KR102231996B1 - Etching apparatus for optical fiber, method of manufacturing etching apparatus for optical fiber and method of manufacturing long-period fiber grating - Google Patents

Etching apparatus for optical fiber, method of manufacturing etching apparatus for optical fiber and method of manufacturing long-period fiber grating Download PDF

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Abstract

본원에서 설명되는 기술에 따르면, 3차원 프린터를 이용하여 출력된 본체; 상기 본체에 구비되며, 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 주입하기 위한 복수의 에칭 용액 주입구; 상기 본체에 구비되며, 상기 복수의 에칭 용액 주입구 각각을 연결하는 유로; 및 상기 본체에 구비되며, 상기 유로에 연결되어 상기 에칭 용액이 채워지는 에칭 용액 수용 공간 및 광섬유를 재치하기 위한 홈을 각각 구비하는 복수의 식각조(etching bath)를 포함하고, 상기 복수의 식각조에 구비된 상기 에칭 용액 수용 공간의 치수 및 상기 복수의 에칭 용액 주입구의 치수는, 상기 에칭 용액의 표면 장력과 상기 에칭 용액이 상기 홈을 통하여 누출되는 힘이 상쇄되도록 결정되는 것인 광섬유 에칭 장치가 제공된다.According to the technology described herein, the main body output using a three-dimensional printer; A plurality of etching solution injection ports provided in the main body and configured to inject an etching solution having a high surface tension; A flow path provided in the main body and connecting each of the plurality of etching solution injection ports; And a plurality of etching baths provided in the main body and each having an etching solution receiving space and a groove for placing an optical fiber connected to the flow path to be filled with the etching solution, and the plurality of etching baths An optical fiber etching apparatus is provided in which the dimensions of the provided etching solution accommodation space and the dimensions of the plurality of etching solution injection ports are determined so that the surface tension of the etching solution and the force leaking through the groove of the etching solution are canceled. do.

Figure R1020190094920
Figure R1020190094920

Description

광섬유 에칭 장치, 광섬유 에칭 장치의 제조 방법 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법{ETCHING APPARATUS FOR OPTICAL FIBER, METHOD OF MANUFACTURING ETCHING APPARATUS FOR OPTICAL FIBER AND METHOD OF MANUFACTURING LONG-PERIOD FIBER GRATING}Optical fiber etching apparatus, optical fiber etching apparatus manufacturing method, and manufacturing method of long-period optical fiber grating {ETCHING APPARATUS FOR OPTICAL FIBER, METHOD OF MANUFACTURING ETCHING APPARATUS FOR OPTICAL FIBER AND METHOD OF MANUFACTURING LONG-PERIOD FIBER GRATING}

본 개시(開示)는 광섬유 에칭 장치, 광섬유 에칭 장치의 제조 방법 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an optical fiber etching apparatus, a manufacturing method of an optical fiber etching apparatus, and a manufacturing method of a long-period optical fiber grating.

장주기 광섬유 격자는, 외부의 전자기적 영향에 자유롭고 삽입 손실이 적으며 공간적 선택성이 우수하다는 장점을 갖는다. 장주기 광섬유 격자는, 광섬유 코어 모드와 클래드 모드의 전파 상수의 차이가 격자 주기와 일치하는 경우 공명이 일어나고 공명 파장 주위의 성분이 외부로 진행하여 손실이 발생하는 것을 기초로 작동한다. 장주기 광섬유 격자는 광 통신 및 광섬유 센서와 같은 분야에서 다양하게 사용된다. 장주기 광섬유 격자는 예컨대 온도, 굴절률, 장력 및 구부림과 같은 특성을 측정하는 센서, 광 필터, 광섬유 증폭기의 이득 평탄화 소자(예컨대 이터븀-이득 평탄화 소자) 및 광섬유 분산 보정용 소자로서 사용될 수 있다.The long-period optical fiber grating has the advantage of being free from external electromagnetic influences, low insertion loss, and excellent spatial selectivity. The long-period optical fiber grating operates on the basis that when the difference between the propagation constant of the optical fiber core mode and the clad mode coincides with the grating period, resonance occurs, and components around the resonance wavelength advance to the outside, resulting in loss. Long-period fiber gratings are widely used in fields such as optical communication and fiber optic sensors. The long-period optical fiber grating can be used, for example, as a sensor for measuring properties such as temperature, refractive index, tension and bending, optical filters, gain flattening elements of optical fiber amplifiers (e.g., ytterbium-gain flattening elements), and optical fiber dispersion correction elements.

장주기 광섬유 격자를 제조하기 위한 방법으로서, 광섬유 코어에 게르마늄(Ge)을 첨가하고 자외선(UV) 또는 CO2 레이저를 광섬유에 주기적인 패턴으로 인가하여 광섬유 코어의 굴절률을 변화시키는 방법과, 광섬유에 주기적인 코팅 처리를 하고 화학적인 에칭을 이용하는 방법과, 외부에서 기계적으로 광섬유에 주기적인 물리적 힘을 인가하는 방법이 사용될 수 있다.As a method for manufacturing a long-period optical fiber grating, a method of changing the refractive index of the optical fiber core by adding germanium (Ge) to the optical fiber core and applying ultraviolet (UV) or CO 2 laser to the optical fiber in a periodic pattern, and A method of applying a chemical coating treatment and chemical etching, or a method of mechanically applying a periodic physical force to the optical fiber from the outside may be used.

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 폴리머를 광섬유에 주기적으로 도포하고 광섬유를 불산(HF)을 이용하여 에칭하여 장주기 광섬유 격자를 제조하는 방법을 개시하고 있다.Korean Patent Publication No. 10-1139632 entitled "Optical fiber long-period grating manufacturing method and optical fiber manufactured by the method" filed on July 26, 2010 by Hanyang University Industry-Academic Cooperation Foundation and registered as of April 17, 2012 No. (Patent Document 1) discloses a method of manufacturing a long-period optical fiber grating by periodically applying a polymer to an optical fiber using a UV laser and etching the optical fiber using hydrofluoric acid (HF).

THE BOARD OF TRUSTEES OF THE LELAND STANFORD JUNIOR UNIVERSITY에 의해서 1999년 12월 21일자로 출원되고 2001년 8월 28일자로 공개된 "Tunable, mechanically induced long-period fiber grating with enhanced polarizing characteristics"라는 명칭의 미국특허공보 US6282341호(특허문헌 2)는 외부에서 물리적인 힘을 인가하여 장주기 광섬유 격자를 제조하는 방법을 개시하고 있다.A US patent entitled "Tunable, mechanically induced long-period fiber grating with enhanced polarizing characteristics" filed on December 21, 1999 by THE BOARD OF TRUSTEES OF THE LELAND STANFORD JUNIOR UNIVERSITY and published on August 28, 2001 Publication US6282341 (Patent Document 2) discloses a method of manufacturing a long-period optical fiber grating by applying a physical force from the outside.

UV 또는 CO2 레이저를 이용하는 방법은 예컨대 패턴을 생성하기 위해서 고가의 장비가 필요하다는 단점이 있으며, UV 레이저를 이용하는 방법은 광 민감성을 가지는 광섬유에 제한적으로 사용될 수 있다는 단점을 가진다. 화학적인 에칭을 이용하는 방법은 미세한 에칭을 위해서 고가의 장비가 필요하며 복잡한 공정을 수행해야 한다는 단점이 있다. 또한 기존에 주로 사용되는 에칭 용액인 불산(HF)은 인체에 유해하다는 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.The method using a UV or CO 2 laser has a disadvantage in that it requires expensive equipment to generate a pattern, for example, and the method using a UV laser has a disadvantage that it can be limitedly used for optically sensitive optical fibers. The method using chemical etching has a disadvantage in that expensive equipment is required for fine etching and a complicated process must be performed. In addition, hydrofluoric acid (HF), an etching solution mainly used in the past, has a disadvantage that it is harmful to the human body. The method of applying a physical force from the outside has a disadvantage in that expensive processing equipment and pressure applying equipment are required to apply a long periodic grating to an optical fiber. In addition, when using the conventional method of manufacturing a long-period optical fiber grating, there is a disadvantage that it is difficult to control the characteristics of the long-period optical fiber grating.

1. 한국등록특허공보 제10-1139632호1. Korean Registered Patent Publication No. 10-1139632 2. 미국특허공보 US6282341호2. US Patent Publication No. US6282341

본원에서 설명되는 기술의 목적은, 고가의 장비를 사용하지 않고서도 3차원 프린터를 이용하여 용이하게 제조될 수 있고 원하는 장주기 광섬유 격자의 특성에 따라서 결정된 치수를 기초로 3차원 프린터를 이용하여 용이하게 제조될 수 있는 것인 광섬유 에칭 장치 및 광섬유 에칭 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.The object of the technology described herein is that it can be easily manufactured using a 3D printer without using expensive equipment, and is easily manufactured using a 3D printer based on the dimensions determined according to the characteristics of the desired long-period optical fiber grating. It is to provide an optical fiber etching apparatus and a method of manufacturing an optical fiber etching apparatus that can be manufactured.

본원에서 설명되는 기술의 다른 목적은, 전술한 3차원 프린터를 이용하여 제조되는 광섬유 에칭 장치를 이용하여 복잡한 공정을 수행하지 않고서도 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 이용한 에칭을 통하여 장주기 광섬유 격자를 용이하게 제조할 수 있는 장주기 광섬유 격자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the technology described herein is to facilitate long-period optical fiber grating through etching using an etching solution having a high surface tension without performing a complicated process using the optical fiber etching apparatus manufactured using the above-described 3D printer. It is to provide a method of manufacturing a long-period optical fiber grating that can be manufactured efficiently.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본원에서 설명되는 기술의 일 형태에 따르면, 3차원 프린터를 이용하여 출력된 본체; 상기 본체에 구비되며, 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 주입하기 위한 복수의 에칭 용액 주입구; 상기 본체에 구비되며, 상기 복수의 에칭 용액 주입구 각각을 연결하는 유로; 및 상기 본체에 구비되며, 상기 유로에 연결되어 상기 에칭 용액이 채워지는 에칭 용액 수용 공간 및 광섬유를 재치하기 위한 홈을 각각 구비하는 복수의 식각조(etching bath)를 포함하고, 상기 복수의 식각조에 구비된 상기 에칭 용액 수용 공간의 치수 및 상기 복수의 에칭 용액 주입구의 치수는, 상기 에칭 용액의 표면 장력과 상기 에칭 용액이 상기 홈을 통하여 누출되는 힘이 상쇄되도록 결정되는 것인 광섬유 에칭 장치가 제공된다.In order to achieve the above technical problem, according to one form of the technology described herein, the main body output using a three-dimensional printer; A plurality of etching solution injection ports provided in the main body and configured to inject an etching solution having a high surface tension; A flow path provided in the main body and connecting each of the plurality of etching solution injection ports; And a plurality of etching baths provided in the main body and each having an etching solution receiving space and a groove for placing an optical fiber connected to the flow path to be filled with the etching solution, and the plurality of etching baths An optical fiber etching apparatus is provided in which the dimensions of the provided etching solution accommodation space and the dimensions of the plurality of etching solution injection ports are determined so that the surface tension of the etching solution and the force leaking through the groove of the etching solution are canceled. do.

본원에서 설명되는 기술의 다른 일 형태에 따르면, (a) 장주기 광섬유 격자의 특성을 입력받는 단계; (b) 본체; 상기 본체에 구비되며, 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 주입하기 위한 복수의 에칭 용액 주입구; 상기 본체에 구비되며, 상기 복수의 에칭 용액 주입구 각각을 연결하는 유로; 및 상기 본체에 구비되며, 상기 유로에 연결되어 상기 에칭 용액이 채워지는 에칭 용액 수용 공간 및 광섬유를 재치하기 위한 홈을 각각 구비하는 복수의 식각조를 포함하는 광섬유 에칭 장치의 파라미터를 상기 특성을 기초로 결정하는 단계; 및 (c) 3차원 프린터를 이용하여 상기 파라미터를 가지는 상기 광섬유 에칭 장치를 출력하는 단계를 포함하는 광섬유 에칭 장치의 제조 방법이 제공된다. According to another form of the technology described herein, (a) receiving input characteristics of a long-period optical fiber grating; (b) the body; A plurality of etching solution injection ports provided in the main body and configured to inject an etching solution having a high surface tension; A flow path provided in the main body and connecting each of the plurality of etching solution injection ports; And a plurality of etching baths provided in the main body and each having an etching solution receiving space and a groove for placing the optical fiber connected to the flow path to be filled with the etching solution. Determining as; And (c) outputting the optical fiber etching device having the parameters using a three-dimensional printer.

본원에서 설명되는 기술의 또 다른 일 형태에 따르면, (a) 장주기 광섬유 격자의 특성을 이용하여 결정된 파라미터를 기초로 3차원 프린터를 이용하여 출력되며, 본체; 상기 본체에 구비되며, 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 주입하기 위한 복수의 에칭 용액 주입구; 상기 본체에 구비되며, 상기 복수의 에칭 용액 주입구 각각을 연결하는 유로; 및 상기 본체에 구비되며, 상기 유로에 연결되어 상기 에칭 용액이 채워지는 에칭 용액 수용 공간 및 광섬유를 재치하기 위한 홈을 각각 구비하는 복수의 식각조를 포함하는 광섬유 에칭 장치를 준비하는 단계; 및 (b) 상기 광섬유를 상기 홈에 재치하고, 상기 복수의 에칭 용액 주입구에 상기 에칭 용액을 주입하여 상기 광섬유를 미리 지정된 에칭 시간 동안 에칭하는 단계를 포함하는 장주기 광섬유 격자의 제조 방법이 제공된다. According to yet another form of the technology described herein, (a) output using a three-dimensional printer based on a parameter determined using characteristics of a long-period optical fiber grating, the main body; A plurality of etching solution injection ports provided in the main body and configured to inject an etching solution having a high surface tension; A flow path provided in the main body and connecting each of the plurality of etching solution injection ports; And preparing an optical fiber etching apparatus including a plurality of etching baths provided in the main body and each having an etching solution receiving space filled with the etching solution and a groove for placing the optical fiber connected to the flow path. And (b) placing the optical fiber in the groove, and injecting the etching solution into the plurality of etching solution injection holes to etch the optical fiber for a predetermined etching time.

본원에서 설명되는 기술에 따르면, 고가의 장비를 사용하지 않고서도 3차원 프린터를 이용하여 용이하게 광섬유 에칭 장치를 제조할 수 있다. 또한 원하는 장주기 광섬유 격자의 특성에 따라서 결정된 치수를 기초로 3차원 프린터를 이용하여 용이하게 광섬유 에칭 장치를 제조할 있다. 또한 3차원 프린터를 이용하여 제조된 광섬유 에칭 장치를 이용하여 복잡한 공정을 수행하지 않고서도 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 이용한 에칭을 통하여 장주기 광섬유 격자를 용이하게 제조할 수 있다.According to the technique described herein, it is possible to easily manufacture an optical fiber etching apparatus using a 3D printer without using expensive equipment. In addition, it is possible to easily manufacture an optical fiber etching apparatus using a 3D printer based on a dimension determined according to the characteristics of a desired long-period optical fiber grating. In addition, it is possible to easily manufacture a long-period optical fiber grating through etching using an etching solution having a high surface tension without performing a complicated process using an optical fiber etching apparatus manufactured using a 3D printer.

도 1은 본원에서 설명되는 기술의 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 예시적인 구성을 나타내는 상면도.
도 2는 상기 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 단면도로서 도 1의 A-A선을 따른 단면을 나타내는 도면.
도 3은 상기 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 단면도로서 도 1의 B-B선을 따른 단면을 나타내는 도면.
도 4는 상기 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 단면도로서 도 1의 C-C선을 따른 단면을 나타내는 도면.
도 5는 상기 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 단면도로서 도 1의 D-D선을 따른 단면을 나타내는 도면.
도 6은 상기 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 홈에 광섬유를 재치한 상태를 나타내는 도면.
도 7은 상기 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치에 의해서 제조된 장주기 광섬유 격자를 나타내는 도면.
도 8은 상기 장주기 광섬유 격자의 성능을 확인하기 위한 실험 환경을 나타내는 도면.
도 9는 도 8의 실험 환경을 이용하여 수행된 장주기 광섬유 격자의 실험 결과를 나타내는 도면.
도 10은 도 8의 실험 환경을 이용하여 수행된 장주기 광섬유 격자의 실험 결과를 나타내는 도면.
도 11은 도 8의 실험 환경을 이용하여 수행된 장주기 광섬유 격자의 실험 결과를 나타내는 도면.
도 12는 도 8의 실험 환경을 이용하여 수행된 장주기 광섬유 격자의 실험 결과를 나타내는 도면.
도 13은 본원에서 설명되는 기술의 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 제조 방법의 예시적인 구성을 나타내는 흐름도.
도 14는 본원에서 설명되는 기술의 실시예에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법의 예시적인 구성을 나타내는 흐름도.1 is a top view showing an exemplary configuration of an optical fiber etching apparatus according to an embodiment of the technique described herein.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical fiber etching apparatus according to the embodiment, and a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view of the optical fiber etching apparatus according to the embodiment, taken along line BB of FIG. 1.
4 is a cross-sectional view of the optical fiber etching apparatus according to the embodiment, showing a cross-section along the CC line of FIG. 1.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an optical fiber etching apparatus according to the above embodiment, showing a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 1.
6 is a view showing a state in which an optical fiber is placed in a groove of the optical fiber etching apparatus according to the embodiment.
7 is a view showing a long-period optical fiber grating manufactured by the optical fiber etching apparatus according to the embodiment.
8 is a diagram showing an experimental environment for confirming the performance of the long-period optical fiber grating.
FIG. 9 is a diagram showing an experiment result of a long-period optical fiber grating performed using the experimental environment of FIG. 8.
FIG. 10 is a diagram showing an experiment result of a long-period optical fiber grating performed using the experimental environment of FIG. 8;
FIG. 11 is a diagram showing an experiment result of a long-period optical fiber grating performed using the experiment environment of FIG. 8.
FIG. 12 is a diagram showing an experiment result of a long-period optical fiber grating performed using the experiment environment of FIG. 8.
13 is a flow chart showing an exemplary configuration of a method of manufacturing an optical fiber etching apparatus according to an embodiment of the technology described herein.
14 is a flow chart showing an exemplary configuration of a method of manufacturing a long-period optical fiber grating according to an embodiment of the technology described herein.

이하, 본원에서 설명되는 기술에 따른 광섬유 에칭 장치, 광섬유 에칭 장치의 제조 방법 및 장주기 광섬유 격자의 제조 방법의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 보다 구체적으로 설명한다. 한편 본원에서 설명되는 기술의 실시예를 설명하기 위한 도면들에서, 설명의 편의를 위해서 실제 구성 중 일부만을 도시하거나 일부를 생략하여 도시하거나 변형하여 도시하거나 또는 축척이 다르게 도시될 수 있다.Hereinafter, embodiments of an optical fiber etching apparatus, a manufacturing method of an optical fiber etching apparatus, and a manufacturing method of a long-period optical fiber grating according to the techniques described herein will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Meanwhile, in the drawings for describing embodiments of the technology described herein, for convenience of description, only a part of the actual configuration may be shown, some of the actual components may be omitted, or modified, or a different scale may be shown.

<제1 실시예><First Example>

도 1은 본원에서 설명되는 기술의 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 2는 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 단면도로서 도 1의 A-A선을 따른 단면을 나타내는 도면이다. 도 3은 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 단면도로서 도 1의 B-B선을 따른 단면을 나타내는 도면이다. 도 4는 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 단면도로서 도 1의 C-C선을 따른 단면을 나타내는 도면이다. 도 5는 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 단면도로서 도 1의 D-D선을 따른 단면을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing an exemplary configuration of an optical fiber etching apparatus according to a first embodiment of the technology described herein. FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical fiber etching apparatus according to the first embodiment, which is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1. 3 is a cross-sectional view of the optical fiber etching apparatus according to the first embodiment, which is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 1. 4 is a cross-sectional view of the optical fiber etching apparatus according to the first embodiment, which is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 1. 5 is a cross-sectional view of the optical fiber etching apparatus according to the first embodiment, which is a cross-sectional view taken along line D-D of FIG. 1.

이하 도 1 내지 도 5를 참조하여, 광섬유 에칭 장치(100)의 구성을 설명한다.Hereinafter, the configuration of the optical fiber etching apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

광섬유 에칭 장치(100)는 3차원 프린터를 이용하여 출력된 본체(110); 본체(110)에 구비되며, 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 주입하기 위한 복수의 에칭 용액 주입구(130); 본체(110)에 구비되며, 복수의 에칭 용액 주입구(130) 각각을 연결하는 유로(170); 및 본체(110)에 구비되며, 유로(170)에 연결되어 에칭 용액이 채워지는 에칭 용액 수용 공간(157) 및 광섬유를 재치하기 위한 홈(153)을 각각 구비하는 복수의 식각조(150)를 포함한다.The optical fiber etching apparatus 100 includes a main body 110 output using a 3D printer; A plurality of etching solution injection ports 130 provided in the main body 110 and for injecting an etching solution having a high surface tension; A flow path 170 provided in the main body 110 and connecting each of the plurality of etching solution injection ports 130; And a plurality of etching baths 150 provided in the main body 110 and each having an etching solution receiving space 157 that is connected to the flow path 170 and filled with the etching solution, and a groove 153 for placing an optical fiber. Includes.

본체(110), 즉 광섬유 에칭 장치(100)는 3차원 프린터를 이용하여 출력된다. 본체(110)는 에칭 용액에 대해서 내성을 가지는 물질, 예컨대 플라스틱 물질에 의해서 제조될 수 있다. 광섬유 에칭 장치(100)를 출력하기 위해서 이용되는 3차원 프린터의 해상도는 광섬유 에칭 장치(100)의 구성을 기초로 결정될 수 있다. 예컨대 광섬유 에칭 장치(100) 중 가장 얇은 부분의 두께가 120 μm인 경우, 3차원 프린터의 해상도는 예컨대 30 μm일 수 있다.The main body 110, that is, the optical fiber etching apparatus 100, is output using a 3D printer. The body 110 may be made of a material that is resistant to an etching solution, for example, a plastic material. The resolution of the 3D printer used to output the optical fiber etching apparatus 100 may be determined based on the configuration of the optical fiber etching apparatus 100. For example, when the thickness of the thinnest portion of the optical fiber etching apparatus 100 is 120 μm, the resolution of the 3D printer may be 30 μm, for example.

복수의 에칭 용액 주입구(130)는 본체(110)에 구비된다. 예컨대 피펫과 같은 구성을 이용하여, 에칭 용액을 복수의 에칭 용액 주입구(130)를 통하여 주입할 수 있다. 복수의 에칭 용액 주입구(130)가 본체(110)에 배치되는 위치 및 갯수는 적절히 결정된다. 예컨대 도 1에 도시되듯이, 복수의 에칭 용액 주입구(130)는 분산되어 배치될 수 있다. 에칭 용액의 표면 장력에 대해서는 후술한다. A plurality of etching solution injection ports 130 are provided in the main body 110. For example, by using a configuration such as a pipette, the etching solution may be injected through the plurality of etching solution injection ports 130. The position and number of the plurality of etching solution injection ports 130 are disposed in the main body 110 are appropriately determined. For example, as shown in FIG. 1, a plurality of etching solution injection holes 130 may be dispersed and disposed. The surface tension of the etching solution will be described later.

유로(170)는 본체(110)에 구비된다. 유로(170)는 도 2에 도시되듯이, 복수의 에칭 용액 주입구(130) 각각을 연결한다. 또한 유로(170)는 도 3에 도시되듯이, 복수의 식각조(150)에 구비된 에칭 용액 수용 공간(157) 각각을 연결한다. 복수의 에칭 용액 주입구(130)를 통하여 주입된 에칭 용액은 유로(170)를 통하여 복수의 식각조(150)에 구비된 에칭 용액 수용 공간(157)으로 공급된다. 따라서, 에칭 용액 수용 공간(157)에 에칭 용액이 채워진다.The flow path 170 is provided in the main body 110. The flow path 170 connects each of the plurality of etching solution injection ports 130 as shown in FIG. 2. In addition, the flow path 170 connects each of the etching solution receiving spaces 157 provided in the plurality of etching tanks 150 as shown in FIG. 3. The etching solution injected through the plurality of etching solution injection holes 130 is supplied to the etching solution receiving space 157 provided in the plurality of etching baths 150 through the flow path 170. Accordingly, the etching solution is filled in the etching solution receiving space 157.

복수의 식각조(150)는 본체(110)에 구비되며, 유로(170)에 연결되어 에칭 용액이 채워지는 에칭 용액 수용 공간(157) 및 광섬유를 재치하기 위한 홈(153)을 각각 구비한다.The plurality of etching tanks 150 are provided in the main body 110 and include an etching solution receiving space 157 connected to the flow path 170 to fill the etching solution, and a groove 153 for placing an optical fiber.

도 4는 도 1의 C-C선을 따른 단면을 도시하며, 직선 C-C에 대응하여 홈(153)이 배치된다. 도 5는 도 1의 D-D선을 따른 단면을 도시하며, 직선 D-D에 대응하여 에칭 용액 수용 공간(157)이 배치된다.FIG. 4 shows a cross section along the line C-C of FIG. 1, and the groove 153 is disposed corresponding to the straight line C-C. FIG. 5 shows a cross section along the line D-D of FIG. 1, and an etching solution accommodation space 157 is disposed corresponding to the straight line D-D.

도 4 및 도 5를 참조하면, 복수의 에칭 용액 주입구(130)를 통하여 주입된 에칭 용액은 유로(170)를 통하여 복수의 식각조(150)에 구비된 에칭 용액 수용 공간(157)으로 공급되며, 홈(153)에 대응하는 부분 및 복수의 식각조(150) 각각이 이격되어 배치되는 간격(도 6의 D)에 해당하는 부분에는 공급되지 않는다. 다만, 에칭 용액 수용 공간(157)으로 공급된 에칭 용액 중 일부가 광섬유(250)의 에칭에 의해서 홈(153)에 공급될 수도 있다.4 and 5, the etching solution injected through the plurality of etching solution injection holes 130 is supplied to the etching solution receiving space 157 provided in the plurality of etching baths 150 through the flow path 170, and , The portion corresponding to the groove 153 and the portion corresponding to the interval (D of FIG. 6) in which each of the plurality of etching baths 150 are spaced apart from each other are not supplied. However, some of the etching solution supplied to the etching solution receiving space 157 may be supplied to the groove 153 by etching of the optical fiber 250.

바람직하게는 복수의 에칭 용액 주입구(130)의 길이, 폭 및 깊이와 같은 치수는, 복수의 식각조(150) 각각에 구비된 에칭 용액 수용 공간(157)의 치수와 함께, 홈(153)을 통하여 에칭 용액이 누출되지 않도록, 에칭 용액의 표면 장력과 에칭 용액이 홈(153)을 통하여 누출되는 힘이 상쇄되도록 결정되는 것이 바람직하다.Preferably, dimensions such as length, width, and depth of the plurality of etching solution injection holes 130, together with the dimensions of the etching solution receiving space 157 provided in each of the plurality of etching baths 150, define the groove 153. It is preferable that the surface tension of the etching solution and the force that the etching solution leak through the groove 153 are canceled so that the etching solution does not leak through the groove 153.

보다 구체적으로, 복수의 식각조(150) 각각에 구비된 에칭 용액 수용 공간(157)의 폭은 매우 좁으므로, 에칭 용액 수용 공간(157)을 통하여 직접적으로 에칭 용액을 주입하는 것은 매우 어려우며, 또한 복수의 에칭 용액 수용 공간(157)에 동일한 높이로 에칭 용액을 주입하는 것은 어렵다. 또한 에칭 용액을 주입하는 경우에도, 에칭 용액의 특성상 증발이 쉽게 발생한다는 단점 때문에 장주기 광섬유 격자를 성공적으로 제조할 수 없는 경우가 있다.More specifically, since the width of the etching solution receiving space 157 provided in each of the plurality of etching tanks 150 is very narrow, it is very difficult to directly inject the etching solution through the etching solution receiving space 157, and It is difficult to inject the etching solution into the plurality of etching solution receiving spaces 157 at the same height. In addition, even when the etching solution is injected, the long-period optical fiber grating cannot be successfully manufactured due to the disadvantage that evaporation easily occurs due to the nature of the etching solution.

그러나 본 실시예에 따르면, 에칭 용액은 치수가 큰 복수의 에칭 용액 주입구(130)를 통하여 용이하게 주입된다. 또한 파스칼의 법칙이 적용되어 복수의 식각조(150) 각각에 구비된 에칭 용액 수용 공간(157) 내에서 에칭 용액의 높이를 동일하게 하는 것도 용이하다. 파스칼의 법칙에 따르면, 좁은 면적을 갖는 부분(즉 에칭 용액 수용 공간(157)에 해당하는 부분)은 넓은 면적을 갖는 부분(즉 에칭 용액 주입구(130)에 해당하는 부분)보다 낮은 수면(수위)을 갖게 된다. 좁은 면적을 갖는 부분, 즉 에칭 용액 수용 공간(157)에 해당하는 부분에서 에칭 용액은 홈(153)을 통하여 누출되는 힘을 받게 된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 에칭 용액의 표면 장력과 에칭 용액이 홈(153)을 통하여 누출되는 힘이 상쇄되므로, 에칭 용액은 홈(153)을 통하여 누출되지 않으면서 장시간 광섬유(250)와 접촉할 수 있다. 즉 홈(153)에 작용하는 힘은 에칭 용액의 표면 장력과 상쇄될 수 있다. 따라서, 제1 실시예에 따르면, 매우 좁은 폭을 가지는 에칭 용액 수용 공간(157)을 구비하는 복수의 식각조(150)를 이용하여 광섬유(250)를 에칭할 수 있다. 또한 본 실시예에 따르면, 광섬유가 에칭되는 에칭 용액 수용 공간(157)에서 에칭 용액이 증발되더라도, 에칭 용액 주입구(130)에서 에칭 용액이 공급되므로 에칭 용액 수용 공간(157)에서 에칭 용액의 수위는 일정하게 유지될 수 있다. 따라서 에칭 용액이 증발하는 경우에도, 장주기 광섬유 격자를 성공적으로 제조할 수 있다. 바람직하게는, 에칭 용액이 증발하는 것을 억제하기 위해서, 후술하는 광섬유를 에칭하는 단계는 습도를 90%이상으로 유지시킨 상태에서 수행될 수 있다.However, according to this embodiment, the etching solution is easily injected through the plurality of etching solution injection holes 130 having a large dimension. In addition, it is easy to apply the Pascal's Law to make the height of the etching solution the same in the etching solution receiving space 157 provided in each of the plurality of etching tanks 150. According to Pascal's Law, a portion having a narrow area (that is, a portion corresponding to the etching solution receiving space 157) is lower than a portion having a large area (that is, a portion corresponding to the etching solution inlet 130). Will have. In a portion having a narrow area, that is, a portion corresponding to the etching solution receiving space 157, the etching solution is subjected to a force leaking through the groove 153. However, as described above, since the surface tension of the etching solution and the force that the etching solution leaks through the groove 153 are canceled, the etching solution does not leak through the groove 153 and may contact the optical fiber 250 for a long time. I can. That is, the force acting on the groove 153 may be canceled out from the surface tension of the etching solution. Accordingly, according to the first embodiment, the optical fiber 250 may be etched using a plurality of etching baths 150 including an etching solution receiving space 157 having a very narrow width. In addition, according to the present embodiment, even if the etching solution is evaporated in the etching solution receiving space 157 where the optical fiber is etched, since the etching solution is supplied from the etching solution inlet 130, the level of the etching solution in the etching solution receiving space 157 is It can be kept constant. Therefore, even when the etching solution evaporates, a long-period optical fiber grating can be successfully manufactured. Preferably, in order to suppress the evaporation of the etching solution, the step of etching the optical fiber described below may be performed while maintaining the humidity at 90% or more.

도 6은 상기 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 홈에 광섬유를 재치한 상태를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a state in which an optical fiber is placed in a groove of the optical fiber etching apparatus according to the embodiment.

광섬유(250)는 복수의 식각조(150), 예컨대 식각조(150-1) 내지 식각조(150-3) 각각에 구비된 홈(153)에 재치된다. 복수의 식각조(150)는 예컨대 간격 D만큼 이격되어 배치된다. 간격 D는 복수의 식각조(150) 전체적으로 동일할 수 있지만, 복수의 식각조(150) 중 일부에 대해서는 서로 다르게, 예컨대 식각조(150-1)와 식각조(150-2) 사이의 간격은 D1이고 식각조(150-1)와 식각조(150-2) 사이의 간격은 D1과는 다른 D2일 수도 있다. 복수의 식각조(150에 각각 구비된 홈(153)은 동일한 직선을 따라서 배치된다. 따라서, 광섬유(250)는 복수의 식각조(150)에 각각 구비된 홈(153)에 일직선으로 재치된다. 일직선으로 재치된 상태에서, 복수의 에칭 용액 수용 공간(157), 예컨대 에칭 용액 수용 공간(157-1) 내지 에칭 용액 수용 공간(157-3)에 에칭 용액이 채워지면, 광섬유(250) 중 에칭 용액 수용 공간(157-1) 내지 에칭 용액 수용 공간(157-3)에 해당하는 부분은 에칭 용액에 의해서 에칭된다. 따라서, 장주기 광섬유 격자를 형성할 수 있다.The optical fiber 250 is placed in a plurality of etching baths 150, for example, grooves 153 provided in each of the etching baths 150-1 to 150-3. The plurality of etching baths 150 are disposed, for example, spaced apart by an interval D. The distance D may be the same as a whole of the plurality of etch baths 150, but for some of the plurality of etch baths 150, it is different from each other, for example, the gap between the etch bath 150-1 and the etch bath 150-2 is D1, and the interval between the etch bath 150-1 and the etch bath 150-2 may be D2 different from D1. The grooves 153 provided in each of the plurality of etching baths 150 are disposed along the same straight line. Accordingly, the optical fiber 250 is placed in a straight line in the grooves 153 respectively provided in the plurality of etching baths 150. In a state placed in a straight line, when the etching solution is filled in the plurality of etching solution receiving spaces 157, for example, the etching solution receiving space 157-1 to the etching solution receiving space 157-3, the optical fiber 250 is etched. The portions corresponding to the solution accommodating space 157-1 to the etching solution accommodating space 157-3 are etched by the etching solution, so that a long-period optical fiber grating can be formed.

도 7은 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치에 의해서 제조된 장주기 광섬유 격자를 나타내는 도면이다.7 is a diagram showing a long-period optical fiber grating manufactured by the optical fiber etching apparatus according to the first embodiment.

장주기 광섬유 격자(200)의 주기(L1)는 예컨대 1,400 μm이다. 장주기 광섬유 격자(200)의 주기(L1)는 예컨대 1,484 μm일 수도 있으며, 또는 다른 값일 수도 있다. 광섬유(250) 중 에칭 용액에 의해서 에칭되지 않은 부분의 지름(T1)은 예컨대 110 μm내지 120 μm이다. 광섬유(250) 중 에칭 용액에 의해서 에칭된 부분의 지름(T2)은 예컨대 25 μm내지 30 μm이다. 에칭된 부분의 길이(L2)는 예컨대 1,000 μm이다. 이러한 장주기 광섬유 격자(200)의 치수는 예컨대 장주기 광섬유 격자(200)의 공진 손실값과 같은 동작 특성을 결정하는 요소 중의 하나가 된다.The period L1 of the long-period optical fiber grating 200 is, for example, 1,400 μm. The period L1 of the long-period optical fiber grating 200 may be, for example, 1,484 μm, or may be another value. The diameter T1 of the portion of the optical fiber 250 not etched by the etching solution is, for example, 110 μm to 120 μm. The diameter T2 of the portion of the optical fiber 250 etched by the etching solution is, for example, 25 μm to 30 μm. The length L2 of the etched part is, for example, 1,000 μm. The dimension of the long-period optical fiber grating 200 becomes one of the factors that determine operating characteristics such as a resonance loss value of the long-period optical fiber grating 200.

도 7을 참조하면, 바람직하게는, 광섬유 코어(210)는 에칭 용액에 의해 클래딩(230)을 에칭하더라도 노출되지 않는다. 클래딩(230)이 에칭되는 양은 예컨대 에칭 용액의 특성, 에칭 시간에 따라서 달라질 수 있다.Referring to FIG. 7, preferably, the optical fiber core 210 is not exposed even if the cladding 230 is etched by an etching solution. The amount by which the cladding 230 is etched may vary depending on, for example, the characteristics of the etching solution and the etching time.

광섬유 에칭 장치(100)의 파라미터는 장주기 광섬유 격자(200)의 특성에 따라서 결정된다. 즉 도 7에 도시된 장주기 광섬유 격자(200)의 주기(L1), 에칭된 부분의 길이(L2)와 같은 특성, 그리고 장주기 광섬유 격자(200)의 동작 특성을 기초로 광섬유 에칭 장치(100)의 파라미터는 결정될 수 있다.The parameters of the optical fiber etching apparatus 100 are determined according to the characteristics of the long-period optical fiber grating 200. That is, based on characteristics such as the period (L1) of the long-period optical fiber grating 200, the length of the etched portion (L2), and the operating characteristics of the long-period optical fiber grating 200 shown in FIG. The parameters can be determined.

광섬유 에칭 장치(100)의 파라미터는 예컨대, 복수의 식각조(150)의 갯수, 복수의 식각조(150) 각각이 구비하는 에칭 용액 수용 공간(157)의 폭, 복수의 식각조(150) 각각이 이격되어 배치되는 간격(도 6의 D), 복수의 식각조(150) 각각에 구비된 홈(153)의 치수 및 복수의 에칭 용액 주입구(130)의 치수 중 적어도 하나를 포함한다. 이와 같이 결정된 광섬유 에칭 장치(100)의 파라미터를 기초로, 3차원 프린터는 광섬유 에칭 장치(100)를 출력할 수 있다.The parameters of the optical fiber etching apparatus 100 are, for example, the number of the plurality of etching baths 150, the width of the etching solution receiving space 157 provided in each of the plurality of etching baths 150, and each of the plurality of etching baths 150 It includes at least one of the spaced apart intervals (D in FIG. 6 ), the dimensions of the grooves 153 provided in each of the plurality of etching tanks 150, and the dimensions of the plurality of etching solution injection holes 130. Based on the parameters of the optical fiber etching apparatus 100 determined as described above, the 3D printer may output the optical fiber etching apparatus 100.

장주기 광섬유 격자(200)는 광섬유 코어(210)의 주기적인 굴절률 변화를 기본으로 하는 광소자이다. 도 7에 도시된 장주기 광섬유 격자(200)의 광섬유 코어(210)가 주기적인 굴절률 변화를 가지도록, 장주기 광섬유 격자(200)를 양쪽 끝부분을 통하여 인장력을 인가하여 당긴다. 장주기 광섬유 격자(200)를 양쪽 끝부분을 통하여 당기면, 장주기 광섬유 격자(200)의 각 부분, 즉 두께가 다른 부분에 동일한 힘이 인가되어 변형률에 차이가 생기고, 따라서 광섬유 코어(210)도 서로 다른 굴절률을 가지게 된다.The long-period optical fiber grating 200 is an optical device based on a periodic refractive index change of the optical fiber core 210. The long-period optical fiber grating 200 is pulled by applying a tensile force through both ends so that the optical fiber core 210 of the long-period optical fiber grating 200 has a periodic refractive index change. When the long-period optical fiber grating 200 is pulled through both ends, the same force is applied to each portion of the long-period optical fiber grating 200, that is, a portion having a different thickness, resulting in a difference in strain, and thus the optical fiber core 210 is also different from each other. It has a refractive index.

도 8은 장주기 광섬유 격자의 성능을 확인하기 위한 실험 환경을 나타내는 도면이다.8 is a diagram showing an experimental environment for confirming the performance of a long-period optical fiber grating.

도 8을 참조하면, 실험 환경은 광원(310), 광섬유 회전 고정대(330), 이동 스테이지(350), 장주기 광섬유 격자(200), 광섬유 고정대(370) 및 광 스펙트럼 분석기(390)를 포함한다. 광원(310)으로서 예컨대 중심파장이 1050 nm이고 대역폭 50 nm인 광원이 사용되었다. 광 신호의 파장에 따른 손실을 확인하기 위해 광 스펙트럼 분석기(390)를 사용하였다. 광원(310)과 광 스펙트럼 분석기(390)사이에 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치(100)를 이용하여 제조된 장주기 광섬유 격자(200)가 연결 되어 있다. 장주기 광섬유 격자(100) 한 쪽 끝은 광섬유 고정대(370)에 고정되어 있고, 다른 한 쪽은 광섬유 회전 고정대(330)에 연결되며 이동 스테이지(350)에 연결 되어 있다. 이동 스테이지(350)를 수 μm 단위로 이동하면서, 장주기 광섬유 격자(200)를 잡아당기면 에칭된 얇은 부분과 에칭되지 않은 두꺼운 부분 사이 주기적인 굴절률 변화가 발생하며, 특정 파장에서 공명에 의한 공진 손실이 발생한다. 발생하는 손실의 정도는 장주기 광섬유 격자(200)에 인가되는 장력, 에칭 된 부분과 에칭되지 않은 부분의 비율 등에 의해서 결정될 수 있다.Referring to FIG. 8, the experimental environment includes a light source 310, an optical fiber rotating fixture 330, a moving stage 350, a long-period optical fiber grating 200, an optical fiber fixture 370, and an optical spectrum analyzer 390. As the light source 310, for example, a light source having a central wavelength of 1050 nm and a bandwidth of 50 nm was used. The optical spectrum analyzer 390 was used to check the loss according to the wavelength of the optical signal. A long-period optical fiber grating 200 manufactured using the optical fiber etching apparatus 100 according to the first embodiment is connected between the light source 310 and the optical spectrum analyzer 390. One end of the long-period optical fiber grating 100 is fixed to the optical fiber holder 370, and the other is connected to the optical fiber rotation holder 330 and connected to the moving stage 350. When the moving stage 350 is moved in units of several μm and the long-period optical fiber grating 200 is pulled, a periodic refractive index change occurs between the etched thin portion and the non-etched thick portion, and resonance loss due to resonance at a specific wavelength Occurs. The degree of loss that occurs may be determined by a tension applied to the long-period optical fiber grating 200, a ratio of an etched portion and an unetched portion, and the like.

도 9는 도 8의 실험 환경을 이용하여 수행된 장주기 광섬유 격자의 실험 결과를 나타내는 도면이다.9 is a diagram showing an experiment result of a long-period optical fiber grating performed using the experiment environment of FIG. 8.

도 9를 참조하면, 굴절률 변화 반복 주기를 1400 μm인 장주기 광섬유 격자에 최적의 장력을 인가했을 때, 중심 파장은 1040.6 nm, 손실 피크 값은 39.5 dB로 검출되었다. 종래의 일반적인 장주기 광섬유 격자의 손실 피크 값이 20 dB 내외인 점을 감안하면, 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치(100)를 이용하여 제조된 장주기 광섬유 격자(200)는 종래의 장주기 광섬유 격자보다 인장력에 따른 민감도가 우수하다는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, when an optimum tension was applied to a long-period fiber grating having a repetition period of 1400 μm for a refractive index change, a center wavelength of 1040.6 nm and a loss peak value of 39.5 dB were detected. Considering that the loss peak value of the conventional long-period optical fiber grating is around 20 dB, the long-period optical fiber grating 200 manufactured using the optical fiber etching apparatus 100 according to the first embodiment is more than that of the conventional long-period optical fiber grating. It can be seen that the sensitivity according to the tensile force is excellent.

도 10은 도 8의 실험 환경을 이용하여 수행된 장주기 광섬유 격자의 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 10은 장주기 광섬유 격자(200)에 장력이 인가되지 않은 상태에서 이동 스테이지(350)를 40도 간격으로 5차례 당겼을 때의 변화를 측정한 결과이다. 1330 με이 인가되었을 때 공진 손실값은 17.2 dB로 검출되었다. 따라서 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치(100)를 이용하여 제조된 장주기 광섬유 격자(200)는 상당한 민감도를 갖는 것을 확인하였다. 따라서, 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치(100)를 이용하여 제조된 장주기 광섬유 격자(200)는 인장력 센서로 사용될 수 있다.10 is a diagram showing an experiment result of a long-period optical fiber grating performed using the experimental environment of FIG. 8. 10 is a result of measuring the change when the moving stage 350 is pulled 5 times at intervals of 40 degrees in a state in which tension is not applied to the long-period optical fiber grating 200. When 1330 με was applied, the resonance loss value was detected as 17.2 dB. Therefore, it was confirmed that the long-period optical fiber grating 200 manufactured using the optical fiber etching apparatus 100 according to the first embodiment has a considerable sensitivity. Accordingly, the long-period optical fiber grating 200 manufactured using the optical fiber etching apparatus 100 according to the first embodiment may be used as a tensile force sensor.

도 11은 도 8의 실험 환경을 이용하여 수행된 장주기 광섬유 격자의 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 11은 장주기 광섬유 격자(200)를 비틀림 센서로써 광섬유 회전 고정대(330)를 시계 방향으로 돌렸을 때 중심 파장이 장파장으로 이동하는 결과를 나타낸다. 광섬유 회전 고정대(330)를 시계 반대 방향으로 돌렸을 때에는, 중심 파장은 단파장으로 이동한다. 따라서, 비틀림 정도에 따라 장주기 광섬유 격자(200)의 중심 파장과 손실 피크값이 민감하게 변한다는 것을 확인할 수 있다.11 is a diagram showing an experiment result of a long-period optical fiber grating performed using the experimental environment of FIG. 8. FIG. 11 shows a result of shifting the center wavelength to a long wavelength when the long-period optical fiber grating 200 is rotated clockwise as the optical fiber rotating fixture 330 as a torsion sensor. When the optical fiber rotating fixture 330 is rotated counterclockwise, the center wavelength moves to a short wavelength. Accordingly, it can be seen that the center wavelength and the peak loss value of the long-period optical fiber grating 200 change sensitively according to the degree of twist.

도 12는 도 8의 실험 환경을 이용하여 수행된 장주기 광섬유 격자의 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 12는 도 7에 도시된 주기(L1)가 1,400 μm이 아니라 6% 증가된 1484 μm인 장주기 광섬유 격자에 대해서 실험한 결과를 나타낸다. 도 12에서 A 내지 E는 각각 인가되는 장력이 순차적으로 증가되는 것을 나타낸다. 도 12를 참조하면, 중심 파장이 1065 nm로 이동하였고, 손실 피크는 최대 28.2 dB로 측정되었다. 따라서, 주기가 길어지면, 중심 공진 파장도 장파장으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 장주기 광섬유 격자에 인가되는 인장력을 계속 증가시키면 최대 손실 피크 28.2 dB 이후 손실 크기가 감소한다는 것도 도 12의 E를 통해 확인할 수 있었다.12 is a diagram showing an experiment result of a long-period optical fiber grating performed using the experiment environment of FIG. 8. FIG. 12 shows the results of an experiment on a long-period optical fiber grating having a period L1 of 1,400 μm but an increase of 6% to 1484 μm shown in FIG. 7. In Fig. 12, A to E indicate that the applied tension is sequentially increased. Referring to FIG. 12, the center wavelength shifted to 1065 nm, and the loss peak was measured to be a maximum of 28.2 dB. Therefore, it can be seen that the longer the period, the longer the center resonance wavelength is. It was also confirmed through E of FIG. 12 that the amount of loss decreases after the maximum loss peak of 28.2 dB when the tensile force applied to the long-period fiber grating is continuously increased.

이상에서 설명한 바와 같이, 제1 실시예에 따르면, 고가의 장비를 사용하지 않고서도 3차원 프린터를 이용하여 용이하게 광섬유 에칭 장치를 제조할 수 있다. 또한 원하는 장주기 광섬유 격자의 특성에 따라서 결정된 치수를 기초로 3차원 프린터를 이용하여 용이하게 광섬유 에칭 장치를 제조할 있다.As described above, according to the first embodiment, it is possible to easily manufacture an optical fiber etching apparatus using a 3D printer without using expensive equipment. In addition, it is possible to easily manufacture an optical fiber etching apparatus using a 3D printer based on a dimension determined according to the characteristics of a desired long-period optical fiber grating.

<제2 실시예><Second Example>

도 13은 본원에서 설명되는 기술의 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 제조 방법의 예시적인 구성을 나타내는 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating an exemplary configuration of a method of manufacturing an optical fiber etching apparatus according to an embodiment of the technology described herein.

우선, 장주기 광섬유 격자의 특성을 입력받는다(S110). 장주기 광섬유 격자의 특성은 예컨대 전술한 주기(L1)를 포함할 수 있다.First, the characteristics of the long-period optical fiber grating are input (S110). The characteristics of the long-period optical fiber grating may include, for example, the aforementioned period L1.

다음으로, 제1 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치(100)의 파라미터를 단계 S110을 통하여 입력된 장주기 광섬유 격자의 특성을 기초로 결정한다(S120).Next, parameters of the optical fiber etching apparatus 100 according to the first embodiment are determined based on the characteristics of the long-period optical fiber grating input through step S110 (S120).

광섬유 에칭 장치(100)의 파라미터는 광섬유 에칭 장치(100)의 복수의 식각조(150)의 갯수, 복수의 식각조(150) 각각의 에칭 용액 수용 공간(157)의 폭, 복수의 식각조(150) 각각이 이격되어 배치되는 간격(도 6의 D), 복수의 식각조(150)에 구비된 홈(153)의 치수 및 복수의 에칭 용액 주입구(130)의 치수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The parameters of the optical fiber etching apparatus 100 are the number of the plurality of etching baths 150 of the optical fiber etching apparatus 100, the width of the etching solution receiving space 157 of each of the plurality of etching baths 150, and the plurality of etching baths ( 150) It may include at least one of the spaces spaced apart from each other (D in FIG. 6), the dimensions of the grooves 153 provided in the plurality of etching tanks 150, and the dimensions of the plurality of etching solution injection holes 130. have.

다음으로, 3차원 프린터를 이용하여 단계 S120에서 결정된 파라미터를 가지는 광섬유 에칭 장치(100)를 출력한다(S130).Next, the optical fiber etching apparatus 100 having the parameters determined in step S120 is output using a 3D printer (S130).

제2 실시예에 따른 광섬유 에칭 장치의 제조 방법은 예컨대 컴퓨팅 장치에 의해서 수행된다. 컴퓨팅 장치는 3차원 프린터와 통신망을 통하여 연결될 수 있으며, 예컨대 CPU와 같은 연산 기능을 이용하여 단계 S110 내지 단계 S130을 수행한다.The manufacturing method of the optical fiber etching apparatus according to the second embodiment is performed by, for example, a computing apparatus. The computing device may be connected to the 3D printer through a communication network, and performs steps S110 to S130 using, for example, a computing function such as a CPU.

이상에서 설명한 바와 같이, 제2 실시예에 따르면, 고가의 장비를 사용하지 않고서도 3차원 프린터를 이용하여 용이하게 광섬유 에칭 장치를 제조할 수 있다. 또한 원하는 장주기 광섬유 격자의 특성에 따라서 결정된 치수를 기초로 3차원 프린터를 이용하여 용이하게 광섬유 에칭 장치를 제조할 있다.As described above, according to the second embodiment, it is possible to easily manufacture an optical fiber etching apparatus using a 3D printer without using expensive equipment. In addition, it is possible to easily manufacture an optical fiber etching apparatus using a 3D printer based on a dimension determined according to the characteristics of a desired long-period optical fiber grating.

<제3 실시예><Third Example>

도 14는 본원에서 설명되는 기술의 실시예에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법의 예시적인 구성을 나타내는 흐름도이다.14 is a flowchart illustrating an exemplary configuration of a method of manufacturing a long-period optical fiber grating according to an embodiment of the technology described herein.

우선 장주기 광섬유 격자의 특성을 이용하여 결정된 파라미터를 기초로 3차원 프린터를 이용하여 출력된 것인 광섬유 에칭 장치(100)를 준비한다(S210).First, an optical fiber etching apparatus 100 that is output using a 3D printer is prepared based on a parameter determined using the characteristics of a long-period optical fiber grating (S210).

광섬유 에칭 장치(100)의 파라미터는 광섬유 에칭 장치(100)의 복수의 식각조(150)의 갯수, 복수의 식각조(150) 각각의 에칭 용액 수용 공간(157)의 폭, 복수의 식각조(150) 각각이 이격되어 배치되는 간격(도 6의 D), 복수의 식각조(150)에 구비된 홈(153)의 치수 및 복수의 에칭 용액 주입구(130)의 치수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The parameters of the optical fiber etching apparatus 100 are the number of the plurality of etching baths 150 of the optical fiber etching apparatus 100, the width of the etching solution receiving space 157 of each of the plurality of etching baths 150, and the plurality of etching baths ( 150) It may include at least one of the spaces spaced apart from each other (D in FIG. 6), the dimensions of the grooves 153 provided in the plurality of etching tanks 150, and the dimensions of the plurality of etching solution injection holes 130. have.

다음으로, 광섬유(250)를 홈(153)에 재치하고, 복수의 에칭 용액 주입구(130)에 에칭 용액을 주입하여 광섬유(250)를 미리 지정된 에칭 시간 동안 에칭한다(S220).Next, the optical fiber 250 is placed in the groove 153, and an etching solution is injected into the plurality of etching solution injection holes 130 to etch the optical fiber 250 for a predetermined etching time (S220).

바람직하게는, 에칭 용액의 표면 장력은 60 dyn/cm보다 크다. 또한 바람직하게는, 에칭 용액의 표면 장력은 0℃에서의 물의 표면 장력인 75.64 dyn/cm보다 작다. 에칭 용액의 표면 장력을 전술한 범위 내의 값으로 설정하는 것에 의해서, 에칭 용액이 예컨대 홈(153)을 통하여 누출되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 표면 장력의 특성에 의해서, 3차원 프린터로 출력한 광섬유 에칭 장치(100)의 좁은 홈(153)을 통하여 에칭 용액이 넘치지 않고 유지될 수 있다. 일반적으로 광섬유를 에칭하기 위해서 사용되는 순수 불산(HF)의 표면 장력은 44 dyn/cm이고, 불산과 증류수(DI water)의 일대일 비율 혼합 용액의 표면장력이 54.5 dyn/cm인 것과 비교할 때, 본원에서 설명되는 기술의 실시예에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법에서 사용되는 에칭 용액의 표면 장력은 순수불산 또는 순수 불산과 증류수의 일대일 비율 혼합 용액의 표면 장력보다 훨씬 더 높아야 한다. 본원에서 설명되는 기술의 실시예에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법에서 순수 불산 또는 불산과 증류수의 일대일 비율 혼합 용액을 에칭 용액으로 사용하는 경우, 3차원 프린터로 출력한 광섬유 에칭 장치(100)의 좁은 홈(153)을 통하여 에칭 용액이 누출되므로, 광섬유를 적절하게 에칭할 수 없다.Preferably, the surface tension of the etching solution is greater than 60 dyn/cm. Also preferably, the surface tension of the etching solution is less than 75.64 dyn/cm, which is the surface tension of water at 0°C. By setting the surface tension of the etching solution to a value within the above-described range, it is possible to prevent the etching solution from leaking through the groove 153, for example. Due to the characteristics of the surface tension, the etching solution can be maintained without overflowing through the narrow groove 153 of the optical fiber etching apparatus 100 output by the 3D printer. In general, the surface tension of pure hydrofluoric acid (HF) used to etch optical fibers is 44 dyn/cm, compared to the surface tension of the mixed solution of hydrofluoric acid and distilled water (DI water) in a ratio of 54.5 dyn/cm, The surface tension of the etching solution used in the manufacturing method of the long-period optical fiber grating according to the embodiment of the technique described in FIG. In the method of manufacturing a long-period optical fiber grating according to an embodiment of the technology described herein, when a mixture solution of pure hydrofluoric acid or a one-to-one ratio of hydrofluoric acid and distilled water is used as the etching solution, the narrowing of the optical fiber etching apparatus 100 output by a three-dimensional printer Since the etching solution leaks through the groove 153, the optical fiber cannot be properly etched.

또한 본원에서 설명되는 기술의 실시예에 따른 장주기 광섬유 격자의 제조 방법에서 사용되는 에칭 용액은 설파민산, 플루오르화 암모늄, 증류수 및 황산 암모늄 중 적어도 2개 이상을 혼합하는 것에 의해서 제조될 수 있다. 즉 불산(HF)만을 에칭 용액으로서 사용하는 경우, 에칭 속도가 빨라서 정밀한 에칭이 어렵다는 단점이 있다. 또한 불산(HF)은 인체에 유해하다는 단점이 있다. 따라서 설파민산, 플루오르화 암모늄, 증류수 및 황산 암모늄 중 적어도 2개 이상을 혼합하는 것에 의해서, 에칭 속도를 줄여서 보다 정밀한 에칭을 수행할 수 있고, 또한 불산(HF)에 비해서 보다 안전하게 에칭을 수행할 수 있다.In addition, the etching solution used in the method of manufacturing a long-period optical fiber grating according to an embodiment of the technology described herein may be prepared by mixing at least two or more of sulfamic acid, ammonium fluoride, distilled water, and ammonium sulfate. That is, when only hydrofluoric acid (HF) is used as an etching solution, there is a disadvantage in that precise etching is difficult due to a high etching rate. In addition, hydrofluoric acid (HF) has a disadvantage that it is harmful to the human body. Therefore, by mixing at least two or more of sulfamic acid, ammonium fluoride, distilled water, and ammonium sulfate, it is possible to perform more precise etching by reducing the etching rate, and to perform the etching more safely than hydrofluoric acid (HF). have.

단계 S220에서, 에칭 시간은 에칭 용액의 특성 및 장주기 광섬유 격자(200)의 특성을 이용하여 결정될 수 있다.In step S220, the etching time may be determined using characteristics of the etching solution and the characteristics of the long-period optical fiber grating 200.

이상에서 설명한 바와 같이, 제3 실시예에 따르면, 전술한 광섬유 에칭 장치를 이용하여 장주기 광섬유 격자를 용이하게 제조할 수 있다.As described above, according to the third embodiment, a long-period optical fiber grating can be easily manufactured using the above-described optical fiber etching apparatus.

<다른 실시예><Other Examples>

비록 본원에서 설명되는 기술의 실시예가 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본원에서 설명되는 기술을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본원에서 설명되는 기술이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본원에서 설명되는 기술의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.Although embodiments of the technology described herein have been specifically described, this is merely illustrative of the technology described herein, and those of ordinary skill in the art to which the technology described herein belongs Various modifications will be possible without departing from the essential characteristics of the technology.

따라서 본 명세서에 설명된 실시예들은 본원에서 설명되는 기술을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본원에서 설명되는 기술의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본원에서 설명되는 기술의 권리 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본원에서 설명되는 기술의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments described in the present specification are not intended to limit the technology described herein, but to describe it, and the spirit and scope of the technology described herein are not limited by these embodiments. The scope of the rights of the technology described herein should be construed by the claims below, and all technologies within the scope equivalent thereto are to be construed as being included in the scope of the technology described herein.

본원에서 설명되는 기술에 따르면, 고가의 장비를 사용하지 않고서도 3차원 프린터를 이용하여 용이하게 광섬유 에칭 장치를 제조할 수 있다. 또한 원하는 장주기 광섬유 격자의 특성에 따라서 결정된 치수를 기초로 3차원 프린터를 이용하여 용이하게 광섬유 에칭 장치를 제조할 있다. 또한 3차원 프린터를 이용하여 제조된 광섬유 에칭 장치를 이용하여 복잡한 공정을 수행하지 않고서도 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 이용한 에칭을 통하여 장주기 광섬유 격자를 용이하게 제조할 수 있다.According to the technique described herein, it is possible to easily manufacture an optical fiber etching apparatus using a 3D printer without using expensive equipment. In addition, it is possible to easily manufacture an optical fiber etching apparatus using a 3D printer based on a dimension determined according to the characteristics of a desired long-period optical fiber grating. In addition, it is possible to easily manufacture a long-period optical fiber grating through etching using an etching solution having a high surface tension without performing a complicated process using an optical fiber etching apparatus manufactured using a 3D printer.

100: 광섬유 에칭 장치 110: 본체
130: 에칭 용액 주입구 150: 식각조
153: 홈 157: 에칭 용액 수용 공간
170: 유로 200: 장주기 광섬유 격자
210: 광섬유 코어 230: 클래딩
250: 광섬유 310: 광원
330: 섬유 회전 고정대 350: 이동 스테이지
370: 광섬유 고정대 390: 광 스펙트럼 분석기100: optical fiber etching device 110: main body
130: etching solution injection port 150: etching bath
153: groove 157: etching solution accommodation space
170: Euro 200: long period fiber optic grating
210: optical fiber core 230: cladding
250: optical fiber 310: light source
330: fiber rotating fixture 350: moving stage
370: fiber optic fixture 390: optical spectrum analyzer

Claims (13)

3차원 프린터를 이용하여 출력된 본체;
상기 본체에 구비되며, 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 주입하기 위한 복수의 에칭 용액 주입구;
상기 본체에 구비되며, 상기 복수의 에칭 용액 주입구 각각을 연결하는 유로; 및
상기 본체에 구비되며, 상기 유로에 연결되어 상기 에칭 용액이 채워지는 에칭 용액 수용 공간 및 광섬유를 재치하기 위한 홈을 각각 구비하는 복수의 식각조(etching bath)
를 포함하고,
상기 복수의 식각조에 구비된 상기 에칭 용액 수용 공간의 치수 및 상기 복수의 에칭 용액 주입구의 치수는, 상기 에칭 용액의 표면 장력과 상기 에칭 용액이 상기 홈을 통하여 누출되는 힘이 상쇄되도록 결정되는 것인 광섬유 에칭 장치.A main body output using a 3D printer;
A plurality of etching solution injection ports provided in the main body and configured to inject an etching solution having a high surface tension;
A flow path provided in the main body and connecting each of the plurality of etching solution injection ports; And
A plurality of etching baths provided in the main body and each having an etching solution receiving space and a groove for placing an optical fiber connected to the flow path to be filled with the etching solution
Including,
The dimensions of the etching solution accommodating space provided in the plurality of etching tanks and the dimensions of the plurality of etching solution injection holes are determined such that a surface tension of the etching solution and a force leaking through the groove of the etching solution are canceled. Optical fiber etching device. 제1항에 있어서,
상기 복수의 식각조에 구비된 상기 홈은 동일한 직선을 따라서 배치되는 것인 광섬유 에칭 장치.The method of claim 1,
The optical fiber etching apparatus in which the grooves provided in the plurality of etching tanks are disposed along the same straight line. 제1항에 있어서,
상기 복수의 식각조 각각은 미리 지정된 간격으로 이격되어 배치되는 것인 광섬유 에칭 장치.The method of claim 1,
Each of the plurality of etching tanks is an optical fiber etching apparatus that is disposed to be spaced apart at predetermined intervals. 제1항에 있어서,
상기 복수의 식각조의 갯수 및 상기 복수의 식각조 각각의 치수(dimension)는 장주기 광섬유 격자의 특성에 따라서 결정된 것인 광섬유 에칭 장치.The method of claim 1,
The number of the plurality of etching baths and the dimensions of each of the plurality of etching baths are determined according to characteristics of a long-period optical fiber grating. 제3항에 있어서,
상기 복수의 식각조의 갯수, 상기 복수의 식각조 각각의 치수 및 상기 복수의 식각조 각각이 배치되는 상기 간격은 장주기 광섬유 격자의 특성에 따라서 결정된 것인 광섬유 에칭 장치.The method of claim 3,
The number of the plurality of etching baths, the dimensions of each of the plurality of etching baths, and the spacing at which each of the plurality of etching baths are disposed are determined according to characteristics of a long-period optical fiber grating. 삭제delete (a) 장주기 광섬유 격자의 특성을 입력받는 단계;
(b) 본체; 상기 본체에 구비되며, 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 주입하기 위한 복수의 에칭 용액 주입구; 상기 본체에 구비되며, 상기 복수의 에칭 용액 주입구 각각을 연결하는 유로; 및 상기 본체에 구비되며, 상기 유로에 연결되어 상기 에칭 용액이 채워지는 에칭 용액 수용 공간 및 광섬유를 재치하기 위한 홈을 각각 구비하는 복수의 식각조를 포함하는 광섬유 에칭 장치의 파라미터를 상기 특성을 기초로 결정하는 단계; 및
(c) 3차원 프린터를 이용하여 상기 파라미터를 가지는 상기 광섬유 에칭 장치를 출력하는 단계
를 포함하는 광섬유 에칭 장치의 제조 방법.(a) receiving characteristics of a long-period optical fiber grating;
(b) the body; A plurality of etching solution injection ports provided in the main body and configured to inject an etching solution having a high surface tension; A flow path provided in the main body and connecting each of the plurality of etching solution injection ports; And a plurality of etching baths provided in the main body and each having an etching solution receiving space and a groove for placing the optical fiber connected to the flow path to be filled with the etching solution. Determining as; And
(c) outputting the optical fiber etching apparatus having the parameters using a 3D printer
A method of manufacturing an optical fiber etching apparatus comprising a. 제7항에 있어서,
상기 파라미터는, 상기 복수의 식각조의 갯수, 상기 복수의 식각조 각각의 상기 에칭 용액 수용 공간의 폭, 상기 복수의 식각조 각각이 이격되어 배치되는 간격, 상기 복수의 식각조에 구비된 상기 홈의 치수 및 상기 복수의 에칭 용액 주입구의 치수 중 적어도 하나를 포함하는 것인 광섬유 에칭 장치의 제조 방법.The method of claim 7,
The parameters include the number of the plurality of etch baths, the width of the etch solution receiving space of each of the plurality of etch baths, the interval at which each of the plurality of etch baths is spaced apart, and the dimensions of the grooves provided in the plurality of etch baths. And at least one of dimensions of the plurality of etching solution injection ports. (a) 장주기 광섬유 격자의 특성을 이용하여 결정된 파라미터를 기초로 3차원 프린터를 이용하여 출력되며, 본체; 상기 본체에 구비되며, 높은 표면 장력을 갖는 에칭 용액을 주입하기 위한 복수의 에칭 용액 주입구; 상기 본체에 구비되며, 상기 복수의 에칭 용액 주입구 각각을 연결하는 유로; 및 상기 본체에 구비되며, 상기 유로에 연결되어 상기 에칭 용액이 채워지는 에칭 용액 수용 공간 및 광섬유를 재치하기 위한 홈을 각각 구비하는 복수의 식각조를 포함하는 광섬유 에칭 장치를 준비하는 단계; 및
(b) 상기 광섬유를 상기 홈에 재치하고, 상기 복수의 에칭 용액 주입구에 상기 에칭 용액을 주입하여 상기 광섬유를 미리 지정된 에칭 시간 동안 에칭하는 단계
를 포함하는 장주기 광섬유 격자의 제조 방법.(a) output using a three-dimensional printer based on a parameter determined using the characteristics of a long-period optical fiber grating, and the main body; A plurality of etching solution injection ports provided in the main body and configured to inject an etching solution having a high surface tension; A flow path provided in the main body and connecting each of the plurality of etching solution injection ports; And preparing an optical fiber etching apparatus including a plurality of etching baths provided in the main body and each having an etching solution receiving space filled with the etching solution and a groove for placing the optical fiber connected to the flow path. And
(b) placing the optical fiber in the groove and etching the optical fiber for a predetermined etching time by injecting the etching solution into the plurality of etching solution injection holes
A method of manufacturing a long-period optical fiber grating comprising a. 제9항에 있어서,
상기 파라미터는, 상기 복수의 식각조의 갯수, 상기 복수의 식각조 각각의 상기 에칭 용액 수용 공간의 폭, 상기 복수의 식각조 각각이 이격되어 배치되는 간격, 상기 복수의 식각조에 구비된 상기 홈의 치수 및 상기 복수의 에칭 용액 주입구의 치수 중 적어도 하나를 포함하는 것인 장주기 광섬유 격자의 제조 방법.The method of claim 9,
The parameters include the number of the plurality of etch baths, the width of the etch solution receiving space of each of the plurality of etch baths, the interval at which each of the plurality of etch baths is spaced apart, and the dimensions of the grooves provided in the plurality of etch baths. And at least one of dimensions of the plurality of etching solution injection ports. 제9항에 있어서,
상기 에칭 용액의 상기 표면 장력은 60 dyn/cm보다 큰 것인 장주기 광섬유 격자의 제조 방법.The method of claim 9,
The method of manufacturing a long-period optical fiber grating that the surface tension of the etching solution is greater than 60 dyn/cm. 제11항에 있어서,
상기 에칭 용액은 설파민산, 플루오르화 암모늄, 증류수(DI water) 및 황산 암모늄 중 적어도 2개 이상을 혼합한 것인 장주기 광섬유 격자의 제조 방법.The method of claim 11,
The etching solution is a method of manufacturing a long-period optical fiber grating by mixing at least two or more of sulfamic acid, ammonium fluoride, distilled water (DI water), and ammonium sulfate. 제9항에 있어서,
상기 에칭 시간은 상기 에칭 용액의 특성 및 상기 장주기 광섬유 격자의 특성을 이용하여 결정되는 것인 장주기 광섬유 격자의 제조 방법.The method of claim 9,
The etching time is determined by using the characteristics of the etching solution and the characteristics of the long-period optical fiber grating.
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