광도파로 구조와 광신호 입력 실험

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광도파로 구조와 광신호 입력 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

광도파로(Waveguide)란
한마디로 단순 무식하게 이야기하자면 빛이 지나가는 길이다. 전자 IC칩(Electrical Integrated Circuit) 내의 전기가 흐르는 선에 대응될 수 있다. 그래서 광도파로를 사용한 광소자를 Optical Integrated Circuit(줄여서 OIC)이라고 부르기도 한다.
전자회로와 비교해서 생각해 보자. 대부분의 전자회로는 어떤 전기 신호를 입력 받아서 다른 형태의 전기 신호로 변환해주는 일을 한다. 예를 들면 작은 신호를 받아서 큰 신호로 증폭을 하거나 높은 주파수 성분을 걸러내는 필터 역할을 하거나 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸어 주거나 하는 일을 한다. 광소자 역시 신호를 입력 받아 다른 형태의 신호로 바꾸는 일을 한다. 단지 신호의 형태가 전기가 아니라 빛이라는 점만 다를 뿐이다. 전자회로에서는 저항, 캐패시터, 코일, 다이오드, 트랜지스터 등의 전자 소자를 이용해 전기 신호에 변형을 가하고 광학회로에서는 각종 렌즈, 거울, 프리즘, 회절 격자 등의 광학 부품들을 이용해 광신호를 변형시킨다. 전자회로는 전기신호가 지나다닐 수 있는 길이 필요하다. 즉, 케이블이나 PCB기판 위에 거미줄같이 뻗은 선이 필요하다. 광학회로에서는 굳이 빛이 지나다닐 길이 필요하진 않다. 빛은 빈 공간(free space)을 통해 전달될 수 있기 때문이다. 하지만 이것이 꼭 좋은 것만은 아닐 수 있다. 누군가 빛이 지나가는 공간에 스크린을 집어 넣을 수도 있는 일 아닌가. 전기는 도선을 따라 흐르기 때문에 꾸불꾸불하게 놓인 전선을 따라 벽 뒤로 신호가 전달 될 수가 있다. 하지만 빛은 직진을 하기 때문에 벽 뒤로 광신호를 보내려면 거울을 몇개씩 놓아서 빛의 진행 방향을 바꾸어 주어야만 할 것이다. 그리고 거울을 정확하게 놓지 않으면 빛이 엉뚱한 곳으로 가버릴 수도 있다. 상당히 번거로운 일이다. 또한 거울과 같은 광학부품들은 그 크기가 수 cm에 달해 소형화가 상당히 힘들다. 전자회로에 쓰이는 소자들의 크기가 마이크로미터(1/100,000m) 단위인 것을 생각하면 광학소자는 엄청난 거구인 것이다.
전기 신호가 도선을 따라 전달되듯이 빛도 광도파로라는 선을 따라 전달되도록 하여 이러한 단점들을 해결할 수 있는 것이다. 또한 보통 광도파로의 크기는 수 마이크로미터에 불과하기 때문에 전자IC처럼 소형화가 가능하다.
그런데 한가지 의문이 생길 것이다 지금의 전자회로도 훌륭한데 왜 굳이 광학회로를 사용하려고 하는 것일까? 무엇보다도 빛은 전기보다 더 많은 양의 정보를 멀리 보낼 수 있는 능력이 있기 때문이다. 많은 양의 정보를 보내려면 굉장히 높은 주파수의 신호를 보내야만 한다.

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