KR100334813B1 - Long period fiber grating recoating equipment and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장주기 광섬유 격자 필터 리코팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 장주기 광섬유 격자의 리코팅을 위한 자외선 경화 폴리머가 저장되는 저장부를 구비하는 스탠드형 선반; 피복이 벗겨진 부위에 장주기 광섬유 격자가 형성되며, 상기 저장부를 통과하게 설치되는 광섬유; 상기 저장부와 동축으로 위치하여 광섬유를 수직상태로 잡아주는 가이드부; 균일한 리코팅을 위하여 상기 광섬유를 일정한 장력을 가진 수직상태로 팽팽하게 유지시키는 수단; 및 상기 저장부를 통과하여 리코팅된 자외선 경화 폴리머에 자외선을 일정시간동안 조사하여 경화시키는 자외선 경화 장치를 포함한다.The present invention relates to a long period optical fiber grating filter coating apparatus and a method thereof, comprising: a stand type shelf having a storage unit for storing an ultraviolet curable polymer for the recording of a long period optical fiber grating; A long period optical fiber grating is formed at a portion where the coating is peeled off, and the optical fiber is installed to pass through the storage part; A guide part positioned coaxially with the storage part to hold the optical fiber in a vertical state; Means for keeping the optical fiber taut in a vertical state with a constant tension for uniform coating; And an ultraviolet curing device which cures by irradiating ultraviolet rays onto the ultraviolet curable polymer that has been passed through the storage unit for a predetermined time.
Description
본 발명은 특정파장을 선택하는 광섬유 필터(fiber filter)에 관한 것으로서, 특히 장주기 광섬유 격자(long period fiber grating) 리코팅 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to fiber filters for selecting particular wavelengths, and more particularly to a long period fiber grating coating apparatus and method thereof.
통상적으로 광섬유의 코어로 진행하는 특정 파장을 선택하기 위한 필터로서, 자외선 영역의 레이져를 이용하여 광섬유내의 굴절율의 주기적인 변화를 유도함으로서, 특정 파장의 빛을 제거하거나 반사시킬 수 있는 광섬유 격자가 사용된다. 이러한 광섬유 격자의 예로는 단주기 광섬유 격자(short period fiber grating)와 장주기 광섬유 격자(long period fiber grating)를 들 수 있다.In general, as a filter for selecting a specific wavelength proceeding to the core of the optical fiber, an optical fiber grating capable of removing or reflecting light of a specific wavelength is used by inducing periodic change of the refractive index in the optical fiber by using a laser in the ultraviolet region. do. Examples of such optical fiber gratings include short period fiber gratings and long period fiber gratings.
단주기 광섬유 격자는 특정 파장만을 반사시켜 필터링기능을 수행하는 반면에, 장주기 광섬유 격자는 광섬유의 코아로 진행하는 코아 모드(core mode)를 클래딩 모드(cladding)로 커플링(coupling)시키는 소자이다. 이들중에 수십에서 수백 μm의 주기를 갖는 장주기 광섬유 격자는 진행하는 코어 모드의 빛을 진행방향의 클래딩 모드로 커플링시켜 원하는 특정 파장의 빛을 제거시킬 수 있기 때문에 어븀첨가 광섬유 증폭기(EDFA:Erbium Doped Fiber Amplifier)의 이득평탄화용 필터로서 사용된다.The short period optical fiber grating performs a filtering function by reflecting only a specific wavelength, while the long period optical fiber grating is a device that couples a core mode proceeding to the core of an optical fiber to a cladding mode. Among them, a long-period fiber grating having a period of several tens to hundreds of μm can remove the light of a specific wavelength desired by coupling the light in the core mode into the cladding mode in the direction of travel, so that an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) Fiber Amplifier is used as a filter for gain flattening.
이러한 장주기 광섬유 격자는 자외선에 민감(sensitive)한 광섬유의 코아에 주기적으로 굴절율 변화를 주어 제작한다. 이때, 자외선에 노출된 부분은 굴절율이 증가하고, 그렇지 않은 부분은 굴절율 변화가 없기 때문에 광섬유 길이방향으로 주기적인 귤절율 변화가 발생한다.The long period optical fiber grating is fabricated by periodically changing the refractive index of the core of the optical fiber which is sensitive to ultraviolet rays. At this time, since the refractive index is increased in the portion exposed to ultraviolet rays, and the other portion is not changed in the refractive index, a periodic regulation change occurs in the longitudinal direction of the optical fiber.
한편, 장주기 광섬유 격자는 온도에 민감한 특성 변화를 가지며, 광섬유 클래딩 외부의 굴절율에 의해서도 광특성의 영향을 받는다. 또한, 코어와 클래딩 모드의 모드 커플링(mode coupling)에 의해서 결정되는 장주기 광섬유 격자의 중심파장과 소광비(extinction radio)는 광섬유의 미소 구부러짐(microbending)등에 의해서 크게 영향 받는다. 장주기 광섬유 격자를 사용하기 위해서는 외부환경의 영향에 대해서도 안정적인 광특성을 보이는 리코팅(recoating)이 필수적으로 필요하다. 여기서 외부환경요소로는 온도, 수분, 먼지 침투, 미소 균열, 광섬유의 미소 구부러짐등이 있다.On the other hand, the long period optical fiber grating has a temperature-sensitive characteristic change, and the optical properties are also affected by the refractive index outside the optical fiber cladding. In addition, the center wavelength and extinction ratio of the long period optical fiber grating determined by the mode coupling of the core and the cladding mode are greatly influenced by the microbending of the optical fiber. In order to use a long-period fiber grating, it is essential to record a stable optical property even under the influence of the external environment. External environmental factors include temperature, moisture, dust penetration, micro cracks, and micro bending of optical fibers.
상기 기술된 외부환경으로부터 보호되기 위한 종래의 패키지된 광섬유 격자 장치가 저스틴 보이드 저드킨스(Justin Boyd Judkins)등에 의해 발명되어 특허허여된 미국특허번호 제5,757,540(LONG-PERIOD FIBER GRATING DEVICES PACKAGED FOR TEMPERATURE STABILITY:Lucent Technologies Inc.,)에 상세히 개시되어 있다. 상기 미국특허번호 제5,757,540호에 개시된 장주기 광섬유 격자 장치는 수동으로 격자가 생성된 부위 즉, 피복이 벗겨진 부위에 리코팅재로서 글래스(glass)나 폴리머(polymer) 또는 메탈(metal)을 사용하여 리코팅하는 구조였다. 더욱이 리코팅된 부분의 직경크기는 광섬유 직경크기보다 크게 구성하였다.A conventional packaged fiber grating device for protection from the above described external environment is invented and patented by Justin Boyd Judkins, et al. US Pat. Lucent Technologies Inc.,). The long-period optical fiber grating device disclosed in US Pat. No. 5,757,540 uses glass, polymer, or metal as a coating material on a portion where a lattice is manually formed, that is, a stripped portion. It was a structure to do. In addition, the diameter of the coated portion was configured to be larger than the diameter of the optical fiber.
그러나, 상기 미국특허번호 제5,757,540호에 개시된 장주기 광섬유 격자 장치는 피복이 벗겨진 부위를 리코팅재를 사용하여 수동으로 제작하는 방식이었다. 따라서, 종래의 장주기 광섬유 격자 장치는 수동으로 제작한다는 측면에서 생산성이 저하되는 문제와 패키지된 장주기 광섬유 격자 장치의 신뢰성에 문제가 발생하였다.However, the long period optical fiber grating device disclosed in the above-mentioned US Patent No. 5,757,540 was a method of manually manufacturing the peeled portion using the coating material. Therefore, the conventional long period optical fiber grating device has a problem that the productivity is reduced in terms of manufacturing manually, and a problem in the reliability of the packaged long period optical fiber grating device.
더욱이, 종래의 리코팅하는 방법은 일반적으로 열경화 수지로 이용하는 방법이 있으나, 수동적이고 경화시키기 위해 오랜 시간을 요하며, 균일하게 리코팅하는것이 매우 힘든 문제가 있다. 리코팅 후 장주기 광섬유 격자의 광특성 및 기계적인 특성을 안정적으로 유지하기 힘들다.Moreover, the conventional coating method is generally used as a thermosetting resin, but it takes a long time to be passive and harden, and there is a problem that uniform coating is very difficult. It is difficult to stably maintain the optical and mechanical properties of the long-period fiber grating after coating.
상기한 바와같이, 장주기 광섬유 격자를 장기간 사용할 때, 외부로부터 발생할 수 있는 굴절율이 변화하는 요소를 차단할 수 있는 리코팅 물질과 구조가 필요하다. 그러나, 종래의 장주기 광섬유 격자의 리코팅방법은 수동으로 제작되기 때문에 장주기 광섬유 격자의 대량생산에 있어서 리코팅이 빠르고, 균일한 리코팅이 힘들며, 안정적인 광특성을 유지하기 어렵다. 아울러, 이에 따른 리코팅 장치가 아직 개발되지 않은 실정이다.As described above, there is a need for a coating material and a structure capable of blocking an element that changes in refractive index that may occur from the outside when using a long period optical fiber grating for a long time. However, since the conventional long period optical fiber grating coating method is manufactured manually, the recording is fast in mass production of the long period optical fiber grating, it is difficult to uniform coating, and it is difficult to maintain stable optical characteristics. In addition, the recording apparatus according to this situation is not yet developed.
본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 외부 환경변화에 대해 장주기 광섬유 격자를 보호함과 아울러 장주기 광섬유 격자의 광특성을 안정적으로 유지하는 리코팅 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to protect a long-period fiber grating against external environmental changes and to maintain a stable optical characteristic of the long-period fiber grating and its In providing a method.
본 발명의 다른 목적은 장주기 광섬유 격자의 리코팅을 신속하고, 간단하게 할 수 있는 리코팅 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a recording apparatus and a method for quickly and simply recording a long period optical fiber grating.
본 발명의 또 다른 목적은 대량생산에 적절한 장주기 광섬유 격자의 리코팅 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus and method for coating a long period optical fiber grating suitable for mass production.
상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 장주기 광섬유 격자의 리코팅을 위한 자외선 경화 폴리머가 저장되는 저장부를 구비하는 스탠드형 선반;The present invention to achieve the above object is a stand-type shelf having a storage unit for storing the ultraviolet curing polymer for the recording of the long period optical fiber grating;
피복이 벗겨진 부위에 장주기 광섬유 격자가 형성되며, 상기 저장부를 통과하게 설치되는 광섬유;A long period optical fiber grating is formed at a portion where the coating is peeled off, and the optical fiber is installed to pass through the storage part;
상기 저장부와 동축으로 위치하여 광섬유를 수직상태로 잡아주는 가이드부;A guide part positioned coaxially with the storage part to hold the optical fiber in a vertical state;
균일한 리코팅을 위하여 상기 광섬유를 일정한 장력을 가진 수직상태로 팽팽하게 유지시키는 수단;상기 저장부와 동축으로 위치하여 광섬유를 수직상태로 잡아주는 가이드부: 및Means for maintaining the optical fiber in a vertical state with a constant tension for uniform coating; a guide part positioned coaxially with the storage part to hold the optical fiber in a vertical state: and
상기 저장부를 통과하여 리코팅된 자외선 경화 폴리머에 자외선을 일정시간동안 조사하여 경화시키는 자외선 경화 장치 포함한다.It includes an ultraviolet curing device for curing by irradiating ultraviolet light to the ultraviolet curing polymer coated through the storage unit for a predetermined time.
더욱이, 본 발명은 장주기 광섬유 격자 리코팅 방법에 있어서,Moreover, the present invention provides a method for long period optical fiber grating recording,
다수개의 롤러와 모터 제어부에 의해 광섬유에 일정한 장력을 제공하여 수직으로 팽팽하게 유지시키는 과정;Providing a constant tension to the optical fiber by a plurality of rollers and a motor control unit to maintain a vertical tension;
상기 모터 제어부에 의해 소정의 위치로 하강한 후, 장주기 광섬유 격자가 생성된 부위가 상기 저장부를 통과하여 자외선 경화 폴리머로 둘러 쌓이는 과정;After descending to a predetermined position by the motor control unit, a region in which a long period optical fiber grating is generated is passed through the storage unit and surrounded by an ultraviolet curable polymer;
자외선 경화 빔을 소정의 시간동안 상기 부위에 조사하여 경화시키는 과정을 포함한다.Irradiating the UV cured beam to the site for a predetermined time and curing.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 장주기 광섬유 격자의 패키지의 외관을 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing the appearance of a package of a long-period optical fiber grating according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 리코팅된 장주기 광섬유 격자의 내부구성을 일부 절개하여 나타내는 사시도.Figure 2 is a perspective view showing a cut away part of the internal structure of the coated long period optical fiber grating according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 장주기 광섬유 격자의 리코팅을 위한 장치를 나타내는 사시도.3 is a perspective view showing an apparatus for recording a long period optical fiber grating according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 자외선 경화 폴리머로 리코팅한 장주기 광섬유 격자의 온도변화에 따른 광특성 변화를 나타내는 그래프.Figure 4 is a graph showing the change in optical properties of the long period optical fiber grating coated with the ultraviolet curing polymer according to the temperature change according to the present invention.
일반적으로 광섬유에 장주기 광섬유 격자(long period fiber grating)를 형성시키기 위해서는 일단 광섬유의 피복을 제거한다. 그후, 피복이 벗겨진 부위에 자외선 레이져(UV LASER)와 진폭 마스크를 이용하여 장주기 광섬유 격자를 제작한다. 이렇게 제작된 장주기 광섬유 격자의 피복이 벗겨진 상태는 외부환경(온도, 수분, 먼지 침투, 미소 균열, 미소 굴곡등)으로 인해 굴절율에 영향을 미치게 하므로, 광특성이 변하지 않게 하기 위한 별도의 보호장치가 요구되어 진다.Generally, in order to form a long period fiber grating on the optical fiber, the coating of the optical fiber is first removed. Thereafter, a long period optical fiber grating is fabricated using an ultraviolet laser and an amplitude mask on the stripped portion. The stripped state of the fabricated long-period fiber grating affects the refractive index due to the external environment (temperature, moisture, dust penetration, microcracks, micro bends, etc.), so that a separate protective device is provided to prevent the optical properties from changing. Required.
더욱이, 소정의 주기로 광섬유 길이방향으로 다수개 형성되는 장주기 광섬유 격자는 코아 모드(core mode)에서 클래딩 모드(cladding mode)로 커플링(coupling)시키는 필터링 기능을 수행하기 때문에 리코팅되는 재질의 귤절율이 고려된다.Furthermore, the long period optical fiber grating formed in the longitudinal direction of the optical fiber in a predetermined period performs the filtering function of coupling from the core mode to the cladding mode, so the regulation rate of the material to be coated is This is considered.
더욱이, 본 발명의 리코팅재는 광섬유의 굴절율과 비슷한 굴절율을 가지도록 제조하여 사용한다.Moreover, the recording material of the present invention is manufactured and used to have a refractive index similar to that of the optical fiber.
상기 요건들을 충족시키기 위하여 본 발명은 장주기 광섬유 격자를 보호하기 위한 리코팅재로 자외선 경화 폴리머(UV curable polymer)를 사용하는데, 예를들어, 플르호르화 우레탄 아크릴계통의 자외선 경화 폴리머를 사용한다.In order to meet the above requirements, the present invention uses an UV curable polymer as a coating material for protecting a long period optical fiber grating, for example, an ultraviolet curable polymer of fluorinated urethane acrylic system.
더욱이, 본 발명의 리코팅재는 광섬유의 굴절율과 비슷한 물질이라는 것에 유의하여야 한다.Moreover, it should be noted that the coating material of the present invention is a material similar to the refractive index of the optical fiber.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention; In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 리코팅된 장주기 광섬유 격자 패키지(10)의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 장주기 광섬유 격자가 구비된 패키지(10)의 내부구성을 일부 절개하여 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing the appearance of a coated long period optical fiber grating package 10 according to a preferred embodiment of the present invention. Figure 2 is a perspective view showing a part of the internal structure of the package 10 is provided with a long period optical fiber grating according to an embodiment of the present invention.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 장주기 광섬유 격자(105)의 패키지(10)는코어(101)에 레이져와 진폭 마스크를 사용하여 생성된 장주기 광섬유 격자(105)와, 상기 격자(105)의 외부를 둘러싸서 외부환경으로 부터 보호하는 원통형의 리코팅재(104)로 구성된다.1 and 2, the package 10 of the long period optical fiber grating 105 of the present invention includes a long period optical fiber grating 105 generated by using a laser and an amplitude mask on the core 101, and the grating 105. Surrounding the outside of the) is composed of a cylindrical coating material 104 to protect from the external environment.
상기 리코팅재(104)는 플르오르화 우레탄 아크릴 계통(fluorinated urethan acrylate)의 자외선 경화 폴리머(UV curable polymer)가 가장 바람직하다. 이러한 플르오르화 우레탄 아크릴 계통으로는 아크릴레이트, 다이올 계통, 아이솔사오네이트등의 복합재료가 사용된다. 상기 리코팅재인 자외선 경화 폴리머(104)는 기존의 열경화 수지 리코팅재에 비하여 짧은 시간내에 장주기 광섬유 격자를 리코팅할 수 있는 장점이 있다.The coating material 104 is most preferably a UV curable polymer of fluorinated urethan acrylate (fluorinated urethan acrylate). As such a fluoride urethane acryl-type, composite materials, such as an acrylate, a diol system, and an isol saonate, are used. The UV curable polymer 104, which is the coating material, has an advantage of coating a long period optical fiber grating within a short time as compared with the conventional thermosetting resin coating material.
상기 플르오르화 우레탄 아크릴계통의 적절한 성분 배합에 의해 리코팅재(104)의 굴절율을 조절하여 상기 장주기 광섬유 격자(105)의 굴절률 및 클래딩(102)의 굴절율과 비슷하게 제조하면, 장주기 광섬유 격자의 광특성 변화가 거의 없게된다. 예컨데, 본 발명에서 장주기 광섬유 격자(105)의 굴절율은 1.456이고, 클래딩(102)의 굴절율은 1.44이며, 리코팅재(104)의 굴절율은 1.41이다.When the refractive index of the coating material 104 is adjusted by appropriate component blending of the fluorinated urethane acrylic system, the optical property of the long period optical fiber grating is changed when the refractive index of the long period optical fiber grating 105 and the refractive index of the cladding 102 are manufactured. There will be almost no. For example, in the present invention, the refractive index of the long period optical fiber grating 105 is 1.456, the refractive index of the cladding 102 is 1.44, and the refractive index of the coating material 104 is 1.41.
통상적인 열경화 수지 리코팅재는 경화시간이 길다. 예를들어, 실리콘 수지(silicon resin)계통은 150℃이상에서 2∼3시간 이상 가열해야 한다. 이에 비하여 본 발명에 따라 상기 자외선 경화 폴리머 재료(104)를 사용하면, 일반적인 자외선 광세기(약 수십mW/㎠)에서 약 2∼3분 정도에 경화할 수 있게 된다.Conventional thermosetting resin coating materials have a long curing time. For example, the silicone resin system should be heated at 150 ° C. or higher for 2-3 hours. In contrast, using the ultraviolet curable polymer material 104 in accordance with the present invention, it is possible to cure in about 2-3 minutes at a typical ultraviolet light intensity (about several tens of mW / cm 2).
그리고, 본 발명은 광섬유 직경크기(약 250㎛)와 같은 직경크기(약 250∼300㎛)로 리코팅재(104)를 이용하여 리코팅하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 광섬유 직경크기보다 큰 직경크기를 갖게 장주기 광섬유 격자가 리코팅장치를 이용하여 리코팅되면, 장주기 광섬유 격자가 형성된 광섬유가 미소 굴곡(microbending)에 매우 취약해지기 때문이다.In the present invention, the coating material 104 is preferably coated with a diameter size (about 250 to 300 μm) such as an optical fiber diameter size (about 250 μm). This is because when the long period optical fiber grating has a diameter size larger than the optical fiber diameter, and the long period optical fiber grating is recorded using the recording apparatus, the optical fiber on which the long period optical fiber grating is formed is very vulnerable to microbending.
도 3은 장주기 광섬유 격자가 형성되어 피복이 벗겨진 광섬유를 수직상태로 유지하여 벗겨진 부위를 전체적으로 균일하게 리코팅할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 스탠드형 리코팅 장치를 보인 것이다. 상기한 도 3에 보인 리코팅 장치는 제1스탠드형 선반(310)과, 상기 제1스탠드형 선반의 단부(311)에 설치된 저장된 저장부(320)와, 제2스탠드형 선반(330)과, 상기 제2스탠드형 선반의 단부(331)에 구비되어 상기 저장부(320)와 동축으로 위치하는 가이드부(340)를 포함한다. 상기 저장부(320)에 액상의 자외선 경화 폴리머가 저장된다.Figure 3 shows a stand-type recording apparatus according to an embodiment of the present invention that a long period optical fiber grating is formed to maintain the peeled optical fiber in a vertical state to uniformly coat the stripped portion as a whole. The recording apparatus shown in FIG. 3 includes a first stand-type shelf 310, a storage unit 320 installed at an end portion 311 of the first stand-type shelf, and a second stand-type shelf 330. And a guide part 340 provided at an end portion 331 of the second stand type shelf and disposed coaxially with the storage part 320. The liquid ultraviolet curable polymer is stored in the storage 320.
더욱이, 본 발명은 상기 저장부(320)와 가이드부(340)에 장주기 광섬유 격자가 구비된 광섬유(20)가 리코팅을 위하여 설치된 경우, 상기 광섬유(20)에 일정한 장력을 제공하여 팽팽하게 유지시키는 수단이 더 구비된다. 상기 수단은 두개의 롤러(350,352)와, 상기 롤러(350,352)를 경유한 광섬유의 장력을 조절하는 모터 콘트롤러(360)를 포함한다. 상기 롤러(350,352)중, 하나의 롤러(350)는 상기 저장부(320)의 상측에 설치되고, 다른 하나의 롤러(352)는 상기 가이드부(340)의 하측에 설치된다. 도 3에서는 두개의 롤러(350,352)가 설치된 예를 보였으나, 그 갯수는 필요에 따라 적절히 변경될 수 있다. 이러한 수단에 의해서 광섬유는 장주기 광섬유 격자(22)의 구부러짐없이 수직상태로 팽팽하게 설치된다. 여기서 상기 장주기 광섬유 격자(22)는 격자형성을 위하여 광섬유의 피복이 벗겨진 부위와 동일한 의미이다.Furthermore, in the present invention, when the optical fiber 20 having the long period optical fiber grating is installed in the storage unit 320 and the guide unit 340 for the coating, the present invention provides a constant tension to the optical fiber 20 to keep it taut. A means for making it is further provided. The means comprises two rollers 350, 352 and a motor controller 360 for adjusting the tension of the optical fiber via the rollers 350, 352. Among the rollers 350 and 352, one roller 350 is installed above the storage part 320, and the other roller 352 is installed below the guide part 340. 3 shows an example in which two rollers 350 and 352 are installed, but the number may be changed as necessary. By this means, the optical fiber is tightly installed vertically without bending the long period optical fiber grating 22. Here, the long period optical fiber grating 22 has the same meaning as a part where the coating of the optical fiber is peeled off to form the grating.
상기 모터 콘트롤러(360)에 의해 광섬유가 감기면, 장주기 광섬유 격자(22)는 상기 저장부(320)를 경유하면서 자외선 경화 폴리머에 의해 둘러 쌓이고, 이어서, 상기 저장부(320)와 가이드부(340)사이에 위치하여 정지된 상태가 된다. 이와같이 피복이 벗겨진 광섬유 즉, 장주기 광섬유 격자(22)가 저장부(320)를 통과하여 리코팅재가 입혀진 상태에서, 자외선 경화 장치(370)에서 방출된 자외선 빔(L)을 방출한다. 이에따라 리코팅된 부분은 짧은 시간에 경화된다.When the optical fiber is wound by the motor controller 360, the long period optical fiber grating 22 is surrounded by the ultraviolet curing polymer while passing through the storage part 320, and then the storage part 320 and the guide part 340. ) Is in the stopped state. The stripped optical fiber, that is, the long period optical fiber grating 22 passes through the storage 320 and is coated with the coating material, emits the ultraviolet beam L emitted from the ultraviolet curing device 370. The coated part is then cured in a short time.
상기 저장부(320)에 충만된 자외선 경화 폴리머는 액상이며, 장주기 광섬유 격자(22)가 통과할 때, 리코팅재는 피복이 벗겨진 부위 즉 장주기 광섬유 격자(22)를 둘러싸게 된다. 이때, 자외선 빔(L)을 2∼3분 정도 상기 장주기 광섬유 격자(22)에 조사시키면, 자외선 경화 폴리머는 경화되어 리코팅된다.The ultraviolet curable polymer filled in the storage unit 320 is a liquid phase, and when the long period optical fiber grating 22 passes, the coating material surrounds the stripped portion, that is, the long period optical fiber grating 22. At this time, when the ultraviolet beam L is irradiated to the long period optical fiber grating 22 for about 2 to 3 minutes, the ultraviolet curable polymer is cured and coated.
자외선 경화 폴리머로 장주기 광섬유 격자(22)의 리코팅시, 미세한 구부러짐에 인해 리코팅이 균일하게 피복되지 않으면, 온도에 따른 광특성 실험에서 온도상승시와 온도하강시에 선팽창과 수축이 응력(stress)에 의해 불균일하게 영향을 미치기 때문에 광특성의 재현성이 없어진다.When the long period optical fiber grating 22 is coated with an ultraviolet curable polymer, if the coating is not uniformly coated due to fine bending, the thermal expansion and contraction during the temperature rise and the temperature drop in the optical characteristic test according to the temperature are stressed. Due to the nonuniform effect of the, the reproducibility of the optical characteristics is lost.
그러나, 본 발명과 같이 광섬유(20)를 수직으로 팽팽하게 유지시킨 상태에서 리코팅을 하면, 굴절율 변화나 미세한 구부러짐에 의한 응력 영향은 받지 않는다. 따라서, 이러한 굴절율 변화나 미세한 구부러짐에 의한 응력 영향을 받지 않도록 모터 콘트롤러(360)가 구성된다. 도면에 도시된 참조번호 380은 광원을 나타낸다.However, if the recording is performed in a state where the optical fiber 20 is kept vertically taut as in the present invention, there is no influence of stress due to refractive index change or minute bending. Therefore, the motor controller 360 is configured not to be affected by the stress caused by the refractive index change or the minute bending. Reference numeral 380 shown in the drawing represents a light source.
상기 수직상태로 설치된 광섬유의 단은 다수개의 롤러(350,352)를 통과하여 모터 콘트롤러(360)에 연결된다. 상기 모터 콘트롤러(360)은 내부에 모터(도면에 미도시됨)를 내장하고 있으며, 모터를 구동시켜 광섬유를 감게된다. 상기 모터 콘트롤러(360)에 의해 모터(도면에 도시되지 않음)의 회전수가 제어됨으로서, 광섬유(20)는 일정한 장력을 보유한 채 수직상태로 팽팽하게 유지되어 지거나, 수직상태로 팽팽하게 유지된 상태로 감겨질 수 있다. 상기 모터 콘트롤러(360)는 모터의 회전 또는 정지를 제어하며, 모터의 회전속도를 제어한다.The ends of the optical fiber installed in the vertical state are connected to the motor controller 360 through a plurality of rollers (350, 352). The motor controller 360 has a motor (not shown) embedded therein, and drives the motor to wind the optical fiber. By controlling the rotation speed of the motor (not shown in the figure) by the motor controller 360, the optical fiber 20 is maintained in a vertical state with a constant tension, or in a state in which it is maintained in a vertical state Can be wound. The motor controller 360 controls the rotation or stop of the motor, and controls the rotation speed of the motor.
이에대한 굴절율 변화 및 응력(stress)에 의한 영향이 미치는 광학적 특성변화는 온도실험에 의해서 장주기 광섬유 격자의 광특성인 중심파장이동과 소광비(extinction ratio)의 관찰로 알 수 있다.The optical property change influenced by the refractive index change and the stress can be seen by the observation of the center wavelength shift and extinction ratio, which are optical properties of the long-period fiber grating, by the temperature experiment.
도 4는 자외선 경화 폴리머로 리코팅한 장주기 광섬유 격자의 온도에 따른 광특성 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4를 참조하면, 그래프에 정사각형으로 표시된 '■'는 -10,0,10,20,30℃의 순으로 온도변화(온도상승)를 주었을 때, 각각의 파장에 대한 온도 의존성(temperature dependency)을 나타내고, 정삼각형으로 표시된 '▲'는 70,60,50,40,30,20,10,0,-10℃의 역순으로 온도변화(온도하강)를 주었을 때, 각각의 파장에 대한 온도 의존성을 나타내며, 원형으로 표시된 '●'는 30,40,50,60,70℃의 순으로 온도변화(온도상승)를 주었을 때, 파장에 대한 온도 의존성을 나타낸다. 이 그래프에서의 온도변화에 대한 파장의 온도의존성은 12.6nm/100℃로 나타났다.4 is a graph showing a change in optical characteristics with temperature of a long period optical fiber grating coated with an ultraviolet curing polymer. Referring to FIG. 4, '■' represented by a square in the graph is a temperature dependency on each wavelength when a temperature change (temperature rise) is performed in the order of -10,0,10,20,30 ° C. '▲' marked with equilateral triangle indicates temperature dependence on each wavelength when temperature change (temperature drop) is given in the reverse order of 70,60,50,40,30,20,10,0, -10 ℃. '●' marked with a circle indicates the temperature dependence on the wavelength when the temperature change (temperature rise) is given in the order of 30, 40, 50, 60, 70 ° C. The temperature dependence of the wavelength on the temperature change in this graph is 12.6nm / 100 ℃.
결과적으로, 장주기 광섬유 격자(22)에 본 발명의 장치를 이용하여 리코팅한 결과, 장주기 광섬유 격자(22)는 온도하강시와 온도상승시에 각 온도에 대한 파장변화인 히스테리시스(hysteresis)가 없는 광특성을 나타냈으며, 소광비의 변화도 거의 없었다. 따라서, 본 발명의 장치에 의해 리코팅된 장주기 광섬유 격자는 각 온도에 대해 매우 좋은 재현성으로 광특성변화를 잘 나타내고 있다.As a result, as a result of recording on the long period optical fiber grating 22 using the apparatus of the present invention, the long period optical fiber grating 22 is light without hysteresis, which is a wavelength change for each temperature at the time of temperature drop and the temperature rise. Characteristics and little change in extinction ratio. Therefore, the long period optical fiber gratings coated by the apparatus of the present invention exhibit the optical characteristic change with very good reproducibility for each temperature.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 당해분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명하다 할 것이다.On the other hand, in the detailed description of the present invention has been described with respect to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.
이상으로 살펴본 바와같이, 장주기 광섬유 격자의 리코팅재료인 자외선 경화 폴리머는 광섬유와 비슷한 굴절율을 가져 장주기 광섬유 격자의 광특성에 영향을 미치지 않아 장주기 광섬유 격자용으로 적합하다. 또한, 이러한 자외선 경화 폴리머를 사용하고, 수직형 리코팅 장치를 사용하면, 간편하고 균일하고 신속하게 리코팅을 할 수 있으며, 대량으로 생산할 수 있는 잇점이 있다. 본 발명은 스탠드형 리코팅장치를 사용함으로서, 장주기 광섬유 격자의 구부러짐이 없도록 유지시켜줄 뿐 아니라, 장주기 광섬유 격자를 위치시키거나 고정시키기 위해 리코팅하는 작업의 편의성을 제공할 수 있다.As described above, the UV curing polymer, which is a coating material of the long period optical fiber grating, has a refractive index similar to that of the optical fiber, and thus is suitable for the long period optical fiber grating because it does not affect the optical characteristics of the long period optical fiber grating. In addition, using such an ultraviolet curable polymer and using a vertical coating apparatus, it is possible to perform simple, uniform and rapid coating, and there is an advantage in that it can be produced in large quantities. By using the stand type recording apparatus, the present invention not only maintains the bending of the long period optical fiber grating, but also can provide the convenience of the recording operation to position or fix the long period optical fiber grating.
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