KR20050030332A - 기계적 파장가변 광섬유 장주기격자 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA)의 이득 평탄화, 대역 통과 필터, 분산 보상 기술 등으로 그 응용범위가 다양한 장주기격자를 기계적인 V홈 형태의 평판을 이용하여 구현하는 것에 대한 발명이다.

현재까지의 장주기 광섬유격자는 주로 UV(Eximer) 레이저를 이용한 장주기격자가 주를 이루었다.

하지만 이러한 방법은 고가의 광원을 필요로 하며 장주기 격자의 효율을 높이기 위한 수소 로딩 등의 제작 공정상 장시간이 소요되며, 또한 투과파장과 투과세기를 조절하기가 어렵다는 단점이 있다.

본 발명에 따른 모터화한 기계적 장주기격자는 압력과 격자의 개수를 달리하면서 투과되는 투과세기를 조절할 수 있고 또한 V홈 평판의 각도를 달리하면서 투과파장을 변환시킬 수가 있다.

Description

기계적 파장가변 광섬유 장주기격자 제작방법{Mechanically tunable long period gratings}

본 발명은 어븀첨가 광섬유증폭기(EDFA)의 이득 평탄화, 대역통과필터, 분산보상 기술 등으로 그 응용범위가 다양한 장주기격자를 기계적인 V홈 형태의 평판을 이용하여 제작하는 방법에 관한 것이다.

광통신에서 장주기격자는 주로 자외선(UV) 레이저를 사용하여 만들어져 왔으며 그 응용범위가 대역통과 필터나 어븀첨가 광섬유증폭기, 광손실 장치, 분산보산 장치등으로 많이 쓰여져왔다.

하지만 그 제작 방법이 복잡하고 고가라는 단점 뿐만 아니라 한번 제작된 장주기격자는 투과파장이나 투과세기를 변화시킬 수 없다는 한계가 있었다.

따라서 저가이며 제작하기 용이한 장주기격자 기술이 연구되어 왔다.

국내특허 출원번호 10-2001-0025332호에는 마이크로벤딩을 이용한 장주기격자 기술이 개시되어 있으나 이는 여러개의 탄소봉을 나열하여 장주기격자를 제작하는 방법으로서, 탄소봉의 정열과 내구성에 문제가 있으며 투과파장을 변화시키기 위해서는 두께가 다른 탄소봉을 매번 교체해야하는 문제가 있었다.

본 발명에서는 V홈 평판 장주기격자에 회전모터, 수직/수평 이동 모터를 장착함으로써 격자 간격과 격자에 가해주는 압력, 격자 개수를 변화시킬 수 있다.

이를 통해서 투과파장과 투과세기를 동시에 변화시킬 수 있는 장주기격자를 만들 수 있게 되었고. 이에 의해 기존 장주기격자가 가지는 파장가변, 투과세기가변의 한계를 극복할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 모터화한 V홈 평판을 이용한 장주기격자의 대표도이다.

V홈 평판 위에 광섬유를 올려놓고 수직모터가 장착된 평판을 상승시키면서 광섬유에 주기적인 마이크로벤딩을 가하면 광탄성효과로 인하여 주기적인 굴절률 변화가 생기고 장주기 광섬유격자가 형성된다.

이때 수직모터가 장착된 평판을 상하로 움직이는 압력을 조절시킴에 따라서 광섬유에 작용하는 마이크로벤딩의 세기를 변화시킬 수 있게 된다.

따라서 투과세기를 변화시킬 수 있다.

동시에 회전모터가 장착된 평판을 움직이면서 V홈의 각도 변화를 가하게 되면 광섬유에 가해지는 장주기 격자의 간격이 변화하게 된다.

장주기 격자 간격이 변화함에 따라서 광섬유에서 코어에서 클래딩으로 공명을 일으키는 파장이 변화하게 됨으로써 투과파장이 변화하게 된다.

이로써 기존의 장주기격자가 가질 수 없는 투과파장과 투과세기를 변화시킬 수 있는 광섬유 격자를 반복적으로 제작할 수 있다.

도 1b는 모터화된 직각 삼각형 모양의 V홈 평판이 광섬유에 어떻게 장주기 격자를 형성하는지를 나타내는 도면이다.

V홈 평판의 각도가 변화함에 따라서 장주기 격자의 간격이 길어지게 된다.

도 2는 이러한 각도 변화에 의해서 투과파장이 1290nm(0deg)에서 1410nm (21.6deg)로 120nm 정도를 변화시킬 수 있다는 것을 보여준다.

도 5는 V홈 평판의 간격이 각각 500um, 600um, 700um일때 투과 파장의 변화를 나타낸 도면으로, 평판을 교환하면서 각도를 변환 시킨다면 거의 1300nm이상의 거의 모든 영역에서의 통신파장에서 사용되어질 수 있는 장주기격자를 제작할 수 있음을 알 수 있다.

도 3은 500um의 V홈 평판(격자 수 27개 고정) 위에 가해지는 장주기격자의 압력을 1kg부터 2.2kg까지 변화시킨 도면으로 2kg일때 최대를 나타내며 그 이상일 때는 투과세기가 다시 감소함을 나타내고 있음을 알 수 있다.

도 4는 수평모터가 장착된 평판을 움직임에 따라서 광섬유에 압력을 가하는 격자의 개수를 변화시킨 것이다.

이는 광섬유 내의 코어모드와 클래딩모드의 공명 세기를 변화시킴으로써 투과세기를 변화시키는 그림이다.

본 발명은 이와 같이 압력과 장주기격자의 개수를 변화시킴으로서 투과세기를 변화시킬 수가 있다.

하지만 압력에 의해서 더 투과세기를 변화시키기가 용이함을 알 수 있다.

본 발명에서 사용된 광섬유는 코팅을 제거하고 사용했으며 이는 코팅을 제거하지 않았을 때 보다 훨씬 적은 삽입손실을 나타내었다.

이는 코팅에 의한 광섬유에 가해지는 마이크로벤딩에 의한 손실이 줄어들기 때문이다.

실제로 자외선 레이저로 만들어진 장주기 격자와 달리 코팅이 존재함으로 모터화한 V홈 평판을 이용한 장주기 격자구조가 제작하기 용이하며 실제 사용하기가 안정적일 뿐만 아니라 재현성도 매우 뛰어나다.

코어와 클래딩의 유효굴절률 계산 후 수학식 1을 적용하여 위상정합 조건 (Phase matching condition)을 계산한 결과 1300nm 파장에서 약 490um 이었으며 1500nm 파장에서는 약 600um 이었으므로 이를 토대로 본 발명에서 사용된 삼각형 V홈 평판의 격자 주기는 500um, 600um 간격으로 제작되었다.

는 비트랭스(beatlength), 는 전파상수를 나타낸다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 모터화한 V홈 평판을 이용한 파장과 투과가변의 기계적 장주기격자를 개발하여 기존의 장주기격자가 가질 수 없는 파장과 투과가변의 한계를 극복하게 됨으로써 앞으로 실시간으로 변화하는 대역통과 필터나 어븀 첨가 괌성유 증폭기의 이득 평탄화, 광 필터장치 등에 응용되어질 수 있다.

도 1a와 도 1b는 본 발명에 따른 모터화한 파장과 투과가변의 기계적 장주기격자의 도면과 마이크로벤딩을 이용한 기계적 장주기격자의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 장주기격자를 이용하여 500um 격자간격에서 각도를 달리하면서 변화하는 투과파장의 변화도이다.

도 3은 본 발명에 따른 장주기격자를 이용하여 500um 격자간격에서 압력을 달리하면서 변화하는 투과파장의 세기도이다.

도 4는 본 발명에 따른 장주기격자의 개수를 달리하면서 변화하는 투과파장의 세기도이다.

도 5는 V홈 평판을 500um, 600um와 700um를 바꾸어 장착했을 때 본 발명에 따른 장주기격자의 투과파장 변화도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : V홈 평판 12 : 상부 평판

14 : 회전모터가 장착된 평판 16 : 수직모터가 장착된 평판

18 : 수평모터가 장착된 평판 20 : 광섬유

Claims (4)

1. V홈 평판 위에 광섬유를 올려놓고 V홈 평판 아래에 수직모터가 장착된 평판을 위치시킨 다음, 수직 모터가 장착된 평판을 상승시키면서 광섬유에 주기적인 마이크로벤딩을 가하여 광탄성 효과로 장주기 광섬유격자를 제작함을 특징으로 하는 기계적 파장가변 광섬유 장주기격자 제작방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 V홈 평판 아래에 회전모터가 장착된 평판을 위치시킨 다음, 회전모터가 장착된 평판을 움직이면서 V홈의 각도 변화를 가하여 광섬유에 가해지는 장주기격자의 간격을 변화시킴으로써 투과파장을 변화함을 특징으로 하는 기계적 파장가변 광섬유 장주기격자 제작방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 V홈 평판 아래에 수평모터가 장착된 평판을 위치시킨 다음, 수평모터가 장착된 평판을 움직여 광섬유 내의 코어모드와 클래딩모드의 공명 세기를 변화시킴으로써 투과세기를 변화함을 특징으로 하는 기계적 파장가변 광섬유 장주기격자 제작방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유는 코팅을 제거한 광섬유인 것을 특징으로 하는 기계적 파장가변 광섬유 장주기격자 제작방법.