KR100419228B1 - 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자 및 이의응용소자 - Google Patents

편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자 및 이의응용소자 Download PDF

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Abstract

편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자 및 이의 응용소자에 대해 개시한다. 본 발명의 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자는, 격자에 의한 선형복굴절이 존재하는 광도파로 영역의 중간 지점에 편광된 빔의 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 마련하여 편광모드 간의 시간지연을 제거 또는 감소시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 편광모드 분산이 없는 광도파로 소자 및 시스템을 구현함으로써 기존의 광섬유격자를 제작하면서 발생될 수 있는 선형복굴절을 보상해 주어 기존의 광섬유격자의 성능향상 및 실용화에 크게 기여할 것이다.

Description

편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자 및 이의 응용소자{Optical device composed of optical rotator with zero Polarization Mode Dispersion and its related devices}
본 발명은 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자에 관한 것으로, 특히 광통신 시스템 및 광소자, 광필터, 광센서 등에서 많이 쓰이고 있는 장주기격자(Long Period Grating)의 제작에서 발생될 수 있는 선형복굴절을 보상하여 격자내의 편광모드 분산을 없애주거나 줄여줄 수 있는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자를 적용한 광압력 센서 및 광섬유 필터에 관한 것이다.
편광모드 분산은 광소자에서 제조상의 결함 또는 외부로부터의 변형으로 형성된 도파로 내의 느린 축(slow axis)과 빠른 축(fast axis)을 두 개의 서로 수직된 편광 모드가 진행하면서 서로 다른 도파 속도에 의해 신호파워의 분산이 발생하는 것으로서, 광소자의 성능을 열화시키는 원인으로 작용한다. 그래서, 본 출원인은 선형복굴절을 보상하여 편광모드 분산을 제거하거나 줄이기 위한 방법으로써 편광모드 분산이 없는 광회전자를 갖는 광소자를 제시하고자 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 편광모드 분산을 보상하는 광소자, 특히 광섬유격자 소자를 구현하는데 있어서, 선형복굴절이 존재하는 광도파로의 중간 지점에 편광된 빔의 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 삽입시켜줌으로써 상기 선형복굴절에 의해서 생기는 편광모드간의 시간지연을 없애거나 줄여줌으로써 편광모드 분산이 없는 광도파로 소자를 구현할 수 있는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자를 제공하는데 있다.
또한, 상기한 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자가 적용된 광압력 센서 및 광섬유 필터를 제공하는데 있다.
도 1은 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 다수의 선형복굴절이 있을 경우에 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자를 다수 배치하는 개념을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자에서 선형복굴절이 보상되는 원리를 설명하기 위한 도면,
도 4a는 본 발명의 제1 실시예로서, Photo-induced 복굴절을 보상시켜주기 위해 광회전자 전ㆍ후단부에 UV빔 패턴을 광섬유에 노출시켜 격자를 형성시킨 광소자를 나타낸 도면,
도 4b는 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예로서, Pressure-induced 복굴절을 보상시켜주기 위해 광회전자 전ㆍ후단부에 압력 또는 힘을 가해서 격자를 형성시킨 광소자를 나타낸 도면,
도 4c는 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예로서, 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자에 의해 선형복굴절이 보상되는 평면 광도파로의 상부절개도,
도 5a는 본 발명의 제2 실시예로서, 선형복굴절을 보상하기 위해 광회전자 전ㆍ후단부의 광섬유에 동시에 압력을 인가하여 격자를 형성시킨 광소자를 개략적으로 나타낸 도면,
도 5b는 본 발명의 제2 실시예의 변형예로서, 선형복굴절을 보상하기 위해 광회전자 전ㆍ후단부의 광섬유에 UV빔 패턴을 노출시켜 격자를 형성시킨 광소자를 개략적으로 나타낸 도면,
도 6a 및 6b는 제1 실시예 및 제2 실시예의 광회전자 전ㆍ후단부의 광섬유에 형성된 격자를 형성시키는 방법중의 하나로서 압력이나 힘을 인가하기 위한 요철판 및 평면판의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
5 : 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자
10, 10a, 10b, 10c, 10' : 선형복굴절이 존재하는 광소자의 전단부
20, 20a, 20b, 20c, 20' : 선형복굴절이 존재하는 광소자의 후단부
30, 30a, 30b, 30c, 30' : 광회전자
40 : 입력신호
42 : 출력신호
44 : 코어
50, 50a, 50b : 광섬유
60 : 입력신호 중에서 선형복굴절이 존재하는 광소자의 전단부의 fast axis로 편광되어 입력되는 빔
64 : 90°광회전자에서 출력되는 빔
66 : 선형복굴절이 존재하는 광소자의 후단부의 slow axis
68 : 입력신호 중에서 fast axis로 편광된 빔이 90°광회전자에 의해서 slow axis로 편광되어 출력되는 빔
70 : 입력신호 중에서 선형복굴절이 존재하는 광소자의 전단부의 slow axis로 편광되어 입력되는 빔
74 : 90°광회전자에서 출력되는 빔
76 : 선형복굴절이 존재하는 광소자의 후단부의 fast axis
78 : 입력신호 중에서 slow axis로 편광된 빔이 90°광회전자에 의해서 fast axis로 편광되어 출력되는 빔
80 : 평면 광도파로
90 : 접합부
100a : 요철판(Grooved Plate)
100b : 평면판(Flat Plate)
110 : 진폭 마스크(Amplitude mask)
L : 선형복굴절이 존재하는 광섬유의 길이
L1 : 선형복굴절이 존재하는 광소자의 전단부의 길이
L2 : 선형복굴절이 존재하는 광소자의 후단부의 길이
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자는, 격자에 의한 선형복굴절이 존재하는 광도파로 영역의 중간 지점에 편광된 빔의 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 마련하여 편광모드 간의 시간지연을 제거 또는 감소시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자는, 제1 격자에 의한 선형복굴절이 존재하는 광도파로 영역에 대해, 상기 선형복굴절이 존재하는 지점 전후에 선형복굴절을 가지는 제2 격자를 추가로 생성시키고, 편광된 빔에 의해 형성되는 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 삽입시켜 선형복굴절에 의해서 생기는 편광모드 간의 전체 시간지연을 제거 또는 감소시키는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 광회전자는 광도파로의 선형복굴절의 개수를 고려하여 광도파로에 적어도 1개 이상 마련될 수 있으며, 상기 선형복굴절이 존재하는 제1 격자의 지점 전후에 추가하는 선형복굴절이 존재하는 제2 격자의 편광축(slow axis, fastaxis) 방향이 상기 선형복굴절의 편광축과 평행인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 선형복굴절이 존재하는 제1 격자의 지점 전후에 추가하는 제2 격자에 존재하는 선형복굴절의 크기는 상기 제1 격자에 존재하는 선형복굴절의 크기와 동일하다.
한편, 상기 광회전자는 편광빔의 편광면이 90°회전하는 광섬유 광회전자, 또는 패러데이 광회전자를 사용하며, 상기 광도파로는 광섬유 및 평면 도파로 등에 모두 적용된다.
여기서, 상기 격자는 UV 레이저 빔을 선택적으로 광감도가 있는 광도파로에 일정시간 노출시켜서 제작하거나, 외부에서 압박함으로써 주로 제작할 수 있다. UV 레이저 빔을 광도파로, 특히 광섬유에 노출시켜서 제작하는 격자는 위상마스크나 간섭계를 이용하여 제작하거나, 또는 진폭마스크를 이용해서 제작한다. 레이저 빔을 광섬유에 노출시켜서 제작하는 격자에 생기는 복굴절은 레이저 빔의 편광상태에 따라서 선형복굴절의 크기가 달라지고, 압박을 해서 제작하는 격자에 생기는 선형복굴절의 크기는 압박의 크기에 대략 비례해서 증가하게 된다. 그런데, 선형복굴절의 크기에 따라서 균일한 선형복굴절이 있는 길이가 L인 격자를 지나갈 때 생기는 두축(fast, slow axis)모드 사이의 시간차()는 선형복굴절의 크기 B와 길이 L에 비례한다. 따라서 상기 제1 격자의 선형복굴절에 의해서 생기는 시간지연을 보상해주기 위해서 필요한 제2 격자의 길이 L2와 선형복굴절의 크기 B2는이거나,가 되도록 설계해 주어야 한다. 이 때문에 만일 격자의 길이 L1과 L2를 같게 하는 경우에는 제1 격자와 제2 격자의 복굴절 B1과 B2가 같아야 하고, B1과 B2가 같지 않을 경우에는 편광모드 분산을 보상해 주기 위해서는 길이 L1과 L2를 다르게 해야 한다.
상기한 격자를 형성시키기 위해 주기적이거나 비주기적으로 형성된 요철판과, 광도파로를 지지하는 평면판을 마련한다. 이 때, 광회전자의 전후를 동시에 또는 각각 압박하기 위해서는, 상기 광회전자 전후에 형성된 도파로에 동시에 압력을 인가하는 주기적이거나 비주기적으로 형성된 요철판과, 상기 광회전자 전후에 형성된 광도파로를 동시에 지지하는 평면판을 마련한다.
한편, 상기한 본 발명의 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자가 적용된 광압력 센서는, 격자에 의한 선형복굴절이 존재하는 광도파로 영역의 중간 지점에 편광된 빔의 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 마련하여 선형복굴절을 제거시킴과 동시에 변화되는 투과 스펙트럼과 외부 압력 또는 스트레인과의 관계에서 압력을 센싱한다.
그리고, 상기한 본 발명의 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자가 적용된 광섬유 필터는, 격자에 의한 선형복굴절이 존재하는 광도파로 영역에서 압박이 이루어지는 중간 지점에 편광된 빔의 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 마련하여 선형복굴절을 제거시킴과 동시에 신호의 필터링을 수행한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자의 구성을 개략적으로나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 편광모드 분산이 없는 광소자 및 광시스템을 구현하기 위해 선형복굴절을 보상해주는 광소자, 즉 본 발명의 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자(5)를 개략적으로 나타내는 도면으로, 광도파로에서의 선형복굴절이 존재하는 광소자의 전단부(10)와 광도파로에서의 선형복굴절이 존재하는 광소자의 후단부(20) 사이에 본 발명의 주요소인 90°광회전자(30)를 마련하고 있다. 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자(5)는 코어(44)가 형성된 광섬유(50) 등의 광도파로에 형성되는데, 도파되는 빔은 광도파로에서의 선형복굴절이 존재하는 광소자의 전단부(10)에 입력되는 입력신호(40)와, 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자(5)를 통과하여 광도파로에서의 선형복굴절이 보상되어 광소자의 후단부(20)에서 출력되는 출력신호(42)로 구분된다.
도 2는 다수의 선형복굴절이 있을 경우에 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자를 다수 배치하는 개념을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자(5) 및 이를 이용한 광시스템을 구현하는데 있어서, 선형복굴절이 1개 이상 또는 다수 있을 경우에 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자(5)를 광섬유(50)의 임의의 영역에 다수개 형성시킬 수 있음을 나타내고 있다.
도 3은 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자에서 선형복굴절이 보상되는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 광신호인 입력신호(40)는입력신호 중에서 선형복굴절이 존재하는 광소자의 전단부의 fast axis로 편광되어 입력되는 빔(60)과 입력신호 중에서 선형복굴절이 존재하는 광소자의 전단부의 slow axis로 편광되어 입력되는 빔(70)으로 각각 편광되어 90°광회전자(30)로 입력된다. 상기한 2개의 빔들(60, 70)은 90°광회전자(30)에 의해 fast axis로 도파하던 빔(60)은 slow axis와 평행한 축으로 편광(64)되고, slow axis로 도파하던 빔(70)은 fast axis와 평행한 축으로 편광(74)된다. 즉, 참조번호 64와 74는 90°광회전자에서 출력되는 빔이다. 서로 도파하게 되는 축이 바뀐 이 빔들(64, 74)은 다시 선형복굴절이 존재하는 광소자 후단부(20)의 fast axis(76)와 slow axis(66)로 입사되고 이 부분을 도파하고 출력(68, 78)된다. 즉, 참조번호 66은 선형복굴절이 존재하는 광소자의 후단부의 slow axis이고, 76은 선형복굴절이 존재하는 광소자의 후단부의 fast axis이며, 68은 입력신호 중에서 fast axis로 편광된 빔이 90°광회전자에 의해서 slow axis로 편광되어 출력되는 빔이고, 78은 입력신호 중에서 slow axis로 편광된 빔이 90°광회전자에 의해서 fast axis로 편광되어 출력되는 빔이다. 이 과정을 거치게 되면 광섬유격자를 제작하면서 광섬유 내부에 발생하는 선형복굴절에 의해 발생된 편광모드간의 시간지연을 없애거나 줄일 수 있다.
본 발명의 선형복굴절의 보상 원리에 대해서 상술하면, 편광모드 분산으로 인한 시간지연을 보상하기 위해서 본 발명의 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자를 사용하면, 입력빔은 선형복굴절이 있는 제1 격자의 fast axis와 slow axis로 각각 편광되고, 각각 두 축을 도파하던 빔들은 중간 위치에 있는 90°광회전자를 거치면서 서로 도파하게 되는 축을 바꾸게 되고, 이 빔들은 바뀌게 된 축방향을 유지하면서 선형복굴절이 있는 제2 격자의 두 축(fast, slow axis)으로 각각 편광되어 도파하게 된다. 이때에 본 발명인 광소자에 입력되는 빔이 fast axis로 편광되어 도파하는 경우에 입력된 빔이 본 발명의 광소자를 거쳐서 출력될 때까지의 시간을 ta라 하고, slow axis로 편광되어 도파하는 경우 입력된 빔이 본 발명의 광소자를 거쳐서 출력될 때까지의 시간을 tb라 하면 아래 수식 1과 수식 2로 나타낼 수 있다. 여기에서 L1과 L2는 각각 제1 격자와 제2 격자의 길이를 말하며, nf1과 ns1은 선형 복굴절이 있는 제1 격자의 fast axis와 slow axis의 굴절률을 말하고, nf2과 ns2은 선형 복굴절이 있는 제2 격자의 fast axis와 slow axis의 굴절률을 말하며, c는 빛의 속도이다.
[수식 1]
[수식 2]
위의 두식에서 본 발명인 광소자를 도파하는 두 편광모드간의 시간차를 구할수 있다. 시간차를라 하면 아래의 수식 3으로 나타낼 수 있다. 여기에서 B1과 B2는 각각 제1 격자와 제2 격자에 존재하는 선형복굴절의 크기를 말한다.
[수식 3]
만약 B1이 제1 격자의 길이 L1에서 균일한 선형복굴절을 갖는다면 위의 수식 3에서와 같이 두 편광모드간의 시간차를 보상하기 위해서는를 만족해야 한다. 이때 상기 제1 격자의 선형복굴절에 의해서 생기는 시간지연을 보상해주기 위해서 필요한 제2 격자의 길이 L2와 선형복굴절의 크기 B2는이거나,가 되도록 설계해 주어야 하며, 이 때문에 만일 격자의 길이 L1과 L2를 같게 하는 경우에는 제1 격자와 제2 격자의 복굴절 B1과 B2가 같아야 하고, B1과 B2가 같지 않을 경우에는 편광모드 분산을 보상해 주기 위해서는 길이 L1과 L2를 다르게 해야 한다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예로서, Photo-induced 복굴절을 보상시켜주기 위해 광회전자 전ㆍ후단부에 UV빔 패턴을 광섬유에 노출시켜 격자를 형성시킨 광소자를 나타낸 도면이다. 도 4a를 참조하면, 90°광회전자 전ㆍ후단에 있는 선형복굴절이 존재하는 부분을 UV빔을 간섭시켜서 생기는 UV빔 패턴을 광감도가 있는 광섬유(50)에 일정시간 노출시켜 광섬유격자를 제작함으로써 포토 인듀스드(Photo-induced) 복굴절을 보상시켜 편광모드 분산이 없는 광소자를 구성한 예이다. 본 실시예에서 제시하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자는 광회전자(30a)와, 선형복굴절이 존재하는 광소자의 전단부와 후단부(10a, 20a)들로 구성되며, 선형복굴절이 존재하는 부분의 L1과 L2길이는 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 이 때, 상기 전단부와 후단부(10a, 20a)에는 Photo-induced 복굴절을 보상시켜주기 위한 광섬유격자가 형성되는데, UV빔의 노출양에 따라서 선형복굴절의 양이 달라지며, 보상을 하기 위해서는에 따르며 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
도 4b는 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예로서, Pressure-induced 복굴절을 보상시켜주기 위해 광회전자 전ㆍ후단부에 압력 또는 힘을 가해서 격자를 형성시킨 광소자를 나타낸 도면이다. 도 4b를 참조하면, 90°광회전자 전ㆍ후단에 있는 선형복굴절이 존재하는 광소자의 전ㆍ후단(10b, 20b)을 압력(스트레인)이나 힘을 인가하여 광섬유격자를 만들어 프레져 인듀스드(pressure-induced) 복굴절을 보상시켜 편광모드 분산이 없는 광소자를 구성한 예이다. 여기서, 선형복굴절이 존재하는 전ㆍ후단(10b, 20b)의 L1과 L2길이는 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 또한, 선형복굴절의 크기는 대체로 압력에 비례하며 압력 1과 압력 2에 의한 선형복굴절도 식에 따르며 서로 동일할 수도 있고 다를 수 있다. 상기 광섬유격자가 광섬유 면에 평행한 축을 y축이라 하고 이 방향과 수직인 축을 x축이라 했을 때, y축 방향으로 압력이나 힘이 인가된 경우, 상기 광섬유격자 내에 복굴절이 발생하게 되고 이로 인해 압력이나 힘이 인가된 y축 방향의 굴절률은 감소하고 x축 방향의 굴절률은 증가하게 된다. 따라서 입사된 빔의 y-편광성분은 빠른 축(fast axis)으로 진행하게 되고 x-편광성분은 느린 축(slow axis)으로 진행하게 되는데, 이것은 광섬유격자에 입사한 빔의 두 편광성분이 서로 다른 광섬유격자의 굴절률(,)을 겪게 됨을 의미한다. 결과적으로 두 편광축은 굴절률이 다르게 되므로 속도차가 존재하게 되고 두 편광성분 사이에 시간지연()을 발생시킨다. 그러므로, 선형복굴절이 존재하는 부분의 중간 지점에 90°광회전자(30b)를 위치시켜 상기한 선형복굴절의 보상원리를 이용하여 편광모드 분산이 없는 광소자를 제작할 수 있다.
도 4c는 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예로서, 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자에 의해 선형복굴절이 보상되는 평면 광도파로의 상부절개도이다. 도 4c를 참조하면, 평면 광도파로는 x축과 y축의 유효굴절률이 서로 다르기 때문에 축을 도파하게 되는 TE-편광모드와 TM-편광모드간의 속도차가 발생하게 되고, 편광모드 분산이 발생하게 된다. 이 문제를 해결하기 위해서는 평면 광도파로의 중간 지점에 본 발명의 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자를 끼워넣어 선형복굴절을 보상함으로써 편광모드 분산을 줄여줄 수 있다. 본 발명의 편광모드 분산이 없는 광소자는 광 광회전자(30')와 선형복굴절이 존재하는 전ㆍ후단부(10', 20')에 형성된 격자들로 구성되며, 선형복굴절이 존재하는 부분의 L1과 L2길이는 서로 동일할 수도 있고 다를 수 있으며, 입력되는 입력신호(40)는 평면 도파로를 따라 도파하다가 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자를 통과하여 선형복굴절이 보상된 출력신호(42)를 출력시키게 된다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시예로서, 선형복굴절을 보상하기 위해 광회전자 전ㆍ후단부의 광섬유에 동시에 압력을 인가하여 격자를 형성시킨 광소자를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5a를 참조하면, 광섬유(50b)에 입력되는 입력신호(40)는 광섬유를 따라 도파하다가 압력(P)으로 인해 발생한 선형복굴절이 존재하는 전단부(10c)를 통과하게 되고, 광섬유 광회전자(30c)에 의해서 두 축에 도파되는 편광이 바뀌게 되며, 이 편광들은 다시 선형복굴절이 존재하는 후단부(20c)를 통과하게 되면서 편광모드 분산으로 발생하게 되는 전송 시간지연을 없애거나 줄인 출력신호(42)를 광섬유(50a)를 통해 출력시킨다. 또한, 선형복굴절이 존재하는 부분(L)과 광섬유 광회전자 사이는 접합될 수 있는데, 이 접합부(90)는 기계적으로나, 용융법으로 접합할 수 있다. 물론, 전단부와 후단부 중간부분에 광섬유를 트위스트 시켜서 광섬유 회전자를 구현하는 경우 접합부가 필요 없으며, 이 방법은 광섬유 회전자를 선형복굴절이 있는 전단부와 후단부에 접합하는 것보다 더 많이 활용된다.
도 5b는 본 발명의 제2 실시예의 변형예로서, 선형복굴절을 보상하기 위해 광회전자 전ㆍ후단부의 광섬유에 UV빔 패턴을 노출시켜 격자를 형성시킨 광소자를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5b를 참조하면, 광섬유(50b)에 입력되는 입력신호(40)는 광섬유(50b)를 따라 도파하다가 UV빔 패턴으로 인해 발생한 선형복굴절이 존재하는 전단부(10c)를 통과하게 되고, 광섬유 광회전자(30c)에 의해서 두축에 도파되는 편광이 바뀌게 되며, 이 편광들은 다시 선형복굴절이 존재하는 후단부(20c)를 통과하게 되면서 편광모드 분산으로 발생하게 되는 전송 시간지연을 없애거나 줄인 출력신호(42)를 광섬유(50a)를 통해 출력시킨다. 또한, 선형복굴절이 존재하는 부분(L)과 광섬유 광회전자 사이는 접합될 수 있는데, 이 접합부(90)는 기계적으로나, 용융법으로 접합할 수 있다. 물론, 전단부와 후단부 중간부분에 광섬유를 트위스트 시켜서 광섬유 회전자를 구현하는 경우 접합부가 필요 없으며, 이 방법은 광섬유 회전자를 선형복굴절이 있는 전단부와 후단부에 접합하는 것보다 더 많이 활용된다.
도 6a 및 6b는 제1 실시예 및 제2 실시예의 광회전자 전ㆍ후단부의 광섬유에 형성된 격자를 형성시키는 방법중의 하나로서 압력이나 힘을 인가하기 위한 요철판 및 평면판의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 광섬유격자를 형성시키는 방법중의 하나로서, 광섬유의 상부에는 요철판(Grooved Plate, 100a)를 위치시키고 광섬유의 하부에는 평면판(Flat Plate,100b)를 위치시켜 광섬유를 위와 아래에서 동시에 압력(P)이나 힘(P)을 인가할 수도 있고 위에서만 힘을 인가하여 격자를 형성시킨다.
도 6a는 인가되는 압력이나 힘이 광섬유격자 단면축의 한방향에서만 가해지는 예이다. 또한 이 도면에서는 격자의 주기는 주기적인 광섬유격자를 이용하고 있으나, 격자의 주기가 비주기적일 수도 있다. 인가되는 압력(P)이나 힘(P)의 범위는 압박부(100a, 100b)의 길이 L에 의해서 결정되고 선형복굴절의 양은 인가되는 압력이나 힘뿐만 아니라 인가 범위에도 관계되므로 압박부 길이를 조절함으로써 선형복굴절의 양을 조절할 수 있다. 이를 조절하기 위해서는 압력(Pressure)의 양을 조절하거나 광섬유격자가 만들어지는 길이(L)를 조절함으로써 가능하다. 또한, 도 6b는 도 6a를 변형한 것으로써 두 개의 광섬유를 동시에 압력이나 힘을 인가할 수 있는 방법을 나타낸 도면으로, 두 개의 광섬유에 동시에 압력이나 힘을 인가하기 때문에 두 개의 광섬유에 동일한 격자를 제작할 수 있는 특징이 있다. 이는 상기한 도 5a에 동일한 압력이 필요할 경우에 유용하게 적용할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 광섬유에 압력(스트레인)이나 힘을 인가하거나, UV빔을 간섭시켜 광감도 있는 광섬유 일정시간동안 노출시켜서 광섬유격자를 제작하고, 상기 광섬유격자에서 발생하는 선형복굴절을 보상하기 위해서, 선형복굴절이 존재하는 광도파로의 중간 지점에 편광된 빔의 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 삽입시켜줌으로써 상기 선형복굴절에 의해서 생기는 편광모드간의시간지연을 없애거나 줄여줌으로써 편광모드 분산이 없는 광도파로 소자 및 시스템을 구현할 수 있다. 본 발명은 기존의 광섬유격자를 제작하면서 발생될 수 있는 선형복굴절을 보상해 줌으로써 기존의 광섬유격자의 성능향상 및 실용화에 크게 기여할 것이다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.

Claims (18)

  1. 격자에 의한 선형복굴절이 존재하는 광도파로 영역의 중간 지점에 편광된 빔의 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 마련하여 편광모드 간의 시간지연을 제거 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  2. 선형복굴절이 존재하는 제1 격자의 광도파로 영역에 대해, 상기 선형복굴절이 존재하는 지점 전후에 또 다른 선형복굴절이 존재하는 제2 격자를 추가로 생성시키고, 편광된 빔의 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 삽입시켜 선형복굴절에 의해서 생기는 편광모드 간의 전체 시간지연을 제거 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 선형복굴절의 크기가 B1이고, 균일한 선형복굴절이 존재하는 길이가 L1인 제1 격자의 지점 전후에 추가하는 또 다른 복굴절의 크기가 B2이고, 균일한 선형복굴절이 존재하는 길이가 L2인 제2 격자의 편광축(slow axis, fast axis) 방향이 상기 선형복굴절의 편광축과 평행인 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 선형복굴절이 존재하는 제1 격자의 지점 전후에 추가하는 제2 격자에 존재하는 또 다른 선형복굴절의 크기는 제1 격자에 존재하는 상기 선형복굴절의 크기와 동일하고 제2 격자의 길이는 제1 격자와 동일한 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 선형복굴절이 존재하는 제1 격자의 지점 전후에 추가하는 제2 격자에 존재하는 또 다른 선형복굴절의 크기 B2는이고, 제2 격자의 길이 L2는인 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광회전자는 광도파로의 선형복굴절의 개수를 고려하여 광도파로에 적어도 1개 이상 마련되는 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광회전자는 편광빔의 편광면이 90°회전하는 광섬유 광회전자인 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광회전자는 편광빔의 편광면이 90°회전하는 패러데이 광회전자인 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광도파로는 광섬유인 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광도파로는 평면 도파로인 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 격자는 감광성 광도파로에 UV 빔을 노출시켜 형성된 격자인 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 UV 빔에 노출되어 형성된 격자형성 구간길이는 광회전자의 전후에서 서로 동일하거나 다른 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 격자는 선형복굴절의 양조절에 관계되는 임의의 압력으로 광도파로를 압박하여 형성된 격자인 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 압력에 의해 형성된 격자형성 구간길이는 광회전자의 전후에서 서로 동일하거나 다른 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 격자는 주기적이거나 비주기적으로 형성된 요철판과, 광도파로를 지지하는 평면판의 압착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 격자는 광회전자 전후에 형성되는 광도파로에 대해 동일한 선형복굴절을 갖는 광도파로를 형성시키기 위해 상기 광회전자 전후에 형성된 도파로에 동시에 압력을 인가하는 주기적이거나 비주기적으로 형성된 요철판과, 상기 광회전자 전후에 형성된 광도파로를 동시에 지지하는 평면판의 압착에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 편광모드 분산보상용 광회전자를 갖는 광소자.
  17. 격자에 의한 선형복굴절이 존재하는 광도파로 영역의 중간 지점에 편광된 빔의 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 마련하여 선형복굴절을 제거시킴과 동시에 변화되는 투과 스펙트럼과 외부 압력 또는 스트레인과의 관계에서 압력을 센싱하는 광압력 센서.
  18. 격자에 의한 선형복굴절이 존재하는 광도파로 영역에서 압박이 이루어지는 중간 지점에 편광된 빔의 편광면을 90°회전시켜주는 광회전자를 마련하여 선형복굴절을 제거시킴과 동시에 신호의 필터링을 수행하는 광섬유 필터.
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