KR100477213B1 - 광섬유격자 제작 장치 - Google Patents

Abstract

광섬유격자 제작 장치에 대해 개시한다. 본 발명의 광섬유격자 제작 장치는, 광섬유에 격자를 형성시키기 위해 다수의 격자홈이 형성된 적어도 2개 이상의 요철부와, 상기 요철부를 착탈 가능하도록 길이 방향으로 삽입홀이 형성되고, 요철부를 삽입한 후 상기 광섬유에 근접되도록 이동되는 누름판 및 상기 요철부의 홈과 맞닿아 격자가 형성되는 광섬유가 안착되는 받침판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 두 개 이상의 요철부와 이를 가압하는 누름판의 간단한 구성에 의해 제작이 용이하고 제조비용 또한 절감시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다. 또한, 제작이 용이하다는 점 때문에 장주기 광섬유격자쌍을 이용한 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계 등의 응용분야에도 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다.

Description

광섬유격자 제작 장치{Device for the manufacture of optical fiber grating}

본 발명은 광섬유격자 제작 장치에 관한 것으로, 특히 광섬유내의 굴절률 변화를 위해 홈이 형성된 요철부로 광섬유를 압박하여 발생되는 광탄성 효과에 의해 광섬유격자를 기계적으로 동시에 두개 이상 제작할 수 있는 광섬유격자 제작 장치에 관한 것이다.

광섬유격자는 광섬유 코어 내의 굴절률 변화를 이용한 광통신 소자로써 보통 단주기 광섬유격자(short period fiber grating)와 장주기 광섬유격자(long period fiber grating)로 나누어지는데, 단주기 광섬유격자는 WDM용 필터, 광섬유 센서, 장주기 광섬유격자는 파장 필터, 에르븀 첨가 광섬유 증폭기의 이득 평탄화 필터, 광섬유 센서 등의 응용분야에 널리 사용되고 있다. 이러한 광섬유격자는 일반적으로 UV빔을 주기적으로 노출시켜서 굴절률 변화를 야기시키는 방법을 사용하여 제작한다. 그러나 이와 같은 제작은 두개 이상의 같은 주기를 갖는 광섬유격자를 제작할 때 그 광섬유 격자는 두개가 100%같다고는 할 수 없으며, 여러 번의 시행착오를 거쳐야 하며, 다른 주기를 갖는 광섬유격자를 제작할 때에는 그때마다 제작 셋팅을 다시 해야 하는 단점이 있다. 또한 이런 제작은 비용과 시간이 많이 들고, 이렇게 하여 한번 만들어진 광섬유 격자는 임의의 특성을 가지며 이러한 특성은 가변하기가 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 두개 이상의 요철부를 광섬유에 압박하여 광탄성 효과에 의해 광섬유격자를 기계적으로 동시에 두개 이상 형성하여 제작이 용이하고 비용을 절감시킬 수 있는 광섬유격자 제작 장치를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 광섬유격자 제작 장치는, 광섬유에 격자를 형성시키기 위해, 다수의 격자홈이 형성되어 마련된 적어도 2개 이상의 요철부와, 상기 요철부를 착탈 가능하도록 길이 방향으로 삽입홀이 형성되고, 요철부를 삽입한 후 상기 광섬유에 근접되도록 이동되는 누름판과, 상기 요철부의 홈과 맞닿아 격자가 형성되는 광섬유가 안착되는 받침판 및 상기 누름판을 누르는 가압부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하고, 상기 요철부는 격자홈의 길이와 광섬유에 닿는 면적의 길이가 주기적이거나 비주기적인 것을 특징으로 하며, 격자홈의 형상이 다각형 또는 타원형인 것을 특징으로 하고, 요철부와 인접한 요철부와의 이격거리가 서로 주기적인 것과 비주기적인 것을 특징으로 하며, 상기 누름판에 일체형으로 형성이 가능하며, 일정한 주기와 길이를 갖는 동일한 두개의 요철판이 광섬유에 가압됨에 따라 광섬유의 광탄성 효과에 의해 동일한 격자가 형성되어 마하젠더(Mach-Zehnder) 광섬유 간섭계를 제작할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 광섬유에 격자를 형성시키기 위해 다수의 격자홈이 형성되어 마련된 적어도 2개 이상의 요철부와, 상기 요철부를 착탈 가능하도록 길이 방향으로 삽입홀이 형성되고, 상기 광섬유에 근접되도록 이동되는 누름판과, 상기 요철부의 홈과 맞닿아 격자가 형성되는 광섬유가 안착되는 받침판과, 상기 받침판의 저면에 압착 고정되되 소정의 거리를 유지하며 형성된 지지대와, 상기 2개 이상의 지지대를 고정시키도록 지지대의 저면에 압착고정 되는 지지판과, 상기 지지판에 소정의 거리를 유지하여 양측에 부설되며, 그 하부는 상기 누름판과 받침판이 관통되도록 개구된 고정틀과, 상기 양측 고정틀의 상부면에 부착된 일체형의 상부덮개와, 상기 상부덮개의 중앙부를 관통 삽입되어 길이 조절이 가능한 마이크로미터와, 상기 상부덮개의 하부면에 그 일측이 고정되어 탄성력을 갖는 탄성부와, 상기 상부덮개에 일측이 고정된 탄성부의 타측에 결합되며, 상기 마이크로미터의 조작에 따른 길이 변화로 움직임이 일어나되, 그 하부면에는 상기 누름편의 상부면과 접합되어 요철부와 함께 하향 움직임이 동시에 일어나는 누름틀 및 상기 누름틀의 하향 운동 시 전후좌우의 흔들림을 방지하도록 상기 누름틀의 전후좌우의 각 모서리를 단차지게 형성하고 그 단차진 단차면과 일측부가 볼베어링으로 결합된 유도부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

먼저, 본 발명에서 이루고자 하는 광섬유에 압력을 가했을 경우에 일어나는 현상에 대해 알아본다.

임의의 광민감성을 가지는 광섬유에 대해 기계적으로 임의의 위치를 누르면, 눌려진 부위에서 굴절률이 광탄성효과에 의해 변화된다.[참고문헌: R. C. Youngquist, J. L. Brooks, and H. J. Shaw, "Two-mode fiber modal coupler", Optics Letters, Vol.9, No.5, 1984]

기존의 광섬유내의 굴절률을 변화시키기 위해 사용된 방법은 광섬유를 UV빔에 주기적으로 노출시키는 것이었지만, 본 발명에서는 위와 같은 원리를 이용해 굴절률을 변화시키기 위해 광섬유에 대해 임의의 압력으로 압박하며 또한 동시에 두개 이상의 격자를 형성시키는 광섬유격자 제작 장치에 대해 제시하고자 한다.

도 1은 본 발명의 광섬유격자 제작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 광섬유(1)의 임의의 위치에 임의의 압력(P)을 가하여 압력(P)이 가해진 부분은 주기 1과 2를 가지면서 굴절률이 각각 n0에서 n1 또는 n0에서 n2로 변화되며, 격자사이의 길이(L : 이는 요철부(20) 사이의 길이 L과 동일)를 가지고 동시에 격자가 형성이 되는 것을 볼 수 있다. 본 실시예에서는 굴절률 변화가 단지 n0에서 n1 또는 n2 로만 변화하고 주기가 1과 2만 나와 있지만, 더 다양한 굴절률과 주기, 격자사이의 길이(L)의 변화를 줄 수 있다.

도 2는 본 발명의 광섬유격자 제작을 위해 요철부를 누름판에 부착한 것을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 광섬유(1)를 받치는 받침판(40)과 그 위에 수평으로 놓여진 광섬유(1), 상기 광섬유(1)에 압박을 가하는 누름판(30)과 상기 누름판(30)에 부착되어진 격자형성을 위한 홈이 형성된 요철부(20)로 구성되어 있다. 이 때, 상기 받침판(40)과 상기 누름판(30)은 광섬유(1)와 수평을 이루면서 놓여져야 한다. 만약 수평이 이루어지지 않는다면 한쪽 방향으로만 압력이 가해져 원하는 격자가 형성되지 않게 될 것이다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 누름판에 부착된 요철부의 변형예를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 도 3a는 두개 이상의 요철부(20)가 일정한 격자사이의 길이(L)를 가지는 것을 나타내며, 도 3b는 두개 이상의 요철부(20)가 임의의 값을 갖는 격자사이의 길이(L1, L2, L3)을 가지는 것을 나타낸다.

도 3c는 두개 이상의 요철부(20)의 주기가 임의의 값 1을 가지는 것을 나타내며, 도 3d는 두개 이상의 요철부(20)의 주기가 한 요철부내에서 다른 임의의 값 1, 2, ~ 7 을 가지는 것을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 광섬유격자 제작을 위해 요철부를 누름판에 형성시킨 것을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 광섬유(1)를 받치는 받침판(40)과 그 위에 수평으로 놓여진 광섬유(1), 이 광섬유(1)에 압박을 가하는 누름판(30)과 상기 누름판(30)에 격자형성을 위한 홈이 형성된 요철부(20)로 구성되어 있다. 이 때도 역시 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 받침판(40)과 상기 누름판(30)은 광섬유와 수평을 이루면서 놓여져야 한다.

도 5는 도 4에서의 누름판(30)에 형성된 요철부(20)의 변형예를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 누름판(30)에 형성된 요철부(20)는 두개 이상 형성할 수 있으며, 도 5a 및 도 5d에서와 마찬가지로, 각각의 요철부(2)는 임의의 주기 값 1, 2, 3을 가지거나 동일한 주기 값을 가지며, 요철부 내에서도 임의의 주기 값, 1, 2, ~ 6 을 가진다. 또한 임의의 값을 갖는 격자사이의 길이(L) 만큼 떨어져서 형성할 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 요철부의 다양한 모양을 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 도 6a는 요철부(20)에 형성된 홈이 사각형태의 홈을 나타내고 있으며, 홈의 깊이(d1), 광섬유에 압박할 때 광섬유에 접착되는 면의 길이(d2), 홈의 길이(d3)는 임의의 값을 가진다.

도 6b는 요철부(20)에 형성된 홈이 사각형태의 홈을 나타내고 있으며, 광섬유에 접착되는 면이 둥근 형태를 가지는 것을 나타낸다.

도 6c는 요철부(20)에 형성된 홈이 V자 형태의 홈을 나타내며, 도 6b 및 도 6c 또한, 도 6a처럼 d1, d2, d3는 임의의 값을 가진다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 제작 장치를 간략히 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하여 설명하면, 광섬유(1)에 격자를 형성시키기 위해 다수의 격자홈이 그 저면에 다양한 형태로 형성되며, 그 종단면은 "I"형상으로 단차지게 함몰시켜 형성된 적어도 2개 이상의 요철부(20)가 구비된다.

상기 요철부(20)를 착탈 가능하도록 길이 방향으로 일측이 개구된 삽입홀(31)이 형성되되, 상기 요??부(20)의 "I"형상과 대응되어 요철부(20)의 상부에 단차진 부분을 따라 삽입되어진다. 상기 요철부(20)를 양측 끝단에서부터 삽입한 후, 중앙부까지 전진시켜 위치시키고 나서 상기 광섬유(1)에 근접되도록 이동되는 누름판(30)이 형성된다.

상기 요철부(20)의 홈과 맞닿아 격자가 형성되는 광섬유(1)가 길이방향으로 안착되는 받침판(40)이 형성된다.

상기 누름판(30)과의 수평을 유지하며 상기 받침판(40)의 저면에 압착 고정되는 지지대(41)가 형성된다.

상기 지지대(41)를 고정시키도록 지지대(41)의 저면에 압착고정 되는 일체형의 지지판(42)이 형성된다.

상기 지지판(42)에 소정의 거리를 유지하여 양측에 부설되며, 그 하부는 상기 누름판(30)과 받침판(40)이 관통되도록 일측이 개구되는 고정틀(43)이 형성된다.

상기 양측 고정틀(43)의 상부면에 부착되어 양측 고정틀(43)의 흔들림을 방지하는 일체형의 상부덮개(46)가 형성된다.

상기 상부덮개(46)의 중앙부를 관통 삽입 고정되어 조작에 따라 스핀들이 하강되어 길이조절이 가능한 마이크로미터(50)가 형성된다.

상기 상부덮개(46)의 하부면에 그 일측이 고정되며 상기 마이크로미터(50)의 조작에 따라 그 길이가 이완 혹은 수축되는 탄성부(51)가 형성된다.

상기 상부덮개(46)에 일측이 고정된 탄성부(51)의 타측과 고정되며 상기 마이크로미터(50)의 조작에 따른 길이 변화로 움직임이 일어나되, 그 하부면에는 상기 요철부(20)의 상부면과 접합되어 요철부(20)와 함께 하향 움직임이 일어나는 누름틀(44)이 형성된다.

마이크로미터(50)의 조작에 따른 상기 누름틀(44)의 하향 운동 시 전후좌우의 흔들림을 방지하도록 상기 누름틀(44)의 전후좌우의 각 모서리에 단차지게 형성하고, 도시되지 않았으나 그 단차진 단차면(47)과 볼베어링으로 결합되어 상하이동에 따른 저항을 최소한으로 줄이게 되며, 그 타측은 상기 양측 고정틀(43)의 내측 네 곳의 모서리에 고정된 유도부(45)가 각각 부설된다.

상기와 같이 구성된 광섬유격자 제작 장치는 사용자의 마이크로미터(50) 조작으로 스핀들이 하강하게 되며, 이에 따라 상부덮개(46)와 누름틀(44)에 연결된 탄성부(51)가 이완됨에 따라 누름틀이 하강하게 된다.

상기 하강되는 누름틀(44)의 저면에 부착된 누름판(30)도 같이 하강하게 되는데, 상기 누름판(30) 하부에 삽입 고정된 요철부(20)는 상기 광섬유(1)에 닿게 되어 상기 광섬유(1)에 상기 요철부(20)의 저면에 형성된 격자홈에 대응된 격자가 형성되는 것이다.

또한, 누름판(30)에 부착되는 요철부(20)는 두개 이상이 될 수 있으며, 요철부(20) 사이의 길이 즉, 격자사이의 길이(L)는 임의의 값을 가진다.

상기 본 발명은 두개 이상의 요철부(20)와 이를 가압하는 누름판의 간단한 구성으로 이루어져 누름판(30)이 광섬유(1)에 압박을 가할시 일어나는 광탄성 효과에 의해 광섬유격자가 형성되며, 나아가 누름판(30)에 부착되거나 형성되어 있는 주기와 길이가 같고 일정거리만큼 서로 떨어져 있는 두 개의 요철부(20)로 광섬유(1)에 압력을 가하게 되면 광탄성효과에 의해 광섬유에 동일한 격자가 형성되는 것을 이용한 마하젠더(Mach-Zehnder) 광섬유 간섭계를 들 수 있다.

뿐만 아니라 누름판(30)에 압박을 가할시 그 압박의 크기를 달리하여 광섬유격자의 투과 및 반사 스펙트럼의 변화를 유도할 수 있고 이러한 특성을 이용하여 외부 압박의 크기를 측정할 수 있는 광섬유격자 센싱 시스템을 들 수 있고, 또한 이러한 광섬유격자의 투과 및 반사 스펙트럼의 변화를 광섬유 레이저의 스펙트럼 변화에 이용할 수 도 있다.

위에서 말한 누름판(30)에 가하는 압박 크기의 변화는 마이크로미터(50)를 사용하거나 전기신호를 인가하여 압력의 크기를 변화시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유격자 제작 장치는, 두개 이상의 요철부와 이를 가압하는 누름판의 간단한 구성에 의해 제작이 용이하고 제조비용 또한 절감시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다. 또한, 제작이 용이하다는 점 때문에 장주기 광섬유격자쌍을 이용한 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계 등의 응용분야에도 쉽게 적용할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 광섬유격자 제작을 설명하기 위한 개념도.

도 2는 본 발명의 광섬유격자 제작을 위해 요철부를 누름판에 부착한 것을 나타낸 도면.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 누름판에 부착된 요철부의 변형예를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 광섬유격자 제작을 위해 요철부를 누름판에 형성시킨 것을 나타낸 도면.

도 5는 도 4에서의 누름판(30)에 형성된 요철부(20)의 변형예를 나타낸 도면.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 요철부의 다양한 모양을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 제작 장치를 간략히 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 광섬유 10 : 광섬유 격자 형성부

20 : 요철부 30 : 누름판

40 : 받침판 41 : 지지대

42 : 지지판 43 : 고정틀

44 : 누름틀 45 : 유도부

46 : 상부덮개 47 : 단차면

50 : 마이크로미터 51 : 탄성부

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 광섬유에 격자를 형성시키기 위해, 다수의 격자홈이 형성되어 마련된 적어도 2개 이상의 요철부; 상기 요철부를 착탈 가능하도록 길이 방향으로 삽입홀이 형성되고, 요철부를 삽입한 후 상기 광섬유에 근접되도록 이동되는 누름판; 상기 요철부의 홈과 맞닿아 격자가 형성되는 광섬유가 안착되는 받침판; 및 상기 누름판을 누르는 가압부재를 포함하여 이루어진 광섬유격자 제작 장치에 있어서,

   상기 요철부는 격자홈의 형상이 다각형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 광섬유격자 제작 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 광섬유에 격자를 형성시키기 위해, 다수의 격자홈이 형성되어 마련된 적어도 2개 이상의 요철부; 상기 요철부를 착탈 가능하도록 길이 방향으로 삽입홀이 형성되고, 요철부를 삽입한 후 상기 광섬유에 근접되도록 이동되는 누름판; 상기 요철부의 홈과 맞닿아 격자가 형성되는 광섬유가 안착되는 받침판; 및 상기 누름판을 누르는 가압부재를 포함하여 이루어진 광섬유격자 제작 장치에 있어서,

   일정한 주기와 길이를 갖는 동일한 두개의 요철판이 광섬유에 가압됨에 따라 광섬유의 광탄성 효과에 의해 동일한 격자가 형성되어 마하젠더(Mach-Zehnder) 광섬유 간섭계를 제작할 수 있는 것을 특징으로 하는 광섬유격자 제작 장치.