KR100342492B1 - 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법에 있어서,

전체 길이에 대하여 균일한 굴절률 진폭을 가지는 균일 광섬유 격자의 측면에 상기 균일 광섬유 격자의 길이 방향을 따라 정렬되며, 상기 길이 방향을 축으로 가우시안 함수 형태의 온도 분포를 가지는 히터로 상기 균일 광섬유 격자를 가열하는 과정을 포함한다.

Description

히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법{FABRICATION METHOD OF A APODIZED FIBER GRATING USING A HEATER}

본 발명은 광섬유 격자(fiber grating)에 관한 것으로서, 특히 절족화된 광섬유 격자(apodized fiber grating)의 제작 방법에 관한 것이다.

광섬유 코아에 형성된 전체 길이에 대하여 일정한 굴절율 진폭 및 격자 주기를 유지하는 광섬유 격자를 균일 광섬유 격자라고 지칭한다.

도 1은 균일 광섬유 격자의 파장별 소광비 곡선을 나타내는 도면이다. 도시된 소광비 곡선은 중심 파장을 중심으로 일정한 대역폭을 갖는 메인 로브(main lobe, 11)와 상기 균일 광섬유 격자 내의 다중 반사들에 의한 사이드 로브(side lobe, 12)들로 이루어져 있다. 도시된 바와 같이, 균일 광섬유 격자에 대한 파장별 소광비 곡선은 중심 파장을 중심으로 일련의 사이드 로브들(12)을 갖게 된다.

정밀한 광학 시스템들에 사용되는 광섬유 격자에 있어서, 상기 광섬유 격자에 대한 파장별 소광비 곡선 상의 사이드 로브들을 최소화하는 것은 필수적이다. 절족화(apodization)는 이러한 광섬유 격자의 파장별 소광비 곡선 상의 사이드 로브들을 제거하는 것을 의미한다. 또한, 이러한 절족화가 실현된 광섬유 격자를 절족화된 광섬유 격자라고 지칭한다.

도 2a 내지 도 3a는 종래의 절족화된 광섬유 브래그 격자를 제작하는 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 2a에서는 한 쌍의 스크린 마스크들(23)이 광섬유에(21) 형성되는 광섬유 격자(22)의 양단(A 및 C)에 위치하고 있다. 이 때, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)은 상기 광섬유(21)에 형성되는 광섬유 격자(22)에 영향을 주지 않는다. 즉, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)은 상기 광섬유 격자(22)에 입사되는 광을 차단하고 있지 않으므로, 상기 광섬유(21)에는 전체 길이에 대하여 균일한 굴절률 진폭을 가지는 광섬유 격자(22)가 형성된다.

도 2b에서는 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)이 상기 광섬유 격자(22)의 양단(A 및 C)을 지나 일정 간격을 유지하고 있다. 이 때, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)은 상기 광섬유 격자(22)의 양단(A 및 C)으로 입사하는 광은 차단하는반면에, 상기 광섬유 격자(22)의 중심(B)으로 입사하는 광은 그대로 통과시키고 있다.

도 3a에서는 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)이 상기 광섬유 격자(22)의 중심(B)에서 서로 접하고 있다. 이 때, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)은 상기 광섬유 격자(22)로 입사하는 광을 모두 차단하고 있다. 이해의 편이를 위하여, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)이 2 단계로 이동하도록 하였으나, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)의 이동 단계수는 임의적으로 설정할 수가 있다.

도 3b는 도 1a 내지 도 3a에 도시된 2 단계로 이동하는 한 쌍의 스크린 마스크들(23)에 의하여 형성된 광섬유 격자(22)의 위치별 굴절률 진폭을 나타내고 있다. 상기 광섬유 격자(22) 중심(B)의 굴절률 진폭이 상기 광섬유 격자(22) 양단(A 및 C)의 굴절률 진폭보다 큰 이유는 상기 광섬유 격자(22) 중심(B)에 대한 광 조사 시간이 상기 광섬유 격자(22) 양단(A 및 C)의 광 조사 시간보다 길기 때문이다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 절족화된 광섬유 격자의 제작 장치는 한 쌍의 스크린 마스크, 상기 한 쌍의 스크린 마스크를 구동하기 위한 구동 장치, 상기 구동 장치를 제어하는 제어 장치 등을 구비한다. 이에 따라서, 절족화된 광섬유 격자의 제작 장치가 차지하는 전체 부피가 커진다는 문제점이 있다. 또한, 상술한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법은 상기 한 쌍의 스크린 마스크의 이동 단계수, 각 이동 단계 사이의 정지 시간, 이동 속도 등을 고려함에 따라서 제작 공정이 복잡해진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 제작 장치의 전체 부피 및 제작 시간을 최소화하며 제작 공정이 간단한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법은,

전체 길이에 대하여 균일한 굴절률 진폭을 가지는 균일 광섬유 격자의 측면에 상기 균일 광섬유 격자의 길이 방향을 따라 정렬되며, 상기 길이 방향을 축으로 가우시안 함수 형태의 온도 분포를 가지는 히터로 상기 균일 광섬유 격자를 가열하는 과정을 포함한다.

도 1은 균일 광섬유 격자의 파장별 소광비 곡선을 나타낸 도면,

도 2a 내지 도 3b는 종래의 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법을 설명하기 위한 도면,

도 5는 도 4에 도시된 절족화된 광섬유 격자의 소광비 곡선을 나타낸 도면.

이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법을 설명하기 위한 도면이다. 광섬유 격자(32)가 형성된 광섬유(31)가 도시되어 있으며, 상기 광섬유 격자(32)는 전체 길이에 대하여 균일한 굴절률 진폭 분포(34)를 가진다. 상기 광섬유 격자(32)의 측면에는 상기 광섬유 격자(32)의 길이방향을 따라 정렬된 히터(33)가 설치된다. 상기 히터(33)는 전원 인가시 길이방향을 따라서 가우시안 함수 형태의 온도 분포를 나타낸다. 즉, 상기 히터(33)는 중심의 온도가 가장 낮으며 양단으로 갈수록 온도가 올라가게 된다. 상기 히터(33)에 의해 가열된 상기 광섬유 격자(32)는 상기 히터(33)의 온도 분포 형태와 유사한 굴절률 진폭 분포(35)를 가지게 된다. 즉, 상기 광섬유 격자(32)는 중심의 굴절률 진폭이 가장 크며 양단으로 갈수록 굴절률 진폭이 작아지게 된다. 이는 상기 광섬유(31)가 가지는 온도에 따른 굴절률 특성에 기인하는 것으로, 상기 광섬유(31)는 가열 온도가 높아질수록 굴절률이 더욱 낮아지는 특성을 가진다. 이러한 상기 광섬유(31)의 특성을 열광학적 특성이라고 지칭하며, 상기 광섬유(31)는 온도 변화에 따라 굴절률이 변화되는 특성을 가진다. 이러한 열광학적 특성을 가지는 재질로는, LiNbO₃또는 LiTaO₃와 같은 강유전체, GaAs 또는 InP와 같은 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족의 화합물 반도체, 실리카, 폴리머 등을 예로 들수가 있다. 도 4에서는 상기 광섬유 측면에 설치된 하나의 히터(33)가 도시되어있으나, 다수의 히터를 상기 광섬유 격자(32)의 둘레를 따라 설치하여도 무방하다.

도 5는 도 4에 도시된 절족화된 광섬유 격자(32)의 파장별 소광비 곡선을 나타낸 도면이다. 도시된 소광비 곡선은 사이드 로브들이 제거되어 하나의 메인 로브로만 구성됨을 알 수 있다. 상기 소광비는 상기 광섬유 격자 내로 진행하는 광신호의 감쇠 정도를 나타내는 값이며 하기 수학식 1로 표현된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법은 균일 광섬유 격자로 상기 히터로 가열함으로써 제작 시간이 단축되며 제작 공정이 간단하다는 이점이 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법은 히터 외의 다른 제작 장치를 필요로 하지 않으므로 제작 장치의 전체 부피를 최소화할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법에 있어서,

   전체 길이에 대하여 균일한 굴절률 진폭을 가지는 균일 광섬유 격자의 측면에 상기 균일 광섬유 격자의 길이 방향을 따라 정렬되며, 상기 길이 방향을 축으로 가우시안 함수 형태의 온도 분포를 가지는 히터로 상기 균일 광섬유 격자를 가열하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 균일 광섬유 격자의 길이방향에 따른 상기 균일 광섬유 격자의 중심과 상기 히터의 중심은 상기 균일 광섬유 격자의 지름방향을 따라 일치됨을 특징으로 하는 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 히터는 상기 균일 광섬유 격자의 길이방향에 따른 중심 위치에서 최저 온도값을 가지며, 상기 중심 위치에서 가장자리로 갈수록 온도값이 증가하는 가우시안 함수 형태의 온도 분포를 가짐을 특징으로 하는 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 히터의 길이는 상기 균일 광섬유 격자의 길이 이상임을 특징으로 하는 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법.