KR101352801B1 - 광결합 시스템 및 방법 - Google Patents

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정문석
박경덕
김용환
박진호
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광주과학기술원
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 빛 발생부와 광섬유를 결합시키는 광결합 시스템은 상기 광섬유의 이동에 따라 상기 광섬유의 단면에서 반사되는 산란 빛을 검출하는 산란 빛 검출부, 상기 광섬유의 일측면에 위치하여 상기 광섬유를 이동시키는 광섬유 이동부 및 상기 산란 빛 검출부에 의해 검출된 산란 빛의 세기에 기초하여 상기 광섬유 이동부를 제어하는 광섬유 이동 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 광섬유의 단면에서 발생된 레일리 산란 빛 및 라만 산란 빛 중 적어도 하나의 빛의 크기에 따라 광섬유를 이동시켜 렌즈에 의해 집속된 빛의 초점과 광섬유의 코어를 일치시킴으로써 광섬유의 출력단 상태에 관계없이 최적 광결합이 가능하다는 효과가 있다.

Description

광결합 시스템 및 방법{OPTICAL COUPLING SYSTEM AND METHOD PERFORMING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 광결합 시스템 및 방법에 관한 것이다.
광섬유는 코어 및 클래딩으로 구성되며, 코어의 굴절률을 클래딩보다 약간 크게하여 코어 내로 입사된 빛이 클래딩과의 경계면에서 전반사가 되게 함으로써 광섬유 내로 빛을 전파시키는 광소자이다. 이러한 광섬유는 작고 가벼움에도 불구하고 신호 손실이 적으면서도 큰 대역폭을 가지는 전파특성이 우수하여 광통신, 빛 발생부, 조명, 의광학 분야에 널리 사용되고 있다.
광섬유의 응용 분야에서 가장 중요한 요소는 빛을 광섬유 내로 효율적으로 결합시키는 것이다. 광섬유의 코어 사이즈가 클 경우에는 렌즈에 의해 집속된 빛의 초점과 코어를 일치시켜 광결합을 수행하는 것은 어렵지 않지만, 코어의 사이즈가 작아질 경우에는 렌즈에 의해 빛의 초점과 코어를 일치시키는데 많은 시간이 걸린다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 광결합을 위한 몇 가지 방법이 제안되었다. 하지만, 기존의 방법은 일반적으로 사용되지 않는 특수 구조의 렌즈를 이용하거나 광섬유의 끝단면의 형태를 변형하여 광결합을 수행하였으나 제작 과정이 복잡하며 모든 경우의 광섬유에 적용할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 렌즈에 의해 집속된 빛과 광섬유의 코어 중심을 최적 정렬하는 방법에 관한 연구가 요구되었다. 일반적으로, 광섬유의 위치를 바꿔가며 광섬유의 반대쪽 끝단에서 광량을 모니터링 하여 광섬유에 빛을 결합시키는 방법이 사용된다. 하지만, 이러한 방법은 광섬유의 반대쪽 끝단에서 광량을 확인할 수 없는 소자일 경우에 활용이 불가능하며, 여러 차례 반복 정렬을 거쳐야 하기 때문에 시간 소모가 크다는 문제점이 있다.
이에, 렌즈에 의해 집속된 빛과 광섬유의 코어 중심을 최적 정렬할 수 있는 광결합 시스템 및 방법에 대한 개발이 절실히 필요한 실정이다.
본 발명의 일 실시예에는 광섬유의 위치에 따라 광섬유의 단면에서 발생된 레일리 산란 세기를 나타낸 그래프에 기초하여 레일리 산란 세기가 가장 큰 위치로 광섬유의 Z축을 이동시킴으로써 광섬유의 Z축 정렬을 최적화할 수 있는 광결합 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에는 광섬유의 위치에 따라 광섬유의 단면에서 발생된 라만 산란 세기를 나타낸 그래프에 기초하여 라만 산란 세기가 가장 큰 위치의 최대 세기의 절반의 세기를 갖는 두 위치의 중간 위치로 광섬유의 X축 및 Y축을 각각 이동시킴으로써 렌즈에 의해 집속되는 빛의 광축을 광섬유의 코어의 중심에 정렬할 수 있는 광결합 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 광섬유의 단면에서 발생된 레일리 산란 빛 및 라만 산란 빛 중 적어도 하나의 빛의 크기에 따라 광섬유를 이동시켜 렌즈에 의해 집속된 빛의 초점과 광섬유의 코어를 일치시킴으로써 광섬유의 출력단 상태에 관계없이 최적 광결합이 가능한 광결합 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 빛 발생부와 광섬유를 결합시키는 광결합 시스템은 상기 광섬유의 이동에 따라 상기 광섬유의 단면에서 반사되는 산란 빛을 검출하는 산란 빛 검출부, 상기 광섬유의 일측면에 위치하여 상기 광섬유를 이동시키는 광섬유 이동부 및 상기 산란 빛 검출부에 의해 검출된 산란 빛의 세기에 기초하여 상기 광섬유 이동부를 제어하는 광섬유 이동 제어부를 포함한다.
상기 산란 빛 검출부 상기 빛 발생부에서 조사된 빛과 동일한 에너지를 가지는 제1 산란 빛 및 상기 빛 발생부에서 조사된 빛과 다른 에너지를 가지는 제2 산란 빛 중 적어도 하나의 산란 빛을 검출할 수 있다.
상기 제1 산란 빛 및 제2 산란 빛 각각은 레일리 산란(Rayleigh scattering) 빛 또는 라만 산란 빛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광섬유 이동 제어부는 상기 광섬유의 위치에 따른 제1 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 큰 위치로 상기 광섬유를 이동시키도록 상기 광섬유 이동부를 제어할 수 있다.
상기 광섬유 이동 제어부는 상기 광섬유의 위치에 따른 제2 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 큰 위치의 최대 세기의 절반의 세기를 갖는 두 위치의 중간 위치로 상기 광섬유를 이동시키도록 상기 광섬유 이동부를 제어할 수 있다.
상기 광섬유 이동 제어부는 상기 광섬유가 특정 축 방향으로 이동되도록 상기 광섬유 이동부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 빛 발생부와 광섬유를 결합시키는 광결합 시스템에서 수행되는 광결합 방법은 상기 광섬유의 이동에 따라 상기 광섬유의 단면에서 반사되는 산란 빛을 검출하는 단계 및 상기 검출한 산란 빛의 세기에 기초하여 상기 광섬유를 이동시키는 단계를 포함한다.
상기 광섬유의 단면에서 반사되는 산란 빛을 검출하는 단계는 상기 빛 발생부에서 조사된 빛과 동일한 에너지를 가지는 제1 산란 빛 및 상기 빛 발생부에서 조사된 빛과 다른 에너지를 가지는 제2 산란 빛 중 적어도 하나의 산란 빛을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 산란 빛 및 제2 산란 빛 각각은 레일리 산란(Rayleigh scattering) 빛 또는 라만 산란 빛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광섬유를 이동시키는 단계는 상기 광섬유의 위치에 따른 제1 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 큰 위치로 상기 광섬유를 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 광섬유를 이동시키는 단계는 상기 광섬유의 위치에 따른 제2 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 위치의 최대 세기의 절반의 세기를 갖는 두 위치의 중간 위치로 상기 광섬유를 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 광섬유를 이동시키는 단계는 상기 광섬유가 특정 축 방향으로 이동되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광섬유의 위치에 따라 광섬유의 단면에서 발생된 레일리 산란 세기를 나타낸 그래프에 기초하여 레일리 산란 세기가 가장 큰 위치로 광섬유의 Z축을 이동시킴으로써 광섬유의 Z축 정렬을 최적화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광섬유의 위치에 따라 광섬유의 단면에서 반사된 라만 산란 세기를 나타낸 그래프에 기초하여 라만 산란 세기가 가장 큰 위치의 최대 세기의 절반의 세기를 갖는 두 위치의 중간 위치로 광섬유의 X축 및 Y축을 각각 이동시킴으로써 렌즈에 의해 집속되는 빛의 광축을 광섬유의 코어의 중심에 정렬할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광섬유의 단면에서 발생된 레일리 산란 빛 및 라만 산란 빛 중 적어도 하나의 빛의 크기에 따라 광섬유를 이동시켜 렌즈에 의해 집속된 빛의 초점과 광섬유의 코어를 일치시킴으로써 광섬유의 출력단 상태에 관계없이 최적 광결합이 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광결합 시스템을 설명하기 위해 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 있는 광섬유의 단면에서 발생된 산란 빛을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 광섬유의 코어와 클래딩에서 발생된 빛의 세기 차이를 설명하기 위해 도시한 참조도이다.
도 4는 도 1의 광결합 시스템의 성능을 테스트한 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광결합 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광결합 시스템을 설명하기 위해 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광결합 시스템(100)은 빛 발생부(110), 렌즈(120), 광섬유(130), 산란 빛 검출부(140), 광섬유 이동부(150) 및 광섬유 이동 제어부(151)를 포함한다.
빛 발생부(110)는 소정 크기의 파장을 가지는 빛을 조사하고, 렌즈(120a)는 빛 발생부(110)에서 조사된 빛을 광섬유(130)의 단면에 집속시킨다.
광섬유(130)는 렌즈(120a)에 의한 집속된 빛을 다른 쪽으로 전달시킨다. 일 실시예에서, 광섬유(130)는 코어(131) 및 클래딩(133)을 포함할 수 있다. 코어(131)는 광섬유(130)에서 빛이 흐르는 중심 부분이고 클래딩(133)은 코어(131)를 감싸고 있으며, 코어(131)의 굴절률은 클래딩(133)의 굴절률보다 크다. 광섬유(130)는 코어(131)와 클래딩(133)의 경계 면에서 발생하는 전반사를 통하여 코어(131)의 한쪽 끝에 입사한 빛을 다른 쪽으로 전달시킨다.
산란 빛 검출부(140)는 광섬유의 단면에서 발생된 산란 빛을 검출한다. 일 실시예에서, 산란 빛 검출부(140)는 광섬유(130)의 단면에서 발생된 제1 산란 빛을 검출할 수 있고, 제1 산란 빛은 렌즈(120a)에 의해 집속된 빛과 동일한 에너지를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 산란 빛은 레일리 산란(Rayleigh scattering) 빛일 수 있다. 다른 일 실시예에서, 산란 빛 검출부(140)는 광섬유(130)의 단면에서 발생된 제2 산란 빛을 검출할 수 있고, 제2 산란 빛은 렌즈(120a)에 의해 집속된 빛과 다른 에너지를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 산란 빛은 라만 산란(Raman scattering) 빛일 수 있다. 이러한 제2 산란 빛의 에너지는 원래의 빛의 에너지보다 작거나 클 수 있다.
일 실시예에서, 산란 빛 검출부(140)는 광섬유(130)의 이동에 따라 광섬유(130)의 단면에서 발생된 빛을 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 산란 빛 검출부(140)는 Z축으로 이동된 광섬유(130)의 단면에서 발생된 제1 산란 빛을 검출할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 산란 빛 검출부(140)는 X축으로 이동된 광섬유(130)의 단면에서 발생된 제2 산란 빛을 검출할 수 있다. 또 다른 일 실시예에서, 산란 빛 검출부(140)는 Y축으로 이동된 광섬유(130)의 단면에서 발생된 제2 산란 빛을 검출할 수 있다.
광섬유 이동부(150)는 광섬유(130)의 일 측면에 위치하여 광섬유(130)를 이동시킨다. 일 실시예에서, 광섬유 이동부(150)는 광섬유(130)을 특정 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 광섬유 이동부(150)는 광섬유(130)를 X축, Y축 및 Z축 중 어느 하나의 방향으로 이동시킬 수 있다.
광섬유 이동 제어부(151)는 광섬유 이동부(150)를 제어하여 렌즈(120a)에 의해 집속한 빛의 초점과 광섬유(130)의 코어(131)을 일치시킬 수 있다.
광섬유 이동 제어부(151)는 광섬유(130)의 단면에서 발생된 산란 빛의 세기에 기초하여 광섬유(130)의 이동을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 광섬유 이동 제어부(151)는 광섬유(130)가 특정 축 방향으로 이동되도록 광섬유 이동부(150)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 렌즈(120)에 의해 집속된 빛의 초점과 광섬유(130)의 단면의 위치를 일치시키기 위하여, 광섬유 이동 제어부(151)는 광섬유(130)가 Z축 방향으로 이동되도록 광섬유 이동부(150)를 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 렌즈(120)에 의해 집속되어 입사되는 빛의 광축을 코어(131)의 X축 중심에 일치시키기 위하여, 광섬유 이동 제어부(151)는 광섬유(130)가 X축 방향으로 이동되도록 광섬유 이동부(150)를 제어할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 렌즈(120)에 의해 집속되어 입사되는 빛의 광축을 코어(131)의 Y축 중심에 일치시키기 위하여, 광섬유 이동 제어부(151)는 광섬유(130)가 Y축 방향으로 이동되도록 광섬유 이동부(150)를 제어할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 광섬유 이동 제어부(151)는 광섬유의 위치에 따른 제1 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 큰 위치로 광섬유(130)가 이동되도록 광섬유 이동부(150)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 광섬유(130)가 Z축 방향으로 렌즈(120)로부터 초첨 거리만큼 떨어진 위치에 있을 때 산란 빛 검출부(140)에 의하여 산란 세기가 가장 큰 산란 빛이 검출되었다면, 광섬유 이동 제어부(151)는 광섬유(130)가 Z축 방향으로 해당 위치까지 이동되도록 광섬유 이동부(150)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 광섬유(130)의 단면은 렌즈(120)에 의해 집속된 빛의 초점과 일치될 수 있다.
다른 일 실시예에서, 광섬유 이동 제어부(151)는 광섬유의 위치에 따른 제2 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 위치와 상기 최대 세기의 절반의 세기를 갖는 두 위치의 중간 위치로 광섬유(130)가 이동되도록 광섬유 이동부(150)를 제어할 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 광섬유의 단면에서 발생된 산란 빛을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 빛 발생부(110)에서 조사된 빛은 렌즈(120a)를 통하여 광섬유(130)의 단면에 집속된다. 렌즈(120a)에 의해 집속된 빛의 초점과 광섬유(130)의 코어(131)의 위치가 일치하지 않으면 광섬유(130)의 단면에서 빛이 반사되어 산란 빛 검출부(140)쪽으로 이동된다.
광섬유(130)의 단면에서 산란된 빛은 원래의 빛의 에너지를 가지며 산란되거나 원래의 빛의 에너지가 아닌 다른 에너지를 가지면서 산란될 수 있다. 광섬유(130)의 단면에서 산란된 빛 중 원래의 빛의 에너지를 가지며 산란되는 빛은 레일리 산란 빛(210)이고, 원래의 빛의 에너지가 아닌 다른 에너지를 가지면서 산란되는 빛은 라만 산란 빛(220)이다.
도 3은 도 1에 있는 광섬유의 코어와 클래딩에서 발생된 빛의 세기 차이를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 광섬유(130)의 코어(131)에서 클래딩(133)보다 산란 세기가 큰 빛이 발생하는지 여부를 확인하기 위하여, 코어(131)에는 GeO2를 도핑하였다. 코어(131)는 GeO2 분자의 산소결핍에 의하여 빛에 대하여 광감응성을 가지게 된다. 광섬유(130)는 코어(131)와 클래딩(133)의 직경이 각각 9, 125 um인 싱글모드 광섬유가 사용되었다.
참조 번호(310)는 산란 빛이 발생되는 광섬유(130)의 단면을 나타내고, 참조번호(320)는 광섬유(130)의 단면에서 발생된 라만 산란 빛의 세기를 측정한 이미지이고, 참조 번호(330)는 광섬유(130)의 코어(131)와 클래딩(133) 각각에서 발생된 라만 산란 빛의 스펙트럼을 나타내는 그래프이고, 참조번호(340)는 광섬유(130)의 코어(131)와 클래딩(133) 각각에서 발생된 레일리 산란 빛의 세기를 측정한 이미지이다. 참조 번호(320)를 통해 GeO2가 도핑된 코어(131)에서 세기가 큰 산란이 발생하였으며, 코어(131)의 중심에서 세기가 가장 큰 산란이 발생하였다는 것을 확인할 수 있고, 참조 번호(340)를 통해 라만 산란의 세기와 동시에 측정된 레일리 산란의 세기는 광섬유(130)의 코어(131)와 클래딩(133)에서 아무런 차이가 발생하지 않았다는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 도 1의 광결합 시스템의 성능을 테스트한 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 광결합 시스템의 성능 테스트에서는 광섬유(130)의 코어(131)에서 클래딩(133)보다 산란 세기가 큰 산란이 발생하는지 여부를 확인하기 위하여 코어(131)에 GeO2를 도핑하였다. 코어(131)는 GeO2 분자의 산소결핍에 의하여 빛에 대하여 광감응성을 가지게 된다. 테스트에 사용된 광섬유(130)는 코어(131)와 클래딩(133)의 직경이 각각 9, 125 um인 싱글모드 광섬유에 해당할 수 있다.
참조 번호(410)는 Z축 방향으로 이동된 광섬유(130)의 위치에 따라 광섬유(130)의 단면에서 발생된 레일리 산란 빛의 세기를 나타내는 그래프이다. 그래프의 X축은 Z축 방향으로 이동된 광섬유(130)의 위치를 나타내고, Y축은 광섬유(130)가 해당 위치에 있을 경우 광섬유(130)의 단면에서 발생된 레일리 산란 빛의 세기를 나타낸다.
그래프를 참조하면, 광섬유(130)가 Z축 방향으로 이동하여 렌즈(120)로부터 초첨 거리만큼 떨어진 위치에 있을 때 산란 빛 검출부(140)에 의하여 산란 세기가 가장 큰 산란 빛이 검출되었다는 것을 알 수 있다. 이러한 테스트 결과에 따라 광섬유 이동 제어부(151)는 광섬유(130)가 피사계 심도(depth of field)인 500 nm 정도의 공간분해능으로 광섬유(130)의 이동을 제어함으로써 광축에 대한 초점 위치를 정렬할 수 있다.
참조 번호(420)는 X축 방향으로 이동된 광섬유(130)의 위치에 따라 광섬유(130)의 단면에서 발생된 라만 산란 빛의 세기를 나타내는 그래프이고, 참조 번호(430)는 Y축 방향으로 이동된 광섬유(130)의 위치에 따라 광섬유(130)의 단면에서 발생된 라만 산란 빛의 세기를 나타내는 그래프이다. 이러한 그래프들(420, 430)은 코어(131)의 중심을 기준으로 좌우 대칭적인 형태이다. 이러한 테스트 결과에 따라 광섬유 이동 제어부(151)는 산란 세기가 가장 큰 산란 빛을 검출한 위치(421)와 해당 산란 세기의 절반의 크기에 해당하는 산란 빛을 검출한 두 위치(423, 425)의 중간 위치로 광섬유(130)의 X축을 이동시키도록 광섬유 이동부(150)를 제어함으로써 렌즈(120)에 의한 빛의 집속점을 코어(131)의 중심에 정확하게 정렬할 수 있었다. 또한, 광섬유 이동 제어부(151)는 산란 세기가 가장 큰 산란 빛을 검출한 위치(431)와 해당 산란 세기의 절반의 크기에 해당하는 산란 빛을 검출한 두 위치(433, 435)의 중간 위치로 광섬유(130)의 Y축을 이동시키도록 광섬유 이동부(150)를 제어함으로써 렌즈(120)에 의한 빛의 집속점을 코어(131)의 중심에 정확하게 정렬할 수 있었다.
이러한 광결합 시스템은 측정하는 영역의 크기와 픽셀 수에 따라서 차이가 있긴 하지만 X축, Y축 Z축 방향으로 이동되는 광섬유(130)의 단면에서 발생하는 산란 빛의 산란 세기 분포 그래프만 측정하면 되므로 짧은 시간 이내에 광섬유(130)에 최적 광결합이 가능하다.
이하에서는 도 5를 참조하여 광결합 방법에 대하여 설명한다. 후술될 광결합 방법은 전술한 광결합 시스템에서 수행되므로, 서로 상응하는 내용에 대해서는 중복하여 설명하지 않으나, 당업자는 전술한 기재로부터 본 발명에 따른 광결합 방법의 일 실시예를 이해할 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광결합 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 광결합 시스템은 빛 발생부에서 조사된 빛을 광섬유의 단면에 집속시킨다(단계 S510).
광결합 시스템은 광섬유의 이동에 따라 광섬유의 단면에서 반사되는 산란 빛을 검출한다(단계 S520). 단계 S520에 대한 일 실시예에서, 광결합 시스템은 광섬유를 특정 축 방향으로 이동시키면서 광섬유의 단면에서 반사되는 산란 빛을 검출할 수 있다. 예를 들어, 광결합 시스템은 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향 중 적어도 하나의 방향으로 광섬유를 이동시키면서 광섬유의 단면에서 반사되는 산란 빛을 검출할 수 있다.
광결합 시스템은 광섬유(130)의 단면에서 발생된 산란 빛의 세기에 기초하여 광섬유를 이동시킨다(단계 S530). 단계 S530에 대한 일 실시예에서, 광결합 시스템은 광섬유(130)의 단면에서 발생된 산란 빛의 세기가 가장 큰 위치로 광섬유를 이동시킬 수 있다. 단계 S530에 대한 다른 일 실시예에서, 광결합 시스템은 광섬유(130)의 단면에서 발생된 산란 빛의 세기가 가장 큰 위치의 최대 세기의 절반의 세기를 갖는 두 위치의 중간 위치로 광섬유를 이동시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예서는 광섬유의 위치에 따라 광섬유의 단면에서 발생한 레일리 산란 세기를 나타낸 그래프에 기초하여 레일리 산란 세기가 가장 큰 위치로 광섬유의 Z축을 이동시키고, 라만 산란 세기를 나타낸 그래프에 기초하여 라만 산란 세기가 가장 큰 위치의 최대 세기의 절반 세기를 갖는 두 위치의 중간으로 광섬유의 X축 및 Y축을 각각 이동시킴으로써 렌즈에 의해 집속된 빛의 초점과 광섬유의 코어를 일치시킴으로써 광섬유의 출력단 상태에 관계없이 최적 광결합이 가능하다는 효과가 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 광결합 시스템
110: 빛 발생부
120: 렌즈
130: 광섬유
140: 산란 빛 검출부
150: 광섬유 이동부
151: 광섬유 이동 제어부

Claims (12)

  1. 빛 발생부와 광섬유를 결합시키는 광결합 시스템에 있어서,
    상기 광섬유의 이동에 따라 상기 광섬유의 단면에서 발생되는 산란 빛을 검출하는 산란 빛 검출부;
    상기 광섬유의 일측면에 위치하여 상기 광섬유를 이동시키는 광섬유 이동부; 및
    상기 산란 빛 검출부에 의해 검출된 산란 빛의 세기에 기초하여 상기 광섬유 이동부를 제어하는 광섬유 이동 제어부를 포함하고,
    상기 광섬유 이동 제어부는 상기 광섬유의 위치에 따른 상기 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 큰 위치 또는 빛의 세기가 가장 큰 위치의 최대 세기의 절반의 세기를 갖는 두 위치의 중간 위치 중 어느 하나의 위치로 상기 광섬유를 이동시키도록 상기 광섬유 이동부를 제어하는 광결합 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산란 빛 검출부는
    상기 빛 발생부에서 조사된 빛과 동일한 에너지를 가지는 제1 산란 빛 및 상기 빛 발생부에서 조사된 빛과 다른 에너지를 가지는 제2 산란 빛 중 적어도 하나의 산란 빛을 검출하는 것을 특징으로 하는 광결합 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 산란 빛 및 제2 산란 빛 각각은
    레일리 산란(Rayleigh scattering) 빛 또는 라만 산란 빛 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결합 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 광섬유 이동 제어부는
    상기 광섬유의 위치에 따른 제1 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 큰 위치로 상기 광섬유를 이동시키도록 상기 광섬유 이동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광결합 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 광섬유 이동 제어부는
    상기 광섬유의 위치에 따른 제2 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 큰 위치의 최대 세기의 절반의 세기를 갖는 두 위치의 중간 위치로 상기 광섬유를 이동시키도록 상기 광섬유 이동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광결합 시스템.
  6. 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유 이동 제어부는
    상기 광섬유가 특정 축 방향으로 이동되도록 상기 광섬유 이동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광결합 시스템.
  7. 빛 발생부와 광섬유를 결합시키는 광결합 시스템에서 수행되는 광결합 방법에 있어서,
    상기 광섬유의 이동에 따라 상기 광섬유의 단면에서 발생되는 산란 빛을 검출하는 단계; 및
    상기 검출한 산란 빛의 세기에 기초하여 상기 광섬유를 이동시키는 단계를 포함하고,
    상기 광섬유를 이동시키는 단계는
    상기 광섬유의 위치에 따른 상기 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 큰 위치 또는 빛의 세기가 가장 큰 위치의 최대 세기의 절반의 세기를 갖는 두 위치의 중간 위치 중 어느 하나의 위치로 상기 광섬유를 이동시키는 단계를 포함하는 광결합 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광섬유의 단면에서 발생되는 산란 빛을 검출하는 단계는
    상기 빛 발생부에서 조사된 빛과 동일한 에너지를 가지는 제1 산란 빛 및 상기 빛 발생부에서 조사된 빛과 다른 에너지를 가지는 제2 산란 빛 중 적어도 하나의 산란 빛을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광결합 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 산란 빛 및 제2 산란 빛 각각은
    레일리 산란(Rayleigh scattering) 빛 또는 라만 산란 빛 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광결합 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 광섬유를 이동시키는 단계는
    상기 광섬유의 위치에 따른 제1 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 큰 위치로 상기 광섬유를 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광결합 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 광섬유를 이동시키는 단계는
    상기 광섬유의 위치에 따른 제2 산란 빛의 세기에 대한 그래프에서 빛의 세기가 가장 큰 위치의 최대 세기의 절반의 세기를 갖는 두 위치의 중간 위치로 상기 광섬유를 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광결합 방법.
  12. 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유를 이동시키는 단계는
    상기 광섬유가 특정 축 방향으로 이동되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광결합 방법.
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