Bending Characteristics Change of Long-Period fiber Grating due to Co-doping of Boron for Optical fiber Sensors

In long-period fiber grating (LPFG) to be made up optical fiber sensors, resonance coupling occurs between the forward-propagating core mode and cladding modes at the wavelength that satisfy the Phase matching condition. The resonance wavelength and the coupling strength depends strongly on the external environment like temperature, strain, and ambient index. These characteristics can be utilized for various applications as optical fiber sensors. fabrication of optical fiber gratings is typically based on the photosensitivity effect, i.e. the permanent change of the refractive index upon irradiation of the UV beam, and therefore, fabrication of the optical fiber with high phososensitivity is an important part of the research on optical fiber gratings. In this work, we measured the effort of to-doping of boron on the index difference between the core and cladding of the optical fiber and the sensitivity of the LPFC to the temperature and bending changes. We observed that the index difference between the core and the cladding decreased by $(1.69{\times}10^{-4}/SCCM)$ and the temperature sensitivity of the resonance wavelength shirt decreased by $(0.01145nm/^{\circ}C/SCCM)$. The dependence or the bending-induced changes or the transmission characteristics of LPFG on the tore-cladding index difference was investigated experimentally. The measurement results indicate that the bending sensitivity increases as the index difference decreases.

광섬유 센서 구성을 위한 보론 첨가에 따른 장주기 광섬유 격자의 구부림 특성 변화

광섬유 센서 구성을 위한 장주기 광섬유 격자(Long-Period Fiber Grating, LPFG)는 코어 모드로 진행하는 빔이 위상 정합 조건(Phase Matching Condition)에 의해 특정 파장에서 클래딩 모드와 커플링이 일어나는 광소자이다. 공진 파장과 커플링의 세기는 온도, 스트레인, 주변 굴절 지수 등에 의해 민감하게 변화하는 특성을 이용하여 광섬유 센서에 넓게 응응될 수 있다 일반적으로 광섬유 격자는 광섬유 코어를 자외선에 노출시킴으로서 굴절률의 주기적인 변화가 유도되는 원리, 즉 광민감성 (Photosensitivity)에 기초를 두고 있으며 광민감성을 가진 격자제조용 광섬유 제작은 광섬유 격자 연구에 대단히 중요한 부분이다. 이 논문에서는 보론 첨가의 양에 의한 코어와 클래딩의 굴절률 차 변화와 그것에 따른 장주기 광섬유 격자의 온도 및 구부림 특성 변화를 분석하였다. 보론의 양이 증가할수록 코어와 클래딩의 굴절률 차가 줄어드는 것$(1.69{\times}10^{-4}/SCCM)$을 실험을 통해 알 수 있었고, 그로 인해 보론의 음의 온도 의존성으로 인해 장주기 광섬유 격자의 온도 의존성이 억제됨$(0.01145nm/^{\circ}C/SCCM)$을 확인할 수 있었다. 또한, 보론의 증가로 인해 코어와 클래딩의 굴절률차가 줄어들수록 장주기 광섬유 격자는 구부림에 더 민감함을 알 수 있었다.