KR19990048915A

KR19990048915A - Variable Bandwidth Optical Filters

Info

Publication number: KR19990048915A
Application number: KR1019970067742A
Authority: KR
Inventors: 최보훈
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-07-05

Abstract

본 발명은 대역폭 가변형 광필터에 관한 것으로, 대역폭 가변형 광필터는 적어도 두 개의 브래그 격자가 형성되어 있는 광섬유 및 광섬유에 형성된 브래그 격자의 중심파장을 변경시키기 위해, 광섬유에 형성된 적어도 하나의 브래그 격자를 소정의 길이만큼 신장하여 광필터의 반사 파장의 대역폭을 조절하는 신장제어수단을 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to a variable bandwidth optical filter, wherein the variable bandwidth optical filter selects at least one Bragg grating formed in the optical fiber to change the center wavelength of the Bragg grating formed in the optical fiber and at least two Bragg gratings. And extending control means for adjusting the bandwidth of the reflection wavelength of the optical filter by extending by the length of.

신장제어수단은 광섬유에 형성된 신장시키고자 하는 적어도 하나의 브래그 격자 전방과 후방에 각각 위치하며, 광섬유를 고정시키는 두 개의 잠금쇠, 두 개의 잠금쇠를 연결하여 지지하는 지지대 및 두 개의 잠금쇠 사이에 위치한 적어도 하나의 브래그 격자를 신장시키기 위해, 잠금쇠 사이의 거리를 조정하는 거리조절수단을 포함함을 특징으로 한다.The stretch control means are respectively located in front and rear of at least one Bragg lattice to be formed in the optical fiber, and two clamps for fixing the optical fiber, a support for connecting two clamps, and at least one positioned between the two clamps. To extend the Bragg grating of the, characterized in that it comprises a distance adjusting means for adjusting the distance between the clamps.

지지대는 잠금쇠의 상하에 각각 위치하여 잠금쇠를 연결하는 두 개의 막대이며, 거리조절수단은 두 개의 지지대에 각각 부착되어 조임과 풀림에 의해 거리가 조절되는 나사임을 특징으로 한다.The support is located on the top and bottom of the fastener, respectively two bars connecting the fastener, the distance adjusting means is characterized in that the screw is attached to the two support, the distance is adjusted by tightening and loosening.

본 발명에 의하면, 하나의 광섬유에 적어도 두 개의 광섬유 브래그 격자를 형성시켜 그중 적어도 하나의 광섬유 브래그 격자에 신장제어장치를 이용하여 대역폭을 가변시킬 수 있으므로 광필터의 성능을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, at least two optical fiber Bragg gratings are formed on one optical fiber, and the bandwidth can be varied by using an extension control device on at least one of the optical fiber Bragg gratings, thereby improving the performance of the optical filter.

Description

Variable Bandwidth Optical Filters

본 발명은 광필터에 관한 것으로, 특히 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating)로 이루어진 대역폭 가변형 광필터에 대한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical filter, and more particularly, to a variable bandwidth optical filter consisting of an optical fiber Bragg grating.

광섬유 격자는 광섬유에서 전달되는 빛에서 특정파장을 선택적으로 반사하거나 통과시키는 광필터로서, 광특성이 우수하고 제작이 용이하여 광통신 분야에서 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing)전송방식의 급격한 발달과 함께 다양한 광통신용 수동소자로서 이용되고 있다.Optical fiber grating is an optical filter that selectively reflects or passes a specific wavelength in the light transmitted from the optical fiber. The optical fiber grating has excellent optical characteristics and is easy to manufacture, and with the rapid development of wavelength division multiplexing transmission method in the optical communication field, It is used as a passive element for optical communication.

특히 광통신용 수동소자로서 큰 발전을 이루고 있는 광섬유 브래그 격자는 많은 응용가능성 때문에 큰 관심을 끌고 있다. 예를 들면 특정파장 선택 필터기능을 이용한 반사기(Reflector), 레이저디스크 파장안정화장치, Add/Drop멀티플렉서, 광섬유레이저, 그리고 다양한 광 센서영역등을 그 응용범위로 지적할 수 있으며 지금도 그 범위를 넓혀 가고 있다. 또한 광섬유 브래그 격자는 제작이 용이하고 간단하여 안정성이 크며 제작단가도 낮다. 더욱이 소자의 재료로 광섬유가 사용되므로 기존통신망과 연결시 커플링 손실이 적다.In particular, the optical fiber Bragg grating, which is making great progress as a passive device for optical communication, is attracting great interest because of its many applications. For example, reflectors, laser disk wavelength stabilizers, Add / Drop multiplexers, optical fiber lasers, and various optical sensor areas can be pointed out as their application ranges. have. In addition, the fiber Bragg grating is easy and simple to manufacture, which has high stability and low manufacturing cost. Moreover, since the optical fiber is used as the material of the device, the coupling loss is small when connected to the existing communication network.

그리고 광섬유 브래그 격자는 광섬유축을 따라 전파되는 빛 중 굴절률 변조주기와 결정격자에 대해 최대 반사를 이루기 위한 브래그 조건(Bragg Condition)을 만족하며, 광섬유에 조사되어진 자외선빔(Ultra-Violet Laser Beam)에 의해 형성되어진 주기적인 굴절률 분포로 이루어져 있다. 여기서, 브래그 조건이란 광도파로의 폭이 d이고, 빛의 입사각이 θ , 빛의 파장이 λ일 때,The optical fiber Bragg grating satisfies the Bragg Condition for achieving maximum reflection on the refractive index modulation period and the crystal lattice among the light propagating along the optical axis, and by the Ultra-Violet Laser Beam irradiated to the optical fiber. It consists of a periodic refractive index distribution. Here, the Bragg condition is when the width of the optical waveguide is d, the incident angle of light is θ and the wavelength of light is λ,

2d sinθ= nλ :n은 상수2d sinθ = nλ: n is a constant

를 만족하는 파장을 갖는 빛이 최대로 반사됨을 말한다.The light having the wavelength satisfying the maximum reflection.

이와같이 이루어진 광섬유 브래그 격자의 광학적인 특성은 반사도(Reflectivity), 중심파장(Center Wavelength), 대역폭(Bandwidth)으로 결정된다.The optical characteristics of the optical fiber Bragg grating made in this way is determined by reflectivity, center wavelength, and bandwidth.

상기 반사도는 입사된 빛이 얼마나 많이 반사될 수 있는가를 결정하며, 상기 중심파장은 다양한 파장을 가진 빛중에서 어떤 특정한 파장의 빛을 반사시키는가를 결정하며, 상기 대역폭은 상기 중심파장에서 어느 정도의 파장범위내에 있으면 반사가 일어나는가를 표시하는 파라미터들이다.The reflectivity determines how much of the incident light can be reflected, and the center wavelength determines which specific wavelength of light has a variety of wavelengths, and the bandwidth is a range of wavelengths in the center wavelength. If inside, these parameters indicate whether reflections occur.

그런데 종래의 광섬유 브래그 격자는 반사 스펙트럼이 한번 결정되면 광학적 특성을 바꾸기가 어렵다. 즉 상기 중심파장의 경우 신장(tension)을 이용하여 어느 정도 변경시킬 수 있으나, 상기 대역폭은 신장만으로는 변경되지 않는다.However, the conventional optical fiber Bragg grating is difficult to change the optical characteristics once the reflection spectrum is determined. That is, the center wavelength can be changed to some extent by using a tension, but the bandwidth is not changed only by the extension.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 두 개 이상의 광섬유 브래그 격자와 신장을 조정할 수 있는 신장제어장치를 이용하여 대역폭을 변경시킬 수 있는 광섬유 브래그 격자로 이루어진 대역폭 가변형 광필터를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a variable bandwidth optical filter consisting of two or more optical fiber Bragg grating and an optical fiber Bragg grating that can change the bandwidth by using an extension control device that can adjust the extension.

도 1은 본 발명에 의한 대역폭 가변형 광필터의 구성을 도시한 것이다.1 shows a configuration of a variable bandwidth optical filter according to the present invention.

도 2는 광섬유 브래그 격자를 신장하는 신장제어장치의 구성을 도시한 것이다.2 shows a configuration of the stretch control device for stretching the optical fiber Bragg grating.

도 3a는 광섬유 브래그 격자의 스펙트럼특성을 도시한 것이다.3a shows the spectral characteristics of an optical fiber Bragg grating.

도 3b는 본 발명에 의한 하나의 광섬유에 형성되어진 두 광섬유 브래그 격자의 스펙트럼특성을 도시한 것이다.3b shows the spectral characteristics of two optical fiber Bragg gratings formed on one optical fiber according to the present invention.

도 3c는 본 발명에 의한 신장제어장치를 이용하여 하나의 광섬유 브래그 격자에 신장을 줌으로써 두 광섬유 브래그 격자의 스펙트럼이 겹쳐짐을 도시한 것이다.Figure 3c shows the overlap of the spectra of the two optical fiber Bragg grating by stretching the one optical fiber Bragg grating using the stretch control device according to the present invention.

도 4a는 본 발명에 의한 실시 예로써 두 광섬유 브래그 격자의 파장을 도시한 것이다.4A illustrates wavelengths of two optical fiber Bragg gratings according to an embodiment of the present invention.

도 4b는 도 4a의 상태에서 신장제어장치를 이용하여 좀더 긴 파장의 광섬유 브래그 격자를 신장시켜 두 광섬유 브래그 격자의 스펙트럼이 합쳐짐을 도시한 것이다.FIG. 4B shows that the spectra of the two optical fiber Bragg gratings are merged by extending the optical fiber Bragg grating of a longer wavelength by using the stretching control device in the state of FIG. 4A.

도 4c는 도 4b의 상태에서 파장이 긴 광섬유 브래그 격자에 신장을 더 주므로써 대역폭이 넓어진 상태를 도시한 것이다.FIG. 4C illustrates a state in which the bandwidth is widened by giving the elongated optical fiber Bragg grating in the state of FIG. 4B.

도 4d는 도 4c의 상태에서 파장이 긴 광섬유 브래그 격자에 신장을 보다 많이 주게되면 파장이 긴 광섬유 브래그 격자의 스펙트럼이 파장이 짧은 광섬유 브래그 격자의 스펙트럼을 지나서 도 4a와 반대의 결과를 나타냄을 도시한 것이다.4D shows that when the elongation of the optical fiber Bragg grating is increased in the state of FIG. 4C, the spectrum of the optical fiber Bragg grating having the longer wavelength passes the spectrum of the optical fiber Bragg grating having the shorter wavelength, showing the opposite result of FIG. It is.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 대역폭 가변형 광필터는 적어도 두 개의 브래그 격자가 형성되어 있는 광섬유 및 상기 광섬유에 형성된 브래그 격자의 중심파장을 변경시키기 위해, 상기 광섬유에 형성된 적어도 하나의 브래그 격자를 소정의 길이만큼 신장하여 상기 광필터의 반사 파장의 대역폭을 조절하는 신장제어수단을 포함함을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the variable bandwidth optical filter according to the present invention has at least one Bragg formed in the optical fiber in order to change the center wavelength of the optical fiber and the Bragg grating formed in the at least two Bragg gratings And extending control means for adjusting the bandwidth of the reflection wavelength of the optical filter by extending the grating by a predetermined length.

상기 신장제어수단은 상기 광섬유에 형성된 신장시키고자 하는 적어도 하나의 브래그 격자 전방과 후방에 각각 위치하며, 상기 광섬유를 고정시키는 두 개의 잠금쇠, 상기 두 개의 잠금쇠를 연결하여 지지하는 지지대 및 상기 두 개의 잠금쇠 사이에 위치한 적어도 하나의 브래그 격자를 신장시키기 위해, 상기 잠금쇠 사이의 거리를 조정하는 거리조절수단을 포함함을 특징으로 한다.The extension control means are respectively located in front and rear of at least one Bragg grating to be formed in the optical fiber, two fasteners for fixing the optical fiber, a support for connecting and supporting the two fasteners and the two fasteners And a distance adjusting means for adjusting the distance between the clasps so as to extend at least one Bragg grating positioned therebetween.

상기 지지대는 상기 잠금쇠의 상하에 각각 위치하여 상기 잠금쇠를 연결하는 두 개의 막대이며, 상기 거리조절수단은 상기 두 개의 지지대에 각각 부착되어 조임과 풀림에 의해 거리가 조절되는 나사임을 특징으로 한다.The support is located on the upper and lower sides of the clamp, respectively two bars connecting the clamp, the distance adjusting means is characterized in that the screw is attached to each of the two supports to adjust the distance by tightening and loosening.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 대역폭 가변형 광필터를 도시한 것으로 광섬유(110), 광섬유 브래그 격자(120) 및 신장제어수단(130)으로 이루어진다.Figure 1 shows a variable bandwidth optical filter according to the present invention is composed of an optical fiber 110, an optical fiber Bragg grating 120 and the extension control means (130).

상기 광섬유(110)는 적어도 두 개의 브래그 격자가 형성되어 있으며, 상기 광섬유 브래그 격자(120)는 상기 광섬유(110)에 조사되어진 자외선빔(Ultra-Violet Laser Beam)에 의해 형성되며, 상기 광섬유(110)축을 따라 전파되는 빛 중 굴절률 변조주기와 결정격자에 대해 최대 반사를 이루기 위한 브래그 조건(Bragg Condition)을 만족한다. 상기 신장제어수단(130)은 상기 광섬유(110)에 형성된 브래그 격자의 중심파장을 변경시키기 위해, 상기 광섬유(110)에 형성된 적어도 하나의 브래그 격자를 소정의 길이만큼 신장하여 상기 광필터의 반사 파장의 대역폭을 조절한다.The optical fiber 110 is formed with at least two Bragg gratings, the optical fiber Bragg grating 120 is formed by an Ultra-Violet Laser Beam irradiated to the optical fiber 110, the optical fiber 110 It satisfies the Bragg Condition for achieving maximum reflection of the refractive index modulation period and the crystal lattice among the light propagating along the axis. The extension control unit 130 extends at least one Bragg grating formed in the optical fiber 110 by a predetermined length to change the center wavelength of the Bragg grating formed in the optical fiber 110 to reflect the reflection wavelength of the optical filter. Adjust the bandwidth of

도 2는 도 1의 상기 신장제어수단(130)을 상세히 도시한 것으로 잠금쇠(210), 지지대(220) 및 거리조절수단(230)으로 이루어진다.FIG. 2 illustrates the elongation control means 130 of FIG. 1 in detail and includes a clamp 210, a supporter 220, and a distance adjusting means 230.

상기 잠금쇠(210)는 광섬유 브래그 격자(240)를 고정시키며, 상기 지지대(220)는 상기 잠금쇠(210)를 지지한다. 상기 거리조절수단(230)는 상기 두 개의 잠금쇠(210) 사이에 위치한 적어도 하나의 브래그 격자를 신장시키기 위해, 상기 잠금쇠(210) 사이의 거리를 조정한다.The clasp 210 secures the optical fiber Bragg grating 240, and the support 220 supports the clasp 210. The distance adjusting means 230 adjusts the distance between the catches 210 to extend at least one Bragg grating located between the two catches 210.

도 3a내지 도 3c는 본 발명에 의한 상기 광섬유 브래그 격자의 광학적 특성을 도시한 것으로, 상기 광섬유 브래그 격자는 특정한 파장대의 빛만을 반사시키는 기능을 가지고 있다. 이는 광섬유에 주기적인 굴절률 변화 분포가 새겨져 있기에 가능한 것이다. 이러한 상기 광섬유 브래그 격자의 스펙트럼이 도3a에 도시되었다. 상기 광섬유 브래그 격자중 중심파장이 다른 두 광섬유 브래그 격자를 하나의 광섬유에 형성한다. 이때 중심파장이 다른 정도는 신장제어장치로 중심파장을 똑같이 맞출 수 있을 정도이어야 한다. 이 한 쌍의 상기 광섬유 브래그 격자(120,240)에 의해 만들어지는 스펙트럼은 도3b와 같다. 그리고 두 개의 상기 광섬유 브래그 격자(120,240)중 중심파장이 보다 짧은 상기 광섬유 브래그 격자(240)에 상기 신장제어장치(130)를 달아서 신장을 줌으로써 두 개의 상기 광섬유 브래그 격자(120,240)의 스펙트럼이 겹치게 만든다. 이 그림이 도3c에 나타난다. 이때 상기 광섬유 브래그 격자(240)의 신장을 조절하면, 두 개의 상기 광섬유 브래그 격자(120,240)의 스펙트럼이 겹쳐지면서 신장정도에 따라서 합쳐진 스펙트럼의 모양이 달라지므로 스펙트럼의 대역폭을 조정할 수 있게 된다.3A to 3C illustrate optical characteristics of the optical fiber Bragg grating according to the present invention, and the optical fiber Bragg grating has a function of reflecting only light of a specific wavelength band. This is possible because of the periodic distribution of refractive index changes in the optical fiber. The spectrum of this optical fiber Bragg grating is shown in FIG. 3A. Two optical fiber Bragg gratings having different center wavelengths are formed in one optical fiber. In this case, the difference in the center wavelength should be such that the center wavelength can be equally adjusted by the extension control device. The spectrum produced by the pair of optical fiber Bragg gratings 120 and 240 is shown in FIG. 3B. In addition, the spectrum of the two optical fiber Bragg gratings 120 and 240 is overlapped by extending the extension control device 130 to the optical fiber Bragg grating 240 having a shorter center wavelength among the two optical fiber Bragg gratings 120 and 240. . This figure is shown in Figure 3c. In this case, when the elongation of the optical fiber Bragg grating 240 is adjusted, the spectrums of the two optical fiber Bragg gratings 120 and 240 overlap and the shape of the combined spectrum varies according to the degree of elongation, thereby adjusting the bandwidth of the spectrum.

본 실시예에 의한 실험결과가 도4a에서 도 4d에 나타나있다. 도4a는 두 개의 상기 광섬유 브래그 격자의 중심파장을 나타내는 것으로 각각 대역폭이 0.3nm이며, 두 개의 상기 광섬유 브래그 격자(120,240)중 좀더 짧은파장의 것이 상기 광섬유 브래그 격자(240)이고, 좀더 긴파장의 것이 상기 광섬유 브래그 격자(120)이다. 따라서 상기 광섬유 브래그 격자(240)에 상기 신장제어장치(130)를 달아서 상기 광섬유 브래그 격자(240)를 신장시킨다. 도4b는 상기 신장제어장치(130)에 의해 신장된 상기 광섬유 브래그 격자(240)의 파장과 상기 광섬유 브래그 격자(120)의 파장이 합쳐져서 반사도가 28dB이 됨을 나타낸다. 상기 도4b의 상태에서 상기 광섬유 브래그 격자 (240)에 신장을 더 주게 되면 도4c와 같이 대역폭이 넓어지게된다. 이때 상기 도4c에 나타난 대역폭은 0.53nm를 이루었다. 그리고 도4d는 상기 광섬유 브래그 격자(240)에 신장을 보다 많이 주게되면, 상기 광섬유 브래그 격자(240)의 스펙트럼이 상기 광섬유 브래그 격자(120)의 스팩트럼을 지나서 도4a와 반대의 결과를 나타낸다.Experimental results according to the present embodiment are shown in Figs. 4A to 4D. 4A shows the center wavelengths of the two optical fiber Bragg gratings, each having a bandwidth of 0.3 nm, and the shorter wavelength of the two optical fiber Bragg gratings 120 and 240 is the optical fiber Bragg grating 240, and the longer wavelength is shown. This is the optical fiber Bragg grating 120. Therefore, the optical fiber Bragg grating 240 is attached to the stretch control device 130 to extend the optical fiber Bragg grating 240. 4B shows that the wavelength of the optical fiber Bragg grating 240 extended by the stretch control device 130 and the wavelength of the optical fiber Bragg grating 120 are combined to bring the reflectivity to 28 dB. If the fiber Bragg grating 240 is further stretched in the state of FIG. 4B, the bandwidth becomes wider as shown in FIG. 4C. At this time, the bandwidth shown in Fig. 4c achieved 0.53nm. 4D shows that when the extension of the optical fiber Bragg grating 240 is given more, the spectrum of the optical fiber Bragg grating 240 passes through the spectrum of the optical fiber Bragg grating 120 and is opposite to that of FIG. 4A.

본 발명에 의하면, 하나의 광섬유에 두 개 이상의 광섬유 브래그 격자를 형성시켜 광섬유 브래그 격자에 신장제어장치를 이용하여 대역폭을 가변시킬 수 있으므로 광필터의 성능을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, since two or more optical fiber Bragg gratings are formed in one optical fiber, the bandwidth can be varied by using an extension control device in the optical fiber Bragg grating, thereby improving the performance of the optical filter.

Claims

In the optical filter for reflecting a predetermined wavelength component using a Bragg grating,

An optical fiber in which at least two Bragg gratings are formed; And

And extending control means for controlling the bandwidth of the reflected wavelength of the optical filter by extending the at least one Bragg grating formed in the optical fiber by a predetermined length to change the center wavelength of the Bragg grating formed in the optical fiber. Bandwidth variable optical filter.

According to claim 1, wherein the stretching control means

Two fasteners respectively positioned in front and rear of at least one Bragg lattice to be formed in the optical fiber, and fixing the optical fiber;

A support for connecting and supporting the two catches; And

And a distance adjusting means for adjusting a distance between the clasps to extend at least one Bragg grating positioned between the two clasps.

The method of claim 2, wherein the support is

Two rods positioned above and below the clamp to connect the clamp,

The distance adjusting means

Bandwidth variable filter, characterized in that the screws are attached to each of the two supports are adjusted to the distance by tightening and loosening.