KR101088010B1 - Single-polarization single-mode photonic crystal fiber and optical transmission method using the same - Google Patents

Single-polarization single-mode photonic crystal fiber and optical transmission method using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101088010B1
KR101088010B1 KR1020100008077A KR20100008077A KR101088010B1 KR 101088010 B1 KR101088010 B1 KR 101088010B1 KR 1020100008077 A KR1020100008077 A KR 1020100008077A KR 20100008077 A KR20100008077 A KR 20100008077A KR 101088010 B1 KR101088010 B1 KR 101088010B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hole
core
photonic crystal
diameter
cladding
Prior art date
Application number
KR1020100008077A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110088255A (en
Inventor
이성구
이관일
이상배
Original Assignee
한국과학기술연구원
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 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020100008077A priority Critical patent/KR101088010B1/en
Publication of KR20110088255A publication Critical patent/KR20110088255A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101088010B1 publication Critical patent/KR101088010B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
    • G02B6/12011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the arrayed waveguides, e.g. comprising a filled groove in the array section
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
    • G02B6/12033—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by means for configuring the device, e.g. moveable element for wavelength tuning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • G02B1/005—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials made of photonic crystals or photonic band gap materials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

단일편광 단일모드의 광결정 광섬유는, 제 1 코어; 상기 제 1 코어를 둘러싸고, 복수의 제 1 홀을 포함하는 클래딩; 상기 클래딩 내에 위치하며, 제 2 홀을 포함하는 제 2 코어; 및 상기 클래딩 내에 위치하며, 제 3 홀을 포함하는 제 3 코어를 포함할 수 있다. 단일편광 단일모드 광결정 광섬유를 이용한 빛의 도파 방법은, 광원에서 빛이 입사되는 단계; 입사되는 빛이 제 1 코어, 상기 제 1 코어를 둘러싸고, 복수의 제 1 홀을 포함하는 클래딩, 상기 클래딩 내에 위치하며 제 2 홀을 포함하는 제 2 코어, 및 상기 클래딩 내에 위치하며 제 3 홀을 포함하는 제 3 코어를 포함하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유에서 도파되는 단계; 및 상기 제 2 홀의 지름 및 상기 제 3 홀의 지름을 조절하여, 도파되는 빛의 파장을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.Single-polarization single-mode photonic crystal optical fiber, the first core; A cladding surrounding the first core and including a plurality of first holes; A second core located within the cladding and comprising a second hole; And a third core positioned in the cladding and including a third hole. A light waveguide method using a single polarization single mode photonic crystal optical fiber includes the steps of: incident light from a light source; The incident light surrounds the first core, the cladding comprising a plurality of first holes, a second core located within the cladding and comprising a second hole, and a third hole located within the cladding. Guided in a single polarized single mode photonic crystal fiber comprising a third core comprising; And controlling the wavelength of the guided light by adjusting the diameter of the second hole and the diameter of the third hole.

Description

단일편광 단일모드 광결정 광섬유 및 이를 이용한 빛의 도파 방법{SINGLE-POLARIZATION SINGLE-MODE PHOTONIC CRYSTAL FIBER AND OPTICAL TRANSMISSION METHOD USING THE SAME}SINGLE-POLARIZATION SINGLE-MODE PHOTONIC CRYSTAL FIBER AND OPTICAL TRANSMISSION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 클래딩 내에 클래딩의 홀보다 지름이 작은 홀을 포함하는 코어를 포함시켜 원하는 주파수의 빛이 편광 상태에 따라서 단일편광 단일모드로 도파되는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유 및 이를 이용한 빛의 도파 방법을 제공하기 위한 것이다.
The present invention provides a single polarized single mode photonic crystal optical fiber and a waveguide method using the same, in which a core including a hole having a diameter smaller than that of the cladding is included in the cladding so that light of a desired frequency is guided in a single polarized single mode according to a polarization state. It is to provide.

광결정(photonic crystal) 광섬유는 중앙의 코어(core)를 홀이 주기적으로 배열된 클래딩(cladding)이 둘러싸고 있는 형태로 이루어져 있다. 이러한 광결정 광섬유의 코어를 따라서 도파되는 모드들 중에서, 유효굴절률이 가장 높은 기본 모드(fundamental mode)는 서로 수직한 편광을 가지는 두 개의 모드가 축퇴되어 있는데, 특정한 방향으로 편광된 하나의 기본모드만 도파되는 경우를 단일평광 단일모드(single-polarization single-mode) 광결정 광섬유라고 한다. 단일편광 단일모드 광결정 광섬유는 코어의 대칭성을 파괴하여 축퇴되어 있던 두 개의 기본모드가 복굴절(birefringence)에 의해 분리되어 서로 다른 차단주파수(cutoff frequency)를 가지도록 함으로써 구현될 수 있다.A photonic crystal optical fiber has a form in which a cladding in which holes are periodically arranged is surrounded by a central core. Among the modes guided along the core of the photonic crystal fiber, the fundamental mode having the highest effective refractive index degenerates two modes having polarization perpendicular to each other, and only one fundamental mode polarized in a specific direction is guided. The case is referred to as a single-polarization single-mode photonic crystal fiber. Single polarization single mode photonic crystal fiber can be implemented by breaking the symmetry of the core so that the two degenerate basic modes are separated by birefringence to have different cutoff frequencies.

복굴절에 의해 차단주파수가 달라지도록 하는 방법은 코어를 둘러싸고 있는 공기 구멍들의 크기를 조절하여 대칭성을 파괴함으로써 쉽게 단일편광 단일모드 광결정 광섬유를 구현할 수 있으나, 직교하는 기본 모드들의 차단주파수 사이의 주파수를 가지는 빛의 경우에만 단일편광 단일모드로 도파시킬 수 있는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 복굴절을 나타내는 광결정 광섬유의 클래딩 영역에 실리카(silica)보다 굴절률이 낮은 물질이 중앙에 있는 코어를 만들어, 복굴절을 나타내는 기본모드들의 가둠 손실(confinement loss)이 편광상태에 따라 큰 차이가 나도록 하는 방법이 제시되었으나, 원하는 주파수의 빛에서 큰 가둠 손실의 차이를 생기도록 제어하는 데 어려움이 있다.
The method of changing the cutoff frequency by birefringence can easily realize a single polarized single-mode photonic crystal fiber by controlling the size of the air holes surrounding the core and breaking the symmetry, but having a frequency between the cutoff frequencies of the orthogonal basic modes. There is a disadvantage in that light can be guided in a single polarized single mode only. In order to compensate for this drawback, in the cladding region of the birefringent photonic crystal fiber, a material having a lower refractive index than silica is formed in the center, so that the confinement loss of the birefringence fundamental modes is large depending on the polarization state. Although a method of making a difference has been proposed, it is difficult to control a large confinement loss difference in light of a desired frequency.

상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 클래딩 내에 클래딩의 홀보다 지름이 작은 홀을 포함하는 코어를 포함시킴으로써, 원하는 주파수의 빛이 편광 상태에 따라서 단일편광 단일모드로 도파되는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유 및 이를 이용한 빛의 도파 방법을 제공한다.In order to realize the above object, the present invention provides a single polarized single mode photonic crystal in which a core including a hole having a diameter smaller than that of a cladding is included in the cladding so that light of a desired frequency is guided in a single polarized single mode according to the polarization state. An optical fiber and a light waveguide method using the same are provided.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예와 관련된 단일편광 단일모드 광결정 광섬유는, 제 1 코어, 상기 제 1 코어를 둘러싸고, 복수의 제 1 홀을 포함하는 클래딩, 상기 클래딩 내에 위치하며, 제 2 홀을 포함하는 제 2 코어 및 상기 클래딩 내에 위치하며, 제 3 홀을 포함하는 제 3 코어를 포함할 수 있다.Single polarization single mode photonic crystal optical fiber according to an embodiment of the present invention for realizing the above object, the first core, the cladding surrounding the first core, comprising a plurality of first holes, is located in the cladding, A second core including a second hole and a third core positioned in the cladding and including a third hole may be included.

또한, 상기 제 2 홀의 지름 및 상기 제 3 홀의 지름은, 상기 복수의 제 1 홀의 지름보다 작은 것을 특징으로 한다.The diameter of the second hole and the diameter of the third hole may be smaller than the diameters of the plurality of first holes.

또한, 상기 복수의 제 1 홀은, 상기 제 1 코어로부터 미리 설정된 거리 내에 위치하는 하나 이상의 제 4 홀 및 상기 제 4 홀보다 지름이 작은 하나 이상의 제 5 홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.The plurality of first holes may include at least one fourth hole located within a predetermined distance from the first core and at least one fifth hole having a diameter smaller than that of the fourth hole.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 관련된 단일편광 단일모드 광결정 광섬유를 이용한 빛의 도파 방법은, 광원에서 빛이 입사되는 단계, 입사되는 빛이 제 1 코어, 상기 제 1 코어를 둘러싸고, 복수의 제 1 홀을 포함하는 클래딩, 상기 클래딩 내에 위치하며 제 2 홀을 포함하는 제 2 코어, 및 상기 클래딩 내에 위치하며 제 3 홀을 포함하는 제 3 코어를 포함하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유에서 도파되는 단계 및 상기 제 2 홀의 지름 및 상기 제 3 홀의 지름을 조절하여, 도파되는 빛의 파장을 제어하는 단계를 포함한다.In addition, the light waveguide method using a single polarization single mode photonic crystal optical fiber according to an embodiment of the present invention for realizing the above object, the step of the light incident from the light source, the incident light is the first core, the first A single polarized light single core comprising a cladding surrounding the core, the cladding comprising a plurality of first holes, a second core located within the cladding and comprising a second hole, and a third core located within the cladding and comprising a third hole. And controlling the wavelength of the wave to be guided by adjusting the diameter of the second hole and the diameter of the third hole.

또한, 상기 복수의 제 1 홀은, 상기 제 1 코어로부터 미리 설정된 거리 내에 위치하는 하나 이상의 제 4 홀 및 상기 제 4 홀보다 지름이 작은 하나 이상의 제 5 홀을 포함하고,The plurality of first holes may include at least one fourth hole located within a predetermined distance from the first core and at least one fifth hole having a diameter smaller than that of the fourth hole.

상기 제어하는 단계는, 상기 제 4 홀의 지름, 상기 제 5 홀의 지름 및 상기 제 5 홀 사이의 간격의 비율을 조절하여, 도파되는 빛의 파장을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The controlling may include controlling a wavelength of light to be guided by adjusting a ratio of a diameter of the fourth hole, a diameter of the fifth hole, and a gap between the fifth hole.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 일 실시 예에 관련된 단일편광 단일모드 광결정 광섬유 및 이를 이용한 빛의 도파 방법은, 특정 주파수의 빛이 단일편광 단일모드로 도파되도록 할 수 있다.
The single polarized single mode photonic crystal optical fiber and the light waveguide method using the same according to at least one embodiment of the present invention configured as described above may allow light of a specific frequency to be guided in a single polarized single mode.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일편광 단일모드 광결정 광섬유의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 단일편광 단일모드 광결정 광섬유를 이용한 빛의 도파 과정을 도시하는 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일편광 단일모드 광결정 광섬유를 이용하여 도파되는 빛의 편광상태에 대한 가둠 손실을 시뮬레이션을 통해 얻은 그래프들.1 is a block diagram of a single polarized single mode photonic crystal optical fiber according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a waveguide process of light using a single polarized single mode photonic crystal optical fiber according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are graphs obtained through simulation of confinement loss with respect to a polarization state of light guided using a single polarization single mode photonic crystal optical fiber according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명과 관련된 단일편광 단일모드 광결정 광섬유 및 이를 이용한 빛의 도파 방법에 대해서 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 발명이 속한 기술 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도면을 참조 또는 변형하여 상기 실감 방송 시스템의 구성에 대한 다양한 실시 예를 유추할 수 있을 것이나, 본 발명은 상기 유추되는 다양한 실시 예를 포함하며 이루어지며, 아래 도면에 도시된 실시 예로 그 기술적 특징이 한정되지 아니한다.
Hereinafter, a single polarization single mode photonic crystal optical fiber and a light waveguide method using the same will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Those skilled in the art to which the present invention pertains may refer to various embodiments of the configuration of the realistic broadcast system by referring to or modifying the drawings, but the present invention includes the various embodiments inferred by the present invention. And the technical features are not limited to the embodiment shown in the drawings below.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일편광 단일모드 광결정 광섬유의 구성도이다.1 is a block diagram of a single polarized single mode photonic crystal optical fiber according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 단일편광 단일모드 광결정 광섬유(100)는 제 1 코어(110), 제 2 코어(120), 제 3 코어(130) 및 클래딩(140)을 포함한다. 상기 제 1 코어(110)는 상기 단일편광 단일모드 광결정 광섬유(100)의 축을 중심으로 중앙에 배치되고, 상기 클래딩(140)은 상기 제 1 코어(110)를 둘러싼다. 상기 제 2 코어(120) 및 제 3 코어(130)는 상기 클래딩(140) 내에 위치한다. Referring to FIG. 1, the single polarized single mode photonic crystal optical fiber 100 includes a first core 110, a second core 120, a third core 130, and a cladding 140. The first core 110 is disposed at the center of the axis of the single polarization single mode photonic crystal optical fiber 100, and the cladding 140 surrounds the first core 110. The second core 120 and the third core 130 are located in the cladding 140.

상기 단일편광 단일모드 광결정 광섬유(100)에서 제 1 코어(110), 제 2 코어(120), 제 3 코어(130) 및 클래딩(140)은 각각 별개의 물질로 이루어지는 것이 아니라, 하나의 물질로 이루어지는 광섬유(100) 내에서 광섬유(100)에 형성된 홀 등으로 인하여, 상이한 굴절률을 갖게되는 영역들을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유(100)는 실리카만을 사용하여 구현될 수 있다. 그러나, 이는 예시적은 것으로서, 다른 실시 예에서, 제 1 코어(110), 제 2 코어(120), 제 3 코어(130) 및 클래딩(140) 중 하나 이상은 서로 상이한 물질로 이루어질 수 있다. In the single polarization single mode photonic crystal optical fiber 100, the first core 110, the second core 120, the third core 130, and the cladding 140 are not each made of a separate material, but are made of one material. Due to a hole formed in the optical fiber 100 in the optical fiber 100, the regions having different refractive indices may be referred to. For example, the single polarization single mode photonic crystal optical fiber 100 according to the embodiment of the present invention may be implemented using only silica. However, this is exemplary and in other embodiments, one or more of the first core 110, the second core 120, the third core 130 and the cladding 140 may be made of different materials from each other.

상기 클래딩(140)은 복수의 제 1 홀(141,142 등)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 클래딩의 복수의 제 1 홀(141, 142 등)은 상기 단일편광 단일모드 광결정 광섬유(100)의 축을 중심으로 하여 복수의 층을 형성하여 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 단일편광 단일모드 광결정 광섬유(100)에서 복수개의 제 1 홀(141, 142 등)은 5개의 층을 형성한다. 상기 클래딩에 포함되는 복수의 제 1 홀(141, 142 등)은, 상기 제 1 코어로부터 미리 설정된 거리 내에 배열되는 하나 이상의 제 4 홀(142 등) 및 상기 제 4 홀보다 지름이 작은 하나 이상의 제 5 홀(141 등)을 포함한다. 상기 미리 설정된 거리는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유(100)를 통한 광도파 특성을 고려하여 적절히 결정될 수 있다.The cladding 140 may include a plurality of first holes 141 and 142. The plurality of first holes 141, 142, etc. of the cladding according to an embodiment of the present invention may be arranged by forming a plurality of layers around the axis of the single polarization single mode photonic crystal optical fiber 100. For example, in the single polarization single mode photonic crystal optical fiber 100 of FIG. 1, the plurality of first holes 141 and 142 may form five layers. The plurality of first holes 141, 142, etc., included in the cladding may include one or more fourth holes 142, etc., arranged within a predetermined distance from the first core, and one or more agents smaller in diameter than the fourth hole. 5 holes (141, etc.). The predetermined distance may be appropriately determined in consideration of the optical waveguide characteristics through the single polarization single mode photonic crystal optical fiber 100.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 클래딩의 제 4 홀(142 등)은 상기 제 1 코어(110)를 중심으로 2개의 홀이 대칭으로 배열된다. 상기 제 2 코어(120)는 제 2 홀(121)을 포함하고, 상기 제 3 코어(130)는 제 3 홀(131)을 포함한다. 또한, 상기 제 2 홀(121)의 지름 및 상기 제 3 홀(131)의 지름은 상기 클래딩에 포함되는 복수의 제 1 홀(141,142 등)의 지름보다 작다. 그 결과, 상기 제 2 코어(120) 및 제 3 코어(130)는 클래딩(140)에 비해 상대적으로 공기의 비율이 낮으므로 상기 클래딩(140)보다 높은 유효굴절률을 갖는다.In the fourth hole 142 of the cladding according to an embodiment of the present invention, two holes are symmetrically arranged around the first core 110. The second core 120 includes a second hole 121, and the third core 130 includes a third hole 131. In addition, the diameter of the second hole 121 and the diameter of the third hole 131 is smaller than the diameter of the plurality of first holes (141, 142, etc.) included in the cladding. As a result, the second core 120 and the third core 130 have a lower effective refractive index than the cladding 140 because the ratio of air is lower than that of the cladding 140.

본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 단일편광 단일모드 광결정 광섬유의 클래딩에 포함되는 제 4 홀의 지름(d2), 제 5 홀의 지름(d1) 및 제 5 홀 사이의 간격(Λ)을 제어할 수 있으며, 일 실시 예로 클래딩에 포함되는 제 5 홀 사이의 간격이 Λ일때, 상기 클래딩의 제 5 홀의 지름(d1)은 약 0.45Λ 내지 약 0.55Λ 사이의 값을 가질 수 있고, 상기 클래딩의 제 4 홀의 지름(d2)은 약 1.0Λ 내지 약 1.3Λ 사이의 값을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제 4 홀의 지름(d2)은 상기 단일편광 단일모드 광결정 광섬유로 도파시키고자 하는 빛의 파장 또는 주파수에 따라서 제어 가능하다. 상기 단일편광 단일모드 광결정 광섬유의 클래딩 내에 위치하는 제 2 코어(120)에 포함된 제 2 홀(121)의 지름(d3) 및 제 3 코어(130)에 포함된 제 3 홀(131)의 지름(d3)을 제어하여, 도파되는 빛의 파장을 제어할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the diameter d 2 of the fourth hole, the diameter d 1 of the fifth hole, and the interval Λ between the fifth hole included in the cladding of the single polarization single mode photonic crystal fiber of FIG. In an embodiment, when the interval between the fifth holes included in the cladding is Λ, the diameter d 1 of the fifth hole of the cladding may have a value between about 0.45Λ and about 0.55Λ, The diameter d 2 of the fourth hole of the cladding may have a value between about 1.0 Λ and about 1.3 Λ. In this case, the diameter d 2 of the fourth hole can be controlled according to the wavelength or frequency of light to be waved by the single polarized single mode photonic crystal optical fiber. The diameter d 3 of the second hole 121 included in the second core 120 positioned in the cladding of the single polarization single mode photonic crystal optical fiber and the third hole 131 included in the third core 130. By controlling the diameter d 3 , the wavelength of the light to be guided can be controlled.

구체적으로, 상기 제 1 코어(110)를 통해서 도파되는 빛의 유효굴절률과 상기 제 2 코어(120) 및 제 3 코어(130)를 통해서 도파되는 빛의 유효굴절률이 일치할 때, 굴절률 매칭 연결(index-matching coupling)을 통해 큰 도파 손실이 발생한다. 따라서, 상기 제 2 코어(120)에 포함된 제 2 홀(121)의 지름(d3) 및 제 3 코어(130)에 포함된 제 3 홀(131)의 지름(d3)을 제어하여, 제 2 코어(120) 및 제 3 코어(130)를 통해 도파되는 빛의 유효굴절률이 제 1 코어(110)를 통해 도파되는 빛의 유효굴절률과 일치하도록 조절할 수 있다. 예컨대, 제 2 홀(121)의 지름(d3) 및 제 3 홀의 지름(d3)을 증가시키면, 제 2 코어(120) 및 제 3 코어(130)를 통해 도파되는 빛의 유효굴절률을 낮출 수 있다.
Specifically, when the effective refractive index of the light guided through the first core 110 and the effective refractive index of the light guided through the second core 120 and the third core 130 match, the refractive index matching connection ( index-matching coupling causes large waveguide losses. Thus, by controlling the diameter (d 3) of the diameter (d 3) and the third the third hole 131 is contained in the core 130 of the second holes 121 contained in the second core 120, The effective refractive index of the light guided through the second core 120 and the third core 130 may be adjusted to match the effective refractive index of the light guided through the first core 110. For example, the second diameter of the hole (121), (d 3) and second, increasing the 3-hole diameter (d 3), the second core 120 and the third lower the effective refractive index of the light guided through the core (130) Can be.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 단일편광 단일모드 광결정 광섬유를 이용한 빛의 도파 과정을 도시하는 도면이다.FIG. 2 is a view illustrating a waveguide process of light using a single polarization single mode photonic crystal optical fiber according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 광원에서 빛이 입사되면(S210), 상기 입사되는 빛이 제 1, 2, 3 코어 및 클래딩을 포함하는 광결정 광섬유에서 도파되고(S220), 상기 도파된 빛을 측정하여(S230), 단일편광 단일모드의 빛이 검출되지 않으면(S240), 상기 제 2, 3 코어의 홀 또는 클래딩에 포함된 홀의 크기를 조절하여 도파되는 빛의 파장을 제어한다(S245). 상기 빛이 도파되는 광결정 광섬유는, 제 1 코어, 상기 제 1 코어를 둘러싸고 복수의 제 1 홀을 포함하는 클래딩, 상기 클래딩 내에 위치하며, 제 2 홀을 포함하는 제 2 코어 및 상기 클래딩 내에 위치하며 제 3 홀을 포함하는 제 3 코어를 포함한다. 또한, 상기 클래딩은 상기 제 1 코어에 인접한 하나 이상의 제 4 홀 및 상기 제 4 홀보다 지름이 작은 하나 이상의 제 5 홀을 포함한다.
Referring to FIG. 2, when light is incident from a light source (S210), the incident light is guided in a photonic crystal fiber including first, second, and third cores and cladding (S220), and the guided light is measured ( S230), when the light of the single polarization single mode is not detected (S240), the wavelength of the guided light is controlled by adjusting the sizes of the holes included in the holes of the second and third cores or the cladding (S245). The photonic crystal optical fiber to which the light is guided may include a first core, a cladding surrounding the first core and having a plurality of first holes, located in the cladding, and a second core including a second hole and in the cladding. And a third core comprising a third hole. The cladding also includes at least one fourth hole adjacent to the first core and at least one fifth hole having a diameter smaller than the fourth hole.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일편광 단일모드 광결정 광섬유를 이용하여 도파되는 빛의 편광상태에 대한 가둠 손실을 시뮬레이션을 통해 얻은 그래프들이다.3A and 3B are graphs obtained through simulation of confinement loss with respect to a polarization state of light guided using a single polarization single mode photonic crystal optical fiber according to an embodiment of the present invention.

상기 도 3a 및 도 3b에서 사용된 단일편광 단일모드 광결정 광섬유는, 클래딩에 포함되는 제 5 홀 사이 간격(Λ)이 약 4.6㎛, 상기 제 5 홀의 지름(d1)이 약 0.5Λ, 상기 클래딩에 포함되는 제 4 홀의 지름(d2)이 약 1.2Λ인 경우이다. In the single polarized single mode photonic crystal fiber used in FIGS. 3A and 3B, the spacing Λ between the fifth holes included in the cladding is about 4.6 μm, the diameter d 1 of the fifth hole is about 0.5Λ, and the cladding This is the case when the diameter d 2 of the fourth hole included in is about 1.2 Λ.

도 3a를 참조하면, 클래딩에 포함되는 제 2 홀의 지름(d3) 및 제 3 홀의 지름(d3)이 약 0.284Λ인 경우, 빛의 파장이 약 1.56㎛일 때 x-편광모드의 가둠 손실이 약 56.18dB/m이고, y-편광모드의 가둠 손실이 약 0.022dB/m로, 상기 x-편광모드의 가둠 손실이 상기 y-편광모드의 가둠 손실에 비해 약 2500 배 이상 크기 때문에, 빛의 파장이 약 1.56㎛ 근처에서는 단일편광 단일모드로 작동하게 된다.Referring to Figure 3a, a second hole diameter contained in the cladding (d 3) and a third hole diameter (d 3) in this case is about 0.284Λ, confinement loss when the light of wavelength of about 1.56㎛ x- polarization mode Is about 56.18 dB / m, and the confinement loss in the y-polarized mode is about 0.022 dB / m, and since the confinement loss in the x-polarized mode is about 2500 times larger than the confinement loss in the y-polarized mode, When the wavelength of about 1.56㎛, it operates in a single polarized single mode.

도 3b를 참조하면, 클래딩에 포함되는 제 2 홀의 지름(d3) 및 제 홀의 지름(d3)이 약 0.267Λ인 경우로, 빛의 파장이 약 1.31㎛ 근처에서 편광 상태에 따른 가둠 손실의 차이가 크게 나타나 단일편광 단일모드로 작동하게 된다는 것을 관찰할 수 있다.
As when the Referring to FIG. 3b, the second hole diameter contained in the cladding (d 3) and a hole diameter (d 3) of about 0.267Λ, of the wavelength of the light confinement loss in the vicinity of about 1.31㎛ according to the polarization state It can be observed that the difference is so great that it operates in a single polarized single mode.

상기와 같이 설명된 단일편광 단일모드 광결정 광섬유 및 이를 이용한 빛의 도파 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
The above-described single polarization single mode photonic crystal optical fiber and the light waveguide method using the same are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be modified in various ways. All or part of these may be optionally combined.

100: 단일편광 단일모드 광결정 광섬유
110: 제 1 코어
120: 제 2 코어
130: 제 3 코어
140: 클래딩100: single polarization single mode photonic crystal fiber
110: first core
120: second core
130: third core
140: cladding

Claims (9)

제 1 코어;
상기 제 1 코어를 둘러싸고, 복수의 제 1 홀을 포함하는 클래딩;
상기 클래딩 내에 위치하며, 제 2 홀을 포함하는 제 2 코어; 및
상기 클래딩 내에 위치하며, 제 3 홀을 포함하는 제 3 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유.
A first core;
A cladding surrounding the first core and including a plurality of first holes;
A second core located within the cladding and comprising a second hole; And
And a third core positioned within said cladding, said third core comprising a third hole.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 홀의 지름 및 상기 제 3 홀의 지름은, 상기 복수의 제 1 홀의 지름보다 작은 것을 특징으로 하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유.
The method of claim 1,
The diameter of the second hole and the diameter of the third hole is smaller than the diameter of the plurality of first holes, single-polarized single-mode photonic crystal optical fiber.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 홀의 지름 및 제 3 홀의 지름은, 상기 단일편광 단일모드 광결정 광섬유에서 도파되는 빛의 파장에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유.
The method of claim 1,
The diameter of the second hole and the diameter of the third hole, the single polarized single mode photonic crystal optical fiber, characterized in that determined according to the wavelength of the light guided in the single polarized single mode photonic crystal optical fiber.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 홀은, 상기 제 1 코어로부터 미리 설정된 거리 내에 위치하는 하나 이상의 제 4 홀 및 상기 제 4 홀보다 지름이 작은 하나 이상의 제 5 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유.
The method of claim 1,
The plurality of first holes may include at least one fourth hole located within a predetermined distance from the first core and at least one fifth hole having a diameter smaller than that of the fourth hole. Optical fiber.
제 4 항에 있어서,
상기 제 4 홀의 지름은, 상기 단일편광 단일모드 광결정 광섬유에서 도파되는 빛의 파장 또는 주파수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유.
The method of claim 4, wherein
The diameter of the fourth hole is a single polarization single mode photonic crystal optical fiber, characterized in that determined according to the wavelength or frequency of the light guided in the single polarization single mode photonic crystal optical fiber.
제 4 항에 있어서,
상기 제 4 홀의 지름, 상기 제 5 홀의 지름 및 상기 제 5 홀 사이의 간격은, 상기 단일편광 단일모드 광결정 광섬유에서 도파되는 빛의 파장 또는 주파수에 따라 미리 설정된 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유.
The method of claim 4, wherein
The interval between the diameter of the fourth hole, the diameter of the fifth hole and the fifth hole has a predetermined ratio according to the wavelength or frequency of light guided in the single polarized single mode photonic crystal optical fiber. Mode photonic crystal fiber.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 홀은, 상기 단일편광 단일모드 광결정 광섬유 축을 중심으로 하여 복수의 층으로 배열되는 것을 특징으로 하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유.
The method of claim 1,
And the plurality of first holes are arranged in a plurality of layers around the single polarization single mode photonic crystal optical fiber axis.
광원에서 빛이 입사되는 단계;
입사되는 빛이 제 1 코어, 상기 제 1 코어를 둘러싸고, 복수의 제 1 홀을 포함하는 클래딩, 상기 클래딩 내에 위치하며 제 2 홀을 포함하는 제 2 코어, 및 상기 클래딩 내에 위치하며 제 3 홀을 포함하는 제 3 코어를 포함하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유에서 도파되는 단계; 및
상기 제 2 홀의 지름 및 상기 제 3 홀의 지름을 조절하여, 도파되는 빛의 파장을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유를 이용한 빛의 도파 방법.
Light incident from a light source;
The incident light surrounds the first core, the cladding comprising a plurality of first holes, a second core located within the cladding and comprising a second hole, and a third hole located within the cladding. Guided in a single polarized single mode photonic crystal fiber comprising a third core comprising; And
And controlling the wavelength of the light to be guided by adjusting the diameter of the second hole and the diameter of the third hole.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 홀은, 상기 제 1 코어로부터 미리 설정된 거리 내에 위치하는 하나 이상의 제 4 홀 및 상기 제 4 홀보다 지름이 작은 하나 이상의 제 5 홀을 포함하고,
상기 제어하는 단계는, 상기 제 4 홀의 지름, 상기 제 5 홀의 지름 및 상기 제 5 홀 사이의 간격의 비율을 조절하여, 도파되는 빛의 파장을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일편광 단일모드 광결정 광섬유를 이용한 빛의 도파 방법.The method of claim 8,
The plurality of first holes includes at least one fourth hole located within a predetermined distance from the first core and at least one fifth hole having a diameter smaller than that of the fourth hole,
The controlling may include controlling a wavelength of the wave to be guided by adjusting a ratio of a diameter of the fourth hole, a diameter of the fifth hole, and a distance between the fifth hole. Light waveguide method using mode photonic crystal optical fiber.
KR1020100008077A 2010-01-28 2010-01-28 Single-polarization single-mode photonic crystal fiber and optical transmission method using the same KR101088010B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100008077A KR101088010B1 (en) 2010-01-28 2010-01-28 Single-polarization single-mode photonic crystal fiber and optical transmission method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100008077A KR101088010B1 (en) 2010-01-28 2010-01-28 Single-polarization single-mode photonic crystal fiber and optical transmission method using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110088255A KR20110088255A (en) 2011-08-03
KR101088010B1 true KR101088010B1 (en) 2011-12-01

Family

ID=44926894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100008077A KR101088010B1 (en) 2010-01-28 2010-01-28 Single-polarization single-mode photonic crystal fiber and optical transmission method using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101088010B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160008673A (en) * 2014-07-14 2016-01-25 서강대학교산학협력단 Optical fiber link and apparatus for collecting and trasnferring light using the link
KR102119712B1 (en) * 2017-11-14 2020-06-05 광주과학기술원 Polarization maintaining optical fiber
CN109143462B (en) * 2018-10-12 2021-04-13 西安邮电大学 High-birefringence dung beetle-shaped fiber core photonic crystal fiber
CN110426780A (en) * 2019-07-31 2019-11-08 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 A kind of monomode single-polarization photonic crystal fiber of small sircle hole star-arrangement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004347817A (en) 2003-05-21 2004-12-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Dispersed flat fiber
US6856742B2 (en) 2000-11-10 2005-02-15 Crystal Fibre A/S Optical fibres with special bending and dispersion properties
US20050157998A1 (en) 2004-01-16 2005-07-21 Liang Dong Large core holey fibers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6856742B2 (en) 2000-11-10 2005-02-15 Crystal Fibre A/S Optical fibres with special bending and dispersion properties
JP2004347817A (en) 2003-05-21 2004-12-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Dispersed flat fiber
US20050157998A1 (en) 2004-01-16 2005-07-21 Liang Dong Large core holey fibers

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110088255A (en) 2011-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10663663B2 (en) Spot-size converter for optical mode conversion and coupling between two waveguides
US7853107B2 (en) Multiple-core optical fiber with coupling between the cores
JP6692128B2 (en) Multi-core polarization maintaining fiber
KR20020047279A (en) Ring photonic crystal fibers
JP5876612B2 (en) Fiber optic coupler for combining a signal beam with a non-circular light beam
US9709729B2 (en) Multicore fiber with different-mode interaction section
JP4974165B2 (en) Manufacturing method of optical fiber connection structure
CN110031934B (en) Cross waveguide based on silicon-based waveguide sub-wavelength grating and multi-mode interference principle
KR101088010B1 (en) Single-polarization single-mode photonic crystal fiber and optical transmission method using the same
JPWO2008084584A1 (en) Optical waveguide device and polarization separation method
US9477045B2 (en) Optical element using multicore optical fiber grating and method for processing optical signal using the same
Zhang et al. Design of polarization splitter with single-polarized elliptical-hole core circular-hole holey fibers
Cai et al. Hybrid dual-core photonic crystal fiber for spatial mode conversion
CN104991305A (en) Oval high-birefringence soft glass photonic crystal fiber
EP2071369A1 (en) Holey fiber
US20170168236A1 (en) Silicon Photonic Device, Optical Polarisation Beam Coupler and Optical Waveguide Coupler
CN104297838A (en) Short-length single-polarization single-mode photonic crystal fiber beam splitter
Yang et al. PANDA type four-core fiber with the efficient use of stress rods
JP3484165B2 (en) Polarization-maintaining optical fiber
US8422839B2 (en) Optical fiber-type optical filter
JP5697159B2 (en) High-strength optical fiber for passive optical transmission systems
JP2017111173A (en) Fiber fuse suppression fiber and optical connector
WO2022029871A1 (en) Optical fiber
Yamaguchi et al. Demonstration of true-eigenmode propagation in few-mode fibers by selective LP mode excitation and near-field observation
JP2011170173A (en) Photonic band gap fiber

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee