단일방향 식각 구조의 장주기 광섬유 격자 제작 및 특성

Abstract

장주기 광섬유 격자는 외부 환경에 대한 높은 민감성, 낮은 접속 손실, 외부 전자기장에 영향을 받지 않는 등 많은 장점을 가지고 있어서 여러 분야에 활용하기 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있다[1-4]. 기존의 장주기 광섬유 격자는 자외선에 대해, 광섬유의 코어에 게르마늄(Ge)이 첨가되어 광 민감성이 높은 광섬유(photosensitive fiber)를 이용하여 제작이 되었다. 하지만 자외선 기반 장주기 격자 제조 기술은 광 민감성을 가지고 있는 광섬유에 제한적으로 활용할 수 있으므로 광자 결정 광섬유(Photonic crystal fiber) 및 희토류 첨가 광섬유(Rare-earth- doped fiber) 등과 같은 게르마늄이 없는 특수 광섬유에는 격자를 제조할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 클래딩 부분을 주기적으로 식각하여 제작하는 장주기 광섬유 격자(Micro-ridge long-period fiber garings: MRLPFGs)가 연구되었다.[5] MRLPFGs는 클래딩을 특정한 주기로 대칭적으로 식각된 장주기 격자 광섬유이다. 이 장주기 격자 광섬유에 외부 장력을 인가하면 광섬유의 단면적에 따른 광탄성 효과에 의한 주기적인 굴절률 변화가 생기게 되고, 이로 인해 코어와 클래딩간의 모드 결합률이 변화하게 되어 특정한 공진파장 손실이 생기게 된다. MRLPFGs를 제작하기 위해서는 주기적으로 식각할 영역과 식각되지 않을 영역을 외부로부터 보호해야한다. 기존에는 금속을 주기적으로 광섬유에 증착하는 방법들이 제시되었으나, 이 방법은 금속이 유전체의 표면에 흡착이 쉽지가 않아 합금해야 하고, 대칭적으로 증착을 하기위해서는 특별한 기술이 필요로 한다. 본 논문에서는 유전체에 부착성이 좋은 폴리머를 이용하여 추가적인 장비 없이 폴리머 이중 코팅 방법으로 장주기 마스크를 제작하여 단일모드 광섬유기반 MRLPFGs를 제작하였다. 또한 UV에 반응성이 서로 다른 폴리머를 사용하여 단일 방향 식각구조의 장주기 광섬유격자(Unidirectional micro-ridge long-period fiber garings: UMRLPFGs)를 제작하고 그 특성을 분석하였다.