WDM을 위한 Wavelength locker 기술 - Etalon filter(에탈론 필터)

 

파장안정화 부품에서 사용되는 가장 보편적인 구조는 아래와 같이 레이저빔을 두 부분으로 분기하여 한부분으로 광출력의 세기를 PD의 광전류로 변환하여 감지하고 다른 부분에는 파장의존성을 갖는 소자를 사용하여 그 파장변화을 PD의 광전류로 감지하는 방식이 많이 사용된다. 이번은 파장안정화 부품에서 Etalon Filter를 공부해보고자 한다

Etalon filter를 이용한 파장안정화 부품 구성도

 

Etalon Filter

- 일정한 간격을 가진 두개의 거울로 구성된 Fabry-Perot 간섭계이며, 그 거울 사이의 물질의 종루와 간격에 따라 분류된다. 일반적으로 거울 사이에 공기로 이루어진 것은 Air spaced etalon이며, 거울 사이에 투과성 물질이 있으면 Solid etalon로 분류된다.

 - 원리

출처 : ITFind

위 그림과 같이 일정반사율 R을 가진 거울로 특정 파장을 가진 빛이 입사되면 두 개의 거울사이에서 반사와 투과가 반복되고 중첩된 대부분의 빛이 최종적으로 거울 밖으로 투과 또는 반사되어 나오는데, 그 각각의 광선은 그 파장에 따라 상호 보강 간섭을 하거나 또는 상쇄간섭을 하게 되어 그 출력을 광검출기로 감지하면 (그림 2)의 투과특성에 대한 그래프에 보인 바와 같은 파장의존성을 가지게 된다.

 

(이하 나같은 경우는 무역 목적이기 때문에 기본 Spec 이론만 기록해보고자한다!)

 

1. Finesse

- 분광 성능을 나타내는 값 중에서 가장 중요한 Finesse (coefficient of finesse, 예리도 상수)이다. Finesse는 거울의 반사율, 두 거울의 평행상태, 입사광의 각범위 등 여러 가지 원인에 의해서 결정 된다고 한다. 클 수록 투과 Peak 파장의 폭이 더 얇게 투과되며, 중심파장을 보다 정확하게 투과시킬 수 있다.

Finesse 값에 따른 투과곡선

2. FSR

- FSR은 Free Spectral Range의 약자로 광 강도 최대값 혹은 최소값 사이의 광학 주파수 간격을 나타낸 값이다. 주로 주파수인 Hz 단위로 나타내기 때문에 파장으로 변환시켜 투과되는 광의 파장 간격을 계산하여 확인할 수 있으며, 사용하는 WDM에 따라 Spec을 확인할 수 있다.

FSR 정의