KR101506931B1 - 다중 코어 광섬유격자를 이용한 광소자 및 이를 이용한 광신호의 처리 방법 - Google Patents

다중 코어 광섬유격자를 이용한 광소자 및 이를 이용한 광신호의 처리 방법 Download PDF

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Abstract

광소자는, 안쪽 코어, 및 상기 안쪽 코어를 둘러싸도록 배치되며 상기 안쪽 코어와 상이한 유효 굴절률을 갖는 하나 이상의 주변 코어를 포함하는 다중 코어 광섬유(multicore optical fiber); 및 상기 안쪽 코어 및 상기 하나 이상의 주변 코어 중 상이한 코어들 사이에 광신호의 결합이 일어나도록 상기 다중 코어 광섬유에 형성된 광섬유격자(optical fiber grating)를 포함하여, 광신호로부터 특정 파장 채널의 신호를 추출(drop)하거나 추가(add)할 수 있다. 상기 광소자는 제작이 쉽고 소형으로 제작이 가능하며, 낮은 가격으로 재현성 있게 대량 생산할 수 있어 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing) 네트워크와 같은 광 통신 네트워크, 초고속 광 통신 시스템, 또는 광 센서 시스템 등에 활용될 수 있다.

Description

다중 코어 광섬유격자를 이용한 광소자 및 이를 이용한 광신호의 처리 방법{OPTICAL ELEMENT USING MULTICORE OPTICAL FIBER GRATING AND METHOD FOR PROCESSING OPTICAL SIGNAL USING THE SAME}
실시예들은 다중 코어(multicore) 광섬유격자(optical fiber grating)를 이용한 광소자 및 이를 이용한 광신호의 처리 방법에 관한 것이다.
다중 코어 광섬유(multicore optical fiber)는 여러 개의 코어(core) 및 이를 에워싸는 클래딩(cladding)을 포함하는 광섬유로서, 광통신 네트워크를 구현하는 수동 소자, 광센서 및 광 통신 시스템의 광 공간 분할 다중화기(spacial division multiplexer), 파장 다중화기(wavelength multiplexer) 또는 파장 역다중화기(wavelength demultiplexer) 등 다양한 분야에서 널리 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 다중 코어 광섬유를 도시하는 개략도이다. 도 1을 참조하면, 다중 코어 광섬유는 입력단(11) 및 출력단(12)을 포함하여 일 방향으로 연장될 수 있다. 입력단(11)을 참조하면, 다중 코어 광섬유는 광섬유의 중앙 또는 이에 인접하여 위치하는 안쪽 코어(111)와, 상기 안쪽 코어(111)를 둘러싸고 배열되는 하나 이상의 주변 코어(112)를 포함할 수 있다. 출력단(12)에 도시된 안쪽 코어(121) 및 하나 이상의 주변 코어(122)는, 각각 입력단(11)의 안쪽 코어(111) 및 하나 이상의 주변 코어(112)에 대응된다. 예컨대, 입력단(11)의 안쪽 코어(111)와 출력단(21)의 안쪽 코어(121)는 하나의 동일한 코어의 서로 상이한 방향의 단면을 지시하는 것일 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 종래의 다중 코어 광섬유에서는 안쪽 코어(111, 121)의 직경과 주변 코어(112, 122)의 직경이 모두 동일하다. 또한, 안쪽 코어(111, 121)의 굴절률과 주변 코어(112, 122)의 굴절률 역시 서로 동일하다. 따라서, 다중 코어 광섬유 내에서 코어들이 충분히 근접하게 되면 거의 모든 파장에서 코어들 사이에 모드(mode) 결합이 일어날 수 있다. 즉, 안쪽 코어(111)로 입사되는 모든 파장대의 광신호는 인접한 주변 코어(112)로 결합될 수 있다. 그 결과, 입력단(11)에서 안쪽 코어(111)에 입사된 입사광(1)은, 다중 코어 광섬유 내에서 주변의 코어들로 결합되어 출력단(11)에서는 안쪽 코어(121) 및 하나 이상의 주변 코어(122)를 통한 출사광(2)의 형태로 출력된다.
따라서, 이와 같이 구성된 종래의 다중 코어 광섬유를 이용하여 광소자를 구현할 경우 특정 파장 채널을 추출(drop)하거나 추가(add)하도록 광소자를 제작하는 것이 까다롭다. 파장 채널의 추출이나 추가를 위하여 위하여 마하 젠더(Mach-Zehnder) 간섭계에 기반을 두고 있는 추가-추출(Add-drop) 필터를 사용하는 방법이 있으나, 안정성이 낮고, 제품의 부피가 크며, 제작이 어려운 단점이 있다.
공개특허공보 제10-2004-0026766호
본 발명의 일 측면에 따르면, 다중 코어 광섬유(multicore optical fiber) 및 광섬유격자(optical fiber grating)를 이용하여 특정 파장 채널의 광신호를 추출(drop)하거나 추가(add)할 수 있는 광소자 및 이를 이용한 광신호의 처리 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 광소자는, 안쪽 코어, 및 상기 안쪽 코어를 둘러싸도록 배치되며 상기 안쪽 코어와 상이한 유효 굴절률을 갖는 하나 이상의 주변 코어를 포함하는 다중 코어 광섬유(multicore optical fiber); 및 상기 안쪽 코어 및 상기 하나 이상의 주변 코어 중 상이한 코어들 사이에 광신호의 결합이 일어나도록 상기 다중 코어 광섬유에 형성된 광섬유격자(optical fiber grating)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 광신호의 처리 방법은, 안쪽 코어 및 상기 안쪽 코어를 둘러싸도록 배치되며 상기 안쪽 코어와 상이한 유효 굴절률을 갖는 하나 이상의 주변 코어를 갖는 다중 코어 광섬유에 광신호를 입사시키는 단계; 및 상기 다중 코어 광섬유에 형성된 광섬유격자에 의해, 상기 안쪽 코어 및 상기 하나 이상의 주변 코어 중 서로 상이한 코어들 사이에서 상기 광신호를 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 광소자는, 다중 코어 광섬유(multicore optical fiber)에 광섬유격자(optical fiber grating)를 형성함으로써 광신호로부터 특정 파장 채널의 신호를 추출(drop)하거나 추가(add)할 수 있다. 상기 광소자는 제작이 쉽고 소형으로 제작이 가능하며, 낮은 가격으로 재현성 있게 대량 생산할 수 있어 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing) 네트워크와 같은 광 통신 네트워크, 초고속 광 통신 시스템, 또는 광 센서 시스템 등에 유리하게 활용될 수 있다.
도 1은 종래의 다중 코어 광섬유의 개략도이다.
도 2a 및 2b는 실시예들에 따른 광소자에 사용되는 다중 코어 광섬유의 개략도이다.
도 3a 및 3b는 실시예들에 따른 광소자의 개략도이다.
도 4a 및 4b는 또 다른 실시예들에 따른 광소자의 개략도이다.
도 5a 내지 5c는 실시예들에 따른 광소자에서 다중 코어 광섬유의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 광소자에서 다중 코어 광섬유의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 7a 및 7b는 실시예들에 따른 광소자를 이용한 광섬유 파장 다중화/역다중화 소자(wavelength multiplzer/demultiplexer)의 개략도이다.
도 8a 및 8b는 실시예들에 따른 광소자를 이용한 직렬형 파장 다중화/역다중화 소자의 개략도이다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
실시예들에 따른 광소자는, 다중 코어 광섬유(multicore optical fiber)에 광섬유격자(optical fiber grating)를 형성하여 공진 파장에서 광신호가 하나 이상의 코어로부터 다른 하나 이상의 코어로 결합하도록 구성된 소자이다. 상기 광소자에 사용되는 다중 코어 광섬유는, 모든 코어가 동일하게 구성되지 않는 점에서 종래의 다중 코어 광섬유와 상이하다.
도 2a는 일 실시예에 따른 광소자에 사용되는 다중 코어 광섬유의 개략도이다.
도 2a를 참조하면, 다중 코어 광섬유는 입력단(21) 및 출력단(22)을 포함하여 일 방향으로 연장될 수 있다. 입력단(21)을 참조하면, 다중 코어 광섬유는 광섬유의 중앙 또는 이에 인접하여 위치하는 안쪽 코어(211)와, 상기 안쪽 코어(211)를 둘러싸고 배열되는 하나 이상의 주변 코어(212)를 포함할 수 있다. 출력단(22)에 도시된 안쪽 코어(221) 및 하나 이상의 주변 코어(222)는, 각각 입력단(21)의 안쪽 코어(211) 및 하나 이상의 주변 코어(212)에 대응된다. 예컨대, 입력단(21)의 안쪽 코어(211)와 출력단(22)의 안쪽 코어(221)는 하나의 동일한 코어의 서로 상이한 방향의 단면을 지시하는 것일 수 있다.
도 2a에 도시된 다중 코어 광섬유에서, 안쪽 코어(211)의 직경(a0)은 주변 코어(212)의 직경(as)과 상이하다. 예컨대, 안쪽 코어(211)의 직경(a0)은 주변 코어(212)의 직경(as)에 비하여 클 수 있다. 입력단(21)과 마찬가지로 출력단(22)에서도, 안쪽 코어(222)의 직경(a0)은 주변 코어(222)의 직경(as)과 상이하다. 예컨대, 안쪽 코어(221)의 직경(a0)은 주변 코어(222)의 직경(as)에 비하여 클 수 있다. 한편, 안쪽 코어(211, 221)의 굴절률 n0와 주변 코어(221, 222)의 굴절률 ns 는 동일할 수 있다. 이상과 같이 구성된 다중 코어 광섬유에서, 안쪽 코어(211, 221)를 통한 광신호의 도파 모드는 주변 코어(221, 222)를 통한 광신호의 도파 모드와 상이하게 된다. 따라서, 안쪽 코어(211, 221)로 전송되는 기본 코어 모드(fundamental core mode, LP01)는 모든 파장에서 주변 코어(221, 222)로 결합되지 않는다.
도 2b는 또 다른 실시예에 따른 광소자에 사용되는 다중 코어 광섬유의 개략도이다.
도 2b에 도시된 다중 코어 광섬유는, 도 2a에 도시된 다중 코어 광섬유와 같이 안쪽 코어(211, 221)의 직경(a0)과 주변 코어(221, 222)의 직경(as)을 서로 상이하게 하는 대신, 안쪽 코어(211, 221)의 굴절률 n0와 주변 코어(221, 222)의 굴절률 ns 를 서로 상이함으로써 안쪽 코어(211, 221)를 통한 광신호의 도파 모드와 주변 코어(221, 222)를 통한 광신호의 도파 모드를 상이하게 한 것이다. 그러므로, 도 2b에 도시된 다중 코어 광섬유에서 안쪽 코어(211, 221)의 직경(a0)과 주변 코어(221, 222)의 직경(as)은 동일할 수 있다.
도 2a 및 2b에 도시된 것과 같이, 실시예들에 따른 광소자에 사용되는 다중 코어 광섬유는 주변 코어의 직경 및/또는 굴절률이 안쪽 코어의 직경 및/또는 굴절률과 상이하도록 구성된다. 그 결과, 다중 코어 광섬유의 특정 코어로 광신호가 인접한 다른 코어로 결합되지 않으며, 광신호는 입사된 코어를 통해서만 진행된다. 이때, 실시예들에서는, 다중 코어 광섬유에 광섬유격자를 형성함으로써 특정 파장 또는 이에 인접한 파장을 갖는 광을 상이한 코어들 사이에서 결합시킬 수 있다. 모드 결합이 일어나는 특정 파장은, 결합이 일어나는 코어들의 유효 굴절률 및 광섬유격자의 주기에 기초하여 결정될 수 있다.
코어가 7개가 있는 7코어 광섬유를 예로 들면, 안쪽 코어는 주변 6개의 코어와 직경 및/또는 굴절률이 상이하다. 그러므로, 안쪽 코어로 전송되는 기본 코어모드(fundamental core mode, LP01)의 광신호는 원치 않는 모든 파장에서 주변 6개의 코어로 결합되지 않는다. 그러나, 실시예들에 따라 안쪽 코어에 광섬유격자를 형성할 경우, 안쪽 코어로 전송되는 도파 모드와 주변 코어의 도파 모드들 간에 위상정합이 일어나는 공진 파장(λp) 근처에서 광신호의 결합이 일어나도록 할 수 있다.　 광섬유격자를 이용한 모드결합 이론에 의하면, 두 개의 모드 사이의 결합이 최대로 일어나는 공진 파장 λp는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112013032515633-pat00001
상기 수학식 1에서 neff1 및 neff2는 결합이 일어나는 두 코어 각각의 유효 굴절률을 나타내며, Λ는 광섬유격자의 주기를 나타낸다. 수학식 1에서 neff1 및 neff2 사이의 부호가 + 인 경우는 광섬유격자가 반사형 광섬유격자인 경우에 해당하며, neff1 및 neff2 사이의 부호가 - 인 경우는 광섬유격자가 투과형 광섬유격자인 경우에 해당한다.
투과형 광섬유격자는 일반적으로 반사형 광섬유격자에 비해 주기가 길기 때문에, 반사형 광섬유격자는 단주기격자(Short Period Grating; SPG)로 지칭되며, 투과형 광섬유격자는 장주기격자(Long Period Grating; LPG)로 지칭되기도 한다. 예컨대, 장주기격자(LPG)는 수 내지 수백 마이크로미터(㎛) 정도의 주기를 가지며, 단주기격자(SPG)는 수 나노미터(nm) 또는 나노미터 이하의 주기를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2a 및 2b를 참조하여 전술한 것과 같이, 실시예들에 따른 광소자에 사용되는 다중 코어 광섬유에서는 안쪽 코어의 직경 및/또는 굴절률이 주변 코어의 직경 및/또는 굴절률과 상이하다. 그 결과, 안쪽 코어의 유효 굴절률이 주변 코어의 유효 굴절률과 상이하다. 이 경우, 수학식 1에 의하여 산출되는 공진 파장 λp에서만 코어들 사이의 모드 결합이 최대로 일어날 수 있다.
도 3a는 일 실시예에 따른 광소자의 개략도이다. 도 3a에 도시된 광소자는, 도 2a를 참조하여 전술한 다중 코어 광섬유를 포함하되, 다중 코어 광섬유의 안쪽 코어(311)에 형성된 광섬유격자(33)를 더 포함하여 구성된다.
본 실시예에서, 광섬유격자(33)는 장주기격자(LPG)일 수 있다. 다중 코어 광섬유의 입력단(31)을 통해 안쪽 코어(311)에 입사된 광신호(1) 중 수학식 1에 의해 결정되는 공진 파장의 광신호는 광섬유격자(33)가 위치한 영역에서 안쪽 코어(311)로부터 주변 코어(312)에 순방향으로 결합될 수 있다. 이와 같은 결합이 일어나는 파장은 안쪽 코어(311) 및 해당 주변 코어(312)의 유효 굴절률 및 광섬유격자(33)의 주기에 기초하여 결정된다. 또한, 순방향은 광신호(1)의 결합 전 진행 방향을 그대로 유지하면서 광 결합이 이루어지는 것을 의미한다. 이상과 같은 결합의 결과, 다중 코어 광섬유의 출력단(32)에서는 안쪽 코어(321) 및 하나 이상의 주변 코어(322)를 통하여 출사광(2)이 출력될 수 있다.
도 3b는 또 다른 실시예에 따른 광소자의 개략도이다. 도 3b에 도시된 광소자는, 도 2b를 참조하여 전술한 다중 코어 광섬유를 포함하되, 다중 코어 광섬유의 안쪽 코어에 형성된 광섬유격자(34)를 더 포함하여 구성된다. 본 실시예에서, 광섬유격자(34)는 단주기격자(SPG)일 수 있다.
다중 코어 광섬유의 입력단(31)을 통해 안쪽 코어(311)에 입사된 광신호(1) 중 수학식 1에 의해 결정되는 공진 파장의 광신호는 광섬유격자(34)가 위치한 영역에서 안쪽 코어(311)로부터 주변 코어(312)에 결합될 수 있다. 이때, 장주기격자와 달리 광섬유격자(34)는 단주기격자이므로, 주변 코어(312)에 결합되는 광은 역방향으로 결합될 수 있다. 결합된 입력단(31)의 주변 코어(32)를 통하여 출사광(2)으로 출력될 수 있다. 따라서, 이 경우 다중 코어 광섬유의 출력단(32)을 통해서는 광이 출력되지 않을 수도 있다.
도 3a 또는 3b에 도시된 것과 같은 광섬유격자(33, 34)는 공지된 제작 방법에 의하여 형성될 수 있다. 예컨대, 단주기격자(34)는 위상마스크 방법, 레이저 간섭계를 이용한 방법 등에 의하여 형성될 수 있으며, 장주기격자(33)는 산란 마스크 또는 진폭(amplitude) 마스크를 이용한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 광섬유격자(33, 34)는 다중 코어 광섬유에서 원하는 코어(예컨대, 안쪽 코어)에만 선택적으로 형성될 수 있다. 이를 위하여, 광섬유격자(33, 34)가 형성될 코어는 다른 코어에 비해 상대적으로 광감도(photosensitivity)가 높을 수 있다. 예컨대, 광섬유격자(33, 34)가 형성될 코어는 다른 코어에 비해 높은 게르마늄(Ge) 함량을 가질 수도 있다.
그러나, 이는 예시적인 것으로서, 광섬유격자(33, 34)는 본 명세서에 개시되지 않은 다른 상이한 방법에 의하여 다중 코어 광섬유에 형성될 수도 있으며 특정 제작 방법에 의한 것으로 한정되지 않는다.
도 4a는 또 다른 실시예에 따른 광소자의 개략도이다. 도 4a에 도시된 실시예에 따른 광소자는, 도 3a에 도시된 광소자와 유사한 구성을 가지되, 다중 코어 광섬유에서 광섬유격자(33')가 위치하는 영역이 테이퍼지게(tapered) 형성된 것이다. 즉, 다중 코어 광섬유에서 광섬유격자(33')가 위치하는 영역의 직경(D1)은 다른 영역의 직경(D0)에 비하여 작을 수 있다. 광섬유 일부 영역을 테이퍼지게 하는 방법은 공지된 용융 방법을 사용할 수 있으며, 예컨대, 용융에 의해 테이퍼진 영역을 형성한 후 해당 영역에 광섬유격자(33')를 제작할 수 있다.
마찬가지로, 도 4b에 도시된 실시예에 따른 광소자는 도 3b에 도시된 광소자와 유사한 구성을 가지되, 다중 코어 광섬유에서 광섬유격자(34')가 위치하는 영역이 테이퍼지게 형성된 것이다. 즉, 다중 코어 광섬유에서 광섬유격자(34')가 위치하는 영역의 직경(D2)은 광섬유 다른 영역의 직경(D0)에 비하여 작을 수 있다.
도 5a 내지 5c는 실시예들에 따른 광소자에서 다중 코어 광섬유의 단면을 도시하는 단면도이다. 도 5a 내지 5c는 안쪽 코어의 직경을 주변 코어의 직경과 상이하게 한 다중 코어 광섬유를 도시한다.
도 5a에 도시된 것과 같이, 다중 코어 광섬유에서 안쪽 코어(511)의 직경(a0)은 주변 코어(512)의 직경(as)에 비해 작을 수 있다. 또는, 도 5b에 도시된 것과 같이, 다중 코어 광섬유에서 안쪽 코어(521)의 직경(a0)은 주변 코어(522)의 직경(as)에 비해 클 수도 있다. 도 5a 및 5b의 경우, 하나 이상의 주변 코어(512)의 직경(as)은 모두 동일할 수 있다. 한편, 도 5c에 도시된 것과 같이, 안쪽 코어(531)의 직경(a0)이 주변 코어(532, 533, 534, 535, 536, 537) 각각의 직경과 상이하되, 하나 이상의 주변 코어(532, 533, 534, 535, 536, 537) 각각의 직경(a1, a2, a3, a4, a5, a6)이 모두 서로 상이할 수도 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 광소자에서 다중 코어 광섬유의 단면을 도시하는 단면도이다. 도 6은 안쪽 코어(611)의 직경 대신 굴절률을 주변 코어(612)와 상이하게 한 다중 코어 광섬유를 도시한다. 따라서, 이 경우 안쪽 코어(611)의 직경(a0)은 주변 코어(612)의 직경(as)과 동일할 수 있다. 그러나, 도 5 내지 도 6을 참조하여 전술한 다중 코어 광섬유의 단면 형태는 단지 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서는 다중 코어 광섬유의 안쪽 코어의 직경과 굴절률 모두를 하나 이상의 주변 코어의 직경 및 굴절률과 각각 상이하게 할 수도 있다.
실시예들에 따른 광소자에서, 안쪽 코어 또는 주변 코어의 유효 굴절율은 하기 수학식 2에 의하여 산출되는 파라미터 V를 이용하여 표현될 수도 있다.
Figure 112013032515633-pat00002
상기 수학식 2에서 r은 대상 코어(즉, 안쪽 코어 또는 주변 코어)의 직경을 나타내며, ncore는 대상 코어의 굴절률을 나타내고, nclad는 대상 코어를 둘러싸고 있는 클래딩(cladding)의 굴절률을 나타내며, λ는 동작 파장을 나타낸다.
수학식 2의 V-파라미터에 기초하면, 도 5a 및 5b에 도시된 다중 코어 광섬유는, 직경 차이를 이용하여 안쪽 코어(511, 512)의 V-파라미터 값이 주변 코어(521, 522)의 V-파라미터 값과 상이하게 하되 6개의 주변 코어(521, 522)의 V-파라미터 값들은 동일하게 한 경우에 해당된다. 반면, 도 5c에 도시된 다중 코어 광섬유는 안쪽 코어(531)와 6개의 주변 코어(532, 533, 534, 535, 536, 537) 각각의 V-파라미터 값들을 모두 서로 상이하게 한 경우에 해당된다.
또는, 도 6에 도시된 것과 같이 안쪽 코어(611)와 주변 코어(612)의 직경이 동일한 상태에서 안쪽 코어(611)와 주변 코어(612)의 굴절률 또는 굴절률 분포를 상이하게 할 수도 있다. 이에 의하여, 주변 코어(612)의 V-파라미터 값이 안쪽 코어(611)와 상이하되 6개의 주변 코어(612)의 V-파라미터 값들은 동일하게 하거나, 또는 안쪽 코어(611)와 6개의 주변 코어(612)의 V-파라미터 값들이 모두 서로 상이하게 할 수도 있다.
도 7a는 일 실시예에 따른 광소자를 이용한 광섬유 파장 다중화/역다중화 소자(wavelength multiplzer/demultiplexer)의 개략도이다.
도 7a의 입력단(71)을 참조하면, 광섬유 파장 다중화/역다중화 소자는 안쪽 코어(711) 및 주변 코어(712)를 포함하되, 안쪽 코어(711)는 주변 코어(712)에 비해 작은 직경을 가질 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서는 안쪽 코어(711)가 주변 코어(712)에 비해 큰 직경을 갖거나, 또는 안쪽 코어(711)가 주변 코어(712)와 동일한 직경을 갖되 상이한 굴절률 또는 굴절률 분포를 가질 수도 있다. 입력단(71)의 안쪽 코어(711) 및 하나 이상의 주변 코어(712)는 각각 출력단(72)의 안쪽 코어(721) 및 하나 이상의 주변 코어(722)에 대응될 수 있다.
입력단(71)의 안쪽 코어(711)에는 서로 상이한 하나 이상의 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)을 포함하는 입사광(1)이 입사될 수 있다. 입사광(1)에서 각각의 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)의 광은 안쪽 코어(711)에 형성된 광섬유격자(73)로 인하여 인접한 주변 코어(712)로 결합될 수 있다. 예컨대, 광섬유격자(73)는 장주기격자(LPG)일 수 있다. 광섬유격자(73)로 인하여, 하나 이상의 서로 상이한 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)의 광이 각각 하나 이상의 주변 코어(712)에 순방향으로 결합될 수 있다.
이상과 같은 광 결합이 일어나는 공진 파장은 안쪽 코어(711) 및 주변 코어(712)의 유효 굴절률(예컨대, V-파라미터)에 기초하여 결정되므로, 안쪽 코어(711)로부터 서로 상이한 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)의 광이 결합되도록 하나 이상의 주변 코어(712)의 유효 굴절률은 서로 상이할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 주변 코어(712)는 서로 상이한 직경 및/또는 굴절률을 가질 수 있다. 주변 코어(712)에 결합된 광은 출력단(72)의 주변 코어(722)를 통하여 출사광(2)의 형태로 출력될 수 있다.
도 7a는 입력단(71)의 안쪽 코어(711)를 통해 다수의 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)을 갖는 입사광(1)이 입력되고, 입사광(1)이 파장별로 분리되어 출력단(72)의 하나 이상의 주변 코어(722)를 통해 출력되는 광섬유 파장 역다중화기를 도시한다. 그러나, 입력부와 출력부를 전환함으로써, 도 7a에 도시된 광소자에 의해 광섬유 파장 다중화기를 구성할 수도 있다. 즉, 출력단(72)의 하나 이상의 주변 코어(722)를 통해 각각 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)을 갖는 입사광들이 입력되고, 입력된 입사광들이 광섬유격자(73)로 인하여 주변 코어(722)로부터 안쪽 코어(721)에 결합됨으로써, 다수의 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)을 갖는 출사광이 되어 입력단(71)의 안쪽 코어(711)를 통해 출력될 수도 있다. 따라서, 실시예들에 따른 광소자를 이용하여 파장 다중화 및/또는 역다중화를 수행할 수 있다.
도 7b는 또 다른 실시예에 따른 광소자를 이용한 광섬유 파장 다중화/역다중화 소자의 개략도이다. 도 7b에 도시된 광섬유 파장 다중화/역다중화 소자는, 장주기격자 대신 단주기격자(74)를 포함하는 점을 제외하면 도 7a에 도시된 광섬유 파장 다중화/역다중화 소자와 동일한 구성을 가지므로, 자세한 설명을 생략한다.
도 8a는 일 실시예에 따른 광소자를 이용한 직렬형 파장 다중화/역다중화 소자의 개략도이다.
도 8a에 도시된 직렬형 파장 다중화/역다중화 소자는, 도 7a에 도시된 광섬유 파장 다중화/역다중화 소자와 유사한 구성을 갖되, 다중 코어 광섬유에 형성된 광섬유격자(83)가 하나 이상의 광섬유격자(831, 832, 833, 834, 835, 836)를 포함하는 점에서 차이가 있다. 하나 이상의 광섬유격자(831, 832, 833, 834, 835, 836) 각각은 장주기격자일 수 있다. 하나 이상의 광섬유격자(831, 832, 833, 834, 835, 836)는 다중 코어 광섬유의 길이 방향을 따라 배열되며, 각각 서로 상이한 파장의 광을 안쪽 코어로부터 주변 코어에 결합시키도록 구성된다. 예컨대, 하나 이상의 광섬유격자(831, 832, 833, 834, 835, 836)는 서로 상이한 주기를 가질 수 있다.
역다중화 동작을 예로 들어 설명하면, 입사단(81)에 입사된 광신호(1) 중 광섬유격자(831)의 주기에 기초하여 결정되는 제1 파장(λ1)의 광신호는 광섬유격자(831)가 위치한 부분에서 안쪽 코어로부터 주변 코어에 결합될 수 있다. 한편, 일 실시예에서 하나 이상의 광섬유격자(831, 832, 833, 834, 835, 836)는 서로 상이한 주기를 갖는다. 그 결과, 입사된 광신호(1)가 각각의 광섬유격자(831, 832, 833, 834, 835, 836)를 통과하는 동안 서로 상이한 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)의 광이 각각 안쪽 코어로부터 주변 코어로 결합될 수 있다. 이상과 같은 구성의 결과, 출력단(82)에서는 하나 이상의 주변 코어를 통하여 각각 서로 상이한 하나 이상의 파장(λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6)의 광신호(2)가 출력됨으로써, 파장 역다중화 동작을 수행할 수 있다.
도 8b는 또 다른 실시예에 따른 광소자를 이용한 직렬형 파장 다중화/역다중화 소자의 개략도이다. 도 8b에 도시된 직렬형 파장 다중화/역다중화 소자는 하나 이상의 광섬유격자(841, 842, 843, 844, 845, 846) 각각이 단주기격자인 점을 제외하면 도 8a에 도시된 직렬형 파장 다중화/역다중화 소자와 동일한 구성을 가지므로, 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 안쪽 코어, 및 상기 안쪽 코어를 둘러싸도록 배치되며 상기 안쪽 코어와 상이한 유효 굴절률을 갖는 하나 이상의 주변 코어를 포함하는 다중 코어 광섬유; 및
    상기 안쪽 코어 및 상기 하나 이상의 주변 코어 중 상이한 코어들 사이에 광신호의 결합이 일어나도록 상기 다중 코어 광섬유에 형성된 광섬유격자를 포함하되,
    상기 안쪽 코어의 직경은 상기 하나 이상의 주변 코어 각각의 직경에 비해 크고,
    상기 광섬유격자는, 상기 안쪽 코어에만 위치하며, 상기 안쪽 코어를 통해 전파되는 상기 광신호 중 공진 파장을 갖는 광을 상기 하나 이상의 주변 코어에 결합시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주변 코어의 굴절률은 상기 안쪽 코어의 굴절률과 동일한 것을 특징으로 하는 광소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 주변 코어 각각의 직경이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 광소자.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 주변 코어 각각의 굴절률이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 광소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광섬유격자는 상기 다중 코어 광섬유의 길이 방향을 따라 배열된 하나 이상의 광섬유격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광섬유격자는 서로 상이한 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 광소자.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 공진 파장은, 상기 상이한 코어들 각각의 유효 굴절률 및 상기 광섬유격자의 주기에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 광소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광섬유격자는, 반사형 광섬유격자 또는 투과형 광섬유격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 다중 코어 광섬유에서 상기 광섬유격자가 위치하는 영역은 상기 다중 코어 광섬유의 다른 영역의 직경에 비해 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 광소자.
  12. 안쪽 코어 및 상기 안쪽 코어를 둘러싸도록 배치되며 상기 안쪽 코어와 상이한 유효 굴절률을 갖는 하나 이상의 주변 코어를 갖는 다중 코어 광섬유에 광신호를 입사시키는 단계; 및
    상기 다중 코어 광섬유에 형성된 광섬유격자에 의해, 상기 안쪽 코어 및 상기 하나 이상의 주변 코어 중 서로 상이한 코어들 사이에서 상기 광신호를 결합시키는 단계를 포함하되,
    상기 광섬유격자는 상기 안쪽 코어에만 위치하며,
    상기 안쪽 코어의 직경은 상기 하나 이상의 주변 코어 각각의 직경에 비해 크고,
    상기 광신호를 결합시키는 단계는, 상기 안쪽 코어를 통해 전파되는 상기 광신호 중 공진 파장을 갖는 광을 상기 하나 이상의 주변 코어에 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 처리 방법.
  13. 삭제
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 공진 파장은, 상기 상이한 코어들 각각의 유효 굴절률 및 상기 광섬유격자의 주기에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 광신호의 처리 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 광신호는 서로 상이한 하나 이상의 파장의 광을 포함하며,
    상기 광섬유격자는 상기 다중 코어 광섬유의 길이 방향을 따라 배열된 하나 이상의 광섬유격자를 포함하고,
    상기 광신호를 결합시키는 단계는, 상기 하나 이상의 광섬유격자에 의해 상기 하나 이상의 파장의 광 각각을 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 처리 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    결합된 상기 광신호를 상기 다중 코어 광섬유로부터 출사시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 처리 방법.
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