KR100432362B1 - 광파이버 실린더형 렌즈의 쐐기 형성 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리더형 광파이버 렌즈를 형성하는 단계에서 쐐기 형상을 만드는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 장치는 중앙에 광 파이버의 일측을 끼워 고정하기 위한 고정장치(10), 광파이버의 타측에 광을 주입하기 위한 광 주입장치(11), 렌즈의 반경에 따라 결정되는 경사각도로 광파이버를 연마하기 위한 연마 장치(12), 연마면에서 방출되는 광량을 측정하기 위하여 상부에 설치된 수광소자(13), 하부가 완전히 연마되었을 때의 수광소자(13)의 출력의 절반이 기준전압으로 인가되고 상부 연마시 수광소자(13)의 출력이 입력으로 입력되는 비교기(14), 수광소자(13)에서의 광량을 입력받아 연마장치(12)을 제어하는 프로세서(15)로 구성된다.

이상과 같이 하면, 코아가 광파이버의 중심에서 벗어나더라도 신속하고 정확하게 코아의 중심에 쐐기의 첨단부가 위치하게 되는 실린더형 광파이버 렌즈를 형성하는 것이 가능해진다.

Description

광파이버 실린더형 렌즈의 쐐기 형성 장치 및 방법{Wedge Forming Apparatus and Method of Cylindrical Lensed Optical Fiber}

본 발명은 실리더형 광파이버 렌즈를 형성하는 단계에서 쐐기 형상을 만드는 장치 및 방법에 관한 것이다.

광통신 분야에서 광파이버와 레이저 다이오드와 같은 소자 사이의 결합효율을 높이기 위해 광파이버의 끝단에 렌즈를 형성하여 레이저 다이오드에서 방출되는 광을 집속함으로써, 광파이버와 레이저 다이오드의 결합효율을 향상시키고 있다.

그리고, 광파이버는 도1에서와 같이 클래드(clad)(1)의 두께가 두껍고(예를들면 125㎛) 내부 코아(2)의 두께는 얇아(예를들면 5㎛), 이 매우 얇은 코아층의 끝단(3)에 렌즈를 형성하는 것은 용이하지 않다.

또한, 이렇게 광파이버의 끝단에 형성되는 렌즈는 실리더형과 구면형의 두가지로 구별되고, 실린더형은 끝단이 쐐기형(도1의 상단)인 것이고 구면형은 끝단이 구면(도1의 하단)인 것이다.

일반적으로 실린더형 렌즈를 코아(2)에 형성하기 위해서는 도2와 같이, 먼저 광파이버의 끝단을 연마 기계를 이용하여 쐐기형으로 만들고(단계a), 쐐기형의 끝단(3)을 미세분말이 부착된 가죽등을 이용하여 연마하여 코아(1)에 렌즈를 형성한다(단계b).

그런데, 대칭적인 실린더형 렌즈를 형성하기 위해서는 쐐기형을 형성하는 단계(단계a)에서 끝단의 뽀족한 부분(3)(이하, "첨단부"라고도 칭함)이 코아(2)의 중심에 대하여 정확히 대칭적이 되도록 쐐기를 형성하는 것인 선결과제이다.

이를 위하여, 선행기술인 한국특허출원1996-51443호(도3)에서는 광파이버(4)보다 강도가 휠씬 강하고 대칭적인 쐐기형의 파이버 홀더(5)에 사용하여 양쪽 측면을 연마하여 쐐기형을 형성한다.

그러나, 이러한 종래기술에서도 파이버 홀더(5)가 불균일하게 마모되거나 광파이버의 코아 자체가 광 파이버의 정 중앙에 위치하지 않는 경우(5um의 코아 두께를 가진 광파이버에서 실제로 약1um 이내로 코아의 중심이 광파이버의 중심에서 벗어남)에는 코아의 중심에 쐐기의 첨단부가 오지 않는 경우가 많아 코아에 대칭적인 렌즈를 형성하는 것이 불가능한 경우가 많다. 이렇게 비대칭적인 코아 렌즈는 현미경 등으로 수시로 관찰하면서 계속 연마해야 하므로 생산성 약화를 초래한다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 신속하고 용이하게 코아의 중심에 대하여 대칭적인 첨단부를 형성하게 하는 방법 및 이 방법을 이용한 제조장치를 제공하는 것이 가능하도록 한다.

도1은 일반적인 광 파이버를 도시함.

도2는 광파이버의 끝단에 실린더형 렌즈를 형성하는 단계를 도시함.

도3은 종래기술에 따른 쐐기형성 방법을 도시함.

도4는 본 발명의 일실시예를 도시함.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 클래드 2 : 코아

3 : 광파이버의 끝단 12 : 연마장치

13 : 수광소자 14 : 비교기

15 : 프로세서

이제, 실린더형 렌즈를 형성하기 위한 대칭형의 쐐기를 형성하는 본 발명의 장치에 대하여 도4를 참고로 하여 살펴 보기로 한다.

본 발명의 장치는 중앙에 광 파이버의 일측을 끼워 고정하기 위한 고정장치(10), 광파이버의 타측에 광을 주입하기 위한 광 주입장치(11), 렌즈의 반경에 따라 결정되는 경사각도로 광파이버를 연마하기 위한 연마 장치(12), 연마면에서 방출되는 광량을 측정하기 위하여 상부에 설치된 수광소자(13), 하부의 코아가 완전히 연마되었을 때의 수광소자(13)의 출력의 절반이 기준전압으로 인가되고 상부 연마시 수광소자(13)의 출력이 입력으로 입력되는 비교기(14), 수광소자(13)에서의 광량을 입력받아 연마장치(12)을 제어하는 프로세서(15)로 구성된다.

1단계에서는 프로세서(15)의 제어하에 연마장치(12)를 이용하여 하부를 충분하게 많은 횟수로 연마하여 코아가 완전히 연마되도록 하부를 연마한다. 이 횟수는미리 정하여진다.

제2단계에서는 프로세서(15)의 제어하에 연마장치(12)를 끄고, 고정장치(10)을 180도 회전시킨 후, 광 주입장치(11)에 의해 광을 광파이버에 주입하여 1단계에서 하부가 연마된 광파이버의 광량을 수광소자(13)로 측정하여 이 측정값을 프로세서(15)로 보낸다. 프로세서(15)에서는 이 측정값의 절반에 해당하는 전압(즉, 추후 상부가 연마되어 상하부의 코아의 연마면이 대칭적으로 되었을 때 수광소자(13)에서 측정된 광량이 하부 코아만 완전히 연마되었을 때 수광소자(13)에서 측정된 광량의 절반이 되기 때문에, 이 절반에 해당하는 전압을 기준전압으로 인가함)을 비교기(14)의 기준전압으로 인가한다.

제3단계에서는 프로세서(15)의 제어하에 연마장치(12)를 키고 상부연마를 시작한다. 이때 수광소자(13)의 출력이 계속하여 비교기(14)에 입력된다. 처음에는 상부 코아가 전혀 연마가 되어 있지 않기 때문에, 수광소자(13)에서는 출력전압이 0이 되지 않는다. 연마를 계속할수록 수광소자(13)에서의 출력전압이 점차 커지게 되어, 상부 연마면이 코아의 중심에 도달하면 상하부의 연마면이 대칭적으로 되어 상하부로 나오는 광이 같은 크기가 되어 수광소자(13)에서의 출력 전압이 기준전압과 동일해진다. 이렇게 되면 비교기(15)의 출력전압은 0이 되고, 이 출력전압이 프로세서(15)에 전달되어 연마장치(12)를 중단시키면, 코아 중심에 대하여 완전히 대칭적인 상하 연마면을 가진 쐐기가 형성되게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 원리와 개념이 벗어나지 않는 범위 내에서다양한 변형이 가능하다. 예를들면, 아나로그 방식인 비교기 대신에 디지털 방식으로 마이크로 프로세서에서 바로 비교하는 방식을 사용해도 좋다.

이상과 같이 하면, 코아가 광파이버의 중심에서 벗어나더라도 신속하고 정확하게 코아의 중심에 쐐기의 첨단부가 위치하게 되는 실린더형 광파이버 렌즈를 형성하는 것이 가능해진다.

Claims (6)

1. 렌즈를 형성하고자 하는 쪽의 광파이버를 고정시키고 코아를 완전히 연마한 후 광파이버를 180도 회전시키는 고정장치;

   상기 광파이버의 타측에서 광을 상기 광파이버로 주입시키는 광 주입장치;

   렌즈를 형성하고자하는 쪽에 쐐기를 형성하기 위하여 광파이버를 연마하는 연마장치;

   상기 연마장치의 반대편에 배치되어 광파이버에서 나오는 광량을 측정하는 수광소자;

   일측 연마면의 코아가 완전히 연마되었을 때 상기 수광소자에서 측정된 광량이 제1입력이 되고, 상기 일측면과 반대되는 타측 연마면을 연마할 때 상기 수광소자에서 측정된 광량이 제2 입력이 되며, 상기 제2입력이 상기 제1입력의 절반 정도가 되면 상기 타측면의 연마를 중단시키는 신호를 출력하는 비교 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더형 광파이버 렌즈의 쐐기 형성 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 비교장치는 아날로그 비교기인 것을 특징으로 하는 실린더형 광파이버 렌즈의 쐐기 형성 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 비교장치는 마이크로 프로세서인 것을 특징으로 하는 실린더형 광파이버 렌즈의 쐐기 형성 장치.
4. 렌즈를 형성하고자 하는 쪽의 광파이버를 고정시키는 단계;

   상기 광파이버의 타측에서 광을 상기 광파이버로 주입시키는 단계;

   렌즈를 형성하고자하는 쪽에 쐐기를 형성하기 위하여 광파이버의 일측면의 코아를 완전히 연마하는 단계;

   상기 일측면의 연마가 끝나면 광파이버를 180도 회전시켜 다시 고정하는 단계;

   상기 연마된 일측면에서 나오는 제1 광량을 측정하는 단계;

   상기 일측면과 반대되는 타측면을 연마하면서 상기 수광소자에서 측정된 제2 광량을 상기 제1 광량과 비교하는 단계;

   상기 제 2광량이 제1광량의 절반 정도가 되면 상기 타측면의 연마를 중단시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더형 광파이버 렌즈의 쐐기 형성 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 비교단계는 아날로그 비교기를 사용하는 것을 특징으로 하는 실린더형 광파이버 렌즈의 쐐기 형성 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 비교단계는 마이크로 프로세서를 사용하는 것을 특징으로 하는 실린더형 광파이버 렌즈의 쐐기 형성 방법.