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광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg grating) 제작과 제작 조건에 따른 특성 향상
Fabrication optimization of Fiber Bragg gratings 원문보기

한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences, v.14 no.7, 2010년, pp.1680 - 1686  

최보훈 (동아대학교 신소재물리학과)

초록
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가우스 광분포를 가지는 248nm 파장의 KrF 엑시머 레이저 빔과 1.072um 주기를 가지는 위상마스크를 이용하여 최저 투과율 파장이 1549.9nm 인 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating)를 제작하였다. 레이저 빔과 마스크 그리고 광섬유의 최적 정렬 과정을 조사하기 위해 평행 정렬 오차와 각 정렬 오차가 조사되었고 또한 엑시머 레이저의 투과 에너지와 발진 주파수의 변화에 따른 영향도 조사되었다. 실험 결과 얻어진 최적 정렬 조건 하에서 제작된 광섬유 격자의 광 투과 스펙트럼 형성 과정을 측정하여 특성이 분석되었고 이 같이 사용된 제작 조건의 안정성을 확인하기 위해 재현성 실험이 수행되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Optical fiber Bragg grating to have the lowest transmitivity at 1549.9nm wavelength was fabricated using a Gaussian distributed KrF Eximer laser of 248nm lasing wavelength and a phase mask of 1.072um period. The proper alignment of an optic setup to fabricate fiber gratings was investigated and the ...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 이 그림 속의 점선 상자 안에 각 정렬 오류 (angularaEgmmlen*mismatch) 에 대한 설명 그림이 첨부되어 있다. 각 정렬 오류에 따른 광섬유 격자의 특성 변화가 민감하여 각도 변화를 각각 8 초도(8/60도), 15초도, 30초도로 변화시키면서 제작하였다. 또한 각각의 각도에 대해서 시 계방향과 반시 계 방향으로 구분하여 측정되었기에 결과적으로 각각 도가 2회씩 측정되었다.
  • 또한 레이저 빔 조건 변화 실험들을 통해 얻어진 결과들을 함께 이용하였다. 이 최적화 조건 하에서 레이저빔의 노출 시간에 따라서 생성되는 광섬유 격자의 광 투과 스펙트럼의 변화가 그림 7에 정리되었다.
  • 이들 광 부품들을 모두 함께 진동 흡수 기능을 가진 광테이블 위에 위치시켜서 외부 진동에 영향을 받지 않도록 했다. 또한 평 형자를 이용하여 광테 이 블의 높이 평 형을 세심하게 맞추었다.
  • 기를 가지는 위상 마스크를 이용하여 최저투과, 율파장이 15499twm 인광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating)를 제작하였다. 이 저 빔과 마스크 그리고 광섬유의 최적 정렬 과정을 조사하였으며 또한 레이저의 조사 조건을 변화시키면서 광섬유 격자의 광투과 스펙트럼 특성 변화를 조사하였다. 레이저빔과 광섬유의 평 행 정렬 오차 0.
  • 레이저 빔의 좌우 조정은 반사경의 각도를 이용하였고 제작 장치의 정 렬 기능을 높이기 위해 반사경과 렌즈, 마스크와 광섬유의 지지 대들이 모두 같은 레일에 놓여있도록 했으며 이들을 지지하는 홀더들의 위치를 통해 상대적인 거리를 조정하였다. 빔의 높이 변화에 따른 정렬을 위해 개별 광 부품 홀더들은 높이 조정이 가능하도록 했다.
  • 본 논문에서는 가우스 광분포를 가지는 KrF 엑시머레이저 빔과 위상마스크를 이용하여 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating)를 제 작하였다. 제 작 과정 에서 발생 가능한 정렬 오류의 영향을 조사하기 위해 평행 정럴오차, 각 정 렬 오차를 유발시 켜 결과를 측정하였다.
  • 앞서 정 렬 실험들을 통해 얻은 결과를 이용하고 또한 다양한 반복 실험을 통해 광 부품의 정 렬을 최적화하였다. 또한 레이저 빔 조건 변화 실험들을 통해 얻어진 결과들을 함께 이용하였다.
  • 072um 주기를 가진다. 위상 마스크의 정확한 위치를 위해서 가시광선인 HeNe 레 이 저 를 보조적 으로 사용하여 위 상마스크와 광섬 유를 평 행하도록 정렬하였다.
  • 빔의 높이 변화에 따른 정렬을 위해 개별 광 부품 홀더들은 높이 조정이 가능하도록 했다. 이들 광 부품들을 모두 함께 진동 흡수 기능을 가진 광테이블 위에 위치시켜서 외부 진동에 영향을 받지 않도록 했다. 또한 평 형자를 이용하여 광테 이 블의 높이 평 형을 세심하게 맞추었다.
  • 발생한다. 이를 확인하기 위해 실험 장치들의 정렬 조건의 변화에 의한 광섬유 격자의 특성의 차이를 조사하였다.
  • Bragg Grating)를 제 작하였다. 제 작 과정 에서 발생 가능한 정렬 오류의 영향을 조사하기 위해 평행 정럴오차, 각 정 렬 오차를 유발시 켜 결과를 측정하였다. 또한 엑시머 레이저의 빔 세기와 발진 주파수 변화에 따른 형성 된 광섬유 격 자의 특성 변화도 조사되었다.

대상 데이터

  • 간략하게 표현되어 그림 1에 주어져 있다. KrF 가스를 사용하는 엑스머 레 이저(Lambda PhsiK사)의 파장은248im이고 펄스의 시간폭은25 nsec 이며, 사용되는에 너 지 영역 은 0.1』J/cm2 이다. 반사경 에 의해 수직 으로 방향을 바꾼 n convex cylindrical 렌즈(초점 거 리는 30cm) 에 의해 평행 광이 된다.
  • 는 가지는 248nm 파장의 KrF 엑시 머레 이 저 빔과 L072um 주.기를 가지는 위상 마스크를 이용하여 최저투과, 율파장이 15499twm 인광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating)를 제작하였다. 레 이 저 빔과 마스크 그리고 광섬유의 최적 정렬 과정을 조사하였으며 또한 레이저의 조사 조건을 변화시키면서 광섬유 격자의 광투과 스펙트럼 특성 변화를 조사하였다.

데이터처리

  • 것이다. 사각형 점이 측정값을 의미하고 점선은 추계선으로, 가우스 분포(Gussian profile)로 계산하였다. 레이저의 FWHM(full width at half maximum)은 7.

이론/모형

  • 이 투과 스펙트럼은 EDFA (Erbium-doped fiber amplifer)의 ASE를 장치도인 그림 I에서 광원으로 사용하였고, 이 광원을 형성된 격자에 투과시킨 뒤 이를 OSA (optical spectrum analyzer)로 측정하여 얻은 결과다. 이 과정에서 ASE 광원 자체의 파장 의존성은 보정되었다.
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참고문헌 (5)

  1. A. Quintela, J. M. Lazaro, M. A. Quintela, C. Jauregui, J. M. Lopez-Higuera, "Fabrication of FBGs With an Arbitrary Spectrum," IEEE Sensors J., Vol. 8, No.7, pp. 1287-1291, 2008. 

  2. T. L. Lowder, K. H. Smith, B. L. Ipson, A. R. Hawkins, R. H. Selfridge, S. M. Schultz, "High-Temperature Sensing Using Surface Relief Fiber Bragg Gratings," IEEE Photon. Tech. Lett., Vol. 17, No. 9, pp. 1926-1928, 2005. 

  3. E. G. Turitsyna, S. Xuewen, S. K. Turitsyn, I. Bennion, "Design and Fabrication of Fiber Bragg Gratings With V-Shaped Dispersion Profile," J. Lightwave Tech., Vol. 25, No. 2, pp. 606-611, 2007. 

  4. J. Poulin and R. Kashyap, "Novel Fabrication of Fiber Bragg Gratings Using Silicone Rubber Phase-Mask Stamp on the Cladding," J. Lightwave Tech., Vol. 27, No. 24, pp. 5602-5606, 2009. 

  5. S.R. Blais, and Y. Jianping, "Optical Single Sideband Modulation Using an Ultranarrow Dual-Transmission-Band Fiber Bragg Grating," IEEE Photon. Tech. Lett., Vol. 18, No. 21, pp. 2230-2232, 2006. 

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