가변 레이저의 개발 및 시장 현황 2부

가변파장 레이저의 개발 및 시장 현황(2부)

작동 원리가변 레이저

레이저 파장 조정을 달성하는 데는 대략 세 가지 원칙이 있습니다. 대부분의가변 레이저넓은 형광선을 가진 작동 물질을 사용합니다. 레이저를 구성하는 공진기는 매우 좁은 파장 범위에서만 손실이 매우 낮습니다. 따라서 첫 번째 방법은 공진기의 저손실 영역에 해당하는 파장을 일부 요소(예: 회절격자)를 사용하여 변경함으로써 레이저의 파장을 변화시키는 것입니다. 두 번째 방법은 외부 매개변수(예: 자기장, 온도 등)를 변경하여 레이저 전이 에너지 준위를 이동시키는 것입니다. 세 번째 방법은 비선형 효과를 이용하여 파장 변환 및 튜닝을 달성하는 것입니다(비선형 광학, 유도 라만 산란, 광 주파수 배가, 광 매개변수 진동 참조). 첫 번째 튜닝 모드에 속하는 일반적인 레이저는 색소 레이저, 크리소베릴 레이저, 색상 중심 레이저, 가변 고압 가스 레이저, 가변 엑시머 레이저입니다.

실현기술의 관점에서 가변파장 레이저는 주로 전류제어기술, 온도제어기술, 기계제어기술로 구분된다.
전자 제어 기술은 주입 전류를 변경하여 파장을 조절하는 기술로, NS급 튜닝 속도와 넓은 튜닝 대역폭을 가지면서도 출력 전력은 낮습니다. 이러한 전자 제어 기술은 주로 SG-DBR(샘플링 격자 DBR)과 GCSR 레이저(보조 격자 방향 결합 역방향 샘플링 반사)를 기반으로 합니다. 온도 제어 기술은 레이저 활성 영역의 굴절률을 변경하여 레이저 출력 파장을 조절합니다. 이 기술은 간단하지만 속도가 느리고, 수 nm의 좁은 대역폭으로도 조절이 가능합니다. 온도 제어 기술을 기반으로 하는 주요 기술은 다음과 같습니다.DFB 레이저(분산 피드백) 및 DBR 레이저(분산 브래그 반사)를 예로 들 수 있습니다. 기계적 제어는 주로 MEMS(미세 전자 기계 시스템) 기술을 기반으로 파장 선택을 완료하여 넓은 조정 대역폭과 높은 출력 전력을 제공합니다. 기계적 제어 기술을 기반으로 하는 주요 구조는 DFB(분산 피드백), ECL(외부 공동 레이저), VCSEL(수직 공동 표면 방출 레이저)입니다. 이러한 관점에서 가변 파장 레이저의 원리를 설명합니다.

광통신 응용

가변 레이저는 차세대 고밀도 파장 분할 다중화 시스템(DWM)과 전광 네트워크에서의 광자 교환에 필수적인 광전자 소자입니다. 이 레이저를 적용하면 광섬유 전송 시스템의 용량, 유연성, 그리고 확장성이 크게 향상되고, 넓은 파장 범위에서 연속 또는 준연속적인 가변이 가능해집니다.
전 세계 기업과 연구 기관들이 가변 파장 레이저 연구 개발을 적극적으로 추진하고 있으며, 이 분야에서 끊임없이 새로운 진전이 이루어지고 있습니다. 가변 파장 레이저의 성능은 끊임없이 향상되고 비용은 꾸준히 감소하고 있습니다. 현재 가변 파장 레이저는 크게 반도체 가변 파장 레이저와 가변 파장 파이버 레이저로 나뉩니다.
반도체 레이저광통신 시스템에서 중요한 광원으로, 소형, 경량, 높은 변환 효율, 전력 절감 등의 특성을 가지며, 다른 소자와 단일 칩 광전자 집적을 용이하게 구현할 수 있습니다. 가변 분포 피드백 레이저, 분산 브래그 미러 레이저, 마이크로 모터 시스템 수직 공동 표면 발광 레이저, 외부 공동 반도체 레이저로 구분할 수 있습니다.
이득 매질로서 가변 광섬유 레이저의 개발과 펌프 광원으로서 반도체 레이저 다이오드의 개발은 광섬유 레이저의 발전을 크게 촉진했습니다. 가변 광섬유 레이저는 도핑된 광섬유의 80nm 이득 대역폭을 기반으로 하며, 루프에 필터 소자를 추가하여 레이저 파장을 제어하고 파장 가변을 실현합니다.
가변 반도체 레이저의 개발은 전 세계적으로 매우 활발하며, 그 속도 또한 매우 빠릅니다. 가변 레이저가 비용과 성능 측면에서 점차 고정 파장 레이저에 근접함에 따라, 통신 시스템에서의 활용이 더욱 확대될 것이며, 미래의 전광 네트워크에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

개발 전망
가변 파장 레이저에는 여러 종류가 있으며, 일반적으로 다양한 단일 파장 레이저를 기반으로 파장 가변 메커니즘을 추가로 도입하여 개발되고 있으며, 일부 제품은 국제 시장에 공급되었습니다. 연속 광 가변 레이저의 개발 외에도, VCSEL 단일 칩과 전기 흡수 변조기를 통합한 가변 레이저, 샘플 격자 브래그 반사기, 반도체 광 증폭기, 전기 흡수 변조기를 통합한 레이저 등 다른 기능을 통합한 가변 레이저도 보고되었습니다.
파장 가변 레이저는 널리 사용되기 때문에 다양한 구조의 가변 레이저를 여러 시스템에 적용할 수 있으며, 각 시스템마다 장단점이 있습니다. 외부 공동 반도체 레이저는 높은 출력 전력과 연속적인 파장 가변으로 정밀 시험 장비에서 광대역 가변 광원으로 사용될 수 있습니다. 광자 집적 및 미래 전광 네트워크 대응 측면에서, 샘플 격자 DBR, 초구조 격자 DBR, 그리고 변조기 및 증폭기와 통합된 가변 레이저는 Z.
외부 공동을 갖는 광섬유 격자 가변 레이저 또한 구조가 간단하고 선폭이 좁으며 광섬유 결합이 용이하여 유망한 광원입니다. 외부 공동에 EA 변조기를 통합할 수 있다면 고속 가변 광 솔리톤 광원으로도 사용할 수 있습니다. 또한, 광섬유 레이저 기반 가변 광섬유 레이저는 최근 몇 년간 상당한 발전을 이루었습니다. 광통신 광원에서 가변 레이저의 성능이 더욱 향상되고 시장 점유율이 점진적으로 증가하여 매우 밝은 응용 전망을 보일 것으로 예상됩니다.