KR101802985B1 - Apparatus for opticcal fiber laser output using optical contact - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 접착제 없이 광학적접착방식으로 광섬유와 엔드캡을 상호 접착시킴으로써 경계면을 없애 레이저의 원활한 전송으로 출력되는 레이저의 손실을 최소화할 수 있는 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치에 관한 것이다.
본 발명은 내부의 전반사를 통하여 레이저를 전달하는 광섬유(10); 상기 광섬유(10)의 출력단에 일면 중앙부가 광학적접착(optical contact)으로 부착되고, 상기 광섬유(10)의 직경보다 큰 직경으로 구비되는 엔드캡(20); 상기 엔드캡(20)에 부착된 광섬유의 출력단 부위를 감싸 지지하도록 중앙부에 상기 광섬유가 끼워져 관통하도록 관통홀(31)이 형성되고, 상기 엔드캡(20)의 직경과 동일한 직경으로 형성되어 일면이 상기 엔드캡(20)의 일면과 광학적접착으로 부착되는 광섬유팁(30); 상기 관통홀(31)에 끼워진 광섬유(10)를 상기 광섬유팁(30)에 고정하기 위해 관통홀(31) 입구에 도포되는 접착제(40);로 이루어지고, 상기 엔드캡(20)의 일면과 마주하는 상기 광섬유팁(30)의 관통홀(31) 출구는 상기 광섬유(10)의 출력단 외주면이 접촉되지 않으면서 엔드캡과 광섬유팁 및 광섬유와의 사이에 공간을 확보하도록 미지지공간(32)이 형성되며, 상기 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)의 측면은 일부 또는 전체가 무코팅층으로 형성되고, 상기 광섬유(10)의 출력단과 대응하는 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면에는 광섬유를 통해 전달된 레이저의 반사를 위해 제1고반사코팅층(22a)이 코팅되며, 상기 제1고반사코팅층(22a)이 코팅된 엔드캡(20)의 외측면에는 상기 광섬유(10)를 통해 전달된 레이저를 엔드캡(20) 또는 광섬유팁(30)의 측면을 통해 외부로 출력시키도록 출력유도부(23)가 형성되고, 상기 엔드캡(20)과 대응하는 상기 광섬유팁(30)의 외측 대응면에는 상기 제1고반사코팅층(22a)에 의해 반사되는 레이저를 반사시켜 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)의 측면을 통해 외부로 출력시키도록 제2고반사코팅층(22b)이 코팅된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an optical fiber laser output device using optical bonding, and more particularly, to an optical fiber laser output device using optical bonding, and more particularly, by bonding an optical fiber and an end cap to each other with an optical bonding method without any adhesive, To an optical fiber laser output device using optical bonding.
An optical fiber (10) for transmitting a laser through total internal reflection; An end cap 20 attached to the output end of the optical fiber 10 at a central portion of one side thereof in an optical contact and having a diameter larger than the diameter of the optical fiber 10; A through hole 31 is formed in the center portion so as to surround the output end portion of the optical fiber attached to the end cap 20 so as to penetrate the optical fiber. The end cap 20 has a diameter equal to the diameter of the end cap 20, An optical fiber tip (30) attached optically to one side of the end cap (20); And an adhesive 40 applied to an inlet of the through hole 31 to fix the optical fiber 10 inserted into the through hole 31 to the optical fiber tip 30. The end cap 20 has one end The exit of the through hole 31 of the optical fiber tip 30 facing the optical fiber tip 30 is not supported by the support space 32 so as to secure a space between the end cap and the optical fiber tip and the optical fiber without contacting the outer peripheral surface of the output end of the optical fiber 10. [ And the end surfaces of the end caps 20 and the optical fiber tips 30 are partially or wholly formed of a noncoated layer and the end surfaces of the end caps 20 corresponding to the output ends of the optical fibers 10 The first highly reflective coating layer 22a is coated for reflection of the laser beam transmitted through the optical fiber and the outer surface of the end cap 20 coated with the first highly reflective coating layer 22a is coated with the optical fiber 10 The laser beam is emitted to the outside through the side of the end cap 20 or the optical fiber tip 30 Reflection coating layer 22a is formed on the outer surface of the optical fiber tip 30 corresponding to the end cap 20 so that the laser light reflected by the end surface of the end cap 20 is reflected, And the second highly reflective coating layer 22b is coated so as to be output to the outside through the side surface of the optical fiber tip 30.

Description

광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치{Apparatus for opticcal fiber laser output using optical contact}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an optical fiber laser output apparatus using optical bonding,

본 발명은 레이저의 원활한 전송으로 출력되는 레이저의 손실을 최소화하도록 한 광학적접착방식(optical contact)으로 광섬유를 엔드캡에 부착시킨 광섬유 레이저 출력장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical fiber laser output device in which an optical fiber is attached to an end cap with an optical contact method that minimizes loss of laser output due to smooth laser transmission.

고출력 레이저는 1980년 초를 기점으로 산업용, 의료용, 통신용, 군사용, 계측용 뿐만 아니라 디스플레이 등 다양한 분야에서 여러가지 용도로 활용되고 있다.High-power lasers have been used in various fields such as industrial, medical, communication, military, and measurement as well as display since the beginning of 1980's.

이러한 고출력 레이저는 레이저 발생 매질, 레이저 광원의 생성방식에 따라 다양하게 나누어지며, 최근에는 고체레이저 및 반도체 레이저의 빔 특성 및 3D가공 특성 향상을 통한 작업효율 증대, 이동성을 고려한 제품의 소형화, 그리고 전체 시스템의 저가격화를 구현하기 위해 광섬유 레이저가 부각되고 있는 실정이다.Such high power lasers are variously divided according to the generation method of the laser generation medium and the laser light source. In recent years, the beam characteristics of the solid laser and the semiconductor laser, the working efficiency by improving the 3D processing characteristic, the miniaturization of the product considering the mobility, Fiber optic lasers are emerging for cost reduction of system.

이러한 광섬유 레이저는 레이저 발진용 특수 광섬유를 통해 광섬유 단주기 격자 또는 외부 반사렌즈를 통해 레이저 공진기를 형성하며, 발진되는 레이저 빔 또한 광섬유를 통해 피사체에 전송하는 방식의 광섬유 레이저는 레이저의 선단 부분과 피사체의 목표지점을 맞추기 위한 관절형 레이저 광 전달시스템이 요구되지 않기 때문에 그 효용성이 더욱 부각되고 있다.Such a fiber laser forms a laser resonator through a fiber optic short-period grating or an external reflecting lens through a special optical fiber for laser oscillation, and an optical fiber laser in which an oscillating laser beam is also transmitted to an object through an optical fiber, The use of an articulated laser light transmission system to match the target point of the laser beam is not required, and thus its utility becomes more remarkable.

상기 광섬유 레이저는 레이저 발진이 광섬유 자체 내에서 이루어지게 되므로 레이저 발진봉의 표면적 대비 부피가 최대가 되어 가장 안정적으로 레이저 발진이 이루어져 발열에 따른 레이저 발진 효율 저하를 최소화할 수 있다.Since the laser oscillation of the optical fiber laser is performed in the optical fiber itself, the volume of the laser oscillating rod is maximized with respect to the surface area of the laser oscillating rod, so that the most stable laser oscillation is performed.

한편, 광섬유 레이저는 레이저 발진 매질이 필수적이며, 광섬유 코어 내부에서 다양한 파장의 레이저 발진 특성을 내는 희토류 원소의 고용에 한계가 있어 레이저 발진 효율이 높지 못하다는 문제가 있다.On the other hand, a laser oscillation medium is indispensable for the optical fiber laser, and there is a problem that the efficiency of laser oscillation is not high because there is a limitation in employment of rare earth elements that give laser oscillation characteristics of various wavelengths in the optical fiber core.

이러한 문제로 인해 고출력 레이저 구현의 한계가 부각되면서 기존의 고체 및 반도체 레이저의 고출력 및 다양한 레이저 발진 파장 구현 장점과 광섬유 레이저의 가공 및 유지보수 측면에서의 우수한 장점을 접목한 고출력 대구경 광섬유 레이저 출력기술이 각광받고 있다.Due to these problems, the high power laser output technology that combines the merits of high output and various laser oscillation wavelength of conventional solid and semiconductor lasers and excellent advantages in terms of processing and maintenance of the fiber laser, Be in the spotlight.

상기한 고출력 대구경 광섬유 레이저 출력기술은 기존의 반도체 레이저 및 고체 레이저 시스템의 출력단에 광학렌즈계를 구성하여 광섬유 내에 고에너지의 레이저 광원을 집광시켜 대구경 광섬유를 통해 고에너지의 레이저 빔을 전송하도록 한 기술이다.The above-described high output large diameter fiber laser output technology is a technology for constructing an optical lens system at the output end of a conventional semiconductor laser and solid state laser system to concentrate a high energy laser light source in the optical fiber and transmit a high energy laser beam through the large diameter optical fiber .

통상 대구경 광섬유를 이용한 레이저 출력장치 중 고출력 레이저는 광섬유의 출력단에 엔드캡(end cap)을 부착하여 제작한 것이다. 이러한 고출력용 대구경 광섬유 레이저 출력장치는 대구경 광섬유의 출력단 경계면에서의 손상 및 프레넬 반사에 의한 광원의 손상이 발생하여 광섬유 종단의 버닝이나 그을름 발생 및 전송손실이 발생하는 문제점이 있었다. Among the laser output devices using a large diameter optical fiber, a high output laser is manufactured by attaching an end cap to the output end of the optical fiber. Such a large-diameter fiber laser output device for high output has a problem in that a light source is damaged due to damage at the output end boundary of the large diameter optical fiber and reflection of Fresnel, resulting in burning of the optical fiber end, smearing and transmission loss.

또한, 의료용 레이저 등 광섬유 종단에서 레이저 광이 측면으로 방출되는 경우, 그 방출되는 광의 측면 방출을 위한 광섬유 종단의 직접적인 가공법은 수월하지 않은 공정이 수반되므로, 상기 엔드캡 광섬유의 구조변경 등을 통해 상기 문제점을 해소할 필요가 있다.In addition, when the laser beam is emitted from the end of the optical fiber, such as a medical laser, to the side, direct processing of the end of the optical fiber for side emission of the emitted light involves an unfavorable process. Therefore, The problem needs to be solved.

한편, 상기 엔드캡과 광섬유의 결합은 통상 스플리싱(splicing)이나 레이저 웰딩(welding)을 이용하여 접합결합하고 있다. 그러나 상기 스플리싱을 이용한 기술은 제작가능한 광섬유 직경에 한계가 있고, 레이저 웰딩을 이용한 기술은 제조공정이 복잡하고 비용측면에서 단점을 가지고 있다.Meanwhile, the coupling between the end cap and the optical fiber is generally accomplished by splicing or laser welding. However, the technique using the splicing has a limit in the optical fiber diameter that can be manufactured, and the technology using laser welding has a complicated manufacturing process and a disadvantage in cost.

따라서, 광섬유와 엔드캡의 접합기술에 대한 기술개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a technique for bonding the optical fiber and the end cap.

등록특허공보 제10-1404652호(2014.05.30, 광섬유 레이저 출력장치)Patent Registration No. 10-1404652 (2014.05.30, Fiber laser output device) 등록특허공보 제10-1020621호(2011.03.02, 광섬유를 이용한 광소자 제조방법, 광섬유를 이용하는 광소자 및 이를 이용한 광 트위저)Patent Document 10-1020621 (Mar. 23, 2011, Method for manufacturing optical element using optical fiber, optical element using optical fiber and optical tweezer using the same) 등록특허공보 제10-0660199호(2006.12.14, 고출력 레이저 펄스빔의 광섬유 전송장치 및 방법)Patent Document 10-0660199 (December 14, 2006, Apparatus and Method for Transmitting Optical Fiber of High Power Laser Pulse Beam)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 접착제 없이 광학적접착방식으로 광섬유와 엔드캡을 상호 접착시킴으로써 광섬유 종단면의 경계면이 사라지는 효과를 발생시켜 경계면에서 발생되는 손상문제를 해소할 수 있고, 또한 레이저광의 원활한 전송으로 출력되는 레이저의 손실을 최소화할 수 있는 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for bonding an optical fiber and an end cap to each other by an optical bonding method without a separate adhesive, The present invention also provides an optical fiber laser output apparatus using optical bonding capable of solving the problem and minimizing loss of laser output due to smooth transmission of laser light.

또한, 본 발명은 광섬유를 지지하는 광섬유팁 또는 엔드캡의 선택위치에 고반사코팅층을 형성하여 측면방향으로 레이저를 출력하도록 함은 물론, 광섬유의 출력단과 마주하는 엔드캡의 반대쪽 대응면을 절곡시켜 레이저의 되반사를 최소화하도록 한 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치를 제공함에 있다.In addition, the present invention is characterized in that a highly reflective coating layer is formed at a selected position of an optical fiber tip or an end cap for supporting an optical fiber so as to output a laser in a lateral direction and, at the same time, the opposite end of the end cap facing the output end of the optical fiber is bent And to provide an optical fiber laser output device using optical bonding that minimizes the back reflection of the laser.

또한, 본 발명은 광섬유의 출력단과 광섬유팁 간에 미지지공간을 형성하여 여유공간을 확보함으로써 광섬유와 광섬유팁 간으로 이물질이 인입되어 적재되더라도 광섬유의 출력단을 엔드캡의 접합면에 완전 밀착시킬 수 있도록 한 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치를 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a space for supporting a gap between an output end of an optical fiber and an optical fiber tip to secure a clearance space so that the output end of the optical fiber can be completely brought into close contact with the end surface of the end cap even if foreign matter is inserted between the optical fiber and the optical fiber tip. And an optical fiber laser output device using the optical bonding.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 내부의 전반사를 통하여 레이저를 전달하는 광섬유(10); 상기 광섬유(10)의 출력단에 일면 중앙부가 광학적접착(optical contact)으로 부착되고, 상기 광섬유(10)의 직경보다 큰 직경으로 구비되는 엔드캡(20); 상기 엔드캡(20)에 부착된 광섬유의 출력단 부위를 감싸 지지하도록 중앙부에 상기 광섬유가 끼워져 관통하도록 관통홀(31)이 형성되고, 상기 엔드캡(20)의 직경과 동일한 직경으로 형성되어 일면이 상기 엔드캡(20)의 일면과 광학적접착으로 부착되는 광섬유팁(30); 상기 관통홀(31)에 끼워진 광섬유(10)를 상기 광섬유팁(30)에 고정하기 위해 관통홀(31) 입구에 도포되는 접착제(40);로 이루어지고, 상기 엔드캡(20)의 일면과 마주하는 상기 광섬유팁(30)의 관통홀(31) 출구는 상기 광섬유(10)의 출력단 외주면이 접촉되지 않으면서 엔드캡과 광섬유팁 및 광섬유와의 사이에 공간을 확보하도록 미지지공간(32)이 형성되며, 상기 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)의 측면은 일부 또는 전체가 무코팅층으로 형성되고, 상기 광섬유(10)의 출력단과 대응하는 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면에는 광섬유를 통해 전달된 레이저의 반사를 위해 제1고반사코팅층(22a)이 코팅되며, 상기 제1고반사코팅층(22a)이 코팅된 엔드캡(20)의 외측면에는 상기 광섬유(10)를 통해 전달된 레이저를 엔드캡(20) 또는 광섬유팁(30)의 측면을 통해 외부로 출력시키도록 출력유도부(23)가 형성되고, 상기 엔드캡(20)과 대응하는 상기 광섬유팁(30)의 외측 대응면에는 상기 제1고반사코팅층(22a)에 의해 반사되는 레이저를 반사시켜 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)의 측면을 통해 외부로 출력시키도록 제2고반사코팅층(22b)이 코팅된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an optical device including: an optical fiber for transmitting a laser through total internal reflection; An end cap 20 attached to the output end of the optical fiber 10 at a central portion of one side thereof in an optical contact and having a diameter larger than the diameter of the optical fiber 10; A through hole 31 is formed in the center portion so as to surround the output end portion of the optical fiber attached to the end cap 20 so as to penetrate the optical fiber. The end cap 20 has the same diameter as the end cap 20, An optical fiber tip (30) attached optically to one side of the end cap (20); And an adhesive 40 applied to an inlet of the through hole 31 to fix the optical fiber 10 inserted into the through hole 31 to the optical fiber tip 30. The end cap 20 has one end The exit of the through hole 31 of the optical fiber tip 30 facing the optical fiber tip 30 is not supported by the support space 32 so as to secure a space between the end cap and the optical fiber tip and the optical fiber without contacting the outer peripheral surface of the output end of the optical fiber 10. [ And the end surfaces of the end caps 20 and the optical fiber tips 30 are partially or wholly formed of a noncoated layer and the end surfaces of the end caps 20 corresponding to the output ends of the optical fibers 10 The first highly reflective coating layer 22a is coated for reflection of the laser beam transmitted through the optical fiber and the outer surface of the end cap 20 coated with the first highly reflective coating layer 22a is coated with the optical fiber 10 The laser beam is emitted to the outside through the side of the end cap 20 or the optical fiber tip 30 Reflection coating layer 22a is formed on the outer surface of the optical fiber tip 30 corresponding to the end cap 20 so that the laser light reflected by the end surface of the end cap 20 is reflected, And the second highly reflective coating layer 22b is coated so as to be output to the outside through the side surface of the optical fiber tip 30.

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상기의 구성으로 이루어진 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치에 따르면, 광학적접착방식으로 광섬유와 엔드캡이 부착됨에 따라 광섬유를 통해 전달되는 레이저를 손상과 손실 없이 원활히 전송할 수 있어 고출력의 레이저를 출력할 수 있게 되는 효과가 있다.According to the optical fiber laser output apparatus using the optical bonding as described above, since the optical fiber and the end cap are attached by the optical bonding method, the laser transmitted through the optical fiber can be smoothly transmitted without damage and loss, There is an effect to be.

또한, 광섬유의 출력단에서 출력되는 레이저의 되반사를 최소화하여 광섬유 출력단의 손상을 방지할 수 있게 되고, 필요에 따라 광섬유의 출력단과 광섬유팁 간의 사이에 미지지공간이 형성됨으로써 이물질 오염없이 광섬유의 출력단이 엔드캡에 완전 밀착될 수 있도록 유도할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to minimize damage to the output end of the optical fiber by minimizing the back reflection of the laser output from the output end of the optical fiber. If necessary, a space is formed between the output end of the optical fiber and the optical fiber tip, So that it can be completely brought into close contact with the end cap.

도 1은 본 발명에 따른 엔드캡에 무반사코팅층이 형성된 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 엔드캡에 고반사코팅층이 형성된 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 미지지공간이 형성된 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치의 단면도,
도 4a는 본 발명에 따른 엔드캡의 중앙부에 원뿔형으로 된 하나의 출력유도부가 형성된 광섬유 레이저 출력장치의 사시도,
도 4b는 도 4a의 단면도,
도 5a는 본 발명에 따른 엔드캡에 원뿔형으로 된 복수의 출력유도부가 형성된 광섬유 레이저 출력장치의 사시도,
도 5b는 도 5a의 단면도,
도 6a는 본 발명에 따른 엔드캡에 요철형의 출력유도부가 형성된 광섬유 레이저 출력장치의 사시도,
도 6b는 도 6a의 단면도,
도 7a는 본 발명에 따른 엔드캡에 톱니형의 출력유도부가 형성된 광섬유 레이저 출력장치의 사시도,
도 7b는 도 7a의 단면도,
도 8a는 본 발명에 따른 엔드캡에 사각뿔형의 출력유도부가 형성된 광섬유 레이저 출력장치의 사시도,
도 8b는 도 8a의 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 고반사코팅층에 반사되는 레이저의 출력상태도.1 is a cross-sectional view of an optical fiber laser output device using optical bonding in which an anti-reflective coating layer is formed on an end cap according to the present invention,
FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical fiber laser output device using optical bonding, in which a highly reflective coating layer is formed on an end cap according to the present invention,
3 is a cross-sectional view of an optical fiber laser output device using optical bonding in which a support space according to the present invention is formed;
FIG. 4A is a perspective view of an optical fiber laser output device in which a single conical output induction portion is formed at a central portion of an end cap according to the present invention. FIG.
FIG. 4B is a sectional view of FIG. 4A,
FIG. 5A is a perspective view of an optical fiber laser output device having a plurality of cone-shaped output induction portions formed in an end cap according to the present invention,
FIG. 5B is a sectional view of FIG. 5A,
6A is a perspective view of an optical fiber laser output device having a concave / convex output guide portion formed on an end cap according to the present invention,
FIG. 6B is a sectional view of FIG. 6A,
FIG. 7A is a perspective view of an optical fiber laser output device in which a sawtooth-type output induction portion is formed on an end cap according to the present invention,
FIG. 7B is a sectional view of FIG. 7A,
FIG. 8A is a perspective view of an optical fiber laser output device in which a quadrangular pyramid-type power induction unit is formed on an end cap according to the present invention,
FIG. 8B is a sectional view of FIG. 8A,
FIG. 9 is a view showing an output state of a laser reflected on a highly reflective coating layer according to the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an optical fiber laser output apparatus using optical bonding according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치는 광섬유(10)와, 이 광섬유의 출력단에 설치되는 엔드캡(20)과, 상기 엔드캡에 결합된 상태로 광섬유의 출력단 부위를 감싸 지지하는 광섬유팁(30)과, 광섬유팁(30)으로부터 광섬유가 인출되지 않도록 광섬유팁과 광섬유 간에 도포되는 접착제(40)로 이루어진다.As shown in the figure, the optical fiber laser output apparatus using optical bonding according to the present invention comprises an optical fiber 10, an end cap 20 provided at an output end of the optical fiber, And an adhesive 40 applied between the optical fiber tip and the optical fiber to prevent the optical fiber from being pulled out from the optical fiber tip 30. In this case,

상기 광섬유(10)는 내부의 전반사를 통하여 레이저를 전달하도록 형성된 것으로, 이러한 광섬유의 출력단에 상기 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)이 설치되는 것이고, 상기 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)은 광섬유를 통과한 레이저의 광섬유 종단 표면에서의 손상을 방지하고 전송효율을 높여주도록 설치됨은 물론, 광섬유 코어로 입사되는 레이저의 되반사를 방지시켜 광섬유 출력단의 손상을 방지하는 역할을 한다.The end cap 20 and the optical fiber tip 30 are installed at the output end of the optical fiber and the optical fiber 10 is connected to the end cap 20 and the optical fiber tip 30 is installed to prevent damage to the optical fiber end surface of the laser beam passing through the optical fiber and to increase the transmission efficiency and to prevent the reflection of the laser incident on the optical fiber core to prevent damage to the optical fiber output terminal.

상기 엔드캡(20)은 상기 광섬유의 직경보다 크게 형성된 것이 바람직하고, 일면 중앙부에 상기 광섬유(10)의 출력단이 결합된다.The end cap 20 is preferably formed larger than the diameter of the optical fiber, and the output end of the optical fiber 10 is coupled to a central portion of the end cap 20.

상기 광섬유(10)와 엔드캡(20)의 결합방식은 광학적접착(optical contact)으로 상호 접착된다.The combination of the optical fiber 10 and the end cap 20 is bonded to each other by optical contact.

상기 광학적접착을 위해, 상기 엔드캡(20)의 일면은 광섬유의 출력단과 거의 같은 표면형상(surface figure)으로 형성되고, 연마작업을 통해 표면조도(surface roughness) 및 표면질(surface quality) 성능을 높이고 세척을 통해 이물질을 제거하도록 한다.For the optical bonding, one surface of the end cap 20 is formed in a surface figure that is almost the same as the output end of the optical fiber, and the surface roughness and surface quality performance Raise and wash away the foreign object.

이러한 상기 광학적접착은 분자간 인력(Van der Waal’Force)에 의한 접합으로써 접합경계면이 사라지는 효과가 있기 때문에 광섬유를 통과한 레이저가 경계면에서 손상과 손실 없이 안정적으로 전달할 수 있는 것이다.The optical bonding has the effect of eliminating the bonding interface due to the bonding by the inter-molecular attraction force (Van der Waal'Force), so that the laser beam passing through the optical fiber can be stably transmitted at the interface without damage and loss.

상기 광학적접착은 공지되어 있는 접착방식으므로, 본 발명에서는 그 세부과정에 대한 기재를 생략하기로 한다.Since the optical bonding is a well-known bonding method, the detailed description of the process will be omitted in the present invention.

상기 광섬유팁(30)은 상기 엔드캡(20)에 부착된 광섬유의 출력단 부위를 감싸 지지하도록 중앙부에 상기 광섬유가 끼워져 관통하는 관통홀(31)이 형성된다.The optical fiber tip 30 is formed with a through hole 31 through which the optical fiber is inserted in a center portion so as to surround the output end portion of the optical fiber attached to the end cap 20.

이러한 광섬유팁(30)은 도면에 도시된 바와 같이 상기 엔드캡(20)의 크기와 동일한 크기로 형성되고, 일면이 상기 엔드캡(20)의 일면에 면접촉되게 결합된다. 바람직하게는 광섬유팁(30)도 상기 엔드캡(20)의 일면에 광학적접착으로 접합되도록 한다. 그 이유는 엔드캡(20)의 일면을 연마한 후 광섬유팁(30)에 끼워진 광섬유와 함께 광섬유팁(30)을 접합시키도록 하여 보다 단시간내에 편리하게 접합시키도록 하면서도, 광섬유와 엔드캡 간의 광학적접착 구조를 보다 견고하게 지지하도록 하기 위함이다. The optical fiber tip 30 is formed to have the same size as that of the end cap 20 as shown in the figure, and one surface of the optical fiber tip 30 is in surface contact with one surface of the end cap 20. Preferably, the optical fiber tip 30 is also optically bonded to one side of the end cap 20. The reason for this is that the optical fiber tip 30 is bonded together with the optical fiber inserted into the optical fiber tip 30 after the end surface of the end cap 20 is polished so that the optical fiber tip 30 is easily joined in a shorter time, So as to more firmly support the adhesive structure.

상기 접착제(40)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(31)에 끼워진 광섬유(10)를 상기 광섬유팁(30)에 고정하여 광섬유가 관통홀에서 분리되는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기 접착제가 광섬유 출력광에 의해 열화되거나 광경로 간섭을 주지 않기 위해서 상기 관통홀(31) 입구에 도포된다.1, the adhesive 40 is used for fixing the optical fiber 10 inserted in the through hole 31 to the optical fiber tip 30 to prevent the optical fiber from being separated from the through hole, The adhesive is applied to the entrance of the through hole 31 so as not to be deteriorated by the optical fiber output light or to cause no optical path interference.

상기 접착제(40)는 에폭시를 사용할 수 있다.The adhesive 40 may use an epoxy.

이때, 본 발명의 광섬유와 엔드캡 및 광섬유팁은 레이저의 손실없이 안정적으로 전달하여 출력할 수 있도록 굴절률 및 열팽창계수가 거의 같은 것을 사용하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the optical fiber, the end cap, and the optical fiber tip of the present invention have substantially the same refractive index and thermal expansion coefficient so as to stably transmit and output without loss of laser.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 엔드캡(20)의 일면과 마주하는 상기 광섬유팁(30)의 관통홀(31) 출구는 상기 광섬유(10)의 출력단 외주면에 접촉되지 않도록 미지지공간(32)을 형성할 수 있다. 상기 미지지공간(32)을 형성한 이유는 상기 관통홀(31)의 상기 관통홀과 광섬유 사이로 가공물, 접착제 등의 이물질이 인입되거나 관통홀의 출구측에 적재되지 않도록 함으로써 광학적접착력 저하 또는 레이저 출력감소 등을 방지하기 위함이다.3, the outlet of the through hole 31 of the optical fiber tip 30 facing the one surface of the end cap 20 is connected to the output end of the optical fiber 10 so as not to contact the outer peripheral surface of the output end of the optical fiber 10, (32) can be formed. The reason why the non-supporting space 32 is formed is that foreign substances such as workpieces and adhesives are prevented from being inserted into the through hole of the through hole 31 and the optical fiber or being not stacked on the exit side of the through hole 31, And the like.

그리고 본 발명의 상기 엔드캡(20)에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광섬유(10)의 출력단과 대응하는 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면에 무반사코팅층(21) 또는 제1고반사코팅층(22a)이 코팅되고, 상기 제1고반사코팅층(22a)이 코팅된 경우에는 상기 광섬유팁(30)의 외측면에 제2고반사코팅층(22b)이 코팅될 수 있다.1 and 2, the end cap 20 of the present invention is provided with an anti-reflection coating layer 21 or an anti-reflection coating layer 21 on the outer surface of the end cap 20 corresponding to the output end of the optical fiber 10, Reflection coating layer 22a is coated on the outer surface of the optical fiber tip 30. When the first highly reflective coating layer 22a is coated, the second highly reflective coating layer 22b may be coated on the outer surface of the optical fiber tip 30. [

도 1에 도시된 바와 같이 무반사코팅층(21)이 코팅 형성된 경우는 엔드캡으로 전달된 대부분의 레이저가 무반사코팅층을 통과하여 출력하게 되고, 반사되는 레이저가 극히 미비하여 광섬유 출력단으로의 재입사가 최소화된다.As shown in FIG. 1, when the anti-reflective coating layer 21 is coated, most of the laser transmitted to the end cap passes through the anti-reflection coating layer, and the reflected laser beam is extremely weak, do.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 광섬유(10)의 출력단과 대응하는 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면에는 제1고반사코팅층(22a)이 코팅된 경우에는, 반사된 레이저의 외부 측면방향 출사를 위해 상기 제1고반사코팅층(22a)과 마주보는 상기 광섬유팁(30)의 외측 대응면에 제2고반사코팅층(22b)이 코팅되며, 상기 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)의 측면은 전체를 무코팅층으로 형성하거나 일부분만을 무코팅층으로 형성할 수 있다.2, when the first highly reflective coating layer 22a is coated on the outer surface of the end cap 20 corresponding to the output end of the optical fiber 10, A second highly reflective coating layer 22b is coated on the outer surface of the optical fiber tip 30 opposite to the first highly reflective coating layer 22a for directional emission and the end cap 20 and the optical fiber tip 30 ) May be formed entirely as a non-coated layer, or only a part thereof may be formed as a non-coated layer.

또한, 상기 엔드캡은 사용용도에 따라 상기 광섬유(10)의 출력단과 대응하는 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면을 광섬유의 설치방향에 대해 직각면으로 형성하거나 경사면으로 형성할 수 있다.In addition, the end cap may have an outer surface corresponding to an output end of the optical fiber 10 and corresponding to an outer surface of the end cap 20, which is formed at a right angle with respect to an installation direction of the optical fiber, or may be formed as an inclined surface.

여기서, 상기 광섬유(10)의 출력단과 대응하는 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면에 상기 제1고반사코팅층(22a)이 코팅 형성된 경우에는 그 제1고반사코팅층이 코팅된 상기 엔드캡의 외측 대응면에 출력유도부(23)를 형성할 수 있다.If the first highly reflective coating layer 22a is coated on the outer surface of the end cap 20 corresponding to the output end of the optical fiber 10, And the output inducing portion 23 can be formed on the outer corresponding surface.

상기 출력유도부(23)는 상기 광섬유(10)를 통해 전달된 레이저가 반사되어 엔드캡(20)의 측면을 통해 효과적으로 외부로 출력되면서 광섬유로 광이 되돌아가는 것(back reflection)을 방지하도록 유도하기 위한 것으로, 실시예로 도 4a 내지 도 8b와 같이 다양한 형태로 형성할 수 있다.The output inducing unit 23 reflects the laser beam transmitted through the optical fiber 10 and is effectively output to the outside through the side surface of the end cap 20 to induce back reflection to the optical fiber And may be formed in various forms as shown in Figs. 4A to 8B in the embodiment.

즉, 상기 출력유도부(23)는 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면 중앙부에 광섬유의 직경보다 더 크게 함몰 형성된 하나의 원뿔형으로 형성할 수도 있고(도 4a 및 도 4b 참조), 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면 전체에 일정 간격 상호 이격되게 함몰 형성된 복수개의 원뿔형으로 형성할 수도 있으며(도 5a 및 도 5b 참조), 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면 전체에 요철형태로 형성할 수도 있고(도 6a 및 도 6b 참조), 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면에 톱니형으로 형성할 수도 있으며(도 7a 및 도 7b 참조), 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면 전체에 일정 간격 상호 이격되게 함몰 형성된 복수개의 사각뿔형으로 형성할 수도 있다(도 8a 및 도 8b 참조).That is, the output guide portion 23 may be formed as a single conical shape which is formed at a central portion of the outer surface of the end cap 20 so as to be larger than the diameter of the optical fiber (see FIGS. 4A and 4B) 20 may be formed in a plurality of conical shapes formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance on the entire outside surface of the end cap 20 (see FIGS. 5A and 5B) (See FIGS. 6A and 6B) and may be serrated on the outer surface of the end cap 20 (see FIGS. 7A and 7B) (See Figs. 8A and 8B). [0054] As shown in Figs.

본 발명의 상기 광섬유는 석영유리(silica glass)로 제작되고, 상기 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)은 용융석영(fused silica)으로 제작되는 것이 바람직하다.The optical fiber of the present invention is made of silica glass, and the end cap 20 and the optical fiber tip 30 are preferably made of fused silica.

상기와 같이 구성된 레이저 출력장치의 제작시에는 광섬유(10)의 출력단 일면과 광섬유가 접합되는 엔드캡(20)의 일면 및 관통홀이 형성된 광섬유팁(30)의 일면을 광학적접착이 가능한 수준으로 연마한 후 세정한다.In manufacturing the laser output device having the above-described structure, one surface of the end cap 20 to which the output end of the optical fiber 10 is bonded to the optical fiber and one surface of the optical fiber tip 30 having the through hole are polished And then rinsed.

이후, 엔드캡과 광섬유팁을 광학적접착방식으로 접합하고, 광섬유팁(30)과 엔드캡(20)의 일면을 광학적접착방식으로 접합시킨다.Thereafter, the end cap and the optical fiber tip are bonded in an optical adhesive manner, and the optical fiber tip 30 and one surface of the end cap 20 are bonded in an optical adhesive manner.

그리고 나서, 외부진동이나 온도변화에 의한 광섬유의 탈착이나 크랙을 방지하기 위해 광섬유가 인입된 광섬유팁(30)의 관통홀(31) 입구에 광섬유의 외주면과 접착되게 접착제(40)를 도포한 후 건조시켜 본 발명의 레이저 출력장치를 완성한다.Then, in order to prevent the optical fiber from being detached or cracked due to external vibration or temperature change, the adhesive 40 is applied to the entrance of the through hole 31 of the optical fiber tip 30 into which the optical fiber is inserted, And dried to complete the laser output apparatus of the present invention.

본 발명은 광학적접착방식으로 상기 광섬유와 엔드캡 및 광섬유팁을 상호 접합시킴으로써 별도의 접착제나 혹은 기계적 결합 혹은 용접이 필요하지 않음은 물론 접합면의 분자간 인력(Van der Waals force)에 의한 완전 밀착으로 광학적으로 경계면이 사라지는 효과로 인해 접합면에서의 손상, 레이저 손실 및 반사(back reflection)를 최소화할 수 있는 장점이 있고, 이에 따라 광섬유를 통해 전달된 레이저의 출력율과 레이저광 내구성을 높여줄 수 있어 사용상의 신뢰성은 물론 경쟁력을 가질 수 있는 유용한 발명이다.The present invention is characterized in that the optical fiber, the end cap, and the optical fiber tip are bonded to each other by an optical bonding method so that no separate adhesive or mechanical bonding or welding is required, and furthermore, by a complete contact with the van der Waals force The effect of optically eliminating the interface is advantageous in minimizing damage, laser loss, and back reflection at the joint surface, thereby increasing the output rate of the laser transmitted through the optical fiber and enhancing the laser light durability It is a useful invention that can be used not only in reliability but also in competitiveness.

10: 광섬유 20: 엔드캡
21: 무반사코팅층 22a: 제1고반사코팅층
22b: 제2고반사코팅층 23: 출력유도부
30: 광섬유팁 31: 관통홀
32: 미지지공간 40: 접착제10: optical fiber 20: end cap
21: Non-reflective coating layer 22a: First highly reflective coating layer
22b: second highly reflective coating layer 23:
30: optical fiber tip 31: through hole
32: unsupported space 40: adhesive

Claims (8)

내부의 전반사를 통하여 레이저를 전달하는 광섬유(10); 상기 광섬유(10)의 출력단에 일면 중앙부가 광학적접착(optical contact)으로 부착되고, 상기 광섬유(10)의 직경보다 큰 직경으로 구비되는 엔드캡(20); 상기 엔드캡(20)에 부착된 광섬유의 출력단 부위를 감싸 지지하도록 중앙부에 상기 광섬유가 끼워져 관통하도록 관통홀(31)이 형성되고, 상기 엔드캡(20)의 직경과 동일한 직경으로 형성되어 일면이 상기 엔드캡(20)의 일면과 광학적접착으로 부착되는 광섬유팁(30); 상기 관통홀(31)에 끼워진 광섬유(10)를 상기 광섬유팁(30)에 고정하기 위해 관통홀(31) 입구에 도포되는 접착제(40);로 이루어지고,
상기 엔드캡(20)의 일면과 마주하는 상기 광섬유팁(30)의 관통홀(31) 출구는 상기 광섬유(10)의 출력단 외주면이 접촉되지 않으면서 엔드캡과 광섬유팁 및 광섬유와의 사이에 공간을 확보하도록 미지지공간(32)이 형성되며,
상기 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)의 측면은 일부 또는 전체가 무코팅층으로 형성되고,
상기 광섬유(10)의 출력단과 대응하는 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면에는 광섬유를 통해 전달된 레이저의 반사를 위해 제1고반사코팅층(22a)이 코팅되며, 상기 제1고반사코팅층(22a)이 코팅된 엔드캡(20)의 외측면에는 상기 광섬유(10)를 통해 전달된 레이저를 엔드캡(20) 또는 광섬유팁(30)의 측면을 통해 외부로 출력시키도록 출력유도부(23)가 형성되고,
상기 엔드캡(20)과 대응하는 상기 광섬유팁(30)의 외측 대응면에는 상기 제1고반사코팅층(22a)에 의해 반사되는 레이저를 반사시켜 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)의 측면을 통해 외부로 출력시키도록 제2고반사코팅층(22b)이 코팅된 것을 특징으로 하는 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치.
An optical fiber 10 for transmitting a laser through total internal reflection; An end cap 20 attached to the output end of the optical fiber 10 at a central portion of one side thereof in an optical contact and having a diameter larger than the diameter of the optical fiber 10; A through hole 31 is formed in the center portion so as to surround the output end portion of the optical fiber attached to the end cap 20 so as to penetrate the optical fiber. The end cap 20 has the same diameter as the end cap 20, An optical fiber tip (30) attached optically to one side of the end cap (20); And an adhesive 40 applied to an inlet of the through hole 31 to fix the optical fiber 10 inserted into the through hole 31 to the optical fiber tip 30,
The end of the through hole 31 of the optical fiber tip 30 facing the one surface of the end cap 20 is spaced apart from the end cap of the optical fiber 10 by the space between the end cap and the optical fiber tip and the optical fiber, A support space 32 is formed,
The side surfaces of the end cap 20 and the optical fiber tip 30 are partially or wholly formed of a non-coating layer,
The first highly reflective coating layer 22a is coated on the outer surface of the end cap 20 corresponding to the output end of the optical fiber 10 to reflect the laser beam transmitted through the optical fiber, The output guide 23 is provided on the outer surface of the end cap 20 coated with the optical fiber 10 so that the laser transmitted through the optical fiber 10 is output to the outside through the side surface of the end cap 20 or the optical fiber tip 30. [ Is formed,
A laser beam reflected by the first highly reflective coating layer 22a is reflected on the outer surface of the optical fiber tip 30 corresponding to the end cap 20 to be incident on the end surface of the optical fiber tip 30 And the second highly reflective coating layer (22b) is coated on the second high reflection coating layer (22b).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 출력유도부(23)는, 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면 중앙부에 광섬유의 직경보다 더 크게 함몰 형성된 하나의 원뿔형, 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면 전체에 일정 간격 상호 이격되게 함몰 형성된 복수개의 원뿔형, 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면 전체에 형성된 요철형, 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면에 형성된 톱니형, 상기 엔드캡(20)의 외측 대응면 전체에 일정 간격 상호 이격되게 함몰 형성된 복수개의 사각뿔형 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치.
The method according to claim 1,
The output guide portion 23 is formed in a central portion of the outer surface of the end cap 20 so as to have a conical shape that is larger than the diameter of the optical fiber and is spaced apart from the outer surface of the end cap 20 A concave-convex shape formed on the entire outside surface of the end cap 20, a serration formed on the outside surface corresponding to the outside surface of the end cap 20, Wherein the optical fiber laser output device is formed in a shape of any one of a plurality of quadrangular pyramid shapes formed to be spaced apart from each other.
제1항에 있어서,
상기 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)은 용융석영(fused silica)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치.
The method according to claim 1,
Wherein the end cap (20) and the optical fiber tip (30) are made of fused silica.
제1항에 있어서,
상기 엔드캡(20)과 광섬유팁(30)의 결합은 광학적접착에 의해 상호 접착되는 것을 특징으로 하는 광학적접착을 이용한 광섬유 레이저 출력장치.
The method according to claim 1,
Wherein the end cap (20) and the optical fiber tip (30) are bonded to each other by optical bonding.
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