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표제지
요약
Abstract
목차
1. 서론 11
2. 이론적 배경 13
2.1 도파로 이론 13
2.2 4층 구조의 도파로 15
1) 코어층 전파 모드(n₂≤n εjf≤n₁) 15
2) 클래드층 전파 모드 (n₃≤n εjf≤n₂) 18
2.3 유효 굴절률 계산 20
2.4 장주기 격자의 위상 정합 조건 22
2.5 결합계수와 투과도 26
3. 계산 결과 및 분석 28
3.1 온도 변화에 대한 열팽창과 굴절률 변화 효과 비교 28
3.2 코어층 물질에 따른 온도 변화에 대한 공진 파장의 변화 33
3.3 장주기 격자 도파로의 버퍼층 물질에 대한 분석 37
3.3.1 장주기 격자 도파로 버퍼층의 물질에 대한 온도 의존성 40
3.4 장주기 격자 도파로를 이용한 시료의 굴절률 측정 43
3.5 굴절률 센서의 격자 열팽창 효과 53
4. 결론 58
감사의 말 59
참고문헌 60
별첨 62
[별첨 1] 공진 파장 계산용 프로그램 소스화일 62
[별첨 2] 평면 도파로형 장주기 격자 도파로의 온도 의존성에 대한 성능 분석 67
[별첨 3] Analysis on Thermal Effects of Core and Clad Waveguides for Long-period Grating Performance 69
[별첨 4] Design of temperature-insensitive refractive index sensor based on a planar type long-period grating 71
표 1. 유효굴절률 값 비교 21
표 2. 각 편광 방향과 버퍼층 물질의 공진파장에 대한 온도 변화 42
표 3. △T가 0℃, ±5℃ 변할 때, 시료 굴절률에 대한 장주기 격자의 공진파장, 장주기 격자의 최적화 후의 △T=±5℃일 때, 공진 파장 48
표 4. 최적화 후 △T가 0℃, ±5℃ 일 때, 시료 굴절률에 대한 1559 nm 광원 빔의 투과도 52
표 5. △T가 0℃, ±5℃ 변할 때, 열팽창 효과와 굴절률 변화를 고려한 시료 굴절률에 대한 장주기 격자의 공진파장이동 57
그림 2-1-1. 평면 도파로 내에서 빛의 도파 원리 13
그림 2-2-1. 4층 구조의 도파로 15
그림 2-4-1. 평면형 장주기 격자 도파로의 단면도와 각층의 굴절률 분포 24
그림 2-4-2. 위상 정합 곡선 25
그림 3-1-1. 장주기 격자의 TE 모드에 대한 위상 정합 조건 30
그림 3-1-2. 장주기 격자의 TM 모드에 대한 위상 정합 조건 32
그림 3-2-1. 장주기 격자의 TE 모드에 대한 위상 정합 조건 34
그림 3-2-2. 장주기 격자의 TM 모드에 대한 위상 정합 조건 36
그림 3-3-1. 클래드층의 두께와 굴절률 변화에 대한 편광 변수 39
그림 3-3-2. 버퍼층 물질에 대한 온도 변화에 대한 공진 파장 변화 41
그림 3-4-1. 시료 굴절률 변화에 대한 공진 파장과 결합계수의 변화 44
그림 3-4-2. 시료 굴절률이 1.0과 1.4인 경우 코어층의 dn/dT 가 변화할 때, 온도 변화 △T=+5℃에 대해 공진 파장이 변화하는 차이의 제곱 (λ ΔT=0℃-λ ΔT=5℃)² 46
그림 3-4-3. ΔT가 0℃, ±5℃ 변할 때, 시료 굴절률에 대한 장주기 격자의 공진파장 변화, 장주기 격자의 최적화 후의 ΔT=±5℃일때, 공진 파장의 변화 47
그림 3-4-4. ΔT가 0℃, +5℃ 일 때, 시료 굴절률에 대한 1559 nm 광원의 투과도 변화, 장주기 격자의 최적화 후의 ΔT=±5℃에 대한 1559 nm 광원의 투과도 변화 51
그림 3-5-1. 온도 변화에 대한 공진 파장의 이동 54
그림 3-5-2. 격자 주기의 열팽창을 고려한 시료 굴절률 변화에 대한 공진 파장의 이동 56
별첨그림목차
별첨 2 67
그림 1. 4층 장주기 격자의 구조 67
그림 2. 열팽창에 대한 장주기 격자의 변화 68
그림 3. 온도 변화에 따른 굴절률 변화로 인한 폴리머-폴리머 도파로의 공진 파장의 변화 68
그림 4. 온도 변화에 따른 굴절률 변화로 인한 SiO₂-폴리머 도파로의 공진 파장의 변화 68
별첨 3 70
Fig. 1. Long-period grating period change required for a constant resonant wanelength with temperature variation 70
Fig. 2. Long-period grating's resonant wavelength change with temperature variation. 70
별첨 4 73
Fig. 1. Considered grating structure and refractive index profile of the LPWG 73
Fig. 2. The resonant wavelength shift of a LPWG due to (A) the thermal expansion ( α=2.5x10-4/℃) of the grating period and (B)~(D) the temperature dependent effective index 75
Fig. 3. The total resonant wavelength shift of a LPWG due to the combined effect of thermal expansion (a=2.5×10-4/℃) of the grating period and the temperature dependent 76
Fig. 4. The calculated resonant wavelength change as a function of the refractive index of the upper clad for the optimized temperature-insensitive LPWG and un-optimized LPWG 77
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