광섬유 브래그 격자 (Fiber Bragg Grating)
한 줄 정의: 광섬유 코어의 굴절률을 일정한 간격으로 주기적으로 변화시켜, 특정 파장의 빛만 선택적으로 반사시키는 광섬유 소자입니다.
쉽게 풀면
광섬유 브래그 격자는 광섬유 안에 새겨 넣은 아주 미세한 줄무늬 필터라고 할 수 있습니다. 코어 내부의 굴절률을 규칙적인 간격으로 살짝씩 바꿔주면, 그 간격에 딱 맞는 특정 색(파장)의 빛만 반사되어 되돌아오고 나머지 빛은 그대로 통과합니다. 이 원리를 이용하면 원하는 파장만 걸러내거나, 온도나 압력 변화에 따라 반사되는 파장이 미세하게 바뀌는 것을 감지해 센서로도 활용할 수 있습니다.
왜 중요한가
특정 파장만 골라 반사하거나 걸러내는 특성 덕분에 광통신에서 여러 파장의 신호를 나누고 합치는 부품이나, 온도·변형을 감지하는 광섬유 센서의 핵심 소자로 활용되기 때문에 광섬유공학과 센서공학 양쪽에서 폭넓게 연구됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"제작된 광섬유 브래그 격자는 온도 변화에 따라 반사 파장이 선형적으로 이동하는 특성을 나타내었다."
이 소자를 온도 센서로 활용하는 실험 결과를 설명하는 문장입니다.
"파장분할다중화 통신 시스템에서 광섬유 브래그 격자는 특정 채널의 파장만 선택적으로 반사시키는 필터로 사용되었다."
통신 시스템에서 파장을 분리하는 필터로 쓰인 사례입니다.
조금 더 깊게 보면
반사되는 중심 파장은 격자의 굴절률 변화 주기와 코어의 유효 굴절률에 의해 결정되며, 이 관계를 브래그 조건이라고 부릅니다. 격자는 보통 자외선 레이저를 이용해 감광성을 가진 광섬유 코어에 원하는 무늬를 새겨 넣는 방식으로 제작되며, 온도나 변형에 따라 격자 주기가 변하면 반사 파장도 함께 이동하는 성질을 이용해 센서로 응용됩니다.
주의할 점
온도와 변형(압력, 인장 등)이 동시에 가해지면 두 요인이 모두 반사 파장 이동에 영향을 주므로, 센서로 사용할 때는 두 효과를 구분하기 위한 별도의 보정이 필요합니다.