KR101018701B1 - 광섬유용 홀더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유의 위치조정이 가능한 광섬유용 홀더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원으로부터 방출된 광선이 수렴되는 초점에 따라 광섬유의 평면위치 이동이 가능하게 하여 광섬유의 입력량을 최대화하는 광섬유용 홀더에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 광섬유가 삽입 고정되는 이동 플레이트; 상기 이동 플레이트가 삽입되는 안착홈이 형성되고, 상호 근접한 두 개의 외측면에 이동홀이 형성되는 지지 플레이트: 상기 이동홀에 체결되어 직선이동하며 이동 플레이트의 평면이동을 조절하는 위치조정부재; 상기 이동 플레이트의 안착홈에 삽입되어 위치조정부재에 의해 평면이동되는 이동 플레이트를 지지하는 탄성바; 상기 안착홈의 원주면 외측으로 형성되어 상기 탄성바의 양 끝단이 끼워지는 써클홈; 상기 지지 플레이트의 상단면에 밀착되게 고정되는 고정 플레이트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유용 홀더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유용 홀더를 제공한다.

광섬유, 홀더, 광원, 초점, 위치조정

Description

광섬유용 홀더{Holder for optical fiber}

본 발명은 광섬유의 위치조정이 가능한 광섬유용 홀더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원으로부터 방출된 광선이 수렴되는 초점에 따라 광섬유의 평면위치 이동이 가능하게 하여 광섬유의 입력량을 최대화하는 광섬유용 홀더에 관한 것이다.

오늘날 여드름, 기미, 검버섯, 잡티, 흉터 및 주름, 악성종양 등의 각종 피부 질환 치료에 광선을 이용한 치료술이 널리 알려져 있다.

이러한 의료 목적의 광 치료를 위해 사용되는 광 치료장치(phototherapy device)는 일반적으로 치료를 위한 광원과 상기 광원으로부터 발생하는 광선을 환자의 치료 부위에 전달하는 광섬유를 이용한 광케이블로 구성된다.

광원들의 선택은 특수한 의료 목적의 수단 및 기술적-경제적인 면을 고려한 장비의 제작 요구 등에 의해 선택되는데, 특히 복합 작업이 필요한 경우에 단일 광원의 사용은 일반적으로 최적의 방법을 제공하지는 못하며, 이 경우 장비 개발자는 특수한 기능의 광원에 의존하거나 동시에 수 개의 광원을 사용하여 단점을 보완하게 된다.

이러한 광원으로서 다수의 광선을 면상으로 방출하는 반도체 레이저를 사용할 수 있으며, 이 반도체 레이저의 광 에너지 출력이 요구되는 출력에 미치지 못하는 경우, 단일 광원에 의해 주어진 광 에너지 출력(이하, 광 출력이라고 함)을 보강하기 위해서 사용자가 수 개의 광원을 동시에 사용할 수 있도록 하는 몇 가지 방법이 알려져 있다.

일반적으로 반도체 레이저는 전류 주입을 위한 p형 클래드층 및 n형 클래드층과, 이 클래드층들 사이에서 실질적인 광자의 유도방출이 일어나는 활성층을 구비하며, 상부 클래드층을 리지 구조로 형성시킴으로써 향상된 전류 주입 효율을 얻는 동시에 상기 리지가 활성층에서 발생한 빛의 도파로(wave guide)가 되도록 할 수 있다.

도 1은 복수의 반도체 레이저를 이용하여 광 에너지 출력을 보강한 광 출력장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

반도체 레이저의 광 출력을 보강하기 위하여, 도 1과 같은 광 출력장치는 두 개의 반도체 레이저(10)를 이용하는데, 실린더리컬 렌즈(13,14)를 통과하여 방출되는 광선이 서로 수직으로 교차하도록 제1 반도체 레이저(11)와 제2 반도체 레이저(12)를 배치하되, 각 반도체 레이저(10)에서 방출되는 광선들이 마주치지 않게 서로 다른 높이를 갖도록 설치한다. 그리고, 제2 반도체 레이저(12)의 광선을 제1 반도체 레이저(11)의 맞은 편에 위치하는 포커싱 렌즈(30)로 전향하기 위하여 거울 등의 반사판(20)을 이용한다.

이러한 광 출력장치는 포커싱 렌즈(30)를 통과하여 수렴되는 광 출력을 광섬유로 전달하여 목적에 따라 사용할 수 있도록 한다.

광섬유로 입사되는 광 출력량을 조정하기 위해 반사판(20)의 기울기 및 실린더 리컬 렌즈(13,14)와 포커싱 렌즈(30)의 위치와 모양 등을 조정할 수 있지만, 광섬유로 입사되는 광 출력량을 최대로 하기 위해서는 포커싱 렌즈(30)를 통과하여 수렴되는 광 출력의 초점에 광섬유를 일치시키는 것이 가장 효율적이다.

따라서, 포커싱 렌즈를 통과하여 수렴되는 광 출력의 초점에 광섬유를 일치시킬 수 있도록 광섬유의 위치조정에 의해 정확한 초점 고정이 가능한 광섬유용 홀더가 필요하다. 뿐만 아니라 위치가 조정된 광섬유는 외부 환경 변화에 대해서 변화가 없어야만 하므로 단단하게 고정할 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 광원으로부터 방출된 광 출력이 수렴되는 초점에 따라 광섬유를 평면이동시켜 초점과 광섬유의 단부를 정확하게 일치시킴으로써 광섬유로 입사되는 광 출력량을 최대화할 수 있는 광섬유용 홀더를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 광섬유가 삽입 고정되는 이동 플레이트; 상기 이동 플레이트가 삽입되는 안착홈이 형성되고, 상호 근접한 두 개의 외측면에 이동홀이 형성되는 지지 플레이트: 상기 이동홀에 체결되어 직선이동하며 이동 플레이트의 평면이동을 조절하는 위치조정부재; 상기 이동 플레이트의 안착홈에 삽입되어 위치조정부재에 의해 평면이동되는 이동 플레이트를 지지하는 탄성바; 상기 안착홈의 원주면 외측으로 형성되어 상기 탄성바의 양 끝단이 끼워지는 써클홈; 상기 지지 플레이트의 상단면에 밀착되게 고정되는 고정 플레이트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유용 홀더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유용 홀더를 제공한다.

바람직하게, 상기 지지 플레이트와 고정 플레이트 사이에 개재되는 밀착필름이 더 포함되는 것을 특징으로 하며,

더욱 바람직하게, 상기 지지 플레이트의 상단부 모서리 위치에 압입돌기가 구비되고, 상기 고정 플레이트의 모서리 위치에 상기 압입돌기가 압입 체결되는 압입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 상기 지지 플레이트의 안착홈 바닥면에 고정 플레이트를 관통한 고정부재가 체결되는 체결홈이 형성되고, 상기 체결홈의 위치에 대응되는 이동 플레이트의 외주면에 개구부가 복수로 마련되는 것을 특징으로 하며,

더욱 바람직하게, 상기 지지 플레이트가 상단부에 밀착되게 삽입되어 고정부재에 의해 체결되며, 상기 위치조정부재의 조작시 공구 및 작업자의 손이 들어갈 수 있는 작업가이드홈이 형성된 베이스 플레이트가 더 구비되는 것을 특징으로 한 다.

그리고 바람직하게, 상기 이동 플레이트의 평면이동이 가능하도록 안착홈의 직경을 이동 플레이트의 직경보다 4㎜ 더 크게 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 광섬유용 홀더는 광원으로부터 방출된 광 출력이 포커싱 렌즈를 통과하여 수렴되는 초점에 따라 광섬유를 평면이동시킴으로써 광섬유로 입사되는 광 출력량을 최대화하는 효과를 얻을 수 있다.

이로 인해 광섬유의 입사량으로 요구되는 광 출력량을 용이하게 획득할 수 있으며, 전력 소모가 감소되는 효과도 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.

본 발명은 의료용 레이저인 반도체 레이저 등을 광원으로 하는 광 출력장치의 광 에너지 출력(이하, 광 출력이라 함)이 광섬유에 최대로 입사되도록 하기 위하여, 광섬유를 평면이동하여 광섬유의 끝단 위치가 광 출력 초점과 일치하도록 한 다음 고정하는 광섬유용 홀더를 개시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 광섬유 홀더를 보여주는 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 광섬유 홀더를 나타낸 분해 사시도이다.

본 발명에 따라 바람직하게 구현되는 광섬유 홀더는 광섬유가 삽입 장착되는 이동 플레이트(200)와, 이동 플레이트(200)가 안착되어 이동하는 지지 플레이트(100)와, 이동 플레이트(200)의 평면위치 이동을 위한 위치조정부재(160) 및 탄성바(170)와, 지지 플레이트(100)와 결합되어 이동 플레이트(200)를 고정하는 고정 플레이트(300)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 지지 플레이트(100)가 상단부에 밀착되게 삽입 고정되는 베이스 플레이트(500)가 구비된다.

도 4는 본 발명에 따른 광섬유 홀더의 조립단계를 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 광섬유 홀더를 보여주는 단면도이다.

본 발명의 실시예에서 지지 플레이트(100)는 정사각 형상으로 마련되고, 상단부 중앙에 이동 플레이트(200)가 삽입되어 안착되는 안착홈(110)이 구비된다.

상기 안착홈(110)은 이동 플레이트(200)의 슬라이딩 이동이 가능하도록 일정 갭(gap)을 구비하기 위하여 이동 플레이트(200)보다 더 큰 사이즈로 형성되며, 본 발명의 실시예에서는 이동 플레이트(200)의 직경보다 약 4㎜ 정도 크게 형성하여 가로방향 및 세로방향으로 각각 4㎜ 씩 이동이 가능하게 한다.

이러한 안착홈의 사이즈가 상기 사이즈를 벗어나면 수렴 광학계가 가지는 한계 이동영역을 벗어나게 되어 바람직하지 않다.

그리고, 상기 지지 플레이트(100)의 일측면에는 이동 플레이트(200)의 슬라이딩 이동을 위한 위치조정부재(160)가 관통 설치되어 직선방향으로 위치조정이 가능하도록 하며, 일측면에 근접하는 다른 측면에도 위치조정부재(160)가 관통 설치되어 이동 플레이트(200)의 평면위치 이동이 가능하도록 한다.

이때, 상기 위치조정부재(160)의 삽입 혹은 탈거 정도를 조절 가능하도록 하기 위하여 지지 플레이트(100)가 가지는 상호 근접한 두 개의 외측면(일측면 및 일측면에 근접한 다른 측면)에 내주면이 나선형으로 형성되는 이동홀(120)이 형성되고, 상기 위치조정부재(160)는 렌치 등과 같이 외주면이 나선형으로 형성된다.

본 발명은 위치조정부재(160)의 삽입 및 탈거 정도에 따라 위치조정부재(160)의 끝단에 접한 이동 플레이트(200)가 가로방향 및 세로방향으로 슬라이딩 이동하여 평면위치를 조정하게 된다.

또한, 본 발명은 위치조정부재(160)가 설치된 맞은 편 측면에 이동 플레이트(200)를 지지하여 세밀한 이동이 가능하도록 하고, 위치조정부재(160)의 탈거시 이동 플레이트(200)를 복원시키는 판스프링 등과 같은 일정 길이의 탄성바(170)가 각각 설치된다. 이를 위하여 상기 안착홈(110)의 원주면 외측으로 써클홈(150)이 형성되고, 일부가 이동 플레이트(200)의 외주면에 접하는 탄성바(170)의 양 끝단이 상기 써클홈(150)에 끼워진다.

본 발명에서 지지 플레이트(100)는 고정 플레이트(300)와의 결합을 위해 안 착홈 바닥면에 나선형의 체결홈(130)들이 형성되고, 상단부 모서리 위치에는 압입돌기(140)들이 형성되며, 이동 플레이트(200)가 상기 체결홈(130)을 가리지 않도록 하기 위하여 체결홈(130)의 위치에 대응되는 이동 플레이트(200)의 외주면에 대략 반원 형상의 개구부(210)가 복수로 마련된다.

상기 이동 플레이트(200)는 상단부 중앙이 돌출되어 종방향 단면이 'T'자 형상으로 형성되며 중앙에 광섬유가 삽입되어 고정되고, 이때 광섬유의 끝단은 이동 플레이트(200)의 상단면과 일치하도록 한다.

광섬유의 끝단이 이동 플레이트(200)의 상단면과 일치하지 않으면 수렴광학계에서 빔의 진행방향의 한계 이동 범위를 벗어나게 되므로 광결함 효율에 문제가 있어 바람직하지 않다.

본 발명은 지지 플레이트(100)와 고정 플레이트(300)를 체결하기 전에 이동 플레이트(200)와 고정 플레이트(300) 사이에 밀착필름(400)을 개재하여 체결시 압축력(혹은 밀착력)을 증대하여 단단하게 결합될 수 있도록 한다.

상기 고정 플레이트(300)의 모서리 위치에는 상기 지지 플레이트(100)의 압입돌기(140)가 압입되는 압입홈(310)이 각각 형성되고, 중앙 위치에는 이동 플레이트(200)의 돌출된 상단부가 관통할 수 있도록 천공 형성된다.

본 발명에서 지지 플레이트(100) 및 베이스 플레이트(200)도 상기 이동 플레이트(200)에 삽입 고정된 광섬유가 관통할 수 있도록 일부분이 천공 형성되며, 상기 베이스 플레이트(500)에는 위치조정부재(160)의 삽입 혹은 탈거 조작시 공구 및 작업자의 손이 들어갈 수 있는 작업가이드홈(510)이 구비된다.

본 발명에서 지지 플레이트(100) 및 이동 플레이트(200)의 형상은 상기와 같은 실시예에 따라 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명에 따라 구성된 광섬유 홀더 실시예의 조립과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 홀더의 기립 등을 위한 베이스 플레이트(500)의 상단부에 지지 플레이트(100)를 삽입한 다음 볼트 등의 고정부재를 이용하여 고정한 후, 광섬유가 삽입된 이동 플레이트(200)를 지지 플레이트(100)의 안착홈(110)에 배치한다.

그 다음, 밀착필름(400)을 개재하여 고정 플레이트(300)를 지지 플레이트(100) 위에 올려 압입 고정하고, 고정 플레이트(300)를 관통하여 지지 플레이트(100)의 체결홈(130)에 결합되는 볼트 등의 고정부재로 체결한 다음, 고정부재 주위를 본딩처리하여 단단하게 고정한다.

첨부한 도 6은 본 발명에 따른 광섬유 홀더를 이용하여 제작한 고출력 반도체 레이저 광모듈의 광섬유에서의 광출력 결과를 나타낸 그래프로서, 20W급 두 개의 반도체 레이저 바를 도 1의 반도체 레이저(10)와 같이 구성하고, 본 발명에 따른 광섬유용 홀더를 사용하여 수렴렌즈(포커싱렌즈(30))에서 모여진 광을 광섬유로 집광하여 광섬유의 반대 끝에서 출력되는 광을 측정한 것이다. 이와 같이 측정된 광모듈의 광출력은 열적 열화가 생기지 않는 범위에서 입력 40W에 대해서 30W의 광출력을 얻어 75%의 커플링 효율을 얻었다. 이 이상의 커플링 효율을 얻을 수 없다면, 두 개 이상의 반도체 레이저 바가 필요할 것으로 사료되고, 그에 따라 광학적 복잡성 뿐 아니라 추가 비용이 발생하므로, 고출력 반도체 레이저 모듈의 제작에 있어서 본 발명을 적용하면 생산적인 측면과 경제적인 측면에서 효과를 얻을 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 복수의 반도체 레이저를 이용하여 광 에너지 출력을 보강한 광 출력장치를 개략적으로 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 광섬유 홀더의 일실시예를 보여주는 결합 사시도

도 3은 본 발명에 따른 광섬유 홀더의 일실시예를 보여주는 분해 사시도

도 4는 본 발명에 따른 광섬유 홀더의 조립단계를 개략적으로 보여주는 평면도

도 5는 본 발명에 따른 광섬유 홀더를 나타낸 단면도

도 6은 본 발명에 따른 광섬유 홀더를 이용하여 제작한 고출력 반도체 레이저 광모듈의 광섬유에서의 광출력 결과를 나타낸 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 지지 플레이트 110 : 안착홈

120 : 이동홀 130 : 체결홈

140 : 압입돌기 150 : 써클홈

160 : 위치조정부재 170 : 탄성바

200 : 이동 플레이트 210 : 개구부

300 : 고정 플레이트 310 : 압입홈

400 : 밀착필름 500 : 베이스 플레이트

510 : 작업가이드홈

Claims (6)

1. 광섬유가 삽입 고정되는 이동 플레이트;

   상기 이동 플레이트가 삽입되는 안착홈이 형성되고, 상호 근접한 두 개의 외측면에 이동홀이 형성되는 지지 플레이트:

   상기 이동홀에 체결되어 직선이동하며 이동 플레이트의 평면이동을 조절하는 위치조정부재;

   상기 이동 플레이트의 안착홈에 삽입되어 위치조정부재에 의해 평면이동되는 이동 플레이트를 지지하는 탄성바;

   상기 안착홈의 원주면 외측으로 형성되어 상기 탄성바의 양 끝단이 끼워지는 써클홈;

   상기 지지 플레이트의 상단면에 밀착되게 고정되는 고정 플레이트;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유용 홀더.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 지지 플레이트와 고정 플레이트 사이에 개재되는 밀착필름이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광섬유용 홀더.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 지지 플레이트의 상단부 모서리 위치에 압입돌기가 구비되고, 상기 고정 플레이트의 모서리 위치에 상기 압입돌기가 압입 체결되는 압입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유용 홀더.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 지지 플레이트의 안착홈 바닥면에 고정 플레이트를 관통한 고정부재가 체결되는 체결홈이 형성되고, 상기 체결홈의 위치에 대응되는 이동 플레이트의 외주면에 개구부가 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 광섬유용 홀더.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 지지 플레이트가 상단부에 밀착되게 삽입되어 고정부재에 의해 체결 고정되며, 상기 위치조정부재의 조작시 공구 및 작업자의 손이 들어갈 수 있는 작업가이드홈이 형성된 베이스 플레이트가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광섬유용 홀더.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 이동 플레이트의 평면이동이 가능하도록 안착홈의 직경을 이동 플레이트의 직경보다 4㎜ 더 크게 형성한 것을 특징으로 하는 광섬유용 홀더.

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