| 연구내용 |
빛을 변조시키는 역할을 하는 변조기(modulator)는 보통의 광학계에서 뿐만 아니라
광섬유를 이용한 과학계에서도 자주 사용되는 광학소자들 중 하나이다.변조기는 빛의 위상, 편광 또는 진동수 들을 변화시키는데
사용된다. 이러한 변조기들은 광섬유에 stress를 가하여 광섬유의 길이와 굴절률의 변화를 일으킴으로서 광섬유 내부로 진행하는
빛에 변조를 일으킨다는 것이다. 가장 많이 사용되는 것이 cylindrical PZT로서. 구조가 매우 간단하고 사용이 간편하며
가격이 저렴하다는 장점을 가지고 있다. Cylindrical PZT는 내벽과 외벽이 금속으로 코팅된 원통형의
piezoelectronic 물질인데, 위에 광섬유를 수십 바퀴 감은 다음 교류 전압을 가하면 cylindrical PZT의
수축 팽창에 의해 감겨진 광섬유에 stress가 가해져서 광섬유의 길이와 굴절률에 변화가 생기게 된다. 이때
cylindrical PZT는 가해지는 전기장의 방향인 radial 방향으로 수축, 팽창하기 때문에 광섬유에 가해지는
stress는 광섬유의 축에 대해 대칭적이지 않게 된다. 따라서 비대칭적인 stress에 의해서 유도되는 복굴절 때문에
위상변조의 크기는 변조기로 들어가는 빛의 편광 방향에 따라 달라지게 된다. 이러한 현상은 birefringence
modulation 이라고 한다. birefringence modulation을 유발하는 변조기로 임의의 편광방향을 가지고 있는
빛을 입사시킬 경우 변조기를 빠져나오는 빛의 편광은 주기적으로 변하게 되는데, 이와 같은 현상을 편광변조(polarization
modulation)라고 한다. Cylindrical PZT modulation의 위상변조와 편광변조 특성은 이미 연구되어
있으나 , 이 연구들은 수 kHz주파수 변조 영역에서의 위상변조 및 편광변조의 특성에 관해서 다루고 있다. 변조 주파수가 이렇게
높아질 경우 편광변조의 크기가 위상변조의 크기에 비해 무시할 수 없을 만큼 커짐을 발견하였는데. 이 결과는 이미 연구된 저주파수
변조 특성과는 다른 결과이다. 이와 같은 특성을 해석하기 위해 acoustic의 이론을 도입한 새로운 이론적 model을
제시하였다. Gyroscope, hydrophone, 온도 또는 압력 sensor등과 같은 fiber-optic
interferometric sensor들은 원리적으로 편광이 이러한 두 빛의 간섭을 이용하는데, 간섭하는 빛의 편광상태가
변하게 되면 특정하고자 하는 signal에 좋지 않은 영향을 주게 된다. 편광상태의 변화는 vibration, bending,
압력, 온도 등의 변화로부터 유도되는 복굴절의 변화로부터 기인한다. 이와 같은 영향으로부터 편광상태가 변하는 것을 방지하기 위해
core 가 타원형으로 된 광섬유를 사용하거나 anisotropic stress가 가해진 광섬유를 사용하기도 한다. 그러나 이런
편광유지광섬유(polarization maintaining fiber)를 사용하더라도 cylindrical PZT
modulator로부터 유도되는 편광변조를 제거할 수 없다. 하지만 결과적으로 보통의 통신용 단일 모드 광섬유와
cylindrical PZT로 구성된 변조기에서 반파장판을 cylindrical PZT 에 감겨진 광섬유의 중간 부분에
삽입함으로써 편광변조를 줄이는 방법을 알아내었다. |
