The characteristics of the phase-shifted fiber Bragg grating were analyzed and applications as multi-wavelength sources were presented.
The phase-shifted fiber Bragg grating is fabricated by inserting phase-shift region in ordinary fiber Bragg grating. While the ordinary fiber Bragg grating generates only one reflection peak, the phase-shifted fiber Bragg grating generates the several narrow transmission peaks. This thesis describes the characteristics of the multi-wavelength sources through the following simulation results: the variation of the stopband by the transmission peak, the shift of the transmission peak by the amount of phase-shift, the variation of the transmission peak in asymmetrical condition, the variation of the transmission peakwidth, the variation of spacing, and expansion of the stopband.
The phase-shifted fiber Bragg grating exhibits very narrow transmission peaks with different wavelengths simultaneously which can be selected in any wavelength by controlling the amount of phase-shift.
The width of the transmission peaks was reduced as outermost subsection lengths were increased. When outermost subsection lengths were about $500\mum$ , the width of the transmission peak was about 0.5nm. It was also shown that spacing was increased as inner subsection lengths were reduced. When multi-wavelength source has the two transmission peaks and middle subsection length was about $300\mum$ , spacing was about 1nm.
Multi-wavelength sources with the two and three transmission peaks were designed and analyzed. The source with two transmission peaks consists of two phase-shift regions inside ordinary fiber Bragg grating. In the case with the same interval of both sides of the Bragg wavelength, the simulation results deviated from the originally designed one were about 0.08nm in both transmission peaks. In the case with the different interval of both sides of the Bragg wavelength, the simulation errors of the first and the second transmission peaks were 0.005nm and 0.002nm, respectively. Based on the above results, a multi-wavelength source with the three transmission peaks was also designed and the simulation showed the error of about 0.017nm. For the comparison with sources recommended by ITU-T (100GHz grid), the source with 0.8nm of the peak spacing was designed and analyzed by the numerical simulation in which the error appeared to about 0.005nm.
When the multi-wavelength source with single phase-shifted fiber Bragg grating was used, the selection range of the center wavelength and the range of spacing between two peaks were limited in the narrow stopband width of 1.5nm. In the case with two transmission peaks, spacing cannot be wider than about 1nm. However, this problem could be solved since the stopband can be extended by connecting two phase-shifted fiber Bragg gratings serially. In the simulation, the spacing became wider than 2nm.
Finally, the phase-shifted fiber Bragg grating shows very narrow transmission peaks which can be selected in any wavelength inside the stopband. This characteristic makes this structure be very promising candidate for the multi-wavelength sources in the dense-WDM (DWDM) system. It should be also noted that the multi-wavelength sources could be assembled in one-fiber line.
위상천이 광섬유 브래그 격자의 특성들을 해석했고 다파장 광원으로서의 응용을 제안했다.
위상천이 광섬유 브래그 격자는 일반적인 광섬유 브래그 격자에 위상천이 영역을 삽입함으로써 만들어진다. 일반적인 광섬유 브래그 격자는 하나의 반사 펄스를 가지지만 위상천이 광섬유 브래그 격자는 여러 개의 좁은 전송 펄스들을 가진다. 본 학위논문은 전송 펄스에 의한 전송 윈도우 변화, 위상천이 양에 따른 전송 펄스 이동정도, 비대칭적인 상황에서 전송 펄스 변화, 전송 펄스폭 변화, 간격 변화, 그리고 전송 윈도우 확장과 같은 시뮬레이션 결과들을 사용해서 다파장 광원들의 특성을 설명했다.
위상천이 광섬유 브래그 격자는 위상천이의 양을 조절함으로써 임의의 파장을 선택할 수 있으면서 동시에 다른 파장을 가지는 매우 폭이 좁은 전송 펄스를 만든다.
외각의 부분 길이들이 증가함에 따라 전송 펄스들의 폭은 감소되었다. 외각의 부분 길이들이 약 $500\mum$ 정도 일 때, 전송 펄스의 폭은 약 0.5nm였다. 또한 내부의 부분 길이들이 감소되는 것에 따라 간격은 증가되었다. 다파장 광원이 두 개의 전송 펄스들은 가지고 있고 중간 부분 길이가 약 $300\mum$ 정도 일 때, 간격은 약 1nm였다.
두 개와 세 개의 전송 펄스들을 가진 다파장 광원을 설계하고 분석했다. 두 개의 전송 펄스들을 가진 광원은 일반적인 광섬유 브래그 격자에 두 개의 위상천이 영역들로 구성된다. 브래그 파장의 양쪽으로 각각 동일한 간격만큼 떨어져있는 경우, 두 전송 펄스들의 시뮬레이션 결과에 의한 오차는 모두 약 0.08nm정도였다. 각각 다른 간격만큼 떨어져있는 경우, 첫 번째와 두 번째 전송 펄스의 시뮬레이션에 의한 오차는 각각 약 0.005nm와 0.002nm였다. 위의 결과를 바탕으로, 세 개의 전송 펄스들을 가진 다파장 광원이 설계되었고 시뮬레이션은 약 0.017nm의 오차를 보였다. ITU-T(100GHz grid)에 의해서 권장되는 광원들과의 비교를 위해서, 약 0.8nm의 간격을 가지는 광원이 시뮬레이션을 통해 설계되고 분석되었다. 오차는 약 0.005nm정도였다.
하나의 위상천이 광섬유 브래그 격자를 가진 다파장 광원이 사용되었을 때, 약 1.5nm정도로 좁은 전송 윈도우로 인해서 중심 파장의 선택 범위와 두 펄스들 사이의 간격의 범위는 제한되었다. 두 개의 전송 펄스들을 가지고 있는 경우, 간격은 약 1nm 이상 확장할 수 없었다. 그러나, 두 개의 위상천이 광섬유 브래그 격자를 직렬로 연결함으로써 전송 윈도우는 확장될 수 있었기 때문에 이 문제는 해결할 수 있었다. 시뮬레이션에서, 간격은 약 2nm이상 확장되었다.
끝으로, 위상천이 광섬유 브래그 격자는 전송윈도우 내에서 임의의 파장을 선택할 수 있으면서 매우 폭이 좁은 전송 펄스들을 보여주었다.이러한 특성은 이러한 구조가 DWMD 시스템에서 다파장 광원으로서 매우 우수한 특성을 가지도록 한다. 또한 다파장 광원들은 광섬유에 같이 조립될 수 있다.