Fiber Bragg grating

소개

Fiber Bragg grating에서 단주기 격자 및 장주기 격자 첩격자 등의 소개와 간단한 응용등에 대해 소개하였습니다.

목차

서 론
FBG의 역사
1) Hill Fiber Bragg Grating
2) Holographic Method
3) 위상 마스크 방법(Phase Mask Method)
광섬유에서 광 민감성의 원인
광 민감성을 증가시키는 방법
광섬유 격자 소자의 종류 및 특성
1) 단 주기 광섬유 격자
2) 장 주기 광섬유 격자
3) Chirped 광섬유 격자
광섬유 격자 소자의 응용
결 론

본문내용

서 론
광섬유 내에서 빛의 전파 원리는 굴절률이 높은 물질에서 낮은 물질로 빛이 진행될 때, 그 경계 면에서 일정한 각도 내의 빛이 모두 반사되는 전반사의 원리에 있으며, 광섬유 코어로 입사된 빛은 굴절률이 높은 코어 층과 굴절률이 낮은 클래딩 층의 경계 면에서 반사되어 광섬유 코어부분을 따라 전파되게 된다. 이러한 광섬유의 주성분은 실리카 유리로 이루어져 있으며, 그 구조는 굴절률이 약간 높도록 게르마늄을 첨가한 광섬유 중심(core)부분과 중심을 보호하는 cladding 부분으로 구성되어 있다. 광섬유 격자소자는 게르마늄이 첨가된 광섬유 코어 부분이 자외선 영역의 빛에 노출되면, 굴절률이 약간 증가하게 되는 현상을 이용하여 광섬유 격자를 개발하여 광통신이나 광섬유 센서로 뛰어난 성능을 나타내는 새로운 소자로 개발되었으며, 일부 개발품은 이미 상품화되어 판매되고 있을 정도로 연구가 활발하게 진행되고 있다. 여기에서는 먼저 광섬유 격자의 역사, 형성 원리 및 종류 등에 관해 알아보고, 이의 중요한 응용 연구인 광통신, 광섬유 레이저 및 센서에의 응용에 관해 소개하고자 합니다.
FBG의 역사
Hill Fiber Bragg Grating
1978년, Hill 등은 488 파장의 단일모드 Ar+ 레이저를 Ge가 첨가된 광섬유 코어 내로 입사시켰을 때 브래그 격자가 광섬유 내에 형성됨을 최초로 관측하였다. 이러한 현상은 광섬유 끝단에서의 반사 (Fresnel reflection) 에 의한 빛과 입사된 빛이 정상 파 (standing wave) 를 형성하고, 형성된 정상 파의 주기적인 에너지 변화가 광섬유 코어 내에 주기적인 굴절률의 변화를 유도했기 때문이었다. 정상 파에 의한 격자 형성의 원인에 대한 연구로써, 1981년 Lam 등은 굴절률의 변화 량은, 이를 일으키는 UV 빛의 세기의 제곱에 비례하고, 굴절률 변화의 원인이two-photon 흡수과정에 의한 것이라고 설명했다. 이렇게 제작된 최초의 광섬유 격자는 길이가 1m였고, 488nm에서 반사율이 88 % 이었다.
FBG의 역사
Hill의 광섬유 브래그 격자
그림 1. Ar+ 레이저에 의해 발생한 정상 파로 형성 된 광섬유 격자
FBG의 역사
Holographic method
1989년 Meltz 등은 그림 2와 같이 GeO defect 흡수 대역에 해당하는 244 파장의 Cohearent한 UV 빛을 빔 스플리터 (beam splitter)를 이용하여 둘로 나누고 이를 거울을 이용하여 반사시켜 광섬유의 코어 위에 간섭무늬를 형성시켜 길이가 4.4 , 576 에서 반사율이 55 % 인 광섬유 격자를 제작하였다. 홀로그래픽 방법을 통해 광섬유 격자를 형성시키는 방법은 이전의 정상파를 사용하여 내부적으로 광섬유 격자를 형성시키는 방법에 비해 여러 가지 장점을 지니고 있었다. 가장 큰 장점은 기존의 방법이 고정된 브래그 파장만을 제작할 수 있었던 것에 비해, 홀로 그래픽 방법은 격자를 형성시키는 두 빛의 각도를 조절하거나 사용되는 빛의 파장을 변화시켜 광섬유 격자의 브래그 파장을 선택할 수 있었다.

참고자료

· 없음