KR100448968B1 - 광결합 소자의 제작 방법, 광결합 소자, 광결합 소자조립체 및 광결합 소자를 이용한 렌즈 결합형 광섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 광도파로 소자의 코어로 광을 결합시키기 위한 광결합 소자는, 그 일단이 상기 광도파로 소자의 코어와 결합되며, 그 타단이 볼록한 형상을 취하고, 상기 광결합 소자는 상기 양단을 연결하며 입사된 광의 전송 경로가 되는 광도파로와; 상기 광도파로를 둘러싸는 클래딩을 포함한다.

Description

광결합 소자의 제작 방법, 광결합 소자, 광결합 소자 조립체 및 광결합 소자를 이용한 렌즈 결합형 광섬유{METHOD FOR FABRICATING OPTICAL COUPLING DEVICE, OPTICAL COUPLING DEVICE, OPTICAL COUPLING DEVICE ASSEMBLY, AND A LENSED FIBER USING SAID OPTICAL COUPLING DEVICE}
본 발명은 광소자(optical device)에 관한 것으로서, 특히 광도파로 소자(optical waveguide device)의 내부로 광을 결합시키기 위한 광결합 소자(optical coupling device)에 관한 것이다.
최근의 기술 동향은 광통신 시스템을 위한 저가의 광모듈을 제작하는 것에 집중되고 있다. 또한, 광결합 방법은 안정성, 대량 생산 및 비용 절감을 위해 가장 중요한 역할을 한다. 차세대 광네트웍을 위해서는 소형이면서 정렬이 용이한 광소자들이 개발되어야 한다. 가장 효과적인 광결합 특성을 나타내는 광소자들 중의 하나는 렌즈 결합형 광섬유이다.
레이저 다이오드(laser diode: LD)와 광섬유 간의 효과적인 광결합은 광통신 시스템에 있어서 큰 중요성을 갖는다. 만약 접합 결합(butt coupling) 또는 벌크 옵틱스(bulk optics)를 이용한 결합 구조와, 렌즈 결합형 광섬유를 이용한 결합 구조를 비교한다면, 렌즈 결합형 광섬유가 많은 이점들을 갖는다고 말할 수 있다. 이러한 경우에, 결합의 효율성은 더욱 높고, 특정한 경우에 있어서 거의 100%에 이를 수 있다. 렌즈 결합형 광섬유의 면적이 매우 작기 때문에, 소형 광모듈 또는 결합된 레이저 다이오드 어레이(array)를 제작하는 것이 가능하다. 결합을 위한 추가적인 소자를 사용하지 않으므로, 열기계학적 안정성 또한 보다 높다.
렌즈 결합형 광섬유를 제작하기 위한 다양한 접근법들이 있다. 미세 렌즈(microlens), 연마된 끝단 또는 레이저 미세 가공된 끝단(laser micro-machined end)을 갖는 광섬유는 거의 100%의 결합 효율을 갖는다. 이러한 경우에, 레이저 다이오드로부터 방출된 광은 직접적으로 코어에 결합된다. 따라서, 작동 거리(working distance)는 겨우 코어 직경 정도로 매우 작을 수 밖에 없다. 이러한 제한은 이와 같은 종류의 렌즈 결합형 광섬유를 이용하는 광모듈의 집적 공정에 많은 어려움들을 야기한다. 테이퍼링 반구형 끝단 광섬유(tapered hemispherical-end fiber)를 이용함으로써 작동 거리는 약 20㎛까지 증가될 수 있다. 경사형 굴절률 다중모드 광섬유 끝단(graded index multimode fiber end)은 작동 거리를 45㎛까지 증가시킬 수 있다. 이러한 경우에 손실은 4㏈에 이른다. 비구면형 단면(aspherical end face)을 갖는 실리카 섬유를 이용함으로써 작동 거리를 153㎛까지 크게 증가시킬 수 있다. 상술한 모든 경우들에 있어서, 종측 및 횡측 오차(axial and lateral misalignment)는 상대적으로 작아야 하고, 이러한 오차는 광모듈의 대량 생산 및 재생산 능력에 크게 영향을 끼친다. 확대된 코어 광섬유(expanded-core fiber)와 반구형 끝단 코어리스 광섬유(hemi-spherically-ended coreless fiber)를 이용한 렌즈 결합형 광섬유는 긴 작동 거리를 갖지만, 약 4㏈의 낮은 결합 효율 및 약 1.5㎛의 작은 횡측 오차 허용도(tolerance)를 갖는다. 반구형 끝단을 갖는 한 쌍의 경사형 굴절률 광섬유들을 이용하는 또 다른 결합 구조는 상대적으로 약 50㎛의 긴 작동 거리와 1.5㏈이 큰 결합 효율을 가질 수 있지만, 위치 오차 허용도는 위의 경우에 비해서는 훨씬 작을 정도이기 때문에 능동 정렬(active alignment)만을 허용한다. 상술한 모든 경우들에 있어서, 렌즈 결합형 광섬유의 제작 기술은 다소 복잡하고, 재생산성은 낮다.
도 1은 종래에 따른 렌즈 결합형 광섬유의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2 내지 도 5는 상기 렌즈 결합형 광섬유의 특성을 설명하기 위한 도면들이다. 도 1에는, 상기 렌즈 결합형 광섬유(110)의 광결합 기능을 설명하기 위하여, 상기 렌즈 결합형 광섬유(110)와 광축(150) 정렬된 레이저 다이오드(140)도 도시되어 있다. 상기 렌즈 결합형 광섬유(110)는 단일 모드 광섬유(single mode fiber, 120)와, 상기 단일 모드 광섬유(120)와 결합되는 반구형 끝단 코어리스 팁(hemi-spherically ended coreless tip, 130)으로 구성된다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 입사고(h)와 입사각(φ)의 심한 제약들때문에, 상기 팁(130)이 입사된 모든 광파워를 상기 단일 모드 광섬유(120)로 전달하는 것은 불가능하다. 그 중 가장 중요한 변수는 입사고(h)이다.
도 2는 상기 팁(130)의 끝단이 갖는 곡률 반경(R)이 75㎛이고, 상기 팁(130)의 길이(L)가 1000㎛인 경우에, 다양한 작동 거리(D)들에 대한 입사각(φ)별 입사고(h) 곡선들(161,162,163)을 도시하고 있다. 제1 곡선(161)은 작동 거리(D)가 130㎛인 경우, 제2 곡선(162)은 작동 거리(D)가 150㎛인 경우, 제3 곡선(163)은 작동 거리(D)가 170㎛인 경우를 각각 나타낸다.
도 3은 D=150㎛, L=1000㎛인 경우에, 다양한 곡률 반경(R)들에 대한 입사각(φ)별 입사고(h) 곡선들(171,172,173)을 도시하고 있다. 제1 곡선(171)은 곡률 반경(R)이 85㎛인 경우, 제2 곡선(172)은 곡률 반경(R)이 75㎛인 경우, 제3 곡선(173)은 곡률 반경(R)이 65㎛인 경우를 각각 나타낸다.
도 4는 R=75㎛, D=150㎛인 경우에, 다양한 길이(L)들에 대한 입사각(φ)별 입사고(h) 곡선들(181,182,183)을 도시하고 있다. 제1 곡선(181)은 길이(L)가 800㎛인 경우, 제2 곡선(182)은 길이(L)가 1000㎛인 경우, 제3 곡선(183)은 길이(L)가 1200㎛인 경우를 각각 나타낸다.
결합 능력을 향상시키기 위해, 상기 단일 모드 광섬유(120)는 그 일단이 열팽창된 코어(125)를 갖는다. 이러한 종류의 단일 모드 광섬유(120)는 그 규격화 주파수(normalized frequency)가 제작 과정 동안에 유지되는 특성을 갖는다. 그래서, 상기 코어(125) 끝단의 열팽창 동안에 최대 입사고(h) 및 입사각(φ)의 곱은 상수를 유지한다. 상기 단일 모드 광섬유(120)의 다른 변수인 모드 필드 직경(modal field diameter)은 증가된다. 이로 인하여, 상기 코어(125) 끝단의 직경이 증가하고, 상대 굴절률차(relative refraction index difference)가 감소한다.
도 5는 열팽창된 코어(125)의 입사각(φ)별 입사고(h) 곡선(191)과, 열팽창되지 않은 코어(미도시)의 입사각(φ)별 입사고(h) 곡선(192)을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 전술한 조건들하에서는 더 많은 양의 광파워가 상기 팽창된 코어(125)에 결합될 수 있다. 상기 열팽창된 코어(125)의 끝단은 많은 점들에서 테이퍼링 광도파로와 유사하다. 그 한가지는, 열팽창 동안에 상대 굴절률차는 급격히 감소된다는 것이다. 예로, 만약 상기 코어(125) 끝단에 대한 Z축에 수직한 단면의 반경이 4㎛에서 16.8㎛로 증가하면, 상대 굴절률차는 0.356%에서 0.02%로 감소한다.
정리하자면, 종래에 따른 렌즈 결합형 광섬유는 높은 결합 효율, 소형, 높은 안정성 등과 같은 많은 바람직한 특징들을 갖고 있다. 그러나, 상기 렌즈 결합형 광섬유의 제작은 매우 복잡하고, 재생산성이 낮다는 문제점이 있다. 또한, 상기 렌즈 결합형 광섬유는 비교적 짧은 작동 거리와, 횡측 이동에 대한 작은 허용 오차를 갖는다는 문제점이 있다. 더욱이, 상기 렌즈 결합형 광섬유는 높은 결합 효율을 얻기 위해서 V-홈(V-groove)과 같은 정밀하면서 고비용인 도구들을 필요로 한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 저가이면서, 긴 작동 거리, 높은 결합 효율 및 횡측 이동에 대한 큰 오차 허용도를 갖는 광결합 소자의 제작 방법, 광결합 소자, 광결합 소자 조립체 및 광결합 소자를 이용한 렌즈 결합형 광섬유를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광도파로 소자의 코어로 광을 결합시키기 위한 광결합 소자는, 그 일단이 상기 광도파로 소자의 코어와 결합되며, 그 타단이 볼록한 형상을 취하고, 상기 광결합 소자는 상기 양단을 연결하며 입사된 광의 전송 경로가 되는 광도파로와; 상기 광도파로를 둘러싸는 클래딩을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 광도파로 소자의 코어로 광을 결합시키기 위한 광결합 소자 어셈블리는, 상단 개방되고 하단에 구멍이 형성되어 있으며, 상기 구멍으로상기 광도파로 소자가 삽입되는 하우징과; 상기 하우징의 내벽과 접합되어 있으며, 그 일단은 상기 광도파로 소자의 코어와 결합되며, 그 타단은 볼록한 형상을 취하고, 상기 양단을 연결하며 입사된 광의 전송 경로가 되는 깔대기형 광도파로와, 상기 광도파로를 둘러싸는 클래딩을 포함하는 광결합 소자를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 렌즈 결합형 광섬유는, 코어와 상기 코어를 둘러싸는 클래딩을 구비하는 광섬유와; 그 일단은 상기 광섬유의 코어와 결합되며, 그 타단은 볼록한 형상을 취하고, 상기 양단을 연결하며 입사된 광의 전송 경로가 되는 깔대기형 광도파로와, 상기 광도파로를 둘러싸는 클래딩을 포함하는 광결합 소자를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 광도파로 소자의 코어로 광을 결합시키기 위한 광결합 소자의 제작 방법은, 하우징 하단에 형성된 구멍으로 상기 광도파로 소자를 삽입하고, 상기 하우징 내부에 자외선 경화성 혼합 용액을 채워 넣는 준비 과정과; 상기 혼합 용액 내에 수렴되도록 상기 혼합 용액의 표면으로 자외선을 조사함으로써 고드름 형상의 테이퍼링부를 형성하는 제1 경화 과정과; 상기 테이퍼링부와 상기 코어의 대향된 끝단들을 통해 자외선을 방출함으로써, 상기 테이퍼링부와 상기 코어를 연결하는 연결부를 성장시키는 제2 경화 과정과; 상기 제1 및 제2 경화 과정을 거치면서 미경화된 혼합 용액에 자외선을 조사함으로써 클래딩을 형성하는 제3 경화 과정을 포함한다.
도 1은 종래에 따른 렌즈 결합형 광섬유의 구성을 나타내는 도면,
도 2 내지 도 5는 도 1에 도시된 렌즈 결합형 광섬유의 다양한 입사각별 입사고 특성을 설명하기 위한 도면들,
도 6은 본 발명에 따른 광결합 소자의 구성을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광결합 소자의 제작 방법을 나타내는 흐름도,
도 8 내지 도 14는 도 7에 개시된 제작 방법을 설명하기 위한 도면들,
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 결합형 광섬유의 구성을 나타내는 도면,
도 16 내지 도 18은 도 15에 도시된 레이저 다이오드가 최적 위치에서 벗어난 경우들을 설명하기 위한 도면들,
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 렌즈 결합형 광섬유의 구성을 나타내는 도면.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 광결합 소자의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 6에는, 상기 광결합 소자(210)와, 상기 광결합 소자(210)의 기능을 설명하기 위한 레이저 다이오드(250) 및 광도파로 소자(240)가 도시되어 있다.
상기 레이저 다이오드(250)는 기설정된 파장의 광(252)을 생성하며, 상기 광(252)은 상기 레이저 다이오드(250)로부터 소정의 발산각으로 방출된다.
상기 광도파로 소자(240)는 상기 레이저 다이오드(250)와 기설정된 거리(D+L)만큼 이격되어 있으며, 상기 광도파로 소자(240)는 광 전송 경로인 코어(242)와, 상기 코어(242)를 둘러싸는 클래딩(244)을 포함한다. 상기 광도파로 소자(240)는 광 전송 경로인 코어를 포함하는 임의의 소자를 지칭하며, 예를 들어 광섬유 모재(optical fiber preform)로부터 인출된 단일 모드 광섬유, 또는 반도체 기판 상에 다수의 층들을 적층하여 형성되는 평면 광파 회로(planar lightwave circuit: PLC), 레이저 다이오드, 포토다이오드 등일 수 있다.
상기 광결합 소자(210)는 상기 레이저 다이오드(250)와 기설정된 거리(D)만큼 이격되어 있으며, 상기 레이저 다이오드(250)와 대향된 제1 단(212)이 적어도 중심부에서 기설정된 곡률 반경(R)을 갖는 볼록한 형상을 취하고, 상기 제1단(212)의 반대편에 위치하는 제2 단(214)은 상기 광도파로 소자(240)의 코어와 결합된다. 상기 광결합 소자(210)는 상기 제1 및 제2 단(212 및 214)를 연결하는 깔대기형 광도파로(funnel-shaped waveguide, 220)와, 상기 광도파로(220)를 둘러싸는 클래딩(230)으로 구성된다. 상기 광도파로(220)는 상기 클래딩(230)보다 높은 굴절률을 갖는다. 상기 볼록한 형상의 제1 단(212)이 렌즈 기능을 수행함으로써, 상기 제1 단(212)으로 입사된 광(252)은 굴절되어 수렴하게 된다. 상기 광도파로(220)는 기설정된 끼인각(θ)을 갖는 고드름 형상의 테이퍼링부(icicle-shaped tapering part, 222)와, 상기 테이퍼링부(222)와 상기 광도파로 소자(240)의 코어(242)를 연결하는 연결부(connecting part, 224)로 구분된다. 상기 테이퍼링부(222)는 상기 제1 단(212)에서 제2 단(214)으로 갈수록 점점 그 Z축에 수직한 단면이 작아진다. 상기 테이퍼링부(222)는 상기 제1 단(212)으로 입사된 광(252)의 초점이 기설정된 지점(즉, 상기 테이퍼링부(222)의 수렴점(223))과 일치하지 않더라도, 상기 테이퍼링부(222)와 클래딩(230)의 경계에서의 상기 광(252)의 반사를 이용하여 상기 광(252)이 상기 수렴점(223)에 모이도록 한다. 상기 연결부(224)는 상기 테이퍼링부(223)에 의해 수렴된 광(252)을 상기 광도파로 소자(240)의 코어(244)로 결합시킨다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광결합 소자의 제작 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 8 내지 도 14는 도 7에 개시된 제작 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 상기 제작 방법은 준비 과정(310)과, 정렬 과정(350)과, 경화 과정(360)을 포함한다.
상기 준비 과정(310)은 하우징 하단에 형성된 구멍으로 광도파로 소자를 일부 삽입하고, 상기 하우징 내부에 혼합 용액을 채워 넣는 과정이다. 상기 준비 과정(310)을 거친 결과물은 도 8에 도시되어 있다. 상기 준비 과정(310)의 세부적인 서브 과정들(320,330,340)은 하기하는 바와 같다.
제1 서브 과정(310)에서, 코어(512)와 클래딩(514)을 구비하는 광도파로 소자(510)를 홀더(holder, 520)의 중심에 형성된 구멍에 삽입하고 고정한다. 이 때, 상기 광도파로 소자(510)는 상기 홀더(520)의 끝단으로부터 적어도 100㎛ 이상 돌출되도록 삽입하는 것이 바람직하다. 상기 광도파로 소자(510)는 광섬유, 평면 광파 회로 등일 수 있고, 상기 홀더(520)로서 Z축에 수직한 원형 단면 또는 사각 단면을 갖는 페룰(ferrule)을 사용할 수 있다. 상기 광도파로 소자(510)와 상기 홀더(520)의 고정은 상기 홀더(520) 내에 상기 광도파로 소자(510)를 삽입한 상태에서, 상기 홀더(520)의 내벽과 상기 광도파로 소자(510)의 외주면 사이로 접착제를 주입한 후 상기 접착제를 경화시킴으로써 이루어질 수 있다. 또한, 상기 홀더(520)는 금속 재질이며, 다른 예로서 플라스틱 재질을 사용할 수도 있다.
제2 서브 과정(330)에서, 상단이 개방되고 하단에 구멍이 형성된 하우징(housing, 530)을 준비하고, 상기 하우징(530)의 하단에 형성된 구멍으로 상기 홀더(520)를 삽입하고 고정한다. 상기 하우징(530)은 금속 재질이며, 다른 예로서 자외선에 투명한 용융 실리카(fused silica) 재질을 사용할 수도 있다. 상기 하우징(530) 및 홀더(520)는 레이저 용접(laser welding)하여 고정한다. 상기 하우징(530) 및 홀더(520)의 조합에 대한 다른 예로서, 사출성형, 주조 등에 의해제작되는 동일한 재질을 갖는 일체형 성형물을 사용할 수도 있다. 상기 하우징(530)은 바람직하게는 Z축에 수직한 원형 단면을 가지며, 선택적으로 Z축에 수직한 사각 단면 등을 가질 수도 있다. 또한, 상기 하우징(530)의 하단에 형성된 구멍의 형상은 상기 구멍에 삽입되는 상기 광도파로 소자(510)의 단면 형상을 따른다.
상기 제1 및 제2 서브 과정(320,330)에서는 상기 광도파로 소자(510)를 상기 홀더(520)에 삽입 및 고정하고, 상기 홀더(520)를 상기 하우징(530)에 삽입 및 고정하였으나, 선택적으로, 상기 홀더(520)를 상기 하우징(530)에 삽입 및 고정하고, 상기 광도파로 소자(510)를 상기 홀더(520)에 삽입 및 고정할 수도 있다. 이 때에도, 상기 광도파로 소자(510)는 상기 홀더(520)의 끝단으로부터 기설정된 길이(L1)만큼, 바람직하게는 적어도 100㎛ 이상 돌출되도록 삽입하는 것이 바람직하다.
제3 서브 과정(340)에서, 상기 하우징(530)의 내부에 자외선 민감성 혼합 용액(UV sensitive mixture, 540)을 채워 넣는다. 상기 혼합 용액(540)은 서로 다른 종류의 성분들을 소정 비율로 혼합한 용액이며, 적어도 어느 한 성분은 자외선 민감성을 갖는다. 바람직하게는, 아크릴 수지(acrylic resin)와 자외선 민감성 에폭시 수지(UV sensitive epoxy resin)가 50 대 50의 비율로 혼합된 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 하우징(530)에 채워진 혼합 용액(540)의 표면(542)은 적어도 그 중심부에서 기설정된 곡률 반경(R1)을 갖는 거의 반구에 가까운 볼록한 형태를 띄게 되는데, 이는 상기 혼합 용액(540)의 표면 장력(surface tension)에 기인한다. 또한, 상기 혼합 용액(540)의 조성 및 온도와, 상기 혼합 용액(540)과 상기 하우징(530) 내벽 간의 접착력(즉, 상기 하우징(530)의 표면 조건)과, 상기 하우징(530)의 Z축에 수직한 단면 형상 및 직경 등을 조절함으로써, 상기 혼합 용액(540)의 표면(542) 곡률 반경(R1)을 조절할 수 있다.
도 9a 내지 도 9b는 원통형 하우징의 직경 변화에 따른 혼합 용액의 표면 곡률 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 9a에는 상대적으로 큰 직경(즉, Z축에 수직한 단면의 직경)을 갖는 제1 하우징(430)이 도시되어 있고, 도 9b에는 상대적으로 작은 직경을 갖는 제2 하우징(430')이 도시되어 있다. 제1 하우징(430)에 채워진 혼합 용액(440)의 표면(442) 곡률 반경(R2)은 제2 하우징(430')에 채워진 혼합 용액(440')의 표면(442') 곡률 반경(R3)보다 작음을 알 수 있다. 상기 혼합 용액(440,440')의 부피는 상기 혼합 용액(440,440')의 표면(442,442')과 광도파로 소자(410,410') 끝단과의 거리에 영향을 미치기 때문에, 기설정된 상기 하우징(430,430')의 기하학적 구조에 대한 상기 혼합 용액(440,440')의 부피를 세밀하게 조절하여야 한다. 상기 하우징(430,430')의 직경은 상기 혼합 용액(440,440')의 표면(442,442') 곡률 반경(R2,R3)에 영향을 미치고, 결과적으로 입사된 광의 초점에도 영향을 미치게 된다. 또한, 상기 곡률 반경(R2,R3)은 공기와 상기 혼합 용액(440,440')간의 계면 장력(interfacial tension), 상기 하우징(430,430')의 습윤 특성(wetting properties), 상기 혼합 용액(440,440')의조성 및 농도, 온도 등에 의해 영향을 받는다.
도 7 및 도 10을 참조하면, 상기 정렬 과정(350)은 상기 하우징(530)을 센터링(centering)하는 과정으로서, 상기 경화 과정(360)을 위한 준비 과정이다. 상기 경화 과정(360)에서는 제1 광학계(550) 및 상기 혼합 용액(540)의 표면(542)을 이용하여 자외선을 수렴시키게 되는데, 이를 위한 예비 과정으로서 상기 하우징(530)과 상기 제1 광학계(550)를 광축(551) 정렬하는 것이다. 그러나, 이러한 정렬 과정(350)은 예를 들어 전체 제작 공정이 자동화된 경우 등에 있어서 생략될 수 있는 과정이며, 다만 그렇지 않은 경우에 대해서는 정밀한 제작을 돕는 효과가 있음에 주의해야 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1 광학계(550)는 제1 볼록 렌즈(554) 및 제1 다파장 광원(multiwavelength light source, 552)을 포함한다. 상기 제1 다파장 광원(552)은 상기 혼합 용액(540)을 경화시키지 않도록 비자외선 광(553)을 방출하도록 셋팅되며, 바람직하게는 녹색 광을 출력한다. 상기 제1 다파장 광원(552)으로서는 수은 램프(mercury lamp)를 사용할 수 있으며, 상기 수은 램프에서 방출되는 광 중에서 녹색 광만을 선택 방출하기 위하여 녹색 필터(green filter)를 사용할 수 있다. 상기 제1 다파장 광원(552)에서 방출된 광(553)은 상기 제1 볼록 렌즈(554)로 입사되며, 상기 광(553)은 상기 제1 볼록 렌즈(554)에 의해 굴절되어 소정 위치에 수렴된다. 상기 수렴된 광은 발산하며, 상기 혼합 용액(540)의 표면에 입사된다. 상기 혼합 용액(540)의 볼록한 표면(542)은 입사된 광(553)을 수렴시킨다. 이와 같이, 비자외선 광(553)을 조사한 상태에서 상기 하우징(530)을 이동시키면서 상기 볼록한 표면(542)에 의해 수렴된 광(553)이 상기 광도파로 소자(510)에 효율적으로 결합될 수 있는 위치를 찾는다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 볼록한 표면(542)에 의해 수렴된 광(553)은 다시 발산하면서 상기 광도파로 소자(530)의 일단과 만나게 된다. 상기 광도파로 소자(530)의 타단으로부터 출사된 광의 파워를 측정하고, 상기 출사광의 파워가 다른 위치에 비하여 상대적으로 크게 나타나는 상기 하우징(530)의 최적 위치를 찾는다. 이러한 최적 위치 추적(optimal positioin tracing)은 첫 째로 상기 제1 광학계(550)와 상기 하우징(530)을 광축(551) 정렬하기 위한 것이며, 이후 상기 제1 광학계(550)를 사용하는 상기 경화 과정(360)에서의 자외선 초점을 결정하기 위한 것이다. 상기 제1 광학계(550)는 다양하게 구성될 수 있으며, 크게 렌즈계(lens system)와 제1 다파장 광원(552)으로 구성될 수 있다. 상기 제1 다파장 광원(552)은 상술된 바와 같이 수은 램프를 사용하거나, 가시광선 및 자외선을 출력할 수 있는 파장 가변성 레이저(wavelength tunable laser) 등을 사용할 수 있다. 상기 렌즈계는 상기 혼합 용액(540)의 표면(542)과 함께 상기 다파장 광원(552)에서 방출된 광(553)의 초점(530)을 결정한다. 도 10에서는, 간단한 구성을 나타내는 예로서 상기 렌즈계가 하나의 제1 볼록 렌즈(554)로 구성되는 것을 나타내고 있으나, 예를 들어 두 개의 볼록 렌즈들을 사용할 수도 있다. 이러한 경우에, 제1 볼록 렌즈는 상기 다파장 광원(552)에서 방출된 광(553)을 시준화(collimating)하고, 제2 볼록 렌즈는 상기 시준화된 광을 모은다. 또한, 상기 제2 볼록 렌즈를 상기 제1 볼록 렌즈에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 상기 제2 볼록 렌즈에 의한 광의 수렴 위치를 변경하고, 이에 따라 상기 혼합 용액(540)의 표면(542)에 의한 광(553)의 초점이 조절된다. 또한, 상기 렌즈계는 렌즈 기능을 수행하는 홀로그래픽 광소자(holographic optical element: HOE)를 이용하여 구성될 수 있다. 또한, 상술한 정렬 과정에서는 예로서 상기 하우징(530)을 이동시키는 방법을 채택하였으나, 상기 제1 광학계(550)(또는 그 일부)를 이동시키는 방법 또한 채택 가능하다.
도 7을 참조하면, 상기 경화 과정(360)은 상기 혼합 용액(540)을 경화시키는 과정으로서, 하기하는 바와 같이 제1 내지 제3 경화 과정(370,380,390)으로 세분된다.
도 11을 참조하면, 상기 제1 경화 과정(370)은 상기 혼합 용액(540)의 일부를 경화시킴으로써, 고드름 형상의 테이퍼링부(562)를 형성하는 과정이다. 상기 제1 경화 과정(370)에서는 상기 정렬 과정(350)에서 정렬된 제1 광학계(550)를 사용하여 분광된 자외선(dispersed UV light, 555)을 생성하고, 생성된 자외선(555)을 상기 혼합 용액(540)의 표면(542)에 조사한다. 상기 혼합 용액(540)의 표면(542)에 의해 굴절된 자외선(555)은 상기 혼합 용액(540) 내에 수렴하게 된다. 이 때, 상기 자외선(555)의 초점(상기 테이퍼링부(562)의 수렴점(563)과 동일)은 상기 광도파로 소자(510)의 끝단으로부터 다소 이격되도록, 바람직하게는 약 100㎛ 정도 이격되도록 설정된다. 다시 말해서, 도 6에 도시된 바와 같은 깔대기형 광도파로를 제작하기 위해서는, 상기 제1 경화 과정(370)에서의 자외선(555)의 초점이 상기 광도파로 소자(510)의 끝단으로부터 기설정된 거리(D2)만큼 이격되어야 한다.전술한 상기 정렬 과정(350)에서 상기 하우징(530)의 최적 위치는 위와 같은 상기 자외선(555)의 초점 조건을 만족할 수 있도록, 비자외선 광과 상기 자외선(555)의 파장차에 따른 초점 이동 등을 고려하여 설정된다. 상기 혼합 용액(540)이 자외선 민감성을 가지므로, 상기 혼합 용액(540)의 일부는 조사된 자외선(555)에 의해 경화되면서 기설정된 끼인각(θ1)을 갖는 고드름 형상의 테이퍼링부(562)를 형성하게 된다. 상기 광축(551)을 따라 1000㎛의 길이를 갖는 테이퍼링부(562)를 형성하는데는 약 1분의 시간이 소요되는 것으로 나타난다. 상기 혼합 용액(540)으로서, 아크릴 수지와 자외선 경화성 에폭시 수지가 50 대 50의 비율로 혼합된 용액을 사용한 경우에, 상기 테이퍼링부(562)의 성장 양상은 아크릴 수지의 성장 양상과 유사하게 나타난다. 따라서, 상기 테이퍼링부(562)의 성분은 대부분 아크릴 수지임을 알 수 있다. 위와 같은 현상은 전술한 바와 같이 상기 혼합 용액(562)이 서로 다른 종류의 성분들을 소정 비율로 혼합한 용액이며, 적어도 어느 한 성분이 자외선 민감성을 가지는 경우에 발생한다. 또한, 이러한 현상은 상기 혼합 용액(562) 내 성분들의 확산(diffusion)에 기인한다. 만약, 상기 혼합 용액(540) 대신에 자외선 민감성을 갖는 단일 성분의 용액을 사용한다면, 위와 같은 부분 경화는 가능할 수 있어도 경화된 부분과 그 주변의 굴절률차가 보장되지 않으므로 광도파로의 기능을 수행할 수 없게 된다.
도 7 및 도 12을 참조하면, 상기 제2 경화 과정(380)은 상기 테이퍼링부(562)와 상기 광도파로 소자(510)의 대향된 끝단들을 통해 자외선을 방출함으로써, 상기 테이퍼링부(562)와 상기 광도파로 소자(510)를 연결하는 연결부(564)를 성장시키는 과정이다. 상기 제2 경화 과정(380)은 이하 상술되는 광 접합 효과(optical solder effect)로 설명될 수 있다. 이러한 광 접합 효과에 대해 우선 예를 들어 간략하게 기술하자면 하기하는 바와 같다. 자외선 민감성 용액 내에 기설정된 거리로 이격되며 서로 대향된 두 광섬유 끝단들을 담그고, 상기 광섬유 끝단들을 통하여 교대로 자외선을 방출한다. 상기 용액의 경화가 진행됨에 따라, 상기 각 광섬유 끝단에서 광도파로의 일부가 점차로 연장되며, 소정 시간이 흐른 후에는 상기 광섬유 끝단들을 연결하는 완전한 광도파로가 형성된다. 상기 제2 경화 과정(380)은 이러한 광 접합 효과를 이용하여, 상기 테이퍼링부(562)와 상기 광도파로 소자(510)의 대향된 끝단들을 연결하는 연결부(564)를 형성한다. 이러한 광 접합 효과는 상기 테이퍼링부(562)와 상기 광도파로 소자(510)의 정렬 상태에 크게 의존하지 않기 때문에, 이전 과정들에서 상기 테이퍼링부(562)와 상기 광도파로 소자(510)를 세밀하게 정렬할 필요가 없게 된다. 또한, 전술한 정렬 과정(350)의 경우와 마찬가지로, 예를 들어 전체 제작 공정이 자동화된 경우 등에 있어서, 상기 연결부(564)를 사용하지 않고 상기 테이퍼링부(562)와 상기 광도파로 소자(510)의 코어(512)가 유효하게 결합될 수 있는 경우에, 상기 제2 경화 과정(380)을 생략할 수 있음에 주의해야 한다. 즉, 본 발명에 대한 응용예로서, 상기 혼합 용액(540)의 일부를 경화시킴에 따라 상기 혼합 용액(540)의 표면(542)으로부터 상기 광도파로 소자(510)의 코어(512)까지 연장된 고드름 형상의 광도파로를 형성하는 것을 고려할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 제1 경화 과정(370)에서 사용된 제1 광학계(550)에 더하여 상기 광도파로 소자(510)와 광축(571) 정렬된 제2 광학계(570)가 더 구비된다. 상기 제2 광학계(570)는 제2 다파장 광원(572)과, 상기 제2 다파장 광원(572)으로부터 방출된 자외선(573)을 상기 광도파로 소자(510)의 코어(512)로 결합시키기 위한 제2 볼록 렌즈(574)로 구성된다. 상기 제2 경화 과정(380)은 상기 테이퍼링부(562)와 상기 코어(512)를 연결하는 연결부(564)가 형성될 때까지 하기하는 제1 서브 과정과, 제2 서브 과정을 교대로 반복하는 과정이다.
상기 제1 서브 과정은 상기 제1 경화 과정(370)에서 사용된 제1 광학계(550)를 사용하여 상기 테이퍼링부(562)의 수렴점(563)으로부터 연장되는 연결부(564)의 일부를 성장시키는 과정이다. 상기 제1 경화 과정(370)에서 사용된 제1 광학계(550)를 사용하여 상기 혼합 용액(540)의 표면(542)으로 자외선(555)을 조사시키면, 상기 자외선(555)이 상기 테이퍼링부(562)에 의해 수렴되면서 상기 테이퍼링부(562)의 수렴점(563)을 통해 방출된다. 상기 혼합 용액(540)이 상기 테이퍼링부(562)의 수렴점(563)을 통해 방출된 자외선(555)에 의해 경화됨에 따라서, 상기 연결부(564)의 일부가 성장된다.
상기 제2 서브 과정은 상기 제2 광학계(570)를 사용하여 상기 광도파로 소자(510)의 코어(512)로부터 연장되는 상기 연결부(564)의 일부를 성장시키는 과정이다. 상기 제2 광학계(570)를 사용하여 상기 광도파로 소자(510)의 코어(512)로 자외선(573)을 결합시키면, 상기 자외선(573)이 상기 코어(512)를 따라 진행한 후 상기 코어(512)의 끝단을 통해 방출된다. 상기 혼합 용액(540)이 상기 코어(512)의끝단을 통해 방출된 자외선(573)에 의해 경화됨에 따라서, 상기 연결부(564)의 일부가 성장된다.
상기 제2 경화 과정(380)을 거쳐 생성된 광도파로(560) 부분만을 나타낸 도 13을 참조하면, 이러한 광 접합 효과를 이용한 제2 경화 과정(380)은 상기 테이퍼링부(562)와 상기 광도파로 소자(510)의 정렬 상태에 크게 의존하지 않는다. 상기 테이퍼링부(562)의 Z축 방향의 길이(L1)는 1000㎛이며, 상기 테이퍼링부(562)에서의 광손실(optical loss)은 1.5㏈ 미만인 것으로 나타난다. 또한, 상기 연결부(564)의 Z축 방향의 길이(L2=D2)는 150㎛이고, 상기 연결부(564)와 상기 코어(512)에 대한 Y축 방향의 정렬 오차(D3)는 5㎛를 넘지 않는 것으로 나타나며, 상기 연결부(564)에서의 광손실(optical loss)은 0.5㏈ 미만인 것으로 나타난다. 이러한 정렬 오차(D3)는 상기 정렬 과정(350)에서의 상기 하우징(530)의 정렬 상태와, 상기 테이퍼링부(562)의 성장 상태에 의존한다. 상기 제2 경화 과정(380)까지 거침으로써, 고드름 형상의 테이퍼링부(562)와, 상기 테이퍼링부(562)와 상기 광도파로 소자(510)의 코어(512)를 결합하는 연결부(564)를 포함하는 광도파로(560)가 형성된다.
도 7 및 도 14를 참조하면, 상기 제3 경화 과정(390)은 상기 광도파로(560)를 둘러싸고 있는 혼합 용액(540)을 경화시킴으로써 클래딩을 형성시키는 과정이다. 상기 제3 경화 과정(390)에서 상기 혼합 용액(540)을 경화시키기 위해 자외선을 조사하는 방법으로는, 하기하는 두 가지가 있다.
첫 째, 상기 혼합 용액(540)의 표면(542)으로 자외선(555)을 조사하는 방법이 있다. 이 경우에는 이전 과정에서 사용된 제1 광학계(550')를 큰 위치 변경없이 사용할 수 있다는 이점이 있다. 단, 상기 제1 또는 제2 경화 과정(370,380)에서는 상기 혼합 용액(540)의 표면(542) 중심부에 자외선(555)을 조사하였으나, 상기 제3 경화 과정(390)에서는 상기 혼합 용액(540)의 표면(540) 전체에 걸쳐 자외선(555)을 조사하여야 하므로, 상기 제1 광학계(550')는 제1 볼록 렌즈가 제거되어 있다.
둘 째, 상기 하우징(530)의 측면으로 자외선을 조사하는 방법이 있다. 이 경우에는 상대적으로 상기 혼합 용액(540)을 더 균일하고도 신속하게 경화시킬 수 있다는 이점이 있다. 단, 상기 하우징(530)은 자외선에 대하여 투명한 재질이어야 하며, 용융 실리카 재질일 수 있다. 예를 들어, 이전 과정에서 사용된 상기 제1 다파장 광원(552) 및 제2 다파장 광원을 상기 하우징(530)의 측면에 대향되게 위치시키고 자외선을 조사하거나, 다른 두 다파장 광원들을 상기 하우징(530)의 측면에 대향되게 위치시키고 자외선을 조사할 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 제1 다파장 광원(552)에서 방출되는 자외선(555)을 상기 혼합 용액(540)의 표면(542) 전체에 걸쳐 조사한다. 상기 자외선(555)에 의해 상기 혼합 용액(540)이 경화됨으로써, 상기 광도파로(560)와 소정 굴절률차를 갖는 클래딩이 형성된다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 결합형 광섬유의 구성을 나타내는 도면이다. 도 15에는, 상기 렌즈 결합형 광섬유(600)와, 상기 렌즈 결합형 광섬유(600)의 기능을 설명하기 위한 레이저 다이오드(680)가 도시되어 있다.
상기 레이저 다이오드(680)는 기설정된 파장의 광(682)을 출력하며, 상기 광(682)은 상기 레이저 다이오드로(680)부터 소정 발산각으로 방출된다.
상기 렌즈 결합형 광섬유(600)는 단일 모드 광섬유(610)와, 광결합 소자 어셈블리(620)를 포함하며, 상기 광결합 소자 어셈블리(620)는 하우징(640), 홀더(630) 및 광결합 소자(650)를 포함한다.
상기 단일 모드 광섬유(610)는 코어(612)와, 상기 코어(612)를 둘러싸는 클래딩(614)과, 상기 클래딩(614)을 둘러싸는 피복(616)을 포함한다.
상기 홀더(630)는 상하단이 개방된 원통 구조를 가지며, 그 내부에 상기 단일 모드 광섬유(610)가 삽입되어 고정된다. 이 때, 상기 단일 모드 광섬유(610)는 상기 홀더(630)의 끝단으로부터 돌출되도록 삽입되어 있다. 상기 홀더(630) 및 단일 모드 광섬유(610)의 고정 방법은 다양하게 구현될 수 있으며, 예를 들어 상기 홀더(630)의 내주면 및 단일 모드 광섬유(610) 사이에 충진되는 접착제를 이용하여 고정할 수 있다.
상기 하우징(640)은 상단이 개방되고 하단 중심에 구멍이 형성된 원통 구조를 가지며, 상기 구멍으로 상기 홀더(630)가 삽입되어 고정된다. 상기 하우징(640) 및 홀더(630)는 모두 금속 재질일 수 있으며, 상기 하우징(640) 및 홀더(630)는 용접에 의해 접합될 수 있다. 또한, 상기 하우징(640) 및 홀더(630)는 사출성형, 주조 등에 의해 제작되는 동일한 재질을 갖는 일체형 성형물일 수 있다.
상기 광결합 소자(650)는 상기 하우징(640)에 실장되며, 상기 하우징(640)의 내벽과 부착되어 있고, 상기 돌출된 단일 모드 광섬유(610)의 일부는 상기 광결합소자(650)의 하단과 결합되어 있다. 상기 광결합 소자(650)는 볼록한 표면(652)을 가지며, 상기 표면(652)과 상기 단일 모드 광섬유(610)의 코어(612)를 연결하는 깔대기형 광도파로(660)와, 상기 광도파로(660)를 둘러싸는 클래딩(670)을 포함한다. 상기 광도파로(660)는 상기 표면(652)으로부터 멀어질수록 점점 그 단면이 작아지며 기설정된 끼인각(θ2)을 갖는 테이퍼링부(662)와, 상기 테이퍼링부(662)와 상기 코어(612)를 연결하는 연결부(664)로 구분된다. 적어도 상기 표면(652)의 중심부는 기설정된 곡률 반경(R4)을 가지며, 상기 광도파로(660) 및 클래딩(670)은 기설정된 굴절률차를 갖는다.
상기 레이저 다이오드(680)의 최적 위치는 상기 렌즈 결합형 광섬유(600)의 광축(601) 상에 위치하며, 상기 레이저 다이오드(680)로부터 방출된 광(682)의 초점이 상기 테이퍼링부(662)의 수렴점(663)과 일치하는 위치에 존재한다. 이러한 최적 위치에서는, 상기 테이퍼링부(662)의 경계와 만난 광(682)이 거의 미끄러지듯이 전반사됨으로써, 반사로 인한 손실이 최소화된다. 상기 연결부(664)는 상기 테이퍼링부(662)에 의해 수렴된 광(682)을 상기 코어(612)로 결합한다.
도 16 내지 도 18은 도 15에 도시된 레이저 다이오드(680)가 최적 위치에서 벗어난 경우들을 설명하기 위한 도면들이다. 도 16 및 도 17에서는, 상기 레이저 다이오드(680)가 광축(601)을 따라 상기 최적 위치를 벗어난 경우, 도 18은 상기 레이저 다이오드(680)가 상기 광축(601)과 수직하게 최적 위치를 벗어난 경우를 도시하고 있다. 위의 모든 경우들에 있어서, 상기 광결합 소자(650)의 볼록한표면(652)은 상기 레이저 다이오드(680)로부터 입사된 광을 수렴시키는 스폿 사이즈 축소기(spot size reducer)로서 기능하고, 상기 테이퍼링부(662)의 경사진 경계는 정렬 오차로 인해 상기 테이퍼링부(662)의 수렴점(663)으로부터 멀어지려는 광(601)의 경로를 보정하는 정렬 오차 보상기(angular and position misalignment compensator)로서 기능한다. 상기 테이퍼링부(662)에 의해 입사된 광(682)은 상기 테이퍼링부(662)의 수렴점(663)으로 모아지고, 모아진 광(682)은 상기 연결부(664)에 의해 가이드됨으로써 상기 단일 모드 광섬유(610)의 코어(612)로 결합된다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 렌즈 결합형 광섬유의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 렌즈 결합형 광섬유(700)의 구성은 도 15에 도시된 구성과 유사하며, 하우징(740) 및 홀더(730)의 재질들과 고정 방법에 있어서 다소의 차이점이 있다. 이하, 이러한 차이점에 대해서만 상세히 기술하기로 한다.
상기 렌즈 결합형 광섬유(700)는 단일 모드 광섬유(710)와, 광결합 소자 어셈블리(720)를 포함하며, 상기 광결합 소자 어셈블리(720)는 하우징(740), 홀더(730) 및 광결합 소자(750)를 포함한다.
상기 홀더(730)는 금속 재질이며, 상하단이 개방된 원통 구조를 갖고, 그 내부에 상기 단일 모드 광섬유(710)가 삽입되어 고정된다. 이 때, 상기 단일 모드 광섬유(710)는 상기 홀더(730)의 끝단으로부터 돌출되도록 삽입되어 있다. 상기 홀더(730) 및 단일 모드 광섬유(710)의 고정 방법은 다양하게 구현될 수 있으며, 예를 들어 상기 홀더(730)의 내주면 및 단일 모드 광섬유(710) 사이에 충진되는 접착제를 이용하여 고정할 수 있다.
상기 하우징(740)은 용융 실리카 재질이며, 상단이 개방되고 하단 중심에 구멍이 형성된 원통 구조를 갖는다. 상기 하우징(740)의 구멍으로 상기 홀더(740)가 삽입된 후, 상기 하우징(740)의 구멍 가장자리를 덮도록 충분히 에폭시(780)를 도포한다. 도시된 바와 같이, 상기 하우징(740)의 하단과 상기 홀더(730)의 측면 일부에 걸쳐 충분히 에폭시(780)를 도포함으로써, 상기 하우징(740)과 홀더(730)를 견고히 고정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈 결합형 광섬유는 종래에 비하여 향상된 특징들을 갖는다.
첫 째, 종래의 열팽창된 단부를 갖는 코어를 이용하는 경우에는 상대 굴절률차가 감소된다는 문제점이 있었으나, 본 발명에 따른 렌즈 결합형 광섬유는 자외선 경화에 의해 형성되는 깔대기형 광도파로를 이용함으로써 상대 굴절률차를 약 1% 정도로 유지할 수 있다. 이러한 특징은 모드 필드 직경에 있어서 큰 향상을 가져오고, 종래에 비하여 레이저 다이오드에 대한 더 큰 정렬 오차 허용도를 갖게 한다.
둘 째, 스폿 사이즈 축소기로서 기능하는 렌즈의 볼록한 표면과, 정렬 오차 보상기로서 기능하는 고드름 형상의 테이퍼링부와, 모아진 광을 단일 모드 광섬유까지 가이드하는 연결부를 이용함으로써, 결합 효율 및 정렬 오차 허용도의 큰 향상을 가져 온다. 상기 렌즈 결합형 광섬유는 2㏈ 이하의 광손실을 나타내며, 약 100㎛의 작동 거리를 가질 수 있다. 즉, 상기 렌즈 결합형 광섬유는 제작 공정의 자동화 및 대량 생산화에 매우 유리한 특징들을 갖는다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광결합 소자, 광결합 소자 조립체 및 광결합 소자를 이용한 렌즈 결합형 광섬유는 광도파로 소자와 결합되며 스폿 사이즈 축소기 및 정렬 오차 보상기로서 기능하는 깔대기형 도파로를 이용함으로써, 저가이면서, 긴 작동 거리, 높은 결합 효율 및 횡측 이동에 대한 큰 오차 허용도를 가질 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 광결합 소자의 제작 방법은 광 접합 효과를 이용하여 깔대기형 도파로를 형성함으로써, 정렬 오차 허용도를 크게 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 광도파로 소자의 코어로 광을 결합시키기 위한 광결합 소자에 있어서,
    그 일단은 상기 광도파로 소자의 코어와 결합되며, 그 타단은 볼록한 형상을 취하고, 상기 광결합 소자는
    상기 양단을 연결하며 입사된 광의 전송 경로가 되는 광도파로와;
    상기 광도파로를 둘러싸는 클래딩을 포함함을 특징으로 하는 광결합 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광도파로는
    입사된 광을 수렴시키는 고드름 형상의 테이퍼링부와;
    상기 테이퍼링부와 상기 코어를 연결함으로써 상기 수렴된 광을 상기 코어로 결합시키는 연결부를 포함함을 특징으로 하는 광결합 소자.
  3. 광도파로 소자의 코어로 광을 결합시키기 위한 광결합 소자 어셈블리에 있어서,
    상단 개방되고 하단에 구멍이 형성되어 있으며, 상기 구멍으로 상기 광도파로 소자가 삽입되는 하우징과;
    상기 하우징의 내벽과 접합되어 있으며, 그 일단은 상기 광도파로 소자의 코어와 결합되며, 그 타단은 볼록한 형상을 취하고, 상기 양단을 연결하며 입사된 광의 전송 경로가 되는 깔대기형 광도파로와, 상기 광도파로를 둘러싸는 클래딩을 포함하는 광결합 소자를 포함함을 특징으로 하는 광결합 소자 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광도파로는
    입사된 광을 수렴시키는 고드름 형상의 테이퍼링부와;
    상기 테이퍼링부와 상기 코어를 연결함으로써 상기 수렴된 광을 상기 코어로 결합시키는 연결부를 포함함을 특징으로 하는 광결합 소자 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광도파로 소자를 실장함으로써 상기 광도파로 소자를 지지하고, 상기 광도파로 소자를 지지한 상태로 상기 하우징의 하단 구멍으로 삽입되는 홀더를 더 포함함을 특징으로 하는 광결합 소자 어셈블리.
  6. 렌즈 결합형 광섬유에 있어서,
    코어와 상기 코어를 둘러싸는 클래딩을 구비하는 광섬유와;
    그 일단은 상기 광섬유의 코어와 결합되며, 그 타단은 볼록한 형상을 취하고, 상기 양단을 연결하며 입사된 광의 전송 경로가 되는 깔대기형 광도파로와, 상기 광도파로를 둘러싸는 클래딩을 포함하는 광결합 소자를 포함함을 특징으로 하는 렌즈 결합형 광섬유.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광도파로는
    입사된 광을 수렴시키는 고드름 형상의 테이퍼링부와;
    상기 테이퍼링부와 상기 코어를 연결함으로써 상기 수렴된 광을 상기 코어로 결합시키는 연결부를 포함함을 특징으로 하는 렌즈 결합형 광섬유.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광섬유를 실장함으로써 상기 광섬유를 지지하는 홀더와;
    상단 개방되고 하단에 구멍이 형성되어 있으며, 상기 구멍으로 상기 홀더가 삽입되는 하우징을 더 포함함을 특징으로 하는 렌즈 결합형 광섬유.
  9. 광도파로 소자의 코어로 광을 결합시키기 위한 광결합 소자의 제작 방법에 있어서,
    하우징 하단에 형성된 구멍으로 상기 광도파로 소자를 삽입하고, 상기 하우징 내부에 자외선 경화성 혼합 용액을 채워 넣는 준비 과정과;
    상기 혼합 용액 내에 수렴되도록 상기 혼합 용액의 표면으로 자외선을 조사함으로써 고드름 형상의 테이퍼링부를 형성하는 제1 경화 과정과;
    상기 테이퍼링부와 상기 코어의 대향된 끝단들을 통해 자외선을 방출함으로써, 상기 테이퍼링부와 상기 코어를 연결하는 연결부를 성장시키는 제2 경화 과정과;
    상기 제1 및 제2 경화 과정을 거치면서 미경화된 혼합 용액에 자외선을 조사함으로써 클래딩을 형성하는 제3 경화 과정을 포함함을 특징으로 하는 광결합 소자의 제작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 경화 과정 동안에 상기 테이퍼링부와 상기 코어를 연결하는 연결부가 성장될 때까지 상기 테이퍼링부와 상기 코어의 대향된 끝단들을 통해 교대로 자외선을 방출함을 특징으로 하는 광결합 소자의 제작 방법.
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