KR102121229B1 - 장주기 광섬유 격자 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법 - Google Patents

장주기 광섬유 격자 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고가의 장치를 사용하지 않고서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있으며 인체에 유해한 화학 약품을 사용하지 않고서도 제조가 가능하며 특성을 용이하게 조절할 수 있는 장주기 광섬유 격자 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 광섬유; 3차원 프린터를 이용하여 출력되며, 표면에 복수의 그루브(groove)를 구비하는 격자판; 측면에 상기 광섬유가 관통되도록 구비된 한 쌍의 구멍을 구비하며, 상기 광섬유의 하면을 지지하며, 상기 격자판의 상기 복수의 그루브가 구비된 상기 표면이 상기 광섬유의 상면과 접촉하도록 상기 광섬유 및 상기 격자판을 수용하는 케이스; 및 상기 케이스에 구비되며, 상기 격자판에 압력을 인가하는 것에 의해 상기 광섬유에 압력을 인가하는 가압 부재를 포함하고, 상기 가압 부재는 제1 나사 내지 제n 나사(n은 2이상의 자연수)를 포함하는 것이고, 상기 케이스의 상면에는 상기 제1 나사 내지 상기 제n 나사가 상기 격자판과 접촉하도록 구성된 제1 나사 구멍 내지 제n 나사 구멍이 상기 광섬유의 서로 다른 부분에 대응하여 각각 구비되는 장주기 광섬유 격자가 제공된다.

Description

장주기 광섬유 격자 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법{LONG-PERIOD FIBER GRATING AND METHOD OF MANUFACTURING LONG-PERIOD FIBER GRATING}
본 발명은 장주기 광섬유 격자 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 고가의 장치를 사용하지 않고서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있으며 인체에 유해한 화학 약품을 사용하지 않고서도 제조가 가능하며 특성을 용이하게 조절할 수 있는 장주기 광섬유 격자 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법에 관한 것이다.
광섬유 격자는, 격자의 주기가 수 마이크로미터(μm) 이내인 단주기 광섬유 격자 및 격자의 주기가 수백 마이크로미터(μm) 이상인 장주기 광섬유 격자로 분류된다. 장주기 광섬유 격자는 광섬유 코어 모드와 클래드 모드의 전파 상수의 차이가 격자 주기와 일치하는 경우 공명이 일어나서 공명 파장 주위의 성분이 외부로 진행하여 손실이 발생하는 것을 기초로 작동한다. 장주기 광섬유 격자는 광 통신 및 광섬유 센서와 같은 분야에서 다양하게 사용되며, 예컨대 온도, 굴절률, 장력 및 구부림과 같은 특성을 측정하는 센서, WDM용 필터, 광섬유 증폭기의 이득 평탄화 소자 및 광섬유 분산 보정용 소자로서 사용될 수 있다.
장주기 광섬유 격자를 제조하기 위한 방법으로서, UV 또는 CO2 레이저를 광섬유에 주기적인 패턴으로 인가하여 광섬유 코어의 굴절률을 변화시키는 방법과, 화학적인 식각을 이용하는 방법과, 외부에서 물리적인 힘을 인가하는 방법이 사용될 수 있다.
한양대학교 산학협력단에 의해서 2010년 7월 26일자로 출원되고 2012년 4월 17일자로 등록된 "광섬유 장주기 격자 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 광섬유"라는 명칭의 한국등록특허공보 제10-1139632호(특허문헌 1)는 UV 레이저를 이용하여 광섬유를 식각하여 장주기 광섬유 격자를 제조하는 방법을 개시하고 있다.
광주과학기술원에 의해서 2003년 9월25일자로 출원되고 2005년 3월30일자로 공개된 "기계적 파장가변 광섬유 장주기격자 제작방법"라는 명칭의 한국공개특허공보 제10-2005-0030332호(특허문헌 2)는 외부에서 물리적인 힘을 인가하여 장주기 광섬유 격자를 제조하는 방법을 개시하고 있다.
UV 또는 CO2 레이저를 이용하는 방법은 예컨대 패턴을 생성하기 위해서 고가의 장비가 필요하다는 단점이 있으며, 광 민감성을 가지는 광섬유에 제한적으로 사용될 수 있다는 단점을 가진다. 화학적인 식각을 이용하는 방법은 인체에 유해한 화학 약품과 미세한 식각을 위해서 고가의 장비가 필요하다는 단점이 있다. 외부에서 물리적인 힘을 인가하는 방법은 광섬유에 장주기 격자를 인가하기 위해서 고가의 가공 장비 및 압력 인가 장비가 필요하다는 단점이 있다.
또한 기존의 장주기 광섬유 격자를 제조하는 방법을 이용하는 경우, 장주기 광섬유 격자의 특성을 조절하는 것이 어렵다는 단점도 있다.
1. 한국등록특허공보 제10-1139632호 2. 한국공개특허공보 제10-2005-0030332호
본 발명의 목적은 고가의 장치를 사용하지 않고서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있으며 인체에 유해한 화학 약품을 사용하지 않고서도 제조가 가능하며 특성을 용이하게 조절할 수 있는 장주기 광섬유 격자 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 광섬유; 3차원 프린터를 이용하여 출력되며, 표면에 복수의 그루브(groove)를 구비하는 격자판; 측면에 상기 광섬유가 관통되도록 구비된 한 쌍의 구멍을 구비하며, 상기 광섬유의 하면을 지지하며, 상기 격자판의 상기 복수의 그루브가 구비된 상기 표면이 상기 광섬유의 상면과 접촉하도록 상기 광섬유 및 상기 격자판을 수용하는 케이스; 및 상기 케이스에 구비되며, 상기 격자판에 압력을 인가하는 것에 의해 상기 광섬유에 압력을 인가하는 가압 부재를 포함하고, 상기 가압 부재는 제1 나사 내지 제n 나사(n은 2이상의 자연수)를 포함하는 것이고, 상기 케이스의 상면에는 상기 제1 나사 내지 상기 제n 나사가 상기 격자판과 접촉하도록 구성된 제1 나사 구멍 내지 제n 나사 구멍이 상기 광섬유의 서로 다른 부분에 대응하여 각각 구비되는 장주기 광섬유 격자를 제공한다.
삭제
또한 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자에 있어서, 상기 가압 부재는 하나 이상의 무게 추를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자에 있어서, 상기 격자판은 3차원 프린터를 이용하여 출력되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자에 있어서, 상기 격자판의 재질은 UV 큐어링(curing)이 가능하며 투명한 플라스틱 수지를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자에 있어서, 상기 복수의 그루브 각각은 상기 격자판의 상기 표면에 미리 지정된 간격으로 이격되어 구비될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자에 있어서, 상기 간격은 180 마이크로미터 내지 220 마이크로미터일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자에 있어서, 상기 복수의 그루브 각각의 폭은 450 마이크로미터 내지 600 마이크로미터일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자에 있어서, 상기 복수의 그루브의 개수는 50개 경우 내지 60개일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자에 있어서, 상기 복수의 그루브 각각의 단면은 삼각형, 반원 형상 및 반타원 형상 중 어느 하나일 수 있다.
또한 본 발명은 (a) 표면에 복수의 그루브를 구비하는 격자판을 3차원 프린터를 이용하여 출력하는 단계; (b) 측면에 광섬유가 관통되도록 구비된 한 쌍의 구멍을 구비하며 상기 광섬유의 하면을 지지하며 상기 광섬유 및 상기 격자판을 수용 가능한 케이스에 상기 격자판의 상기 복수의 그루브가 구비된 상기 표면이 상기 광섬유의 상면과 접촉하도록 상기 광섬유 및 상기 격자판을 수용하는 단계; 및 (c) 상기 케이스에 구비되며 제1 나사 내지 제n 나사(n은 2이상의 자연수)를 포함하는 가압 부재를 이용하여 상기 격자판에 압력을 인가하는 것에 의해 상기 광섬유에 압력을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 케이스의 상면에는 상기 제1 나사 내지 상기 제n 나사가 상기 격자판과 접촉하도록 구성된 제1 나사 구멍 내지 제n 나사 구멍이 상기 광섬유의 서로 다른 부분에 대응하여 각각 구비되는 것이고, 상기 단계 (c)는 상기 제1 나사 내지 상기 제n 나사 각각의 회전수를 결정하는 단계를 더 포함하는 장주기 광섬유 격자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법에 있어서, 상기 격자판의 재질은 UV 큐어링이 가능하며 투명한 플라스틱 수지를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법에 있어서, (d) 상기 단계 (a) 이전에, 상기 복수의 그루브의 폭, 단면 형상 및 상기 복수의 그루브가 이격되는 간격을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
삭제
본 발명에 따르면 고가의 장치를 사용하지 않고서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있으며 인체에 유해한 화학 약품을 사용하지 않고서도 제조가 가능하며 특성을 용이하게 조절할 수 있는 장주기 광섬유 격자 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 격자판의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 특성을 시험하기 위한 시스템 구성을 나타내는 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 특성을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 특성을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법을 예시적으로 나타내는 흐름도.
이하, 본 발명의 장주기 광섬유 격자 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 보다 구체적으로 설명한다. 한편 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면들에서, 설명의 편의를 위해서 실제 구성 중 일부만을 도시하거나 일부를 생략하여 도시하거나 변형하여 도시하거나 또는 축척이 다르게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자(100)의 단면이 도시된다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자(100)는 광섬유(100)와, 격자판(130)과, 케이스(150)와, 가압 부재(170)를 포함한다.
광섬유(100)는 예컨대 단일 모드 광섬유 또는 다중 모드 광섬유일 수 있다. 보다 구체적으로, 광섬유(100)는 어븀(Erbium) 첨가 광섬유, 이터븀(Ytterbium) 첨가 광섬유, 툴륨(Thulium) 첨가 광섬유 및 홀뮴(Holmium) 첨가 광섬유 중 어느 하나일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 격자판의 예시적인 구성을 나타내는 도면으로서, 도 1의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 2를 참조하면, 격자판(130)은 표면에 복수의 그루브(135)를 구비한다.
격자판(130)은 바람직하게는 3차원 프린터를 이용하여 출력된다. 즉 종래 구성과는 다르게, 격자판(130)은 3차원 프린터를 이용하여 출력되는 것에 의해서 제조될 수 있다. 따라서 격자판(130)은 고가의 장치를 사용하지 않고서도 저렴한 비용으로 제조될 수 있다. 또한 격자판(130)은 인체에 유해한 화학 약품을 사용하지 않고서도 제조될 수 있다. 또한 예컨대 복수의 그루브(135)의 형상이나 배치 간격을 조절하는 것에 의해서 격자판(130)의 형상을 용이하게 변경시킬 수도 있다.
격자판(130)의 재질은 UV 큐어링이 가능하며 투명한 플라스틱 수지인 것이 바람직하다. 예컨대 격자판(130)의 재질은 UV 큐어링이 가능하며 투명한 플라스틱 수지인 것이 바람직하다. 예컨대, VisiJet M3 Crystal 플라스틱 필라멘트가 격자판(130)의 재질로서 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 그루브(135) 각각은 격자판(130)의 표면에 미리 지정된 간격(i)으로 이격되어 구비된다. 간격 i는 예컨대 180 마이크로미터 내지 220 마이크로미터 사이의 값을 가질 수 있다. 간격 i가 180 마이크로미터 미만인 경우, 3차원 프린터를 이용하여 복수의 그루브(135)를 형성한 후 예컨대 후술하는 가압 부재(170)를 이용하여 격자판(130)에 압력이 인가될 때, 격자판(130)의 복수의 그루브(135)가 파손될 가능성이 높다. 또한 간격 i가 220 마이크로미터 초과인 경우, 예컨대 파장이 1550 나노미터(nm)인 광원을 사용하는 경우의 장주기 광섬유 격자(100)의 동작 특성이 악화될 수 있다. 바람직하게는, 간격 i는 200 마이크로미터일 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 그루브(135) 각각은 동일한 형상을 가지며, 복수의 그루브(135) 각각의 폭(w)은 450 마이크로미터 내지 600 마이크로미터 사이의 값을 가질 수 있다. 폭(w)이 450 마이크로미터 미만인 경우 또는 600 마이크로미터 초과인 경우, 예컨대 파장이 1550 나노미터(nm)인 광원을 사용하는 경우의 장주기 광섬유 격자(100)의 동작 특성이 악화될 수 있다. 바람직하게는, 폭(w)은 500 마이크로미터일 수 있다.
한편 격자판(130)에 구비되는 복수의 그루브(135)의 개수는, 예컨대 50개 내지 60개 사이일 수 있다. 복수의 그루브(135)의 개수가 50개 미만인 경우 또는 60개 초과인 경우, 예컨대 파장이 1550 나노미터(nm)인 광원을 사용하는 경우의 장주기 광섬유 격자(100)의 동작 특성이 악화될 수 있다. 바람직하게는, 복수의 그루브(135)의 개수는 55개일 수 있다.
한편, 격자판(130)의 표면과 복수의 그루브(135)가 이루는 각도(θ)는 30도 내지 80도 사이의 값일 수 있다. 각도(θ)가 30도 미만인 경우, 광섬유(110)의 미소-구부려짐(micro-bending) 현상이 줄어들 수 있다. 각도(θ)가 80도 초과인 경우, 격자판(130)이 휘어지는 현상이 발생할 수 있다. 따라서 바람직하게는, 각도(θ)는 60도일 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면 복수의 그루브(135) 각각의 단면은 삼각형 형상으로 도시된다. 그러나 복수의 그루브(135) 각각의 단면은 반원 형상 또는 반타원 형상일 수도 있다. 한편 복수의 그루브(135) 각각의 단면의 형상이 사각형 또는 그보다 더 많은 꼭짓점을 가지는 다각형인 경우, 예컨대 후술하는 가압 부재(170)를 이용하여 격자판(130)에 압력이 인가될 때, 격자판(130)의 복수의 그루브(135)가 파손될 가능성이 높다. 따라서 복수의 그루브(135) 각각의 단면은 삼각형 형상, 반원 형상 또는 반타원 형상 중 어느 하나가 바람직하다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자(100)는 케이스(150)를 포함한다.
케이스(150)는 광섬유(110) 및 격자판(130)을 수용하도록 구성된다. 구체적으로, 케이스(150)는 측면에 광섬유(110)가 관통되도록 구비된 한 쌍의 구멍(153a, 153b)을 구비하며, 한 쌍의 구멍(153a, 153b)을 통하여 삽입된 광섬유(110)의 하면을 지지한다. 또한 케이스(150)는 격자판(130)의 복수의 그루브(135)가 구비된 표면이 광섬유(110)의 상면과 접촉하도록 광섬유(110) 및 격자판(130)을 수용할 수 있다. 케이스(150)는 예컨대 금속 재질 또는 플라스틱 재질일 수 있다. 케이스(150)는 예컨대 3차원 프린터를 이용하여 출력될 수 있지만, 3차원 프린터를 이용하지 않고서 제조될 수도 있다. 또한 후술하는 가압 부재(170)가 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)(n은 2이상의 자연수)를 포함하는 경우, 케이스(150)는 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)(n은 2이상의 자연수)가 격자판(130)과 접촉하도록 구성된 제1 나사 구멍(155-1) 내지 제n 나사 구멍(155-n)을 그 상면에 구비한다. 제1 나사 구멍(155-1) 내지 제n 나사 구멍(155-n)은 광섬유(110)의 서로 다른 부분에 대응하여 각각 구비된다. 따라서 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)에 의해서 격자판(130)에 압력이 가해지면, 광섬유(110)의 각 부분에 압력이 인가될 수 있다. 또한 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)의 회전수가 각각 다른 경우, 광섬유(110)의 각 부분에 인가되는 압력 역시 서로 달라진다. 따라서 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)를 이용하여, 장주기 광섬유 격자(100)의 특성을 용이하게 조절할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자(100)는 가압 부재(170)를 포함한다.
가압 부재(170)는 케이스(150)에 구비되며, 격자판(130)에 압력을 인가하는 것에 의해 광섬유(110)에 압력을 인가하도록 구성된다.
가압 부재(170)는 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)를 포함할 수 있다. 전술하듯이, 가압 부재(170)는 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)를 포함하는 경우, 케이스(150)의 상면에는 제1 나사 구멍(155-1) 내지 제n 나사 구멍(155-n)이 구비된다. n은 2 이상이며, 격자판(130)의 크기에 따라서 상한값이 결정된다. 예컨대 n의 상한값은 6일 수 있다. 또는 격자판(130)의 크기가 커지면, 예컨대 n의 상한값은 10일수도 있다.
제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n) 각각의 회전수는 장주기 광섬유 격자(100)의 특성을 기초로 결정될 수 있다. 즉 원하는 장주기 광섬유 격자(100)의 특성을 기초로, 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n) 각각의 회전수를 서로 다르게 하거나 또는 서로 동일하게 할 수 있다. 종래의 장주기 광섬유 격자의 경우, 장주기 광섬유 격자의 특성을 조절하기 위해서는 새로 장주기 광섬유 격자를 제조할 수밖에 없다. 그러나 본 발명에 따르면, 특히 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n) 각각의 회전수를 조절하거나 또는 3차원 프린터를 이용하여 격자판(130)의 복수의 그루브(135)의 이격 간격, 복수의 그루브(135)의 폭 및 각도를 조절하여 격자판(130)을 출력하여 사용하는 것에 의해서, 장주기 광섬유 격자(100)의 특성을 용이하게 조절할 수 있다.
도 1에서, 가압 부재(170)가 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)를 포함하는 경우가 예시되지만, 가압 부재(170)는 예컨대 하나 이상의 무게 추를 포함할 수 있다. 예컨대 가압 부재(170)는 제1 무게 추 내지 제n 무게 추를 포함할 수 있다. 이 경우, 예컨대 케이스(150)의 상면에는 제1 무게 추 내지 제n 무게 추를 삽입하기 위한 구멍이 구비될 수 있다. 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n) 각각의 회전수를 조절하는 것과 마찬가지로, 제1 무게 추 내지 제n 무게 추의 무게를 조절하는 것에 의해서, 장주기 광섬유 격자(100)의 특성을 용이하게 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 특성을 시험하기 위한 시스템 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 장주기 광섬유 격자의 특성을 시험하기 위한 시스템 구성은 광원(200)과, 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자(100)와, 광 스펙트럼 분석기(300)를 포함한다.
광원(200)으로서, 1500 나노미터 내지 1600 나노미터 파장 대역의 광대역 LED 광원이 사용되었다.
광 스펙트럼 분석기(300)는 실시간으로 장주기 광섬유 격자(100)의 투과 스펙트럼을 관측하기 위한 장치이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 특성을 나타내는 도면이다. 즉 도 4 내지 도 6은 도 3의 시스템 구성을 이용하여 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자(100)의 특성을 시험한 결과를 도시한 도면으로서, 도 4 내지 도 6은 복수의 그루브(135)의 개수가 각각 50개, 55개 및 60개인 경우의 장주기 광섬유 격자(100)의 투과 스펙트럼 특성을 각각 나타낸다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 복수의 그루브(135)의 개수가 달라짐에 따라서 1550 나노미터(nm) 부근에서 공진되어 나타나는 손실이 각각 14.75, 10.25 및 11.75 dB임을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자(100)가 특히 1550 나노미터 대역에서 양호한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다. 한편 도 4 내지 도 6의 예에서, 복수의 그루브(135)의 간격 i는 200 마이크로미터, 폭(w)은 500 마이크로미터, 각도(θ)는 60도이며, 복수의 그루브(135) 각각의 단면은 삼각형 형상인 격자판(130)이 사용되었다.
도 7은 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 특성을 나타내는 도면으로서, 3개의 나사를 가압 부재(170)로서 사용한 경우의 스펙트럼을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 550 나노미터(nm) 부근에서 공진 손실이 12dB로 측정된다. 따라서 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자(100)가 특히 1550 나노미터 대역에서 양호한 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
한편, 가압 부재(170)에 의해서 인가된 압력을 변화시키면서 측정한 결과, 압력이 증가할수록 공진 손실의 크기가 증가하고 공진이 발생하는 파장도 증가하는 것을 확인하였다. 따라서 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자(100)는 압력 센서로도 이용될 수 있다는 것을 확인하였다.
한편 본 발명은 장주기 광섬유 격자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법을 도 1 내지 도 2에 도시된 장주기 광섬유 격자(100)의 구성을 기초로 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법을 예시적으로 나타내는 흐름도이다.
우선, 표면에 복수의 그루브(135)를 구비하는 격자판(130)을 3차원 프린터를 이용하여 출력한다(S110). 즉 도 2에 도시된 바와 같이 표면에 복수의 그루브(135)를 구비하는 격자판(130)을 3차원 프린터를 이용하여 출력한다.
격자판(130)의 재질은 UV 큐어링이 가능하며 투명한 플라스틱 수지인 것이 바람직하다. 예컨대 격자판(130)의 재질은 UV 큐어링이 가능하며 투명한 플라스틱 수지인 것이 바람직하다. 예컨대, VisiJet M3 Crystal 플라스틱 필라멘트가 격자판(130)의 재질로서 사용될 수 있다.
다음에는, 측면에 광섬유(110)가 관통되도록 구비된 한 쌍의 구멍(153a, 153b)을 구비하며 한 쌍의 구멍(153a, 153b)을 통하여 삽입된 광섬유(110)의 하면을 지지하며 광섬유(110) 및 격자판(130)을 수용하는 케이스(150)에 격자판(130)의 복수의 그루브(135)가 구비된 표면이 광섬유(110)의 상면과 접촉하도록 광섬유(110) 및 격자판(130)을 수용한다(S130).
다음에는, 케이스(150)에 구비되는 가압 부재(170)를 이용하여 격자판(130)에 압력을 인가하는 것에 의해 광섬유(110)에 압력을 인가한다(S150).
이에 의해서 장주기 광섬유 격자(100)가 제조될 수 있다.
한편 본 발명에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법은 단계 S110 이전에, 복수의 그루브(135)의 폭, 단면 형상 및 복수의 그루브(135)가 이격되는 간격을 결정하는 단계, 즉 단계 S170을 더 포함할 수 있다.
가압 부재(170)는 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)를 포함할 수 있다. 전술하듯이, 가압 부재(170)는 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)를 포함하는 경우, 케이스(150)의 상면에는 제1 나사 구멍(155-1) 내지 제n 나사 구멍(155-n)이 광섬유(110)의 서로 다른 부분에 대응하여 각각 구비된다.
가압 부재(170)가 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n)를 포함하는 경우, 단계 S150은 제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n) 각각의 회전수를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제1 나사(170-1) 내지 제n 나사(170-n) 각각의 회전수를 조절하거나 또는 3차원 프린터를 이용하여 격자판(130)의 복수의 그루브(135)의 이격 간격, 복수의 그루브(135)의 폭 및 각도를 조절하여 격자판(130)을 출력하여 사용하는 것에 의해서, 장주기 광섬유 격자(100)의 특성을 용이하게 조절할 수 있다.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면 고가의 장치를 사용하지 않고서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있으며 인체에 유해한 화학 약품을 사용하지 않고서도 제조가 가능하며 특성을 용이하게 조절할 수 있는 장주기 광섬유 격자 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
100: 장주기 광섬유 격자 110: 광섬유
130: 격자판 135: 그루브
150: 케이스 153a, 153b: 구멍
155-1 내지 155-n: 나사 구멍 170: 가압 부재
170-1 내지 170-n: 제1 나사 내지 제n 나사
200: 광원 300: 광 스펙트럼 분석기

Claims (14)

  1. 광섬유;
    3차원 프린터를 이용하여 출력되며, 표면에 복수의 그루브(groove)를 구비하는 격자판;
    측면에 상기 광섬유가 관통되도록 구비된 한 쌍의 구멍을 구비하며, 상기 광섬유의 하면을 지지하며, 상기 격자판의 상기 복수의 그루브가 구비된 상기 표면이 상기 광섬유의 상면과 접촉하도록 상기 광섬유 및 상기 격자판을 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스에 구비되며, 상기 격자판에 압력을 인가하는 것에 의해 상기 광섬유에 압력을 인가하는 가압 부재
    를 포함하고,
    상기 가압 부재는 제1 나사 내지 제n 나사(n은 2이상의 자연수)를 포함하는 것이고,
    상기 케이스의 상면에는 상기 제1 나사 내지 상기 제n 나사가 상기 격자판과 접촉하도록 구성된 제1 나사 구멍 내지 제n 나사 구멍이 상기 광섬유의 서로 다른 부분에 대응하여 각각 구비되는 장주기 광섬유 격자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압 부재는 하나 이상의 무게 추를 포함하는 장주기 광섬유 격자.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 격자판의 재질은 UV 큐어링(curing)이 가능하며 투명한 플라스틱 수지를 포함하는 것인 장주기 광섬유 격자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 그루브 각각은 상기 격자판의 상기 표면에 미리 지정된 간격으로 이격되어 구비되는 것인 장주기 광섬유 격자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 간격은 180 마이크로미터 내지 220 마이크로미터인 것인 장주기 광섬유 격자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 그루브 각각의 폭은 450 마이크로미터 내지 600 마이크로미터인 것인 장주기 광섬유 격자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 그루브의 개수는 50개 경우 내지 60개인 것인 장주기 광섬유 격자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 그루브 각각의 단면은 삼각형, 반원 형상 및 반타원 형상 중 어느 하나인 것인 장주기 광섬유 격자.
  11. (a) 표면에 복수의 그루브를 구비하는 격자판을 3차원 프린터를 이용하여 출력하는 단계;
    (b) 측면에 광섬유가 관통되도록 구비된 한 쌍의 구멍을 구비하며 상기 광섬유의 하면을 지지하며 상기 광섬유 및 상기 격자판을 수용 가능한 케이스에 상기 격자판의 상기 복수의 그루브가 구비된 상기 표면이 상기 광섬유의 상면과 접촉하도록 상기 광섬유 및 상기 격자판을 수용하는 단계; 및
    (c) 상기 케이스에 구비되며 제1 나사 내지 제n 나사(n은 2이상의 자연수)를 포함하는 가압 부재를 이용하여 상기 격자판에 압력을 인가하는 것에 의해 상기 광섬유에 압력을 인가하는 단계
    를 포함하고,
    상기 케이스의 상면에는 상기 제1 나사 내지 상기 제n 나사가 상기 격자판과 접촉하도록 구성된 제1 나사 구멍 내지 제n 나사 구멍이 상기 광섬유의 서로 다른 부분에 대응하여 각각 구비되는 것이고,
    상기 단계 (c)는 상기 제1 나사 내지 상기 제n 나사 각각의 회전수를 결정하는 단계를 더 포함하는 장주기 광섬유 격자의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 격자판의 재질은 UV 큐어링이 가능하며 투명한 플라스틱 수지를 포함하는 것인 장주기 광섬유 격자의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    (d) 상기 단계 (a) 이전에, 상기 복수의 그루브의 폭, 단면 형상 및 상기 복수의 그루브가 이격되는 간격을 결정하는 단계
    를 더 포함하는 장주기 광섬유 격자의 제조 방법.
  14. 삭제
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015157072A (ja) * 2014-01-27 2015-09-03 コスメディ製薬株式会社 ３ｄプリンターによるマイクロニードルの製造

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6408117B1 (en) * 2000-04-05 2002-06-18 Lucent Technologies Inc. Mechanically induced long period optical fiber gratings
KR100420940B1 (ko) * 2001-08-03 2004-03-04 학교법인 성균관대학 편광모드 분산방지 광섬유격자 가변장치 및 이의 응용
KR100477213B1 (ko) * 2002-09-24 2005-03-21 학교법인 성균관대학 광섬유격자 제작 장치
KR20050030332A (ko) 2003-09-25 2005-03-30 광주과학기술원 기계적 파장가변 광섬유 장주기격자 제작방법
KR101139632B1 (ko) 2010-07-26 2012-05-14 한양대학교 산학협력단 광섬유 장주기 격자 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조되는 광섬유
KR101559299B1 (ko) * 2013-11-09 2015-10-13 케이에스포토닉스 주식회사 광섬유 장주기 격자 생성 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015157072A (ja) * 2014-01-27 2015-09-03 コスメディ製薬株式会社 ３ｄプリンターによるマイクロニードルの製造

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