KR100275929B1 - 아포다이즈된 광도파로 격자 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

두 개의 광섬유 격자를 중첩시킴으로써 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하는 방법을 제공한다.
아포다이즈된 광섬유 격자는 자외선 빔을 발생하기 위한 광원과, 상기 자외선 빔을 받아들이고 경로가 다른 두 개의 빔들을 방출하여 광도파로 상에 간섭 패턴이 형성되도록 하는 간섭패턴 발생기를 사용하여 제작된다. 본 발명의 일 예에 따르면, 상기 간섭패턴 발생기를 사용하여 상기 경로가 다른 두 개의 빔들을 상기 광도파로 위에 입사시켜 상기 광도파로에 제1 유효굴절율 패턴을 가지는 1차 격자를 제작하고, 상기 광도파로의 유효격자 주기를 변화시키고, 상기 간섭패턴 발생기를 사용하여 상기 경로가 다른 두 개의 빔들을 상기 광도파로 위에 입사시켜 상기 광도파로에 제2 유효굴절율 패턴을 가지는 2차 격자를 제작함으로써, 제1 및 제2 격자가 중첩되도록 하여 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하게 된다. 본 발명의 다른 예에 따르면, 1차 격자를 제작한 후, 상기 간섭패턴 발생기의 물리적 또는 기계적 상태를 변화시켜서, 상기 제1 광 간섭패턴과 다른 제2 광 간섭패턴이 상기 광도파로 상에 형성되도록 함으로써, 상기 광도파로에 제1 유효굴절율 패턴을 가지는 2차 격자를 제작함으로써, 제1 및 제2 격자가 중첩되도록 하여 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하게 된다.

Description

아포다이즈된 광도파로 격자 제작 방법
본 발명은 광섬유 격자 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 광섬유 격자를 중첩시킴으로써 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광섬유 격자는 광섬유 상의 일정 부분에서 굴절율이 주기적으로 또는 비주기적으로 변하는 형태를 가지는 광소자로서, 입사되는 빛 중 특정 파장을 중심으로 한 일정 대역의 빛을 반사시키고 나머지 빛은 통과시키는 특성을 가지고 있다. 이러한 특성을 가진 광섬유 격자는 분산 보상, 펄스 압축, 광섬유 증폭기의 이득평탄화, 광섬유 레이저, 반도체레이저의 주파수 안정화, 투과필터, 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing: WDM)용 필터, 광 센서 등 여러 분야에 사용되고 있다.
그런데, 광섬유 격자의 투과 또는 반사 특성을 이용하는 이러한 응용분야에 있어서, 광섬유 격자의 시간 지연 스펙트럼 상에 존재하는 잡음 및 투과 또는 반사 스펙트럼 상에 존재하는 잡음은 큰 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안의 하나로써 아포다이제이션(Apodization)이 있다. 아포다이제이션이란 광섬유 격자에서의 굴절율 차 Δη을 적당한 함수의 형태로 비선형화처리 함으로써, 상기 잡음들 중에서 특히 투과/반사 스펙트럼 상에 존재하는 리플을 제거하는 기법을 말한다.
아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하는 방법의 원리를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
굴절율 차 η0의 크기가 동일하고 격자주기가 Λ1, Λ2로 다른 두 개의 광섬유 격자를 수학적으로 나타내면 다음과 같다.
이와 같은 Λ1의 격자주기를 가지는 광섬유 격자에 격자주기가 Λ2인 광섬유 격자를 중첩시키면 굴절율 차가 다음과 같이 수학적으로 표현되는 새로운 광섬유 격자가 형성된다.
따라서, 예컨대 광섬유 격자의 길이를 Λc의 절반으로 한다면 광섬유 격자의 굴절율 차 Δη이 2+2cos(2πz/Ac)의 함수 형태로 아포다이즈된 광섬유 격자가 만들어지게 된다.
이와 같이, 격자주기가 Λ1인 주기적 또는 비주기적 광섬유 격자에 격자주기가 Λ2인 주기적 또는 비주기적 광섬유 격자를 중첩시키게 되면, Λc의 주기로 느리게 변화하는 포락선 내에서 Λs의 주기로 빠르게 변화하는 성분을 가지는 새로운 광섬유 격자가 형성된다.
종래의 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법의 하나로서, 일반적인 위상 마스크 대신 아포다이즈된 위상 마스크를 사용하는 것이 있다. 이 방법에 따르면, 간단한 제작 시스템으로 아포다이즈된 광섬유 격자를 대량생산할 수 있고 안정된 광섬유 격자를 제작할 수 있다는 장점이 있다. 그렇지만 이 방법에 따르면, 위상 마스크의 가격이 비싸다는 단점이 있다.
아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법 중 다른 것으로서, 광섬유 스캐닝을 이용하는 방법이 있다. 이 방법에 있어서는, 자외선 빔을 스캐닝 거울에 비스듬히 입사시킨 후, 반사되어 나오는 빔을 위상 마스크를 통과시켜 PZT 스테이지 위에 놓여진 광섬유에 조사하게 된다. 이때 스캐닝 스테이지를 일정한 속도로 이동시키면서, 동시에 PZT 스테이지를 컴퓨터 제어 하에 느린 속도로 이동시키면서 격자를 형성함으로써, 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하게 된다. 그런데, 이 방법에 의하면, 광섬유 격자의 재현성은 우수한 장점이 있는 반면에, 제작 공정이 비교적 복잡하고 제작에 많은 시간이 소요되며, 제작 시스템의 비용이 많이 드는 단점이 있다.
아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법 중 다른 것으로서, 여러 개의 부격자(Sub-gratings)를 연결하여 하나의 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하는 방법이 있다. 이 방법에 있어서는, 자외선 빔을 간섭계 또는 위상 마스크를 사용하여 여러 개의 부격자를 제작하고, 이들 부격자들을 연속적으로 연결함으로써 전체적으로 하나의 광섬유 격자를 제작하게 된다. 그런데, 이 방법 역시 제작 시스템 및 제작 공정이 복잡하고 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 파장 선택성이 우수한 아포다이즈된 광섬유 격자를 간단한 제작 시스템에 의해 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 방법을 구현하기 위한 광섬유 격자 제작 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 위상 마스크를 채용하는 도 2의 간섭패턴 발생기를 보여주는 도면이다.
도 4는 레이저 간섭계를 채용하는 도 2의 간섭패턴 발생기를 보여주는 도면이다.
도 5는 광섬유상의 격자 생성 부위의 온도를 변화시킴으로써 유효격자주기를 가변시키는 도 2의 유효격자주기 가변기를 보여주는 도면이다.
도 6은 광섬유상의 격자 생성 부위에 스트레인을 인가함으로써 유효격자주기를 가변시키는 도 2의 유효격자주기 가변기를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 방법을 구현하기 위한 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 장치를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 7의 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 장치의 일 예를 보다 상세하게 보여주는 도면이다.
도 10은 도 7의 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 장치의 다른 예를 보다 상세하게 보여주는 도면이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법의 일 예에 따르면, 자외선 빔을 발생하기 위한 광원과, 상기 자외선 빔을 받아들이고 경로가 다른 두 개의 빔들을 방출하여 광도파로 상에 간섭 패턴이 형성되도록 하는 간섭패턴 발생기를 사용하여 아포다이즈된 광도파로 격자를 제작한다. 먼저, 상기 간섭패턴 발생기를 사용하여 상기 경로가 다른 두 개의 빔들을 상기 광도파로 위에 입사시켜 상기 광도파로에 제1 유효굴절율 패턴을 가지는 1차 격자를 제작하고, 상기 광도파로의 유효격자 주기를 변화시키고, 상기 간섭패턴 발생기를 사용하여 상기 경로가 다른 두 개의 빔들을 상기 광도파로 위에 입사시켜 상기 광도파로에 제2 유효굴절율 패턴을 가지는 2차 격자를 제작함으로써, 제1 및 제2 격자가 중첩되도록 하여 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 예에 따르면, 상기 간섭패턴 발생기를 사용하여 상기 경로가 다른 두 개의 빔들을 상기 광도파로 위에 입사시켜 상기 광도파로에 제1 광 간섭패턴이 형성되도록 함으로써 상기 광도파로에 제1 유효굴절율 패턴을 가지는 1차 격자를 제작하고, 상기 간섭패턴 발생기의 물리적 또는 기계적 상태를 변화시켜서, 상기 제1 광 간섭패턴과 다른 제2 광 간섭패턴이 상기 광도파로 상에 형성되도록 함으로써, 상기 광도파로에 제2 유효굴절율 패턴을 가지는 2차 격자를 제작함으로써, 제1 및 제2 격자가 중첩되도록 하여 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하게 된다.
본 발명의 원리를 간단하게 설명하면 다음과 같다.
격자는 그 구조적 특성 및 구성물질의 특성으로 인하여 온도나 스트레인 등에 따라 반사시키는 빛의 대역이 변하는 특징이 있다. 광섬유 격자에 빛이 입사될 때, 반사되는 빛의 중심파장 즉 브라그 파장은 다음 수학식 3에 의해 표현된다.
λB=2ηeffΛ
여기서, λB는 반사되는 빛의 중심파장을 나타내고, ηeff는 브라그 회절격자의 유효굴절율을 나타내며, Λ는 브라그 회절격자의 격자주기를 나타낸다. 수학식 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 반사되는 빛의 중심파장은 브라그 회절격자의 유효굴절율(ηeff)과 격자주기(Λ), 또는 유효격자구기(ηeffΛ)에 비례한다. 즉, 회절격자의 유효굴절율과 격자주기가 작을수록 또는 유효격자주기가 작을수록 반사되는 빛의 중심파장은 짧아지고, 회절격자의 유효굴절율과 격자주기가 클수록 또는 유효격자주기가 클수록 반사되는 빛의 중심파장은 길어진다.
만일 격자가 제작될 광도파로나 간섭패턴 발생기인 위상 마스크에 열을 가하는 경우, 열팽창(Thermal Expansion) 효과 및 열광학(Thermo-optic) 효과에 의해 제작되는 브라그 회절격자의 유효격자주기(ηeffΛ)가 열을 가하지 않고 제작한 격자의 유효격자주기와 다르게 된다. 이에 따라, 브라그 파장도 달라지게 된다. 온도 변화에 따른 격자의 브라그 파장의 변화는 일반적으로 수학식 4에 의해 표현된다.
여기서, ΔλB는 격자에서 반사되는 빛의 중심파장의 변화량을 나타내고, ΔT는 온도변화량을 나타내며, α는 열팽창 계수(Thermal Expansion Coefficient) 즉 온도에 따른 길이의 변화율 1/L(dL/dT)를 나타내고, ξ는 열광학 계수(Thermo-optic Coefficient) 즉 온도에 따른 굴절율 변화율 1/η(dη/dT)를 나타낸다.
또한, 격자가 제작될 광도파로나 간섭패턴 발생기인 위상 마스크에 스트레인을 인가한 상태에서 격자를 제작하는 경우에도 스트레인을 인가하지 않고 제작한 격자의 유효격자주기와 다르게 된다. 스트레인에 의한 반사되는 빛의 중심파장 변화는 일반적으로 다음과 같이 표현된다.
여기서, Pε은 탄성광학계수를 나타내고, ε은 인가된 스트레인을 나타낸다.
본 발명은 이러한 특징을 이용하여, 두 개의 격자를 순차적으로 평면 광도파로 혹은 광섬유 상에 형성하되, 열팽창 및 열광학효과, 탄성광학효과 또는 압전효과에 의해 광도파로의 특성을 변화시키거나 또는 광도파로에 인가되는 간섭패턴을 변화시킴으로써, 상기 두 격자의 유효격자주기가 달라지게 한다. 그리고, 이 두 격자를 중첩함으로써, 파장 선택 특성이 우수한 아포다이즈된 격자 혹은 광섬유 격자를 제작하게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법의 일 실시예를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 방법을 구현하기 위한 광섬유 격자 제작 장치를 보여주는 도면이다.
도 2의 광섬유 격자 제작 장치는 간섭패턴 발생기(12) 및 유효격자주기 가변기(16)를 포함한다. 상기 간섭패턴 발생기(12)는 입사되는 자외선 빔(10)을 받아들이고 경로가 다른 두 개의 빔(42, 44)을 방출하여, 광섬유 상에 주기적인 또는 비주기적인 간섭 패턴이 형성되도록 한다. 유효격자주기 가변기(16)는 격자를 생성하고자 하는 광섬유(14)의 유효격자주기를 가변시킨다.
도 2의 간섭패턴 발생기(12)의 일 예가 도 3(a)에 도시되어 있는데, 상기 도 3(a)의 간섭패턴 발생기는 위상 마스크(52)를 포함한다. 자외선 빔(10)이 위상 마스크(52)에 입사되면, 위상 마스크(52)로부터 두 개의 빔(42, 44)이 방출된다. 이때 상기 두 빔(42, 44)의 간섭에 의해 형성되는 간섭 패턴이 광섬유(14)위에 유효굴절율 변화 패턴을 발생시킨다. 도 3(a)의 간섭패턴 발생기(12)에서 발생되는 간섭패턴은 비주기적인 형태를 가지며, 이에 따라 도 3(a)의 간섭패턴 발생기(12)는 선형처프된 광섬유 격자를 형성할 수 있다. 한편, 도 3(b)는 도 3(a)와 유사한 간섭패턴 발생기를 보여준다. 도 3(b)의 간섭패턴 발생기(12)의 위상 마스크(54)는 주기적인 간섭패턴을 발생시키며, 이에 따라 도 3(b)의 간섭패턴 발생기(12)는 균일한(Uniform) 광섬유 격자를 형성하게 된다.
도 2의 간섭패턴 발생기(12)의 다른 예가 도 4(a)에 도시되어 있다. 상기 도 4(a)의 간섭패턴 발생기는 레이저 간섭계로서, 빔 분할기(62), 두 개의 거울(63a, 63b) 및 두 개의 렌즈(68, 69)를 포함한다. 자외선 빔(10)이 빔 분할기(62)에 입사되면, 빔 분할기(62)는 상기 빔(10)을 두 개의 빔(64, 65)으로 분할하여 방출한다. 빔 분할기(62)로부터 출사된 빔들(64, 65)은 거울들(63a, 63b)에 의해 각각 반사되고, 반사된 빔들(66, 67)은 렌즈들(68, 69)에 각각 입사된다. 렌즈들(68, 69)은 입사되는 빔들(66, 67)의 경로를 변경하여, 출사되는 빔들(42, 44)이 광섬유(14)에 입사되게 한다. 여기에서, 상기 두 렌즈들(63a, 63b)의 각을 조절하여, 두 빔(42, 44)이 이루는 각(θ)을 변화시킬 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 렌즈들(68, 69)은 실린더 렌즈(Cylindrical Lens)인 것인 바람직하며, 한 개의 렌즈만으로도 간섭패턴 발생기(12)가 구현될 수 있다. 이때 상기 두 빔(42, 44)의 간섭에 의해 형성되는 간섭 패턴이 광섬유(14)위에 유효굴절율 변화 패턴을 발생시킨다.
도 4(a)의 간섭패턴 발생기(12)에서 발생되는 간섭패턴은 비주기적인 형태를 가지며, 이에 따라 도 4(a)의 간섭패턴 발생기(12)는 선형처프된 광섬유 격자를 형성할 수 있다. 한편, 도 4(b)는 도 4(a)와 유사한 간섭패턴 발생기를 보여준다. 도 4(b)의 간섭패턴 발생기(12)의 간섭계는 주기적인 간섭패턴을 발생시키며, 이에 따라 도 4(b)의 간섭패턴 발생기(12)는 균일한(Uniform) 광섬유 격자를 형성하게 된다.
도 5는 도 2의 유효격자주기 가변기(16)의 일 실시예를 보여주는 도면이다. 도 5의 유효격자주기 가변기(16)는 주기적 또는 비주기적 간섭패턴을 형성하는 빔들(42, 44)이 입사되는 광섬유(14) 상에 열을 인가하기 위한 가열장치를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 상기 가열장치로는 히터가 사용된다. 그렇지만, 상기 가열장치가 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 가열장치는 램프나 여타의 온도 가변 장치가 될 수도 있다. 가열장치에 의해 가열되는 광섬유는 열팽창하게 되며, 또한 열광학(Thermo-optic) 효과에 의해 그 유효격자주기가 변화하게 된다.
도 6은 도 2의 유효격자주기 가변기(16)의 다른 실시예를 보여주는 도면이다. 도 6의 유효격자주기 가변기는 광섬유 격자 제작 부위에 스트레인을 인가함으로써 유효격자주기를 가변시키게 된다. 유효격자주기 가변기(16)는 광섬유(14)의 격자 제작 부위 양단을 고정하기 위한 두 개의 클램프(72, 74)를 포함한다. 상기 클램프(74)는 지지대(78)에 의해 그 위치가 고정되어 있다. 한편, 상기 클램프(72)는 스트레인 인가기(76)에 의해 그 위치가 미소하게 이동될 수 있게 되어 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 스트레인 인가기(76)는 마이크로미터 또는 PZT로 구성된다. 스트레인 인가기(76)의 노브(77)를 회전시키면, 노브(77)의 회전 방향에 따라 클램프(72)의 위치는 클램프(74) 쪽으로 또는 그 반대방향으로 작은 양만큼 이동한다. 이와 같이, 노브 회전에 따라 광섬유(14) 상에는 스트레인이 발생하며, 이에 따라 광섬유(14)의 유효격자주기는 변화하게 된다.
한편, 광섬유 격자 제작 부위에 스트레인을 인가해주기 위한 유효격자주기 가변기(16)의 다른 실시예에 있어서는, 광섬유 제작 부위에 압전재질을 부착하고 이 압전재질에 전압(또는 전계)를 인가함으로써, 압전현상에 의해 광섬유의 유효격자주기를 가변시켜줄 수도 있다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 도 1의 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법을 설명한다. 본 발명의 격자 제작 방법에 있어서는, 광섬유(14)를 두 차례 빔에 노출시켜 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하게 된다.
먼저, 간섭패턴 발생기(12)를 사용하여 하나의 자외선 빔으로부터 경로가 다른 두 개의 빔(42, 44)을 생성하고, 이 빔들을 광섬유(14) 위에 입사시켜 주기적인 또는 비주기적인 간섭패턴을 형성한다. 이에 따라, 간섭패턴에 노출된 광섬유(14)에는 주기적인 또는 비주기적인 1차 격자가 형성된다(제2 단계). 이때, 간섭패턴 발생기(12)로는 도 3 또는 도 4의 장치가 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 제2 단계에서와 같은 간섭패턴 발생기(12)를 사용하여 광섬유 상에 제2 격자를 형성한다(제4 단계). 이때, 빔에 노출되는 광섬유(14)의 격자 생성부위의 유효격자 주기를 제2 단계에서와 다르게 하게 된다. 이처럼 광섬유(14)의 유효격자 주기를 가변시키기 위해서는, 도 5의 장치를 사용하여 광섬유의 온도를 변화시킬 수도 있고, 또는 도 6의 장치를 사용하여 광섬유에 스트레인을 인가할 수도 있다.
이와 같이 유효격자주기가 다른 두 개의 격자를 순차적으로 광섬유 상에 형성함으로써, 파장 선택 특성이 우수한 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 의한 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법의 다른 실시예를 보여주는 도면이고, 도 8은 도 7의 방법을 구현하기 위한 광섬유 격자 제작 장치를 보여주는 도면이다.
도 8의 광섬유 격자 제작 장치는 간섭패턴 발생기(22) 및 간섭패턴 가변기(24)를 포함한다. 상기 간섭패턴 발생기(22)는 입사되는 자외선 빔(20)을 받아들이고 경로가 다른 두 개의 빔(46, 48)을 방출하여, 광섬유 상에 주기적인 또는 비주기적인 간섭 패턴이 형성되도록 한다. 간섭패턴 가변기(24)는 간섭패턴 발생기(22)에 물리적인 상태변화를 주어서, 간섭패턴 발생기(22)에 의해 형성되는 간섭패턴이 가변되도록 한다.
도 9는 도 7의 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 장치의 일 예를 보다 상세하게 보여준다. 도 9에 있어서, 간섭패턴 발생기(22)는 도 4(a)에 도시된 것과 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 한편, 간섭패턴 가변기(24)는 간섭패턴 발생기(22) 내의 빔 분할기(82)의 각도를 조정하기 위한 각도 조절기(80)를 포함한다. 각도 조절기(80)의 노브(81)를 돌려서 빔 분할기(82)의 틸트 각을 조정하면, 빔 분할기(82)에 의해 분할되는 빔들(84, 85)의 경로가 변경된다. 이에 따라, 거울들(83a, 83b)에 의해 반사된 빔들(86, 87) 및 렌즈들(68, 69)을 투과한 빔들(42, 44)의 경로도 변경되어 광섬유(26)에 입사되는 간섭패턴이 변하게 된다. 한편, 도 9에 있어서 간섭패턴 발생기(22)는 도 4(a)에 도시된 것 대신에 도 4(b)에 도시된 것을 사용함으로써 주기적인 간섭패턴이 광섬유(26)에 입사되게 할 수도 있다.
도 10은 도 7의 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 장치의 다른 예를 보다 상세하게 보여준다. 도 10에 있어서, 간섭패턴 발생기(22)는 도 3(a)에 도시된 것과 같은 위상 마스크(90)이며, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 한편, 간섭패턴 가변기(24)는 상기 위상 마스크(90)에 온도를 가변시키기 위한 가열장치(24)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 상기 가열장치로는 히터가 사용된다. 그렇지만, 상기 가열장치가 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 가열장치는 램프가 될 수도 있다. 가열장치(24)에 의해 가열되는 위상 마스크(90)는 열팽창하여 유효격자주기(ηeffΛ')가 변화하게 되며, 이에 따라 그것이 형성하는 간섭패턴을 변화시키게 된다. 한편, 도 10에 있어서 간섭패턴 발생기(22)는 도 3(a)에 도시된 것 대신에 도 3(b)에 도시된 것을 사용함으로써 주기적인 간섭패턴이 광섬유(26)에 입사되게 할 수도 있다. 또한, 간섭패턴 가변기(24)의 다른 실시예에서는, 도 10의 위상 마스크(90)에 열을 가하는 대신 스트레인을 인가함으로써 유효격자주기를 변화시킬 수도 있다.
이하, 도 9 내지 도 10을 참조하여 도 8의 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법을 설명한다. 도 8의 격자 제작 방법에 있어서도, 광섬유(14)를 두 차례 빔에 노출시켜 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하게 된다.
먼저, 간섭패턴 발생기(22)를 사용하여 하나의 자외선 빔으로부터 경로가 다른 두 개의 빔(46, 48)을 생성하고, 이 빔들을 광섬유(26) 위에 입사시켜 주기적인 또는 비주기적인 간섭패턴을 형성한다. 이에 따라, 간섭패턴에 노출된 광섬유(26)에는 주기적인 또는 비주기적인 1차 격자가 형성된다(제6 단계).
다음에는, 간섭패턴 가변기(24)를 사용하여 간섭패턴 발생기(12)에서 발생되는 빔 간섭패턴을 가변시켜 광섬유에 입사시킴으로써, 광섬유 상에 제2 격자를 형성한다(제8 단계). 이처럼 빔 간섭패턴을 가변시키기 위해서는, 도 9에서와 같이 레이저 간섭계의 빔 분할기(82)의 틸트 각을 조정할 수도 있다. 또한, 도 10에서와 같이 간섭패턴 발생기(24)가 위상 마스크(90)인 경우에는, 위상 마스크(90)의 온도 또는 스트레인을 가변시켜서 간섭패턴을 변화시킬 수도 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 제6 단계에서 비주기적인 간섭패턴을 형성하는 대신에 주기적인 간섭패턴을 형성할 수도 있다. 이러한 경우, 도 9의 장치의 간섭패턴 발생기(22)는 도 4(b)와 같은 형태를 가지며, 도 10의 간섭패턴 발생기는 도 3(b)의 형태를 가지게 되는 것이 바람직하다.
이와 같이 유효격자주기가 다른 두 개의 격자를 순차적으로 광섬유 상에 형성함으로써, 파장 선택 특성 또는 분산 보상 특성이 우수한 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작할 수 있게 된다.
한편, 상기 본 발명의 실시예들에 대한 설명은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 의해 제작되는 격자는 광섬유뿐만 아니라 평면 도파로 상에서도 제작될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 두 개의 광섬유 격자를 중첩시킴으로써 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작할 수 있게 해준다. 특히, 본 발명에 따르면, 아포다이즈된 광섬유 격자를 제작하기 위한 장치가 단순하고 제작 공정이 간단해지기 때문에, 아포다이즈된 광섬유 격자를 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 된다. 특히 응용 분야가 많은 광섬유 격자를 이처럼 용이하게 제작할 수 있게 됨으로 말미암아, 광통신 산업 및 기술을 발전시키는 큰 촉진제가 될 수 있다.

Claims (12)

  1. 자외선 빔을 발생하기 위한 광원과, 상기 자외선 빔을 받아들이고 경로가 다른 두 개의 빔들을 방출하여 광도파로 상에 간섭 패턴이 형성되도록 하는 간섭패턴 발생기를 사용하여 아포다이즈된 광도파로 격자를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 간섭패턴 발생기를 사용하여 상기 경로가 다른 두 개의 빔들을 상기 광도파로 위에 입사시켜 상기 광도파로에 제1 유효굴절율 패턴을 가지는 1차 격자를 제작하는 단계; 및
    상기 광도파로의 유효격자 주기를 변화시키고, 상기 간섭패턴 발생기를 사용하여 상기 경로가 다른 두 개의 빔들을 상기 광도파로 위에 입사시켜 상기 광도파로에 제2 유효굴절율 패턴을 가지는 2차 격자를 제작하는 단계;를 포함하는 아포다이즈된 광도파로 격자 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자의 제1 유효굴절율 패턴 및 상기 제2 격자의 제1 유효굴절율 패턴이 주기적인 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자의 제1 유효굴절율 패턴 및 상기 제2 격자의 제1 유효굴절율 패턴이 비주기적인 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 격자 제작 단계에서 상기 광도파로의 유효격자 주기는 광도파로의 온도를 변화시킴으로써 변화되는 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 격자 제작 단계에서 상기 광도파로의 유효격자 주기는 광도파로에 스트레인을 인가함으로써 변화되는 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 격자 제작 단계에서 상기 광도파로의 유효격자 주기는 광도파로에 압전재질을 부착하고 상기 압전재질에 전계를 인가함으로써 변화되는 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법.
  7. 자외선 빔을 발생하기 위한 광원과, 상기 자외선 빔을 받아들이고 경로가 다른 두 개의 빔들을 방출하여 광도파로 상에 간섭 패턴이 형성되도록 하는 간섭패턴 발생기를 사용하여 아포다이즈된 광도파로 격자를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 간섭패턴 발생기를 사용하여 상기 경로가 다른 두 개의 빔들을 상기 광도파로 위에 입사시켜 상기 광도파로에 제1 광 간섭패턴이 형성되도록 함으로써, 상기 광도파로에 제1 유효굴절율 패턴을 가지는 1차 격자를 제작하는 단계; 및
    상기 간섭패턴 발생기의 물리적 상태를 변화시켜서, 상기 제1 광 간섭패턴과 다른 제2 광 간섭패턴이 상기 광도파로 상에 형성되도록 함으로써, 상기 광도파로에 제2 유효굴절율 패턴을 가지는 2차 격자를 제작하는 단계;를 포함하는 아포다이즈된 광도파로 격자 제작 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 간섭패턴 발생기는 빔 분할기를 포함하는 레이저 간섭계로 되어 있으며, 상기 제2 광 간섭패턴은 상기 빔 분할기의 틸트 각을 변화시킴으로써 상기 제1 광 간섭패턴과 다르게 되는 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 간섭패턴 발생기는 위상 마스크로 되어 있으며, 상기 제2 광 간섭패턴은 상기 위상 마스크의 온도를 변화시킴으로써 상기 제1 광 간섭패턴과 다르게 되는 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 간섭패턴 발생기는 위상 마스크로 되어 있으며, 상기 제2 광 간섭패턴은 상기 위상 마스크의 스트레인을 변화시킴으로써 상기 제1 광 간섭패턴과 다르게 되는 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 격자의 제1 유효굴절율 패턴 및 상기 제2 격자의 제1 유효굴절율 패턴이 주기적인 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1 격자의 제1 유효굴절율 패턴 및 상기 제2 격자의 제1 유효굴절율 패턴이 비주기적인 아포다이즈된 광섬유 격자 제작 방법.
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