초록

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본 연구에서는 현재 주로 사용하고 있는 광파장인 980nm, 1310nm, 1480nm, 1550nm 에 대한 안정화된 광파워를 갖는 광원개발이다. 내부에 온도안정화와, 자체 광파워 피드백에 의한 안정화 회로를 내장하고 있으며, 독립적 혹은 동시적으로 4 개의 광파장을 출력할 수 있도록 구성하였다. 또한 $0{\sim}-7dBm$ 사이의 광파워를 0.5dB 단위로 가변시킬 수 있으며, ${\mp}0.05dB$ 이내의 안정성을 갖는다. 또한 RS-232 시리얼 통신으로 PC와 인터페이스가 가능하며, 광출력 상태를 모니터링하거나 원격으로 광파워를 제어할 수 있도록 구성하였다. 온도범위는 ${\pm}0.5$도 이내에서 제어가 가능하며, 이러한 부분으로 구성된 4파장 광원은 ${\pm}0.05dB$ 이내에서 안정화된 광을 출력할 수 있게 되었다. 현재 확산되고 있는 광통신 시장에서 광통신 부품, 광케이블, 통신망 등에서 각종 소자 및 선로의 광학적 특성을 측정하는데 필수적으로 이용될 것으로 기대된다.

본 연구에서는 현재 주로 사용하고 있는 광파장인 980nm, 1310nm, 1480nm, 1550nm 에 대한 안정화된 광파워를 갖는 광원개발이다. 내부에 온도안정화와, 자체 광파워 피드백에 의한 안정화 회로를 내장하고 있으며, 독립적 혹은 동시적으로 4 개의 광파장을 출력할 수 있도록 구성하였다. 또한 $0{\sim}-7dBm$ 사이의 광파워를 0.5dB 단위로 가변시킬 수 있으며, ${\mp}0.05dB$ 이내의 안정성을 갖는다. 또한 RS-232 시리얼 통신으로 PC와 인터페이스가 가능하며, 광출력 상태를 모니터링하거나 원격으로 광파워를 제어할 수 있도록 구성하였다. 온도범위는 ${\pm}0.5$도 이내에서 제어가 가능하며, 이러한 부분으로 구성된 4파장 광원은 ${\pm}0.05dB$ 이내에서 안정화된 광을 출력할 수 있게 되었다. 현재 확산되고 있는 광통신 시장에서 광통신 부품, 광케이블, 통신망 등에서 각종 소자 및 선로의 광학적 특성을 측정하는데 필수적으로 이용될 것으로 기대된다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 필요한 0~7dBm 의 광 출력과 98어!, 131어!, 1480n, 155m의 광 스펙트럼을 갖는 안정화 광원 개발에 목표를 두었다.
• 본 연구 개발에서는 초고속 광 통신망을 구축하기 위하여 사용되는 광 점퍼크드 및 기타 광 수동 부품의 삽입손실을 측정할 수 있는 안정화된 4 파장 광원을 개발하였다.
• 본 연구에서는 레이저 다이오드의 광 출력을 안정화시키기 위한 목적으로 2 가지의 방법을 이용한 적용을 시도 하였다. 그 중 첫 번째로 온도 안정화 부분이다.
• 온도변화는 레이저 다이오드의 광 출력을 불안정하게 하는 요소 중 가장 큰 요소이며, 선폭이 넓어지면 레이저로서의 기능을 상실하여 LED 와 같이 된다. 이는 WDM 시스템 등에서는 치명적이며, 본 연구에서는 온도 항온시스템과 유사한 두랄루민 재질의 블록을 제작하여 온도 안정화를 시도하였다.

가설 설정

• 1. 광원의 광 출력 세기는 0 dBm~-7dBm 이다.
• 3. 개발된 광원의 안정도는 0 ~50deg에서 ±0.05dB 이내이다.

제안 방법

• 본 논문에서는 레이저 다이오드 내부에 내장되어있는 모니터 포토다이오드를 이용하여 레이저 광 출력을 실시간 모니터링 하며 기준값과 차이를 보상하는 방법으로 시스템을 구성 하였다. Laser diode는 온도에 따라 Ith가 증가하므로 일정한 바이어스 전류를 흘려주었을 경우 광출력이 감소하게 된다.
• 본 연구개발에서는 TEC 드라이버를 설계 하였으며, 아래와 같은 제어 구성도를 가진다. 기존에는 Thorlabs 사의 온도 드라이버를 이용하여 시스템을 설계하였으나 제어 시스템 자체가 고가이므로 개발하여 사용하였으며, 사용결과 +-0.
• 온도변화는 레이저 다이오드의 광 출력을 불안정하게 하는 요소 중 가장 큰 요소이며, 선폭이 넓어지면 레이저로서의 기능을 상실하여 LED 와 같이 된다. 이는 WDM 시스템 등에서는 치명적이며, 본 연구에서는 온도 항온시스템과 유사한 두랄루민 재질의 블록을 제작하여 온도 안정화를 시도하였다.

성능/효과

• 같은 제어 구성도를 가진다. 기존에는 Thorlabs 사의 온도 드라이버를 이용하여 시스템을 설계하였으나 제어 시스템 자체가 고가이므로 개발하여 사용하였으며, 사용결과 +-0.1 도 의 제어 능력으로 본 시스템에 충분히 적용할 수 있다.
• 이는 광부품 측정시 오차로 연계된다. 본 시험에서는 이에 대한 안정성을 테스트 하기 위하여 오성LST 사의 항온 항습 챔버에 삽입 후 광파워의 변화를 시 험하였으며, 시험 온도는 0-50 deg 이다.
• 위 그래프에서 나타낸 바와 같이 큰 폭의 광파워 변화는 없으며, 전자냉각 시스템과 안정화 제어 구조가 정상적으로 동작함을 알 수 있고, 또한 제품으로서도 충분히 사용 가능하리 라고 판단된다.

후속연구

• 5. 지속적인 연구개발로 회로의 크기를 소형화 하여 휴대용으로도 개발이 가능할 것으로 사료된다.

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