• 제목/요약/키워드: Optical fiber grating

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Comparative Study of Uniform and Nonuniform Grating Couplers for Optimized Fiber Coupling to Silicon Waveguides

  • Lee, Moon Hyeok;Jo, Jae Young;Kim, Dong Wook;Kim, Yudeuk;Kim, Kyong Hon
    • Journal of the Optical Society of Korea
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    • 제20권2호
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    • pp.291-299
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    • 2016
  • We have investigated the ultimate limits of nonuniform grating couplers (NGCs) for optimized fiber coupling to silicon waveguides, compared to uniform grating couplers (UGCs). Simple grating coupler schemes, which can be fabricated in etching steps of the conventional complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) process on silicon-on-insulator (SOI) wafers without forming any additional overlay structure, have been simulated numerically and demonstrated experimentally. Optimum values of the grating period, fill factor, and groove number for ultimate coupling efficiency of the NGCs are determined from finite-difference time-domain (FDTD) simulation, and confirmed with experimentally demonstrated devices by comparison to those for the UGCs. Our simulated results indicate that maximum coupling efficiency of NGCs is possible when the minimum pattern size is below 50 nm, but the experimental value for the maximum coupling efficiency is limited by the attainable fabrication tolerance in a practical device process.

The Development of Optical Temperature Sensor Based on the Etched Bragg Gratings

  • Ahn, Kook-Chan;Lee, Sang-Mae
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제2권2호
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    • pp.56-64
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    • 2001
  • An optical temperature sensor based on the etched planar waveguide Bragg grating is developed and its performance is explored using theoretical and experimental methods. The planar waveguide is designed and fabricated using optical lithography and wet chemical etching. An efficient butt coupled optical fiber is used to examine the spectral characteristics of the grating sensor, and to investigate the grating parameters. The typical bandwidth and reflectivity of the surface etched grating has been ~0.2 nm and ~7%, respectively, at a wavelength of ~1,552 nm. The temperature-induced wavelength change of the optical sensor is found to be slightly non-linear over ${\sim}200^{\circ}C$ temperature range. Theoretical models for the grating response of the sensor based on waveguide and classical laminated plate deformation theories agree with experiments to within acceptable tolerance.

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풍력터빈 블레이드 상태 감시용 광섬유격자 센서시스템 (FBG sensor system for condition monitoring of wind turbine blades)

  • 김대길;김현진;송민호
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제27권8호
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    • pp.75-82
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    • 2013
  • We propose a fiber grating sensor system for condition monitoring of large scale wind turbine blades. For the feasibility test of the proposed sensor system, a down-scaled wind turbine has been constructed and experimented. Fiber grating sensors were attached on a blade surface for distributed strain and temperature measurements. An optical rotary joint was used to transmit optical signals between the FBG sensor array and the signal processing unit. Instead of broadband light source, we used a wavelength-swept fiber laser to obtain high output power density. A spectrometer demodulation is used to alleviate the nonlinear wavelength tuning problem of the laser source. With the proposed sensor system we could measure dynamic strain and temperature profiles at multi-positions of rotating wind turbine blades.

광섬유 브래그 격자를 이용한 단일 종모드 단방향 광섬유 레이저 (Single-longitudinal-mode unidirectional fiber laser using fiber Bragg grating)

  • 이정찬;전영민;김명욱;김봉규;이상배;김상국;최상삼;이상선
    • 한국광학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.233-236
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    • 1999
  • 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating)와 서큘레이터(circulator)를 이용하여 좁은 선폭의 단일 종모드로 발진하는 단방향 어븀첨가 광섬유 레이저를 간결하게 구성하엿다. 이 레이저에서 발진되는 단일 종 모드의 선폭은 마하젠더 간섭계를 이용한 delayed self-heterodyne 검출 방법을 사용하여 측정하였고, 측정된 선폭은 5 kHz 였다. 단일 종모드로 발진되는 최대 광출력은 2.7 mW였으며, 발진 중심파장은 1548 nm였다.

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기계적으로 유도된 장주기 광섬유격자 소자와 이를 이용한 EDFA 이득평탄화 (Mechanically induced long-period fiber grating devices and EDFA gain flattening)

  • 김륜경;조준용;이경식
    • 한국광학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.8-11
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    • 2003
  • 기계적으로 유도된 소자형 장주기 광섬유격자를 처음으로 제작해 보았다. 본 연구의 장주기 광섬유격자 소자는 제작이 용이하며. 다른 광 소자나 시스템에 적용 또는 장착이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 또한, 제작된 장주기 광섬유격자 소자는 격자 제작시 중심파장과 투과손실을 가변할 수 있는 특징을 가지고 있다. 장주기 광섬유격자 소자의 제작원리를 살펴보고, 제작된 장주기 광섬유격자의 파장가변 특성과 압력에 따른 투과특성을 실험해 보았으며, 장주기 광섬유격자 소자를 EDFA의 이득 평탄화 실험에 적용해 보았다.

광섬유격자센서와 회전광학커플러를 사용한 새로운 회전축의 토크 측정방법 (Torque Measurement of Rotating Shaft Using Fiber Bragg Grating Sensors and Rotary Optical Coupler)

  • 이종민;황요하
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제17권12호
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    • pp.1195-1200
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    • 2007
  • Torque of a rotating shaft has been mostly measured by strain gages combined with either a slip ring or telemetry. However, these methods have severe inherent problems like low S/N ratio, high cost, limited number of channels and difficult installation. In this paper, a new method using FBG(fiber bragg grating) sensors and a rotary optical coupler for online non-contact torque monitoring is suggested. FBG sensor can measure both strain and temperature, and has much batter characteristics than those of a strain gage. A rotary optical coupler is a optical connecting device between a rotating shaft and stationary side without any physical contact. It has been devised for transmitting light between a rotating optical fiber and a stationary optical fiber. The proposed method uses this rotary optical coupler to connect FBG sensors on the rotating shaft to instruments at stationary side. And a reference FBG sensor is also applied to compensate the insertion loss change of the rotary optical coupler due to rotation. Three FBG sensors have been fabricated in a single optical fiber. Two FBG sensors are attached on the shaft surface to measure torque and one sensor is installed at the shaft center to compensate the insertion loss change. The torque of a rotating shaft has been successfully measured by the suggested method proving its superior performance potential.

음파에 의한 광섬유 브래그 격자 변조를 이용한 좁은 선폭의 파장가변 광학필터 (Tunable Narrow-Bandwidth Optical Filter Based on Acoustically Modulated Fiber Bragg Grating)

  • 염동일;박희수;김병윤
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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    • pp.198-199
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    • 2003
  • 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating, FBG)는 좁은 선폭과 적은 삽입손실 등의 뛰어난 스펙트럼 특성을 가지고 있어, 고밀도 파장분할 다중화 방식을 이용한 광통신 시스템과 여러 종류의 광섬유센서에 응용되고 있다. 브래그 격자의 광학적 스펙트럼을 능동적으로 조절하기 위하여, 광섬유에 열이나 스트레인을 인가하거나, 음파와 빛의 결합을 이용한 방법이 제안되었으며, 특히 음향 광학 브래그 격자 변조기(Acousto-Optic Superlattice Modulator)는 종 방향 음파(Longitudinal Acoustic Wave)를 이용하여 파장과 크기의 조절이 가능한 사이드 밴드(Side Band)를 생성해 내었다. (중략)

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샘플링 광섬유 Bragg 격자를 이용한 광섬유 내의 유도 Brillouin 산란 억제 (Suppression of Stimulated Brillouin Scattering in Optical Fiber using Sampled-Fiber Brags Grating)

  • 이호준
    • 한국광학회지
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    • 제16권6호
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    • pp.485-489
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    • 2005
  • 본 논문에서는 광섬유 내에서 유도 브릴루앙 산란을 억제하는 방법에 대하여 연구하였다. 광섬유 내에 샘플링 브라그 격자를 사용함에 의하여 강한 Q-스위치 펄스를 전송할 수 있도록 하였다. 격자는 유도 블릴루앙 산란으로 생성되는 스토크 펄스의 스펙트럼이 모두 브라그 격자의 반사 대역에 오도록 설계된다. 1 m 내에 샘플링 광섬유 브라그 격자의 수가 결합계수 보다 유도 브릴루앙 산란의 억제에 직접적인 영향을 미친다는 것을 보였다. 이것은 후방 스토크 파의 발생을 억제하며 유도 브릴루앙 산란의 악 영향을 감소시킨다. 본 연구 방법을 통하여 1 kW 최대 파우어를 갖는 15 ns 펄스가 작은 에너지 손실을 발생시키며 전송될 수 있다는 것을 시뮬레이션을 통해 보였다.