온도의 영향이 없는 광밴드갭 광섬유

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-12-17

영국 국립물리연구소(National Physical Laboratory)의 시간주파수연구단(Time & Frequency Group)과 사우샘프턴대(University of Southampton) 광전자연구소(ORC) 결맞음광신호미세구조광섬유팀(Coherent Optical Signals and Microstructured Fibre groups)의 연구진이 온도변화에 대해 0의 감도를 가진 고성능 광밴드갭 광섬유를 발표했다. 이 연구에서는 정밀한 시간 신호의 분배와 같이, 온도변화와 같은 환경적 변동에 매우 예민한 까다로운 분야에 이용하기에 적합한 견고한 중공광섬유(hollow core fiber)를 개발하는 연구가 수행되었다. 광섬유를 통과하는 진행 시간은 그 광섬유가 놓여 있는 곳에서 발생하는 환경적 조건에 따라 변화한다. 그 이유는 온도의 변화로 인해서 광섬유의 길이가 작지만 의미 있는 정도로 변하고 동시에 광섬유의 중심부에 있는 실리카 유리와 관련된 굴절률이 바뀌기 때문이다. 이러한 변화는 원거리통신과 같은 대부분의 광섬유 응용분야에 대해서는 그 영향력이 미비하다. 하지만 이러한 변화는 광섬유 기반의 간섭계 실험이나 장치들과 같은 다른 많은 분야에 대해서는 문제를 유발할 수 있다. 중공 광밴드갭 광섬유는 전통적인 고체코어 광섬유보다는 온도 변화에 대한 민감도가 훨씬 더 작다. 이번 연구진은 열 감도가 18배나 더 감소된 것을 관찰하였다. 이것은 이전에 보고된 것보다도 3배나 더 큰 결과이며, 그러므로 이 광섬유는 지금까지 이용 가능한 가장 환경에 영향을 받지 않은 광섬유 기술이다. “이번 개발은 우리 연구팀의 새롭고 대단히 흥미로운 연구방향을 대변한다. 광섬유는 빛을 유도하기 위한 훌륭한 매체이지만, 현재의 광섬유 기술에서는 이상과는 먼 성능요소들이 여전히 존재한다. 그 중 하나가 온도에 대한 예민함이다. 이 문제가 해결된다면 과학적으로 흥미로운 분야와 관련 산업 분야에 모든 기회가 열릴 것”이라고 사우샘프턴대의 라단 슬라비크(Radan Slavik) 박사는 말했다. “광섬유는 실험실에 있는 광섬유 기반의 장치에서부터 국립도량형연구소(National Metrology Institutes)들 간의 광학클락 비교에 이르기까지 최첨단의 주파수 계측(frequency metrology)에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있다. 하지만 이 모든 극도로 안정된 분야에서 광섬유의 온도변화에 대한 감도가 중요한 걱정거리다. ORC에서 개발된 광섬유는 이 모든 분야에 새로운 기회를 열고 있다”고 국립물리연구소의 주세페 마라( Giuseppe Marra) 박사는 말했다. “이러한 광섬유는 광학 위상이나 절대 전파 지연의 편차에 예민한 수많은 차세대 광섬유 시스템 분야에 유망한 후보가 된다. 독특한 특성들이 조합됨으로써 이 광섬유는 자이로스코프, 광섬유 간섭계, 그리고 정밀한 동기화 신호의 전달과 같은 광범위한 분야에 매력적”이라고 사우샘프턴대의 라단 슬라비크(Radan Slavik)는 말했다. * 그림 : 중공코어 광섬유 모재를 검사하는 연구원 * 관련논문 : Scientific Reports (2015); doi: 10.1038/srep15447 numkam-fokoua-southampton.jpg http://www.laserfocusworld.com/articles/2015/12/temperature-insensitive-photonic-bandgap-fiber-to-advance-fiber-based-interferometric-experiments.html