KR102206850B1 - Ring resonator sensor based on multimode waveguide - Google Patents

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KR102206850B1
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waveguide
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최영완
김도현
홍석호
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중앙대학교 산학협력단
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    • G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/72—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
    • G01C19/727—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers using a passive ring resonator

Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided is a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor capable of outputting a single-mode optical signal from which a higher-order mode is removed by applying a mode separation phenomenon. According to an embodiment of the present invention, a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor comprises: a main waveguide including an input terminal to which an input optical signal of a multi-mode is incident and an output terminal to which an output optical signal is emitted; and a filter waveguide which provides a winding path having at least one curved surface between the input terminal and the output terminal, and outputs a single-mode output optical signal by removing a higher-order mode of the input optical signal on the winding path.

Description

다중모드 도파로 기반의 링 공진기 센서{RING RESONATOR SENSOR BASED ON MULTIMODE WAVEGUIDE}Ring resonator sensor based on multimode waveguide {RING RESONATOR SENSOR BASED ON MULTIMODE WAVEGUIDE}

본 발명은 링 공진기 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모드 분리 현상을 적용하여 고차 모드가 제거된 단일 모드 광신호를 출력할 수 있는 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a ring resonator sensor, and more particularly, to a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor capable of outputting a single mode optical signal from which a higher-order mode is removed by applying a mode separation phenomenon.

최근 바이오-화학 분석 및 온도 모니터링과 같은 응용 분야에서 굴절률 센서(RI; Refractive Index sensor)를 위한 집적 광학 장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 집적 광학 장치는 링 공진기(ring resonator), 마이크로 디스크 공진기, 마하-젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer), 페브리-페롯 간섭계(Fabry-Perot interferometer), 광섬유 기반 센서(fiber coupler) 등 다양한 장치가 있다.In recent years, research on integrated optical devices for refractive index sensors (RIs) in applications such as bio-chemical analysis and temperature monitoring is underway. These integrated optical devices include various devices such as a ring resonator, a microdisk resonator, a Mach-Zehnder interferometer, a Fabry-Perot interferometer, and a fiber coupler. have.

이러한 장치는 측정 대상의 바이오-화학 반응 또는 온도 변화와 같은 감지 영역에서 반응이 일어날 때 외부 굴절률 변화를 통한 공명 파장 이동을 측정한다. 특히, 링 공진기는 상대적으로 높은 양호도 및 가파른 경사를 갖기 때문에 생물학적 및 화학적 센서로 연구되고 있다. Such a device measures the resonant wavelength shift through external refractive index change when a reaction occurs in a sensing region such as a bio-chemical reaction or temperature change of a measurement object. In particular, ring resonators are being studied as biological and chemical sensors because they have a relatively high degree of goodness and a steep slope.

이러한 링 공진기는 성능 향상을 위해 단일 모드 도파로 기반으로 설계한다. 단일 모드 도파로는 크기가 작고, 전파 손실이 적으며, 모드 간 분산(modal dispersion)이 적은 장점을 가진다. 그러나, 단일 모드 도파로는 수백 nm의 선폭으로 형성하므로 공정 비용이 높아지고, 대량 생산이 어렵다. These ring resonators are designed based on single mode waveguides to improve performance. The single mode waveguide has advantages of small size, low propagation loss, and low modal dispersion. However, since the single mode waveguide is formed with a line width of several hundred nm, the process cost is high and mass production is difficult.

또한, 다중 모드 도파로로 설계하는 경우 수 μm의 선폭으로 설계할 수 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이, 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기는 출력 광신호에 다중 피크가 출력되고, 모드 간 분산이 크기 때문에 굴절률 센서로 이용하기 어렵다. In addition, when designing as a multi-mode waveguide, it can be designed with a line width of several μm, but as shown in FIG. 1, the multi-mode waveguide-based ring resonator outputs multiple peaks to the output optical signal, and the dispersion between modes is large. Therefore, it is difficult to use as a refractive index sensor.

이에, 단일 모드 도파로와 다중 모드 도파로를 함께 적용하여 굴절률 센서로 설계하거나, 다중 모드 도파로의 폭을 줄이는 테이퍼형 도파로(Tapered waveguide)로 설계하는 방식을 이용하여 굴절률 센서를 제조하고 있다. 그러나, 이 경우에도 단일 모드 도파로의 선폭으로 설계하므로 공정 비용이 높아지고, 대량 생산이 어렵다. Accordingly, a refractive index sensor is manufactured using a method of designing a refractive index sensor by applying a single mode waveguide and a multimode waveguide together, or designing a tapered waveguide that reduces the width of a multimode waveguide. However, even in this case, since it is designed with the line width of the single mode waveguide, the process cost is high and mass production is difficult.

본 발명의 일 실시예는 모드 분리 현상을 적용하여 고차 모드가 제거된 단일 모드 광신호를 출력할 수 있는 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서를 제공한다. An embodiment of the present invention provides a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor capable of outputting a single mode optical signal from which a higher-order mode has been removed by applying a mode separation phenomenon.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서는 다중 모드의 입력 광신호가 입사되는 입력단 및 출력 광신호가 출사되는 출력단을 포함하는 주 도파로; 및 상기 입력단과 상기 출력단 사이에 적어도 하나의 곡면을 갖는 주회 경로를 제공하고, 상기 주회 경로 상에서 상기 입력 광신호의 고차 모드를 제거하여 단일 모드의 상기 출력 광신호를 출력하는 필터 도파로를 포함한다.The ring resonator sensor based on a multi-mode waveguide according to an embodiment of the present invention includes: a main waveguide including an input terminal to which an input optical signal of a multi-mode is incident and an output terminal to which an output optical signal is emitted; And a filter waveguide for providing a circumferential path having at least one curved surface between the input terminal and the output terminal, and outputting the output optical signal in a single mode by removing a higher-order mode of the input optical signal on the circumferential path.

일 실시예에 있어서, 상기 필터 도파로는 일정 반경을 갖는 두 개의 반원이 지그재그 방향으로 결합된 적어도 하나의 측면을 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the filter waveguide is characterized in that it includes at least one side surface in which two semicircles having a predetermined radius are joined in a zigzag direction.

일 실시예에 있어서, 상기 필터 도파로는 상기 반원의 굽힘 손실을 이용하여 상기 입력 광신호의 고차 모드를 제거하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the filter waveguide is characterized in that the higher order mode of the input optical signal is removed by using the bending loss of the semicircle.

일 실시예에 있어서, 상기 굽힘 손실은 상기 반원의 반경 및 유효 굴절률에 반비례하고, 상기 입력 광신호의 고차 모드는 기본 모드에 비해 상기 유효 굴절률이 작은 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the bending loss is inversely proportional to the radius of the semicircle and the effective refractive index, and the high-order mode of the input optical signal is characterized in that the effective refractive index is smaller than that of the basic mode.

일 실시예에 있어서, 상기 반원은 약 10μm의 반경을 갖는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the semicircle is characterized in that it has a radius of about 10 μm.

일 실시예에 있어서, 상기 필터 도파로는 양측면에 배치된 두 개의 상기 반원을 포함하는 단위 필터 레이어를 3개, 5개 및 7개 중 어느 하나의 개수로 연결한 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the filter waveguide is characterized in that the unit filter layers including the two semicircles disposed on both sides are connected by any one of three, five, and seven.

일 실시예에 있어서, 상기 주 도파로 및 상기 필터 도파로는 SU-8 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the main waveguide and the filter waveguide are characterized in that it comprises a SU-8 polymer.

일 실시예에 있어서, 상기 주 도파로는 상기 입력 광신호를 상기 주회 경로로 입사시키고, 상기 주회 경로로부터 출사된 상기 출력 광신호를 상기 출력단으로 출사시키는 광 결합 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다. In one embodiment, the main waveguide is characterized in that the main waveguide includes an optical coupling region for injecting the input optical signal into the circumferential path and emitting the output optical signal emitted from the circumferential path to the output terminal.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다중 모드 도파로 기반으로 링 공진기 센서를 형성하여 공정 비용을 절감시키고, 대량 생산을 가능하게 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by forming a ring resonator sensor based on a multi-mode waveguide, it is possible to reduce process cost and enable mass production.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 굽힘 손실을 이용한 모드 분리 현상을 적용하여 다중 모드 광신호의 고차 모드를 제거함으로써 단일 모드 광신호를 출력할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, a single mode optical signal may be output by removing a higher-order mode of a multimode optical signal by applying a mode separation phenomenon using a bending loss.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 다중모드 도파로 기반의 링 공진기의 출력을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서를 도시한 상면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 주 도파로 및 필터 도파로를 도시한 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 필터 도파로를 구성하는 반원을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 필터 도파로의 일 측면을 도시한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 필터 도파로의 모드 별 전기장 프로파일을 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7e는 도 2에 도시된 필터 도파로의 단위 필터 개수에 따른 링 공진기 센서의 성능을 설명하기 위해 도시한 그래프이다.
도 8은 도 2에 도시된 필터 도파로의 단위 필터 개수에 따른 공진 피크의 이동을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 2에 도시된 링 공진기 센서의 전기장 프로파일을 도시한 도면이다.1 is a graph showing the output of a multimode waveguide based ring resonator.
2 is a top view showing a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view illustrating the main waveguide and the filter waveguide shown in FIG. 2.
4 is a diagram illustrating a semicircle constituting the filter waveguide shown in FIG. 2.
5 is a view showing one side of the filter waveguide shown in FIG. 2.
6 is a diagram showing an electric field profile for each mode of the filter waveguide shown in FIG. 2.
7A to 7E are graphs illustrating the performance of a ring resonator sensor according to the number of unit filters in the filter waveguide shown in FIG. 2.
8 is a diagram illustrating movement of a resonance peak according to the number of unit filters in the filter waveguide illustrated in FIG. 2.
9 is a diagram illustrating an electric field profile of the ring resonator sensor shown in FIG. 2.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related items or any of a plurality of related items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it should be understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. something to do. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a certain part includes a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서를 도시한 상면도이다.2 is a top view illustrating a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서(100)는 주 도파로(110), 광 결합기(120) 및 필터 도파로(130)를 포함할 수 있다. 주 도파로(110)는 다중 모드 광섬유 또는 광도파로(optical waveguide)로 형성되며, 입력 광신호가 입사되는 입력단(112)과 출력 광신호가 출사되는 출력단(114)을 포함한다. 여기에서, 입력단(112)은 주 도파로(110)의 좌측 또는 우측 단부일 수 있고, 출력단(114)은 입력단(112)의 반대 단부일 수 있다. 그리고, 입력 광신호는 다중 모드 광신호이다. Referring to FIG. 2, a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor 100 according to an embodiment of the present invention may include a main waveguide 110, an optical coupler 120, and a filter waveguide 130. The main waveguide 110 is formed of a multimode optical fiber or an optical waveguide, and includes an input terminal 112 through which an input optical signal is incident and an output terminal 114 through which an output optical signal is output. Here, the input terminal 112 may be a left or right end of the main waveguide 110, and the output terminal 114 may be an opposite end of the input terminal 112. And, the input optical signal is a multimode optical signal.

주 도파로(110)에는 입력단(112)을 통해 입사된 광신호가 광 결합기(120)로 결합되는 광 결합 영역(116)이 형성된다. 입력단(112)을 통해 입력된 다중모드의 입력 광신호는 광 결합기(120)를 통해 필터 도파로(130)로 입력되고, 필터 도파로(130)의 주회 경로를 주회한 후 단일모드 광신호로 변환되어 출력 광신호로 출력단(114)을 통해 출사된다.In the main waveguide 110, an optical coupling region 116 to which an optical signal incident through the input terminal 112 is coupled to the optical coupler 120 is formed. The multimode input optical signal input through the input terminal 112 is input to the filter waveguide 130 through the optical combiner 120, and is converted into a single mode optical signal after circling the circumferential path of the filter waveguide 130. It is emitted through the output terminal 114 as an output optical signal.

광 결합기(120)는 주 도파로(110)와 필터 도파로(130) 간의 광신호를 결합시킨다. 광 결합기(120)는 주 도파로(110)의 입력단(112)으로부터 입력된 광신호를 필터 도파로(130)로 전달하고, 필터 도파로(130)로부터 출력된 광신호를 주 도파로(110)의 출력단(114)으로 전달한다.The optical coupler 120 couples an optical signal between the main waveguide 110 and the filter waveguide 130. The optical coupler 120 transmits the optical signal input from the input terminal 112 of the main waveguide 110 to the filter waveguide 130, and transmits the optical signal output from the filter waveguide 130 to the output terminal of the main waveguide 110 ( 114).

광 결합기(120)는 다중모드 간섭 결합기(MMI coupler; Multimode interference Coupler)를 이용할 수 있다. 다중 모드 간섭 결합기를 이용하는 방법은 소멸파를 이용한 결합 방식이 아니므로 공정 오차가 적고, 제조 공정에서 소자의 성능 편차를 감소시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 주 도파로(110)로 입사된 광신호를 필터 도파로(130)로 결합시키는 다양한 방법을 적용할 수 있다.The optical coupler 120 may use a multimode interference coupler (MMI coupler). Since the method using the multi-mode interference combiner is not a coupling method using an evanescent wave, the process error is small, and the performance deviation of the device in the manufacturing process can be reduced. An exemplary embodiment of the present invention is not limited thereto, and various methods of combining the optical signal incident on the main waveguide 110 with the filter waveguide 130 may be applied.

필터 도파로(130)는 입력단(112)과 출력단(114) 사이에 적어도 하나의 곡면을 갖는 주회 경로를 제공한다. 필터 도파로(130)는 주회 경로의 곡면 상에서 굽힘 손실을 이용하여 입력 광신호의 고차 모드를 제거하여 단일 모드의 출력 광신호를 출력한다. The filter waveguide 130 provides a circumferential path having at least one curved surface between the input terminal 112 and the output terminal 114. The filter waveguide 130 outputs an output optical signal of a single mode by removing a higher-order mode of an input optical signal using a bending loss on a curved surface of a circumferential path.

필터 도파로(130)는 다중 모드 광섬유 또는 광도파로로 형성되고, 일정 반경을 갖는 두 개의 반원이 지그재그 방향으로 결합된 S자 형상의 측면을 적어도 하나 포함할 수 있다. 이하에서는, 양측면에 배치된 두 개의 반원을 하나의 단위 필터 레이어(N)로 정의하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 도파로(130)는 단위 필터 레이어(N)를 3개, 5개 및 7개 중 어느 하나의 개수로 연결한 구조를 갖는다. The filter waveguide 130 may be formed of a multimode optical fiber or an optical waveguide, and may include at least one S-shaped side surface in which two semicircles having a predetermined radius are combined in a zigzag direction. Hereinafter, two semicircles arranged on both sides are defined as one unit filter layer (N), and the filter waveguide 130 according to an embodiment of the present invention includes three, five, and unit filter layers (N). It has a structure connected by any one of seven.

도 3은 도 2에 도시된 주 도파로 및 필터 도파로를 도시한 측면도이다.3 is a side view illustrating the main waveguide and the filter waveguide shown in FIG. 2.

도 3을 참조하면, 주 도파로(110) 및 필터 도파로(130)는 기판(210) 상에 배치된다. 여기에서, 기판(210)은 실리카(SiO2) 재질로 형성할 수 있다. 주 도파로(110) 및 필터 도파로(130)는 SU-8(2002) 폴리머로 형성할 수 있다. 여기에서, 실리카(SiO2)는 1.55μm 파장에서 약 1.44의 굴절률을 가지며, SU-8(2002) 폴리머는 1.55μm 파장에서 약 1.564의 굴절률을 가진다.Referring to FIG. 3, the main waveguide 110 and the filter waveguide 130 are disposed on the substrate 210. Here, the substrate 210 may be formed of a silica (SiO2) material. The main waveguide 110 and the filter waveguide 130 may be formed of SU-8 (2002) polymer. Here, silica (SiO2) has a refractive index of about 1.44 at a wavelength of 1.55 μm, and the SU-8 (2002) polymer has a refractive index of about 1.564 at a wavelength of 1.55 μm.

SU-8(2002)는 도파로로 사용되는 다른 물질 대비 상대적으로 작은 굴절률을 갖기 때문에, 동일한 모드 수를 갖는 도파로를 상대적으로 넓은 선폭으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 주 도파로(110) 및 필터 도파로(130)는 약 3μm의 너비(w) 및 약 2μm의 높이(h)로 형성할 수 있다. Since SU-8 (2002) has a relatively small refractive index compared to other materials used as waveguides, waveguides having the same number of modes can be formed with a relatively wide line width. For example, the main waveguide 110 and the filter waveguide 130 may have a width w of about 3 μm and a height h of about 2 μm.

즉, 본 발명의 일 실시예는 주 도파로(110) 및 필터 도파로(130)를 SU-8 폴리머로 구성된 다중 모드 도파로로 형성한다. 다중 모드 도파로는 기본 차수부터 고 차수까지 다중 도파 모드(guided mode)가 존재하는 도파로로서, 본 발명의 일 실시예는 필터 도파로(130)를 이용하여 주 도파로(110)로 입사된 다중 모드 광신호의 고차 모드를 제거하고, 고차 모드가 제거된 광신호, 즉 준 단일 모드 광신호를 주 도파로(110)로 출력한다.That is, in an embodiment of the present invention, the main waveguide 110 and the filter waveguide 130 are formed of a multi-mode waveguide made of SU-8 polymer. The multi-mode waveguide is a waveguide in which a guided mode exists from a basic order to a high order, and an embodiment of the present invention is a multi-mode optical signal incident to the main waveguide 110 using the filter waveguide 130 The high-order mode of is removed, and the optical signal from which the high-order mode is removed, that is, a quasi-single-mode optical signal, is output to the main waveguide 110.

따라서, 수백 nm의 좁은 선폭으로 형성하는 단일 모드 도파로에 비해 수 μm의 넓은 선폭으로 형성할 수 있으므로 제조 공정이 용이하고, 적은 비용으로 대량 생산이 가능하다. 또한, 필터 도파로(130)를 주회하여 출력되는 출력 광신호는 단일 모드 광 신호이므로, 다중 모드 광신호에서 발생되는 각 모드 간의 분산(modal dispersion)이 크거나 다중 피크가 존재하는 등의 문제를 해결할 수 있어 광학 센서로 이용이 가능하다. Therefore, compared to a single mode waveguide formed with a narrow line width of several hundreds of nm, it can be formed with a wide line width of several μm, so that the manufacturing process is easy and mass production is possible at low cost. In addition, since the output optical signal that is output by circling the filter waveguide 130 is a single-mode optical signal, problems such as a large modal dispersion between each mode generated in the multi-mode optical signal or the presence of multiple peaks can be solved. It can be used as an optical sensor.

도 4는 도 2에 도시된 필터 도파로를 구성하는 반원을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a semicircle constituting the filter waveguide shown in FIG. 2.

도 4를 참조하면, 필터 도파로(130)는 측면이 굽어져 일정한 반경(R)을 갖는 반원(310)을 포함한다. 여기에서, 반원(310)의 반경(R)은 약 10μm일 수 있다.Referring to FIG. 4, the filter waveguide 130 includes a semicircle 310 having a constant radius R with a side bent. Here, the radius R of the semicircle 310 may be about 10 μm.

반원(310)은 굽어진 영역에서 굽힘 손실(bending loss)이 발생한다. 굽힘 손실(α)는 아래의 [수학식 1]과 같이, 필터 도파로(130)의 유효 굴절률 및 반지름에 반비례한다. The semicircle 310 has a bending loss in the bent region. The bending loss α is in inverse proportion to the effective refractive index and radius of the filter waveguide 130 as shown in [Equation 1] below.

Figure 112019109663155-pat00001
Figure 112019109663155-pat00001

여기에서, K는 필터 도파로(130)의 코어(core) 및 클래딩(cladding)의 굴절률과 필터 도파로(130)의 두께에 의존하는 값이다. 필터 도파로(130)의 코어는 SU-8(2002) 폴리머이며, 클래딩은 공기(air)이다.Here, K is a value depending on the refractive index of the core and cladding of the filter waveguide 130 and the thickness of the filter waveguide 130. The core of the filter waveguide 130 is SU-8 (2002) polymer, and the cladding is air.

R은 필터 도파로(130)의 반지름이고, neff는 코어와 클래딩의 유효 굴절률(effective refractive index) 차이이며, β는 전파 상수(propagation constant)이다. 그리고, neff는 코어의 유효 굴절률이고, 아래의 [수학식 2]와 같다.R is the radius of the filter waveguide 130, neff is the difference in effective refractive index between the core and the cladding, and β is a propagation constant. In addition, neff is the effective refractive index of the core, and is shown in [Equation 2] below.

Figure 112019109663155-pat00002
Figure 112019109663155-pat00002

여기에서, k0는 자유 공간에서의 파상수(wavenumber in free space)이다. β은 모드 별로 상이한 값을 가지며, 고차 모드일수록 β값이 감소한다. 즉, 고차 모드들의 유효 굴절률(neff)은 단일 모드 대비 작은 값을 갖는다. 따라서, 유효 굴절률이 낮은 고차 모드는 단일 모드보다 굽힘 손실이 크다. 이에 따라, 반원(310)의 호 영역에서 굽힘 손실로 인해 고차 모드가 제거될 수 있다.Here, k 0 is the wavenumber in free space. β has a different value for each mode, and the value of β decreases with higher order modes. That is, the effective refractive index (neff) of the higher-order modes has a smaller value than that of the single mode. Therefore, the higher order mode having a low effective refractive index has a greater bending loss than the single mode. Accordingly, the higher-order mode may be eliminated due to a bending loss in the arc region of the semicircle 310.

도 5는 도 2에 도시된 필터 도파로의 일 측면을 도시한 도면이다.5 is a view showing one side of the filter waveguide shown in FIG. 2.

도 5를 참조하면, 필터 도파로(130)는 반원이 지그재그 방향으로 결합된 S자 형상으로 형성된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 도파로(130)는 반원에 대한 굽힘 손실 특성을 이용하여 모드 분리 현상을 유도한다. 모드 분리 현상은 각 모드 별로 유효 굴절률이 다른 값을 갖는 것을 이용하여 특정 구조에서 고차 모드가 제거되는 현상으로써, 본 발명의 일 실시예는 기본 모드와 고차 모드 간의 유효 굴절률 차이를 이용하여 고차 모드를 제거한다. Referring to FIG. 5, the filter waveguide 130 is formed in an S shape in which semicircles are combined in a zigzag direction. That is, the filter waveguide 130 according to an embodiment of the present invention induces a mode separation phenomenon by using a bending loss characteristic for a semicircle. The mode separation phenomenon is a phenomenon in which a higher-order mode is removed from a specific structure by using a value having a different effective refractive index for each mode, and an embodiment of the present invention uses a difference in effective refractive index between the basic mode and the higher-order mode. Remove.

여기에서, 반원의 반경에 따른 모드 별 굽힘 손실(Bending loss)은 아래의 [표 1]과 같다.Here, the bending loss for each mode according to the radius of the semicircle is shown in [Table 1] below.

Figure 112019109663155-pat00003
Figure 112019109663155-pat00003

모드 분리 현상을 유도하기 위해서는 기본 모드와 두번째 모드 사이의 굽힘 손실 간에 일정 차이가 존재할 필요가 있다. 이는 기본 모드와 두번째 모드 사이의 굽힘 손실 차이가 매우 작은 경우 각 모드의 제거 비율이 유사하기 때문에 모드 분리 현상을 적용하기 어렵기 때문이다. 또한, 반원의 개수에 비례하여 굽힘 손실이 증가하므로 기본 모드에서의 손실이 작을 필요가 있다. In order to induce the mode separation phenomenon, there needs to be a certain difference between the bending loss between the basic mode and the second mode. This is because when the difference in bending loss between the basic mode and the second mode is very small, it is difficult to apply the mode separation phenomenon because the removal ratio of each mode is similar. In addition, since the bending loss increases in proportion to the number of semicircles, the loss in the basic mode needs to be small.

상기한 [표 1]에서, 10μm 반경(R)의 경우 기본 모드인 TE0 모드 및 TM0 모드에서 굽힘 손실이 각각 2.2% 및 2.0%이고, 두번째 모드인 TE1 모드 및 TM1 모드에서 굽힘 손실이 각각 7.9% 및 7.8%이다. 즉, 기본 모드와 두번째 모드 간의 차이가 약 6%이며, 기본 모드에서의 손실이 9.5μm의 반경에 비해 작다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 필터 도파로(130)는 반경이 약 10μm인 반원을 지그재그로 연결한 S자형 형상으로 형성함으로써 최적화된 조건으로 모드 분리 현상을 적용할 수 있다.In the above [Table 1], in the case of a 10μm radius (R), the bending loss was 2.2% and 2.0%, respectively, in TE0 mode and TM0 mode, which are the basic modes, and 7.9%, respectively, in the second mode, TE1 mode and TM1 mode. And 7.8%. That is, the difference between the basic mode and the second mode is about 6%, and the loss in the basic mode is small compared to the radius of 9.5 μm. Accordingly, the filter waveguide 130 according to an exemplary embodiment of the present invention is formed in an S-shaped shape in which semicircles having a radius of about 10 μm are connected in zigzags, so that the mode separation phenomenon can be applied under optimized conditions.

도 6은 도 2에 도시된 필터 도파로의 모드 별 전기장 프로파일을 도시한 도면이다.6 is a diagram showing an electric field profile for each mode of the filter waveguide shown in FIG. 2.

도 6에서, 필터 도파로(130)의 반원의 반경(R)을 약 10μm로 고정한 경우 모드 별 전기장 프로파일을 볼 수 있다. 여기에서, 모드 분리 현상에 의해 반원을 통과하는 광신호의 고차 모드가 제거된 것을 알 수 있다. In FIG. 6, when the radius R of the semicircle of the filter waveguide 130 is fixed to about 10 μm, an electric field profile for each mode can be seen. Here, it can be seen that the higher-order mode of the optical signal passing through the semicircle is removed by the mode separation phenomenon.

이하에서는 필터 도파로(130)의 반원의 반경(R)을 약 10μm로 고정한 상태에서 단위 필터 레이어(N)의 개수에 따른 광 공진기 센서(100)의 성능을 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the performance of the optical resonator sensor 100 according to the number of unit filter layers N in a state where the radius R of the semicircle of the filter waveguide 130 is fixed to about 10 μm will be described with reference to FIGS. 7A to 7E. .

도 7a 내지 도 7e는 도 2에 도시된 필터 도파로의 단위 필터 개수에 따른 링 공진기 센서의 성능을 설명하기 위해 도시한 그래프이다.7A to 7E are graphs illustrating the performance of a ring resonator sensor according to the number of unit filters in the filter waveguide shown in FIG. 2.

도 7a에서, 단위 필터 레이어(N)가 1개일 때 링 공진기 센서(100)의 출력 전송(output transmission) 스펙트럼을 볼 수 있다. 단위 필터 레이어(N)가 1개일 때 고차 모드가 제거되지 않고 상당히 많이 남아 스펙트럼이 여러 피크를 나타내는 것을 볼 수 있다. 즉, 굴절률 센서로 적합하지 않다.In FIG. 7A, when the unit filter layer N is one, an output transmission spectrum of the ring resonator sensor 100 can be seen. When there is one unit filter layer (N), it can be seen that the higher-order mode is not removed and remains quite large, and the spectrum shows several peaks. That is, it is not suitable as a refractive index sensor.

도 7b 내지 도 7d에서, 단위 필터 레이어(N)가 3개, 5개, 7개일 때 외부 굴절률(background index) 변화에 따른 링 공진기 센서(100)의 출력 전송 스펙트럼을 볼 수 있다. 외부 굴절률은 1에서 1.01로 변화시킨 상태이다. 여기에서, 스펙트럼이 다중 피크 없이 단일 피크로 나타나는 것을 볼 수 있다. 즉, 굴절률 센서로 이용 가능한 구조임을 알 수 있다.In FIGS. 7B to 7D, when there are 3, 5, and 7 unit filter layers N, the output transmission spectrum of the ring resonator sensor 100 according to a change in an external refractive index (background index) can be seen. The external refractive index is changed from 1 to 1.01. Here, it can be seen that the spectrum appears as a single peak without multiple peaks. That is, it can be seen that the structure can be used as a refractive index sensor.

도 7e에서, 단위 필터 레이어(N)가 9개일 때 외부 굴절률(background index) 변화에 따른 링 공진기 센서(100)의 출력 전송 스펙트럼을 볼 수 있다. 외부 굴절률은 1에서 1.01로 변화시킨 상태이다. 여기에서, 단위 필터 레이어(N)가 3개, 5개, 7개 및 9개일 때 출력 전송 스펙트럼의 주요 성능 지표는 아래의 [표 2]와 같다.In FIG. 7E, when the number of unit filter layers N is 9, the output transmission spectrum of the ring resonator sensor 100 according to a change in an external refractive index (background index) can be seen. The external refractive index is changed from 1 to 1.01. Here, when the unit filter layers (N) are 3, 5, 7 and 9, the main performance indicators of the output transmission spectrum are shown in [Table 2] below.

Figure 112019109663155-pat00004
Figure 112019109663155-pat00004

상기한 [표 2]에서, 단위 필터 레이어(N)의 개수가 증가함에 따라 고차 모드가 효과적으로 제거되므로, 양호도(Q-factor), 감도(sensitivity) 및 LOD(limit of detection) 성능이 향상되는 것을 볼 수 있다.In the above [Table 2], since the higher-order mode is effectively removed as the number of unit filter layers (N) increases, the Q-factor, sensitivity, and limit of detection (LOD) performance are improved. Can be seen.

반면, 단위 필터 레이어(N)의 개수가 증가함에 따라 고차 모드에서 총 파워 손실이 커져 소광비(extinction ratio)가 감소하는 것을 볼 수 있다. 특히, 단위 필터 레이어(N)가 9개일 때 소광비는 1.36dB 이하로 굴절률 센서로 적합하지 않다. On the other hand, it can be seen that as the number of unit filter layers N increases, the total power loss increases in the higher-order mode, and the extinction ratio decreases. In particular, when the number of unit filter layers (N) is 9, the extinction ratio is 1.36dB or less, which is not suitable as a refractive index sensor.

또한, 단위 필터 레이어(N)의 개수가 증가함에 따라 링 공진기 센서(100)의 길이가 증가하기 때문에 자유 스펙트럼 범위(Free spectral range; FSR)도 감소하는 것을 볼 수 있다. In addition, it can be seen that the free spectral range (FSR) decreases as the length of the ring resonator sensor 100 increases as the number of unit filter layers N increases.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 링 공진기 센서(100)는 단위 필터 레이어(N)를 3개, 5개 및 7개 중 어느 하나로 형성하여 고차 모드를 효율적으로 제거하고, 성능도 높은 센서를 구현할 수 있다. Therefore, the ring resonator sensor 100 according to an embodiment of the present invention forms a unit filter layer N of any one of three, five, and seven to efficiently remove a higher-order mode, and provides a sensor with high performance. Can be implemented.

도 8은 도 2에 도시된 필터 도파로의 단위 필터 개수에 따른 공진 피크의 이동을 나타내는 도면이다. 8 is a diagram illustrating movement of a resonance peak according to the number of unit filters in the filter waveguide illustrated in FIG. 2.

도 8에서, 외부 굴절률이 0.01 간격으로 0.05만큼 변경될 때, 민감도는 단위 필터 레이어(N)의 개수에 비례하여 증가하는 것을 볼 수 있다.In FIG. 8, when the external refractive index is changed by 0.05 at 0.01 intervals, it can be seen that the sensitivity increases in proportion to the number of unit filter layers N.

도 9는 도 2에 도시된 링 공진기 센서의 전기장 프로파일을 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating an electric field profile of the ring resonator sensor shown in FIG. 2.

도 9에서, 필터 도파로(130)의 단위 필터가 5개일 때 링 공진기 센서(100)의 전기장 프로파일을 볼 수 있다. 여기에서, 좌우에 확대 도시된 전기장 세기를 보면, 각 단위 필터를 통과하는 굽힘 손실에 의해 광신호의 고차 모드가 제거되는 것을 볼 수 있다. In FIG. 9, when the number of unit filters of the filter waveguide 130 is 5, the electric field profile of the ring resonator sensor 100 can be seen. Here, looking at the electric field strength shown enlarged on the left and right, it can be seen that the higher order mode of the optical signal is removed by the bending loss passing through each unit filter.

즉, 본 발명의 일 실시예는 링 공진기 센서(100)의 주 도파로(110) 및 필터 도파로(130)를 다중 모드 도파로로 형성하고, 필터 도파로(130)를 S자 형상으로 굽어진 형태로 형성함으로써 다중모드 광신호가 굽어진 반원을 지나는 과정에서 고차모드가 분리되어 단일모드 광신호만 출력될 수 있다.That is, in an embodiment of the present invention, the main waveguide 110 and the filter waveguide 130 of the ring resonator sensor 100 are formed as a multi-mode waveguide, and the filter waveguide 130 is formed in an S-shaped bent shape. As a result, the higher-order mode is separated while the multimode optical signal passes through the curved semicircle so that only the single mode optical signal can be output.

따라서, 수백 nm의 좁은 선폭으로 형성하는 단일 모드 도파로에 비해 수 μm의 넓은 선폭으로 제조할 수 있으므로 노광기(Contact aligner) 이용이 가능하여 제조 공정이 용이하고, 비용이 절감된다. 또한, 대량 생산이 가능하며, 소자 재현성이 향상된다. Therefore, compared to a single mode waveguide formed with a narrow line width of several hundreds of nm, it can be manufactured with a wide line width of several μm, so that a contact aligner can be used, so that the manufacturing process is easy and cost is reduced. In addition, mass production is possible, and device reproducibility is improved.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 링 공진기 센서
110: 주 도파로
120: 광 결합기
130: 필터 도파로 100: ring resonator sensor
110: main waveguide
120: optical coupler
130: filter waveguide

Claims (8)

다중 모드의 입력 광신호가 입사되는 입력단 및 출력 광신호가 출사되는 출력단을 포함하는 주 도파로; 및
상기 입력단과 상기 출력단 사이에 적어도 하나의 곡면을 갖는 주회 경로를 제공하고, 상기 주회 경로 상에서 상기 입력 광신호의 고차 모드를 제거하여 단일 모드의 상기 출력 광신호를 출력하는 필터 도파로를 포함하고,
상기 필터 도파로는 일정 반경을 갖는 두 개의 반원이 지그재그 방향으로 결합된 적어도 하나의 측면을 포함하는 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서.


A main waveguide including an input terminal into which the multi-mode input optical signal is incident and an output terminal through which the output optical signal is emitted; And
A filter waveguide that provides a circumferential path having at least one curved surface between the input terminal and the output terminal, and outputs the output optical signal in a single mode by removing a higher-order mode of the input optical signal on the circumferential path,
The filter waveguide is a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor including at least one side surface in which two semicircles having a predetermined radius are coupled in a zigzag direction.


 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 필터 도파로는 상기 반원의 굽힘 손실을 이용하여 상기 입력 광신호의 고차 모드를 제거하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서.
The method of claim 1,
The filter waveguide is a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor, characterized in that the high-order mode of the input optical signal is removed by using the bending loss of the semicircle.
 제3항에 있어서,
상기 굽힘 손실은 상기 반원의 반경 및 유효 굴절률에 반비례하고, 상기 입력 광신호의 고차 모드는 기본 모드에 비해 상기 유효 굴절률이 작은 것을 특징으로 하는 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서.
The method of claim 3,
The bending loss is inversely proportional to the radius of the semicircle and the effective refractive index, and the high-order mode of the input optical signal has the effective refractive index smaller than that of the basic mode.
 제3항에 있어서,
상기 반원은 10μm의 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서.
The method of claim 3,
The semicircle has a radius of 10 μm, characterized in that the multi-mode waveguide-based ring resonator sensor.
 제1항에 있어서,
상기 필터 도파로는 양측면에 배치된 두 개의 상기 반원을 포함하는 단위 필터 레이어를 3개, 5개 및 7개 중 어느 하나의 개수로 연결한 것을 특징으로 하는 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서.
The method of claim 1,
The filter waveguide is a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor, characterized in that one of three, five, and seven unit filter layers including two semicircles disposed on both sides of the filter waveguide is connected.
 제1항에 있어서,
상기 주 도파로 및 상기 필터 도파로는 SU-8 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서.
The method of claim 1,
The multi-mode waveguide-based ring resonator sensor, characterized in that the main waveguide and the filter waveguide comprise SU-8 polymer.
 제1항에 있어서,
상기 주 도파로는 상기 입력 광신호를 상기 주회 경로로 입사시키고, 상기 주회 경로로부터 출사된 상기 출력 광신호를 상기 출력단으로 출사시키는 광 결합 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 도파로 기반의 링 공진기 센서. The method of claim 1,
The main waveguide is a multi-mode waveguide-based ring resonator sensor, characterized in that the main waveguide includes an optical coupling region for injecting the input optical signal into the circumferential path and emitting the output optical signal emitted from the circumferential path to the output terminal .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230144319A (en) 2022-04-07 2023-10-16 부산대학교 산학협력단 Distributed tactile sensor system based on resonance frequency multiplexing and method for measuring using the same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0722674A (en) * 1993-06-18 1995-01-24 Japan Aviation Electron Ind Ltd Optical ring resonator and passive ring resonance light gyro wherein the optical ring resonator is used
US20080079947A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Honeywell International, Inc. Optical resonator gyro and method for reducing resonance asymmetry errors
US20130088720A1 (en) * 2011-10-05 2013-04-11 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Optical gyroscope
US20150188659A1 (en) * 2012-06-12 2015-07-02 Cornell University Optical mode-division multiplexing using selected mode coupling between an optical resonator and a signal transmission line
JP2015155893A (en) * 2014-01-17 2015-08-27 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド System and method related to polarization matching resonator fiber optical gyroscope
CN105259614A (en) * 2015-11-20 2016-01-20 大连民族大学 Band pass box-type filter based on ring resonator structure
JP2016212085A (en) * 2015-05-11 2016-12-15 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド System and method for resonance switching resonant fiber optic gyroscope (rfog) using feed-forward processing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0722674A (en) * 1993-06-18 1995-01-24 Japan Aviation Electron Ind Ltd Optical ring resonator and passive ring resonance light gyro wherein the optical ring resonator is used
US20080079947A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Honeywell International, Inc. Optical resonator gyro and method for reducing resonance asymmetry errors
US20130088720A1 (en) * 2011-10-05 2013-04-11 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Optical gyroscope
US20150188659A1 (en) * 2012-06-12 2015-07-02 Cornell University Optical mode-division multiplexing using selected mode coupling between an optical resonator and a signal transmission line
JP2015155893A (en) * 2014-01-17 2015-08-27 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド System and method related to polarization matching resonator fiber optical gyroscope
JP2016212085A (en) * 2015-05-11 2016-12-15 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド System and method for resonance switching resonant fiber optic gyroscope (rfog) using feed-forward processing
CN105259614A (en) * 2015-11-20 2016-01-20 大连民族大学 Band pass box-type filter based on ring resonator structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230144319A (en) 2022-04-07 2023-10-16 부산대학교 산학협력단 Distributed tactile sensor system based on resonance frequency multiplexing and method for measuring using the same

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