KR101763637B1 - 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유와 광섬유 끝단의 절삭 가공장치 및 가공방법 - Google Patents

레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유와 광섬유 끝단의 절삭 가공장치 및 가공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유와 광섬유 끝단의 절삭 가공장치 및 가공방법에 관한 것으로서, 레이저를 이용하여 광섬유의 끝단면을 전자기 에너지의 전반사 유도를 위한 경사면으로 절삭 가공한 것으로, 고출력 레이저, 광섬유 홀더, 이동 스테이지, 볼록렌즈 및 각도 스테이지를 가공장치로 사용하여, 고출력 레이저에 의해 조사된 레이저 초점에 맞추어 광섬유의 끝단을 일정한 각도(90-β)로 회전시켜 위치시키는 단계; 및 초점에 맞추어 위치된 상기 광섬유를 x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시켜 끝단면을 일정한 절삭 각도(β)의 경사면으로 절삭 가공하는 단계로 전반사 유도를 위한 광섬유의 끝단을 가공하고 있다.

Description

레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유와 광섬유 끝단의 절삭 가공장치 및 가공방법{Optical fiber, apparatus and method cutting of fiber tips for total internal reflection with a controlled laser}
본 발명은 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유와 광섬유 끝단의 절삭 가공장치 및 가공방법에 관한 것으로서, 상세히는 레이저와 같은 전자기 에너지를 광섬유로 전달할 경우, 상기 광섬유의 끝단을 고출력 레이저를 이용하여 경사면으로 절삭 가공함으로써 전자기 에너지가 측면 방향으로도 효율적으로 전반사되어 전달되도록 한 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유와 광섬유 끝단의 절삭 가공장치 및 가공방법에 관한 것이다.
일반적으로 내부의 코어를 통해 전달받은 레이저와 같은 전자기 에너지 광을 조사하는 광섬유 프로브 장치는 다양한 의료 분야에서 폭넓게 활용되고 있으며 주로 측면 조사형이나 전방 조사형 광섬유 프로브가 사용되고 있다. 그러나 일정한 방향으로 만의 조사로 인해 인체의 내부 조직 치료시 공간적 제약을 많이 받게 되는 문제점이 있었다.
국내외 레이저 치료 시장을 살펴보면 국내 시장은 피부과 질병 치료에 중점을 두고 있어 광섬유 이용이나 개발이 미비한 실정이나 최근 들어서 최소침습적 수술 요구 증가 및 시장 성장에 따라 광섬유 개발에 대한 관심이 고조되고 있다.
국외의 경우 전방형 또는 측면형 광섬유 개발에 많은 투자가 이루어지고 있으며 임상 치료(전립선 치료, 비방 제거술, 잇몸질환 치료 등)에서 많이 사용되고 있다.
그러나 대부분의 광섬유 프로브는 광을 조사하는 방향이 일정 방향으로만 조사하기 때문에 여러 방향이나 일정한 전자기 에너지의 전달을 위한 광섬유 프로브의 개발이 필요한 실정이다.
이러한 실정에 따라 레이저 빛을 측면으로 전달하는 광섬유를 사용할 경우 상기 광섬유의 끝단을 전반사 발생하는 각도로 절단하여야 하며, 광섬유의 코어와 클래딩의 굴절률에 따라 절단하는 각도를 결정할 수 있다. 상기 절단 각도의 결정에 있어 클래딩의 굴절률이 1.43일 경우 전반사 각도는 44.25도에 이르게 되며 이와 동일한 각도로 광섬유 끝단을 절단하여야 하며, 광섬유의 NA(Numerical Aperture)가 0.38 인 경우 광섬유 끝단의 절단면 각도는 36.6도가 되어야 한다. 여기서 상기 NA는 광섬유의 개구수로 광섬유로 입사되는 광선의 수광 가능 최대 각을 표시하는 중요한 파라미터이다. 즉 전반사한 각이 광섬유 내로 도파하여 가기 위한 최대 입사각, 다시 말하면 NA는 전반사하기 위한 최소 입사각에 대응하는 광섬유의 단면에서의 입사각이다.
그러나 일반적으로 상기한 바와 같은 광섬유 끝단의 가공을 위해 정밀 사포를 이용하여 마찰 가공하는 샌드 폴리싱(sand polishing) 기법을 사용하고 있으나, 이러한 샌드 폴리싱 방법은 시간이 오래 걸리며 특히 광섬유 끝부분에서 부분적 깨짐 또는 불완전한 절삭으로 광 손상이 쉽게 발생하여 이에 따른 유실 광이 자주 발생한다고 하는 문제가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2006-0092644호 미국 등록특허공보 5,509,917 미국 등록특허공보 6,724,959
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 광섬유의 끝단을 고출력 레이저를 이용하여 일정 각도의 경사면으로 절삭 가공함으로써 단시간에 깨끗한 절단면을 얻을 수 있어, 전자기 에너지의 전반사 유도가 가능하면서 누설을 최소화하도록 한 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유를 제공함에 있다.
다른 목적은 상기한 고출력 레이저에 의한 광섬유 끝단의 경사면 절삭 가공을 위한 광섬유 홀더와 광섬유 이동 스테이지 등으로 구성된 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공장치를 제공함에 있다.
또 다른 목적은 광섬유 홀더에 의해 고정된 광섬유를 레이저의 초점에 맞추어 x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시킴으로써 상기 광섬유 끝단이 일정 각도의 경사면으로 절삭 가공하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유는, 레이저를 이용하여 광섬유의 끝단면을 전자기 에너지의 전반사 유도를 위한 경사면으로 절삭 가공한 것을 특징으로 하고 있다.
또 절삭 가공된 상기 광섬유 끝단 측면 둘레의 절삭 각도(β)는 광섬유의 NA(Numerical Aperture)에 따라 달라지도록 하는 것이 바람직하다.
또 상기 절삭 각도(β)는 광섬유의 NA가 0.22로 작은 경우 37∼45ㅀ이고, NA가 0.38로 큰 경우 31∼51° 범위 내인 것이 바람직하다.
또 상기 레이저는 고출력 레이저로 그 출력은 30∼100W인 것이 바람직하다.
또 절삭 가공된 상기 광섬유의 끝단의 절삭면을 레이저에 의해 연마가공하는 것이 바람직하다.
또 상기 광섬유의 끝단의 절삭면을 오목 또는 블록 형태로 가공하는 것이 바람직하다.
또 본 발명의 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공장치는, 상기 광섬유 끝단의 절삭 가공을 위한 절삭 가공장치에 있어서, 광섬유 끝단에 레이저를 조사하는 고출력 레이저; 광섬유를 고정하는 광섬유 홀더; 레이저가 조사되는 초점에 맞추어 상기 광섬유 홀더에 고정된 광섬유를 x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시키고, z축으로 이동시키는 이동 스테이지; 상기 고출력 레이저에 의해 조사되는 레이저의 초점을 모아주는 볼록렌즈 및 상기 고출력 레이저에 의해 절삭 가공되는 광섬유 끝단의 절삭면의 절삭 각도를 체크하는 각도 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또 상기 볼록렌즈의 초점 길이는 50∼200㎜인 것이 바람직하다.
또 본 발명의 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공방법은, 상기 광섬유 끝단의 절삭 가공장치에 의한 절삭 가공방법에 있어서, 조사된 레이저의 초점에 맞추어 광섬유의 끝단을 일정한 각도(90-β)로 회전시켜 위치시키는 단계; 및 초점에 맞추어 위치된 상기 광섬유를 x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시켜 끝단면을 일정한 절삭 각도(β)의 경사면으로 절삭 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또 상기 광섬유를 x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시키는 속도와 거리는 각각 10∼50㎜/s와 5∼15㎜로 조절하고, 왕복 운동 횟수는 3∼7회로 실시하는 것이 바람직하다.
또 절삭 가공된 상기 광섬유 끝단의 절삭면을 연마가공하기 위해 상기 광섬유를 z축 방향으로 계속 이동시키고, x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또 상기 광섬유 끝단의 절삭면의 연마가공을 위한 z축의 이동거리는 10∼50㎛로 조절하고, x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시키는 속도와 거리는 각각 10∼50㎜/s와 5∼15㎜로 조절하고, 왕복 운동 횟수는 1∼10회 내로 실시하는 것이 바람직하다.
또 상기 광섬유의 끝단을 일정 각도의 절삭면으로 절삭 가공하고, 광섬유가 초점을 지날 때마다 상기 광섬유를 z축 방향 및 고출력 레이저와 가까운 쪽의 x축 또는 y축의 방향으로 동시에 이동시켜, 상기 절삭면을 오목한 형태로 가공하는 것이 바람직하다.
또 상기 광섬유의 끝단을 일정 각도의 절삭면으로 절삭 가공하고, 광섬유가 초점을 지날 때마다 상기 광섬유를 z축 방향 및 고출력 레이저와 먼 쪽의 y축 또는 x축의 방향으로 동시에 이동시켜, 상기 절삭면을 볼록한 형태로 가공하는 것이 바람직하다.
또 상기 z축 방향으로의 이동거리는 10∼30㎛로 조절하고, x축 또는 y축의 방향으로의 이동거리는 10∼50㎛로 조절하는 것이 바람직하다.
또 상기 레이저의 초점은 볼록렌즈에 의해 맞추는 것이 바람직하다.
본 발명의 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유와 광섬유 끝단의 절삭 가공장치 및 가공방법에 의하면, 종래의 기계적 연마 작업에 비해 광섬유 끝단을 단시간 내 깨끗한 경사면으로 정밀하게 절단 가공하는 것이 가능한 효과가 있다.
또 광섬유의 재질(굴절률)별로 다양한 전반사 각도에 따른 레이저 절단이 가능하여 가공 각도에 제한이 없다고 하는 효과가 있다.
또 절단된 광섬유 끝단 부분을 레이저를 이용하여 처리함으로써 전자기 에너지의 누설에 따른 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또 절단면의 전반사를 통해 전자기 에너지와 같은 레이저 빛을 옆으로 전달 가능(Side-firing)하고, 레이저 처리를 통해 광섬유 절단면의 굴곡의 변형이 가능하여 전반사 후 빛을 모으거나 확산시키는 것이 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유로의 이미지로서, (a)는 절삭된 광섬유 끝단의 측면을 보여주는 이미지, (b)는 전자기 에너지의 측면 방향 전달을 보여주는 이미지
도 2는 본 발명에 따라 전반사 유도를 위해 경사면으로 절삭 가공되는 광섬유 끝단의 절삭 각도를 보여주는 종단면도
도 3은 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유의 끝단 절삭 가공 각도에 따른 전자기 에너지의 전달 방향성을 예시한 이미지로서, (a)는 절삭 가공 각도가 41도, (b)는 절삭 가공 각도가 43도, (c)는 절삭 가공 각도가 45도
도 4는 광섬유 끝단의 절삭 가공 예시 이미지로서, (a)는 종래 기계적 마찰 가공에 의한 광섬유의 끝단의 이미지, (b)는 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유의 끝단의 이미지
도 5는 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유의 끝단 절삭 가공장치를 보여주는 도면
도 6은 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유의 끝단 절삭 가공 예시를 보여주는 도면으로서, (a)는 절삭 가공 방법을 보여주는 도면, (b)는 절삭면 연마가공을 보여주는 도면
도 7은 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유의 끝단 절삭 가공 예시를 보여주는 이미지로서, (a)는 오목부 형태의 절삭면을 보여주는 이미지, (b)는 볼록부 형태의 절삭면을 보여주는 도면
이하, 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유와 광섬유 끝단의 절삭 가공장치 및 가공방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유의 이미지로서, (a)는 절삭된 광섬유 끝단의 측면을 보여주는 이미지, (b)는 전자기 에너지의 측면 방향 전달을 보여주는 이미지이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명은 레이저와 같은 전자기 에너지를 광섬유로 전달할 경우 광섬유 끝단을 고출력 레이저를 이용하여 절삭 가공하여 경사면을 형성함으로써(a), 전자기 에너지가 상기 경사면을 통해 측면 방향으로 효율적으로 전달될 수 있도록 한 것이다(b).
도 2는 본 발명에 따라 전반사 유도를 위해 경사면으로 절삭 가공되는 광섬유 끝단의 절삭 각도를 보여주는 종단면도를 도시한 것이다.
상기한 광섬유의 측면형 에너지 전달을 유도하기 위해 도 2에 도시한 바와 같이, 광섬유 끝단을 일정한 가공 각도(β)로 절삭하여 경사면을 형성함으로써 광섬유의 코어 내부에서 전달되는 전자기 에너지가 절삭면인 경사면에서 입사각이 입계각보다 커짐으로써 전반사(total internal reflection)되어 일정한 측면 방향으로 전자기 에너지의 전달이 가능하게 된 것이다.
상기 광섬유 끝단의 절삭 가공 각도는 광섬유 고유의 NA(Numerical Aperture)에 따라 결정되며 다음의 수학식 1 및 2를 이용하여 전반사 및 전자기 에너지 전달 방향을 결정하는 가공각도의 계산이 가능하게 된다.
Figure 112015082197243-pat00001
Figure 112015082197243-pat00002
여기서, nd는 코어의 굴절률이고, ncore는 클래딩의 굴절률이며, nmed는 주위 매질의 굴절률(≒ 1, 공기)이다.
상기 수학식 1 및 2에 따라 절삭 각도(β)가 β2보다 작을 경우 완전 전반사가 발생하며, β1<β<β2인 경우 일부분은 전반사 되고 나머지 부분은 전면으로 전자기 에너지를 전달하게 된다.
따라서 상기한 광섬유에서의 전반사 계산 공식에 따라 NA가 작은 경우(NA=0.22) 절삭 각도를 37∼45°로, NA가 큰 경우(NA=0.38) 절삭 각도를 31∼51°로 결정하여, 광섬유 끝단의 절삭면인 경사면에서 전반사 유도가 가능하고 측면 방향으로 전자기 에너지의 전달이 가능하게 된다. 도 3은 적정 범위 내의 광섬유 끝단 절삭 가공 각도에 따른 전자기 에너지의 방향성의 변화를 예시한 것으로, 도 3 (a)의 41도와 (b)의 43도 및 (c)의 45도의 절삭 가공 각도에서 전자기 에너지가 측면방향으로 발산하는 전반사가 발생하고 있음을 잘 보여주고 있다.
또한 광섬유에서 전자기 에너지가 전반사할 때, 상기 전자기 에너지의 누설에 따른 에너지 손실을 최소화하기 위해 광섬유 끝단 표면을 깨끗하게 절삭하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 도 4의 (a)에서 보는 바와 같이, 기존의 기계적 가공(정밀사포를 이용한 마찰가공)의 경우 광섬유 끝단에서 부분적 깨짐 또는 불완전 절삭이 발생하여 광 손실이 발생하는 반면, 도 4의 (b)에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 고출력 레이저 가공(열에너지를 이용한 기화가공)의 경우 광섬유 끝단을 깨끗하고 정밀하게 가공하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이 레이저를 이용하여 광섬유 끝단을 경사면으로 절삭 가공하기 위해서는 고출력 레이저(30∼100W), 광섬유를 x축 또는 y축을 병진왕복 운동하며 Z축으로 이동시키는 광섬유 스테이지, 레이저의 초점을 모아주는 볼록렌즈(50∼200mm 초점 길이), 광섬유를 잡아 고정하는 광섬유 홀더 및 각도 스테이지로 구성된 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공장치를 사용하게 된다. 이러한 절삭 가공장치에 의해 고출력 레이저에 조사되는 레이저의 초점을 볼록렌즈로 모아준 상태에서, 광섬유 홀더로 잡아 고정한 광섬유를 광섬유 스테이지로 수회에 걸쳐 상기 초점에 맞추어 병진왕복 운동시키면서 필요에 따라 z축으로도 이동시키고, 각도 스테이지에 의해 절삭 각도를 확인하여 조정하는 과정을 거치면서 광섬유 끝단을 경사면으로 절삭 가공하게 된다.
다음은 상기한 본 발명의 광섬유의 끝단 절삭 가공장치의 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유의 끝단 절삭 가공장치를 보여주는 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유 끝단 절삭 가공장치는 상기한 바와 같이, 고출력 레이저(Fabrication Energy), 광섬유 스테이지(Translational stage), 볼록렌즈(Lens), 광섬유를 잡아 고정하는 광섬유 홀더(Fiber holder) 및 각도 스테이지(Angular stage)로 구성된다. 이러한 가공장치에서 각도 스테이지를 이용하여 광섬유 끝단의 절삭 각도를 조정(0∼90도)하고, 상기 광섬유 홀더를 이용하여 가공시 광섬유의 흔들림을 방지하도록 고정하며, 상기 광섬유 스테이지를 이용하여 레이저 절삭 가공시 광섬유의 움직임을 xyz 방향으로 조정하게 된다.
다음에 볼록렌즈(Lens)를 통해 레이저가 입사되는 고출력 레이저를 이용하여 광섬유 끝단을 절삭하는데, 이때 광섬유는 x축 또는 z 축 방향으로 동시 운동을 하게 되고, 절삭 후 광 소스와 광 센서를 이용하여 절삭된 광섬유의 끝단을 확인한다.
다음은 상기한 본 발명의 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공장치에 의한 가공방법을 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유의 끝단 절삭 가공 예시를 보여주는 이미지로서, (a)는 절삭 가공 방법을 보여주는 이미지, (b)는 절삭면 연마가공을 보여주는 이미지이다.
도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 먼저 고출력 레이저를 이용하여 광섬유 끝단을 절삭 가공할 때, 레이저의 초점에 상기 광섬유 끝단의 절삭할 부분을 맞추고 절삭 가공각도(β)를 정하여 광섬유를 일정한 각도(90-β)로 회전시켜 위치시킨다.
다음에, 일정한 절삭 가공을 위하여 광섬유를 x축 또는 y축 방향으로 병진왕복운동(이동 속도:10∼50mm/s)을 실시하고, 광섬유 끝단의 절삭 부분의 녹는 현상을 최소화하기 위해 왕복 운동 거리를 5∼15mm로 조절하면서, 고출력 레이저 에너지의 집적으로 인해 3∼7회의 광섬유의 왕복운동으로 광섬유 끝단의 절삭 가공이 가능하게 된다.
다음에, 도 6의 (b)에서 보는 바와 같이, 절삭 가공에 의해 경사면으로 구성된 광섬유 끝단의 절삭면을 연마하기 위해, 광섬유 끝단의 절삭 가공 후 상기 광섬유를 10∼50㎛ 정도 z축 방향으로 이동시키고 x축 또는 y축 방향으로 병진왕복운동(이동 속도:10∼50mm/s, 왕복 운동 거리:5∼15mm)을 1∼10회 내로 실시하게 된다. 즉 상기한 연마가공을 위해 광섬유가 레이저의 초점을 지날 때마다 10∼50㎛ 정도 z축 방향으로 계속 이동시키는 것이다.
상기 절삭 가공방법에 의해 형성된 광섬유 끝단의 절삭면인 경사면에서의 전자기 에너지의 전반사를 통해 측면 방향으로 에너지를 전달하게 되는데, 에너지 분포에 따른 절삭면에 대한 추가적 패턴의 절삭 가공도 가능하다. 즉 구 형상, 타원 형상, 오목 형상, 볼록 형상, 산광(diffusing) 형상, 콜리메이티드(collimated) 형상, 링 형상 등으로의 절삭 가공도 가능하다.
상기한 추가적 패턴의 절삭 가공 형상 중, 전자기 에너지의 측면 방향 전달시 에너지를 집중하거나 분기하기 위해 광섬유 절삭면을 오목부 또는 볼록부의 형태의 모양으로 가공하는 방법에 대해서 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유의 끝단 절삭 가공 예시를 보여주는 이미지로서, (a)는 오목부 형태의 절삭면을 보여주는 이미지, (b)는 볼록부 형태의 절삭면을 보여주는 이미지이다.
광섬유 절삭면을 오목부 형태로 가공하기 위해 레이저 가공을 할 때, 상기 광섬유를 x축 또는 y축 방향으로 병진왕복 운동(10∼50mm/s, 5∼15mm)시키고, 광섬유가 레이저의 초점을 지날 때마다 z축 방향으로 10∼30㎛, x축 또는 y축 방향(-방향: 레이저와 가까운 쪽)으로 10∼50㎛ 동시에 이동시킴으로써, 도 7의 (a)에서 보는 바와 같은 광섬유 끝단의 절삭면이 오목부로 형성된다.
또한 광섬유 절삭면을 볼록부 형태로 가공하기 위해 레이저 가공을 할 때, 상기 광섬유를 x축 또는 y축 방향으로 병진왕복 운동(10∼50mm/s, 5∼15mm)시키고, 광섬유가 초점을 지날 때마다 z축 방향으로 10∼30㎛, y축 또는 x방향으로 10∼50㎛(+방향: 레이저와 멀어지는 쪽)으로 동시에 이동시킴으로써, 도 7의 (b)에서 보는 바와 같은 광섬유 끝단의 절삭면이 볼록부로 형성된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 레이저를 이용하여 절삭 가공된 전반사 유도용 광섬유와 광섬유 끝단의 절삭 가공장치 및 가공방법에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims (16)

  1. 레이저를 이용하여 광섬유의 끝단면을 전자기 에너지의 전반사 유도를 위한 경사면으로 절삭 가공하고,
    절삭 가공된 상기 광섬유 끝단 측면 둘레의 절삭 각도(β)는 광섬유의 NA(Numerical Aperture)에 따라 달라지며,
    상기 절삭 각도(β)는 광섬유의 NA가 0.22로 작은 경우 37∼45°이고, NA가 0.38로 큰 경우 31∼51° 범위 내인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용하여 절삭가공된 전반사 유도용 광섬유.
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  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저는 고출력 레이지로 그 출력은 30∼100W인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용하여 절삭가공된 전반사 유도용 광섬유.
  5. 제1항에 있어서,
    절삭 가공된 상기 광섬유의 끝단의 절삭면을 레이저에 의해 연마가공한 것을 특징으로 하는 레이저를 이용하여 절삭가공된 전반사 유도용 광섬유.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유의 끝단의 절삭면을 오목 또는 블록 형태로 가공한 것을 특징으로 하는 레이저를 이용하여 절삭가공된 전반사 유도용 광섬유.
  7. 광섬유 끝단의 절삭 가공을 위한 절삭 가공장치에 있어서,
    상기 광섬유 끝단에 레이저를 조사하는 고출력 레이저;
    광섬유를 고정하는 광섬유 홀더;
    레이저가 조사되는 초점에 맞추어 상기 광섬유 홀더에 고정된 광섬유를 x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시키고, z축으로 이동시키는 이동 스테이지;
    상기 고출력 레이저에 의해 조사되는 레이저의 초점을 모아주는 볼록렌즈 및
    상기 고출력 레이저에 의해 절삭 가공되는 광섬유 끝단의 절삭면의 절삭 각도를 체크하는 각도 스테이지를 포함하며,
    절삭 가공된 상기 광섬유 끝단 측면 둘레의 절삭 각도(β)는 광섬유의 NA(Numerical Aperture)에 따라 달라지며, 상기 절삭 각도(β)는 광섬유의 NA가 0.22로 작은 경우 37∼45°이고, NA가 0.38로 큰 경우 31∼51° 범위 내인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 볼록렌즈의 초점 길이는 50∼200㎜인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공장치.
  9. 광섬유 끝단의 절삭 가공장치에 의한 절삭 가공방법에 있어서,
    조사된 레이저 초점에 맞추어 광섬유의 끝단을 일정한 각도(90-β)로 회전시켜 위치시키는 단계; 및
    초점에 맞추어 위치된 상기 광섬유를 x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시켜 끝단면을 일정한 절삭 각도(β)의 경사면으로 절삭 가공하는 단계를 포함하고,
    절삭 가공된 상기 광섬유 끝단 측면 둘레의 절삭 각도(β)는 광섬유의 NA(Numerical Aperture)에 따라 달라지며, 상기 절삭 각도(β)는 광섬유의 NA가 0.22로 작은 경우 37∼45°이고, NA가 0.38로 큰 경우 31∼51° 범위 내인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광섬유를 x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시키는 속도와 거리는 각각 10∼50㎜/s와 5∼15㎜로 조절하고, 왕복 운동 횟수는 3∼7회로 실시하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공방법.
  11. 제9항에 있어서,
    절삭 가공된 상기 광섬유 끝단의 절삭면을 연마가공하기 위해 상기 광섬유를 z축 방향으로 계속 이동시키고, x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광섬유 끝단의 절삭면의 연마가공을 위한 z축의 이동거리는 10∼50㎛로 조절하고, x축 또는 y축으로 병진왕복 운동시키는 속도와 거리는 각각 10∼50㎜/s와 5∼15㎜로 조절하고, 왕복 운동 횟수는 1∼10회 내로 실시하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 광섬유의 끝단을 일정 각도의 절삭면으로 절삭 가공하고, 광섬유가 초점을 지날 때마다 상기 광섬유를 z축 방향 및 고출력 레이저와 가까운 쪽의 x축 또는 y축의 방향으로 동시에 이동시켜, 상기 절삭면을 오목한 형태로 가공하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 광섬유의 끝단을 일정 각도의 절삭면으로 절삭 가공하고, 광섬유가 초점을 지날 때마다 상기 광섬유를 z축 방향 및 고출력 레이저와 먼 쪽의 y축 또는 x축의 방향으로 동시에 이동시켜, 상기 절삭면을 볼록한 형태로 가공하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 z축 방향으로의 이동거리는 10∼30㎛로 조절하고, x축 또는 y축의 방향으로의 이동거리는 10∼50㎛로 조절하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 레이저의 초점은 볼록렌즈에 의해 맞추는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 전반사 유도용 광섬유 끝단의 절삭 가공방법.
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