광 서큘레이터 (Optical Circulator)
한 줄 정의: 빛을 1번 포트에서 2번으로, 2번에서 3번으로처럼 정해진 순서로만 전달하는 비가역 광소자입니다.
쉽게 풀면
광 서큘레이터는 일방통행 회전교차로와 비슷합니다. 1번으로 들어온 빛은 2번으로만 나가고, 2번으로 되돌아 들어온 빛은 1번이 아니라 3번으로 나갑니다. 그래서 한 가닥 광섬유에서 보내는 빛과 돌아오는 빛을 분리할 수 있습니다.
왜 중요한가
광섬유 브래그 격자에서 반사된 특정 파장만 뽑아내거나, 한 가닥 광섬유로 양방향 통신을 하거나, 광섬유 센서·OCT에서 반사 신호를 검출기로 보내는 데 핵심적으로 쓰입니다. 빔 분할기와 달리 원리상 절반씩 버리는 손실이 없습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"광섬유 브래그 격자의 반사광은 3포트 광 서큘레이터를 통해 분광기로 전달되었다."
격자에서 되돌아온 빛을 입력 경로와 섞이지 않게 따로 뽑아 측정 장비로 보냈다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
대부분 패러데이 회전자와 복굴절 결정·편광 분리 소자를 조합해 만듭니다. 패러데이 회전은 빛의 진행 방향과 관계없이 같은 방향으로 편광을 돌리기 때문에, 가는 빛과 오는 빛이 서로 다른 경로로 갈라집니다. 주요 성능 지표는 삽입손실, 포트 간 격리도, 편광의존손실입니다.
주의할 점
광 아이솔레이터는 역방향 빛을 차단해 버리지만, 서큘레이터는 역방향 빛을 다른 포트로 보내 활용한다는 점이 다릅니다. 집적형 광 아이솔레이터 항목과 구조 원리는 닮았으나 기능 목적이 구분됩니다.