KR102143426B1 - 클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저 - Google Patents

클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저 Download PDF

Info

Publication number
KR102143426B1
KR102143426B1 KR1020190047210A KR20190047210A KR102143426B1 KR 102143426 B1 KR102143426 B1 KR 102143426B1 KR 1020190047210 A KR1020190047210 A KR 1020190047210A KR 20190047210 A KR20190047210 A KR 20190047210A KR 102143426 B1 KR102143426 B1 KR 102143426B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical fiber
clad
clad mode
cover
curved
Prior art date
Application number
KR1020190047210A
Other languages
English (en)
Inventor
김성준
김정미
윤수영
채운병
박준오
황시온
김대중
Original Assignee
주식회사 라이콤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 라이콤 filed Critical 주식회사 라이콤
Priority to KR1020190047210A priority Critical patent/KR102143426B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102143426B1 publication Critical patent/KR102143426B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 제1 클래드 및 제2 클래드를 포함하는 광섬유; 상기 광섬유가 고정되는 광섬유 안착홈을 포함하는 광섬유 고정부를 포함하고, 상기 광섬유는 복수 개의 스트립부를 포함하고, 상기 복수 개의 스트립부는 각각 적어도 하나의 제2 클래드가 제거된 복수 개의 클래드 모드 제거부를 포함하여, 상기 복수 개의 클래드 모드 제거부에 의해 클래드 모드가 제거되는 것을 특징으로 하는 클래드 모드 스트리퍼를 제공한다.

Description

클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저{Clad Mode Stripper and Fiber Laser Using the Same}
본 발명은 코어로 흡수되지 못하고 클래드에 남아있는 펌프 광을 제거하기 위한 클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
고출력 광섬유 레이저는 희토류 원소로 도핑된 코어, 내부 클래드 및 외부 클래드를 갖는 이중 클래드 광섬유(Double Clad Fiber)를 기반으로 한다. 고출력 광섬유 레이저에서 펌프 광은 이중 클래드 광섬유의 길이 방향으로 이동하며, 코어로 흡수된다. 고출력 광섬유 레이저에서, 코어로 흡수되지 못한 펌프 광, 이중 클래드 광섬유의 코어로부터 이탈된 광 또는 피드백 광이 제거되지 않을 경우, 광섬유 레이저의 출력 빔 품질을 저하시킬 수 있다.
클래드 모드 스트리퍼(Clad Mode Stripper)는 내부 클래드에 남아있는 광을 제거함으로써 펌프 광에 의해 광섬유 레이저가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 액티브 광섬유의 코어로 흡수되지 못하고 클래드에 남아있는 펌프 광을 제거할 수 있는 클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 제1 클래드 및 제2 클래드를 포함하는 광섬유; 상기 광섬유가 고정되는 광섬유 안착홈을 포함하는 광섬유 고정부를 포함하고, 상기 광섬유는 복수 개의 스트립부를 포함하고, 상기 복수 개의 스트립부는 각각 적어도 하나의 제2 클래드가 제거된 복수 개의 클래드 모드 제거부를 포함하여, 상기 복수 개의 클래드 모드 제거부에 의해 클래드 모드가 제거되는 것을 특징으로 하는 클래드 모드 스트리퍼를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유의 선단부에 위치한 스트립부의 클래드 모드 제거부의 길이는 광섬유의 후단부에 위치한 스트립부의 클래드 모드 제거부의 길이보다 짧은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 복수 개의 스트립부는 각각 복수 개의 클래드 모드 제거부를 포함하고, 각각의 클래드 모드 제거부는 소정의 간격을 두고 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 스트립부 내의 복수 개의 클래드 모드 제거부의 길이는 소정의 오차를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유 고정부는 기 설정된 곡률로 만곡된 내측 및 외측 만곡부를 포함하고, 상기 광섬유의 후단부에 위치한 스트립부의 클래드 모드 제거부의 길이는 가장 긴 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 클래드 모드 스트리퍼는, 상기 광섬유 고정부의 상면에 배치되는 제1 커버와 상기 광섬유 고정부의 하면에 배치되는 제2 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제2 커버는, 냉각 플레이트와 결합될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광섬유는, 상기 광섬유 고정부에 실리콘 접착에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 클래드에 펌프하기 위한 복수 개의 펌프 광원으로부터 발진된 펌프 광을 결합하는 컴바이너; 상기 컴바이너의 출력단에 연결되며, 복수 개의 클래드를 갖는 액티브 광섬유; 상기 액티브 광섬유의 각 종단에 연결되는 제1 및 제2 광섬유 격자 필터; 및 상기 제2 광섬유 격자 필터의 종단에 연결되며, 안착 홈을 포함하는 광섬유 고정부 및 상기 안착 홈에 고정되고 제1 클래드 및 제2 클래드를 포함하는 광섬유를 포함하는 클래드 모드 스트리퍼를 포함하고, 상기 광섬유는 복수 개의 스트립부를 포함하고, 상기 복수 개의 스트립부는 각각 적어도 하나의 제2 클래드가 제거된 복수 개의 클래드 모드 제거부를 포함하여, 상기 복수 개의 클래드 모드 제거부에 의해 클래드 모드가 제거되는 것을 특징으로 하는 광섬유 레이저를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 기 설정된 형상을 갖는 클래드 모드 제거용 광섬유를 포함하는 클래드 모드 스트리퍼를 이용함으로써, 액티브 광섬유의 코어로 흡수되지 못하고 클래드에 남아있는 펌프 광을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 모드 스트리퍼의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 모드 스트리퍼에 안착되는 광섬유의 단면을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 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 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 레이저의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 광섬유 레이저(100)는 펌프 광원(110), 컴바이너(120), 연결 광섬유(130), 제1 광섬유 격자 필터(140), 액티브 광섬유(150), 제2 광섬유 격자 필터(160), 클래드 모드 스트리퍼(170) 및 광섬유 케이블(180)을 포함한다.
펌프 광원(110)은 광섬유 레이저(100)의 광원으로서 펌프 광을 발진시킨다. 펌프 광원(110)으로부터 발생된 펌프 광은 펌프 광원(110)에 연결된 광섬유에 의해 컴바이너(120)로 전송된다. 펌프 광원(110)은 레이저 다이오드(Laser Diode)로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 펌프 광원(110)은 고출력의 레이저를 발진시키기 위해 복수 개로 구성될 수 있다.
컴바이너(120)는 복수 개의 펌프 광원(110)으로부터 발진된 펌프 광을 수신하고, 이를 하나로 합쳐 출력한다. 컴바이너(120)의 입력단(미도시)과 출력단(미도시)은 대구경 코어를 갖는 광섬유로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
연결 광섬유(130)는 컴바이너(120)의 출력단(미도시)과 결합되며, 펌프 광원(110)으로부터 발생한 펌프 광을 액티브 광섬유(150)로 전송한다.
제1 광섬유 격자 필터(또는, Fiber Bragg Grating, FBG)(140)는 기 설정된 대역의 파장을 선택적으로 반사시킨다. 제1 광섬유 격자 필터(140)는 액티브 광섬유(150)를 사이에 둔 채로 제2 광섬유 격자 필터(160)와 서로 마주보도록 배치됨으로써, 광섬유 레이저(100) 구성 내 공진기로서의 역할을 수행한다. 제1 광섬유 격자 필터(140)는 제2 광섬유 격자 필터(160)와 함께 액티브 광섬유(150)로부터 출사된 광을 상호반사시켜 증폭시킨다. 제1 광섬유 격자 필터(140)는 연결 광섬유(130) 및 액티브 광섬유(150)와 융착(또는, 스플라이싱(Splicing)) 접속될 수 있다.
액티브 광섬유(150)는 제1 광섬유 격자 필터(140) 및 제2 광섬유 격자 필터(160)와 각각 융착 접속된 형태로 구성됨으로써, 액티브 광섬유(150)를 통과하는 펌프 광을 제1 광섬유 격자 필터(140) 및 제2 광섬유 격자 필터(160)로 구성되는 공진기로 출사시킨다. 액티브 광섬유(150)는 어븀(Er) 또는 이터븀(Yb)과 같은 희토류가 도핑된 코어, 내부 클래드 및 외부 클래드를 포함하는 이중 클래드 광섬유로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 외부 클래드를 둘러싸는 피막을 더 포함하는 트리플 클래드 구조의 광섬유로 구현될 수도 있다. 액티브 광섬유(150)는 광섬유 권취장치(미도시)에 의해 와인딩(Winding)된 형태로 구성될 수 있다.
제2 광섬유 격자 필터(160)는 액티브 광섬유(150)를 사이에 둔 채로 제1 광섬유 격자 필터(140)와 대향(對向)되도록 배치됨으로써, 제1 광섬유 격자 필터(140)와 함께 액티브 광섬유(150)로부터 출사된 광을 증폭시킨다. 제2 광섬유 격자 필터(160)는 기 설정된 파장 대역을 선택적으로 반사 또는 회절시킴으로써, 기 설정된 출력 이상으로 펌핑된 레이저 광을 반사시키지 않는다. 제2 광섬유 격자 필터(160)는 액티브 광섬유(150) 및 클래드 모드 스트리퍼(170)와 융착 접속될 수 있다.
클래드 모드 스트리퍼(Clad Mode Stripper, 또는, Clad Power Stripper, CPS)(170)는 내부에 광섬유가 안착되는 안착홈(미도시)을 구비하고 있으며, 안착홈(미도시)에는 클래드 모드 제거용 광섬유(미도시)가 고정된다. 클래드 모드 제거용 광섬유(미도시)는 코어, 내부 클래드 및 외부 클래드를 갖는 이중 클래드 광섬유로 구성될 수 있는데, 외부 클래드는 기 설정된 간격마다 서로 다른 길이로 탈피(Stripped)된 복수 개의 스트립부(미도시)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 액티브 광섬유(150)의 내부 클래드로 입사된 펌핑 광은 코어로 모두 흡수되는 것은 아니기 때문에, 액티브 광섬유(150)를 지나 공진기(140, 160)로부터 출사된 펌핑 광은 클래드 모드 제거용 광섬유(미도시) 내 코어 및 내부 클래드로 입사된다. 클래드 모드 제거용 광섬유(미도시)의 내부 클래드로 입사된 펌핑 광(즉, 클래드 모드(Clad Mode))은 열로 변환되며, 이러한 열은 광섬유 레이저(100)의 성능을 저하시킨다. 즉, 클래드 모드 스트리퍼(170)는 클래드 모드 제거용 광섬유(미도시) 내 내부 클래드로 입사된 펌핑 광을 제거함으로써, 광섬유 레이저(100)의 각 구성이 열화되는 것을 방지한다. 클래드 모드 스트리퍼(170)의 각 구성에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
클래드 모드 스트리퍼(170)는 제2 광섬유 격자 필터(160) 및 광섬유 케이블(180)과 융착 접속되며, 광섬유 레이저(100) 내 적절한 위치에 복수 개로 배치될 수 있다.
광섬유 케이블(180)은 클래드 모드 스트리퍼(170)의 후단에 배치될 수 있으며, 광섬유 레이저(100)를 보호한다. 광섬유 케이블(180)은 내구성이 강한 소재로 구성될 수 있으며, 이러한 소재가 여러 겹 겹쳐져 있는 형태로 구성될 수 있으나, 광섬유 레이저(100)의 구성에 따라 구조는 달라질 수 있다.
냉각모듈(190)은 광섬유 레이저(100)로부터 발생한 열을 냉각시킨다. 광섬유 레이저(100)가 레이저를 발진하고 증폭시키는 과정에서 많은 열을 방출하기 때문에, 냉각모듈(190)은 냉각수를 이용하여 광섬유 레이저(100)를 냉각시킴으로써, 열에 의해 발생되는 손상을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 모드 스트리퍼의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 모드 스트리퍼에 안착되는 광섬유의 단면이다.
도 2를 참조하면, 클래드 모드 스트리퍼(170)는 클래드 모드 제거용 광섬유(210)를 이용하여, 액티브 광섬유(150)를 지나 공진기(140, 160)로부터 출사되어 클래드 모드 제거용 광섬유(210)로 입사된 펌핑 광(즉, 클래드 모드)을 제거한다.
클래드 모드 스트리퍼(170)는 클래드 모드 제거용 광섬유(210), 광섬유 고정부(220), 제1 커버(230) 및 제2 커버(240)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)는 코어(310), 제1 클래드(320) 및 제2 클래드(330)를 포함하는 이중 클래드 광섬유의 형태로 구성될 수 있다.
코어(310) 내에는 제1 및 제2 광섬유 격자 필터(140, 160)로부터 출사된 펌핑 광이 입사된다. 코어(310) 실리카(Silica) 성분을 포함하는 유리 재질로 구성될 수 있다. 코어(310)의 직경은 3~30㎛ 정도로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제1 클래드(320)는 코어(310)를 둘러싸는 형태로 구성될 수 있으며, 제1 클래드(320)의 직경은 수백 ㎛ 정도로 구성될 수 있다. 제1 클래드(320)는 실리카(Silica) 재질의 유리로 구성될 수 있다.
제2 클래드(330)는 제1 클래드(320)를 둘러싸고 있으며, 제1 클래드(320)보다 낮은 굴절률을 갖는 불소가 함유된 실리카 재질의 유리 또는 폴리머(Polymer)로 구성될 수 있다. 이에 따라, 코어(310) 및 제1 클래드(320)로 입사된 펌프 광은 제2 클래드(330)로 전파되지 않는다.
액티브 광섬유(150)를 통과한 펌프 광은 대부분 액티브 광섬유(150)의 코어로 흡수되어야 하지만, 코어로 흡수되지 못하고 내부 클래드에 잔존하는 펌프 광, 코어로부터 내부 클래드로 이탈한 펌프 광 등이 제1 및 제2 광섬유 격자 필터(140, 160)로부터 제1 클래드(320)로 입사된다. 더욱이, 고출력 레이저 빔을 발진하기 위해서 복수 개의 펌프 광원(110)을 사용하기 때문에 액티브 광섬유(150)를 통과하여도 펌프 광이 코어로 흡수되지 못하고 내부 클래드에 남아있게 됨으로써, 잔여 펌프 광은 제1 클래드(320)로 입사된다. 제1 클래드(320) 내로 입사된 펌프 광은 열로 변환되기 때문에, 광섬유 레이저(100)의 성능을 열화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이에, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 제2 클래드(330)는 복수 개의 클래드 모드 제거부(332)를 구비함으로써, 제1 클래드(320) 내의 펌핑 광을 제거하여 광섬유 레이저(100)의 성능을 향상시킨다.
클래드 모드 제거부(332)는 제2 클래드(330)가 제거된 부분으로써, 클래드 모드 제거부(332)에 의해 제1 클래드(320) 내의 펌핑 광이 외부로 방출될 수 있다. 클래드 모드 제거부(332)는 제2 클래드(330)가 제거된 길이에 따라 제1 내지 제6 스트립부(S1, S2, S3, S4, S5, S6)로 구분될 수 있다. 제1 내지 제6 스트립부(S1, S2, S3, S4, S5, S6)의 형상은 다음과 같다.
제1 스트립부(S1)는 예를 들어, 15㎜ 간격마다 1.5㎜의 길이로 형성된 네 개의 클래드 모드 제거부(332)를 포함할 수 있다.
제2 스트립부(S2)는 제1 스트립부(S1)와 20㎜의 간격으로 이격될 수 있다. 제2 스트립부(S2)는 예를 들어, 20㎜ 간격마다 2.5㎜의 길이로 형성된 세 개의 클래드 모드 제거부(332)를 포함할 수 있다.
제3 스트립부(S3)는 제2 스트립부(S2)와 20㎜의 간격을 두고 이격된 형태로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 20㎜ 간격마다 3㎜의 길이로 형성된 세 개의 클래드 모드 제거부(332)를 포함할 수 있다.
제4 스트립부(S4)는 제3 스트립부(S3)와 20㎜의 간격으로 이격될 수 있으며, 예를 들어, 20㎜ 간격마다 4㎜ 정도의 길이로 형성된 두 개의 클래드 모드 제거부(332)를 포함할 수 있다.
제5 스트립부(S5)는 제4 스트립부(S4)와 20㎜ 간격으로 이격된 형태로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 6㎜ 정도의 길이로 형성된 한 개의 클래드 모드 제거부(332)를 포함할 수 있다.
제6 스트립부(S6)는 제5 스트립부(S5)와 20㎜ 간격으로 이격된 형태로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 8㎜ 정도의 길이로 형성된 한 개의 클래드 모드 제거부(332)를 포함할 수 있다.
제2 클래드(330)가 기 설정된 간격마다 서로 다른 길이로 제거되어 형성된 복수 개의 클래드 모드 제거부(332)를 포함하는 이유는 다음과 같다. 저출력 광섬유 레이저의 경우, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 후단부(즉, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 +x축 방향)보다 선단부(즉, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 -x축 방향)에서 더 많은 열이 발생하게 된다. 단, 광섬유 레이저는 저출력의 레이저를 발진하므로, 제1 클래드(320) 내의 펌핑 광의 광량은 고출력 광섬유 레이저의 광량에 비해 상대적으로 작다. 따라서, 제2 클래드(330)의 선단부(클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 +x축 방향)의 클래드 모드 제거부(332)의 길이는 후단부(클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 -x축 방향)의 클래드 모드 제거부(332)의 길이보다 작게 구성된다.
반대로, 고출력 광섬유 레이저의 경우, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 선단부(클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 -x축 방향)보다 후단부(클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 +x축 방향)에서 더 많은 열이 발생한다. 광섬유 레이저는 고출력의 레이저를 발진하므로, 제1 클래드(320) 내로 입사되는 광량은 증가하게 되며, 이에 따라, 제1 클래드(320) 내의 펌프 광도 상대적으로 증가하게 된다. 따라서, 제2 클래드(330)의 후단부(클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 +x축 방향)의 클래드 모드 제거부(332)의 길이는 선단부(클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 -x축 방향)의 클래드 모드 제거부(332)의 길이보다 크게 구성된다.
나아가, 클래드 모드 제거부(332)의 길이가 제2 클래드(330)의 후단부(클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 +x축 방향)로 갈수록 순차적으로 증가함에 따라, 제1 클래드(320) 내의 펌핑 광이 외부로 방출되는 양도 증가한다. 이러한 구조에 의해 펌핑 광에 의한 제1 클래드(320) 내의 열이 골고루 분산될 수 있다.
그 뿐만 아니라, 클래드 모드 제거부(332)의 길이가 제2 클래드(330)의 후단부(클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 +x축 방향)로 갈수록 순차적으로 증가함에 따라, 코어(310) 내의 하이오더 모드(High-order Mode)(즉, 고차모드)가 제거될 수 있다. 코어(310) 내의 하이오더 모드는 빛의 진행방향에 의해 클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 선단부(클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 -x축 방향)에서는 잘 제거되지 않는다. 따라서, 제2 클래드(330)의 후단부(클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따른 +x축 방향)의 클래드 모드 제거부(332)가 증가되는 구성에 의해 코어(310) 내의 하이오더 모드가 제거될 수 있다. 더욱이, 이러한 클래드 모드 제거용 광섬유(210)가 기 설정된 곡률에 의해 만곡된 광섬유 고정부(220)의 안착홈(222)에 안착될 경우, 코어(310) 내의 하이오더 모드는 더욱 효과적으로 제거될 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 광섬유 고정부(220)는 클래드 모드 제거용 광섬유(220)가 고정되는 안착홈(222)을 구비한다. 광섬유 고정부(220)는 기 설정된 곡률에 의해 만곡된 형태로 구성됨으로써, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 제1 클래드(210) 내에 존재하는 펌핑 광을 효과적으로 제거할 수 있다.
광섬유 고정부(220)는 광섬유 안착홈(222), 내측 만곡부(224) 및 외측 만곡부(226)를 포함한다.
광섬유 안착홈(222)은 'U'자 형태의 음각(陰刻) 홈이 기 설정된 곡률로 만곡된 내측 만곡부(224) 및 외측 만곡부(226)를 따라 광섬유 고정부(220)의 상면(+x축 방향)에 형성된다. 광섬유 안착홈(222)에는 전술한 클래드 모드 제거용 광섬유(210)가 안착된다.
광섬유 안착홈(222)의 직경은 약 1㎜보다 작게 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 직경보다 크거나 같게 구성됨으로써 클래드 모드 제거용 광섬유(210)가 광섬유 안착홈(222)에 온전히 수용될 수 있도록 구성될 수 있다. 광섬유 안착홈(222)의 길이는 예를 들어, 286㎜ 정도로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 길이에 따라 변경될 수 있다. 광섬유 안착홈(222)에 안착된 클래드 모드 제거용 광섬유(210)는 실리콘(Silicon) 계열의 접착제에 의해 고정될 수 있다. 이때, 접착제는 제1 클래드(210) 내에 남아있는 펌핑 광을 외부로 방출시킬 수 있도록 제1 클래드(210)의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 성분으로 구성될 수 있다. 또한, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)를 고정시키는 접착제는 제1 클래드(210) 내에 남아있는 광이 열로 변환됨에 따라 발생한 열을 효율적으로 방열할 수 있도록 열 전도성이 높고, 내열성을 갖는 물질로 구성될 수 있다.
내측 만곡부(224)는 기 설정된 곡률로 만곡된 형상으로 구성될 수 있다. 내측 만곡부(224)가 기 설정된 곡률로 만곡된 형상으로 구현됨에 따라, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)는 광섬유 안착홈(222)에 벤딩(Bending)된 상태로 안착된다. 이에, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)의 제1 클래드(210) 내의 펌핑 광은 더욱 효과적으로 제거될 수 있다.
외측 만곡부(226)는 내측 만곡부(224)와 마찬가지로, 기 설정된 곡률로 만곡된 형태로 구성될 수 있다. 외측 만곡부(226)가 기 설정된 곡률로 만곡된 형태로 구성됨에 따라 클래드 모드 제거용 광섬유(210)는 광섬유 안착홈(222)에 벤딩된 상태로 안착될 수 있다.
광섬유 고정부(220)는 열 전도성이 높은 재질로 구성될 수 있으며, 이에 따라, 클래드 모드 제거용 광섬유(210)로부터 발생한 열은 광섬유 고정부(220)로 전도된다.
제1 커버(230)는 광섬유 고정부(220)의 상면(+x축 방향)에 배치되어, 광섬유 고정부(220)를 보호한다.
제1 커버(230)는 제1 만곡부(232), 제1 나사 체결홈(234) 및 보호부(236)를 포함한다.
제1 만곡부(232)는 광섬유 고정부(220)와 동일하게 기 설정된 곡률로 만곡된 형태로 구성될 수 있다. 제1 만곡부(232)는 광섬유 고정부(220)의 내측 만곡부(224)와 동일선상에 위치하도록 광섬유 고정부(220)의 상면(+x축 방향)에 배치될 수 있다.
제1 나사 체결홈(234)은 나사가 체결되는 관통공 형태로 구현될 수 있으며, 제1 나사 체결홈(234)에 관통된 나사는 제2 나사 체결홈(244)을 통과한다. 제1 나사 체결홈(234)에 나사가 체결됨에 따라, 제2 커버(240)의 하부(-x축 방향)에는 냉각 플레이트(미도시)가 결합될 수 있다.
보호부(236)는 광섬유 고정부(220)를 보호한다. 보호부(236)에 의해 제1 커버(230)는 일면이 기 설정된 곡률로 만곡된 삼각형 형상으로 구현될 수 있다. 보호부(236)의 면적은 광섬유 레이저(100)의 각 구성의 위치를 고려하여 적절한 면적을 갖도록 구성될 수 있다.
제1 커버(230)는 열 전도성이 높은 금속 재질로 구성될 수 있으며, 이에 따라, 광섬유 고정부(220)에 고정된 액티브 광섬유(150)로부터 발생된 열이 제1 커버(230)로 전도된다.
제2 커버(240)는 광섬유 고정부(220)의 하면(-x축 방향)에 배치되어, 광섬유 고정부(220) 및 제1 커버(230)를 지지한다.
제2 커버(220)는 제2 만곡부(242), 제2 나사 체결홈(244) 및 지지부(246)를 포함한다.
제2 만곡부(242)는 광섬유 고정부(220)와 동일하게 기 설정된 곡률로 만곡된 형태로 구성될 수 있다. 제2 커버(240)의 만곡부(242)는 광섬유 고정부(220)의 내측 만곡부(224) 및 제1 커버(230)의 만곡부(232)와 동일선상에 위치하도록 광섬유 고정부(220)의 하면(-x축 방향)에 배치될 수 있다.
제2 나사 체결홈(244)은 나사가 체결되는 관통공 형태로 구현될 수 있으며, 제1 나사 체결홈(234)으로 관통된 나사는 제2 나사 체결홈(244)을 통과한다. 제1 나사 체결홈(234)을 거쳐 제2 나사 체결홈(244)에 체결된 나사에 의해, 제2 커버(240)의 하부(-x축 방향)에는 냉각 플레이트(미도시)가 결합될 수 있다.
지지부(246)는 광섬유 고정부(220) 및 제1 커버(230)를 지지한다. 지지부(246)에 의해 제2 커버(240)는 일면이 기 설정된 곡률로 만곡된 삼각형 형상으로 구현될 수 있다. 지지부(246)의 면적은 제1 커버(230)의 보호부(236)의 면적과 동일하게 구성될 수 있다.
제2 커버(240)는 제1 커버(230)와 마찬가지로, 열 전도성이 높은 금속 재질로 구성될 수 있으며, 이에 따라, 광섬유 고정부(220)에 고정된 액티브 광섬유(150)로부터 발생된 열은 제2 커버(240)로도 전도된다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 광섬유 레이저
110: 펌프 광원
120: 컴바이너
130: 연결 광섬유
140: 제1 광섬유 격자 필터
150: 액티브 광섬유
160: 제2 광섬유 격자 필터
170: 클래드 모드 스트리퍼
180: 광섬유 케이블
190: 냉각모듈
210: 클래드 모드 제거용 광섬유
220: 광섬유 고정부
222: 광섬유 안착홈
224: 내측 만곡부
226: 외측 만곡부
230: 제1 커버
232: 제1 만곡부
234: 제1 나사 체결홈
236: 보호부
240: 제2 커버
242: 제2 만곡부
244: 제2 나사 체결홈
246: 지지부
310: 코어
320: 제1 클래드
330: 제2 클래드
332: 클래드 모드 제거부
S1, S2, S3, S4, S5, S6: 제1 내지 제6 스트립부

Claims (9)

  1. 제1 클래드 및 제2 클래드를 포함하는 광섬유;
    상기 광섬유가 고정되는 광섬유 안착홈, 기 설정된 곡률로 만곡된 형상으로 구성된 내측 만곡부 및 외측 만곡부를 포함하여 상기 광섬유가 상기 광섬유 안착홈에 만곡된 상태로 안착되도록 하는 광섬유 고정부;
    상기 광섬유 고정부의 상면에 배치되어 상기 광섬유 고정부를 보호하는 제1 커버; 및
    상기 광섬유 고정부의 하면에 배치되어 상기 광섬유 고정부와 상기 제1 커버를 지지하며 냉각 플레이트와 결합될 수 있는 제2 커버를 포함하고,
    상기 광섬유는 각각 기 설정된 간격을 두고 배치된 복수 개의 스트립부를 포함하고,
    상기 복수 개의 스트립부는 각각 제2 클래드가 제거된 클래드 모드 제거부를 하나 이상 포함하여, 상기 복수 개의 클래드 모드 제거부에 의해 클래드 모드가 제거되며,
    각 스트립부 내 복수의 클래드 모드 제거부가 포함될 경우, 각 클래드 모드 제거부는 기 설정된 간격을 두고 배치되고,
    상기 광섬유의 선단부에 위치한 스트립부의 클래드 모드 제거부의 길이는 광섬유의 후단부에 위치한 스트립부의 클래드 모드 제거부의 길이보다 짧고,
    상기 제1 커버는 상기 광섬유 고정부와 동일하게 기 설정된 곡률로 만곡된 제1 만곡부, 나사가 체결되는 관통공 형태로 구현되는 제1 나사 체결홈 및 기 설정된 곡률로 만곡된 일면을 포함하는 삼각형 형상으로 구현되어 상기 광섬유 고정부를 보호하는 보호부를 포함하고,
    상기 제2 커버는 상기 광섬유 고정부와 동일하게 기 설정된 곡률로 만곡되고 상기 내측 만곡부와 상기 제1 만곡부와 동일선상에 위치하는 제2 만곡부, 나사가 체결되는 관통공 형태로 구현되며 상기 제1 나사 체결홈을 관통한 나사를 통과시켜 상기 제2 커버와 상기 냉각플레이트를 결합시키는 제2 나사 체결홈 및 기 설정된 곡률로 만곡된 일면을 포함하는 삼각형 형상으로 구현되어 상기 광섬유 고정부와 상기 제1 커버를 지지하는 지지부를 포함하며,
    상기 제1 커버 및 상기 제2 커버는 기 설정된 기준치 이상의 열 전도성을 갖는 금속 재질로 구현되는 것을 특징으로 하는 클래드 모드 스트리퍼.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020190047210A 2019-04-23 2019-04-23 클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저 KR102143426B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190047210A KR102143426B1 (ko) 2019-04-23 2019-04-23 클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190047210A KR102143426B1 (ko) 2019-04-23 2019-04-23 클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102143426B1 true KR102143426B1 (ko) 2020-08-11

Family

ID=72048191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190047210A KR102143426B1 (ko) 2019-04-23 2019-04-23 클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102143426B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200099190A1 (en) * 2018-09-21 2020-03-26 Nlight, Inc. Optical fiber cladding light stripper
US11808973B2 (en) 2018-09-10 2023-11-07 Nlight, Inc. Optical fiber splice encapsulated by a cladding light stripper

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012014173A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Jds Uniphase Corp スケーラブルなクラッド・モード・ストリッパ装置
KR20160040618A (ko) * 2013-08-07 2016-04-14 코랙티브 하이-테크 인코퍼레이티드 공간 변조된 클래딩 모드 제거기 및 이를 구비한 광섬유
KR20180034157A (ko) * 2016-09-27 2018-04-04 주식회사 라이콤 클래딩 모드스트리퍼 및 이를 이용하는 광섬유레이저
WO2019073957A1 (ja) * 2017-10-10 2019-04-18 株式会社フジクラ 光検出装置及びレーザ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012014173A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Jds Uniphase Corp スケーラブルなクラッド・モード・ストリッパ装置
KR20160040618A (ko) * 2013-08-07 2016-04-14 코랙티브 하이-테크 인코퍼레이티드 공간 변조된 클래딩 모드 제거기 및 이를 구비한 광섬유
KR20180034157A (ko) * 2016-09-27 2018-04-04 주식회사 라이콤 클래딩 모드스트리퍼 및 이를 이용하는 광섬유레이저
WO2019073957A1 (ja) * 2017-10-10 2019-04-18 株式会社フジクラ 光検出装置及びレーザ装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11808973B2 (en) 2018-09-10 2023-11-07 Nlight, Inc. Optical fiber splice encapsulated by a cladding light stripper
US20200099190A1 (en) * 2018-09-21 2020-03-26 Nlight, Inc. Optical fiber cladding light stripper
US11575239B2 (en) * 2018-09-21 2023-02-07 Nlight, Inc. Optical fiber cladding light stripper

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5260885B2 (ja) 光ファイバの漏洩光処理構造
US8665916B2 (en) Fiber laser
JP5294114B2 (ja) 光学モジュール
JP6998754B2 (ja) 光結合器及び光増幅器
CN110418992B (zh) 包层模光除去构造和激光装置
US9263847B2 (en) Light delivery component and laser system employing same
KR102143426B1 (ko) 클래드 모드 스트리퍼 및 이를 이용한 광섬유 레이저
JP2020183977A (ja) 光結合器および光出力装置
JP5378852B2 (ja) 光源装置
US20150247972A1 (en) Optical fiber, fiber laser, and optical fiber manufacturing method
KR101871996B1 (ko) 클래딩 모드스트리퍼 및 이를 이용하는 광섬유레이저
KR102135943B1 (ko) 광섬유 레이저 장치
JP2010239037A (ja) 光ファイバレーザ
US11139632B2 (en) Optical module and light output device
WO2019172398A1 (ja) 余剰光除去装置及びファイバレーザ
JP7355945B2 (ja) ファイバレーザ装置
KR102428105B1 (ko) 고출력 광섬유 레이저용 클래드 모드 스트리퍼 및 그 제작 방법
JP7136996B2 (ja) ファイバレーザ装置
EP4007089A1 (en) Fibre laser device
JP2001111153A (ja) 光結合系
JP2014016644A (ja) 光ファイバの接続部構造、レーザ光源装置、および光伝送方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant