초록 ▼

연구의 목적 및 내용
차세대 전광신호처리 소자 개발 및 초고속 광정보시스템 구축을 위한 핵심기술로서 비선형 특수광섬유 제조 및 이를 이용한 광섬유형 OPA소자의 개발에 대한 연구를 수행하였다. OPA소자 개발을 위하여 melt quenching (glass melting) 법을 통하여 광학유리를 제조하고 이를 이용하여 OPA소자용 비선형 광특성이 우수한 광섬유를 제조하였다. 제조된 광섬유의 선형, 비선형 광특성을 포함한 제반 물성을 분석하였으며 이를 사용하여 구성된 광섬유 OPA소자는 우수한 성능을 보여주었다.
연구결과<

연구의 목적 및 내용
차세대 전광신호처리 소자 개발 및 초고속 광정보시스템 구축을 위한 핵심기술로서 비선형 특수광섬유 제조 및 이를 이용한 광섬유형 OPA소자의 개발에 대한 연구를 수행하였다. OPA소자 개발을 위하여 melt quenching (glass melting) 법을 통하여 광학유리를 제조하고 이를 이용하여 OPA소자용 비선형 광특성이 우수한 광섬유를 제조하였다. 제조된 광섬유의 선형, 비선형 광특성을 포함한 제반 물성을 분석하였으며 이를 사용하여 구성된 광섬유 OPA소자는 우수한 성능을 보여주었다.
연구결과
￭Melt quenching 기술을 이용한 비선형 광학유리 개발
- 굴절률, 분산, 유리전이온도, 비선형 광특성을 고려한 광학유리 조성 설계
- Melt quenching 기술 개발을 통하여 OPA소자용 비선형 광학유리 제조
￭OPA소자용 비선형 특수광섬유 개발
- 비선형 광섬유 제조용 저온전기로가 구비된 광섬유인출시스템 구축
- 비선형 광섬유 개발에 필요한 rod in tube 공정기술 확보
- 비선형광섬유 제조를 위한 광섬유모재 및 광섬유 제조기술 개발
- 광학유리를 이용한 OPA 소자용 비선형 광섬유 제조
￭광학유리 및 특수광섬유의 광특성 및 물성 분석
- 광대역 측정 구축을 통한 광학유리 및 광섬유의 비선형 광특성 분석
- Bismtuth 및 희토류이온 함유 광학유리의 시분해 형광특성 분석
- XRD, DTA, TEM 분석을 통한 최적화 광학유리 조성 연구
￭비선형 특수광섬유를 이용한 OPA소자 및 응용기술 개발
- 비선형 특수광섬유를 활용한 광섬유형 OPA소자 개발
- 광섬유의 OPA 소자의 광특성 (gain, bandwidth, SBS noise) 측정 및 분석
- Fiber taper 를 이용한 광섬유의 비선형 분석기술 연구
- 비선형 특수광섬유 응용기술 (광대역광원, 파장변환, 광스위칭) 연구
연구결과의 활용계획
- 개발된 광특성이 우수한 비선형 광섬유는 광파라메트릭 증폭소자 뿐 아니라 광대역광원, 파장변환, 광스위칭 등과 같은 다양한 기능을 가진 광섬유형 전광신호처리 소자개발에 이용될 수 있을 것을 기대됨, 광대역 형광특성을 가진 광학유리 관련 기술은 향후광대역 광증폭기 및 파장가변 레이저 기술 개발에 사용될 것임
- 본 연구를 통하여 확보된 rod in tube 공정기술, melt quenching 법에 의한 광학유리 제조기술, 그리고 특수 광섬유 제조용 이온첨가기술은 앞으로도 특수기능을 가진 기능성 광섬유 기술에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 판단됨
- 광학유리 및 광섬유 개발을 통하여 물성 및 선형/비선형 광특성 분석에 관한 다양한 측정기술을 확보 및 개발하였으며 이러한 분석 기술은 향후 여타 특수광섬유 분석 및 개발에 기여할 것으로 판단됨

Abstract ▼

Purpose&contents
All-optical signal processing based on optical parametric amplification(OPA) device made by nonlinear optical fiber has been regarded as the core-technology for next-generation communication system. For the fiber OPA applications, it is essential to make specialty optical fibers

Purpose&contents
All-optical signal processing based on optical parametric amplification(OPA) device made by nonlinear optical fiber has been regarded as the core-technology for next-generation communication system. For the fiber OPA applications, it is essential to make specialty optical fibers with high 3rd order optical nonlinearity and install fiber OPA system using the fiber. In this study, we fabricated high nonlinear optical glasses by melt quenching process and optical fibers using the glass by rod in tube technique and glass incorporation technique developed. Fiber OPA devices based on the high nonlinear optical fibers was developed and optical properties of the devices, such as gain, bandwidth, SBS noise characterstics, were investigated.
Applications of the optical glasses and fibers such as supercontinuum generation, wavelength conversion, and optical amplifications were also examined.
Result
￭Development of nonlinear optical glass by melt quenching process
: design of glass with the proper optical and physical properties such as refractive index, optical absorption, dispersion, and glass transition temperature, fabrication of nonlinear optical glass for OPA applications by the melt quenching technique
￭Development of nonlinear specialty optical fiber for OPA devices
: installation of the low temperature fiber drawing system, development of the fiber drawing process based on the rod in tube technique, fabrication of the specialty optical fiber with the optimized optical properties for the OPA devices
￭Characterization of nonlinear optical glass and fiber developed
: investigation of the nonlinear optical properties of glass and optical fiber using the optical and physical characterizations by UV/VIS/NIR, photoluminescence spectrum measurements and XRD, DTA, TEM analysis, study on the time resolved optical properties of bismuth and rare-earth incorporated optical glasses
￭Development of fiber-type OPA devices and their applications
: development of fiber-type OPA device using the optimized nonlinear glass and optical fiber, evaluation of the device performance such as gain, bandwidth, SBS noise, study on the optical applications of the nonlinear optical fiber
Expected Contribution
- By establishing the core-technology on the development of the nonlinear optical fiber for OPA devices, it is confirmed to obtain intellectual property rights and the technical competitiveness for the high-speed broad-band all optical signal processing technology. - Since OPA devices can be used for various high functional optical devices, this study will contribute to industrial improvement by establishing applied technologies based on fiber based OPA devices. - Technologies obtained from this study during developing the nonlinear optical fiber devices can be directly used to make other specialty optical fibers and functional photonic devices based on the fibers

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 59
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 60
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 62
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 66
• 8. 참고문헌 ... 66
• 9. 연구성과 ... 68
• 10. 기타사항 ... 74
• [별첨1] 대표연구성과 ... 75