일반기술

대형 코어 폴리머 광동파로를 이용한 가변 광 감쇠기

광도파로 코아-클래딩의 굴절률 차이가 작은 대형 코아 광도파로 구조를 이용하여 구현 가능한 폴리머 광도파로 가변 광감쇠기는 지금까지 발표되지 않은 새로운 개념의 광소자이다. 본 발명 등록을 통하여 대량 생산을 위해 적합한 수동 정렬이 가능하면서 구동 전력기 낮게 되는 장점을 가진 상기 소자에 대한 권리를 획득하고자 한다.소자의 상단부에 제작된 히터로부터 발생하는 열 분포를 3차원 구조상에서 해석하여 열로인한 굴절률 분포를 구하고, 이를 토대로 삼차원 빔전파 방법을 수행하였다. 유효굴절률 방법을 이용한 2차원 해석이 아닌 3차원 구조의 직접적인 시뮬레이션을 통하여 실제 소자에서 일어나는 빔전파를 명확하게 규명하여 소자 제작을 위한 최적 구조를 설계하였다.본 발명에서는 광도파로 소자와 광섬유 간의 수동 정렬을 위하여 개발된 대형코아 광도파로 구조를 이용하여 제작 가능한 가변 광 감쇠기를 제안하였다. 직선형 대형 코아 광도파로 위에 박막 히터를 제작하여 온도를 증가 시키게 되면 표면에서부터 기판으로 향한 굴절률 경사가 발생하게 되며 이로 인해 광파가 상대적으로 높은 굴절률을 유지하고 있는 기판에 가까운 폴리머 클래딩 쪽으로 빠져 나가는 원리를 이용하였다. 이와 같은 기본적인 소자의 동작 원리를 규명하고 제작을 위한 설계를 하기 위하여 열분포 해석을 통한 삼차원 굴절률 분포를 계산하였으며 이를 이용하여 삼차원 빔전파 해석을 하였다. 일반적인 광도파로 구조를 이용한 VOA와 대형 코아 광도파로를 이용한 VOA의 특성을 비교하여 보았으며 대형코아 광도파로의 경우 코아와 클래딩의 굴절률 차이가 0.0005에 불과함으로 인해 훨씬 더 낮은 온도 변화 만으로도 효과적인 광감쇠를 얻을 수 있음을 확인하였다. 20dB 감쇠를 얻기 위하여 일반 광도파로 VOA의 경우 150도 이상의 온도 변화가 필요한 반면 제안된 대형 코아 광도파로를 이용하면 필요한 온도 변화가 70도 이하로 줄어들게 됨을 확인하였다. 이러한 낮은 구동 온도는 소자의 장기적인 신뢰성 확보를 위하여 중요한 의미를 가진다. 대형코아 광도파로 VOA는 수동정렬이 손쉬운 잇점과 더불어 구동온도가 낮은 장점을 가지게 되므로 저가형 VOA대량 생산을 가능하게 할 것이다.