Holey 광섬유 기반의 장주기 격자 특성에 관한 연구

Abstract

Holey 광섬유는 그 단면에 공기 구멍을 가진 광섬유로서, 공기구멍의 구조에 따라 독특한 광학 특성을 가지는 특수 광섬유이다. 이로 인해 일반 광섬유와 차별되는 여러 특성을 가지며, 공기구멍의 구조를 조정함으로써 그 특성을 조절하고, 다양한 분야에 활용성을 높일 수 있다. 또 장주기 광섬유격자는 한 주기가 수백 ㎛로써 진행하는 모드의 특정파장의 빛을 진행하는 모드의 특정파장의 빛을 진행 방향과 같은 방향의 클래딩(cladding) 모드와 결합시켜 감쇄시키는 원리를 이용한다. 여기에서, 장주기 광섬유격자는 WDM 광통신 시스템에서 특정 파장을 제거시켜 줄 수 있는 광필터, 모드 변환기, 분산보상기, 광섬유격자 센서, 그리고 EDFA 이득평탄필터 등 그 응용범위가 매우 다양하다. 본 논문에서는 결합모드이론을 이용한 광섬유 격자에서 일어나는 현상들을 해석하였으며, 이러한 이론적 바탕을 기반으로 다단 장주기 격자의 모델을 정립하였다. 그리고 Ge이 도핑된 코어 주위에 6개의 공기구멍을 가지는 holey 광섬유를 각기 다른 공기구멍 크기를 가지도록 제작하고 제작된 holey 광섬유에 광민감성을 높이기 위해 holey 광섬유를 5일간 100oC, 150 atm기압에서 수소처리를 하였으며, 348um의 주기를 가지고 있는 Ampilitude Mask와 frequency doubled Ar+ laser를 이용하여 빔 스캐닝 방식으로 장주기 격자를 제작하였다. 제작된 장주기 격자의 여러 특성을 실험하기 위하여 특성을 일반 단일모드 광섬유에 형성된 장주기 격자와 비교 분석하였고, 각기 다른 공기구멍의 크기에 따른 온도, 스트레인, 그리고 구부림 특성에 관해 실험하였다. 또 공기구멍과 공기구멍 사이의 각도를 고려하여 그 편광 특성까지 살펴 볼 수 있도록 각도에 대한 구부림 특성도 살펴보았다. Holey 광섬유에 새긴 장주기 격자의 여러 실험들은 통해 나타난 일반 광섬유에 새긴 장주기 격자와의 다른 특성들은 새로운 광소자뿐만 아니라 광섬유 센서 분야에서도 유용할 것으로 사료된다.; In this paper, we analyzed the fiber grating with the coupled mode equation based on a piecewise uniform grating model. We also studied about holey fiber's structure and characteristics. We discuss the transmission properties of long-period fiber grating(LPFGs) in holey fibers with different air hole size. The center wavelength of LPFGs during the grating fabrication is shifted into the long wavelength when the air hole size increase. We also investigate the strain and temperature sensitivity of LPFGs corresponding to the type of holey fiber. And We discuss the bending properties of LPFGs written in holey Fibers depending on axial rotation angle. The center wavelength of LPFGs is shifted into the shorter wavelength as the bending curvature increases. We also investigate the dependence of the bending characteristics of LPFGs on axial rotation angle