KR20050042921A - 브라그 격자를 갖는 광섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

브라그 격자를 갖는 광섬유 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050042921A
KR20050042921A KR1020030077578A KR20030077578A KR20050042921A KR 20050042921 A KR20050042921 A KR 20050042921A KR 1020030077578 A KR1020030077578 A KR 1020030077578A KR 20030077578 A KR20030077578 A KR 20030077578A KR 20050042921 A KR20050042921 A KR 20050042921A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical fiber
phase mask
bragg grating
grating
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020030077578A
Other languages
English (en)
Inventor
조승현
김병휘
이형호
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020030077578A priority Critical patent/KR20050042921A/ko
Priority to US10/903,055 priority patent/US7704682B2/en
Publication of KR20050042921A publication Critical patent/KR20050042921A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02123—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02123—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating
    • G02B6/02133—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating using beam interference
    • G02B6/02138—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating using beam interference based on illuminating a phase mask
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/001—Phase modulating patterns, e.g. refractive index patterns
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02114—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by enhanced photosensitivity characteristics of the fibre, e.g. hydrogen loading, heat treatment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 특정 파장대의 빛을 선택할 수 있는 브라그 격자가 형성된 광섬유에 관한 것이다.
본 발명에 따른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법에서는, 먼저 광섬유 코어를 통하여 도파되는 모드가 겪는 유효굴절률을 소정 파장에 대응하는 유효 굴절률로 변화시키기 위하여, 상기 광섬유의 일정 영역에 소정의 열원에 의한 열을 인가하여 상기 광섬유 코어 내에 존재하는 불순물을 상기 광섬유 클래딩으로 확산시키는 열적확산단계를 수행한다. 그리고 나서 소정의 발광 광원에서 출력된 빔을 주기적인 표면 윤곽 구조를 갖는 위상마스크를 투과시킨 후, 상기 빔이 상기 위상마스크의 표면 윤곽 구조에 따라 회절 및 간섭에 의하여 상기 광섬유 코어에 소정 주기의 브라그 격자를 형성하는 격자 형성 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

브라그 격자를 갖는 광섬유 및 그 제조방법{OPTICAL FIBER HAVING BRAGG GRATING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 광섬유(Optical Fiber)에 관한 것으로, 특히 상기 광섬유의 코어 내에서 진행하는 빛에 대하여 일정한 브라그 조건을 만족하는 파장의 빛은 반사하고 만족하지 않는 파장의 빛은 그대로 투과함으로써 특정 파장대의 빛만을 선택할 수 있는 브라그 격자를 갖는 광섬유에 관한 것이다.
일반적으로, 광섬유 브라그 격자(Fiber Bragg Grating)는 광섬유 코어 내에 게르마늄(Ge)등이 불순물로 첨가된 실리카 계열의 광섬유에 자외 광선을 조사할 경우 발생하는 광유기 굴절률 변조 효과를 이용하여 제작된다.
이와 같은 광섬유 브라그 격자에 빛을 입사시키면 코어 내에서 굴절률 차이로 인하여 브라그 조건(Bragg Condition)을 만족하는 파장의 빛은 반사되어 나오고 나머지 파장대의 빛은 투과된다. 여기서 브라그 조건을 만족하는 파장을 브라그 파장 혹은 공진파장이라고 한다. 그리고 이러한 성질을 이용한 광섬유 브라그 격자는 특정 파장대의 빛만을 선택하는 필터로서 주로 사용되며, 수년 전부터 최근에 이르기까지 다양한 응용 분야를 갖는 광소자로서 많은 관심을 끌고 있다.
도1은 종래의 광섬유 브라그 격자의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도1을 참조하면, 종래의 광섬유 격자 제조 방법에서는 주로 위상 마스크(120)와 자외선 발광 광원(110)을 이용하여 주기적인 간섭 패턴(142)을 광섬유 코어(131, 141)에 직접 형성한다. 위상 마스크(120)는 자외 광선을 투과시킬 수 있는 석영계 유리 재질의 편평한 슬랩(slab)으로 제작된다. 그리고 편평한 슬랩의 한쪽 표면은 광리소그라피 기술을 이용하여 1차원적으로 주기적인 표면 윤곽 구조(121)를 갖도록 식각된다. 이를 측면에서 보았을 경우, 주기적인 패턴의 형태는 구형파의 모습이다. 광섬유 격자 제작을 위해 광섬유(130)는 주기적인 표면 윤곽 구조(121)가 존재하는 위상 마스크(120)의 한쪽 평면에 거의 접촉될 정도로 근거리에 위치시킨다. 위상 마스크(120)에 수직으로 입사된 자외 광선(110)은 광섬유(130)를 그대로 투과하면서 동시에 위상 마스크(120)의 주기적인 표면 윤곽 구조(121)로 인해 회절 된다. 일반적으로 회절 되는 대부분의 빛은 +1, 0, -1의(111, 112, 113) 차수 내에 포함된다. 하지만 위상 마스크(120)는 슬랩상의 표면 윤곽(121)의 깊이를 적절히 제어하여 0차수로 회절되는 빛(112)을 최대한 억제하도록 설계된다. 실제로 0차수로 회절되는 빛의 양은 약 5% 미만인 반면에, ±1차수로 회절되는 빛의 세기는 각각 거의 동일하게 약 40% 정도이다. 이런 식으로 ±1차수로 회절된 두개의 빔(111, 113)이 간섭현상을 발생시켜 주기적인 패턴을 만들게 되고, 이것이 그대로 광섬유 코어(131, 141) 내에서 격자 구조를 광학적으로 형성시킨다. 따라서, 위상 마스크(120) 상의 격자의 주기가 Λmask라면, 광섬유 코어(131, 141) 내부에서 광학적인 굴절률 변조로 이루어진 격자의 주기는 Λmask/2가 된다.
그러나 이와 같은 종래의 방법으로 광섬유 격자를 제작할 경우, 위상마스크(120)의 주기 값이 일정하므로 격자의 공진 파장은 고정되어 있다. 예를 들어 정해진 격자의 공진 파장이 λ1이라고 가정하면, λ1외에 다른 번호의 파장에서 동작할 수 있는 광섬유 격자를 제작하기 위해서는 새로운 주기를 갖는 위상마스크를 사용하거나 또는 기존의 λ1에서 동작하는 광섬유 격자 제작을 위해 사용하던 광섬유(130)를 새로운 굴절률 값을 갖는 광섬유로 교체해야만 하는 문제가 있다.
더구나 이런 경우, 단순한 공진 파장의 조절을 위해 기존에 사용하던 광섬유(130) 또는 위상마스크(120)를 새로운 광섬유 또는 위상마스크로 교체해야하므로 추가적인 비용 손실이 발생하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 광섬유 브라그 격자의 공진파장을 변화시키기 위하여 새로운 주기를 갖는 위상 마스크나 새로운 굴절률 값을 갖는 광섬유를 필요로 하지 않고, 간단하면서도 용이하게 광섬유 브라그 격자의 공진 파장을 제어할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 광섬유 코어를 통하여 도파되는 모드가 겪는 유효굴절률을 소정 파장에 대응하는 유효 굴절률로 변화시키기 위하여, 상기 광섬유의 일정 영역에 소정의 열원에 의한 열을 인가하여 상기 광섬유 코어 내에 존재하는 불순물을 상기 광섬유 클래딩으로 확산시키는 열적확산단계와, 소정의 발광 광원에서 출력된 빔을 주기적인 표면 윤곽 구조를 갖는 위상마스크를 투과시키는 단계, 및 상기 빔이 상기 위상마스크의 표면 윤곽 구조에 따라 회절 및 간섭에 의하여 상기 광섬유 코어에 소정 주기의 브라그 격자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 상기 광섬유가 광민감성 광섬유인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 상기 열적 확산 정도에 따라 상기 광섬유 코어의 직경이 변화하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 상기 위상마스크가 주기가 고정된 단일 위상마스크인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 상기 발광 광원이 높은 에너지를 갖는 자외 광선 발광 광원인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 상기 열원이 산수소 토치 불꽃 또는 탄산가스 레이저 또는 전기 유도 저항성 금속인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 상기 열적 확산 정도가 상기 열원의 온도를 조절하여 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 상기 열적 확산 정도가 상기 열원으로 상기 광섬유를 가열하는 시간을 조절하여 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 상기 열적 확산 정도가 상기 열원과 상기 광섬유 사이의 거리를 조절하여 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 상기 열원의 크기 또는 상기 위상마스크에 대응하는 길이만큼 상기 광섬유의 클래딩 외부를 감싸고 있는 재킷을 벗겨내는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다른 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법은, 상기 소정 파장은 상기 브라그 격자의 공진파장인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명에 따른 광섬유 브라그 격자의 제조 원리는 다음과 같다.
λB로 표현되는 균일한 주기를 갖는 광섬유 브라그 격자의 반사 파장(또는 공진파장, 또는 브라그 파장)은 다음의 〈수학식 1〉에 같이 표현될 수 있다.
여기서 λB는 광섬유 브라그 격자의 공진 파장, neff는 광섬유 코어 내에서 빛이 진행하는 방향으로 도파되는 모드가 겪는 유효 굴절률(effective index), Λ는 광섬유 격자의 주기를 나타낸다. 상기 〈수학식 1〉과 같이 광섬유 격자의 공진 파장은 유효 굴절률과 격자의 주기에 비례하는 관계를 갖는다. 따라서 격자의 주기는 일정하게 유지한 채, 광섬유의 유효굴절률을 변화시키면, 격자의 공진 파장을 변화시킬 수 있다. 즉, 광섬유에 원하는 공진파장을 갖는 브라그 격자를 형성하기 위하여 위상마스크를 교체하거나 광섬유 전체를 완전히 교환하지 않으면서도, 단지 광섬유상에서 브라그 격자가 형성되는 부분의 유효굴절률만을 일부 변화시킴으로써 격자의 공진 파장을 변화시킬 수 있는 것이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유의 열적 확산에 의한 굴절률 제어 방법을 도시한 도면이다.
먼저, 본 발명의 실시예에서는 명확한 이해를 위하여 하기 〈표1〉의 특성을 갖는 광섬유(20)를 이용하고 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 광섬유 브라그 격자 제작에 주로 사용되는 다른 광민감성 광섬유(photosensitive fiber)에도 적용될 수 있다.
개구수(numerical aperture) 0.20
차단 파장(cutoff wavelength) 1250 ±50nm
모드 필드 직경(@ 1550nm) 8.4 ±0.5um
코어 대 클래딩 차이 <0.7um
클래딩 직경 124.7 ±1.0um
코팅 직경 250 ±2.0um
상기 〈표 1〉에서 제시한 규격을 갖는 광섬유(20)가 준비되면, 열적 확산 공정을 수행하기 위해 클래딩(21) 외부를 감싸고 있는 폴리머 계열의 코팅(재킷)(도시되지 않음)을 벗겨낸다. 이 때 코팅이 벗겨지는 영역의 전체 길이는 확산 공정뿐만 아니라 광섬유 격자 형성 과정을 함께 고려하여 충분한 길이가 확보가 될 수 있도록 해 주어야 한다. 따라서 상기 코팅이 벗겨지는 영역의 전체 길이는 상기 열원(23)의 크기보다 커야한다.
본 실시 예에서 열적 확산 공정을 위해 사용한 열원(23)은 일반적인 용융-인장형 광섬유 커플러를 제작할 때 사용하는 산-수소 토치 불꽃으로서 불꽃 크기가 길이 방향으로 약 10mm 이다. 따라서 최소 길이가 10mm이상이 되도록 코팅을 벗겨내야 한다. 또한 상기 열원으로서 탄산가스 레이저 또는 전기 유도 저항성 금속 등을 이용할 수 있다.
게다가 확산 공정 후에 수행되는 광섬유 격자 형성 공정을 위해서는 위상마스크와 함께 고출력의 자외 광선을 제공하는 엑시머 레이저를 사용하게 되는데, 만일 광섬유의 코팅을 벗겨내지 않고 위상마스크에 광섬유를 밀착하여 엑시머 레이저를 조사하게 되면 격자가 형성되기 어려우며, 또한 폴리머 계열의 광섬유 코팅이 용융되어 위상마스크 표면에 흡착되는 현상이 발생하여 위상마스크를 차후에는 사용할 수 없게 될 수도 있다. 따라서 광섬유 격자 형성 공정을 고려하여 위상마스크 기판 전체의 길이만큼 광섬유의 코팅을 벗겨내는 것이 바람직하다.
예를 들어 본 발명의 실시 예에서 사용한 위상 마스크의 경우, 위상 마스크 기판 내에서 실제로 격자가 차지하는 부분의 길이는 약 10mm이지만, 위상 마스크 전체 기판의 길이는 약 30mm정도이다. 즉, 전체적으로 30mm 정도의 길이가 열적 확산 공정 및 광섬유 격자 형성 공정을 위해 코팅이 벗겨져야 한다. 하지만 전체적으로 안정적인 각 공정의 수행을 위해 약 15mm의 여유(margin)를 더 두어 광섬유의 코팅은 약 45mm정도를 벗겨내는 것이 바람직하다.
코팅이 벗겨진 광섬유(20)는 열적 확산 공정 수행을 위해 곧바로 용융-인장형 광섬유 결합기 제조 시스템(도시되지 않음) 내에 장착한다. 그리고 광섬유 결합기 제작 시 용융 공정을 위해 주로 사용되는 산-수소 토치 불꽃(23)을 이용해 재킷이 벗겨진 부위에 열을 인가한다. 이 때, 열적 확산 정도를 정확히 제어하는 것이 매우 중요하다. 본 발명의 실시 예에서는 1) 열원의 온도 조절 2) 열원으로 광섬유를 가열하는 시간 조절, 3)광섬유와 열원 사이의 거리 조절 등의 방법을 사용하여 광섬유의 열적 확산이 가능하다.
하기 〈표2〉는 열적 확산 공정 동안의 가열 시간에 따른 광섬유 코어(22)의 직경 변화를 나타낸다.
확산 공정 동안 가열 시간에 따른 코어 직경 변화
가열 시간 코어 직경[um] 클래드 직경[um]
0분 8.42 126.31
1분 8.42 125.26
2분 9.47 125.26
3분 12.63 126.31
4분 12.66 126.31
5분 14.74 125.26
상기 〈표2〉는 먼저 열원(23)으로 광섬유(20)를 가열하는 시간을 약 1분에서 5분까지 변화시켜 가며 코어(22) 확산 정도를 관측한 결과이다. 코어(22)가 확산된 정도를 확인하기 위하여 코어(22) 확산이 일어난 중심부에 빛을 조사하여 확인하는 파-필드(far-field) 기술을 사용하였다.
확산 공정 동안에 광섬유(20)를 열원(23)으로 가열하면, 광섬유(20)의 클래드(21)는 일부가 용융된다. 이와 같이 용융 시간이 증가하면 광섬유 코어(22)에 존재하는 불순물의 확산으로 인해 코어(22)의 직경이 가열 시간에 거의 비례적으로 증가하게 된다.
다음의 표 3에는 용융 시간을 약 3분으로 고정하고 산-수소 토치 불꽃(23)의 높이(광섬유와 불꽃 사이의 거리)를 변화시켰을 때, 확산 된 코어(22)의 직경에 관한 결과를 나타내었다.
토치 불꽃의 높이(광섬유와 불꽃 사이의 거리)에 따른 코어 및 클래드 직경
토치 불꽃의 높이 코어 직경[um] 클래드 직경[um]
가열 전 8.42 125.26
13000um 10.52 126.31
13500um 10.53 125.26
14000um 12.63 126.31
14500um 12.63 125.26
15000um 12.63 126.31
15500um 12.63 126.31
상기 〈표3〉에서 볼 수 있듯이 열원인 토치(23)의 높이가 13000um에서 14000um 까지 증가할수록 확산된 코어(22) 직경이 점차 증가한다. 그러나 토치(23)의 높이가 14000um 이상에서는 토치(23)의 높이가 높아지더라도 코어(22)의 직경은 더 이상 증가하지 않고 일정한 값을 유지하는 경향을 나타낸다. 이러한 결과를 통해 토치(23)의 높이가 높아질수록 토치(23) 속 화염의 온도가 증가하나, 이러한 온도 증가는 일정 한계를 갖고 있음을 알 수 있다. 그리고 토치(23) 속 화염의 온도는 이 한계 값을 지나게 되면, 더 이상 온도가 증가되지 않게 된다.
도 2와 상기 표 2 및 표3에서 나타난 바와 같이, 본 발명은 먼저 광섬유 코어와 클래드가 인접하는 영역에서 상기 광섬유(20)를 용융하는 열적 확산 공정을 통하여 광섬유 코어(22) 내에 존재하는 게르마늄 등과 같은 불순물이 클래딩(21)으로 확산된다. 이와 같은 과정에 의하여 상기 코어(22) 직경 및 코어(22)의 유효굴절률이 변화된 광섬유(20)를 제조할 수 있다.
그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 다음과 같이 상기 코어(22) 직경 및 코어(22)의 유효굴절률이 변화된 광섬유(20)에 다음과 같이 브라그 격자를 형성하는 격자 형성 공정을 진행한다.
도3은 광섬유 브라그 격자 제조 장치이다.
도3은 본 발명의 실시예에서 상술한 코어 직경 및 코어의 유효굴절률이 변화된 광섬유(20)에 격자(37)를 형성하기 위하여 사용된다. 상기 광섬유 격자 제조 장치는 엑시머 레이저(Eximer Laser)(31)와, UV 미러(Mirror)(32)와, 원통형 렌즈(Cylindrical Lens)(33), 위상마스크(Phase Mask)(34)와, 광대역 광원(35)과, 광 스펙트럼 분석기(36)를 포함한다.
먼저 상기 엑시머 레이저(31)는 248nm의 발진 파장 대역을 갖는 자외 광선 발광 광원이다. 그리고 상기 UV 미러(32)는 제작 공정을 용이하게 하기 위하여 이용되며, 상기 레이저(31)에서 출력된 빔을 90°회전시켜 상기 원통형 렌즈(33)에 입사한다. 상기 원통형 렌즈(33)는 빔의 에너지 밀도를 조절하기 위한 장치이다. 상기 원통형 렌즈(33)의 초점 거리를 조절하여 원하는 에너지 밀도를 갖는 빔이 만들어지면, 이를 위상마스크(34)에 입사시킨다. 상기 위상마스크(34)의 일면은 주기적인 표면 윤곽 구조를 갖도록 식각되어 있다. 그리고 상기 광섬유(20)는 상기 위상마스크(34)의 주기적인 표면 윤곽 구조를 갖는 일면에 거의 접촉될 정도의 근거리에 위치시킨다. 그러면 상기 위상마스크(34)에 수직으로 입사된 자외광선은 상기 위상마스크(34)를 그대로 투과하면서, 상기 위상마스크(34)의 주기적인 표면 윤곽 구조로 인하여 회절된다. 상기 회절된 빔 중 ±1 차수로 회절된 두 개의 빔은 간섭현상을 발생시켜 주기적인 패턴을 만들게 된다. 그러면 상기 주기적인 패턴으로 간섭을 일으킨 빔은 본 발명의 실시예에 따라 코어 직경 및 코어의 유효굴절률이 변화된 상기 광섬유(20)의 코어 내에 격자 구조를 광학적으로 형성시킨다. 이와 같은 방법으로 상기 광섬유(20) 내에 브라그 격자를 형성할 수 있다.
또한, 상기 광섬유 격자 제조장치에는 상기 광섬유(20)의 일단에 광대역 광원(35)을 연결하고 타단에는 광 스펙트럼 분석기(36)를 연결하여, 광섬유 브라그 격자(37)의 동작 특성을 실시간으로 관찰할 수 있다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 브라그 격자를 갖는 광섬유의 투과 스펙트럼이다.
도4를 참조하면, 주기가 1060nm로 고정된 단일 위상 마스크(34)를 이용하여 종래의 방법으로 광섬유(20)에 격자(37)를 형성했을 때 격자의 공진 파장(400)은 1541.08nm 임을 실험을 통하여 알 수 있다.
반면에, 도4에 나타난 바와 같이 주기가 1060nm로 고정된 단일 위상 마스크(34)를 이용하는 경우에도, 본 발명의 실시예에 따라 열적 확산 과정을 거친 광섬유(20)에 형성된 격자(37)의 공진파장(401 내지 405)은 열적 확산 시간이 증가함에 따라 단파장으로 천이함을 알 수 있다. 도4를 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 먼저 1분 동안 확산 과정을 거친 격자(37)의 공진 파장(401)은 1539.1nm이고, 2분 동안 확산 과정을 거친 격자(37)의 공진 파장(402)은 1539.0nm이며, 3분 동안 확산 과정을 거친 격자(37)의 공진 파장(403)은 1537.4nm이고, 4분 동안 확산 과정을 거친 격자(37)의 공진 파장(404)은 1536.1nm이며, 마지막으로 5분 동안 확산 과정을 거친 격자(37)의 공진 파장(405)은 1535.8nm 가 되는 것을 알 수 있다. 이와 같이 약 5분여간의 확산 과정을 거치면서 격자(37)의 공진파장은 최대 6.72nm 까지 천이되는 것을 알 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 광섬유 브라그 격자 제작시 공진파장을 용이하게 제어할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 광섬유 브라그 격자의 공진파장을 변화시키기 위하여 새로운 주기를 갖는 위상 마스크나 새로운 굴절률 값을 갖는 광섬유를 필요로 하지 않고, 간단하면서도 용이하게 광섬유 브라그 격자의 공진 파장을 제어할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 원하는 공진파장 특성의 브라그 격자를 갖는 광섬유를 용이하게 제조할 수 있는 이점이 있다.
도1은 종래의 광섬유 브라그 격자의 제조 방법을 도시한 도면,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유의 열적 확산에 의한 굴절률 제어 방법을 도시한 도면,
도3은 광섬유 브라그 격자 제조 장치,
도4는 본 발명의 실시예에 따른 브라그 격자를 갖는 광섬유의 투과 스펙트럼.

Claims (13)

  1. 광섬유 코어를 통하여 도파되는 모드가 겪는 유효굴절률을 소정 파장에 대응하는 유효 굴절률로 변화시키기 위하여, 상기 광섬유의 일정 영역에 소정의 열원에 의한 열을 인가하여 상기 광섬유 코어 내에 존재하는 불순물을 상기 광섬유 클래딩으로 확산시키는 열적확산단계;
    소정의 발광 광원에서 출력된 빔을 주기적인 표면 윤곽 구조를 갖는 위상마스크를 투과시키는 단계; 및
    상기 빔이 상기 위상마스크의 표면 윤곽 구조에 따라 회절 및 간섭에 의하여 상기 광섬유 코어에 소정 주기의 브라그 격자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 불순물은 게르마늄이고, 상기 게르마늄은 광섬유 코어 내에 높은 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광섬유는 광민감성 광섬유인 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 열적 확산 정도에 따라 상기 광섬유 코어의 직경이 변화하는 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 위상마스크는 주기가 고정된 단일 위상마스크인 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 발광 광원은 높은 에너지를 갖는 자외 광선 발광 광원인 것을 특징으로 하는 광섬유 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 열원은 산수소 토치 불꽃 또는 탄산가스 레이저 또는 전기 유도 저항성 금속인 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 열적 확산 정도는 상기 열원의 온도를 조절하여 제어되는 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 열적 확산 정도는 상기 열원으로 상기 광섬유를 가열하는 시간을 조절하여 제어되는 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 열적 확산 정도는 상기 열원과 상기 광섬유 사이의 거리를 조절하여 제어되는 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 열원의 크기 또는 상기 위상마스크에 대응하는 길이만큼 상기 광섬유의 클래딩 외부를 감싸고 있는 재킷을 벗겨내는 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 소정 파장은 상기 브라그 격자의 공진파장인 것을 특징으로 하는 브라그 격자를 갖는 광섬유 제조 방법.
  13. 제1항의 방법으로 제조된 브라그 격자를 갖는 광섬유.
KR1020030077578A 2003-11-04 2003-11-04 브라그 격자를 갖는 광섬유 및 그 제조방법 KR20050042921A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030077578A KR20050042921A (ko) 2003-11-04 2003-11-04 브라그 격자를 갖는 광섬유 및 그 제조방법
US10/903,055 US7704682B2 (en) 2003-11-04 2004-07-30 Optical fiber having bragg grating and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030077578A KR20050042921A (ko) 2003-11-04 2003-11-04 브라그 격자를 갖는 광섬유 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050042921A true KR20050042921A (ko) 2005-05-11

Family

ID=34545726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030077578A KR20050042921A (ko) 2003-11-04 2003-11-04 브라그 격자를 갖는 광섬유 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7704682B2 (ko)
KR (1) KR20050042921A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7646951B2 (en) 2006-12-07 2010-01-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for manufacturing optical fiber Bragg grating, optical fiber, and mid-infrared optical fiber laser
KR101052352B1 (ko) * 2009-04-20 2011-07-27 한국과학기술원 초기 응력을 이용한 광섬유 센서 제작 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8018982B2 (en) * 2008-04-17 2011-09-13 Pin Long Sliced fiber bragg grating used as external cavity for semiconductor laser and solid state laser
US9915825B2 (en) 2015-11-10 2018-03-13 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguides with embedded components to improve intensity distributions
US9791696B2 (en) 2015-11-10 2017-10-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide gratings to improve intensity distributions
US10359627B2 (en) 2015-11-10 2019-07-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide coatings or substrates to improve intensity distributions having adjacent planar optical component separate from an input, output, or intermediate coupler
CN107807443A (zh) * 2016-09-08 2018-03-16 南京理工大学 自动调整紫外激光光束位置的装置及其调整方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3497298B2 (ja) * 1995-10-23 2004-02-16 株式会社フジクラ 光ファイバフィルタ
US6174648B1 (en) * 1997-07-08 2001-01-16 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical filter fabrication method using fiber holder with spiral groove and phase mask with spiral diffraction grating
US6221566B1 (en) 1999-02-18 2001-04-24 Corning Incorporated Optical waveguide photosensitization
KR100342491B1 (ko) 2000-07-05 2002-06-28 윤종용 광섬유 격자 열처리 방법
KR100342492B1 (ko) 2000-07-14 2002-06-28 윤종용 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법
JP2002131558A (ja) * 2000-10-20 2002-05-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ素子およびその製造方法
AUPR196400A0 (en) * 2000-12-07 2001-01-04 Defence Science And Technology Organisation Rare-earth-doped waveguide
KR20030026264A (ko) 2003-02-06 2003-03-31 주식회사 와이티테크놀로지 코아가 확장된 광섬유를 사용하여 무족화시킨 광섬유격자와 그 제조기술

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7646951B2 (en) 2006-12-07 2010-01-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for manufacturing optical fiber Bragg grating, optical fiber, and mid-infrared optical fiber laser
KR101052352B1 (ko) * 2009-04-20 2011-07-27 한국과학기술원 초기 응력을 이용한 광섬유 센서 제작 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20050095511A1 (en) 2005-05-05
US7704682B2 (en) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2652823C (en) Optical devices and digital laser method for writing waveguides, gratings, and integrated optical circuits
US7483615B2 (en) Method of changing the refractive index in a region of a core of a photonic crystal fiber using a laser
US6993221B2 (en) Bragg grating and method of producing a bragg grating using an ultrafast laser
US6568220B1 (en) Method of fabricating optical fiber gratings maximizing residual mechanical stress in the optical fibers
US20080193085A1 (en) Multimode long period fiber bragg grating machined by ultrafast direct writing
US20040184734A1 (en) Bragg grating and method of producing a bragg grating using an ultrafast laser
US10845533B2 (en) Writing of high mechanical strength fiber bragg gratings using ultrafast pulses and a phase mask
US6832025B2 (en) Fiber bragg grating fabrication method
KR19990072121A (ko) 감광성 유리를 이용한 조정가능한 광커플러
TWI362195B (en) Method of filtering optical signals with a capillary waveguide tunable optical device
US20110194805A1 (en) Fiber bragg grating in micro/nanofiber and method of producing the same
Grubsky et al. Fabrication of axially symmetric long-period gratings with a carbon dioxide laser
ITMI20001669A1 (it) Apparecchio per fabbricare reticoli di fibre ottiche a periodo lungo con bassa dipendenza dalla polarizzazione e reticoli di fibre ottiche a
KR20050042921A (ko) 브라그 격자를 갖는 광섬유 및 그 제조방법
US8160412B2 (en) Microhole-structured long period fiber grating
JP3966978B2 (ja) 光フィルタおよび光通信システム
CA2579828C (en) Method of changing the refractive index in a region of a core of a photonic crystal fiber using a laser
JP2010506218A (ja) キャピラリ導波管の調整可能な光学装置
KR100592884B1 (ko) 브라그 격자를 갖는 광섬유 및 그 제조방법
JP3011308B2 (ja) 感光性を増大した光ファイバの製造法
KR20050065886A (ko) 첩핑된 광섬유 브라그 격자 제작 방법
KR100294537B1 (ko) 장주기격자필터제조장치
RU2104568C1 (ru) Способ периодической модуляции показателя преломления в волоконном световоде
Terblanche et al. Fibre Bragg gratings in polymer optical fibre at 980 nm
CA2461368A1 (en) Bragg grating and method of producing a bragg grating using an ultrafast laser

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application