JP2009187010A - フレネルレンズ一体型光ファイバ及びその製造方法｛ＦｉｂｅｒＬｅｎｓＷｉｔｈＦｒｅｓｎｅｌＺｏｎｅＰｌａｔｅＬｅｎｓＡｎｄＭｅｔｈｏｄＦｏｒＰｒｏｄｕｃｉｎｇＴｈｅＳａｍｅ｝ - Google Patents

フレネルレンズ一体型光ファイバ及びその製造方法｛ＦｉｂｅｒＬｅｎｓＷｉｔｈＦｒｅｓｎｅｌＺｏｎｅＰｌａｔｅＬｅｎｓＡｎｄＭｅｔｈｏｄＦｏｒＰｒｏｄｕｃｉｎｇＴｈｅＳａｍｅ｝ Download PDF

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ジュン キ キム，
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ヘ ヨン チョイ，
Youngmin Jung
ヨンミン ジュン，
Ik-Bu Sohn
イク−ブ ソン，
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ヨン−チュル ノ，
Jongmin Lee
ジョンミン リ，
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Abstract

【課題】整列が容易で、且つ小型に製造可能なフレネルレンズ一体型光ファイバ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るフレネルレンズ一体型光ファイバは、入射された光が伝送される光伝送区間と、光伝送区間と接続され、光伝送区間から提供された光が拡張される光拡張区間、及び光拡張区間の切断面に形成され、光拡張区間で拡張された光を通過させて所定の焦点距離に集束するフレネルレンズ面を含む。従って、レンズ機能を遂行するフレネルレンズ面が曲率を含まないため、光結合システムの整列が容易で、且つ製造が容易であり、光結合システムの小型化が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光素子に関し、より詳しくは、自由空間で光結合効率を上げることができ、且つ容易に製造できるフレネルレンズ一体型光ファイバ及びその製造方法に関する。
光ファイバレンズは、光通信分野において、光源と光ファイバ、光素子と光ファイバ、または光ファイバと光ファイバ間の光結合時、自由空間で光結合効率を上げて小型の光結合モジュールを作るために用いられており、最近には光通信分野を越えて光学イメージングシステムや光捕獲などのバイオ分野においても幅広く活用されている。
光ファイバレンズを製造する一般的な方法は、単一モード光ファイバの縦断面をレーザで加工したり、エッチング(etching)を介してくさび型や半球型で形成することによってレンズ形態を形成する方法、光素子間に円筒形のグリーン(ＧＲＩＮ：Gradient-Index)レンズまたは商用化されたボールレンズなどのようなバルク形態の素子を連結する方法などがある。
然しながら、単一モード光ファイバの縦断面を加工して光ファイバレンズを製造する方法は、単一モード光ファイバのコア直径に該当する領域(例えば、６ないし９μｍ)でのみレンズ機能が発揮されるため、動作距離(working distance)が相当短いとの短所がある。また、光素子間にグリーンレンズやボールレンズなどのようなバルク形態の素子を連結する方法は、球径の大きいレンズを使用する場合、優秀な光結合効率を得ることはできるが、光ファイバに比べて球径が相対的に大きいレンズを光ファイバ間に位置させなければならないため、光結合器の設置が容易でなく、光結合システムの全体大きさが大きくなるとの短所がある。
上記のような短所を補完するために、単一モード光ファイバに光ファイバ融着機を用いてグリーンレンズまたはシリカ(Silica)光ファイバなどのような光拡張区間を有する異種の光ファイバを接合し、上記異種光ファイバの縦断面をレーザ加工、エッチング、ポリッシング(polishing)などの方法を介して所定の曲率を有するレンズ形態で加工したり、上記異種光ファイバの縦断面にポリマを落とした後、ポリマに紫外線を照射してレンズを形成する異種結合レンズ型光ファイバが製造されている。
然しながら、上記のような異種結合レンズ型光ファイバは、上記異種光ファイバの縦断面に正確な曲率を有するレンズを形成するのが難しく、上記レンズの曲率によって光素子の微細整列及び集積化が容易でないとの短所がある。
上記のような短所を排除するための本発明の第１の目的は、整列が容易で、且つ小型に製造可能なフレネルレンズ一体型光ファイバを提供することである。
また、本発明の第２の目的は、整列が容易で、且つ小型製造が可能であり、製造が容易なフレネルレンズ一体型光ファイバの製造方法を提供することである。
上述した本発明の第１の目的を達成するための本発明の一側面によるフレネルレンズ一体型光ファイバは、入射された光が伝送される光伝送区間と、上記光伝送区間と接続され、上記光伝送区間から提供された光が拡張される光拡張区間、及び上記光拡張区間の切断面に形成され、上記光拡張区間で拡張された光を通過させて所定の焦点距離に集束するフレネルレンズ面を含む。上記光伝送区間は、単一モード光ファイバ(Single Mode Fiber)、多重モード光ファイバ(Multi Mode Fiber)、光子結晶光ファイバ(Photonic Crystal Fiber)及び、中空光ファイバ(Hollow Optical Fiber)のうちいずれか一つの光ファイバで構成されることができる。上記光拡張区間は、コアのない光ファイバ(Coreless Silica Fiber)、グリーンレンズ(GRIN fiber)及び空気孔が取り除かれた光子結晶光ファイバのうちいずれか一つで構成されることができる。上記光伝送区間及び上記光拡張区間は、融着接続法(fusion splice)を介して接合することができる。上記フレネルレンズ面は、奇数ゾーン及び偶数ゾーンで構成されたフレネルゾーンプレート形状に形成され、上記偶数ゾーンは、上記光拡張区間の切断面をフェムト秒(femtosecond)レーザで加工したり、エッチング(etching)を介して形成した陰刻面となることができる。上記光伝送区間の直径と同じだったり、大きく形成されることができる。
また、本発明の第２の目的を達成するための本発明の一側面によるフレネルレンズ一体型光ファイバの製造方法は、光伝送区間を構成する第１の光ファイバと光拡張区間を構成する第２の光ファイバを接合する接合段階と、上記光拡張区間を構成する第２の光ファイバを所定長さで切断する切断段階、及び上記第２の光ファイバの切断面にフレネルゾーンプレート形状を形成するフレネルレンズ面形成段階を含む。上記接合段階は、上記第１の光ファイバの一側断面と上記第２の光ファイバの一側断面をアーク放電またはＣＯ２レーザを用いる融着接続法(fusion splice)を介して接合することができる。上記切断段階は、上記第２の光ファイバで拡張された光が、上記第２の光ファイバの内周縁にぶつかって反射されない長さで上記第２の光ファイバを切断することができる。上記フレネルレンズ面形成段階は、上記光拡張区間の切断面に各々異なる半径を有する少なくとも一つの陰刻面を形成することができる。上記少なくとも一つの陰刻面は、フェムト秒(femtosecond)レーザまたはエッチング(etching)を介して形成されることができる。上記第１の光ファイバは、単一モード光ファイバ(Single Mode Fiber)、多重モード光ファイバ(Multi Mode Fiber)、光子結晶光ファイバ(Photonic Crystal Fiber)及び、中空光ファイバ(Hollow Optical Fiber)のうちいずれか一つの光ファイバで構成されることができる。上記第２の光ファイバは、コアのない光ファイバ(Coreless Silica Fiber)、グリーンレンズ(GRIN fiber)及び空気孔が取り除かれた光子結晶光ファイバのうちいずれか一つの光ファイバで構成されることができる。
上記のようなフレネルレンズ一体型光ファイバ及びその製造方法によると、光源を介して出射されたり、多様な光素子を介して伝達された光が入射されて導波される区間である光伝送区間と、融着接続法により上記光伝送区間と接続され、上記光伝送区間から提供された光が所定大きさに拡張される光拡張区間、及び光拡張区間の切断面にフェムト秒レーザまたはＣＯ２レーザで形成されたフレネルレンズ面で構成される。
従って、レンズ機能を遂行するフレネルレンズ面が曲率を含まないため、光結合システムの整列が容易で優秀な光結合効率を有する。また、フレネルレンズ面が光拡張区間、即ち、コアのない光ファイバの切断面に一体型で形成されることによって光結合損失が少なく、製造が容易で光結合システムの小型化が可能である。
本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な実施例を有することができるため、特定実施例を図面に例示して詳細に説明する。
然しながら、これは本発明を特定の実施形態に対して限定することではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むと分からなければならない。
第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使われることができるが、上記構成要素は上記用語により限定されてはならない。上記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使われる。例えば、本発明の権利範囲を外れない限り、第１の構成要素は第２の構成要素と命名されることができ、類似に、第２の構成要素も第１の構成要素と命名することができる。及び/またはとの用語は、複数の関連して記載された項目の組合せまたは複数の関連して記載された項目のうちいずれかの項目を含む。
ある構成要素が他の構成要素に"連結されて"いるとか、"接続されて"いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されていたり、または接続されていることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると分かるべきである。一方、ある構成要素が他の構成要素に"直接連結されて"いるとか、"直接接続されて"いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと分かるべきである。
本出願で使用した用語は、但し、特定の実施例を説明するために使われたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異に意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、"含む"または"有する"などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組合せたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはその以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組合せたものの存在または付加可能性を予め排除しないことと分からなければならない。
異に定義されない限り、技術的だったり科学的な用語を含んでここで使われる全ての用語は、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同じ意味を有している。一般的に使われる辞書に定義されているものと同じ用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されなければならなく、本出願で明白に定義しない限り、理想的だったり過度に形式的な意味で解釈されない。
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施例をより詳細に説明する。本発明を説明するにあたって全体的な理解を容易にするために、図面上の同じ構成要素に対しては同じ参照符号を使用して同じ構成要素に対する重複説明は省略する。
以下、本発明の実施例でフレネルレンズ面とフレネルレンズは同じ意味で使われた。即ち、フレネルレンズ面はフレネルレンズが形成されたコアのない光ファイバの縦断面を意味する。
図１は、本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバの構造を示す模式図であり、図２は、図１に示されたフレネルレンズ面の詳細な形態を示す正面図である。図３は、図２に示されたフレネルレンズ面の断面を示す断面図である。
図１ないし図３を参照すると、本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバは、大きく、光伝送区間(１００)、光拡張区間(２００)及び光集束区間(３００)で構成される。
光伝送区間(１００)は、光源を介して出射されたり、多様な光素子を介して伝達された光が入射されて導波される区間であり、単一モード光ファイバ(Single Mode Fiber)、多重モード光ファイバ(Multi Mode Fiber)、光子結晶光ファイバ(Photonic Crystal Fiber)または中空光ファイバ(Hollow Optical Fiber)などが使われることができる。
以下、本発明の実施例では光伝送区間(１００)に単一モード光ファイバ(１１０)が使われたことを例を挙げて説明する。単一モード光ファイバ(１１０)は、数μｍの直径を有するコア(core、１０１)及びコア(１０１)を囲むクラッディング(cladding、１０３)で構成される。
光拡張区間(２００)は、単一モード光ファイバ(１１０)のコア(１０１)に沿って導波されてきた光が光集束区間(３００)、即ち、フレネルレンズ面(３１０)に到達する時、充分の大きさを有することができるように拡張される区間である。
光拡張区間(２００)は、例えば、コアのない光ファイバ(Coreless Silica Fiber、またはコアのないシリカロッド(Coreless Silica Rod)という)またはグリーン光ファイバなどを上記単一モード光ファイバ(１１０)に接合して構成することができる。また、光拡張区間(２００)には光子結晶光ファイバに形成された多数の空気孔を高温の熱により取り除いた後、単一モード光ファイバ(１００)に接合して構成することもできる。以下、本発明の実施例では光拡張区間(２００)にコアのない光ファイバ(２１０)が使われたことを例を挙げて説明する。
コアのない光ファイバ(２１０)は、光ファイバをなす全ての部分の屈折率が一般的なシリカと同一であるため、単一モード光ファイバ(１１０)から導波された光が、コアのない光ファイバ(２１０)を進行する時、所定角度に広がりながら進行するようになって光が拡張される。
光集束区間(３００)は、光拡張区間(２００)を介して拡張された光を集束する区間であり、コアのない光ファイバ(２１０)の切断面をレーザを用いて微細加工したり、エッチング工程などを介してフレネルゾーンプレート(fresnel zone plate)形状に加工することによって、フレネルレンズ効果を有するように加工された区間である。即ち、光集束区間(３００)は、コアのない光ファイバ(２１０)の縦断面に形成されたフレネルレンズ面(３１０)を意味する。
フレネルレンズ面(３１０)は、図２及び図３に示されたように、陽刻面(３１１)と陰刻面(３１３)で構成される。陽刻面(３１１)はコアのない光ファイバ(２１０)の切断面であり、陰刻面(３１３)はコアのない光ファイバ(２１０)の切断面にフェムト秒(femtosecond)レーザを用いて陰刻で加工した面である。ここで、陰刻面(３１３)の加工断面は、微細な凹凸形状が不規則に形成されて光を散乱させることによって光の通過を妨げる。
コアのない光ファイバ(２１０)の切断面で出射される光のパワーは、中心部で最も高く、切断面の周囲へ行くほど低くなるガウシアン形態を有する。従って、本発明の一実施例では図２及び図３に示されたように、フレネルゾーンプレート形状の奇数ゾーンをコアのない光ファイバの切断面、即ち、陽刻面(３１１)で構成し、偶数ゾーンをフェムト秒レーザで加工して陰刻面(３１３)で構成することによって、陽刻面(３１１)ではコアのない光ファイバ(２１０)で拡張された光が出射されるようにし、陰刻面(３１３)ではコアのない光ファイバ(２１０)で拡張された光が散乱されて光が進行されないようにすることによって、フレネルレンズ面(３１０)がフレネルレンズ効果を有するようにした。
図１ないし図３を参照して本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバの動作原理を説明すると、まず、光源または多様な光素子から提供された光は、単一モード光ファイバ(１１０)に入射され、単一モード光ファイバ(１１０)のコア(１０１)に沿って導波されてコアのない光ファイバ(２１０)に伝達され、コアのない光ファイバ(２１０)で所定の角度に拡張され、コアのない光ファイバ(２１０)の切断面に形成されたフレネルレンズ面(３１０)を通過した後、フレネルレンズ一体型光ファイバの固有焦点距離で一点に集まるようになる。
ここで、上記固有焦点距離は、コアのない光ファイバ(２１０)の長さ及び直径、フレネルレンズ面に形成されたフレネルゾーンプレート形状に応じて多様に調整されることができる。
図４は、本発明の図１に示されたフレネルレンズ一体型光ファイバの使用例を示す例示図である。
図４では図１に示されたフレネルレンズ一体型光ファイバを用いてリボン型光ケーブルを構成したことであって、四つのフレネルレンズ一体型光ファイバが配列されて一つのリボン型光ケーブルを構成した例を示す。
図４では四つのフレネルレンズ一体型光ファイバが配列された４チャネル光ケーブルを例を挙げて示し、各々のフレネルレンズ一体型光ファイバは、図１に示されて説明されたことと同一であり、各フレネルレンズ一体型光ファイバはジャケット(４１０)に囲まれている。
図４では４チャネル光ケーブルを例を挙げて説明したが、使用目的に伴って多様な数のフレネルレンズ一体型光ファイバを配列することによって多様なチャネル(例えば、２チャネル、８チャネル、１２チャネル、１６チャネル等)のリボン型光ケーブルを構成することができることはもちろんである。
図５は、本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバの製造方法を示し、図６は、所定波長及び焦点距離に相応するフレネルゾーンプレートのゾーン個数及び各ゾーンの半径を示す。
図５及び図６を参照すると、まず、一般的な単一モード光ファイバ(１１０)とコアのない光ファイバ(２１０)を接合させる光ファイバ接合工程が遂行される(図５のａ)。ここで、上記コアのない光ファイバ(２１０)は、単一モード光ファイバ(１１０)から伝達された光が充分の大きさに拡張されることができるようにするために単一モード光ファイバ(１１０)より大きい直径を有するのが望ましい。
上記単一モード光ファイバ(１１０)とコアのない光ファイバ(２１０)の接合には融着接続法(fusion splice)が用いられることができる。
具体的に、単一モード光ファイバ(１１０)の一側断面(１１５)とこれに対向するコアのない光ファイバ(２１０)の一側断面(２１５)を電極棒(５０１)を介してアーク(arc)放電させて加熱溶融した後、上記断面(１１５及び２１５)を密着させて一体化することによって、単一モード光ファイバ(１１０)とコアのない光ファイバ(２１０)を接続する。
光ファイバ接合工程は、上記のようなアーク放電以外にＣＯ２レーザを用いて遂行されることもある。
単一モード光ファイバ(１１０)とコアのない光ファイバ(２１０)の接合工程が終わると、コアのない光ファイバ(２１０)を所定長さで切断する切断工程が遂行される(図５のｂ)。
コアのない光ファイバ(２１０)の長さが必要以上に長くなると、コアのない光ファイバ(２１０)内で所定角度に拡張される光がコアのない光ファイバ(２１０)の内周縁にぶつかった後反射されるため、進行する光と干渉現象を起こすようになる。従って、切断工程では、上記のような干渉現象がおきない範囲内で、単一モード光ファイバ(１１０)と接合された面から光が最大拡張されることができる長さだけ残してコアのない光ファイバ(２１０)の不必要な部分を切断する。ここで、コアのない光ファイバ(２１０)の切断面(２２５)は、光軸と垂直であり、同時に完全平面となるように形成される。
次に、上記切断工程で切断されたコアのない光ファイバ(２１０)の切断面(２２５)にフレネルゾーンプレート形状を加工する加工工程が遂行される(図５のｃ)。
フレネルゾーンプレート形状の加工はフェムト秒レーザまたはエッチングを介して遂行されることができる。フレネルレンズ面(３１０)を介して出射された光の焦点距離は、フレネルゾーンプレートを形成するゾーンの半径とコアのない光ファイバの直径及び長さを調節することによって調整することができる。
式１は、フレネルレンズ面を通過する光の波長、焦点距離、コアのない光ファイバの直径及び長さに対する関係を表した式である。式１を介して所定の光波長に対して所望の焦点距離を得るためのフレネルゾーンプレートの形状を決定することができる。
式１において、ρ０は単一モード光ファイバ及びコアのない光ファイバの接合面の中心からフレネルゾーンプレートの中心までの距離、即ち、コアのない光ファイバの長さを表し、r０はフレネルゾーンプレートの中心から焦点までの距離を表し、ｍはフレネルゾーンプレートのゾーン一連番号、λは波長、Ｒｍはｍ番目ゾーンの半径を示す。
例えば、フレネルレンズ面(３１０)を通過する光の波長(λ)が１５５０ｎｍ、焦点距離(r０)が６００μｍ、コアのない光ファイバ(２１０)の直径が２００μｍ、長さ(ρ０)が７００μｍである場合、フレネルゾーンプレートの各ゾーンの個数と半径を上記式１を用いて求めると、図６に示された通りである。
図６に示されたように、コアのない光ファイバ(２１０)の直径が２００μｍである場合、式１により２０番目ゾーンの半径(Ｒ２０)が１００μｍを超えるため、２０番目ゾーンは形成されることができず、１９番目ゾーンまでフレネルゾーンプレートに形成されることができる。
図５の(ｃ)は、コアのない光ファイバ(２１０)の切断面(２２５)にフェムト秒レーザを用いて形成されたフレネルレンズ面(３１０)の顕微鏡写真を示す。
具体的に、レーザ波長が７８５.５ｎｍであり、パルス幅は１８４ｆｓであり、パルスの強度は０.４５μＪであり、パルス繰り返し周期は１ｋＨｚであるフェムト秒レーザを用いてフレネルゾーンプレートの形状を加工した。
図５の(ｄ)は、上記図５の(ａ)ないし(ｃ)に記載された工程を介して製造されたフレネルレンズ一体型光ファイバを示した模式図であり、コアのない光ファイバ(２１０)の直径は０.２ｍｍであり、長さは直径は外径１ｍｍで製造された。
図７は、本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバのパッケージング構造を示す模式図である。
図７を参照すると、本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバパッケージは、複数のフレネルレンズ一体型光ファイバ(６０１ないし６０７)が第１の固定部材(６１０)及び第２の固定部材(６２０)に固定されてパッケージングされる構造を有する。
上記複数のフレネルレンズ一体型光ファイバ(６０１ないし６０７)の各々は、図１に示されて説明されたフレネルレンズ一体型光ファイバと同一であり、各フレネルレンズの一体型光ファイバの単一モード光ファイバ(１１０)の外周縁にはジャケット(４１０)が設けられ、パッケージング外部に露出される単一モード光ファイバ(１１０)を外部環境から保護する。
また、複数のフレネルレンズ一体型光ファイバ(６０１ないし６０７)の各々は、フレネルレンズ面(３１０)が中央に向けるように、各々９０度だけ離隔されて配列される。また、各々のフレネルレンズ一体型光ファイバのフレネルレンズ面間には光スイッチングのためのＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)基盤鏡(６３０)が設けられる。
第１の固定部材(６１０)は、各々のフレネルレンズ一体型光ファイバ(６０１ないし６０７)のコアのない光ファイバ(２１０)を固定し、コアのない光ファイバ(２１０)が外部環境により流動することを防止することによって、光ファイバの整列が変更されないようにすると共に光スイッチング損失を防ぐ。ここで、第１の固定部材(６１０)は、ジャケット(４１０)の直径とコアのない光ファイバ(２１０)の直径の差と同じ厚さで形成されることができる。
また、第２の固定部材(６２０)は、第１の固定部材(６１０)とジャケット(４１０)の外周縁を固定することによって、フレネルレンズ一体型光ファイバの整列が変更されないようにし、ジャケット(４１０)から露出された単一モード光ファイバ(１１０)及びコアのない光ファイバ(２１０)を外部環境から保護する。ここで、第１の固定部材(６１０)及び第２の固定部材(６２０)は、同じ素材を用いて一体型で形成されることができる。
図７を参照して光スイッチングの一例を説明すると、フレネルレンズ一体型光ファイバ(６０１)で光が出射され、鏡(６３０)が図７に示されたように位置すると、フレネルレンズ一体型光ファイバ(６０１)から出射された光は、鏡(６３０)を介して反射されてフレネルレンズ一体型光ファイバ(６０３)に入射される。即ち、フレネルレンズ一体型光ファイバ(６０１)及びフレネルレンズ一体型光ファイバ(６０３)は、鏡(６３０)を介してお互いに連結される。
または、上記鏡(６３０)が図７に示された位置から時計方向に９０度だけ回転されて位置する場合には、フレネルレンズ一体型光ファイバ(６０１)及びフレネルレンズ一体型光ファイバ(６０７)がお互いに連結される。
図８は、本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバの動作距離を測定した結果を示すグラフである。
フレネルレンズ一体型光ファイバの動作距離(working distance)測定は、フレネルレンズ一体型光ファイバの縦断面に形成されたフレネルレンズ面から所定距離離隔された場所に鏡を位置させた後、フレネルレンズ面から出射された光が上記鏡を介して反射されてフレネルレンズ一体型光ファイバのフレネルレンズ面に入射されるようにした後、上記入射される光のパワーを測定する方法で遂行された。
図８に示されたグラフは、本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバのフレネルレンズ面と鏡間の隔離距離に相応する光パワーの変化を示したものである。ここで、最大の光パワーを有する離隔距離を動作距離と定義する。
図８を参照すると、本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバのフレネルレンズ面の動作距離は５５０μｍであることを分かる。
以上、実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させることができる。
本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバの構造を示す模式図である。 図１に示されたフレネルレンズ面の詳細な形態を示す正面図である。 図２に示されたフレネルレンズ面の断面を示す断面図である。 本発明の図１に示されたフレネルレンズ一体型光ファイバの使用例を示す例示図である。 本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバの製造方法を示す図面である。 所定波長及び焦点距離に相応するフレネルゾーンプレートのゾーン個数及び各ゾーンの半径を示す図面である。 本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバのパッケージング構造を示す模式図である。 本発明の一実施例によるフレネルレンズ一体型光ファイバの動作距離を測定した結果を示すグラフである。
１００ 光伝送区間
１１０ 単一モード光ファイバ
２００ 光拡張区間
２１０ コアのない光ファイバ
３００ 光集束区間
３１０ フレネルレンズ面

Claims (13)

  1. 入射された光が伝送される光伝送区間；
    上記光伝送区間と接続され、上記光伝送区間から提供された光が拡張される光拡張区間；及び、
    上記光拡張区間の切断面に形成され、上記光拡張区間で拡張された光を通過させて所定の焦点距離に集束するフレネルレンズ面を含むフレネルレンズ一体型光ファイバ。
  2. 請求項１において、
    上記光伝送区間は、
    単一モード光ファイバ(Single Mode Fiber)、多重モード光ファイバ(Multi Mode Fiber)、光子結晶光ファイバ(Photonic Crystal Fiber)及び、中空光ファイバ(Hollow Optical Fiber)のうちいずれか一つの光ファイバで構成されることを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ。
  3. 請求項１において、
    上記光拡張区間は、
    コアのない光ファイバ(Coreless Silica Fiber)、グリーンレンズ(GRIN fiber)及び空気孔が取り除かれた光子結晶光ファイバのうちいずれか一つで構成されることを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ。
  4. 請求項１において、
    上記光伝送区間及び上記光拡張区間は、
    融着接続法(fusion splice)を介して接続されることを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ。
  5. 請求項１において、
    上記フレネルレンズ面は、
    奇数ゾーン及び偶数ゾーンで構成されたフレネルゾーンプレート形状に形成され、上記偶数ゾーンは上記光拡張区間の切断面をフェムト秒(femtosecond)レーザで加工したり、エッチング(etching)を介して形成した陰刻面であることを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ。
  6. 請求項１において、
    上記光拡張区間の直径が、
    上記光伝送区間の直径と同じだったり、大きいことを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ。
  7. 光伝送区間を構成する第１の光ファイバと光拡張区間を構成する第２の光ファイバを接合する接合段階；
    上記光拡張区間を構成する第２の光ファイバを所定長さで切断する切断段階；及び、
    上記第２の光ファイバの切断面にフレネルゾーンプレート形状を形成するフレネルレンズ面形成段階を含むフレネルレンズ一体型光ファイバ製造方法。
  8. 請求項７において、
    上記接合段階は、
    上記第１の光ファイバの一側断面と上記第２の光ファイバの一側断面をアーク放電またはＣＯ２レーザを用いる融着接続法(fusion splice)を介して接合することを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ製造方法。
  9. 請求項７において、
    上記切断段階は、
    上記第２の光ファイバで拡張された光が上記第２の光ファイバの内周縁にぶつかって反射されない長さで上記第２の光ファイバを切断することを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ製造方法。
  10. 請求項７において、
    上記フレネルレンズ面形成段階は、
    上記光拡張区間の切断面に各々異なる半径を有する少なくとも一つの陰刻面を形成することを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ製造方法。
  11. 請求項１０において、
    上記少なくとも一つの陰刻面は、
    フェムト秒(femtosecond)レーザまたはエッチング(etching)を介して形成されることを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ製造方法。
  12. 請求項７において、
    上記第１の光ファイバは、
    単一モード光ファイバ(Single Mode Fiber)、多重モード光ファイバ(Multi Mode Fiber)、光子結晶光ファイバ(Photonic Crystal Fiber)及び、中空光ファイバ(Hollow Optical Fiber)のうちいずれか一つの光ファイバで構成されることを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ製造方法。
  13. 請求項７において、
    上記第２の光ファイバは、
    コアのない光ファイバ(Coreless Silica Fiber)、グリーンレンズ(GRIN fiber)及び空気孔が取り除かれた光子結晶光ファイバのうちいずれか一つの光ファイバで構成されることを特徴とするフレネルレンズ一体型光ファイバ製造方法。
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