KR20010041065A - 광섬유 감쇠기 및 감쇠 시스템 - Google Patents

광섬유 감쇠기 및 감쇠 시스템 Download PDF

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KR20010041065A
KR20010041065A KR1020007009103A KR20007009103A KR20010041065A KR 20010041065 A KR20010041065 A KR 20010041065A KR 1020007009103 A KR1020007009103 A KR 1020007009103A KR 20007009103 A KR20007009103 A KR 20007009103A KR 20010041065 A KR20010041065 A KR 20010041065A
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controllable
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optical fiber
stimulus
control
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KR1020007009103A
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에이.와고너 그레고리
제이.맥켈리언 케빈
오.제임슨 개리
Original Assignee
케빈 알. 스튜어트
몰레큘러 옵토일레트로닉스 코퍼레이션
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Abstract

본 발명은 광섬유(30)로부터 광에너지를 제어할수 있게 추출하여 광섬유(30)를 통해 전달된 광신호를 감쇠하는 제어 광섬유 감쇠기 및 감쇠 시스템(100)에 관한 것이다. 일 태양에서, 재료가 광섬유(30)의 부분으로부터 제거되어 광에너지가 추출할수 있는 면을 노출시킨다. 제어가능한 재료는 굴절률에 영향을 주는 가해진 변경 가능한 자극에 따라 광에너지을 제어할수 추출하기 위해 면에 형성되어 있다. 개량된 실시예에서, 제어가능한 재료는 노출된 면에 형성되어 광섬유로부터 추출된 광에너지의 양을 제어하기 위해 형성되어 있고 벌크재료는 추출된 광에너지가 방사되는 제어가능한 재료위에 형성되어 있다.

Description

광섬유 감쇠기 및 감쇠 시스템{FIBER OPTIC ATTENUATORS AND ATTENUATION SYSTEMS}
여러 시스템 부품에 들어오는 광신호 레벨을 정확히 제어하기 위해 광섬유 시스템이 흔히 필요하다. 특히, 시험 및 개발의 특성화 단계에서 이러한 시스템을 특히 필요로 한다. 제어 광 감쇠기는 예를들어, 고속 광수신기의 광전자 응답을 특성화하여 최적화 하는데 이용된다. 여기서, 검출 응답도는 포토다이오드에 입사하는 평균 광 전력에 의존한다.
대부분의 제어 섬유 광 감쇠기는 박막흡수 필터에 현재 상업적으로 의존하여 이용된다. 광통로 길이를 흡수재료 내에서 변경시키 위한 필터를 회전하가나 슬라이딩하는 것과 같은 기계적인 수단을 이용함으로써 제어 감쇠가 성취된다. 이는 장치의 응답속도, 전체 기계적인 안정도, 제어 감쇠 삽입 손실 및 광 재 반사에 악영향을 준다. 일반적으로, 깨진 섬유설계로 인해 고삽입 손실 및 큰 사이즈와 같은 여러 단점이 발생하게 된다. 이러한 보정 계량으로 인해 코스트와 사이즈가 부가되지만 이러한 요인들이 최소화될수 있다. 요구되는 것은 광섬유 코어를 그대로 유지하면서 섬유로부터의 방사손실의 제어를 통해 제어 감쇠를 성취 할수 있는 제어 섬유 광감쇠 및 감쇠 시스템을 개량하는 것이다.
본발명은 광섬유를 통해 전달된 광에너지를 감쇠하는 제어 감쇠기 및 감쇠 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 요점은 명세서의 결론부에서 특히 청구하였다. 그러나, 장점 및 목적과 합께 실행의 구조 및 방법에 대하여 바람직한 실시예와 수반한 도면의 다음 상세한 설명을 참고하면 최상의 이해가 될 것이다.
도 1a는 본발명을 따른 제어 광섬유 감쇠기의 제 1실시예의 측단면도.
도 1b는 도 1a의 제어감쇠기의 단면도.
도 2a-b는 손실특성화대 섬유측연마의 3개의 예시적 레벨에 대한 벌크(예를들어, 액체)오버레이의 굴절률을 도시한 (퍼센트 및 데시벨의)그래프.
도 3a는 도 1a-1b의 제어감쇠기의 재료 인터페이스의 상세도와 광섬유에 전달될 광에너지의 예시적 모드 프로파일의 도면.
도 3b는 본발명의 제어 광섬유 감쇠기의 제 2클래딩 구동실시예의 재료 인터패이스의 상세도.
도 4a-b는 도 3a-b의 제어 감쇠기의 스팩트럼 성능의 각각의 그래프.
도5는 측면 연마 광 감쇠기의 전략적인 굴절률대 합성감쇠의 그래프.
도6a는 도 3b의 제 2클래딩 구동 제어 감쇠기의 측단면도.
도6b는 클래딩이 기판블록에 실장된 방사없이 광섬유로부터 제거된 본발명의 클래딩 구동 제어감쇠기의 개량의 측단면도.
도 7은 본발명을 따른 예시적인 감쇠 시스템의 기능블록도.
도 8은 도 7의 감쇠 시스템의 예시적인 개략도.
본발명은 1300nm 및 1550nm의 전기통신 스팩트럼 원도우 또는 흥미대상의 기타 파장, 특히 단일 모드 전파가 발생하는 파장에서 작동하도록 설계된 광섬유 감쇠기(예를들어, 가변 광감쇠기("VOA")) 및 감쇠 시스템에 관한 것이다. 이러한 장치는 간단한 융해 이음 또는 접속에 의해 광섬유망 또는 시스템에 설치되어 바람직한 양까지 광신호레벨을 감쇠 시킨다. 제어 재료층의 열 또는 전기 제어를 이용함으로써 제어감쇠가 성취된다. 이장치는 시험 및 특성화단계에서 광섬유 시스템에서 제어감쇠 또는 작동개방중 능동제어을 위해 이용될수 있다.
본 발명의 측면 연마 섬유("SPF")장치는 고유 섬유 연속성으로 인한 종래의 파괴된 광섬유 접근방식의 개량이다.
본 발명의 제어 감쇠기의 제 1실시예에서, 섬유가 블록에 장착되어 코어의 최근접(예를들어, 수마이크론)내에서 연마된다. (유효 섬유 모드 굴절률에대해)개략적으로 정합된 굴절률을 가지는 제어 벌크 재료(bulk material)가 연마된 면에 붙여진다. (예를들어, 전자 또는 열-광학효과을 이용하여)벌크재료의 굴절률을 조절함으로써, 광섬유로부터 추출된 광에너지의 제어량이 야기되어 제어가능한 감쇠를 성취한다.
제어 감쇠기를 포함하는 감쇠 시스템은 제어 가능한 재료에 바람직한 레벨 자극에 따라 제어 가능한 자극 또는 전달된 광 에너지의 레벨을 감지하기 위해 광섬유에 커플된 감지회로로부터 수신된 감지된 레벨 자극을 가하는 것을 개재하고 있다.
본발명의 제어 감쇠기의 개량된 실시예에서, 섬유가 클래딩을 통하여 코어까지 연마되고 얇은 제어 가능한 재료가 섬유와 높은 굴절률 벌크 오버레이 재료I(bulk overlay material)사이에 위치한다. (클래딩의 굴절률과 대략 정합하는)제어가능한 재료의 굴절률은 변화여 나머지 클래딩의 유효 광 두께(굴절률 x실제두께)를 효과적으로 변화시킨다. 이 개량된 클래딩 구동("CD")제어 감쇠기는 흥미의 범위의 파장에서 스팩트럼적으로 편평한 광감쇠를 제공함과 동시에 SPF아퀴텍쳐의 고유의 모든 장점을 보유한다. 광섬유를 보유하는 일반적으로 이용되는 반경블록이 제거됨으로써 장치의 사이즈가 감소하게되어 광섬유 자체보다 크지 않게 되는 설계를 개시하고 있다.
이와 관련하여, 본발명은 제 1실시예에서, 광섬유을 통해 전달된 광에너지를 감쇠하는 감쇠 시스템에 관한 것이다. 제어 감쇠기가 제거된 재료를 갖는 광섬유의 량에 대하여 배열됨으로써 적어도 광 에너지의 어느것이 제어할수 있게 추출 될수있는 면을 노출시킨다. 감쇠기는 면위에 형성되어 굴절률에 영향을 주는 가해진 변경 가능한 자극에 따라 광 에너지를 제어할수 있게 추출하는 제어 가능한 재료를 포함한다. 레벨감지회로는 광섬유에 커플되어 전달된 광 에너지의 부분의 레벨을 감지하여 감지된 레벨 자극을 제어회로에 공급하며, 이 제어회로는 제어감쇠기에 커플 되어 레벨감지회로로부터 수신된 감지된 레벨에 따라 제어 가능한 재료에 변경가능한 자극을 가한다.
제어 가능한 재료에 가해진 변경 가능한 재료는 예를 들어, 온도(열-광 효과) 또는 (전자-광효과)일 수 있다.
개량된 제 2실시예에서, 본발명은 광섬유를 통해 전달된 광 에너지를 감쇠하는 클래딩 구동("CD") 제어 감쇠기에 관한 것이다. 제어 감쇠기는 제거된 재료를 가진 광섬유의 부분에 대하여 배열되어 전달될 광 에너지의 적어도 어느 것이 추출될 수있는 면을 노출시킨다. 제어 감쇠기는 노출된 면위에 형성되어 굴절률에 영향을 주는 제어 가능한 재료에 가해진 변경 가능한 자극에따라 광섬유로부터 추출된 광 에너지의 양을 제어하는 제어 가능한 재료를 포함한다. 이외에, 제어 가능한 재료위에 형성된 벌크재료는 추출된 광에너지가 방사되는 곳이다.
이 실시예에서, 제어 가능한 재료는 클래딩의 굴절률과 대략적으로 정합하는 제어가능한 반사률을 갖고 제어 가능한 재료위에 형성된 벌크재료는 광섬유의 유효 모드 굴절률보다 높은 고정된 굴절률을 갖는다.
본 발명의 제어 광섬유 감쇠기 및 감쇠 시스템은 광섬유의 광전력투과가 필요한 응용분야에서 가치가 있다. 감쇠기는 감쇠의 스팩트럼 편평도가 관련된 응용분야에 특히 유용하다. 섬유의 연속성으로 인해, 이들 장치는 삽입손실, 재반사(높은 귀환손실), 분극 무 민감도, 소형 사이즈, 저 코스트 및 대량생상의 고유의 이득이 발생하게 된다.
본 발명의 원리에 따라, 도 1a-b는 제어 가능한 감쇄기의 제 1실시예(100)를 도시한 것으로, 단일 모드 광섬유(30)(예를 들어, telecommunications Coring SMF-28)가 코어(40)에 인접한 클래딩(50)를 통하여 측면이 연마됨으로써, 면(65)을 통하여 광섬유에서 전달된 광에너지의 무한소 말미를 노출시킨다. 일반적으로, 나머지 클래딩 두께는 약10㎛보다 작다. 광클래딩의 연마면(65)을 걸쳐서 벌크 재료(60)를 붙여서 광 코어로부터 광에너지를 추출할수 있다. 벌크재료의 굴절률은 광섬유의 유효 모드 굴절률(nef)보다 약간 작거나 거의 같아야 한다. 이 굴절률은 섬유 코어 및 클래딩 및 섬유코어 크기에 의존하지만, 항상 섬유코어와 피복 굴절률 사이에 있게 된다. 벌크재료의 굴절률이 섬유의 유효 모드 굴절률과 일치하는 경우, 최대 광에너지가 섬유로부터 추출된다.
본 발명에 따라서, 그리고, 상세히 후술되어 있듯이, 벌크재료는 제어 가능한 재료로 만들어질수 있다. 즉, 이 벌크재료의 굴절률은 벌크재료에 가해진 자극에 따라 변화할수 있다. 도1a의 실시예에서, 온도 또는 전압변경이 이용될수 있고 제어 가능한 가열소자(또는 전극)(80)가 제어자극(105)에 따라 재료(60)에 대한 변경 가능한 온도(또는 전압)자극을 제공하기 위해 마련되어 있다.
먼저, 감쇠기(100)의 측면 연마 섬유부의 제조, 다음에 손실 특성화; 둘째로, 제어 가능한 감쇠기의 대안적인 실시예(100', 100"); 그리고, 최종적으로 기타 제어 서부 시스템외에 제어 가능한 감쇠기(100(또는 100', 100"))가 후술되어 있다.
측면이 연마된 섬유 제조 /특성화
단일 모드 섬유는 125±㎛로 융해된 실리카 클래딩(50)로 둘러싸인 약간 올라간 굴절률의 8.3㎛직경 코어 영역(40)을 갖는다. 이 모드 필드직경은 1310nm에서는 9.3±0.5㎛이고 1550nm에서는 10.5±0.5㎛이다. SMF-28용 Coring이 제공하는 굴절률은 다음과 같다.
λ=1300nm:ncore=1,4541,nclad=1.4483
λ=1550nm:ncore=1,4505,nclad=1.4447
코어와 이 소형 코어 크기와 결합된 클래딩 굴절률간의 작은 차이로 인해 1190nm이상의 파장을 지닌 광 에너지가 단일 모드 전파로 된다. 따라서, 광섬유는 분산(재료와 도파관 분산의 결합)이 최소이고 감쇠가 작은(＞0.4dB/km)인 1310nm기능으로 설계되었을 지라도 섬유는 스팩트럼 영역모두에서 이용될수 있다.
도1a-b의 측면 연마 제어 감쇠기는 랩핑(lapping) 및 연마기술을 이용하여 제조할수 있다. 섬유는 제어된 반경홈을 포함하는 융해된 실리카 기판블록(20)에서 구현될수 있다. 섬유 클래딩(50)으로부터 재료가 주위있게 제거된후에야 코어(40)가 설치된다. 이때 면(65)을 통하여 광섬유에 전달된 광에너지의 무한소 필드가 접근할 수 있다. 나머지 피복두께와 홈의 곡률반경에의해 장치 상호작용 길이가 제어될 수 있다.
섬유 코어가 램핑/연마과정을 경유해 놓일 때, 다중 액체 적하 절차가 수행되어 측면연마 섬유의 손실을 특성화한다. 이러한 절차는 공지된 굴절률의 일련의 벌크 오버레이(예를들어, 액체, 오일)를 섬유의 연마면에 위치시키는 것과 관련이 있다. 이는 오일과 측면 연마 섬유사이의 경계면이 섬유면으로 항상 양호하고 특별한 방법으로 면/ 오일 경계면을 처리할 필요가 없다는 장점을 지니고 있다.
한세트의 Cargile Index Liquids가 양호하게 특정된 굴절률과 분산곡선에 이용된다. 따라서, 각각의 제조된 측면 연마 섬유의 정밀한 손실/굴절률 특성이 얻어질수 있다. 이 측정에 사용된 각각의 액체는 지정된 nD값을 갖는다. 여기서, 첨자 D는 소듐 D-라인 파장(λ=589nm)을 나타낸다.
분산식을 이용하여 응답에 의해 흥미의 스팩트럼 영역, 즉 1300nm 또는 1550nm로 조절될 수 있다. 도 2a-b는 백분율 및 데시벨의 광에너지 전달 대 상이한 나머지 클래딩 두께(즉, 24%, 65% 및 91%연마된 클래딩 레벨)를 갖는 3측면 연마 섬유에 대한 액체 굴절률 응답을 도시한 것이다. 섬유 모드 유효 굴절률(nef)이하의 액체굴절률에서, 섬유로부터 광전력이 제거되지 않는다. nef부근에서 전달응답이 급격하게 떨어지고 강한 추출이 관찰된다. nef이상에서, 섬유전달은 점차적으로 설정 레벨의 감쇠에 접근한다.
피복층을 제거하기 전에, 섬유는 광을 효율적으로 안내한다. 클래딩의 부분이 제거되는 경유, 새로운 클래딩이 존재하는데, 이 클래딩은 공기(n=1)로 포위된 융해된 작은 두께의 실리카로 구성되어 있다. 이 혼합 클래딩은 코어의 굴절률보다 작은 유효 피복층 굴절률을 가지기 때문에, 섬유는 도파관으로써 효과적으로 작용한다. 이는 오버레이가 섬유 모드 유효 굴절률이하를 포함하는 굴절률을 가지고 100%광 에너지 전달이 발생한다. 그러나, 액체 굴절률이 nef이상으로 상승하는 경우, 섬유는 누출 도파관으로 작동하고 벌크파(bulk wave)가 액체에서 여기다. 따라서, 전력이 상호작용 영역내의 섬유로부터 누출되고 어느 감쇠가 발생한다. 액체굴절률이 섬유 모드 유효 굴절률(nef)정합하는 경우에 벌크파(bulk wave)에 대한 커플링 효률이 최대이다. 액체 굴절률이 nef이상으로 증가하는 경우, 이 효율이 감소된다.
1300nm 및 1550nm의 Fabry-Perot 레이저 다이오드와 양호하게 제어된 광 전력 미터를 이영하여 전달 측정이 이루어질수 있다.
클래딩로부터 섬유 모드 필드의 무한소 칩투가 더 긴 파장에서 더 크기 때문에, 1550nm에서 동일한 액체 굴절률에 대해 더 강한 감쇠값이 관찰된다.
본 발명에 따라, 상술했듯이, 벌크재료는 측면이 연마된 광섬유의 노출면위에 붙어진다. 벌크 재료(60)는 예를들어, 섬유의 유효 모드 굴절률에 매우 근접한 굴절률을 지닌 제어가능한 중합체(예를들어, 전자 광학 또는 열-광학)로 예를들어, 온도 또는 전압의 변경에 비례하는 굴절률의 변화를 나타낸다. Optical Polymer Research, Inc로부터 얻을 수있는 OPTI-CLADR145는 중합체의 예이다. 따라서, 제어 감쇠기(100, 도 1a-b)는 섬유로부터 광에너지의 제어가능한 량을 추출할수 있게 형성된다. 제어자극(105)을 사용하여 제어되는 가열소자(또는 전극(80)에 의해 감쇠 제어가 제공된다.
예를들어, 최소 열-광응답성을 성취하기 위해, 제어 감쇠기가 작동하여 상술한바와 같이, 결정된 측면 연마 섬유의 가장 민감한 특성 굴절률 응답을 이용한다. 이는 벌크 재료의 굴절률이 광섬유의 유효모드 굴절률(예를들어, nef=1.449)보다 약간 작은 경우, 즉 도 2a-b의 그래프상에 도시된 수직선(99)에 근접하는 경우에 발생한다. 따라서, 이 선(99)은 측면 연마 섬유 제어 감쇠기의 이론적 작동 범위을 일반적으로 설명한다.
대안적인 제어가능한 감쇠의 실시예
상술한 제어 감쇠기의 실시예(100)의 일 태양은 감쇠레벨이 파장에 따라 변할수 있어 다중 파장 투과 시스템의 경우 설계의 문제가 야기된다.
본발명에 따라서, 스팩트럼 성능을 향상시키면서 비침투 측면 연마 섬유 장치의 모든 고유 성능 강도을 유지하는 개량된 클래딩구동("CD")측면 섬유 제어 감쇠기가 개재되어 있다.
도 3a-b는 상술한 벌크 오버레이 제어 감쇠기(100)의 재료 인터패이스와 본발명의 개량된 피복층 구동 제어 감쇠기(100')을 각각 상세히 도시한다. 도3a를 참조하면, 제어 감쇠기는 섬유코어(40) 및 광 에너지가 제어 벌크재료(60)로 추출되는 노출면(50)을 지닌 나머지 부분의 피복층(50)(두께 Cth,예를들어, ＜약 10㎛)을 포함한다. 모드 프로화일(mode profile)은 (층(60)이 상술했듯이, 제어가능한 투과 무한소 말미(91)를 포함하는 재료층에 존재하는 광에너지의 양을 개략적으로 도시한다. 도 3b의 피복층 구동 제어 감쇠기(100')는 광섬유(40')을 포함하지만 클래딩(두께 Cth'예를 들어,약 2㎛)의 나머지 부분(50')은 매우 ??은층 이고 제어재료(60')의 박막(예를들어, 두께,약 10㎛)이 클래딩(50')상에 위치되어 있다. 벌크재료(70')는 층(60')위에 위치하고 높은 굴절률재료이다.
모드 프로파일(90')의 무한소 말미(70')의 노출면(65')을 통해 클래딩의 굴절률과 거의 일치하는 제어재료(60')의 유효 광두께(굴절률 x실제 두께)에의해 결정된 깊이로 높은 굴절률층(70')을 투과한다. 층(60')의 유효광학 두께 (굴절률x 실제 두께)는 상술한 기술, 예를들어, 열-광학 또는 전자 광학 효과에 따라 굴절률을 변화시킴으로써 제어된다.
클래딩구동 실시예(100')와 제어 벌크재료 실시예(100)의 가중 중요한 차이는 (i) (연마된 면상에서)대부분의 섬유 클래딩이 초기에 제거되고 클래딩굴절률과 대치되지만 재료(60')의 제어 가능한 얇은층(예를들어, 1300nm에서 약 1.447의 굴절률을 갖는 더 높은 굴절률을 갖는 열-광학 중합체)과 정합되고 (ii)벌크 오버레이(70')는 더 높은 굴절률, 예를들어, 약 3.5의 굴절률을 갖는 실리콘을 갖는 다는 것이다.
제어 감쇠기 실시예(100, 100')의 스팩트럼 성능을 각각 나타내는 도4a-b에 도시되어 있듯이, 이러한 개량으로 인해, 양호한 스팩트럼 균일성이 성취된다. 이러한 스팩트럼 균일성의 응답은 도5의 감쇠 그패프의 각각의 작동범위(99, 99')를 참조하면 알수 있다. 측면이 연마된 섬유장치의 감쇠는 (i)나머지 클래딩 두께와 (ii)오버레이 재료의 굴절률모두의 감지 기능이다. 제어감쇠기(100)의 제 1실시예에서, 섬유 모드 프로파일의 중요한 부부은 나머지 클래딩내에 전파된다. 따라서, 중요한 감쇠를 성취하기 위해, 측면이 연마된 섬유가 유효 섬유 모드 굴절률(nef)에 가깝게 위치한 굴절률을 가진 벌크재료와 중첩된다. 벌크 재료 굴절률의 조절은 감쇠응답곡선의 매우 날카로운 에지, 즉 대략 수직선(99)을 발생한다.
그러나, 이 에지가 매우 날카롭기 때문에, 감쇠량은 섬유 모드 프로파일의변화에 매우 민감하다. 따라서, 분산과 같은 효과(굴절률대 파장의 변경)는 파장의존 성능을 야기할수 있다. 또 다른 매우 중요한 효과는 섬유모드 자체가 긴 파장에서 크기 때문에 간단히 발생한다. 이로 인해 오버레이로 무한소침투가 증가하게되어 감쇠가 더 높아지게 된다.
클래딩 구동 제어 감쇠기 실시예(100')는 작용이 전체적으로 상이한 전달 함수를 토대로하기 때문에 이들 효과를 제거한다. 도 54의 오른쪽에 도시되어 있듯이, 클래딩 구동 접근 방법은 제어 가능한 클래딩 굴절률 일치층(60')을 이용하여 나머지 클래딩의 효과적인 광학 두께를 조절함으로써 고정된 높은 굴절률을 지닌 벌크재료(70')로의 무한소 말미(91')침투량을 변경시킨다. 다라서, 굴절률이 nef이상으로 위치하는 경우 벌크 재료의 굴절률의 변화에 매우 덜 민감하다. 따라서, 클래딩 구동장치는 수직선(99')을 따라 도5의 오른쪽으로 작동한다. 이것은 파장(도4b)에 거의 독립된 감쇠레벨을 발생 하도록 도시되어 있다.
(소정의 상호작용 길이에 대한 높은 굴절률로 감쇠량을 결정하는)나머지 섬유 클래딩의 소정의 양에 대하여 (예를들어, 열-광효과를 통하여)벌크재료(70')의 굴절률의 변화가 감쇠량을 충분히 변경하지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, 제어 클래딩층 없이 이러한 장치의 응답은 중요하지 않을 수 있다.
이러한 문제의 해결책은 (높은 굴절률 벌크재료을 지닌)감쇠량이 섬유 클래딩의 나머지 두께의 양에 매우 민감하다는 것을 관찰함으로써 알수 있다. 즉,(도 5의 오른쪽의 곡선에서 알수 있듯이)클래딩이 많이 제거됨에 따라서 감쇠가 커진게 된다는 것을 알수 있다. 도 5의 오른쪽으로 전달함수(99')을 따라 작동하는 SPF을 기반으로 하는 장치가 만들어지는 경우, 높은 장치의 민감도와 스팩트럼 평면이 실현될수 있다. 클래딩 구동 제어 감쇠기(100')는 이들 결과를 성취한다.
클래딩 구동 제어 감쇠기(100')에서, 거의 모든 원물(실리카)클래딩(화학적 에칭이 가능할지라도 연마에 의해 일반적으로)이 제거된다. 이는 ＞99%(＞-20dB)높은 굴절률 오버레이 커플러를 일반적으로 야기할수 있다. 그러나, 제거된 클래딩은 유사한(섬유 클래딩 정합된)주위 굴절률을 가지는 (무한소 투과 깊이에 대한 두께와 유사한)제어 재료(60')의 박막과 대치된다. 더구나, 원래 실리카 클래딩의 굴절률보다 적용된 신호(예를들어, 열, 또는 전자-광; 전압)에 대하여 매우 응답적이다. 이 얇은 층의 상부에서 높은 굴절률 벌크 재료(67')가 상술했듯이, 스팩트럼 편평도를 보존하기 위해 적용된다.
주변 조건하에서, 매우 낮은 감쇠을 가진 장치가 야기된다. 그러나, (유효모드 굴절률의 굴절률까지)굴절률을 상승시키는 "대체"크래딩층(60')에 변경가능한 자극을 줌으로써, 이 "대체"클래딩층(60')을 통한 무한소 모드 침투가 변경될수 있어서, 높은 굴절률 벌크 오버레이(70')로의 침투의 깊이는 제어 가능한 감괴를 발생한다. 이 자극을 감소하게되면 대체 클래딩층(60')의 굴절률이 감소하게 되어 저손실 투과를 복귀시킨다. 이들 파라미터에 대한 장치의 고유 무민감도로 인해 벌크재료(70')의 굴절률의 어떤 유도된 변화가 무시될수 있다. 따라서, 클래딩 구동 제어 감쇠기(100')는 높은 응답성 및 스팩트럼 편평도는 물론, 낮은 삽입손실 및 낮은 재반사, 소형 사이즈 및 SPF을 기반으로한 장치의 낮은 손실 특성을 동시에 성취할수 있어서 이들 모두는 이 실시예를 매우 매력적으로 한다.
클래딩 구동 제어 감쇠기의 두 개의 잠재적인 실시예(100' 및 100")의 측,단면도가 도 4b에 도시되어 있다.
일반적으로 상술했듯이, 도 4a의 실시예는 일반적인 SPF반경홈 블록을 기반으로 하여 설계되었는데, 섬유의 반경은 연마시에 편평한 면(65')가 야기되어 이 면을 통하여 광 에너지가 추출될수 있다. 도4b는 반경면(65")을 형성하기 위해 재료를 제거함으로써 제조된 또다른 블록 설계(100")을 도시한 것으로, 이 반경면(65')위에 제어재료(60")와 벌크재료(70')가 섬유의 외경까지 일치되게 형성된다. 클래딩(50")은 가 남는다(약 2㎛의 두께(Cth)). 설계(100'에서 SPF블록을 제거함으로써 장치의 크기가 감소하게되어 섬유자체보다 그리 크지 않다.
당업자라면, 상술한 실시예(100)는 블록 설계를 이용하여 제조할 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다.
제어 감쇠기를 이용한 감쇠 시스템(들)
도 7은 제어 감쇠기(100)(또는 100' 또는 100")을 이용한 예시적인 감쇠 시스템(500)을 도시한다. 감쇠 시스템(500)은 제어 감쇠기(100)(또는 100' 또는 100"), 제어회로(300) 및 연산 레벨 감지회로(200)를 포함한다. 제어회로(300)는 제어자극(105)을 제어 감쇠기(100)에 공급하여 n제어 자극(온도 또는 전압을 변경함으로써 제어 가능한 재료의 굴절률을 변경한다. 제어회로(300)는 예를들어, 사용자로부터 임의의 입력으로 바람직한 레벨자극(305)을 수신하고 제어자극(105)을 함수로써 조절한다. 제어회로(300)는 또한, 레벨감지회로(200)로부터 임의의 감지레벨 자극을 수신한다. 이 감지된 레벨자극은 감쇠기(100)에 의해 감쇠전후 모두에 광에너지의 측정된 레벨의 양 일수 있다. 이 감지된 레벨자극과 바람직한 레벨자극을 비교함으로써, 제어회로(300)는 바람직한 입력 레벨자극과 감지된 레벨 자극이 정합할때까지 제어자극(105)의 값을 변화 할 수 있다.
예시적인 감쇠 시스템(500)은 도8에 개략적으로 도시되어 있다. 제어 감쇠기(100)는 섬유에서 전파하는 광 전력의 작은 부분을 연결하는 1%섬유 커플러(스플리터(210, 230)에 의해 선행되고 추종된다. 디커플된 광(decoupled light)은 특성화된 광 검출기(220, 240)에 운반되고 발생한 광전류가 비율계(ratiometer)에 의해 분석된다. 비교회로(310)는 비율계 및/또는 바람직한 레벨 자극(305)의 감지된 레벨 자극 출력을 수신하여 신호를 온도제어기(320)에 전달한다. 온도 제어기는 제어자극(105)을 제어 감쇠기(100)에 공급하여 변경 가능한 자극(온도 또는 전압)과 제어 가능한 재료의 굴절률을 변경한다. 이 방법에서, 광 감쇠레벨(광전류량)이 정합될 때 까지 교정된 감쇠조절신호(305)(사용자 또는 시스템 입력)와 직접적으로 비교된다. 이 피드백 루우프는 제어 가능한 감쇠기에 의해 실행된 감쇠를 제어함으로써 정확한 성능을 보장한다.
또한, 본발명은 개재된 제어 감쇠기와 감쇠 시스템을 형성하고 이용하는 방법 및 상술한 감쇠방법에 관한 것이다.
당업자라면, 본발명은 i)제어된 주위 조건하에서 제어 가능한 재료층이 소정의 굴절률로 설계되어, 감쇠의 소정의 고정레벨이 야기되어 제어 가능한 재료에 가해진 변경 가능한 자극의 필요성을 제거하는 고정된 설정 점 감쇠기(fixed set point attenuator)와 ii)고정감쇠레벨이 바람직하고 변경 가능한 자극이 제어 가능한 재료의 굴절률에 무의도적으로 영향을 주는 주위조건을 변경하는 기능으로 제어 가능한 재료에 적합하게 적용되는 적합 감쇠에 연장할 수 있다는 것을 알수 있을 것이다.
본 발명이 바람직한 실시예을 참고로 도시하고 설명했을 지라도, 당업자라면 발명의 정신 및 범위내에서 여러 수정과 변경이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 광섬유 코어를 그대로 유지하면서 섬유로부터의 방사손실의 제어를 통해 제어 감쇠를 성취 할수 있는 제어 섬유 광감쇠 및 감쇠 시스템을 개량하는 효과가 있다.

Claims (29)

  1. 광섬유의 부분에 대하여 배열되어 있으며, 재료가 상기 광섬유의 부분으로부터 제거되어, 적어도 어느 광에너지을 추출할수 있는 면을 노출시키므로써 상기 광섬유를 통해 투과된 광에너지를 감쇠하는 제어 감쇠기에 있어서,
    상기 노출된 면에 형성되어, 굴절률에 영향을 주는 제어 가능한 재료에 가해진 변경가능한 자극에 따라 광섬유로부터 추출된 광에너지의 량을 제어하는 제어가능한 재료와;
    상기 추출된 광에너지가 방사하는 제어가능한 재료위에 형성된 벌크재료를 구비한 것을 특징으로하는 제어 감쇠기.
  2. 제 1항에 있어서,
    광섬유로부터 제거된 재료는 코어를 포위하는 클래딩의 부분이고,
    제어가능한 재료는 클래딩의 굴절률을 대략 정합하는 제어가능한 굴절률이고,
    제어가능한 재료상에 형성된 벌크재료는 광섬유의 유효모드 굴절률보다 큰 고정된 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 제어 감쇠기.
  3. 제1항에 있어서,
    제어가능한 재료에 가해진 변경 가능한 자극은 온도 또는 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 감쇠기.
  4. 제 1항의 제어 감쇠기와;
    이 제어감쇠기에 커플되어 제어가능한 재료에 가해진 변경 가능한 자극의 값을 제어하는 제어회로를 구비한 것을 특징으로 하는 감쇠시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 광섬유에 커플되어 적어도 전달된 광 에너지의 부분의 레벨을 감지하여 감지된 레벨 자극을 상기 감지된 레벨에 따라 상기 제어회로에 공급하는 레벨 감지 회로를 더 포함하며;
    상기 제어회로는 감지된 레벨자극에 따라 제어 가능한 재료에 가해진 변경가능한 자극의 값을 제어하는 것을 특징으로 하는 감쇠시스템.
  6. 광섬유를 통해 전달된 광에너지를 감쇠하는 제어 감쇠기 형성 방법에 있어서,
    광섬유의 부분으로부터 재료를 제거하여 전달된 적어도 어떤 상기 광에너지를 추출할수 있는 면을 노출시키는 단계와;
    상기 면에 형성되어, 가해질 변경 가능한 자극 의해 유도된 굴절률 변경에 따라 광섬유로부터 추출된 광 에너지의 양을 제어하는 제어 가능한 재료를 형성하는 단계와;
    상기 제어 가능한 재료에 형성되어 상기 추출된 광에너지가 방사되는 벌크재료를 형성하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 제어 감쇠기 형성 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    광섬유로부터 제거된 재료는 코어를 둘러싸는 클래딩의 부분이며,
    상기 제어가능한 재료는 클래딩의 굴절률과 대략 정합하는 제어 가능한 굴절률을 갖도록 형성되어 있으며,
    제어 가능한 재료상에 형성된 벌크재료는 광섬유의 유효모드 굴절률보다 더높은 고정된 굴절률을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 제어 감쇠기 형성 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    제어 가능한 재료에 가해질 변경 가능한 자극은 온도 또는 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 감쇠기 형성 방법.
  9. 청구항 6의 방법에 따라 제어 가능한 감쇠기를 형성하는 단계와;
    상기 제어 가능한 감쇠기에 커플되어 제어 가능한 감쇠기에 가해질 변경가능한 자극의 값을 제어하는 제어회로를 제공하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템 형성 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    광섬유에 커플되어 전달된 광 에너지의 최소한의 부분의 레벨을 감지하여 상기 감지된 레벨에 따라 감지된 레벨자극을 상기 제어회로에 공급하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제어회로는 감지된 레벨자극에 따라 제어 가능한 재료에 가해질 변경가능한 자극의 값을 제어하기 위해 형성된 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템 형성 방법.
  11. 코어를 광섬유의 부분은 제거된 코어를 둘러싸는 클래딩의 부분을 지니며, 상기 코어를 통해 전달된 광 모드 필드의 무한소 말미를 노출시키므로써 상기 광섬유의 코어를 통해 전달된 광에너지 감쇠 제어 방법에 있어서,
    무한소 말미가 투과하는 광섬유의 상기부분에 위치한 벌크재료를 이용하여 광 모드 필드의 무한소 말미로부터 광에너지를 추출하는 단계와;
    벌크재료와 광섬유의 코어사이에 위치하여 제어가능한 재료의 굴절률을 변화를 포함하는 벌크재료로의 무한소말미의 투과 깊이을 변경하도록 제어가능한 재료를 이용하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 광에너지 감쇠 제어 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    외경과 코어사이의 대부분의 클래딩은 광섬유의 부분으로부터 제거되고;
    제어 가능한 재료를 이용하는 상기 단계는 굴절률을 변경함으로써 유효 광두께를 변경하여 벌크재료로의 무한소 말미로의 투과 깊이을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광에너지 감쇠 제어 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어 가능한 재료는 클래딩의 굴절률에 대략 정합하는 제어 가능한 굴절률을 갖고;
    벌크재료는 광섬유의 유효 모드 굴절률보다 높은 고정된 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 광 에너지 감쇠 제어 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제어 가능한 재료를 이용하는 단계는
    가해진 온도 또는 전압 자극을 변경함으로써 제어 가능한 재료의 굴절률을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 에너지 감쇠 제어 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 광섬유에서 전달된 광 에너지의 부분의 레벨을 감지하는 단계를 더 포함하며;
    제어 가능한 재료를 이용하는 상기 단계는 상기 광섬유에서 전달된 광에너지의 부부의 감지된 레벨에 따라 제어 가능한 재료의 굴절률을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 에너지 감쇠 제어 방법.
  16. 광 에너지를 통해 전달된 광 에너지 감쇠 시스템에 있어서,
    광섬유의 부분으로부터 재료가 제거되어 있으며, 상기 광섬유의 부분에 대하여 배열되어 어느 광 에너지의 최소한의 부분이 제어할수 있게 추출되는 면을 노출시키며, 상기 면에 형성되어 굴절률에 영향을 주는 상기 제어가능한 재료에 가해진 변경 가능한 자극에 따라 상기 광 에너지를 제어할수 있게 추출하는 제어 가능한 재료를 포함하는 제어 감쇠기와;
    상기 광섬유에 커플되어 전달된 광 에너지의 부분의 레벨을 감지하여 감지된 레벨 자극을 공급하는 레벨 감지 회로와;
    제어 감쇠기에 커플되어, 레벨가지회로로부터 수신된 감지된 레벨 자극에따라 제어 가능한 재료에 가해진 제어 가능한 자극의 양을 제어하는 제어회로를 구비한 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    제어 가능한 재료에 가해질 변경 가능한 재료는 온도 또는 전압을 포함하며;
    상기 제어회로는 제어자극을 상기 제어 감쇠기에 공급하여 상기 제어 가능한 재료에 가해질 온도 또는 전압을 변경하는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템.
  18. 제 17항에 있어서,
    제어 감쇠기는 상기 제어회로로부터 상기 제어 자극을 수신하는 입력을 지니며, 상기 제어 가능한 재료에 대하여 배열되어 상기 제어 자극에 따라 온도 또는 전압 및 이에 따른 굴절률을 변경하는 제어 가능한 가열소자 또는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 레벨 감지 회로는 상기 제어 가능한 감쇠기에 의한 추출전에 상기 광섬유에 전달된 광 에너지의 양을 감지하는 제 1감지회로와;
    상기 제어 가능한 감쇠기에 의한 추출 후에 상기 광섬유에 전달된 광에너지의 양을 감지하는 제 2감지회로와;
    상기 제어 가능한 감쇠기에 의해 추출전후 광 에너지의 감지된 양에 따라 상기 광섬유로부터 추출된 광 에너지의 레벨을 결정하여 추출된 광에너지의 상기 레벨을 기반으로 감지된 레벨 자극을 제어회로에 공급하는 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템.
  20. 제 19항에 있어서,
    감지된 레벨 자극과 가해진 바람직한 레벨을 비교하고 상기 차이를 토대로 제어 가능한 감쇠기에 제공된 제어 자극의 값을 변경하는 비교회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템.
  21. 제 20항에 있어서,
    제어 가능한 재료에 가해진 변경 가능한 자극은 온도 또는 전압을 포함하고, 제어회로는 제어자극을 상기 제어 가능한 감쇠기에 공급하여 상기 제어 가능한 재료에 가해진 온도 또는 전압을 변경하는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템.
  22. 제 21항에 있어서,
    제어가능한 감쇠기는 상기 제어회로로부터 상기 제어자극을 수신하는 입력을 가지며, 상기 제어 가능한 재료에 대해 배열되어 상기 제어자극에 따라 온도 또는 전압 및 이에 따른 굴절률을 변경하는 제어가능한 가열소자 또는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템.
  23. 제 21항에 있어서,
    제어 감쇠기는 추출된 광 에너지가 방사되는 제어 가능한 재료위에 형성된 벌크재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템.
  24. 제 23항에 있어서,
    광섬유로부터 제거된 재료는 코어를 둘러싸는 클래딩의 부분이고;
    제어 감쇠기의 제어 가능한 재료는 클래딩의 굴절률을 개략 정합하는 제어가능한 굴절률을 가지고;
    제어 가능한 재료위에 형성된 벌크재료는 광섬유의 유효 모드 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템.
  25. 광섬유을 통해 전달된 광에너지를 감쇠하는 감쇠 시스템 형성 방법에 있어서,
    광섬유의 부분으로부터 재료을 제거하여 전달된 상기 광에너지의 적어도 어느것이 추출될수 있는 면을 노출하는 단계와;
    가해질 변경 가능한 작동에 의해 유도된 굴절률 변경에 따라 광섬유로부터 추출된 광에너지의 량을 제어하기 위해 상기 면에 형성된 제어 가능한 재료를 형성하는 단계와;
    상기 광섬유에 커플되어 전달된 광에너지의 부분의 레벨을 감지하여 감지된 레벨 자극을 공급하는 레벨감지 회로를 제공하는 단계와;
    이 레벨 감지 회로로부터 수신된 감지된 레벨 자극에 따라 제어 가능한 재료에 가해질 변경 가능한 자극의 값을 제어하는 제어회로를 제공하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템 형성 방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    제어 가능한 재료에 가해질 변경 가능한 자극은 온도 또는 전압을 포함하고, 제어회로는 제어자극을 제어 가능한 재료에 공급하도록 형성되어 온도 또는 전압을 변경하는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템 형성 방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 제어회로로부터 제어자극을 수신하는 입력을 가지며 제어 가능한 재료에 대해 배열되어 상기 제어 자극에 따라 온도 또는 전압 이에 따는 굴절률을 변경하는 제어 가능한 가열소자 또는 전극을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템 형성 방법.
  28. 제 25항에 있어서,
    추출된 광 에너지가 방사되는 제어 가능한 재료위 벌크재료를 형성하는 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템 형성 방법.
  29. 제 28항에 있어서,
    광섬유로부터 제거된 재료는 코어를 둘러싸는 클래딩의 부분이고;
    제어 가능한 재료는 클래딩의 굴절률과 개략 정합하는 제어 가능한 굴절률을 갖도록 형성되어 있고;
    제어가능한 재료위해 형성된 벌크재료는 광섬유의 유효모드 굴절률보다 큰 고정된 굴절률을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 감쇠 시스템 형성 방법.
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