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보고서 상세정보

https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10005322&local_id=10010583
광통신 S-band 신호 증폭용 특수 광섬유 개발 (Specialty fibers for S-band optical signal amplificaiton)
이 보고서는 한국연구재단(NRF, National Research Foundation of Korea)이 지원한 연구과제( 광통신 S-band 신호 증폭용 특수 광섬유 개발 & #40;Specialty fibers for S-band optical signal amplificaiton& #41; | 2004 년 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 허종(포항공과대학교) ) 연구결과물 로 제출된 자료입니다.
한국연구재단 인문사회연구지원사업을 통해 연구비를 지원받은 연구자는 연구기간 종료 후 6개월 이내에 결과보고서를 제출하여야 합니다.(*사업유형에 따라 결과보고서 제출 시기가 다를 수 있음.)
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
연구과제번호 D00015
선정년도 2004 년
과제진행현황 종료
제출상태 재단승인
등록완료일 2005년 08월 29일
연차구분 결과보고
결과보고년도 2005년
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 본 연구에서는 S-band 용 광증폭기 개발을 위해 챨코할라이드 기지유리 조성개발, 전자밀도반전을 위한 희토류 복합첨가 연구 그리고 챨코할라이드 광섬유 인출 실험을 통해 고성능의 광증폭기용 재료 개발을 수행하였다.
    연구결과 1) CsBr이 첨가된 황화물 유리는 S-band 광증폭에 적합한 우수한 광특성을 나타내었으며, 이러한 광특성 향상의 원인을 규명하였다. 또한, 2) S-band 광증폭에 필수적인 Tm3+의 전자밀도반전을 실현시키기 위해 Ho3+ 혹은 Tb3+를 복합첨가 하였다. 마지막으로 3) 본 연구에서 개발된 Ge-Ga-As-S-CsBr계 유리를 광섬유로 인출하여 광섬유 광증폭기 제조 가능성을 증명하였다.
  • 영문
  • The purpose of the current research project was to develop highly efficient specialty fibers for S-band optical signal amplification. Composition of chalcohalide host glasses for S-band amplifiers, optimum co-dopant for population inversion in Tm3+ ions and fiberization process were investigated.
    Highlights of the research include 1) Development of CsBr-added sulfide glasses with excellent optical properties for S-band amplifiers and examination on the origin of improvement on lifetimes and emission intensities 2) Realization of population inversion in Tm3+ ions by co-doping of Ho3+ or Tb3+ co-doping. and 3) Fiberization of Ge-Ga-As-CsBr glasses.
연구결과보고서
  • 초록
  • S-band(1460∼1530nm)용 광증폭기에는 3H4→3F4 천이에 의해 1.48 ㎛ 파장의 형광을 발현하는 Tm3+ 이온이 첨가된다. 그런데 여기된 Tm3+는 비복사 천이를 통한 에너지 손실이 많으며, 하위준위인 3F4 준위 형광수명이 3H4 준위보다 길기 때문에 전자밀도 반전을 실현하기 어렵다. 따라서 고성능의 S-band용 광증폭기를 개발하기 위해서는 격자 진동에너지가 낮은 기지 유리를 사용해야 하며, 하위준위 전자밀도를 효과적으로 감소시킬 수 있는 방법을 개발해야 한다.
    본 연구에서는 격자진동에너지가 낮고 우수한 화학적 내구성이 우수한 CsBr 첨가 황화물 유리를 이용하여 S-band용 광증폭 재료의 개발 가능성을 규명하였다. 먼저, EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) 분석을 이용한 유리구조 분석을 통해 광특성 변화의 요인을 규명하였다. 또한, Tm3+의 전자밀도반전을 위해 Ho3+ 혹은 Tb3+을 복합 첨가하여 분광학적 특성을 평가하였으며 상기 유리에 대한 광섬유 인출 실험을 수행하여 최적 인출조건을 규명하였다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 1. Ge-Ga-S-CsBr계 유리의 구조와 형광특성 분석
    ・ CsBr이 첨가된 황화물 유리는 S-band 광증폭에 필요한 우수한 Tm3+ 형광특성을 나타내었다.
    ・ EXAFS 분석을 이용한 유리구조 분석을 통해 유리내부에 [GaS3/2Br]- 구조체가 형성되며, 희토류 이온은 구조체 주변에 위치하여 광특성의 향상에 기여함을 발견하였다.
    2. Tm/Ho3+ or Tb3+ 복합첨가 유리의 분광학적 특성
    ・ 복합첨가를 통해 Tm3+의 전자밀도반전을 이룩하였다.
    ・ Tb3+의 경우 Tm3+:3H4→Tb3+:7F3 에너지 전달에 의해 Tm3+ 상위준위의 전자밀도도 역시 감소시키는 문제가 있다. Ho3+가 가장 적합한 복합첨가물인 것으로 판단된다.
    3. 광섬유 인출 실험
    ・ 연구된 유리조성에 대해 광섬유 인출 실험을 수행하여 최적 조건(인축온도:490℃, 인출속도:30m/min)에서 직경 125㎛의 광섬유를 안정적으로 제조하였다.

    상기 연구결과를 통해 CsBr가 첨가된 황화물 유리는 S-Band용 고성능 광증폭기 소재로 적합한 특성을 보유하고 있음을 규명하였다.
  • 색인어
  • Chalcohalide glasses, EXAFS spectroscopy, Fiber-optic amplifiers, Rare-earth spectroscopy
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