파를 발생시킨다.
예를 들면, 상기 레이저 매질(40)로 Nd:YAG 를 이용하는 경우, 기본파로서 1064 ㎚ 의 광을 방출하게 되는데, 이때 상기 기본파가 광 파장 변환 소자(60)에 흡수되는 경우 상기 광 파장 변환 소자(60)는 1064 ㎚ 의 절반의 파장인 532 ㎚ 의 파장을 가지는 제2 고조파를 발생시키게 된다.
이와 같은 DPSS(Diode Pumped Solid State Laser)의 경우, 상기 레이저 매질(40) 즉, Nd:YAG 나 Nd:YVO4 등의 물질이 전류에 대한 반응 속도가 느리기 때문에 직접 변조가 가능하지 않으며, 따라서 AOM(Acousto Optic Modulator)나 EOM(Electro Optic Modulator) 등과 같은 외부 변조기를 필요로 한다.
즉, 직접 변조가 가능한 반도체 레이저의 경우, 외부 영상 신호가 구동 회로로 입력되면 구동 회로가 상기 외부 영상 신호에 대응되는 구동 전류를 상기 반도체 레이저에 인가하게 되고 상기 반도체 레이저는 상기 외부 영상 신호에 대응하는 광 신호를 출력할 수 있게 된다.
그러나, 상기 레이저 매질(40) 즉, Nd:YAG 나 Nd:YVO4 등은 상기 구동 전류에 대한 반응 속도가 약 10 ㎑ 로 직접 변조하는 경우의 반응 속도인 20 ~ 25 ㎒ 보다 상당히 느리기 때문에 이를 통해 생성된 레이저 광은 영상 신호에 대응되는 광 신 호로 직접 변조할 수 없으며, 외부에 별도로 AOM 이나 EOM 등과 같은 광학 변조기를 두어야 한다.
이와 같이, 외부에 별도로 AOM 이나 EOM 등과 같은 광학 변조기를 두는 경우, 레이저 디스플레이를 구현하기 위한 시스템의 비용이 증가하게 되고, 시스템 구성도 복잡해지는 문제점이 있다.
그리고, 상기 광 파장 변환 소자(60)가 변환할 수 있는 파장의 폭은 광 도파로의 길이가 1 ㎝ 일때 0.1 ~ 0.2 ㎚ 로 매우 작은 반면, 상기 레이저 매질(40)에 의해 펌핑된 파장의 경우, 파장의 폭은 1 ~ 2 ㎚ 로 상대적으로 커서 상기 광 파장 변환 소자(60)에서의 변환 효율이 매우 작다는 문제점이 있다.
즉, 상기 레이저 매질(40)에 의해 펌핑된 레이저광은 그 중심 파장이 1064 ㎚ 이고, 파장의 폭(W)은 1 ~ 2 ㎚ 를 가지게 되는데, 이러한 레이저 광이 상기 광 파장 변환 소자(60)로 입사되는 경우, 상기 광 파장 변환 소자(60)가 변환할 수 있는 파장의 폭은 광 도파로의 길이가 1 ㎝ 일때 0.1 ~ 0.2 ㎚ 이어서 파장 변환 효율이 매우 작게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 레이저 다이오드로 레이저 광을 발생시킴으로써 레이저 광의 직접 변조가 가능하여 별도의 광학 변조기를 구비할 필요가 없는 고조파 레이저 발생 장치를 제공하는데 있다.
따라서, 본 발명의 다른 목적은 레이저 다이오드에서 출사된 레이저 광의 파 장 폭을 광 섬유 브래그 격자를 이용하여 줄임으로써 상기 레이저 광의 고조파를 생성할 때, 파장 변환 소자에서 파장 변환 효율을 향상시킨 고조파 레이저 발생 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 고조파 레이저 발생 장치의 일 실시예는, 일정 파장을 가지는 레이저 광을 생성하여 출사하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드에서 출사된 레이저 광의 파장만을 반사하도록 구성되며, 상기 레이저 다이오드에서 출사된 레이저 광의 파장 폭을 줄여서 출력하는 광 섬유 브래그 격자와, 상기 광 섬유 브래그 격자에서 출력되는 레이저 광의 고조파를 생성하여 출력하는 광 파장 변환 소자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저 다이오드의 경우, 프론트 벽개면에는 AR(Anti - Reflection) 코팅막을 형성하고, 백 벽개면에는 HR(High - Reflection) 코팅막을 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고조파 레이저 발생 장치의 다른 실시예는, 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저 광의 파장만을 반사하도록 구성되며, 상기 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저 광의 파장 폭을 줄여주는 광 섬유 브래그 격자와, 일 벽개면으로 일정 파장을 가지는 레이저 광을 생성하여 상기 광 섬유 브래그 격자로 출사하고, 타 벽개면으로 상기 광 섬유 브래그 격자를 통하여 파장 폭이 줄어든 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 다이오드에서 출사된 레이저 광의 고조파를 생성하여 출력하는 광 파장 변환 소자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저 다이오드의 양 벽개면에는 AR 코팅막이 형성되며, 상기 광 섬유 브래그 격자는 상기 레이저 다이오드와 인접하지 않은 면에 HR 코팅막이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 광 파장 변환 소자는, 비선형 물질로 이루어지는 기판과, 상기 기판 내에 상기 기판을 가로 지르며 형성되어 있는 광 도파로와, 상기 기판 내에 상기 광 도파로와 수직한 방향으로 상호 이격되어 주기적으로 배열되어 있으며, 상기 기판의 분극 방향과 반대 방향의 분극이 형성된 복수개의 분극 반전층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 비선형 물질은 KDP, KTP, LiNbO3, BBO, LBO 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 고조파 레이저 발생 장치에 대해 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 고조파 레이저 발생 장치의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 일정 파장을 가지는 레이저 광을 생성하여 출사하는 레이저 다이오드(100)와, 상기 레이저 다이오드(100)에서 출사된 레이저 광의 파장만을 반사하도록 구성되며, 상기 레이저 다이오드(100)에서 출사된 레이저 광의 파장 폭을 줄여서 출력하는 광 섬유 브래그 격자(110)와, 상기 광 섬유 브래그 격자(110)에서 출력되는 레이저 광의 제2 고조파를 생성하여 출력하는 광 파장 변환 소 자(120)로 구성하였다.
이와 같이 구성된 본 발명의 고조파 레이저 발생 장치에 있어서, 레이저 다이오드(100)는 일정 파장을 가지는 레이저 광을 생성하여 출사한다.
만약, 상기 레이저 다이오드(100)에서 출사되는 레이저 광의 제2 고조파로서 녹색 파장의 광을 생성시키고자 한다면 상기 레이저 다이오드(100)는 기본파(Fundamental Wave)로서 1040 ~ 1080 ㎚ 의 파장을 가지는 레이저 광을 발생시킨다. 여기서는 상기 레이저 다이오드(100)가 기본파로서 1064 ㎚ 의 파장을 가지는 레이저 광을 발생시키는 것으로 한다.
상기 레이저 다이오드(100)는 광 출력을 프론트 벽개면(front facet)에 집속시키기 위해서 백 벽개면(back facet)에 95 % 이상의 고 반사 거울면 코팅(High - Reflection mirror facet coating : 이하 HR 코팅이라 한다)을 수행하여 HR 코팅막을 형성한다.
그리고, 레이저 광이 방출되는 프론트 벽개면의 경우는 1 % 이하의 비반사 거울면 코팅(Anti - Reflection mirror facet coating : 이하 AR 코팅이라 한다)을 수행하여 AR 코팅막을 형성한다.
이와 같이, 상기 레이저 다이오드(100)의 백 벽개면에는 HR 코팅막을 형성하고, 프론트 벽개면에는 AR 코팅막을 형성함으로써, 백 벽개면으로 새어나가는 광을 최소화할 수 있고 레이저 광의 대부분을 상기 레이저 다이오드(100)의 프론트 벽개면으로 출력할 수 있게 된다.
한편, 상기 레이저 다이오드(100)를 사용하여 레이저 광을 생성시킴으로써, 레이저 광의 직접 변조가 가능하며, 따라서 외부에 별도의 광학 변조기를 둘 필요가 없다.
상기 레이저 다이오드(100)에서 출사되는 레이저 광은 광 섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating : FBG)(110)로 입사되며, 상기 광 섬유 브래그 격자(110)를 통해 반사되어 발진하는 경우 그 파장 폭이 0.01 ㎚ 이하로 줄어들게 된다.
즉, 상기 레이저 다이오드(100)에서 방출되는 레이저 광의 파장 폭(W1)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 1064 ㎚ 를 중심 파장으로 하여 1 ~ 2 ㎚ 인데 상기 FBG(110)를 통해 반사되어 발진하는 경우는 도 3b에 도시된 바와 같이 그 파장 폭(W2)이 0.01 ㎚ 이하로 줄어들게 된다.
이에 대해 자세히 설명하면, 상기 광 섬유 브래그 격자(110)는 광 섬유에 미세한 간격의 브래그 격자(Bragg Grating)를 일정한 길이로 구성한 것으로 광 섬유를 따라 입사되는 광 신호 중 특정한 파장의 광 신호를 반사시키고 나머지는 투과시키는 기능을 갖는다.
즉, 일반적으로 광 섬유의 코어에는 클래딩보다 높은 굴절율을 갖게 하기 위해 게르마늄(Ge) 물질이 첨가되는데, 상기 게르마늄 물질이 실리카 유리에 안착하는 과정에서 구조 결함(defect)이 생길 수 있다. 이 경우 광 섬유 코어에 강한 자외선이 조사되면, 게르마늄의 결합 구조가 변형되면서 광 섬유의 굴절률이 변하게 된다.
광 섬유 브래그 격자는 이러한 현상을 이용하여 광 섬유 코어의 굴절률을 주 기적으로 변화시킨 것을 말하며, 상기 광섬유 브래그 격자는 브래그 조건(Bragg Condition)을 만족하는 파장만을 반사하고 그 외의 파장은 그대로 투과시킨다.
도 4는 광 섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating)의 구조를 나타낸 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 브래그 격자(111)들이 광 섬유의 코어(113)에 일정한 간격을 가지고 배열되어 있는 구조를 가지고 있다.
상기 광 섬유 브래그 격자에 광 대역의 스펙트럼을 입사시킬 경우, 아래의 수학식 즉, 브래그 조건식에 만족하는 파장 성분만이 브래그 격자(111)에서 반사되며, 나머지 파장 성분은 그대로 통과하게 된다.
Figure 112005028623325-PAT00001
여기서, λB 는 브래그 격자에서 반사되는 파장을 말하고, n 은 광섬유 코어의 유효 굴절률(effective refraction index)를 말하며, x 는 브래그 격자간의 간격을 말한다.
상기 수학식에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 광 섬유 브래그 격자에서 반사되는 파장은 광 섬유 코어의 유효 굴절률과 브래그 격자간의 간격에 의해서 결정된다. 따라서, 광 섬유 코어의 유효 굴절률과 브래그 격자간의 간격을 조정하여 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저 광의 파장만을 반사시키는 광 섬유 브래그 격자를 구성할 수 있다.
즉, 도 2를 참조하면, 상기 레이저 다이오드(100)가 1064 ㎚ 의 파장을 가지 는 레이저 광을 출사하는 경우, 광 섬유의 코어의 굴절률과 브래그 격자간의 간격을 조정하여 1064 ㎚ 의 파장 성분만을 반사시키는 광 섬유 브래그 격자(110)를 구성할 수 있다.
그리고, 상기 레이저 다이오드(100)에서 생성된 1064 ㎚ 의 파장을 가지는 레이저 광은 상기 광 섬유 브래그 격자(110)에서 반사되어 발진하는 경우, 파장의 폭이 0.01 ㎚ 이하로 줄어들게 된다.
이때, 상기 광 섬유 브래그 격자(110)의 반사율은 4 ~ 10 % 가 되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 광 섬유 브래그 격자(110)가 이와 같은 반사율을 가지는 경우 상기 광 섬유 브래그 격자(110)에서 출력되는 레이저 광은 매우 좋은 광 특성을 가지게 된다.
상기 레이저 다이오드(100)에서 생성되는 레이저 광은 상기 광 섬유 브래그 격자(110)를 통해 반사되어 HR 코팅막이 형성된 상기 레이저 다이오드(100)의 백 벽개면과 상기 광 섬유 브래그 격자(110)를 왕복 진행하면서 공진되어 발진하게 된다. 즉, 상기 레이저 다이오드(100)의 백 벽개면과 상기 광 섬유 브래그 격자(110)가 일종의 공진기를 이루게 된다.
그리고, 상기 레이저 다이오드(100)의 백 벽개면과 상기 광 섬유 브래그 격자(110)를 통해 공진되어 발진된 레이저 광은 광 변환 소자(120)로 입사되며, 상기 광 변환 소자(120)는 입사된 파의 제2 고조파를 생성하게 된다.
여기서, 상기 광 파장 변환 소자(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, KDP, KTP, LiNbO3, BBO, LBO 등의 비선형 물질로 이루어진 기판(121)과, 상기 기판(121) 내에 상기 기판(121)을 가로 지르며 형성된 광 도파로(123)와, 상기 기판(121) 내에 상기 광 도파로(123)와 수직한 방향으로 상호 이격되어 주기적으로 배열되어 있으며, 상기 기판(121)의 분극 방향과 반대 방향의 분극이 형성된 복수개의 분극 반전층(125)으로 이루어져 있다.
이와 같이 구성된 광 파장 변환 소자(120)의 경우, 변환할 수 있는 파장 폭이 광 도파로(123)의 길이가 1 ㎝ 일 때 0.1 ~ 0.2 ㎚ 이나, 상기 레이저 다이오드(100)의 백 벽개면과 상기 광 섬유 브래그 격자(110)를 통해 발진되어 상기 광 파장 변환 소자(120)로 입사된 레이저 광의 파장의 폭은 1064 ㎚ 를 중심 파장으로 하여 0.01 ㎚ 이하이므로 상기 광 파장 변환 소자(120)의 변환 효율을 크게 높일 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 고조파 레이저 발생 장치의 다른 실시예의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드(200)에서 출사되는 레이저 광의 파장만을 반사하도록 구성되며, 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사되는 레이저 광의 파장 폭을 줄여주는 광 섬유 브래그 격자(210)와, 일 벽개면으로 일정 파장을 가지는 레이저 광을 생성하여 상기 광 섬유 브래그 격자(210)로 출사하고, 타 벽개면으로 상기 광 섬유 브래그 격자(210)를 통하여 파장 폭이 줄어든 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드(200)와, 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 제2 고조파를 생성하여 출력하는 광 파장 변환 소자(220)로 구성하였다.
도 2의 경우에는 광 섬유 브래그 격자(110)를 레이저 다이오드(100)와 광 파장 변환 소자(120) 사이에 위치시켜 광 섬유 브래그 격자(110)에서 출사된 레이저 광이 광 파장 변환 소자(120)로 입사되게 구성하였는데, 도 6의 경우에는 레이저 다이오드(200)를 광 섬유 브래그 격자(210)와 광 파장 변환 소자(120) 사이에 위치시켜 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광이 광 파장 변환 소자(120)로 입사되게 구성하였다.
이 경우 상기 광 섬유 브래그 격자(210)의 한 쪽면 즉, 상기 레이저 다이오드(200)와 인접하지 않은 면에 HR 코팅막을 형성하고, 상기 레이저 다이오드(200)의 양 벽개면에는 AR 코팅막을 형성함으로써 상기 레이저 다이오드(200)의 일 벽개면에서 출사되는 레이저 광이 상기 광 섬유 브래그 격자(210)를 통하여 반사되고 공진되어 상기 레이저 다이오드(200)의 타 벽개면으로 출사되게끔 하였다.
즉, 상기 레이저 다이오드(200)의 일 벽개면에서 출사되는 레이저 광은 상기 광 섬유 브래그 격자(210)에서 반사되고 상기 레이저 다이오드(200)의 타 벽개면과의 사이를 왕복 진행하면서 증폭되어 상기 레이저 다이오드(200)의 타 벽개면으로 출사된다.
그리고, 상기 레이저 다이오드(200)의 타 벽개면에서 출사된 레이저 광은 상기 광 파장 변환 소자(220)에 입사되며, 상기 광 파장 변환 소자(220)는 입사된 레이저 광의 제2 고조파를 생성하여 출사한다.
이와 같이, 레이저 다이오드(200)를 광 섬유 브래그 격자(210)와 광 파장 변환 소자(120) 사이에 위치시키게 되면 레이저 다이오드(200)에서 출사되는 레이저 광이 광 파장 변환 소자(220)에 결합할 때 결합 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 상기 광 섬유 브래그 격자(210)의 경우 광 섬유 코어의 크기는 4 ~7 ㎛ 이고, 상기 레이저 다이오드(200)에서 발생되는 레이저 광의 크기는 3 ㎛ 이며, 상기 광 파장 변환 소자(220)의 광 도파로의 크기는 4 ㎛ 이다.
따라서, 도 2에서와 같이 광 섬유 브래그 격자에서 출사되는 레이저 광을 광 파장 변환 소자에 결합시키는 것에 비하여 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저 광을 광 파장 변환 소자에 결합시키는 것이 결합 효율이 높게 된다.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에서는 광 파장 변환 소자를 통하여 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 절반의 파장을 가지는 제2 고조파를 생성하는 것으로 하였지만, 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 1/N 의 파장을 가지는 제N 고조파를 생성할 수 있는 것이다.
본 발명에 의하면, 레이저 다이오드를 사용하여 제2 고조파 레이저의 기본파를 발생시킴으로써, 레이저 광의 직접 변조가 가능하기 때문에 별도의 광학 변조기를 둘 필요가 없다. 또한, 광 섬유 브래그 격자를 이용하여 상기 레이저 다이오드 에서 생성되는 레이저 광의 파장 폭을 줄임으로써, 상기 레이저 다이오드에서 생성된 레이저 광이 파장 변환 소자에 입사하고 파장 변환 소자가 입사한 레이저 광의 제2 고조파를 생성하는 경우 파장 변환 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 일정 파장을 가지는 레이저 광을 생성하여 출사하는 레이저 다이오드;
    상기 레이저 다이오드에서 출사된 레이저 광의 파장만을 반사하도록 구성되며, 상기 레이저 다이오드에서 출사된 레이저 광의 파장 폭을 줄여서 출력하는 광 섬유 브래그 격자; 및
    상기 광 섬유 브래그 격자에서 출력되는 레이저 광의 고조파를 생성하여 출력하는 광 파장 변환 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 다이오드의 경우, 프론트 벽개면에는 AR(Anti - Reflection) 코팅막을 형성하고, 백 벽개면에는 HR(High - Reflection) 코팅막을 형성한 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 발생 장치.
  3. 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저 광의 파장만을 반사하도록 구성되며, 상기 레이저 다이오드에서 출사되는 레이저 광의 파장 폭을 줄여주는 광 섬유 브래그 격자;
    일 벽개면으로 일정 파장을 가지는 레이저 광을 생성하여 상기 광 섬유 브래그 격자로 출사하고, 타 벽개면으로 상기 광 섬유 브래그 격자를 통하여 파장 폭이 줄어든 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드; 및
    상기 레이저 다이오드에서 출사된 레이저 광의 고조파를 생성하여 출력하는 광 파장 변환 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 발생 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 레이저 다이오드의 양 벽개면에는 AR 코팅막이 형성되며, 상기 광 섬유 브래그 격자는 상기 레이저 다이오드와 인접하지 않은 면에 HR 코팅막이 형성된 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 발생 장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 섬유 브래그 격자는 4 ~ 10 % 의 반사율을 가지는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 발생 장치.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 파장 변환 소자는;
    비선형 물질로 이루어지는 기판;
    상기 기판 내에 상기 기판을 가로 지르며 형성되어 있는 광 도파로;
    상기 기판 내에 상기 광 도파로와 수직한 방향으로 상호 이격되어 주기적으로 배열되어 있으며, 상기 기판의 분극 방향과 반대 방향의 분극이 형성된 복수개의 분극 반전층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 발생 장치.
  7. 제7항에 있어서, 상기 비선형 물질은 KDP, KTP, LiNbO3, BBO, LBO 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고조파 레이저 발생 장치.
KR1020050045629A 2005-05-30 2005-05-30 고조파 레이저 발생 장치 Ceased KR20060123954A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050045629A KR20060123954A (ko) 2005-05-30 2005-05-30 고조파 레이저 발생 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050045629A KR20060123954A (ko) 2005-05-30 2005-05-30 고조파 레이저 발생 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060123954A true KR20060123954A (ko) 2006-12-05

Family

ID=37728757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050045629A Ceased KR20060123954A (ko) 2005-05-30 2005-05-30 고조파 레이저 발생 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060123954A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101104133B1 (ko) * 2009-06-08 2012-01-13 전자부품연구원 유연한 파이버 모듈, 이를 이용한 파장 가변 소자 패키지 및 이들의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101104133B1 (ko) * 2009-06-08 2012-01-13 전자부품연구원 유연한 파이버 모듈, 이를 이용한 파장 가변 소자 패키지 및 이들의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7778291B2 (en) Wavelength converting laser device
JP4271704B2 (ja) コヒーレント光源および光学装置
JP2010204197A (ja) レーザ装置、レーザディスプレイ装置、レーザ照射装置及び非線形光学素子
KR20130109009A (ko) 다중 파장 광학 시스템
JPWO1996038757A1 (ja) 光素子、レーザ光源及びレーザ装置並びに光素子の製造方法
KR101217557B1 (ko) 직접 광변조가 가능한 레이저 모듈 및 이를 채용한 레이저디스플레이 장치
JP2003295243A (ja) 高調波光源装置、その駆動方法、およびそれを用いた画像表示装置、画像形成装置、光記録装置
US5504616A (en) Wavelength conversion device
US7039077B2 (en) Optical wavelength converting apparatus, and optical wavelength converting method
US6775307B2 (en) Light wavelength conversion module
CN101288024B (zh) 波长变换模块、激光源装置、二维图像显示装置、背光光源、液晶显示装置以及激光加工装置
JP5529153B2 (ja) 波長変換レーザ光源及び画像表示装置
US8306075B2 (en) System and method for optical frequency conversion
JP2000250083A (ja) 光波長変換モジュール及び画像記録方法
JP7135076B2 (ja) マルチモード共振ｏｐｏ技術に基づくマルチ縦モード連続波出力を有する光源
JP2015087729A (ja) 波長変換レーザ装置
US7330300B1 (en) Optical frequency mixer and method for the same
KR20060123954A (ko) 고조파 레이저 발생 장치
JP2004157217A (ja) 波長変換レーザ光源
US20090161700A1 (en) Fiber laser
KR100800664B1 (ko) 레이저 광 모듈
JP4862960B2 (ja) 波長変換レーザ装置および画像表示装置
JP2007073552A (ja) レーザ光発生装置及び画像生成装置
JP2006049506A (ja) 半導体レーザ励起固体レーザ装置
Glas et al. A cw diode-pumped single-silica fiber comprising 40 cores used as active elements for a high power fiber laser at/spl lambda/= 1050 nm

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20050530

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20060921

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20070111

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20060921

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I