KR20070076303A

KR20070076303A - 광도파로의 굴절률 분포 측정장치

Info

Publication number: KR20070076303A
Application number: KR1020060005513A
Authority: KR
Inventors: 김덕영; 육영춘; 안태정; 이지용
Original assignee: 광주과학기술원
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-07-24
Also published as: KR100766178B1

Abstract

본 발명은 광도파로의 굴절률을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 일정한 세기의 빛을 조사하는 광원, 광원의 전방에 설치되어 광원에서 조사되는 빛을 평행광으로 변환시키는 제1렌즈, 제1렌즈의 전방에 설치되는 λ/2 파장판, λ/2 파장판의 전방에 설치되어 측정하고자 하는 광도파로의 단면으로 빛이 조사되도록 빛을 분할하는 제1편광 빔 스플리터, 제1편광 빔 스플리터와 상기 광도파로의 사이에 설치되어 빛의 편광상태를 조절하는 λ/4 파장판, λ/4 파장판과 광도파로의 단면 사이에 설치되는 대물렌즈, 광도파로가 설치되고 대물렌즈를 투과한 빛의 초점이 광도파로의 단면에 일치되도록 광도파로를 이동시키는 이동수단, 광도파로의 단면에 반사되어 λ/4 파장판과 제1편광 빔 스플리터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제1검출수단, 광원에서 조사되는 빛의 변화를 측정하는 반사광 측정수단, 제1검출수단과 제1편광 빔 스플리터 사이에 설치되어 반사되는 빛의 편광상태를 일치시켜 간섭을 일으키는 λ/2 파장판, 및 반사광 측정수단을 토대로 제1검출수단에 입사되는 빛 중 실제로 광도파로의 단면에 반사된 빛의 세기를 검출하여 이를 광원에서 조사되는 빛의 세기와 비교하여 광도파로의 반사율을 계산함으로써 광도파로의 굴절률 분포를 측정하는 연산제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광도파로의 굴절률 분포 측정장치 및 측정방법{Apparatus for refractive index profile measurement of optical waveguide and Method using the Same}

도 1은 광도파로의 단면으로 입사되는 빛의 반사상태를 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광도파로의 굴절률 분포 측정장치를 나타낸 구성도이고,

도 3은 도 2에 도시된 측정장치의 광원에서 조사된 빛의 이동경로를 대략적으로 표시한 도면이고,

도 4는 도 2에 도시된 측정장치의 검출수단에 입력되는 반사광의 상태를 나타낸 그래프이고,

도 5는 제1실시예의 변형 예를 나타낸 구성도이고,

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 광도파로의 굴절률 분포 측정장치를 나타낸 구성도이고,

도 7은 도 6에 도시된 측정장치의 검출수단에 입력되는 반사광의 상태를 나타낸 그래프이고,

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 광도파로의 굴절률 분포 측정장치를 나타낸 구성도이고,

도 9는 도 8에 도시된 측정장치의 검출수단에 입력되는 반사광의 상태를 나 타낸 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10: 광원 20: 제1렌즈

22: 제2렌즈 24: 제3렌즈

30, 32: λ/2 파장판 34, 94: λ/4 파장판

40: 제1편광 빔 스플리터 42: 제2편광 빔 스플리터

50: 공간필터 60: 대물렌즈

62: 초점렌즈 70: 이동수단

80: 제1검출수단 82: 제2검출수단

90: 반사광 측정수단 92: 반사경

96: 위치변경수단 98 : 프리즘

200: 광도파로 202, 204: 단면

본 발명은 광도파로의 굴절률 분포를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광도파로의 한쪽 끝을 오일에 담그지 않고도 광도파로의 굴절률 분포를 정확하고 신속하게 측정할 수 있는 광도파로의 굴절률 분포 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.

광도파로(optical waveguide)는 빛의 전송을 목적으로 하는 섬유모양의 도파 관으로서, 빛을 진행시키기 위해 높은 굴절률을 갖는 코어와 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 클래드로 구성되어 통신분야 등에서 광신호를 전달하는 매체로 사용된다.

광도파로를 통한 광신호 전달 성능은 광도파로를 구성하는 코어의 크기와 굴절률 값에 따라 달라진다. 따라서, 광도파로의 특성을 정확히 파악하기 위해서는 광도파로의 굴절률 즉 코어의 굴절률을 정확히 측정해야 한다. 특히, 기가비트 이더넷(Gigibit Ethernet)에 사용되는 멀티모드광섬유는 광도파로의 굴절률과 전송용량과 직접적인 관련이 있으므로, 광도파로의 굴절률 분포를 정확히 측정할 필요가 있다.

광도파로의 굴절률 분포를 측정하는 종래기술로는 RNF(Refracted Near-Field)방법과 특허출원 제2004-104812호가 있다.

RNF방법은 측정하고자 하는 광도파로의 한쪽 끝을 클래드와 동일한 굴절률을 갖는 오일에 담그고 광도파로의 다른 쪽 끝 즉 단면에 레이저를 조사하여, 광도파로의 단면에 굴절되는 레이저의 굴절각도를 측정함으로써 광도파로의 굴절률을 측정하는 것이다.

그러나, 이 RNF방법은 레이저의 크기가 작으면 굴절각도 측정의 정확성이 떨어지고 레이저의 크기가 커지면 공간분해능(spatial resolution)이 낮아지므로 굴절률의 정확도와 공간분해능을 동시에 높이는데 한계가 있다. 또한, RNF방법은 레이저의 굴절 정도가 측정하고자 하는 광도파로의 끝이 담긴 오일의 상태와 정렬조건에 따라 달라지므로 측정오차가 크다. 또한, 이 방법은 광도파로의 굴절률 측정 을 위한 준비절차가 복잡하고 측정하는데 많은 시간이 소요된다.

특허출원 제2004-104812호(이하 종래발명이라고 함)는 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 출원인이 발명한 것으로서, 광도파로를 x, y, z 방향으로 이동시키는 위치조정수단과, 소스 광을 분할하는 편광빔 스플리터와, 편광빔 스플리터를 통해 입력된 반사된 광의 크기를 측정하고 반사된 광의 크기로부터 광도파로의 굴절률을 계산하는 광검출수단 등으로 구성된다. 이 종래발명은 RNF방법과 달리 측정하고자 하는 단면의 반대편을 오일에 담그므로 오일 사용에 따른 오차발생률이 작아 RNF방법보다 정확한 광도파로의 굴절률 분포를 측정할 수 있다.

그러나, 위 종래발명도 광도파로의 단면에서 반사되는 반사율을 정확히 측정하기 위해 오일을 사용해야 하므로 작업이 번거롭고 측정시간이 오래 걸린다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광도파로의 굴절률 분포 측정에 있어서 필요한 오일을 사용하지 않고도 광도파로의 굴절률 분포를 정확하게 측정할 수 있는 광도파로의 굴절률 분포 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 이와 같은 광도파로의 굴절률 분포 측정방법을 용이하게 달성할 수 있는 광도파로의 굴절률 분포 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 일정한 세기의 빛을 조사하는 광원, 상기 광원의 전방에 설치되어 상기 광원에서 조사되는 빛을 평행광으로 변환시키는 제1렌 즈, 상기 제1렌즈의 전방에 설치되는 λ/2 파장판, 상기 λ/2 파장판의 전방에 설치되어 측정하고자 하는 광도파로의 단면으로 빛이 조사되도록 빛을 분할하는 제1편광 빔 스플리터, 상기 제1편광 빔 스플리터와 상기 광도파로의 사이에 설치되어 빛의 편광상태를 조절하는 λ/4 파장판, 상기 λ/4 파장판과 상기 광도파로의 단면 사이에 설치되는 대물렌즈, 상기 광도파로가 설치되고 상기 대물렌즈를 투과한 빛의 초점이 상기 광도파로의 단면에 일치되도록 상기 광도파로를 x, y, z의 3축 방향으로 이동시키는 이동수단, 상기 광도파로의 단면에 반사되어 상기 λ/4 파장판과 상기 제1편광 빔 스플리터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제1검출수단, 상기 광원에서 조사되는 빛의 강도 변화를 측정하는 반사광 측정수단, 상기 제1검출수단과 상기 제1편광 빔 스플리터 사이에 설치되어 반사되는 빛의 편광상태를 일치시켜 간섭을 일으키는 λ/2 파장판, 및 상기 반사광 측정수단을 토대로 상기 제1검출수단에 입사되는 빛 중 실제로 상기 광도파로의 단면에 반사된 빛의 세기를 검출하여 이를 상기 광원에서 조사되는 빛의 세기와 비교하여 상기 광도파로의 반사율을 계산함으로써 상기 광도파로의 굴절률 분포를 측정하는 연산제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 굴절률 분포 측정장치가 제공된다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, a) 광도파로의 단면에 일정한 세기를 갖는 광원을 조사하는 단계, b) 상기 광도파로에 반사된 반사광을 반사위치에 따라 선별하는 단계, c) 상기 단계 b)에서 선별된 반사광 중 상기 광도파로의 단면에 반사된 반사광의 세기를 측정하는 단계, d) 상기 단계 c)에서 측정된 반사광의 세기와 상기 광원의 세기를 비교하여 상기 광도파로의 반사율 R을 산출하는 단계, 및 e) 상기 단계 d)에서 산출된 반사율 R을 수학식 1에 대입하여 상기 광도파로의 굴절률 n을 계산하는 단계를 포함하는 광도파로의 굴절률 분포 측정방법이 제공된다.

본 발명의 광도파로의 굴절률 측정 방법은 광도파로의 단면에 빛을 조사하고 반사된 빛의 강도와 광원의 강도를 비교하여 광도파로 단면의 반사율을 구한 다음 이를 하기 수학식 1에 대입함으로써 굴절률을 계산하는 것이다.

그런데, 광도파로(200)의 한쪽 단면(202)에 빛을 조사하면 도 1에 도시된 바와 같이 빛을 직접 조사받는 해당 단면(202)뿐만 아니라 반대편 단면(204)에서도 빛이 반사되므로, 정확한 광도파로(200)의 반사율을 측정하기 어렵다.

이에 본 발명은 반대편 단면(204)에서 반사된 빛에 의한 노이즈를 적절히 제거할 수 있는 광도파로의 굴절률 측정방법 및 장치를 아래와 같이 제안한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광도파로의 굴절률 분포 측정장치를 나타낸 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 측정장치의 광원에서 조사된 빛의 이동경로를 대략적으로 표시한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 측정장치의 검출수단에 입력되는 반사광의 상태를 나타낸 그래프이고, 도 5는 제1실시예의 변형 예를 나타낸 구성도이다.

본 발명의 제1실시예는 도 2에 도시된 바와 같이 광원(10), 제1렌즈(20), λ/2 파장판(30, 32), 제1편광 빔 스플리터(40), λ/4 파장판(34), 대물렌즈(60), 이동수단(70), 검출수단(80), 반사광 측정수단(90), 및 연산제어부(도시되지 않음)로 구성된다.

광원(10)은 일정한 세기의 빛을 평행하게 조사한다. 본 실시예에서는 광원(10)으로 저 가간섭성 연속파 레이저가 사용된다. 광원(10)의 전방에는 제1렌즈(20)가 설치된다. 제1렌즈(20)는 광원(10)의 빛이 일직선 방향으로 평행하게 조사되도록 도와준다. 제1렌즈(20)로 볼록렌즈를 사용하는 것이 좋다. 제1렌즈(20)의 전방에는 λ/2 파장판(30)이 설치된다. λ/2 파장판(30)은 제1편광 빔 스플리스터(40)로 입력되는 빛의 편광상태를 조절한다.

제1편광 빔 스플리터(40)는 λ/2 파장판(30)의 전방에 설치된다. 제1편광 빔 스플리터(40)는 λ/2 파장판(30)에서 출력된 빛을 진행방향(x축 방향)과 진행방향에 수직한 방향(y축 방향)으로 분할한다. 제1편광 빔 스플리터(40)의 아래쪽에는 λ/4 파장판(34)과 대물렌즈(60)가 각각 설치된다. λ/4 파장판(34)은 λ/2 파장판(30)과 마찬가지로 빛의 편광상태를 조절하고, 대물렌즈(60)는 제1편광 빔 스플리터(40)에 의해 y축 방향으로 분할된 빛의 초점을 한 곳으로 집중시킨다. 대물렌즈(60)의 아래쪽에는 측정하고자 하는 광도파로(200)를 x, y, z축 방향으로 이동시키는 이동수단(70)이 설치된다.

검출수단(80)은 제1편광 빔 스플리터(40)를 기준으로 대물렌즈(60)와 마주보는 방향에 설치된다. 검출수단(80)은 도 3에 도시된 바와 같이 대물렌즈(60)를 통해 출력되어 광도파로(200)의 단면(202)에서 반사되는 빛과, 반사경(92)에 반사되어 제1편광 빔 스플리터(40)에 의해 위쪽(y축 방향)으로 분할된 빛의 강도를 측정한다. 이때 검출수단(80)과 제1편광 빔 스플리터(40)의 사이에 λ/2 파장판(32)을 설치하여 각각의 면에서 반사되어 돌아오는 빛의 편광상태를 일치시켜 서로 간섭되게 한다.

반사광 측정수단(90)은 제1편광 빔 스플리터(40)의 전방에 설치된다. 본 실시예에 따른 반사광 측정수단(90)은 반사경(92)과 λ/4 파장판(94) 그리고 위치변경수단(96)으로 구성된다. 반사경(92)은 제1편광 빔 스플리터(40)에서 x축 방향으로 출력된 빛을 그대로 반사시키고, λ/4 파장판(94)은 반사경(92)으로 입사되는 빛과 반사되는 빛의 편광상태를 조절한다. 그리고 위치변경수단(96)은 반사경(92)을 x축 방향으로 이동시키며 제1편광 빔 스플리터(40)와 반사경(92) 사이의 거리를 조절한다.

다음에서는 이와 같이 구성된 굴절률 분포 측정장치의 사용방법을 도 3과 도 4를 토대로 설명하겠다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 이동수단(70)에 측정하고자 하는 광도파로(200)를 장착한다. 장착은 광도파로(200)의 한쪽 단면(202)이 대물렌즈(60)를 향하도록 한다.

광도파로(200)의 장착이 끝나면, 광원(10)을 구동시켜 빛을 출력시킨다. 광 원(10)에서 출력된 빛은 제1렌즈(20)와 λ/2 파장판(30)을 통과하면서 제1편광 빔 스플리터(40)에 의해 대물렌즈(60)와 반사경(92)쪽으로 분할된다. λ/2 파장판(30)은 통과하는 빛의 편광상태를 조절하여 제1편광 빔 스플리터(40)에 의해 대물렌즈(60)와 반사경(92)쪽으로 분할되는 빛의 강도를 조절한다. 대물렌즈(60)쪽으로 분할된 빛은 광도파로(200)의 단면(202)에 반사되어 검출수단(80)으로 입력된다. 광도파로(200)의 단면(202)으로 조사되는 빛의 초점은 대물렌즈(60)와 광도파로(200) 간의 거리를 통해 조절한다. 광도파로(200)의 위치는 위치변경수단(70)을 이용하여 변경한다.

광도파로(200)에 조사되는 빛의 초점이 맞춰지면, 반사경(92)을 x축 방향으로 이동시켜 λ/2 파장판(32)을 통과하면서 제1검출수단(80)에 입력되는 빛을 간섭시킨다. 그러면 연산제어부는 간섭된 신호를 통해 실제로 광도파로(200)의 단면(202)에서 반사된 빛의 세기를 분리하여 광도파로(200)의 반사율 R을 계산하고 이 값을 수학식 1에 대입하여 광도파로(200)의 굴절률 분포를 산출해 낸다.

간섭된 신호를 통해 광도파로(200)의 단면(202)에서 반사된 빛의 세기를 분리하는 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1검출수단(80)에서 검출되는 간섭무늬는 반사경(92)과 제1편광 빔 스플리터(40) 사이의 거리(d)와 제1편광 빔 스플리터(40)에서 광도파로(200)의 반사면 사이의 거리(D)가 일치될 때 나타나므로, 반사경(92)의 위치를 계속적으로 변경하면 도 4의 (a)에 도시된 형태의 간섭무늬의 신호를 얻을 수 있다. 이때 제1편광 빔 스플리터(40)와 광도파로(200)의 단면(202) 사이의 거리는 이동수단(70)의 변위 또는 측정을 통해 알 수 있으므로, 도 4의 (a)의 간섭무늬를 도 4의 (b)와 같이 필터링한 후 광도파로(200)의 단면(202)과 끝 단면(204)에서 반사된 빛을 쉽게 구별할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면 광도파로(200)의 단면(202)에서 반사된 빛의 세기만을 쉽게 측정할 수 있는 것이다.

참고로 이동수단(70), 위치변경수단(96) 등의 제어 및 제1검출수단(80)에 입력된 신호의 샘플링 등의 연산은 모두 연사제어부에서 행해진다.

한편, 본 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이 몇 가지 구성요소를 추가하여 그 기능을 향상시킬 수 있다.

위 실시예의 변형 예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 제2렌즈(22), 제3렌즈(24), 제2편광 빔 스플리터(42), 공간필터(50), 제2검출수단(82), 및 초점렌즈(62)가 더 구성된다.

본 실시예는 공간필터(50)를 이용하여 빛의 세기를 측정함으로써 굴절률 측정의 정확성을 보다 높인 것이 특징이다. 즉 본 실시예는 공간필터(50)를 통과한 반사광의 간섭무늬를 제2검출수단(82)으로 검출함으로써 공간분해능(spatial resolution)을 높이되 반사광의 세기는 제1검출수단(80)으로 검출함으로써 공간필터(50)에 의해 발생하는 빛의 회절현상에 의한 오차요인을 줄인 것이 특징이다. 본 실시예를 이용한 측정방법은 아래와 같다.

먼저, 앞의 실시예와 마찬가지로 광도파로(200)의 단면(202)을 이동수단(70)에 고정시키고 광원(10)을 구동시켜 빛을 조사한다. 그러면 광원(10)에서 조사된 빛은 제2편광 빔 스플리터(42)와 제1편광 빔 스플리터(40)를 거쳐 광도파로(200)로 조사된 뒤 반사된다. 광도파로(200)에서 반사된 반사광은 다시 제1편광 빔 스플리터(40)와 제2편광 빔 스플리터(42)를 거쳐 분할되어 제1검출수단(80)과 제2검출수단(82)으로 각각 입력되는데, 제2검출수단(82)에 입력되는 빛은 공간필터(50)를 통해 필터링 된 것이므로 제1검출수단(80)에 입력되는 빛보다 높은 공간분해능을 갖는다.

제1검출수단(80)과 제2검출수단(82)에 반사광이 입력되면, 위치변경수단(96)을 매개로 반사경(92)의 위치를 변경하며 반사광이 위치에 따른 간섭무늬를 찾아낸다. 이때 제1검출수단(80)과 제1편광 빔 스플리터(40) 사이에 위치한 λ/2 파장판(32)은 반사되는 빛들의 편광상태를 서로 일치시켜 빛들이 서로 간섭되게 한다. 이렇게 서로 간섭을 일으키는 빛들은 제1검출수단(80)에 의해 검출되어, 도 4에 도시된 형태의 간섭무늬가 얻어진다.

한편, 제2검출수단(82)에서는 높은 공간분해능을 가지므로 광도파로(200)의 단면(202)이 대물렌즈(60)의 초점거리에 위치하는 위치를 정확히 파악할 수 있다. 이 순간 제1검출수단(80)을 이용하여 간섭무늬를 파악하면 공간필터(50)에 의해 발생하는 빛의 회절현상에 의한 오차요인을 줄이면서 광도파로(200)의 단면(202)에서 반사되는 반사광의 세기를 보다 정확히 측정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 광도파로의 굴절률 분포 측정장치를 나타낸 구성도이고, 도 7은 도 6에 도시된 측정장치의 검출수단에 입력되는 반사광의 상태를 나타낸 그래프이다.

본 실시예는 앞의 실시예와 달리 광원(10a)으로 선형 첩 레이저(linearly chirped LASER)를 사용한다. 선형 첩 레이저는 광원의 주파수(f)를 선형적으로 변조시켜 광도파로(200)의 단면(202)에 조사한다. 주파수가 변조된 빛은 광도파로(200)의 단면(202, 204)에서 각각 반사되어 서로 비팅(beating)을 일으키는데, 도 7에 도시된 바와 같이 반사되는 위치 또는 거리에 따라 다른 주파수 특성을 갖는다. 이는 종래의 OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry)의 원리와 같으며, 본 실시예는 이를 샘플의 굴절률을 측정하는데 사용하였다.

광도파로(200)의 단면(202)에서 반사되는 반사광의 주파수는 앞의 실시예와 마찬가지로 반사경(92)의 위치를 변경하면서 찾을 수 있으며, 해당 주파수를 갖는 반사광의 세기를 측정하고 전술된 방법으로 반사광의 반사율을 구하면 광도파로(200)의 굴절률 분포를 산출할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 광도파로의 굴절률 분포 측정장치를 나타낸 구성도이고, 도 9는 도 8에 도시된 측정장치의 검출수단에 입력되는 반사광의 상태를 나타낸 그래프이다.

본 실시예는 제1검출수단(80)에 프리즘(98)을 설치하여 반사위치에 따른 주파수의 변화를 통해 반사광을 선별한다. 광도파로(200)에서 반사된 반사광은 반사 경계면에 따라 경로차가 존재하므로 주파수가 달라지는데, 이 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 해주면 도 9에 도시된 바와 같이 광도파로(200)의 경계면에 따른 반사광의 세기를 알 수 있다. 이는 종래의 FLCR(Frequency domain Low Coherent Reflectometry)의 원리와 같으며, 본 실시예는 이를 샘플의 굴절률을 측정하는데 사용하였다.

따라서, 본 실시예에 따르면 프리즘(98)을 통해 제1검출수단(80)에 입력되는 반사광을 통해 광도파로(200)의 단면(202)과 끝 단면(204)에서 반사되는 반사광을 용이하게 식별하여 광도파로(200)의 단면(202)에서 반사되는 반사광의 세기를 측정할 수 있다. 본 실시예를 이용한 광도파로(200)의 굴절률 산출방법의 나머지 과정은 전술된 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 한편, 본 실시예는 다른 실시예들과 달리 반사경(92)의 위치가 검사초기에 고정되면 이후부터는 이동되지 않는다.

본 발명은 광도파로의 한쪽 끝을 오일에 담그지 않고도 광도파로의 굴절률 분포를 측정할 수 있으므로, 광도파로의 굴절률 분포 측정 값의 신뢰도를 높일 수 있다.

이상에서 광도파로의 굴절률 분포 측정장치 및 측정방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능하다.

Claims

일정한 세기의 빛을 조사하는 광원,

상기 광원의 전방에 설치되어 상기 광원에서 조사되는 빛을 평행광으로 변환시키는 제1렌즈,

상기 제1렌즈의 전방에 설치되는 λ/2 파장판,

상기 λ/2 파장판의 전방에 설치되어 측정하고자 하는 광도파로의 단면으로 빛이 조사되도록 빛을 분할하는 제1편광 빔 스플리터,

상기 제1편광 빔 스플리터와 상기 광도파로의 사이에 설치되어 빛의 편광상태를 조절하는 λ/4 파장판,

상기 λ/4 파장판과 상기 광도파로의 단면 사이에 설치되는 대물렌즈,

상기 광도파로가 설치되고 상기 대물렌즈를 투과한 빛의 초점이 상기 광도파로의 단면에 일치되도록 상기 광도파로를 x, y, z의 3축 방향으로 이동시키는 이동수단,

상기 광도파로의 단면에 반사되어 상기 λ/4 파장판과 상기 제1편광 빔 스플리터를 통과한 빛의 세기를 측정하는 제1검출수단,

상기 광원에서 조사되는 빛의 강도 변화를 측정하는 반사광 측정수단,

상기 제1검출수단과 상기 제1편광 빔 스플리터 사이에 설치되어 반사되는 빛의 편광상태를 일치시켜 간섭을 일으키는 λ/2 파장판, 및

상기 반사광 측정수단을 토대로 상기 제1검출수단에 입사되는 빛 중 실제로 상기 광도파로의 단면에서 반사된 빛의 세기를 검출하여 이를 상기 광원에서 조사되는 빛의 세기와 비교하여 상기 광도파로의 반사율을 계산함으로써 상기 광도파로의 굴절률 분포를 측정하는 연산제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 굴절률 분포 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 광원은 저 가간섭성 연속파 레이저(low-coherence continuous wave LASER)이고,

상기 반사광 측정수단은 상기 제1편광 빔 스플리터의 전방에 설치되는 λ/4 파장판과, 상기 λ/4 파장판의 전방에 설치되어 상기 광원으로부터 조사되어 상기 제1편광 빔 스플리터와 λ/4 파장판을 차례로 통과한 빛을 상기 제1편광 빔 스플리터를 매개로 상기 제1검출수단으로 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 위치를 변경시키는 위치변경수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 굴절률 분포 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 광원은 선형 첩 레이저(linearly chirped LASER)이고,

상기 반사광 측정수단은 상기 제1편광 빔 스플리터의 전방에 설치되는 λ/4 파장판과, 상기 λ/4 파장판의 전방에 설치되어 상기 광원으로부터 조사되어 상기 제1편광 빔 스플리터와 λ/4 파장판을 차례로 통과한 빛을 상기 제1편광 빔 스플리 터를 매개로 상기 제1검출수단으로 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 위치를 변경시키는 위치변경수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 굴절률 분포 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 반사광 측정수단은 상기 제1편광 빔 스플리터와 상기 제1검출수단의 사이에 설치되는 프리즘인 것을 특징으로 하는 광도파로의 굴절률 분포 측정장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1렌즈와 상기 λ/2 파장판 사이에 제2편광 빔 스플리터가 더 설치되고,

상기 λ/2 파장판과 상기 제2편광 빔 스플리터 사이에 평행 광의 초점을 조절하는 제2렌즈와, 제2렌즈를 투과한 빛을 필터링 하는 공간필터와, 상기 공간필터를 투과한 빛을 평행 광으로 변환하는 제3렌즈가 더 설치되며,

상기 광도파로의 단면에 반사되어 상기 제1편광 빔 스플리터와, 상기 공간필터, 및 상기 제2편광 빔 스플리터를 통해 반사되는 빛의 세기를 측정하고 이를 상기 연산제어부로 송출하는 제2검출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 굴절률 분포 측정장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 편광 빔 스플리터와 상기 검출수단 사이에는 초점렌즈가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 굴절률 분포 측정장치.
a) 광도파로의 단면에 일정한 세기를 갖는 광원을 조사하는 단계,

b) 상기 광도파로에 반사된 반사광을 반사위치에 따라 선별하는 단계,

c) 상기 단계 b)에서 선별된 반사광 중 상기 광도파로의 단면에 반사된 반사광의 세기를 측정하는 단계,

d) 상기 단계 c)에서 측정된 반사광의 세기와 상기 광원의 세기를 비교하여 상기 광도파로의 반사율 R을 산출하는 단계, 및

e) 상기 단계 d)에서 산출된 반사율 R을 하기 식에 대입하여 상기 광도파로의 굴절률 n을 계산하는 단계를 포함하는 광도파로의 굴절률 분포 측정방법.

식)