KR102094468B1 - 클래딩 광 스트리퍼 및 이의 제작 방법 - Google Patents

클래딩 광 스트리퍼 및 이의 제작 방법 Download PDF

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KR102094468B1
KR102094468B1 KR1020180121669A KR20180121669A KR102094468B1 KR 102094468 B1 KR102094468 B1 KR 102094468B1 KR 1020180121669 A KR1020180121669 A KR 1020180121669A KR 20180121669 A KR20180121669 A KR 20180121669A KR 102094468 B1 KR102094468 B1 KR 102094468B1
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이준수
박민규
이광현
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국방과학연구소
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating

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Abstract

클래딩 공 스트리퍼가 제공된다. 상기 클래딩 광 스트리퍼는, 코어, 상기 코어를 감싸며 미리 설정되는 에칭 영역에서 일부 제거되는 내부 클래딩, 및 상기 내부 클래딩을 감싸서 외피를 형성하며, 상기 에칭 영역에 해당부분이 모두 제거되는 외부 클래딩을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

클래딩 광 스트리퍼 및 이의 제작 방법{Cladding light stripper and method of manufacturing the same}
본 발명은 광섬유 스트리퍼 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 불산 대체제를 플라스틱 튜브와 함께 이용하는 클래딩 광 스트리퍼에 대한 것이다.
고출력 광섬유 레이저는 일반적으로 더블 클래딩(Double cladding) 광섬유를 이용하여 구현된다. 더블 클래딩 광섬유는 코어(미도시), 내부 클래딩(미도시), 외부 클래딩(미도시)으로 이루어져 있다. 특히, 직경이 수십에서 수백 μm를 갖는 내부 클래딩으로 고출력 펌프 광을 쉽게 입사시킬 수 있기 때문에 고출력 광섬유 레이저 구현에 필수적이다.
내부 클래딩으로 진행하는 펌프 광은 희토류 이온이 도핑된 증폭 광섬유를 진행할 때 광섬유 코어에서 흡수되어 코어로 진행하는 신호 증폭에 이용된다. 하지만, 증폭 광섬유에서 완전하게 흡수되지 않은 잔여 펌프 광은 계속 내부 클래딩으로 진행 할 수 있다.
또한, 더블 클래딩 광섬유 사이의 광섬유 융착, 광섬유 코일링, 이종 광섬유간의 불완전한 모드 매칭 등으로 인해서 코어로 진행하는 일부 신호 광이 내부 클래딩으로 진행할 수 있다. 이렇게 내부 클래딩으로 진행하는 광은 펌프 빔 결합기, 광섬유 시준기에 데미지를 줄 수 있으며 최종 출력 광의 빔 품질을 저하시키기 때문에 적절하게 제거해야 한다.
클래딩 광 스트리퍼 (Cladding light stripper)는 내부 클래딩으로 전송되는 광을 제거하는 소자로 크게 3가지 방식에 의해 구현된다. 첫째 방식은 내부 클래딩 보다 높은 굴절률을 갖는 물질을 내부 클래딩 외부에 도포하여 클래딩 광을 제거하는 방식이다. 부연하면, 외부 클래딩에 도포된 물질의 굴절률이 내부 클래딩보다 높기 때문에 내부 클래딩 광을 쉽게 제거 할 수 있다.
하지만, 이러한 방식은 급격하게 내부 클래딩 광을 제거하기 때문에 레이저 출력이 증가함에 따라 급격하게 광섬유 표면 온도가 증가하는 문제가 있다. 일반적으로 높은 굴절률을 갖는 폴리머 계열의 물질은 고온에서 타버리는 문제가 있기 때문에 고출력 광섬유 레이저에 적용이 제한된다.
두 번째 방식으로는 CO2 레이저 등으로 광섬유 외부 클래딩을 부분적으로 제거하여 내부 클래딩과 외부 클래딩 사이의 전반사 조건을 없애는 방식이다. 부연하면, 외부 클래딩이 에칭된 부분을 통하여 내부 클래딩 광을 제거할 수 있다. 하지만, 고가 레이저 가공 설비를 필요로 하며 제작이 까다로운 제약이 있다.
세 번째 방식으로는 불산을 에칭용액으로 이용하여 내부 클래딩을 에칭하여 클래딩 광 스트리퍼를 만드는 방식이다. 부연하면, 에칭 과정 중에 발생한 홀 및/또는 스크레치로 인해서 내부 클래딩의 표면이 거칠어지면 전반사 조건을 만족하지 못하는 부분이 광섬유 표면에 넓게 생성되며 이 부분을 통해 클래딩 광이 제거된다. 이러한 방식은 클래딩 광이 매우 넓은 면적에서 조금씩 제거되기 때문에 고출력에도 적합한 것으로 알려져 있다.
하지만, 유독 물질인 불산을 이용하기 때문에 고가의 처리 시설을 필요로 하며 취급이 어려운 제약이 있다.
1. 한국공개특허번호 제10-2011-0003997호 2. 한국등록특허번호 제10-1871996호(등록일자: 2018.06.21)
1. W. Guo et al., "Cascaded cladding light extracting strippers for high power fiber lasers and amplifiers," IEEE Photon. J. Vol. 6, No. 3, p. 1501106, 2014. 2. K. Boyd et al., "CO2 laser-fabricated cladding light strippers for high-power fiber lasers and amplifiers," Appl. Opt. Vol. 55, No. 11, pp. 2915-2920, 2016. 3. R. Poozesh et al., "A novel method for stripping cladding lights in high power fiber lasers and amplifiers," J. Lightwave Technol., Vol. 30, No. 20, pp. 3199-3202, 2012. 4. L. Yin et al., "High power cladding light stripper using segmented corrosion method: theoretical and experimental studies," Opt. Express Vol. 25, No. 8, pp. 8760-8776, 2017.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 광섬유 표면 온도를 증가시키지 않으면서도 클래딩 광을 제거할 수 있는 클래딩 광 스트리퍼 및 이의 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고가의 레이저 가공 설비없이도 용이하게 클래딩 광을 제거할 수 있는 클래딩 광 스트리퍼 및 이의 제작 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 취급이 매우 용이한 불산 대체제를 플라스틱 튜브와 함께 이용하여 쉽게 클래딩 광을 제거할 수 있는 클래딩 광 스트리퍼 및 이의 제작 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 취급이 매우 용이한 불산 대체제를 플라스틱 튜브와 함께 이용하여 쉽게 클래딩 광을 제거할 수 있는 클래딩 광 스트리퍼를 제공한다.
상기 클래딩 광 스트리퍼는,
코어;
상기 코어를 감싸며 미리 설정되는 에칭 영역에서 일부 제거되는 내부 클래딩; 및
상기 내부 클래딩을 감싸서 외피를 형성하며, 상기 에칭 영역에 해당부분이 모두 제거되는 외부 클래딩;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내부 클래딩은 상기 에칭 영역에서 일부 제거되는 제 2 직경이 상기 에칭 영역이외의 제 1 직경보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일부 제거 및 모두 제거는 불산 대체제를 이용한 에칭에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 불산 대체제는 NH4F와 (NF4)2SO4의 혼합 용액(mixed solution) 또는 GE-203인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일부 제거되는 부분의 표면은 요철이 있는 표면인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부 클래딩의 제거되는 제거면은 수직면인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내부 클래딩의 제거되는 제거면은 일정한 경사를 갖는 경사면인 것을 특징으로 한다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 내부에 중공을 갖는 플라스틱 튜브; 일단이 플라스틱 튜브 내측으로 연결되는 주입 호스; 및 상기 플라스틱 튜브에 삽입되는 광섬유의 미리 지정된 에칭 영역을 미리 설정되는 두께로 에칭하여 클래딩 광 스트리퍼를 제작하기 위해 상기 주입 호스의 타단과 연결되며 주입 호스로 에칭 용액을 주입하는 에칭 용액 주입기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 광 스트리퍼 제작 장치를 제공한다.
또한, 상기 광섬유의 일단을 고정하는 고정 지그; 및 상기 광섬유의 내부 클래딩의 직경 변화를 조절하기 위해 상기 고정 지그를 좌우 직선 방향으로 이동시키는 전송 스테이지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전송 스테이지는 모터 기반에 의해 자동 동작되거나 노브에 의해 수동 동작되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라스틱 튜브를 지지하는 플라스틱 튜브 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, (a) 내부에 중공을 갖는 플라스틱 튜브 및 에칭 용액 주입기를 준비하는 단계; (b) 미리 지정된 에칭 영역을 미리 설정되는 두께로 에칭하여 클래딩 광 스트리퍼를 제작하기 위해 일단이 상기 플라스틱 튜브 내측으로 연결되고 타단은 에칭 용액 주입기에 연결되는 주입 호스를 통해 에칭 용액 주입기의 에칭 용액이 상기 플라스틱 튜브에 주입하는 단계; 및 (c) 상기 플라스틱 튜브의 내측에 광섬유를 삽입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 광 스트리퍼 제작 방법을 제공한다.
또한, 상기 클래딩 광 스트리퍼 제작 방법은, 상기 (c) 단계이후, 전송 스테이지를 통해 고정 지그를 좌우 직선 방향으로 이동시켜 상기 광섬유의 내부 클래딩의 직경 변화를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 취급이 용이한 불산 대체제와 플라스틱 튜브를 이용한 클래딩 광 스트리퍼 구현함으로써, 일반적으로 문제가 되고 있는 복잡한 공정 및 시설 없이 손쉽게 클래딩 광 스트리퍼를 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 복잡한 공정 및 시설에서만 이용할 수 있는 불산과 달리 기존의 광섬유 레이저의 전송 광섬유 부분에 클래딩 광 제거기를 추가로 구현할 수 있는 장점이 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 매우 간단하게 다양한 길이의 클래딩 광 스트리퍼를 구현할 수 있기 때문에 고출력 광섬유 레이저의 클래딩 광 제거 및 빔 품질 향상에 도움이 될 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 클래딩 광 스트리퍼의 제작 개념도이다.
도 2는 도 1에 따라 주입된 에칭 용액이 고정된후 플라스틱 튜브 내부에 광섬유가 삽입 고정되는 개념도이다.
도 3은 도 2에 따라 광섬유의 내부 클래딩이 에칭된 상태로서 클래딩 광 스트리퍼의 개념도이다.
도 4는 일반적인 광섬유의 전반사를 나타낸 개념도이다.
도 5는 도 3에 도시된 외부 클래딩이 에칭된 광섬유의 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 외부 클래딩의 에칭이후 내부 클래딩의 일부가 제거되어 생성된 클래딩 광 스트리퍼에서의 전반사를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 내부 클래딩의 직경 변화를 완화하는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 클래딩 광 스트리퍼 제작 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 9는 도 1에 도시된 클래딩 광 스트리퍼의 성능을 측정하는 실험 셋업 장치의 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 입력 클래딩 광 파워와 잔여 클래딩 광 파워 측정 결과 그래프이다.
도 11은 도 10에 도시된 입력 클래딩 광 파워에 대한 클래딩 광 스트리퍼(CLS#)의 광섬유 표면온도 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 클래딩 광 스트리퍼 및 이의 제작 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 클래딩 광 스트리퍼의 제작 개념도이다. 도 1을 참조하면, 광 스트리퍼 제작 장치(100)는 내부에 중공을 갖는 플라스틱 튜브(120), 일단이 플라스틱 튜브(120) 내측으로 연결되는 주입 호스(140), 주입 호스(140)의 타단과 연결되며 주입 호스(140)로 에칭 용액을 주입하는 에칭 용액 주입기(110) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
플라스틱 튜브(120)는 직경이 2mm ~ 4mm인 원형 형상이며, 내부에 광섬유를 삽입할 수 있도록 중공이 형성된다. 물론, 원형이외에도, 타원형, 팔각형 등도 될 수 있다. 또한, 플라스틱 튜브(120)내에는 에칭 용액(111)을 주입하기 위한 에칭 용액 주입 영역(130)이 내부에 형성된다. 이 에칭 용액 주입 영역(130)은 플라스틱 튜브(120)의 다른 영역과 구별되기 위해 다른 색으로 이루어질 수 있다. 물론, 다른 직경으로 구성하거나 단차를 두는 것도 가능하다.
한편, 에칭 용액 주입기(110)를 플라트틱 튜브(120)의 내부에서 원하는 부분 끝에 위치시키면 표면 장력에 의해서 에칭 용액 주입기(110)가 닿은 부분부터 용액이 머무르게 된다. 에칭 용액 주입기(110)의 끝으로 갈수록 튜브 직경이 작아지기 때문에 쉽게 조절이 가능하다.
에칭 용액 주입 영역(130)의 길이는 최소 5mm 부터 300 mm가 될 수 있다.
에칭 용액 주입기(110)는 상기 플라스틱 튜브(120)에 삽입되는 광섬유(210)의 미리 지정된 에칭 영역을 미리 설정되는 두께로 에칭되어 클래딩 광 스트리퍼를 제작하기 위해 주입 호스(140)로 에칭 용액을 주입하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 에칭 용액 주입기(110)에는 에칭 용액(111)이 담겨있다.
에칭 용액(111)은 취급이 매우 용이한 불산 대체제가 된다. 불산(HF) 대체제로서는 NH4F와 (NF4)2SO4의 혼합 용액(mixed solution), GE-203(순정씨엔에스) 등이 될 수 있다. 물론, GE-203도 불산 대체제 종류의 하나이며 기능이 동일하면 다른 제품도 이용 가능하다.
불산 대체제는 강한 표면 장력을 갖고 있어서 플라스틱 튜브(120) 내에 고정이 가능하며 외부 압력에 의해서 플라스틱 튜브(120) 내부에 주입된다. 빨대가 붙어 있는 플라스틱 통이나 피펫에 의해 주입이 가능하며 원하는 에칭 길이만큼 쉽게 플라스틱 튜브(120)에 넣을 수 있다.
에칭 용액은 최소 5mm부터 300mm 길이까지 균일하게 주입될 수 있다. 에칭 길이가 너무 짧으면 클래딩 광을 충분히 제거할 수 없기 때문에 5mm 이하의 에칭 길이는 고려되지 않는다. 또한, 길이가 300 mm면 충분히 클래딩 광을 제거할 수 있기 때문에 300mm 이상의 길이도 고려되지 않는다. 플라스틱 튜브(120)의 직경은 약 1mm ~ 4mm 까지 조절이 가능하며 다양한 직경의 광섬유를 에칭할 수 있다.
도 2는 도 1에 따라 주입된 에칭 용액이 고정된후 플라스틱 튜브(120) 내부에 광섬유(210)가 삽입 고정되는 개념도이다. 도 2를 참조하면, 광섬유(210)가 플라스틱 튜브(120)의 내부에 형성된 중공에 삽입된 상태이다.
도 3은 도 2에 따라 광섬유(210)의 내부 클래딩이 에칭된 상태로서 클래딩 광 스트리퍼(300)의 개념도이다. 도 3을 참조하면, 광섬유(210)는 더블 클래딩(Double cladding) 광섬유이다. 따라서, 광섬유(210)는 코어(310), 코어(310)를 감싸는 내부 클래딩(320), 내부 클래딩(320)을 감싸서 외피를 형성하는 외부 클래딩(330)으로 이루어져 있다.
일반적으로 내부 클래딩(320)으로 진행하는 펌프 광(미도시)은 희토류 이온이 도핑된 증폭 광섬유를 진행할 때 광섬유의 코어(310)에서 흡수되어 코어로 진행하는 신호 증폭에 이용된다. 하지만, 광섬유에서 완전하게 흡수되지 않은 잔여 펌프 광은 계속 내부 클래딩(320)으로 진행할 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 에칭 영역(301)에 해당하는 내부 클래딩(320)의 일부 및 외부 클래딩(330)의 전부가 에칭에 의해 제거된다.
도 4는 일반적인 광섬유의 전반사를 나타낸 개념도이다. 도 4를 참조하면, 내부 클래딩(320) 내에서 광(410)의 전반사가 발생한다. 즉, 완전하게 흡수되지 않은 잔여 펌프 광이 계속 내부 클래딩(320)으로 진행된다. 부연하면, 광섬유 융착, 광섬유 코일링, 이종 광섬유간의 불완전한 모드 매칭 등으로 인해서 코어(310)로 진행하는 광이 내부 클래딩(320)으로 진행할 수 있다. 이렇게 내부 클래딩(320)으로 진행하는 광은 펌프 빔 결합기(미도시), 광섬유 시준기(미도시)에 손상을 줄 수 있으며 최종 출력광의 빔 품질을 저하시키기 때문에 적절하게 제거되어야 한다.
도 5는 도 3에 도시된 외부 클래딩(330)이 에칭된 광섬유의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 에칭에 의해 에칭 영역(301)에 해당하는 외부 클래딩(330)의 전부가 제거된다.
도 6은 도 5에 도시된 외부 클래딩(330)의 에칭이후 내부 클래딩(320)의 일부가 제거되어 생성된 클래딩 광 스트리퍼(300)에서의 전반사를 나타낸 개념도이다. 도 6을 참조하면, 에칭을 통해 직경이 작아진 내부 클래딩(320)의 표면은 거칠거칠한 요철들을 갖는 표면이다. 클래딩 직경이 작아지고 표면이 거칠기 때문에 광(610)의 전반사 조건이 만족하지 않은 넓은 면적에서 광이 제거된다(620). 부연하면, 광섬유 클래딩의 굴절률은 공기의 굴절률 (n=1) 보다 높기 때문에 진행하면서 표면이 매끄러운 경우 광이 스넬의 법칙에 의해서 전반사 된다. 하지만 표면이 거칠거칠하고 매끄럽지 않으면 스넬의 법칙이 성립하지 않기 때문에 반사되지 않고 공기중으로 방출된다.
도 6을 참조하면, 에칭 영역(301)에서 일부 제거되는 제 2 직경(602)이 상기 에칭 영역(301)이외의 제 1 직경(601)보다 작다.
한편, 외부 클래딩(330)의 제거면은 수직면(603-1)이며, 내부 클래딩(320)의 제거면은 일정한 경사를 갖는 경사면(603-2)이다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 내부 클래딩(320)의 직경 변화를 완화하는 구성도이다. 일반적으로, 에칭 용액이 있는 경계면에서는 내부 클래딩의 직경이 급격하게 변하기 때문에 많은 양의 클래딩 광이 제거 되면서 높은 열이 발생 할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 광섬유(210)를 전송 스테이지(720)의 표면상에 고정 지그(730)를 통해 고정해서 내부 클래딩(도 3의 320)의 직경 변화를 완화하면서 내부 클래딩(320)을 에칭할 수 있다. 플라스틱 튜브(120)는 플라스틱 튜브 지지대(710) 위에 고정되며 광섬유(210)는 전송 스테이지(720) 위에 고정된다.
내부 클래딩(320)이 에칭될 때 일정 시간 간격으로 미세하게 전송 스테이지(720)를 움직여 고정 지그(730)를 움직인다. 이러한 방식을 이용하여 에칭되는 경계면에서 발생하는 내부 클래딩(320)의 급격한 직경 변화를 완화할 수 있다. 전송 스테이지(720)는 모터기반으로 전기적 신호에 의해 고정 지그(730)를 좌우 직선 방향으로 움직일 수도 있으며 노브(Knob)(740)를 조절해서 수동으로 조절될 수도 있다. 부연하면, 노브(740)를 회전시켜 수동으로 전송 스테이지(720)를 조절한다.
물론, 전송 스테이지(720)를 모터 기반으로 동작시키는 경우, 고정 지그(730)를 좌우 직선 방향으로 이동시키기 위해 컨베이어 벨트(미도시), 기어(미도시) 등이 구성될 수 있다. 물론, 기어와 기어를 이용해 구성하는 것도 가능하다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 클래딩 광 스트리퍼 제작 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 내부에 중공을 갖는 플라스틱 튜브(120) 및 에칭 용액 주입기(110)를 준비한다(단계 S810).
이후, 미리 지정된 에칭 영역을 미리 설정되는 두께로 에칭하여 클래딩 광 스트리퍼를 제작하기 위해 일단이 상기 플라스틱 튜브(120) 내측으로 연결되고 타단은 에칭 용액 주입기(110)에 연결되는 주입 호스(140)를 통해 에칭 용액 주입기(110)의 에칭 용액이 상기 플라스틱 튜브(120)에 주입한다(단계 S820).
이후, 상기 플라스틱 튜브(120)의 내측에 광섬유(210)를 삽입함에 따라 에칭이 수행된다(단계 S830,S840).
도 9는 도 1에 도시된 클래딩 광 스트리퍼의 성능을 측정하는 실험 셋업 장치(900)의 개념도이다. 도 9를 참조하면, 실험 셋업 장치(900)는 시드 빔을 출력하는 시드 빔 소스(910), 시드 빔을 한쪽 방향으로만 진행하도록 하는 광고립기(930), 모드 변환기(920), 펌프 광을 생성하는 제 1 및 제 2 펌프 레이저 다이오드(940-1,940-2), 펌프 광을 시드 빔과 결합시키는 펌프 광 결합기(950), 클래딩 광 스트리퍼(300)에서 발생하는 잔여 펌핑광을 측정하는 열상 카메라(980) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
모드 변환기(920)는 시드 빔의 코어/클래딩 직경을 늘려서 대구경 광섬유의 코어/클래딩 직경과 동일하게 만들어 주는 소자이다.
제 1 및 제 2 펌프 레이저 다이오드(940-1, 940-2)는 펌프 광을 발생시키는 소자로 대구경 광섬유에서 클래딩으로 진행하는 광을 생성한다. 이 광들이 클래딩 광 제거기(970)에 의해서 어느 정도 제거되는지를 통해서 클래딩 광 제거기(970)의 성능을 확인 할 수 있다.
클래딩 광 제거기(970)의 앞에 도시된 원은 클래딩 광 제거기(970)의 코어/클래딩 직경을 나타낸다. 예를 들면, 코어 20 마이크로미터, 클래딩 400 마이크로미터, 코어 개구수 0.065, 클래딩 개구수 0.46이다.
융착지점(901)은 펌프 광 결합기(950)와 클래딩 광 제거기(970)를 연결하는 부분을 뜻한다. 펌프 광 결합기(950)와 클래딩 광 제거기(970)는 서로 다른 소자로 일반적으로 광섬유 융착에 의해 연결된다. 즉, 융착지점(901)은 소자가 연결되는 부분을 뜻한다. 예를 들면, 전기 회로의 납땜과 유사하다.
한편, 광섬유 끝에서는 일반적으로 공기/광섬유 굴절률 차이에 의해 약 4% 정도의 빛이 역방향으로 반사된다. 이러한 반사되는 빛을 광 증폭기의 성능을 저하시키기 때문에 일반적으로 안티 리플렉션 코팅 (Anti Reflection Coating, AR-coating)을 하거나 약 8ㅀ각도로 절단해서 반사되는 빛을 최소화시킨다. 물론 본 발명의 일실험예에서는 실험의 편의를 위해 절단 각도를 약 8ㅀ각도로 하였으나, 절단 각도는 다양할 수 있다.
도 9에 대한 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 클래딩 광 제거기(970)의 신호 광 손실을 확인하기 위해서 시드 빔을 입사시킨다. 클래딩 광 제거기(970) 전후의 파워를 측정해서 손실을 확인 할 수 있다.
이후, 클래딩 광 제거기(970)의 클래딩 광 제거율을 확인하기 위해서는 펌프 레이저 다이오드(940-1, 940-2)를 동작시킨다. 클래딩 광 제거기(970) 전후의 파워를 출력미터로 측정해서 클래딩 광 제거율을 확인할 수 있다.
열상 카메라(980)는 클래딩 광 제거기(970)에서 클래딩 광이 제거되면서 발생되는 열을 측정한다.
따라서, 이러한 실험 셋업 장치(900)를 이용하여 에칭 시간 및 길이를 달리한 클래딩 광 스트리퍼 4개(CLS#1~#4)에 대해 약 9760 nm 파장 100 W 의 펌프 광을 입사 시킨 후 잔여 펌핑 광을 측정하였다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 입력 클래딩 광 파워와 잔여 클래딩 광 파워 측정 결과 그래프이다. 즉 도 10은 입력 클래딩 광 파워에 따른 잔여 펌핑 광 파워를 나타내고 있다. 네 번째 클래딩 광 스트리퍼(CLS#4)의 경우 에칭된 광섬유 길이는 10.5mm 이었으며 12.7dB의 클래딩 광 제거율을 가졌다.
도 11은 도 10에 도시된 입력 클래딩 광 파워에 대한 CLS#의 광섬유 표면온도 그래프이다. 도 11을 참조하면, 네 번째 클래딩 광 스트리퍼(CLS#4)의 경우 입력 펌프 광에 따른 광섬유 표면 온도를 나타내고 있으며, 네 번째 클래딩 광 스트리퍼(CLS#4)의 최대 광섬유 표면 온도는 63℃였다. 마지막으로 1064nm 파장의 시드 빔을 이용하여 네 번째 클래딩 광 스트리퍼(CLS#4)의 신호 광 손실을 측정하였으며 삽입 손실은 0.08dB였다.
100: 클래딩 광 스트리퍼 제작 장치
110: 에칭 용액 주입기
111: 에칭 용액
120: 플라스틱 튜브
130: 에칭 용액 주입 영역
140: 주입 호스
210: 광섬유
310: 코어
320: 내부 클래딩
330: 외부 클래딩
710: 플라스틱 튜브 지지대
720: 전송 스테이지
730: 고정 지그
740: 노브

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  8. 내부에 중공을 갖는 플라스틱 튜브(120);
    일단이 플라스틱 튜브(120) 내측으로 연결되는 주입 호스(140); 및
    상기 플라스틱 튜브(120)에 삽입되는 광섬유(210)의 미리 지정된 에칭 영역을 미리 설정되는 두께로 에칭하여 클래딩 광 스트리퍼를 제작하기 위해 상기 주입 호스(140)의 타단과 연결되며 주입 호스(140)로 에칭 용액을 주입하는 에칭 용액 주입기(110);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 광 스트리퍼 제작 장치(100).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광섬유(210)의 일단을 고정하는 고정 지그(730); 및
    상기 광섬유(210)의 내부 클래딩(320)의 직경 변화를 조절하기 위해 상기 고정 지그(730)를 좌우 직선 방향으로 이동시키는 전송 스테이지(720);를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 광 스트리퍼 제작 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전송 스테이지(720)는 모터 기반에 의해 자동 동작되거나 노브(740)에 의해 수동 동작되는 것을 특징으로 하는 클래딩 광 스트리퍼 제작 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 플라스틱 튜브(120)를 지지하는 플라스틱 튜브 지지대(710);를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 광 스트리퍼 제작 장치.
  12. (a) 내부에 중공을 갖는 플라스틱 튜브(120) 및 에칭 용액 주입기(110)를 준비하는 단계;
    (b) 미리 지정된 에칭 영역을 미리 설정되는 두께로 에칭하여 클래딩 광 스트리퍼를 제작하기 위해 일단이 상기 플라스틱 튜브(120) 내측으로 연결되고 타단은 에칭 용액 주입기(110)에 연결되는 주입 호스(140)를 통해 에칭 용액 주입기(110)의 에칭 용액을 상기 플라스틱 튜브(120)에 주입하는 단계; 및
    (c) 상기 플라스틱 튜브(120)의 내측에 광섬유(210)를 삽입하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 광 스트리퍼 제작 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 (c) 단계이후, 전송 스테이지(720)를 통해 고정 지그(730)를 좌우 직선 방향으로 이동시켜 상기 광섬유(210)의 내부 클래딩(320)의 직경 변화를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 광 스트리퍼 제작 방법.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100352799B1 (ko) * 1993-12-22 2002-12-11 에이티 앤드 티 코포레이션 패턴반응성이온에칭을사용하여섬유프로브장치를제조하는방법
KR20110003997A (ko) 2009-07-07 2011-01-13 네트워크케이블 주식회사 사각 광섬유케이블 스트리퍼
US20110249935A1 (en) * 2010-04-12 2011-10-13 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for in-line fiber-cladding-light dissipation
US20170110845A1 (en) * 2013-01-28 2017-04-20 Lumentum Operations Llc Cladding light stripper and method of manufacturing
KR20170106704A (ko) * 2016-03-14 2017-09-22 서울시립대학교 산학협력단 포화 흡수체의 제조 방법
KR101871996B1 (ko) 2016-09-27 2018-07-02 주식회사 라이콤 클래딩 모드스트리퍼 및 이를 이용하는 광섬유레이저

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100352799B1 (ko) * 1993-12-22 2002-12-11 에이티 앤드 티 코포레이션 패턴반응성이온에칭을사용하여섬유프로브장치를제조하는방법
KR20110003997A (ko) 2009-07-07 2011-01-13 네트워크케이블 주식회사 사각 광섬유케이블 스트리퍼
US20110249935A1 (en) * 2010-04-12 2011-10-13 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for in-line fiber-cladding-light dissipation
US20170110845A1 (en) * 2013-01-28 2017-04-20 Lumentum Operations Llc Cladding light stripper and method of manufacturing
KR20170106704A (ko) * 2016-03-14 2017-09-22 서울시립대학교 산학협력단 포화 흡수체의 제조 방법
KR101871996B1 (ko) 2016-09-27 2018-07-02 주식회사 라이콤 클래딩 모드스트리퍼 및 이를 이용하는 광섬유레이저

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. W. Guo et al., "Cascaded cladding light extracting strippers for high power fiber lasers and amplifiers," IEEE Photon. J. Vol. 6, No. 3, p. 1501106, 2014.
2. K. Boyd et al., "CO2 laser-fabricated cladding light strippers for high-power fiber lasers and amplifiers," Appl. Opt. Vol. 55, No. 11, pp. 2915-2920, 2016.
3. R. Poozesh et al., "A novel method for stripping cladding lights in high power fiber lasers and amplifiers," J. Lightwave Technol., Vol. 30, No. 20, pp. 3199-3202, 2012.
4. L. Yin et al., "High power cladding light stripper using segmented corrosion method: theoretical and experimental studies," Opt. Express Vol. 25, No. 8, pp. 8760-8776, 2017.

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