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문제 정의
- 마지막 셋째의 경우는 광섬유와 채널 도파로(channel optical waveguide) 사이의 광 결합이다. 다중모드 광섬유 테이퍼 소자를 이러한 목적으로 사용하는 것을 고려하여 여러 변수가 광 결합 특성에 미치는 영향을 본 논문에서 분석하였다. 소자의 해석 방법으로 빔전파 방법(Beam propagation method)을 이용하였는데 레이저 빔이나 광섬유 광원의 모양이 대부분 가우 시안 형태에 가깝다는 사실에 입각하여 입력광원으로 가우시안빔을 가정하였다.
- 본 논문에서는 가우시안 빔이나 광섬유 광원이 다중모드 광섬유 테이퍼에 입력되었을 때 소자 끝단에 부착된 단일모드 광섬유로 광파워를 전달 할 수 있는 효율을 빔전파방법 (beam propagation method)을 이용하여 분석하여 보았다. 소자의 테이퍼 길이(L), 입력광의 빔 크기, 광원이 소자 중심에서 벗어난 정도, 그리고 광원의 각 어긋남 등이 소자의 결합효율에 미치는 영향 등을 분석하였다.
- 본 논문에서는 다중모드 광섬유 테이퍼의 특성 분석을 통해 다중 모드 광섬유테이퍼를 가우시안 빔을 효과적으로 단일모드 광섬유에 결합하기 위한 소자로 응용 가능함을 알 수 있었다. 기존에 화학적 식각으로 제작된 다중모드 광섬유 테이퍼 [8]의 경우 결합 효율이 10%, 즉 삽입 손실이 10 dB로보고 된 바 있다.
- 구성도를 그림 8에 나타내었다. 실험의 목적은 큰 빔크기를 가지는 가우시안 형태의 입사광을 본 연구에서 제시하는 다중모드 광섬유 테이퍼를 통해 단일모드 광섬유에 효과적으로 결합할 수 있는 지를 파악하는 것이었다. 여기서 실험에 사용한 단일모드 광섬유의 코어와 클래딩의 지름은 각각 9.
- 5 mm로 동일하였고 이들을 하나의 슬리브(slive) 속에서 마주보게 고정하여 두 광섬유 간의 정렬이 자동적으로 이루어지도록 하였다. 이런 구조로 광원으로부터 소자 끝단까지의 삽입 손실을 측정하였고 그 결과를 표 1에 제시하였다.
가설 설정
- 테이퍼 형태를 가진다. 광섬유의 굴절률 분포는 계단형을 가정하였으며 한쪽 끝단은 다중모드 구조이며 다른 한쪽 끝단은 단일모드 구조를 갖도록 하였다. 소자 해석을 위해 다중모드 광섬유의 코어 지름을 50 um으로 가정하였고코어의 굴절률은 1.
- 테이퍼 길이(L)가 길수록 테이퍼각(θ)은 감소한다. 다중모드 광섬유 테이퍼 끝단에서 코어의 지름을 일반 단일모드 광섬유의 코어 지름(8μm)과 동일하도록 가정하였고 입사광은 다중모드 광섬유의 기본 모드를 갖는 것으로 가정하였다. 해석 구조는 그림 2와 동일하게 하였으며 다만 테이퍼 길이만 바뀌도록 하였다.
- 광섬유의 굴절률 분포는 계단형을 가정하였으며 한쪽 끝단은 다중모드 구조이며 다른 한쪽 끝단은 단일모드 구조를 갖도록 하였다. 소자 해석을 위해 다중모드 광섬유의 코어 지름을 50 um으로 가정하였고코어의 굴절률은 1.449, 클래딩의 굴절률은 1.444로 각각 가정하였다. 테이퍼 끝단의 코어 지름을 8 um로 하였으며 테이퍼링 과정에서 코어 및 클래딩의 굴절률은 변하지 않는 것으로 가정하였다.
- 다중모드 광섬유 테이퍼 소자를 이러한 목적으로 사용하는 것을 고려하여 여러 변수가 광 결합 특성에 미치는 영향을 본 논문에서 분석하였다. 소자의 해석 방법으로 빔전파 방법(Beam propagation method)을 이용하였는데 레이저 빔이나 광섬유 광원의 모양이 대부분 가우 시안 형태에 가깝다는 사실에 입각하여 입력광원으로 가우시안빔을 가정하였다. 이를 이용하여 광섬유 테이퍼에서 테이퍼의 길이, 입사빔의 크기, 입사되는 빔이 광섬유 코어의 중심에서 벗어난 정도(off-set), 입사각의 어긋남 등이 소자의 광 결합 효율에 미치는 영향을 분석하였다.
- 테이퍼 끝단의 코어 지름을 8 um로 하였으며 테이퍼링 과정에서 코어 및 클래딩의 굴절률은 변하지 않는 것으로 가정하였다. 입사광의 파장은 1550 nm로 가정하였다.
- 444로 각각 가정하였다. 테이퍼 끝단의 코어 지름을 8 um로 하였으며 테이퍼링 과정에서 코어 및 클래딩의 굴절률은 변하지 않는 것으로 가정하였다. 입사광의 파장은 1550 nm로 가정하였다.
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