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상용 MMF를 사용한 O-band 및 C-band용 빔 확산형 광섬유 분석 및 제작 연구

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Alternative Title
Analysis and Fabrication of Beam Expanded Optical Fiber Using Commercial Multimode Fibers at O-band and C-band
Abstract
Optical communication lenses are efficient, but expensive and generating a lot of losses. To overcome this limitation of lenses, researches have been continuously fulfilled to use Graded-index Multi-mode fibers (GRIN-MMFs) with a high refractive index instead of other lenses but most of the efforts showed high insertion loss. In this paper, an efficient method to produce a low-loss beam expanded fiber is proposed using commercially available GRIN-MMFs and working simultaneously at the O-band and C-band. The core diameters of the GRIN-MMFs presented in this paper are 50 μm, 62.5 μm, 85 μm with the cladding diameter of 125 μm. by simulating the fused connection of Single-mode optical fiber (SMF) and GRIN-MMF, an optimum length LOP of the GRIN-MMF which shows adequate focusing behavior will be suggested and a low-loss beam expanded fiber also be manufactured based on the simulation. Using light source in the wavelength bands of 1310 nm and 1550 nm, optical loss in dB of the beam expanded fiber was measured at the working distances WD of 10 μm, 30 μm, 50 μm, and 100 μm. The measured loss for the beam expanded fibers with the core diameter of 50 μm at WD=100 μm was within 0.60 dB and 0.72 dB at the wavelengths of 1310 nm and 1550 nm, respectively. with the core diameter of 62.5 μm the loss was within 0.66 dB and 0.66 dB at 1310 nm and 1550 nm, respectively. Finally, with the core diameter of 85 μm the loss was under 0.80 dB and 0.61 dB at 1310 nm and 1550 nm, respectively. The results showed that it is Possible to produce all fiber type GRIN-fiber lenses with the advantages of low cost, high reliability, easy alignment and splicing, and resultingly easy produce.
Author(s)
김도훈
Issued Date
2019
Awarded Date
2019. 2
Type
Dissertation
Publisher
부경대학교
URI
https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/23303
http://pknu.dcollection.net/common/orgView/200000183401
Affiliation
부경대학교 과학기술융합전문대학원
Department
과학기술융합전문대학원 LED융합공학전공
Advisor
류우찬
Table Of Contents
제1장 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구의 목표 및 구성 4
제2장 이론적 배경 5
2.1 광소자 종류 5
2.1.1 발광소자 5
2.1.2 수광 소자 6
2.2 광섬유 구조와 전반사 7
2.3 광섬유의 종류 9
2.4 광섬유의 모드 11
2.5 Sellmeier Equation 13
2.6 광섬유 손실 15
2.6.1 산란 손실 15
2.6.2 OH- 흡수 16
2.6.3 UV 흡수와 IR 흡수 16
2.6.4 구부림 손실 16
제3장 빔 확산형 광섬유 구성 18
3.1 시뮬레이션 구현 18
3.1.1 시뮬레이션 프로그램 구성 18
3.1.2 시뮬레이션 프로그램 구조 19
3.2 제안된 빔 확산형 광섬유 제작 및 손실 측정 21
제4장 광섬유 손실 결과 및 고찰 23
4.1 WD=0일 때, 광섬유 손실 변화 시뮬레이션 23
4.1.1 2aM=50 μm일 때, LP 최적화 및 변화에 따른 손실 예측 23
4.1.2 2aM=62.5 μm일 때, LP 최적화 및 변화에 따른 손실 예측 25
4.1.3 2aM=85 μm일 때, LP 최적화 및 변화에 따른 손실 예측 27
4.2 WD에 따른 광섬유 손실 변화 시뮬레이션 29
4.2.1 2aM=50 μm일 때, LOP 및 WD에 따른 손실 예측 29
4.2.2 2aM=62.5 μm일 때, LOP 및 WD에 따른 손실 예측 31
4.2.3 2aM=85 μm일 때, LOP 및 WD에 따른 손실 예측 33
4.3 빔 확산형 광섬유 손실 측정 결과 35
4.3.1 2aM=50 μm일 때, LP 및 WD에 따른 손실 측정 35
4.3.2 2aM=62.5 μm일 때, LP 및 WD에 따른 손실 측정 37
4.3.3 2aM=50 μm일 때, LP 및 WD에 따른 손실 측정 39
4.4 빔 확산형 광섬유 재현성 실험 41
4.4.1 2aM=50 μm일 때, LOP 및 WD에 대한 제작 반복성 41
4.4.2 2aM=62.5 μm일 때, LOP 및 WD에 대한 제작 반복성 47
4.4.3 2aM=85 μm일 때, LOP 및 WD에 대한 제작 반복성 53
제5장 결 론 59
참고문헌 61
Abstract 64
Degree
Master
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과학기술융합전문대학원 > LED융합공학전공
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