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중간 적외 영역에서의 중공 코어 광자결정 광섬유 내 단일 모드 광도파

전문가 제언: ○ 광자결정 광섬유(Photonic Crystal fiber), 아니 다공성 광섬유(HF), 또는 미세구조 광섬유(MOF)는 본래 광자 띠 간격(PBG)을 갖는 광섬유를 지칭하지만, 보통 다수의 미세 기공이 규칙적으로 배열된 구조의 클래딩을 갖는 광섬유를 말한다. 규칙적 배열에서 중앙부의 몇 개 기공이 빠져 규칙성을 잃고, 이 부위가 코어로 된다. 코어는 고체와 중공(中空)의 두 경우가 있고 후자에는 액체나 기체가 들어가 고기능을 발휘한다.

○ PCF는 독특한 구조로 기존 광섬유에서 얻을 수 없는 특성을 달성할 수 있다. 빛의 파장과 기공의 직경과 기공 사이의 간격, 코어의 중공 여부, 코어의 크기 등에 의해 파장이 아무리 짧아도, 그리고 코어가 아무리 커도 단일 모드가 가능한 광대역 파장범위에서의 단일 모드 동작(ESM : Endlessly Single Mode), 중공 코어(HC : Hollow Core) 내 고이득계수의 액체 또는 가스 재질과 여기 레이저광 사이의 상호작용에 따른 고출력 레이저의 실현 등 새로운 응용이 기대되고 있다.

○ PCF의 신기한 특성 중 전송 파장영역의 확장이 주목을 끈다. 순수한 벌크 실리카는 2.5~3.5㎛ 파장에서 전송손실이 막대하여 전송응용이 불가하고, 중공 연질유리 광섬유는 1dB/m의 우수한 손실특성을 제공한다. 그러나 가격과 독성으로 문제가 있어 본문의 영국의 두 대학 저자들은 재래의 실리카를 가지고 3.1~3.2㎛의 중간 적외(mid-IR) 파장 영역에서 중공 코어 PCF(HC-PCF)로 단일 모드의 손실 2.6dB/m을 얻었다.

○ 저자들은 본문에서 미래에 HC-PCF의 설계 개선 등을 통하여 3.5㎛ 파장까지의 전 파장에서 1dB/m 이하의 손실 달성을 전망하여, 실리카로 만든 단일 모드 광섬유의 광통신 전송 파장영역이 크게 확대될 것이다.

○ 금후 이 연구 성과가 중간 적외 파장 영역에서의 HC-PCF 레이저 실용을 앞당기고, 에탄올이나 수소로 채운 중공 코어 내에 빛을 가두어 첨단 고출력 레이저의 개발도 촉진시키기를 기대한다. 또 이 결과로 중간 적외 영역에서 고가의 연질유리 기반의 광섬유를 대체하여 HC-PCF가 여러 센서에 실제로 응용될 수 있는 날이 오기를 기대한다.

저자: J.D.Shephard et al
자료유형: 학술정보