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UV 광유도 굴절률 변화를 이용한 광섬유회절격자 제작기술(Fiber Bragg Grating Technologies using UV induced Refractive Index Change)

전문가 제언: □ Multiplexed 센서는 주파수 영역에서 반사율계를 사용하여 광섬유의 길이 방향 위치에 따라 공간상에 분포되어 있는 광섬유 브래그 회절격자(FBG : Fiber Bragg Grating)를 읽어낸다. 주기적인 무늬를 만드는 고출력의 펄스 레이저에서 얻어지는 자외선을 빛에 민감한 광섬유에 쪼여 FBG를 만든다. 브래그 회절격자가 외부 자극에 의해 늘어나거나 줄어들 때 센서로 작동한다. 광섬유의 신축은 회절격자에 의해 반사되는 파장의 편이를 생성하는데 이 파장의 편이를 측정해서 외부의 자극을 구할 수 있다.

□ 회절격자는 빛의 회절을 이용하여 스펙트럼을 얻는 장치로서 평면이나 광학 소재 위에 한 방향으로 평행한 수많은 미세한 등 간격 틈을 가진 소자이다. 프리즘과 같은 분광 소자로서 광범위하게 사용된다. 회절격자 작용은 평면상에 같은 간격으로 있는 슬릿을 통과하는 빛의 회절과 간섭에 의해서 일어난다. 즉 입사각이 서로 인접한 슬릿을 통과하여 회절 하는 두 광속 사이의 광로차에 의한 간섭 피크가 생긴다.

□ Ge를 칠한 석영 유리 광섬유 코어에 UV광을 쪼이면 광유도 굴절률이 변하고 조명을 중지하여도 굴절률 변화가 지속된다. 광섬유회절격자(Fiber Bragg Grating: FBG)는 광섬유 코어에 위상 마스크로 자외선 간섭무늬를 만들어 주기적인 굴절률 변화를 나타내는 회절격자(grating)로 파장선택 기능을 가지는 디바이스를 만들 수 있다.

□ 광섬유 중에 형성된 회절격자는 기존에 없던 기능을 가진 광 필터 제작이 가능하고 파장 다중(WDM) 광섬유 통신 시스템에 필요한 디바이스가 된다. 또 UV 광유도 굴절률 변화는 광유도 파트 제작에도 이용될 수 있다. 여기서는 FBG의 원리와 종류, 해석법과 제작법 및 그 응용에 대해서 설명하고 있다. 아무쪼록 FBG를 응용한 고기능의 광 디바이스의 제작에 널리 활용되기를 기대하고 FBG 센서로 스마트 구조(smart structure)와 스마트 재료(smart material)의 실용화가 이루어지기를 바라마자 않는다.

저자: Shinji Yamashita
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