Reactive mesogen (RM) is an organic liquid crystal molecule that can be self-aligned to have an optic axis of birefringence when coated over a polyimide alignment film. A free-standing optical wave-plate film consisting of RM and low-loss optical polymers was fabricated in this work, and the film was inserted across the polymer waveguide to form an integrated optical polarization converter. For convenient evaluation of the polarization converters, a waveguide polarizer and analyzer were fabricated in series. The polarization conversion efficiency was measured to be 25 dB for the wavelength range from 1520 to 1580 nm. The wave plate exhibited a temperature-dependent retardation of $4.5^{\circ}$ for a temperature change from 25 to $100^{\circ}C$.
광섬유-평면도파로 결합기의 편광선택성을 이용한 새로운 구조의 광섬유형 편광기를 설계 및 제작하였다. 금속클래드-평면도파로의 높은 복굴절을 이용함으로서 동작 파장범위를 증가시킬 수 있었다. 평면도파로의 코어층으로 폴리머를, 클래딩으로 금(Au)을 각각 사용하였다. 실험결과는 평면도파로의 두께를 조절하여 TE편광 혹은 TM 편광이 만들어 질 수 있음을 보인다. 16㏈ 이상의 편광소멸비를 만족하는 파장범위는 130nm 이상으로 나타났고 삽입손실은 0.5㏈ 정도였다.
측면이 코어 가까이 연마된 단일모드 광섬유와 평면도파로의 소산장 결합을 이용한 광필터의 동작특성을 측정할 수 있는 간단한 방법이 제안되었다. 측면이 연마된 하나의 광섬유 블록(block)과 실리콘 산호막위에 평면도파로를 독립적으로 제작한 후 특성을 측정하기 위하여 물리적 압력으로 광결합을 시켰다. 굴절률이 다른 몇 가지 폴리머를 평면도파로의 코어층으로 이용하였다. 이 측정방법으로 소자제작 과정에서 광 결합기의 중심파장, 대역폭, 소멸비, 그리고 편광 의존성들이 간단하게 측정될 수 있다. 광도파로 물질의 굴절률이 높을수록 파장선택성이 높아졌다. 평면도파로의 대칭적 도파로 구조와 도파 물질의 등방성 때문에 편광의존성이 작게 나타났다. 삽입 손실을 0.5dB이하였다. 본 연구에서 제안한 측정방법은 광섬유와 평면도파로 결합기를 이용한 광변조기와 광필터 등 다양한 소자개발에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.
Park, Tae-Hyun;Huang, Guanghao;Kim, Eon-Tae;Oh, Min-Cheol
Current Optics and Photonics
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제1권3호
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pp.214-220
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2017
A wavelength filter based on a polymer Bragg reflector has received much attention due to its simple structure and wide tuning range. Tilted Bragg gratings and asymmetric Y-branches are integrated to extract the reflected optical signals in different directions. To optimize device performance, design procedures are thoroughly considered and various design parameters are applied to fabricated devices. An asymmetric Y-branch with an angle of $0.3^{\circ}$ produced crosstalk less than -25 dB, and the even-odd mode coupling was optimized for a grating tilt angle of $2.5^{\circ}$, which closely followed the design results. Through this experiment, it was confirmed that this device has a large manufacturing tolerance, which is important for mass production of this optical device.
본 논문에서는 폴리머 광도파로 열 격자(arrayed waveguide grating: AWG)를 나노임프린트 방법을 이용하여 제안하고 구현하였다. 빔전파방법을 도입하여 소자를 설계하고 해석하였다. 균일한 접착 및 분리 특성을 갖는 임프린트용 PDMS(polydimethylsiloxane) 스탬프(stamp)를 쿼츠 글래스 물질로 만들어진 마스터 몰드를 이용하여 개발하였다. 이 PDMS 스탬프로 폴리머층을 눌러서 소자 패턴을 형성하고 폴리머를 스핀코팅하여 소자를 완성하였다. 이러한 소자는 식각공정 없이 간단한 스핀코팅과 임프린트 공정만으로 만들어지기 때문에 대량 생산에 적합할 것이다. 제작된 폴리머 AWG 소자의 출력 채널 수는 8개, 채널 간격은 0.8nm, 각 채널의 중심파장은 1543.7nm $\sim$ 1548.3nm 였다. 평균적인 채널 누화와 대역폭은 각각 $\sim$10dB와 0.8nm였다.
폴리머 광도파로를 기반으로 제작된 편광유지 3-dB 방향성 광분배기, 편광기, 위상 변조기 등의 광부품들을 이용하여 편광 회전 반사 간섭계형 광섬유 전류 센서를 제작하였다. 광섬유 전류센서를 위해 필요한 상기 광부품들을 개별적으로 설계 및 제작하여 특성을 확인하였으며, 전류 측정을 위해 사용되는 광섬유 센서 코일에서 발생되는 스트레인에 의한 복굴절을 제거하기 위하여 $850^{\circ}C$의 온도에서 24시간 동안 열처리를 실시하였다. 완성된 반사 간섭계형 광섬유 전류 센서를 이용하여 전선에 흐르는 전류의 크기를 측정하는 실험을 수행하였으며 전류의 양에 비례하는 안정적인 응답 특성을 확인하였다.
저가의 소자 개발이 가능한 나노임프린팅 공정을 도입하여 510 nm 주기의 브래그 격자 구조를 가지는 폴리머 광도파로 소자를 제작하였다. 폴리머 격자 광소자의 온도 의존성을 감소시키기 위한 방법으로 플라스틱 박막으로 이루어진 유연성 기판상에 브래그 격자를 제작하는 것이 필요하다. 임프린팅 공정을 손쉽게 수행하기 위한 광도파로 구조를 채택하였으며, 코아와 클래딩의 굴절률이 각각 1.540, 1.430인 폴리머를 이용하여 코아 두께가 $3{\mu}m$인 단일모드 광도파로 구조를 얻을 수 있었다. 유연성 기판 브래그 격자 광도파로 소자의 특성을 Si기판 브래그 격자 광도파로 소자와 비교하여 관측한 결과, 유연성 기판 도입에 따른 브래그 반사 소자의 성능 저하는 나타나지 않았다.
튜닝 가능한 광 신호 지연기를 설계, 제작 및 특성 측정을 하였다. 광 신호 지연기는 네 개의 폴리머 링 공진기 add/drop 필터들과 그 사이에 배치된 지연 도파로들로 구성되었다. 폴리머 도파로는 한변의 길이가 $1.8{\mu}m$ 인 정사각형 매립 구조이고, 코어와 클래딩의 굴절율은 각각 1.48과 1.37이다. 이와 같은 도파 구조로 인하여 매우 작은 반경의 곡선도파로를 활용함으로써, 콤팩트한 소자를 실현할 수 있다. 각각의 add/drop 필터의 링 공진기 상에 전극을 형성하여 열 광학 효과에 의한 튜닝이 가능하도록 하였다. 측정 결과, 각각의 add/drop 필터를 튜닝함으로써 지연 도파로의 수에 비례하는 지연 시간인 110 ps, 225 ps, and 330 ps를 확인할 수 있다.
An electro-optic polymer digital optical switch with rib waveguides is designed and fabricated by using the RIE method. POlarization-independent and wavelength-insensitive operation is demonstrated at the wavelengths of 1.3mm and 1.55mm, for the first time in electro-optic polymer-based devices. The rib waveguides have been designed to achieve good guiding properites for both TE and TM polarizations by controlling the etching depth as well as its aspect ratio. Especially theetching depth is controlled to change the guided mode profiles of the rib waveguide and thus to achieve an optimum coupling in the branch. The measured crosstalk is better than -16dB and the extincton ratio of each output port is greater than 16dB.
Hot embossing 공정을 이용하여 광도파로 소자를 제조하기 위하여 polymethylmeth-acrylate (PMMA)와 polyvinylidenefluoride (PVDF)를 용융 혼합하여 물리적 성질과 광학적 특성을 조사하였다. PMMA/PVDF 혼합물의 유리전이온도 ($T_g$)는 PVDF의 함량이 증가할수록 감소하였다. 하지만 PVDF의 결정은 관찰되지 않았다. PMMA와 비교적 적은 양인 PVDF간의 분자수준의 상호작용에 기인하는 혼화성에 의하여 $T_g$는 감소하고 PVDF의 결정화를 방해하여 무정형성을 유지하는 것으로 판단되었다. PMMA/PVDF 혼합물의 전단점도는 PMMA와 PVDF 사이에서 나타나며 PMMA와 PVDF 사이의 상용성에 의해 PVDF의 함량이 증가할수록 감소하였다. PVDF의 함량이 증가할수록 불소분자의 첨가에 의한 분자의 분극률이 저하되어 혼합물의 굴절률과 흡수손실은 감소하고 투과율은 증가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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