최근 급속히 성장하고 있는 Wavelength-division-multiplexing (WDM) 시스템에 파장가변 필터는 핵심적인 소자로 적용될 수 있으며, 높은 가격 경쟁력과 광학 필터로서 좋은 특성과 높은 가변 특성을 구현할 수 있다. 이러한 파장가변 필터는 multi-beam 간섭을 이용하고, Micro electro mechanical systems (MEMS) 공정 기술인 벌크 마이크로 머시닝 기술을 이용하여 구현되어지고 있다. 또한 파장 가변 필터는 Optical-performance monitoring, Spectrometer, Optical noise filter, Sensor 등 여러 분야에 응용될 수 있다. (중략)
광섬유 가변 감쇠기는 광증폭기, add/drop 모듈, Mux/Demux, 광송수신기 등 중요한 광통신 시스템의 입력 및 출력 광신호 레벨을 적절하게 제어하기 위해 요구되는 중요한 소자이다. 가변 감쇠기는 높은 신뢰성, 높은 해상도, 작은 삽입손실, 낮은 편광 및 파장 의존성 손실 등이 요구되어 진다. 가변 광감쇠기는 평면 기판에 형성된 도파로 의 열광학 효과나 전기광학 효과를 이용하는 기법과 MEMS 기술에 기초한 방법이 잘 알려져 있다. (중략)
양의 열광학 계수를 갖는 실리카를 하부클래드 및 코아에 그리고 음의 열광학 계수를 갖는 폴리머를 상부클래드에 적용한 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 파장분할 다중화 소자에 대하여 이차원 스칼라 유한차분법(Scalar Finite Difference Method; SFDM)으로 온도의존 특성을 분석한 결과, 클래드의 굴절률을 변화시키거나 실리카 코어 상부에 실리카 박막이 존재하는 구조에서 박막의 두께를 변화시켜 온도의존 특성을 조절할 수 있음을 확인하였다. 이러한 해석결과에 근거하여 폴리머 상부클래드가 적용된 AWG 소자를 제작하였으며 기존의 실리카 AWG 소자와 특성을 비교분석하였다. 폴리머 상부클래드의 도입에 의해 삽입손실 및 크로스톡은 큰 변화가 없었으나 중심파장의 온도의존성은 0.0130 nm/$^{\circ}C$에서 0.0028 nm/$^{\circ}C$ 수준으로 감소하였다.
본 논문에서는 높은 소멸비뿐만 아니라 낮은 파워 소모를 가지는 방향성 결합기 구조의 열광학 스위치를 설계하였다. 설계된 스위치는 전극의 열발생 유무에 따라 폴리머의 굴절률이 변하는 열광학 효과를 이용하여 동작한다. 전극에 파워가 인가되지 않으면(OFF), 입사된 빛은 반대쪽 도파로로 대부분 전이된다. 전극에 일정수준 이상으로 파워가 인가되면(ON), 입력 도파로로 입사된 빛은 반대쪽 도파로의 굴절률이 낮아져 입력 도파로로 진행한다. 방향성 결합기 스위치는 소멸비 일반화 곡선과 입력 도파로의 수평이동 방법을 이용하여 설계되었다. 결합길이는 1,610 ${\mu}m$, on과 off 상태의 소멸비는 각각 -28, -30 dB로 설계되었다. 또한, 본 논문에서 전극 구조는 열분석을 통해 최적화되었다. 전극의 폭(w)이 증가하고 전극과 도파로의 중심간격(d)이 감소할수록 도파로로 전달되는 열은 증가하였다. 전극에서 발생된 열은 반대쪽 도파로에도 영향을 주기 때문에 두 도파로간의 온도차이는 주어진 w와 d에 따라 변한다. 이때, 최대의 온도차이를 보이는 특정한 조건이 존재하였다. 최대 온도차이는 전극의 폭이 넓을수록, 전극의 온도가 높을수록 증가한다. 특히, 스위칭에 필요한 온도차이를 최대 온도차이 조건으로 설계하면 전극의 온도를 낮출 수 있다. 최대 온도차이 조건은 열광학 스위치의 파워소모를 감소시키는 방안이 될 것으로 기대된다.
단일모드 광섬유와 평면도파로 결합기의 열에 의하여 공진파장이 이동하는 현상을 이용한 광섬유형 온도센서를 구현하였다. 평면도파로는 열에 의한 굴절률 변화가 큰 열광학폴리머를 사용하였다. 광섬유 연마과정 등의 소자제작 공정을 소개하고, 편광에 무관하게 동작하는 광소자 구조를 실험으로 검증하였다. 제작된 소자의 편광에 따른 공진파장의 차이는 2nm 이하였다. 실온($24^{\circ}C$)에서 $90^{\circ}C$까지의 온도변화에 의한 공진파장의 변화는 $-0.54nm/^{\circ}C$, $-3nm/^{\circ}C$의 특성을 보였다.
측면 연마된 편광 유지 광섬유와 폴리머 평면도파로가 결합된 비대칭 방향성 결합기를 이용하여 가변 광필터를 구현하였다. 소자의 최상부층 위에 형성된 마이크로 스트립 히터에 의하여 유도된 폴리머 평면도파로의 열광학 효과는 결합기의 공진파장을 이동시킨다. 제작된 소자는 720 ㎽의 인가 전력으로 230 ㎚ 이상의 넓은 가변 범위를 보였다.
1995년 일본 애니메이션에 파란을 일으키며 등장한 오시이 마모루 감독의‘공각기동대’는 수많은 마니아를 낳고 전세계로 파장의 강도를높여가며 유명세를 떨친 작품으로 기억된다. 수많은 아티스트들이 공각기동대의 오프닝에서 주인공 쿠사나기가 시니컬한 웃음을 지으며 열광학 위장술로 천천히 사라지던 장면을 비롯, 많은 부분을 자신들의 영화, 애니메이션에 차용하며 오시이 마모루 감독의 철학세계에 경배를 올렸다. 그후 9년, 독특한 철학과 영상으로 센세이션을 일으켰던 그가 다시 돌아왔다. 애니메이션 공각기동대의 속편인‘이노센스’로 말이다. 기획 2년, 제작 3년 등 5년 간의 작업 끝에 만들어진 이노센스(감독 오시이 마모루, 수입 대원C&A홀딩스)는 공각기동대의 주인공 쿠사나기가 육체를 버리고 네트워크 속으로 사라진 마지막 장면으로부터 3년이 지난 후의 이야기다. 10월 8일 국내 개봉 예정인 이노센스는 한층 더 심오한 철학세계를 펼쳐보인다. 공각기동대의 후속작으로 한층 더 진일보된 비주얼과 메시지를 전달하는 이노센스의 세계에 빠져본다.
Thermo-optic tunable filter, with 4-pairs of H/L layers for DBR, was designed and fabricated. The transmittance characteristics of the filter were measured. Additionally, heating system and temperature sensor system were used in order to observe property of the filter by thermo-optic effect. The tuning efficiency of the filter was measured to be 0.144nm/K$^{-1}$ showing the tuning range of 9.4nm for the temperature variation of 64.7$^{\circ}C$. Filter, lens and fiber were aligned by micro-optical bench.
최근, 인터넷 등의 보급으로 인하여 급증하는 다양한 형태의 정보를 효과적으로 전송하기 위하여 파장분할다중화 광통신시스템 (wavelength division multiplexed optical communication system: WDM)이 활발히 개발 및 보급되어 왔다. 가변 광감쇠기는 각 파장별 광신호의 세기를 균일하게 하여 장거리 전송을 가능하게 하는 WDM시스템의 핵심 소자이다. 폴리머 소자는 제작이 간편하고 가격이 저렴할 뿐 만 아니라 다른 소자와의 집적이 용이하고, 열광학 계수가 실리카에 비하여 10배 정도 커서 구동전력을 크게 줄일 수 있는 등의 장점으로 인하여 폴리머 광감쇠기가 활발하게 연구되어 왔다$^{(1)}$ . 본 논문에서는 미세 가공된 멤브레인형$^{(2)}$ 도파로를 이용한 저전력 폴리머 가변 광가쇠기에 관한 것이다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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