KR101674111B1 - 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법 - Google Patents

광섬유 어레이 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고출력 레이저에 사용되는 복수 개의 광섬유를 배열하기 위한 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 레이저는 고출력의 레이저 빔을 전송하는 광섬유를 복수 개로 배열한 광섬유 어레이로서, 중심부에 길이 방향으로 형성되는 코어 및 상기 코어의 외주 면에 길이 방향으로 형성되는 클래딩을 포함하는 복수 개의 광섬유; 상기 광섬유보다 큰 직경을 가지며, 상기 광섬유의 출력단에 각각 부착되는 복수 개의 엔드 캡; 상기 복수 개의 광섬유를 광학적으로 정렬하도록 상기 복수 개의 엔드 캡을 수용하며, 각 엔드 캡과 일체로 형성되는 어레이 블록을 포함한다.

Description

광섬유 어레이 및 이의 제조 방법{FIBER ARRAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고출력 레이저에 사용되는 복수 개의 광섬유를 배열하기 위한 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
광섬유 레이저는 높은 레이저 출력 수준에서도 우수한 월 플러그(wall-plug) 효율과 높은 빔 품질을 유지함으로써 레이저 분야에서 많은 관심을 받고 있다.
고출력 광섬유 레이저의 경우, 높은 출력으로 인하여 각 구성품에 손상이 일어날 수 있다. 일반적으로 광섬유의 표면에서 손상 문턱 출력값은 광섬유 매질 내의 손상 문턱 출력값에 비하여 약 10배 정도 작다. 따라서, 광섬유 내부의 높은 광출력은 광섬유 출력단의 표면에서 표면 손상을 일으킨다. 이를 해결하기 위하여, 고출력 광섬유 레이저의 출력단에서는 빔을 확대하여 단위 면적당 에너지 크기를 낮추게 된다.
또한, 출력되는 광섬유 레이저가 광섬유의 출력단을 통과하면서 의도하지 않은 되반사(retro-reflection)가 발생하면, 되반사 빔은 광섬유 증폭기 또는 공진기로 유입되어 레이저 시스템의 출력 증폭 효율을 감소시킨다. 특히, 첨두 출력이 높은 레이저에서는 되반사 빔이 증폭기 또는 공진기로 유입되면서 펌프 레이저 다이오드를 포함한 광섬유 레이저의 광 부품들의 손상을 유발시킨다. 따라서, 광섬유 레이저 및 증폭기의 신뢰성을 높일 수 있도록 고출력 광섬유 레이저의 출력단에는 고출력을 위한 엔드 캡(end cap)을 부착해 주어야 한다.
종래에는, 광 통신이나 저출력 레이저에 사용되는 광섬유들을 정밀하게 정렬시키기 위하여 실리카 또는 실리콘을 사용하여 기계가공 또는 KOH(Potassium hydroxide) 습식 식각 방법 등으로 정밀한 V-홈(v-groove)들을 만든 후 여기에 광섬유들을 정렬시킴으로써 광섬유 어레이를 제작하였다.
그러나, 상기한 바와 같이 종래의 저출력용 레이저에 사용되는 광섬유와는 달리 고출력 광섬유 레이저의 출력단에는 엔드 캡이 부착된다.
이러한 엔드 캡이 부착된 광섬유를 고정하기 위하여 종래와 같이 V-홈을 형성하여 광섬유들을 정렬하는 방법을 사용하는 경우 엔드 캡을 정렬하기 위한 V-홈과 광섬유를 정렬하기 위한 V-홈을 각각 제작하여야 한다. 따라서, 경우 각 V-홈을 동시에 제작하여 단차 없이 조립하기 어려우며, 제작시 단차가 발생하는 경우 일반적으로 유리 재질로 형성되는 광섬유의 특성상 광섬유가 파손될 수도 있다.
뿐만 아니라, 저출력 레이저용 광섬유에 비하여 고출력 레이저용 광섬유의 직경은 보다 크게 형성되어 광섬유의 외경이 균일한 크기를 갖도록 정밀하게 제작하기 어려워 1㎛ 이내의 정밀도를 만족하기 어려운 문제점이 존재한다.
KR 10-2004-0036212 A
본 발명은 고출력 레이저에 사용되는 복수의 광섬유를 정밀하게 배열할 수 있는 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이는 고출력의 레이저 빔을 전송하는 광섬유를 복수 개로 배열한 광섬유 어레이로서, 중심부에 길이 방향으로 형성되는 코어 및 상기 코어의 외주 면에 길이 방향으로 형성되는 클래딩을 포함하는 복수 개의 광섬유; 상기 광섬유보다 큰 외경을 가지며, 상기 광섬유의 출력단에 각각 부착되는 복수 개의 엔드 캡; 및 상기 복수 개의 광섬유를 광학적으로 정렬하여 수용하며, 각 엔드 캡과 일체로 형성되는 어레이 블록을 포함한다.
상기 엔드 캡 및 어레이 블록은 동일한 재질을 포함할 수 있다.
상기 엔드 캡 및 어레이 블록의 재질은 합성 석영(synthetic quartz)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이의 제조 방법은 고출력의 레이저 빔을 전송하는 광섬유를 복수 개로 배열하기 위한 광섬유 어레이의 제조 방법으로서, 상기 복수 개의 광섬유의 출력단에 각각 엔드 캡을 부착하는 과정; 출력 면 및 상기 출력 면의 반대 측인 결합 면을 가지는 어레이 블록을 마련하는 과정; 상기 어레이 블록의 결합 면에 복수 개의 삽입공을 형성하는 과정; 및 상기 복수 개의 삽입공에 상기 엔드 캡을 각각 삽입하고 융착하는 과정을 포함한다.
상기 어레이 블록에 형성되는 삽입공의 내경은 상기 광섬유의 출력단에 부착되는 엔드 캡의 외경의 1.5 내지 2배의 범위로 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 엔드 캡을 각각 삽입하고 융착하는 과정은, 상기 복수 개의 삽입공에 각각의 엔드 캡을 순차적으로 삽입하고 융착할 수 있다.
상기 각각의 엔드 캡을 순차적으로 삽입하고 융착하는 과정은, 하나의 삽입공에 먼저 엔드 캡을 삽입하고 융착한 후, 다음 엔드 캡을 다른 삽입공에 삽입하여 상기 융착된 엔드 캡의 광섬유 코어와 광학적으로 정렬한 후 융착할 수 있다.
상기 복수 개의 엔드 캡을 각각 삽입하고 융착하는 과정은, 상기 엔드 캡 및 상기 어레이 블록 중 적어도 하나와 동일한 재질을 포함하는 파우더에 의하여 융착할 수 있다.
상기 어레이 블록의 출력 면을 연마하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법에 의하면, 엔드 캡이 부착된 복수 개의 광섬유를 어레이 블록에 일체로 형성함으로써, 고출력의 광섬유 레이저에 사용되는 복수 개의 광섬유를 1㎛ 이내의 정밀도를 가지도록 안정적으로 정렬할 수 있다.
또한, 어레이 블록은 복수 개의 엔드 캡과 동일한 재질로 일체 형성되어, 높은 레이저 저항력을 가지며 고출력의 광섬유 레이저로부터 출력되는 단위 면적당 에너지 크기를 낮출 수 있게 되고, 출력되는 광섬유 레이저의 되반사로 인한 광 부품의 손상을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법에 의하면, 간단한 구조로 제조되어 양산이 용이하며, 외부 충격 또는 진동에 대하여 향상된 내구성을 가질 수 있다.
도 1은 저출력 레이저용 광섬유 어레이의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이의 출력단의 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이의 제조 방법을 나타내는 공정도.
도 5는 광섬유의 출력단에 부착되는 엔드 캡이 삽입공 내에서 정렬되는 모습을 설명하기 위한 도면.
본 발명에 따른 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법은 고출력을 위하여 필수적으로 엔드 캡이 부착되는 복수의 광섬유를 정밀하게 배열하여 고정할 수 있는 기술적 특징을 제시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 저출력 레이저용 광섬유 어레이의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 저출력 레이저용 광섬유 어레이는 실리콘 기판상에 광섬유가 정렬되는 V-홈(12)들을 포함하는 광섬유 정렬부분(10)과 상기 광섬유 정렬부분(10)으로부터 연장되어 광섬유 자켓(32)을 안착하는 자켓 안착부(20)를 포함하는 V-홈 블럭에 복수 개의 광섬유(30)가 일정한 간격으로 안착되어 구성된다.
즉, 저출력 레이저용 광섬유 어레이의 경우 저출력 레이저에 사용되는 광섬유(30)들을 정밀하게 정렬시키기 위하여 실리카 또는 실리콘을 사용하여 기계가공 또는 KOH(Potassium hydroxide) 습식 식각 방법 등으로 정밀한 V-홈(v-groove: 12)들을 만든 후 여기에 광섬유(30)들을 정렬시킴으로써 광섬유 어레이를 제작하였다.
저출력 레이저용 광섬유의 코어 직경은 5 내지 10㎛이고, 클래딩 직경은 125㎛이며, kW급의 출력을 발생시킨다. 이러한 저출력 레이저용 광섬유의 경우에도 엔드 캡(미도시)을 부착할 수도 있으나, 이에 적용되는 엔드 캡은 일반적으로 클래딩의 직경과 거의 비슷한 직경을 갖는다. 따라서, 이러한 저출력 레이저용 광섬유의 경우 클래딩의 직경이 작고, 엔드 캡이 부착되는 경우에도 상기 클래딩과의 직경 차이가 작기 때문에 코어의 중심 간의 편심이 작고, 길이 및 회전 방향의 각도 오차도 매우 작다.
이에 반해, 고출력 레이저용 광섬유는 수십 kW 이상 내지 MW급 레이저를 발생시키며, 이에 사용되는 대구경의 광섬유의 코어 직경은 15 내지 100㎛이고, 클래딩 직경은 400 내지 800㎛이다. 이러한 고출력 레이저용 광섬유의 출력단에서 단위 면적당 레이저 빔의 세기를 낮추어 출력하기 위하여는 출력단의 손상을 방지하기 위하여 mm 수준의 직경을 갖는 엔드 캡이 필요하다. 그러나, mm 수준의 직경을 갖는 엔드 캡을 사용하는 경우 엔드 캡의 직경과 광섬유의 직경 차이가 매우 크기 때문에 기존의 방법으로는 코어의 중심을 광학적으로 정렬하기 어렵고, 광섬유의 길이 및 회전 방향으로 큰 오차가 발생하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이의 출력단의 모습을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 레이저는 고출력의 레이저 빔을 전송하는 광섬유(100)를 복수 개로 배열한 광섬유 어레이로서, 중심부에 길이 방향으로 형성되는 코어(110) 및 상기 코어(110)의 외주 면에 길이 방향으로 형성되는 클래딩을 포함하는 복수 개의 광섬유(100); 상기 광섬유(100)보다 큰 외경을 가지며, 상기 광섬유(100)의 출력단에 각각 부착되는 복수 개의 엔드 캡(200); 상기 복수 개의 엔드 캡(200)을 내부에 수용하며, 각 엔드 캡(200)과 일체로 형성되는 어레이 블록(300)을 포함한다.
각 광섬유(100)는 중심부에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 코어(110) 및 상기 코어(110)를 동일한 축으로 둘러싸도록 길이 방향으로 형성되는 코어(110)를 포함한다. 또한, 상기 광섬유(100)는 클래드(120)를 둘러싸는 공기층(미도시), 상기 공기층을 둘러싸서 유지하는 리테이닝 층(미도시) 및 상기 리테이닝 층을 둘러싸고 있는 코팅층 등을 추가로 구비할 수도 있으며, 광섬유(100)를 수분과 부식으로부터 보호하기 위한 실리콘 재질의 광섬유 자켓(150)이 일부 피복되어 형성될 수도 있음은 물론이다.
코어(110)는 Nd3 +와 같은 희토류 원소 이온으로 도핑된 석영 유리로 형성될 수 있으며, 상기 클래드(120)는 석영 유리로 형성될 수 있다. 이와 같은 광섬유(100)의 구성과 관련하여는 다수의 기술이 공지되어 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
각 엔드 캡(200)은 광섬유(100)보다 큰 외경, 보다 상세하게는 광섬유(100)의 클래드(120)보다 큰 외경을 가지며, 실질적으로 원통형인 본체로 형성된다. 상기 엔드 캡(200)의 일 단면은 상기 광섬유(100)의 출력단에 융접 또는 융착되어 부착된다. 엔드 캡(200)은 투명하고, 높은 레이저 저항력을 가질 뿐만 아니라 광섬유(100)의 베이스 재료인 석영 유리에 우수한 융접 능력을 가지는 합성 석영(synthetic quartz)을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
어레이 블록(300)은 상기 복수 개의 엔드 캡(200)을 광학적으로 정렬하여 내부에 수용하며, 각 엔드 캡(200)과 일체로 형성된다. 어레이 블록(300)의 일면에는 상기 광섬유(100)의 출력단에 각각 부착되는 복수 개의 엔드 캡(200)을 수용하기 위한 삽입공(350)이 형성되며, 상기 삽입공(350)에는 각각 엔드 캡(200)이 삽입 융착되어 어레이 블록(300)과 엔드 캡(200)이 일체로 형성된다. 또한, 상기 엔드 캡(200)이 삽입 융착되는 일면과 반대측 면은 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 등의 방법으로 연마되어 출력 면을 형성한다. 상기 출력 면은 광축에 수직하거나 또는 비스듬하게 형성될 수 있으며, 볼록한 렌즈의 형상을 가질 수도 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 어레이 블록(300)은 복수 개의 광섬유(100)가 광학적으로 정렬되도록 내부에 엔드 캡(200)을 수용하며, 이는 도 3에 도시된 바와 같이 각 광섬유(100)가 일정 간격(d)과 방향을 갖도록 정렬하여 수용하거나, 각 광섬유(100)로부터 전송되는 레이저 빔의 광 경로를 제어하기 위하여 다양한 간격과 방향으로 각 광섬유를 광학적으로 정렬할 수도 있다.
어레이 블록(300)은 엔드 캡(200)과 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 어레이 블록(300) 및 엔드 캡(200)의 재질은 합성 석영을 포함할 수 있다. 이 경우, 어레이 블록(300)은 엔드 캡(200)과 융착시 투명하고, 높은 레이저 저항력을 가지게 되어 고출력의 광섬유 레이저로부터 출력되는 단위 면적당 에너지 크기를 낮출 수 있게 되고, 출력되는 광섬유 레이저의 되반사로 인한 광 부품의 손상을 방지할 수 있는 일체형의 엔드 캡으로의 역할을 수행하게 된다.
어레이 블록(300)에 광섬유(100)의 출력단에 각각 부착되는 복수 개의 엔드 캡(200)을 삽입 융착하여 광섬유 어레이를 제조하는 방법과 관련하여는 이하에서 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이의 제조 방법은 고출력의 레이저 빔을 전송하는 광섬유(100)를 복수 개로 배열하기 위한 광섬유 어레이의 제조 방법으로서, 상기 광섬유(100)의 출력단에 각각 엔드 캡(200)을 부착하는 과정; 출력 면 및 상기 출력 면의 반대 측인 결합 면을 가지는 어레이 블록(300)을 마련하는 과정; 상기 어레이 블록(300)의 결합 면에 복수 개의 삽입공(350)을 형성하는 과정; 및 상기 복수 개의 삽입공(350)에 상기 엔드 캡(200)을 각각 삽입하고 융착하는 과정을 포함한다.
여기서, 광섬유(100)의 출력단에 각각 엔드 캡(200)을 부착하는 과정과 어레이 블록(300)을 마련하는 과정은 시계열적인 관계가 아니며, 각각 독립적으로 수행되거나 동시에 수행되어도 무방하다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 어레이를 제조하기 위하여 광섬유(100)의 출력단에 엔드 캡(200)을 각각 부착한다(도 4(a)). 부착되는 엔드 캡(200)은 광섬유(100)보다 큰 외경(A), 보다 상세하게는 광섬유(100)의 클래드(120)보다 큰 외경(A)을 가지며, 실질적으로 원통형인 본체로 형성된다. 상기 엔드 캡(200)의 일 단면은 상기 광섬유(100)의 출력단에 융접 또는 융착되어 부착되고, 투명하고 높은 레이저 저항력을 가질 뿐만 아니라 광섬유(100)의 베이스 재료인 석영 유리에 우수한 융접 능력을 가지는 합성 석영을 포함하는 재질로 이루어질 수 있음은 전술한 바와 같다.
또한, 상기의 과정과는 별개로 출력 면 및 상기 출력 면의 반대 측인 결합 면을 가지는 어레이 블록(300)을 마련한다(도 4(b)). 여기서 어레이 블록(300)은 엔드 캡(200)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 어레이 블록(300)은 엔드 캡(200)과 동일한 재질인 합성 석영을 포함하는 재질로 이루어질 수 있으며, 이 경우 어레이 블록(300)은 엔드 캡(200)과 융착시 투명하고, 높은 레이저 저항력을 가지게 되어 고출력의 광섬유 레이저로부터 출력되는 단위 면적당 에너지 크기를 낮출 수 있게 되고, 출력되는 광섬유 레이저의 되반사로 인한 광 부품의 손상을 방지할 수 있게 된다.
이후, 상기 어레이 블록(300)의 결합 면에 상기 광섬유(100)의 출력단에 부착된 각각의 엔드 캡(200)을 삽입하기 위한 복수 개의 삽입공(350)을 형성한다(도 4(c)). 상기 어레이 블록(300)에 형성되는 삽입공(350)은 각각의 엔드 캡(200)이 삽입되어 융착 전에 복수 개의 광섬유(100)의 코어(110)의 위치와 방향을 일정하게 유지하도록 광학적으로 정렬하기 위하여 엔드 캡(200)의 외경(A)의 1.5 내지 2배의 내경(B)을 가지도록 형성될 수 있으며, 고출력용 광섬유 레이저에 일반적으로 사용되는 약 1mm의 외경(A)을 갖는 엔드 캡(200)에 대하여 1.5 내지 2 mm의 내경(B)을 가지도록 엔드 캡(200)에 대응하는 깊이로 형성될 수 있다.
이 경우, 어레이 블록(300)의 결합 면에 복수 개의 삽입공(350)을 형성하기 위하여는 레이저 드릴링 방법을 사용하거나, 어레이 블록(300)의 결합 면에 포토레지스터 층을 형성하고 패터닝된 마스크를 이용한 식각 방법 등을 사용할 수 있다.
어레이 블록(300)의 결합 면에 일정 깊이로 복수 개의 삽입공(350)을 형성한 후, 상기 복수 개의 삽입공(350)에는 각 광섬유(100)의 출력단에 부착된 엔드 캡(200)을 삽입하여 융착한다. 이 경우, 어레이 블록(300)의 결합 면에 형성된 복수 개의 삽입공(350)에 각 엔드 캡(200)을 동시에 삽입하여 융착할 수도 있으나, 상기한 바와 같이 고출력 레이저에 사용되는 대구경의 광섬유(100)와 mm 수준의 직경을 갖는 엔드 캡(200)은 직경 차이가 매우 크기 때문에 각 엔드 캡(200)을 동시에 삽입하여 융착하는 경우 코어(110)의 중심 간에 광학적 정렬이 어렵게 된다.
따라서, 어레이 블록(300)의 결합 면에 형성되는 복수 개의 삽입공(350)에 엔드 캡(200)을 삽입하여 융착하는 과정은 상기 복수 개의 삽입공(350)에 각각의 엔드 캡(200)을 순차적으로 삽입하여 융착하는 것이 바람직하다.
이를 보다 상세히 설명하면, 먼저 복수 개의 광섬유(100) 중 첫 번째 광섬유(100)에 부착된 엔드 캡(200)을 어레이 블록(300)의 일 삽입공(350)에 삽입 위치시키고(도 4(d)), 레이저 등으로 열을 가하여 융착한다(도 4(e)). 이후, 두 번째 광섬유(100)에 부착된 엔드 캡(200)을 삽입한 후(도 4(f)), 먼저 융착된 엔드 캡(200)에 부착된 광섬유(100)의 코어(110)와 정렬되도록 광학적 측정에 의하여 삽입공(350) 내에서 위치와 방향을 조절하여 정렬한다(도 5). 여기서, 광학적 측정 방법은 각 광섬유(100)의 코어(110)를 일정 위치와 방향으로 정렬하기 위한 일체의 방법을 사용할 수 있으며, 이에는 카메라 등의 촬상 장치를 이용하여 광섬유(100)의 코어(110)의 위치나 방향을 측정하거나 광섬유(100)에 별도의 광원을 삽입하여 이를 감지하는 센서를 통하여 측정할 수도 있음은 물론이다. 상기 정렬 과정은 각 광섬유(100)가 일정 간격과 방향을 갖도록 정렬할 수 있으며, 각 광섬유(100)로부터 전송되는 레이저 빔의 광 경로를 제어하기 위하여 다양한 간격과 방향으로 각 광섬유를 광학적으로 정렬할 수도 있다.
이후, 상기와 같은 삽입, 정렬, 융착 과정을 반복하여 복수 개의 광섬유(100)의 출력단에 각각 부착되는 엔드 캡(200)을 모두 어레이 블록(300)에 일체로 형성하여 광섬유 어레이의 제조가 완료된다(도 4(g)).
여기서, 어레이 블록(300)의 결합 면에 형성되는 각 삽입공(350)에 엔드 캡(200)을 융착하기 위하여는 삽입공(350)에 엔드 캡(200)을 삽입하고, 바로 레이저 등으로 열을 가하여 융착할 수도 있으나, 이 경우 삽입공(350)의 직경과 엔드 캡(200)의 직경에 사이의 간극에 의하여 어레이 블록(300)의 출력 면에 변형이 일어날 확률이 높아지게 된다.
따라서, 상기 어레이 블록(300)의 결합 면에 형성되는 각 삽입공(350)에 엔드 캡(200)을 각각 융착하는 과정은 삽입공(350)과 엔드 캡(200) 사이에 상기 어레이 블록(300) 및 엔드 캡(200) 중 적어도 하나와 동일한 재질의 파우더를 첨가하고 이를 레이저 등에 의하여 융착함으로써 어레이 블록(300)의 출력 면에 변형이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 어레이 블록(300) 및 엔드 캡(200)이 합성 석영을 포함하는 재질로 형성되는 경우 이와 동일하게 합성 석영을 포함하는 재질의 파우더를 사용하여 레이저 가열 융착할 수 있다.
또한, 상기와 같은 과정에 의하여도 열 융착에 의하여 출력 면의 변형이 발생하거나, 출력 면을 보다 정밀하게 가공할 필요가 있는 경우 어레이 블록(300)의 출력 면을 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 등의 방법으로 연마하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 광섬유 110: 코어
120: 클래드 150: 광섬유 자켓
200: 엔드 캡 300: 어레이 블록
350: 삽입공

Claims (9)

  1. 고출력의 레이저 빔을 전송하는 광섬유를 복수 개로 배열한 광섬유 어레이로서,
    중심부에 길이 방향으로 형성되는 코어 및 상기 코어의 외주 면에 길이 방향으로 형성되는 클래딩을 포함하는 복수 개의 광섬유;
    상기 광섬유보다 큰 외경을 가지며, 일 단면이 상기 광섬유의 출력단에 각각 부착되어 상기 출력단으로부터 출력되는 레이저 빔의 단위 면적당 에너지 크기를 감소시키는 복수 개의 엔드 캡; 및
    일 면에는 출력 면이 형성되고, 상기 일 면의 반대 측인 결합 면에는 상기 복수 개의 엔드 캡을 각각 내부에 수용하는 복수 개의 삽입공이 일정 깊이로 형성되며, 상기 복수 개의 엔드 캡과 일체로 형성되는 어레이 블록을 포함하는 광섬유 어레이.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔드 캡 및 어레이 블록은 동일한 재질을 포함하는 광섬유 어레이.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 엔드 캡 및 어레이 블록의 재질은 합성 석영(synthetic quartz)을 포함하는 광섬유 어레이.
  4. 고출력의 레이저 빔을 전송하는 광섬유를 복수 개로 배열하기 위한 광섬유 어레이의 제조 방법으로서,
    상기 광섬유의 출력단으로부터 출력되는 레이저 빔의 단위 면적당 에너지 크기를 감소시키기 위하여, 상기 광섬유의 출력단에 상기 광섬유보다 큰 외경을 가지는 복수 개의 엔드 캡을 각각 부착하는 과정;
    일 면에는 출력 면이 형성되고, 상기 출력 면의 반대 측에는 결합 면이 형성되는 어레이 블록을 마련하는 과정;
    상기 어레이 블록의 결합 면에 일정 깊이로 복수 개의 삽입공을 형성하는 과정; 및
    상기 복수 개의 삽입공에 상기 엔드 캡을 각각 삽입하고 융착하는 과정을 포함하는 광섬유 어레이의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 어레이 블록에 형성되는 삽입공의 내경은 상기 광섬유의 출력단에 부착되는 엔드 캡의 외경의 1.5 내지 2배의 범위로 형성되는 광섬유 어레이의 제조 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수 개의 엔드 캡을 각각 삽입하고 융착하는 과정은,
    상기 복수 개의 삽입공에 각각의 엔드 캡을 순차적으로 삽입하고 융착하는 광섬유 어레이의 제조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 각각의 엔드 캡을 순차적으로 삽입하고 융착하는 과정은,
    하나의 삽입공에 먼저 엔드 캡을 삽입하고 융착한 후, 다음 엔드 캡을 다른 삽입공에 삽입하여 상기 융착된 엔드 캡의 광섬유 코어와 광학적으로 정렬한 후 융착하는 광섬유 어레이의 제조 방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수 개의 엔드 캡을 각각 삽입하고 융착하는 과정은,
    상기 엔드 캡 및 상기 어레이 블록 중 적어도 하나와 동일한 재질을 포함하는 파우더에 의하여 융착하는 광섬유 어레이의 제조 방법.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 어레이 블록의 출력 면을 연마하는 과정을 더 포함하는 광섬유 어레이의 제조 방법.
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