KR100414766B1 - 광섬유 미러 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 간섭센서 등에 필수적으로 사용되어지는 광섬유 미러의 제조기술에 관한 것으로, 더 상세하게는 광섬유의 끝단부에 금속을 코팅할 때 광섬유의 코팅 단면적을 높이기 위하여 광섬유와 보조막대를 서로 접착한 상태에서 금속을 코팅하는 광섬유 미러 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 녹아있는 금속에 광섬유를 넣었다 빼내어 광섬유 끝에 금속을 코팅하는 종래의 기술에서 광섬유를 보조막대에 접착하여 금속에 넣었다 빼내는 공정으로 간단하면서 외부 환경에도 강한 광섬유 미러를 제도하는 방법을 제안한다.

본 발명은 광섬유 끝단면을 클리빙(cleaving)하거나 폴리싱(polishing)하여 보조막대에 부착하고, 금속을 녹는점 보다 높은 분위기에서 녹인 뒤 꺼내어 보조막대에 접착된 광섬유를 도가니 안에 넣어 저으면서 빼내어 광섬유 미러를 제조할 수 있다.

Description

광섬유 미러 및 그 제조방법 {Optical fiber mirror and method for fabricating the same}

본 발명은 광섬유 간섭센서 등에 필수적으로 사용되어지는 광섬유 미러의 제조기술에 관한 것으로, 더 상세하게는 광섬유의 끝단부에 금속을 코팅할 때 금속의 코팅 단면적을 높이기 위하여 광섬유와 보조막대를 서로 접착한 상태에서 금속을코팅하는 광섬유 미러 및 그 제조방법에 관한 것이다.

광섬유 미러(mirror)는 광섬유 간섭(interferometric)센서 등에 빛을 반사시켜주는 용도로 사용된다.

이러한 종래의 광섬유 제조방법에는 플라즈마 화학기상증착법과, 진공에서의 알루미늄 코팅법, 졸-겔 코팅법 등이 있는데, 이 기술은 모두 광섬유와 금속간에 결합이 잘 이루어질 수 있도록 광섬유의 분위기를 만들어주어 금속을 코팅하는 방법이다.

상기한 방법중에서 플라즈마 화학기상증착법(plasma-enhanced chemical vapor deposition)과 진공에서의 알루미늄 코팅법(aluminum-coating in vaccum)은 진공 분위기에서 광섬유의 끝단면에 금속 입자를 한층씩 쌓아서 코팅을 하는 방법으로, 진공장비가 필요하고 광섬유 단면에 묻어 있는 금속이 쉽게 벗겨질 수 있는 단점이 있다.

상기한 방법중에서 졸-겔 코팅법(sol-gel coating)은 화학적인 선택적 결합에 의한 코팅 기술로서, 시료를 준비하는 과정과 코팅 과정이 복잡하다는 단점이 있다.

도 1은 종래의 방법을 사용하여 폴리머(polymer) 코팅을 벗겨낸 광섬유의 끝단면(10a)을 평평하게 한 뒤 녹아있는 금속에 넣어서 코팅한 것을 도식화한 것으로, 광섬유(10)와 금속(12)간의 결합력이 좋지 않기 때문에, 도가니 안에 녹아있는 금속(12)의 상태, 도가니에 넣어진 광섬유(10)의 각도와 빼내는 속도등이 광섬유 끝단면(10a)에 금속(12)을 코팅하는데 중요한 요소로 작용하여, 광섬유끝단면(10a)에 금속(12)을 코팅할 때 도가니 안에 녹아있는 금속의 상태, 도가니에 넣어진 광섬유(10)의 각도와 빼내는 속도에 많은 신경을 써야 한다.

실제로 광섬유 끝단면(10a)과 주변에 금속(12)이 코팅되어 있어도 그 사이에 공기층이 형성되는 경우가 발생하여 특별히 주의를 해야 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 진공장비와 같은 고가 장비를 사용하지 않고 시료를 준비하는 과정과 코팅하는 공정이 간단해서 많은 양의 광섬유 미러를 저비용으로 만들 수 있는 광섬유 미러 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 광섬유에 코팅되어 있는 금속이 벌크(bulk) 타입으로 되어 있어 외부 환경에 의해서 벗겨질 염려가 없는 광섬유 미러 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 광섬유 미러의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 의해 광섬유와 융해석영 유리막대를 접착한 도면이다.

도 3은 본 발명에 의해 괌섬유를 도가니에 넣어서 코팅하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 광섬유 미러의 단면도이다.

도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 광섬유 미러의 단면도이다.도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 금속 코팅된 상태의 광섬유 미러를 나타낸 단면도이다.<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 광섬유 10a : 광섬유 끝단면

12 : 금속 12a : 액체 금속

14 : 융해석영 유리막대 14a : 유리막대 끝단면

14b : 모세관 16 : 도가니

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 녹아있는 금속에 광섬유를 넣었다 빼내어 광섬유 끝에 금속을 코팅하는 종래의 기술에서 광섬유를 보조막대에 접착하여 금속에 넣었다 빼내는 공정으로 간단하면서 외부 환경에도 강한 광섬유 미러를 제조하는 방법을 제안한다.

본 발명은, 광섬유 끝단면을 클리빙(cleaving)하거나 폴리싱(polishing)하여 보조막대에 부착하고, 금속을 녹는점 보다 높은 분위기에서 녹인 뒤 꺼내어 보조막대에 접착된 광섬유를 도가니 안에 넣어 저으면서 빼내어 광섬유 미러를 제조할 수있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면 도 2 내지 도 5b를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 의해 광섬유와 융해석영 유리막대를 접착한 도면이다.

도 3은 본 발명에 의해 괌섬유를 도가니에 넣어서 코팅하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 광섬유 미러의 단면도이다.도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 광섬유 미러의 단면도이다.도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 금속 코팅된 상태의 광섬유 미러를 나타낸 단면도이다.

도 2는 광섬유(10)와 융해석영 유리막대(14,(fused silics glass rod))를 서로 부착한 도면으로서, 보조막대로 융해석영 유리막대(14)를 사용한 예이다.

본 발명에 따른 광섬유 미러를 제조하기 위해 금속(12)이 코팅되는 광섬유 끝단면(10a)을 평평하게 해주어야 하는 바, 우선 폴리머(polymer) 코팅을 벗겨낸 광섬유를 클리버(cleaver)를 이용하여 1°이하로 수평이 되게 커팅(cutting)한 뒤, 다시 연마(polishing)를 하여 광섬유 끝단면(10a)을 더 평평(flat)하게 하여준다.

상기 광섬유 끝단면(10a)을 평평하게 하는 이유는 완제품시 광섬유 미러로서의 역할을 제대로 수행하고, 공기층이 형성되는 것 등을 방지하기 위해서이다.

끝단면(10a)이 평평하게 된 광섬유(10)를 10㎝ 정도의 융해석영 유리막대(14) 측면에 밀착시켜 광섬유의 끝단면(10a)이 융해석영 유리막대의 끝단면(14a)보다 약간 낮거나 같도록 배열한 뒤 고정시켜 서로 부착시킨다.

이때 상기 융해석영 유리막대의 끝단면(14a)도 광섬유(10)와 마찬가지로 평평하게 하는 바, 그 이유는 상기 광섬유(10)에서와 같다.

도 3은 도 2에서 준비된 광섬유(10)를 액체 상태의 금속(12a)이 담겨진 도가니(16,(crucible)) 안에 넣은 것을 도식화한 것으로, 금속(12)의 녹는점보다 더 높은 온도로, 바람직하게는 금속(12)의 녹는점보다 50∼150℃ 높은 온도로 용광로(furnace) 내부의 분위기를 만든 뒤, 고체 상태의 금속(12)을 도가니(16) 안에 담아 챔버(chamber)에 투입하여 녹인다.

약 10여분 후에, 도가니(16) 안에서 녹여진 금속(12a)을 챔버 외부로 꺼내어 상온에서 잠시 방치하면 액체 금속(12a)이 고체 상태의 금속(12)으로 응고되려고 하는데, 이때 광섬유(10)를 부착한 융해석영 유리막대(14)를 도가니(16) 안의 금속(12a)에 담그어 융해석영 유리막대(14)를 손으로 파지하여 저으면서 빼내면 도 4에서와 같이 금속(12)이 융해석영 유리막대(14)에 부착된 광섬유(10)에 코팅되어 광섬유 미러가 제조되는 것이다.

상기 녹아 있는 금속(12a)이 상온에 노출되어 금속(12)이 굳으려고 할 때 광섬유(10)를 넣고, 광섬유(10)를 빼낼 때 광섬유의 빼내는 각도와 속도가 코팅의 질에 있어서 중요한 역할을 한다.

상기 용광로 내부의 온도를 금속(12)의 녹는점보다 50∼150℃ 높은 온도로 하는 이유는, 50℃ 이하의 온도로 높게 하면 꺼내자 마자 액체 금속(12a)이 바로 고체 상태로 응고되기 때문이며, 150℃ 이상의 온도로 높게 하면 꺼내고 난 후 시간이 많은 경과한 다음 액체 금속(12a)이 고체 상태로 응고되기 때문이다.

도 4는 도 3의 과정을 거친 광섬유(10)와 융해석영 유리막대(14)를 도식화한 것으로, 도 1에서 얻어진 광섬유 미러와 비교해 볼 때, 융해석영 유리막대(14)를 이용한 광섬유 미러가 금속(10) 코팅이 잘되고 제조하기에도 용이한 것이다.도 5a는 본 발명의 다른 실시예로서 융해석영 유리막대(14)의 중앙부에 광섬유(10)의 지름 크기 보다 큰 모세관(14b)을 양측면 사이에 형성한 후 그 측면 사이의 공간에 광섬유(10)를 집어 넣은 것이다.이 때, 상기 광섬유(10)는 융해석영 유리막대(14)의 끝단면(14a)을 뚫고 나오지 않을 정도의 공간을 둔 상태로 집어 넣는다.그 상태에서 액체 금속(12a)이 담긴 도가니(16)에 융해석영 유리막대(14)를 담그게 되면 도 5b에 도시된 바와 같이 액체 금속(12a)이 모세관(14b)에 따라 흡수되어 올라가서 광섬유(10)와 만나는 영역에서 광섬유(10)의 끝이 코팅된다. 따라서, 본 발명은 상기와 같은 또 다른 방법에 의해 광섬유 미러가 제조될 수 있다.

이상에서 제조된 본 발명에 따른 광섬유 미러는 끝단면(10a,14a)이 평평한 광섬유(10)와 융해석영 유리막대(14)가 측면끼리 서로 맞닿아 접착된 상태에서 광섬유(10)와 융해석영 유리막대(14)의 끝단부에 액체 상태의 금속(12a)이 응고되어 코팅된 것이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 실시예에서는 융해석영 유리막대(14)를 광섬유(10)에 부착하여 금속(12)으로 코팅하였으나, 융해석영 유리막대(14)를 사용한 이유가 녹는점이 약 1600℃ 정도로 대부분의 금속보다 녹는점이 높기 때문인 것으로, 광섬유(10)에 부착하는 보조막대로는 금속(12)보다 녹는점이 높고 금속코팅이 용이하면 그 재질과 무관하게 보조막대로 사용할 수도 있는 것이다.

반대로 보조막대보다 금속(12)의 녹는점이 낮으면, 보조막대보다 녹는점이 낮은 모든 금속(12)을 이용하여 괌섬유(10)의 끝단부를 코팅할 수도 있는 것이다.

따라서 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위내로 정해지는 것이 아니며 후술하는 청구범위로 한정될 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 녹아있는 금속에 광섬유를 넣었다 빼내어 광섬유 끝에 금속을 코팅하는 종래의 기술에서 광섬유를 보조막대에 접착하여 금속에 넣었다 빼내는 공정으로 광섬유에 코팅되어 있는 금속이 벌크 타입으로 되어 있어 공정이 간단하면서도 외부 환경에 의해서 벗겨질 염려가 없는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 광섬유 끝단면을 클리빙하거나 폴리싱하여 보조막대에 부착하고, 금속을 녹는점 보다 높은 분위기에서 녹인 뒤 꺼내어 보조막대에 접착된 유리섬유를 도가니 안에 넣어 저으면서 빼내어 진공장비와 같은 고가 장비를 사용하지 않고 시료를 준비하는 과정과 코팅하는 공정이 간단해서 많은 양의 광섬유 미러를 저비용으로 만들 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 끝단면(10a,14a)이 평평한 광섬유(10)와 융해석영 유리막대(14)가 측면끼리 서로 맞닿아 접착된 상태에서 광섬유(10)와 융해석영 유리막대(14)의 끝단부에 액체 상태의 금속(12a)이 응고되어 금속코팅 됨을 특징으로 하는 광섬유 미러
2. 삭제
3. 폴리머 코팅을 벗겨낸 광섬유를 1°이하로 수평이 되게 커팅하고 연마를 하여 광섬유 끝단면을 평평하게 하는 공정과,

   끝단면이 평평하게 된 광섬유를 보조막대의 측면에 밀착시켜 광섬유의 끝단면이 보조막대의 끝단면보다 낮거나 같도록 배열한 뒤 고정시켜 서로 부착시키는 공정과,

   고체 상태의 금속을 도가니 안에 담아 챔버에 투입하여 녹이는 공정과,

   도가니 안에서 녹여진 금속을 챔버 외부로 꺼내어 고체 상태로 응고될 때 광섬유를 부착한 보조막대를 도가니 안의 금속에 담그어 저으면서 빼내는 코팅공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 광섬유 미러 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 보조막대의 끝단면을 평평하게 하는 공정이 추가됨을 특징으로 하는 광섬유 미러 제조방법.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 챔버 내부의 온도는 금속의 녹는점보다 50∼150℃ 더 높음을 특징으로 하는 광섬유 미러 제조방법.
6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 보조막대는 융해석영 유리막대인 것을 특징으로 하는 광섬유 미러 제조방법.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 융해석영 유리막대(14)의 중앙부에 광섬유(10)의 지름 크기 보다 큰 모세관(14b)을 양측면 사이에 형성하여 그 측면 사이의 공간에 광섬유(10)가 삽입된 것을 특징으로 하는 광섬유 미러.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 광섬유(10)는 융해석영 유리막대(14)의 끝단면(14a)을 뚫고 나오지 않을 정도의 공간을 둔 상태로 삽입되는 것을 특징으로 하는 광섬유 미러.