In this paper, a measurement method to obtain the optical properties of a liquid base on a side-polished single mode fiber was proposed and demonstrated. The device showed periodic resonance coupling against wavelengths. The refractive index and dispersion characteristics of a liquid were calculated by use of the spacings of periodic resonance wavelengths of the device. The thermo-optic coefficient of the liquid was obtained by monitering the shift of resonance wavelengths of the devices with change of environmental temperature.
제작 공정이 단순하고 결합길이가 매우 짧은 폴리머를 이용한 수직형 비대칭 광 결합기를 새로이 제안하고, 폴리머를 이용한 열광학 변조기를 제작하였다. 전산모의를 통하여 광통신 파장대인 1.33㎛ TE모드에서 중간 버퍼층 두께 t=0.4㎛이고, n/sub u/=1.522, n/sub l/=1.51이고 nt=1.49일 때, 결합길이가 277㎛이며, 최고 94%의 결합 및 재결합 효율을 얻음으로써 비대칭 구조에서의 최적화를 도모하였다. 또한 반전된 립도파로와 평면 도파로를 상하부 수직형태로 갖는 광결합기를 제작하고 폴리머를 이용한 열광학 변조기를 구현하였다. 변조특성은 구동전력 4.5㎽, 소멸비 17㏈, 변조대역 600㎐로 삽입손실은 4.5㏈였다.
본 논문에서는 $250{\mu}m$ 직경의 황동선을 주기적으로 배열하여 기계적으로 형성한 장주기 광섬유 격자를 제안하였으며 전류제어로 파장가변 기능을 구현하였다. 광섬유 클래딩을 감싸고 있는 물질의 굴절률 변화가 공진파장의 함수임을 이용하여 클래딩 주위에 도포된 물질의 열 광학 계수가 금속선에 인가된 전력에 의해 제어되도록 함으로서 파장가변을 유도하였으며 주어진 파장 영역내에서 인가전력에 대한 공진파장의 가변 정도를 조사하였다. 글리세린의 열광학 효과를 이용한 경우 20 W 인가전력에 대하여 $LP_{03}$ 모드는 14nm, $LP_{04}$ 모드는 48 nm 정도의 파장가변이 가능함을 확인하였고, 단일모드 광섬유에 대한 기하 광학적 근사방법을 적용하여 해석한 결과와 잘 일치함을 보였다.
실리콘 박막 코팅을 이용한 WDM용 파장가변 실리콘 파브리-페로 열광학 필터를 제안하고 실험하였다. 실리콘 파브리-페로 파장가변 필터는 일반적인 실리콘 웨이퍼를 CMP 공정을 통해 100${\mu}m{\pm}$1%의 두께로 가공하여 양면에 거울면을 갖도록 박막 코팅하고 온도를 변화시키기 위해 PTC 써미스터를 부착하여 제작하였다. 거울면의 형성은 1550nm를 중심 파장을 갖도록 양면에 굴절율이 다른 물질 $SiO_2$($n_{low}$=1.44)와 a-Si($n_{high}$=3.48)을 ${\lambda}$/4의 두께로 증착시켜 2층 박막과 3층 박막의 거울면을 제작하였다. 실험결과, 2층 박막의 경우 FSR이 3.61nm, FWHM이 0.56nm, finesse가 6.4로 나타났고, 3층 박막의 경우 FSR이 3.36nm, FWHM이 0.13nm, finesse가 25.5로 나타났다. 열광학 효과에 의한 파장 이동은 2층 박막 거울을 가진 필터의 경우 온도가 $23^{\circ}C$에서 투과 중심 파장이 1549.73nm $30^{\circ}C$에서 1550.91nm, $60^{\circ}C$에서 1553.46nm로 파장 이동을 하였고, 3층 박막 거울을 가진 필터의 경우는 온도가 $23^{\circ}C$에서 투과 중심 파장이 1549.83nm, $30^{\circ}C$에서 1550.92nm, $60^{\circ}C$에서 1553.07nm로 파장 이동을 하였다.
In this study, a plastic fiber-optic temperature sensor is fabricated using TSCM(thermo sensitive clouding material) which changes its light transmittance with temperature and the characteristics of this sensor are evaluated. The fabricated fiber optic temperature sensor is the reflector type using a Y-coupler. The optimum light source and reflector are decided by measuring the amount of reflected light through TSCM. Also, the optimum distance from the end of sensor to the surface of reflector is determined. Then the relationship between the amount of measured reflected light and the temperature of TSCM is found.
In this paper, we have proposed a principle to design a compact and temperature independent electro-optic switch based on a slotted photonic crystal directional coupler (SPCDC). Infiltration of the slotted silicon photonic crystal with polymer enhances the slow light and decreases the switching length, whereas the different signs of thermo-optic coefficients of the polymer and silicon make the proposed switch stable within $25^{\circ}C$ to $85^{\circ}C$ temperature range. The SPCDC structure is modified to increase poling efficiency of the polymer in the slot and to flatten the dispersion diagram of the even mode to minimize the switching length.
Thermal characteristics, such as diffusivity and temperature induced change in the fiber mode index of rotation sensing fiber coil are critical factors which determine the time varying, thermo-optically induced bias drift of interferometric fiber-optic gyroscopes (IFOGs). In this study, temperature dependence of the transient effect is analyzed in terms of the thermal characteristics of the fiber coil at three different temperatures. By applying an analytic model to the measured bias in the experiments, comprehensive thermal factors of the fiber coil could be extracted effectively. The validity of the model was confirmed by the fact that the extracted values are reasonable results in comparison with well known properties of the materials of the fiber coil. Temperature induced changes in the critical factors were confirmed to be essential in compensating the transient effect over a wide temperature range.
본 논문은 식각된 평면 광도파 브래그 격자를 이용한 광온도 센서의 개발에 대한 연구로써 식각된 평면 도파로 브래그 격자의 설계, 제작, 격자 특성 연구 및 온도 측정 가능성을 주 연구 목적으로 하고 있다. 평면 식각 브래그 격자 센서의 전형적 대역폭과 그 반사도는 각각 ~l,522nm의 파장에서 ~0.2nm와 ~7%이며, 20$0^{\circ}C$까지 온도가 변화하는 동안 온도 변화에 따른 브래그 파장의 변화는 약간의 비선형성을 보였다. 광도파로와 판변형이론에 기초한 브래그 격자의 온도 변화에 따른 광파장 응답을 예측하기 위한 이론적 모델은 실험과 비교할 때 허용 오차내에서 잘 일치하고 있다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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