KR102551760B1 - 광통신렌즈 특성 평가 장치 및 광통신렌즈 특성 평가 방법 - Google Patents

광통신렌즈 특성 평가 장치 및 광통신렌즈 특성 평가 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광통신렌즈 특성 평가 장치 및 광통신렌즈 특성 평가 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광통신렌즈 특성 평가 장치는, 초점 렌즈 뿐만 아니라 조준렌즈의 특성 평가가 가능하며, 광통신렌즈 특성 평가에 사용되는 발광원 및 평가 또는 실장 하고자 하는 광통신렌즈를 포함하고, 상기 광통신렌즈를 홀딩하고 정밀 제어하는 제 1 정밀 스테이지 및 상기 광통신렌즈를 통과한 빔을 수광할 수 있는 수광원, 상기 광통신렌즈를 통과한 빔과 수직한 면을 스캔할 수 있는 광섬유 및 상기 발광원으로부터 상기 수광원과 상기 광섬유를 일정간격으로 거리 조절하도록 상기 수광원을 제어하여 2차원 면스캔할 수 있도록 제어하는 제 2 정밀 스테이지를 포함할 수 있다.

Description

광통신렌즈 특성 평가 장치 및 광통신렌즈 특성 평가 방법{DEVICE AND METHOD FOR EVALUATING CHARACTERISTICS OF OPTICAL LENS}
본 발명은 광통신렌즈 특성 평가 장치 및 광통신렌즈 특성 평가 방법에 관한 것이다.
광통신 모듈은 8um 사이즈의 광섬유 코어에 광원을 집속시켜야 하기 때문에, 광정렬 공정을 자동화하는 과정에서 많은 애로를 가지고 있다.
도 1은 종래 기술에서의 광정렬 공정을 도시한 도면이다.
도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 조준렌즈를 사용하는 광모듈의 경우, 광원의 출사면과 조준렌즈의 표면까지의 거리(이하, L1)를 결정하는 것이 가장 중요한 공정 인자 중 하나이나, L1을 결정하는 과정에서 가장 큰 불량이 발생하기도 한다.
따라서, 종래 기술에서는 L1을 결정하기 위해 고가의 서브 마이크로미터 이하의 정밀도를 가지는 플립칩본더를 사용하거나, BVA(Beam View Analyzer)를 이동하여 빔의 사이즈를 측정하면서 렌즈를 정렬하는 방법을 사용한다. 그러나, 플립칩본더를 사용하는 경우, 장비를 구비하기 위한 고가의 비용이 요구되는 문제점을 가지고 있다. BVA를 이용하는 방법을 사용하는 경우, 상당한 시간과 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있다. 또한, 종래 기술을 사용하여도 여전히 불량이 많이 발생하여, 광통신 모듈의 단가가 상승되는 결과로 이어지기도 한다.
또한, 광통신 모듈의 광학 정렬 공정에서 가장 중요한 인자 중 하나는 빔의 틸트여부이다. 즉, 종래 기술에서 수광부 광섬유의 코어센터로 입사되는 광원이 틸트되게 되면, 광결합 효율이 떨어지고 광원과 렌즈 사이의 거리 등의 측정결과가 부정확해지는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에서의 렌즈 특성 평가 기술은 실제 사용하고자 하는 광원을 실장하고 렌즈 특성 평가를 하는데, 이는 다양한 렌즈에 적용하기 어려운 문제점을 가지고 있다. 또한, 종래 기술에서는 실제 사용하고자 하는 광원의 개구수와 다른 광섬유를 사용함으로써, 정확하지 않은 측정 결과를 획득하는 문제점을 내재하고 있다. 또한, 정확한 초점위치에 대한 정보가 없어 최종적으로 광결합 효율이 좋지 않은 문제점이 있다.
도 2는 종래 기술에서의 조준렌즈 특성 평가 과정을 도시한 도면이다.
또한, 종래 기술에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 조준렌즈만 특성을 평가할 수 있어, 다양한 렌즈를 하나의 평가 장치로 측정할 수 없는 단점이 있다.
따라서, 조준렌즈 및 초점렌즈를 모두 특성을 평가할 수 있는 장치 및 방법이 필요한 실정이다. 또한, 실제 광원과 같은 환경에서 렌즈 특성을 평가할 수 있는 장치 및 방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초점렌즈뿐만 아니라 조준렌즈의 특성을 빠르게 평가하고, 광통신용 광모듈의 제작 비용을 절감시킬 수 있는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 광섬유를 이용하여 2차원 면스캔을 함으로써, 별도의 장비 없이 빔의 특성을 평가할 수 있어 시간과 비용을 단축시킬 수 있게 하는 다른 목적을 가지고 있다.
또한, 본 발명은 픽스쳐를 이용하여 실제 사용될 광원의 개구수와 동일한 특성을 갖도록 빔을 조절할 수 있어, 다양한 광원을 이용하여 광통신렌즈의 특성을 평가할 수 있게 하는 다른 목적을 가지고 있다.
상기의 목적을 이루기 위한 광통신렌즈 특성 평가 장치는, 초점 렌즈 뿐만 아니라 조준렌즈의 특성 평가가 가능하며, 광통신렌즈 특성 평가에 사용되는 발광원 및 평가 또는 실장 하고자 하는 광통신렌즈를 포함하고, 상기 광통신렌즈를 홀딩하고 정밀 제어하는 제1 정밀 스테이지 및 상기 광통신렌즈를 통과한 빔을 수광할 수 있는 수광원, 상기 광통신렌즈를 통과한 빔과 수직한 면을 스캔할 수 있는 광섬유 및 상기 발광원으로부터 상기 수광원과 상기 광섬유를 일정간격으로 거리 조절하도록 상기 수광원을 제어하여 2차원 면스캔할 수 있도록 제어하는 제2 정밀 스테이지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 기술적 방법으로서, 광통신렌즈 특성 평가 방법은, 발광원과 수광원의 중심이 일직선 상에 놓이도록 상기 발광원과 상기 수광원을 설치 또는 제어하는 단계, 상기 발광원에서 발사된 빔이 광통신렌즈를 적어도 통과하도록 하고, 상기 광통신렌즈를 통과한 상기 빔이, 상기 수광원의 중심에 명중할 때까지 상기 광통신렌즈의 위치를 조정하는 단계 및 상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈의 위치로부터, 상기 발광원 및 상기 수광원까지의 거리를 측정하는 단계를 포함하여 구성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 초점렌즈뿐만 아니라 조준렌즈의 특성을 빠르게 평가하고, 광통신용 광모듈의 제작 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 광섬유를 이용하여 2차원 면스캔을 함으로써, 별도의 장비 없이 빔의 특성을 평가할 수 있어 시간과 비용을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 픽스쳐를 이용하여 실제 사용될 광원의 개구수와 동일한 특성을 갖도록 빔을 조절할 수 있어, 다양한 광원을 이용하여 광통신렌즈의 특성을 평가할 수 있다.
도 1은 종래 기술에서의 광정렬 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에서의 조준렌즈 특성 평가 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광통신렌즈 특성 평가 장치를 통한 광통신렌즈 평가 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광통신렌즈 특성 평가 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조준렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 1차 정렬 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 빔 사이즈를 통한 2차 정렬 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 빔 웨이스트를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 빔 웨이스트를 이용하여 조준렌즈를 평가하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 빔 웨이스트를 이용하여 초점렌즈를 평가하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 개구수를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 특성 평가 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 명세서에서 설명되는 광통신렌즈 특성 평가 장치 및 광통신렌즈 특성 평가 방법은 광통신용 광학 렌즈(예컨대, 조준렌즈, 초점렌즈)에 대한 초점거리, 빔 웨이스트 위치 및 광결합 효율을 자동으로 측정할 수 있고, 서브 마이크론의 정밀도를 요구하는 광통신용 광모듈을 제작할 수 있다.
본 명세서에서 지속적으로 사용되는 '특성'은 광통신용 광모듈에 사용되는 광통신렌즈에 대한 초점거리, 빔 웨이스트(Beam Waist), 결합효율 등 광통신렌즈 갖는 성능 요소를 지칭하는 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광통신렌즈 특성 평가 장치를 통한 광통신렌즈 평가 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광통신렌즈 특성 평가 장치(300, 이하, 특성 평가 장치)는 초점렌즈뿐(330)만 아니라 조준렌즈(310)의 특성 평가가 가능할 수 있다.
특성 평가 장치(300)는 광통신렌즈(310, 330) 특성 평가에 사용되는 발광원(예컨대, 발광소자 또는 광섬유 등) 및 평가 또는 실장 하고자 하는 광통신 렌즈(310, 330)를 포함하고, 특성 평가 장치(300)는 광통신렌즈(310, 330)를 홀딩하고 정밀 제어를 할 수 있는 제1 정밀 스테이지를 포함할 수 있다.
또한, 특성 평가 장치(300)는 광통신렌즈(310, 330)를 통과한 빔을 수광할 수 있는 수광원(예컨대, 수광소자 또는 광섬유 등), 광통신렌즈(310, 330)를 통과한 빔을, 빔과 수직한 면을 스캔할 수 있는 광섬유 및 발광원으로부터 수광원과 광섬유를 일정간격으로 거리 조절하도록 수광원을 제어하여 2차원 면스캔할 수 있도록 제어할 수 있는 제2 정밀 스테이지를 포함할 수 있다.
또한, 특성 평가 장치(300)는 초점렌즈뿐만 아니라 조준렌즈의 특성 평가가 가능하며, 광통신렌즈(310, 330) 특성 평가에 사용되는 발광원 및 발광원을 정밀 제어할 수 있는 제3 정밀 스테이지를 포함할 수 있다. 또한, 특성 평가 장치(300)는 평가 또는 실장 하고자 하는 광통신렌즈(310, 330) 및 광통신렌즈(310, 330)를 홀딩하고 정밀 제어가 가능한 제1 정밀 스테이지를 포함하고, 광통신렌즈(310, 330)를 통과한 빔을 수광할 수 있으며 광통신렌즈(310, 330)를 통과한 빔을, 빔과 수직한 면을 스캔할 수 있는 수광원 및 발광소자로부터 수광소자와 광섬유를 일정간격으로 거리 조절이 가능하고 광섬유를 제어하여 2차원 면스캔할 수 있도록 제어해주는 제2 정밀 스테이지를 포함할 수 있다.
특성 평가 장치(300)는 광통신렌즈 특성 평가에 사용되는 발광소자, 평가 또는 실장 하고자 하는 광통신렌즈(310, 330), 광통신렌즈(310, 330)를 홀딩하고 정밀 제어가 가능한 제1 정밀 스테이지, 렌즈를 통과한 빔을 수광할 수 있는 수광소자, 렌즈를 통과한 광원을 광원과 수직한 면으로 스캔할 수 있는 광섬유(340), 그리고 발광소자로부터 수광소자와 광섬유를 일정간격으로 거리 조절할 수 있고 광섬유(340)를 제어하여 2차원 면스캔을 할 수 있는 제2 정밀 스테이지를 포함하여 구현될 수 있다. 특성 평가 장치(300)에 대한 보다 상세한 설명은 후술하는 도 5를 참고하여 설명하고자 한다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 특성 평가 장치(300)는 조준렌즈(310)에 대한 특성을 평가할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(300)는 발광원(320)에서 발사된 빔이 조준렌즈(310)를 통과하도록, 조준렌즈(310)의 위치를 조정할 수 있다. 특성 평가 장치(300)는 조준렌즈(310)의 위치를 조정하여, 발광원(320)으로부터 조준렌즈(310)까지의 거리(L1)를 조절할 수 있다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 특성 평가 장치(300)는 초점렌즈(330)에 대한 특성을 평가할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(300)는 발광원(320)에서 발사된 빔이 초점렌즈(330)를 통과하여 광섬유(340)에 도달할 수 있도록, 초점렌즈(330)의 위치를 조정할 수 있다. 특성 평가 장치(300)는 초점렌즈(330)의 위치를 조정하여, 발광원(320)으로부터 초점렌즈(330)까지의 거리(L1) 및 초점렌즈(330)로부터 광섬유(340)까지의 거리(L2)를 조절할 수 있다.
본 명세서에서 특성 평가 장치(300)는 조준렌즈(310)뿐만 아니라 초점렌즈(330)에 대한 특성을 평가할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 평가 장치(300)는 광 전송 시스템 내에 포함된 장치 또는 수단일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광통신렌즈 특성 평가 장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 장치(400)는 제1 정밀 스테이지(410) 및 제2 정밀 스테이지(420)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 평가부(430) 및 개구수 조절부(440)를 추가하여 구성할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상술한 제3 정밀 스테이지를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 레이저를 이용하여 물체 사이의 거리 측정을 할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 거리 측정이 가능한 레이저 마이크로미터를 포함할 수 있으며, 레이저 마이크로미터를 이용하여 L1, L2를 측정할 수 있다.
제1 정밀 스테이지(410)는 발광원에서 발사된 빔이 광통신렌즈를 적어도 통과하도록, 상기 광통신렌즈의 위치를 조정할 수 있다. 즉, 제1 정밀 스테이지(410)는 발광원으로부터 이격된 거리에 위치하는 광통신렌즈를 홀딩할 수 있고, 광통신렌즈의 사양을 고려하여 발광원으로 이격된 광통신렌즈의 위치를 조정할 수 있다. 여기서, 광통신렌즈는 평가 또는 실장 하고자 하는 렌즈일 수 있다. 예컨대, 광통신렌즈는 초점렌즈 또는 조준렌즈일 수 있다.
제2 정밀 스테이지(420)는 상기 광통신렌즈를 통과한 상기 빔이, 수광원의 중심에 명중할 때까지, 상기 수광원의 위치를 반복하여 조정할 수 있다. 즉, 제2 정밀 스테이지(420)는 광통신렌즈를 통과한 빔을 수광할 수 있는 수광소 자의 위치를 조정할 수 있다.
제1 정밀 스테이지(410) 및 제2 정밀 스테이지(420)를 통해 렌즈 및 수광소자의 위치를 조정하는 일례를 하기 도 5 및 도 6을 참고하여 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조준렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 조준렌즈는 L1이 정확하게 제어되지 않으면, 발산하거나 수렴하는 문제점을 가지고 있다. 즉, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 조준렌즈는 수광원에 명중되지 않고 발산할 수 있다. 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 조준렌즈는 수광원에 명중되기 전에 수렴할 수 있다. 따라서, 특성 평가 장치(300)를 이용하여 정확하게 L1을 제어하여 빔이 조준되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 1차 정렬 과정을 설명하기 위한 도면이다.
특성 평가 장치(600)는 발광원(610)과 렌즈(620) 사이에 임의의 위치에 구비된 수광소자(미도시)를 포함할 수 있다. 도 6에서, 특성 평가 장치(600)는 렌즈(620)와 연결된, 분리 형태인 것으로 설명하나, 이에 한정된 것이 아니다. 즉, 특성 평가 장치(600) 내에 렌즈(620)가 구비될 수 있다. 또한, 특성 평가 장치(600)는 도 4에서 설명하는 특성 평가 장치(400)일 수 있다. 또한, 도 6에서 설명하는 렌즈(620)가 조준렌즈인 것으로 설명하나, 이에 한정된 것은 아니다.
제2 정밀 스테이지(420)는 발광원(610)으로부터 수광소자가 임의의 간격으로 이격되도록 수광소자의 위치를 조정할 수 있다. 이때, 제2 정밀 스테이지(420)는 상기 간격에 대하여, 렌즈(620)의 빔 웨이스트(Beam Waist)보다 상대적으로 먼 거리로 수광소자의 위치를 조정할 수 있다. 여기서, 빔 웨이스트는 빔의 파면(Wave Front) 중 가장 플랫(Flat)한 부분을 지칭하는 것일 수 있다.
다음으로, 제1 정밀 스테이지(410)는 렌즈(620)를 홀딩하고, 발광원(610)으로부터 렌즈(620) 사양에 적합한 거리(L1)가 될 수 있도록 렌즈(620)의 위치를 조정할 수 있다. 또한, 제1 정밀 스테이지(410)는 수광소자의 활성 영역에 렌즈(620)를 통과한 빔이 집속될 수 있도록 정밀 제어(반복하여 조정)를 할 수 있다. 다음으로, 제1 정밀 스테이지(410)는 수광소자를 통해 계산된 광량을 이용하여 1차 정렬을 할 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 특성 평가 장치(600)는 정확하게 발광원(610)과 렌즈(620) 사이의 거리(L1)를 조절하여 빔이 수광원(630)에 조준되도록 할 수 있다.
다시 도 4를 설명하면, 제2 정밀 스테이지(420)는 상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이에 둘 이상의 계측용 포인트를 지정하고, 상기 계측용 포인트에서 상기 빔과 수직을 이루는 면으로 입사하는 상기 빔의 빔 사이즈를 획득할 수 있다. 즉, 제2 정밀 스테이지(420)는 렌즈를 통과한 빔에 대하여 임의의 계측용 포인트에서의 빔 사이즈를 획득할 수 있다. 이때, 제2 정밀 스테이지(420)는 광섬유를 이용하여 빔과 수직을 이루는 면에 입사한 빔을 면스캔할 수 있다. 빔 사이즈를 획득하는 과정을 보다 상세하게 설명하기 위해 하기 도 7을 참조하면서 설명하고자 한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 빔 사이즈를 통한 2차 정렬 과정을 설명하기 위한 도면이다.
특성 평가 장치(700)는 도 4에서 설명하는 특성 평가 장치(400)일 수 있다.
특성 평가 장치(700)는 수광원(710)의 앞단에서 임의의 두 계측용 포인트(720, 730)를 지정할 수 있고, 두 계측용 포인트(720, 730)에서 광섬유를 이용하여 빔과 수직을 이루는 면으로 입사하는 빔에 대하여 면스캔을 하여 두 개의 빔 사이즈(721, 731)를 획득할 수 있다.
이때, 상기 계측용 포인트 간의 상기 빔 사이즈에 대한 차이값이 임계치를 초과한 경우, 제1 정밀 스테이지(410)는 상기 광통신렌즈의 위치를 재조정할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 두 개의 계측용 포인트(720, 730)에서 획득된 두 개의 빔 사이즈(721, 731)를 비교한 차이값이 임의의 값을 초과하면, 제1 정밀 스테이지(410)는 광통신렌즈(770)의 위치를 재조정할 수 있다. 즉, 두 개의 빔 사이즈(721, 731)를 비교하여 차이값이 임의의 값 이하가 될 때까지 반복하여, 특성 평가 장치(700)는 렌즈(720)를 조정할 수 있다.
또한, 상기 계측용 포인트 간의 상기 빔 사이즈에 대한 차이값이 임계치 이하인 경우, 제2 정밀 스테이지(420)는 상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 것으로 판단하여 상기 수광소자에 대한 위치 조정을 중지할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 두 개의 계측용 포인트(720, 730)에서 획득된 두 개의 빔 사이즈(721, 731)를 비교한 차이값이 임의의 값 이하이면, 제2 정밀 스테이지(420)는 수광소자 조정을 중지할 수 있다. 이로써, 특성 평가 장치(700)는 2차 정렬을 종료할 수 있다.
평가부(430)는 상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈의 위치로부터, 상기 발광원 및 상기 수광원까지의 거리를 측정할 수 있다. 도 7의 예를 들어 설명하면, 2차 정렬이 종료되면, 수광원(710)의 중심에 빔이 명중된 경우이므로, 평가부(430)는 미리 확인된 정보인 발광원(750)의 축정보와, 제1 정밀 스테이지(410)에 의해 정렬된 렌즈(740)에 대한 정보(위치 등)를 이용하여 L1을 측정할 수 있다.
정리하면, 도 7에 도시된 특성 평가 장치(700)는 수광원(710) 앞단에서 임의의 두 포인트(720, 730)에서 광섬유를 이용하여 면스캔을 할 수 있다. 또한, 특성 평가 장치(700)는 빔 사이즈(721, 731)를 비교하여 차이값이 임의의 값을 초과하면 제1 정밀 스테이지를 통해 렌즈(740)를 제어한 후, 다시 빔 사이즈(721, 731)를 비교하여 차이값이 임의의 값 이하가 되도록 반복함으로써, 2차 정렬을 종료할 수 있다. 또한, 특성 평가 장치(700)는 제1 정밀 스테이지 정보와 기확인된 발광원(750)의 축정보를 이용하여 L1을 측정할 수 있다.
다시 도 4를 설명하면, 제2 정밀 스테이지(420)는 상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이에서, 임의의 지점을 중심으로 전후에 각각 평가용 포인트를 지정하고, 상기 평가용 포인트에서 상기 빔과 수직을 이루는 면으로 입사하는 상기 빔의 빔 사이즈를 획득할 수 있다. 여기서, 임의의 지점은 빔 웨이스트로 인식되는 지점일 수 있다. 예를 들면, 임의의 지점은 'Z=0'인 지점일 수 있다. 이때, 빔 웨이스트(Beam Waist)는 광통신렌즈와 수광원 사이를 통과하는 빔이 갖는 파면(Wave Front) 중 가장 플랫(Flat)한 부분일 수 있다. 빔 웨이스트를 보다 상세하게 설명하기 위해 후술하는 도 8을 참고하여 설명하고자 한다.
즉, 제2 정밀 스테이지(420)는 임의의 지점 전에 평가용 포인트를 적어도 둘 지정하고, 임의의 지점 후에 평가용 포인트를 적어도 둘 지정하여, 넷 이상의 평가용 포인트에서의 빔 사이즈를 획득할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 빔 웨이스트를 설명하기 위한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 2차 정렬이 종료된 조준렌즈의 광원 프로파일은 빔 웨이스트(810) 부분에서 가장 플랫한 파면을 가질 수 있다. 즉, 빔 웨이스트(810)는 파면 중 가장 납작한 부분일 수 있다. 따라서, 빔 웨이스트의 위치를 정확하게 알 수 있다면, 조준된 빔을 초점렌즈를 통해 광섬유에 집속하는데 있어 최고의 결합 효율을 얻을 수 있다.
다시 도 2를 설명하면, 제2 정밀 스테이지(420)는 상기 평가용 포인트에서의 상기 빔 사이즈가 감소하거나 증가하는 크기와 연관된 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈를 산출할 수 있다. 즉, 제2 정밀 스테이지(420)는 평가용 포인트에서의 빔 사이즈의 변화를 고려하여 빔 웨이스트 지점을 인식할 수 있다. 이때, 제2 정밀 스테이지(420)는 도 8에 도시된 바와 같은, 커브와 빔 웨이스트 지점을 커브 피팅 기법을 활용하여 인식할 수 있다. 또한, 제2 정밀 스테이지(420)는 넷 이상의 평가용 포인트에서의 빔 사이즈를 고려하여 설정된 빔 웨이스트에서의 빔 사이즈를 산출할 수 있다.
이때, 평가부(430)는 상기 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈가 설정치를 초과한 경우, 상기 수광원의 중심으로의 상기 빔 명중을 무효화할 수 있다. 즉, 산출된 빔 웨이스트에서의 빔 사이즈가 임의의 값을 초과한 경우, 평가부(430)는 빔 명중을 무효화함으로써, 제1 정밀 스테이지(410)에서 광통신렌즈의 위치를 재조정하도록 할 수 있다. 예컨대, 광결합 효율을 높이기 위하여 렌즈에 적합한 값으로 설정된 설정치 보다 높은(큰) 빔 사이즈를 갖는 빔 웨이스트의 경우, 평가부(430)는 빔 명중을 무효화할 수 있다.
또한, 평가부(430)는 상기 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈가 설정치 이하인 경우, 상기 광통신렌즈의 위치로부터 상기 빔 웨이스트의 위치까지의 거리를 측정할 수 있다. 이때, 설정치는 광섬유에 정확하게 집속하는데 유효한 빔 사이즈를 갖는 빔 웨이스트가 설정되었는지 결정하는 기준에 근거한 임의의 값일 수 있다. 즉, 평가부(430)는 산출된 빔 사이즈가 임의의 값 이하이면, 설정하고자 하는 빔 웨이스트가 설정된 것이므로, 상기 빔 웨이스트에 대한 위치를 측정할 수 있다.
또한, 제2 정밀 스테이지(420)는 상기 빔 웨이스트 상에 광섬유가 위치하도록 조정할 수 있다. 즉, 제2 정밀 스테이지(420)는 광섬유에 빔이 집속되도록 하기 위한 위치로서, 빔 웨이스트 상에 광섬유가 위치하도록 조정할 수 있다.
이때, 평가부(430)는 상기 광섬유와 상기 빔과의 결합에 관한 광결합 효율을 평가할 수 있다. 즉, 평가부(430)는 빔 웨이스트 상에 위치하는 광섬유에 빔이 집속되는 효율에 관하여 평가할 수 있다.
빔 웨이스트를 이용한 렌즈 특성을 평가하는 과정에 대한 보다 상세한 설명은 하기 도 9 및 도 10을 참고하여 설명하고자 한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 빔 웨이스트를 이용하여 조준렌즈를 평가하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
2차 정렬이 종료된 상태에서, 특성 평가 장치(900)는 Z=0인 지점을 중심으로 임의의 두 평가용 포인트씩을 면스캔을 할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(900)는 총 네 개의 평가용 포인트(910, 920, 930, 940)에서 빔과 수직을 이루는 면으로 입사하는 상기 빔의 빔 사이즈(911, 921, 931, 941)를 획득할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, Z=0인 지점을 중심으로, 렌즈와 Z=0인 지점 사이의 빔 사이즈(911, 921)는 Z=0인 지점으로 향할수록 작아지고, Z=0인 지점 이후의 빔 사이즈(931, 941)는 다시 커지는 것을 확인할 수 있다.
즉, 특성 평가 장치(900)는 평가용 포인트에서의 빔 사이즈(911, 921, 931, 941)의 변화를 확인(빔의 빔 사이즈가 감소하는 부분과 증가하는 부분을 확인)하여, 도 8에 도시된 바와 같은 커브와 빔 웨이스트 지점을 커브 피팅 방법을 활용하여 할 수 있다. 이러한, 특성 평가 장치(900)는 빔 웨이스트를 사용자가 원하는 특정 위치에 오도록 설정할 수 있어, 2개의 조준렌즈를 사용하는 광통신 모듈에서 다양하게 활용이 가능할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 빔 웨이스트를 이용하여 초점렌즈를 평가하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
상기 조준렌즈를 평가하는 과정과 동일한 과정으로, 초점 렌즈에 대한 L1, L2, 빔 웨이스트 위치 및 이를 활용한 광섬유 결합효율을 측정 및 평가할 수 있다.
특성 평가 장치(400)는 제어 스테이지 그룹(1000)으로 구현될 수 있다.
먼저, 제어 스테이지 그룹(1000)은 제1 정밀 스테이지(1010)를 이용하여 평가하고자 하는 초점렌즈(1020)를, 설계 사양(스펙)과 동일한 초점거리(L1)만큼 발광소자와 일정 간격으로 위치하도록 조정할 수 있다.
다음으로, 제어 스테이지 그룹(1000)은 임의의 네 포인트(1030, 1040, 1050, 1060)에서 면 스캔을 한 후, 빔 웨이스트(1070)에서의 빔 사이즈를 산출할 수 있다. 다음으로, 제어 스테이지 그룹(1000)은 산출된 빔 사이즈가 원하는 사이즈를 초과하면, 제1 정밀 스테이지(1010)를 통한 조정을 다시 할 수 있다.
면스캔을 반복하여 산출된 빔 웨이스트(1070)의 빔 사이즈가 원하는 사이즈 이하가 되도록 함으로써, 제어 스테이지 그룹(1000)은 정확한 초점거리, 빔 웨이스트(1070) 위치를 측정할 수 있다.
또한, 제어 스테이지 그룹(1000)은 광섬유 광결합 효율을 측정하기 위해 빔 웨이스트(1070) 위치에 광섬유를 위치시켜 광결합 효율을 평가할 수 있다.
본 명세서 상에서 설명하는 특성 평가 장치(400)는 광통신 모듈로서 구현될 수 있다. 광통신 모듈로서 제작되기 위해, 특성 평가 장치(400)는 조준렌즈 및 초점렌즈에 대해서 최종 정렬된 위치에 렌즈를 실장할 수 있도록, 추가적으로 에폭시 디스펜스와 경화기를 포함하여 구성될 수 있다.
다시 도 4를 설명하면, 개구수 조절부(440) 상기 광통신렌즈의 종류에 따라, 상기 발광원으로부터 발사되는 상기 빔의 광량을 조절할 수 있다. 즉, 개구수 조절부(440)는 실제 사용된 발광원과 같은 개구수를 갖는 발광원을 이용하는 효과를 줄 수 있도록, 빔의 광량을 조절할 수 있다. 예를 들면, 개구수 조절부(440)는 빔을 발사하는 발광원과 관련하여 구성된 픽스쳐(Fixture)일 수 있다. 개구수를 조절하는 과정에 대한 보다 상세한 설명을 위하여 하기 도 11 및 도 12를 참고하여 설명하고자 한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 개구수를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
정확한 렌즈 특성 평가를 위해서는 실제 사용된 발광원과 같은 개구수를 갖는 발광원을 이용하는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 도 11에 도시한 것과 같이, 개구수가 큰 발광원을 이용하고, 개구수 조절을 위해 카메라의 조리개와 같이 개구수 조절이 가능한 픽스쳐(Fixture)를 이용하면 하나의 발광원으로 다양한 개구수를 갖는 모사 발광원을 구현할 수 있어 다양한 렌즈의 특성 평가가 가능할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 특성 평가 장치(1100)는 개구수가 큰 발광원(예컨대, 전방향으로 발산하는 포인트 발광원)(1110)을 이용할 수 있다. 이때, 특성 평가 장치(1100)는 개구수 조절을 위해 카메라의 조리개와 같은 원리로 개구수 조절이 가능한 픽스쳐(1120)를 포함할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(1100)는 픽스쳐(1120)를 이용하여, 하나의 발광원(1110)에서 다양한 개구수를 갖는 모사 발광원을 구현할 수 있음으로써, 다양한 렌즈(1130)의 특성을 평가할 수 있다.
이러한, 특성 평가 장치(1100)는 픽스쳐(1120)를 포함함으로써, 실제 사용된 발광원과 동일한 개구수를 갖는 발광원을 이용하는 효과를 줄 수 있어 정확한 렌즈 특성 평가를 할 수 있다.
또한, 조준렌즈의 경우 조준된 빔의 사이즈가 다양할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 특성 평가 장치(1200)는 구멍(Aperture)이 조절가능한 픽스쳐를 활용하여 다양한 사이즈의 발광원을 측정할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(1200)는 빔이 활성영역(PD Active Area)(1210)과 접하는 영역과 관련된 위치에서 구멍(Aperture)을 조절할 수 있는 픽스쳐(1220)를 포함할 수 있다. 특성 평가 장치(1200)는 픽스쳐(1220)를 이용하여 다양한 사이즈의 발광원을 측정할 수 있다.
따라서, 특성 평가 장치(1200)는 기존의 광섬유와 달리 높은 개구수를 갖는 고 개구수 광섬유를 이용하거나, 포인트 광원과 같이 발산각이 큰 발광원에 대해 각도 제어가 가능한 슬릿을 구비한 차단막(픽스쳐)을 이용하여 실제 사용될 발광원의 개구수와 동일한 특성을 갖는 모사 발광원을 이용하여 렌즈 특성을 평가할 수 있다.
이러한, 본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 장치(400)는 초점렌즈뿐만 아니라 조준렌즈의 특성을 빠르게 평가하고, 광통신용 광모듈의 제작 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 장치(400)는 광섬유를 이용하여 2차원 면스캔을 함으로써, 별도의 장비 없이 빔의 특성을 평가할 수 있어 시간과 비용을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 장치(400)는 픽스쳐를 이용하여 실제 사용될 발광원의 개구수와 동일한 특성을 갖도록 빔을 조절할 수 있어, 다양한 발광원을 이용하여 광통신렌즈의 특성을 평가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 장치(400)는 발광원에 전원을 인가해야 하는 추가 장치 및 공정 시간과 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 장치(400)는 광통신용 조준렌즈 및 초점렌즈의 빔 웨이스트와 관련된 특성을 정밀하게 측정 및 설정함으로써, 광결합 효율을 극대화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 특성 평가 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
우선 본 실시예에 따른 방법은 상술한 특성 평가 장치(400)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 특성 평가 장치(400)는 발광원과 수광원의 중심이 일직선 상에 놓이도록 상기 발광원과 상기 수광원을 설치 또는 제어한다(1310). 즉, 단계(1310)는 정밀 스테이지를 이용하여 발광원과 수광원의 중심이 일직선 상에 놓이도록 발광원과 수광원을 설치 또는 제어하는 과정일 수 있다.
다음으로, 특성 평가 장치(400)는 상기 발광원에서 발사된 빔이 광통신렌즈를 적어도 통과하도록 하고, 상기 광통신렌즈를 통과한 상기 빔이, 상기 수광원의 중심에 명중할 때까지 상기 광통신렌즈의 위치를 조정한다(1320). 즉, 특성 평가 장치(400)는 발광원에서 발사된 빔이 광통신렌즈를 적어도 통과하도록, 상기 광통신렌즈의 위치를 조정할 수 있다. 다시 말해, 특성 평가 장치(400)는 발광원으로부터 이격된 거리에 위치하여 홀딩된 광통신렌즈를, 광통신렌즈의 사양을 고려하여 발광원으로 이격된 광통신렌즈의 위치를 조정할 수 있다. 여기서, 광통신렌즈는 평가 또는 실장 하고자 하는 렌즈일 수 있다. 예컨대, 광통신렌즈는 초점렌즈 또는 조준렌즈 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 특성 평가 장치(400)는 상기 광통신렌즈를 통과한 상기 빔이, 수광원의 중심에 명중할 때까지, 상기 수광원의 위치를 반복하여 조정할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 광통신렌즈를 통과한 빔을 수광할 수 있는 수광소자의 위치를 조정할 수 있다. 예를 들면, 특성 평가 장치(400)는 발광원으로부터 수광소자가 임의의 간격으로 이격되도록 수광소자의 위치를 조정할 수 있다. 이때, 특성 평가 장치(400)는 상기 간격에 대하여, 렌즈의 빔 웨이스트(Beam Waist)보다 상대적으로 먼 거리로 수광소자의 위치를 조정할 수 있다. 여기서, 빔 웨이스트는 빔의 파면(Wave Front) 중 가장 플랫(Flat)한 부분을 지칭하는 것일 수 있다.
다음으로, 특성 평가 장치(400)는 상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈의 위치로부터, 상기 발광원 및 상기 수광원까지의 거리를 측정한다(1330). 예를 들면, 특성 평가 장치(400)는 미리 확인된 정보인 광원의 축정보와, 정렬된 렌즈에 대한 정보(위치 등)를 이용하여 거리를 측정할 수 있다.
특성 평가 장치(400)는 단계(1310) 내지 단계(1330)을 통해, 1차 정렬을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 발광원과 상기 광통신렌즈 사이의 거리(L1)를 측정하고, 상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이의 거리(L2)를 측정하며, 상기 거리(L1)과 상기 거리(L2) 각각에서의 결합효율을 측정할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 단계(1310) 내지 단계(1330)를 통해 1차 정렬된 셋업을 이용하여, 발광원과 광통신렌즈 사이의 L1을 측정하거나(초점렌즈의 L1), 광통신렌즈와 수광원 사이의 L2, 및 각각의 거리(L1, L2)에서의 결합효율을 측정하거나, 초점렌즈의 빔 웨이스트를 측정을 할 수 있다. 특성 평가 장치(400)는 상술한 과정을 통해 2차 정렬을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 광통신렌즈가 조준렌즈인 경우, 상기 측정된 거리와 연관되는 정렬 셋업을 이용하여, 상기 광통신렌즈의 조준여부를 판별하고, 상기 판별 결과 조준되는 경우, 상기 광통신렌즈의 빔 웨이스트의 위치를 측정하고, 상기 측정된 위치를 이용하여, 상기 발광원과 상기 광통신렌즈 사이의 거리(L1)를 측정할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 단계(1310) 내지 단계(1330)를 통해 1차 정렬된 셋업을 이용하여, 조준렌즈의 조준 여부를 판별하고, 조준이 된 경우, 조준렌즈의 빔 웨이스트의 위치를 측정할 수 있다. 이때, 특성 평가 장치(400)는 발광원과 조준렌즈 사이의 L1을 측정을 할 수 있다. 이는, 2차 정렬을 의미하는 것일 수 있다. 특성 평가 장치(400)는 상술한 과정을 통해 2차 정렬을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 광통신렌즈가 초점렌즈인 경우, 상기 측정된 거리와 연관되는 정렬 셋업을 이용하여, 상기 발광원과 상기 광통신렌즈 사이의 거리(L1)를 측정하고, 상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이의 거리(L2)를 측정하고, 상기 거리(L1)과 상기 거리(L2) 각각에서의 결합효율을 측정할 수 있다. 또한, 특성 평가 장치(400)는 상기 광통신렌즈의 빔 웨이스트를 측정할 수도 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 발광원과 초점렌즈 사이의 거리(L1), 초점렌즈와 수광원 사이의 거리(L2)를 측정하고, 각각의 거리(L1, L2)에서의 결합효율을 측정하거나 초점렌즈의 빔 웨이스트를 측정할 수 있다. 이는, 2차 정렬을 의미하는 것일 수 있다. 특성 평가 장치(400)는 상술한 과정을 통해 2차 정렬을 수행할 수 있다.
상술한 단계(1310)는 스테이지 및 지그 등의 공차로 인해 정밀하게 발광원에서 방사된 빔이 수광원의 중심에 수직으로 입사되지 않는(즉, 광원이 틸트되는) 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 다음의 실시예에 따라 특성 평가 장치(400)는 상기의 문제점을 해결할 수 있다.
먼저, 실시예에 따라, 단계(1320)에서, 특성 평가 장치(400)는 상기 발광원에서 발사된 빔이, 상기 수광원의 활성영역의 센터에 수직으로 입사되도록, 파이버 조준기를 제어하고, 상기 파이버 조준기의 제어에 따른 상기 발광원과 상기 수광원 사이의 정렬을 통해, 상기 발광원에서 발사된 빔이 상기 광통신렌즈를 적어도 통과하도록 상기 광통신렌즈의 위치를 조정할 수 있다. 이때, 파이버 조준기는, 제3 정밀 스테이지에 조준렌즈가 부착되어 상기 발광원으로부터 조준된 광원을 방사시키는 것일 수 있다.
즉, 특성 평가 장치(400)는 제3 정밀 스테이지에 조준렌즈가 부착되어 발광원으로부터 조준된 광원이 방사되는 파이버 조준기를 사용하여 수광원의 활성영역의 센터에 수직으로 입사되도록 파이버 조준기를 정밀 제어할 수 있다. 또한, 특성 평가 장치(400)는 발광원과 수광원을 정렬하는 최초 정렬, 광원에서 발사된 빔이 광통신렌즈를 적어도 통과하도록하고, 상기 광통신렌즈를 통과한 상기 빔이, 수광원의 중심에 명중할 때까지 상기 광통신렌즈의 위치를 조정할 수 있다.
다음으로, 특성 평가 장치(400)는 상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈의 위치로부터, 상기 광원 및 상기 수광원까지의 거리를 측정하여, 1차 정렬을 수행할 수 있다.
다음으로, 특성 평가 장치(400)는 1차 정렬에 의해 설정된 셋업을 이용하여 조준렌즈의 조준여부를 판별, 빔 웨이스트 등의 위치, 발광원과 광통신렌즈 사이의 L1을 측정하거나 초점렌즈의 L1, 광통신렌즈와 수광원 사이의 L2, 각각의 거리에서 결합효율을 측정하거나, 초점렌즈의 빔 웨이스트를 측정함으로써, 2차 정렬을 수행할 수 있다. 상기의 실시예에 따라 특성 평가 장치(400)는 상기의 틸트와 관련된 문제점을 해결할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이에 둘 이상의 계측용 포인트를 지정하고, 상기 계측용 포인트에서 상기 빔과 수직을 이루는 면으로 입사하는 상기 빔의 빔 사이즈를 획득할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 렌즈를 통과한 빔에 대하여 임의의 계측용 포인트에서의 빔 사이즈를 획득할 수 있다. 이때, 특성 평가 장치(400)는 광섬유를 이용하여 빔과 수직을 이루는 면에 입사한 빔을 면스캔할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 계측용 포인트 간의 상기 빔 사이즈에 대한 차이값이 임계치를 초과한 경우, 상기 광통신렌즈의 위치를 재조정할 수 있다. 예를 들면, 특성 평가 장치(400)는 두 개의 계측용 포인트에서 획득된 두 개의 빔 사이즈를 비교한 차이값이 임의의 값을 초과하면, 광통신렌즈의 위치를 재조정할 수 있다. 즉, 두 개의 빔 사이즈를 비교하여 차이값이 임의의 값 이하가 될 때까지 반복하여, 특성 평가 장치(400)는 렌즈를 조정할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 계측용 포인트 간의 상기 빔 사이즈에 대한 차이값이 임계치 이하인 경우, 상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 것으로 판단하여 상기 수광소자에 대한 위치 조정을 중지할 수 있다. 예를 들면, 두 개의 계측용 포인트에서 획득된 두 개의 빔 사이즈를 비교한 차이값이 임의의 값 이하이면, 특성 평가 장치(400)는 수광소자 조정을 중지할 수 있다. 이로써, 특성 평가 장치(400)는 2차 정렬을 종료할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이에서, 임의의 지점을 중심으로 전후에 각각 평가용 포인트를 지정하고, 상기 평가용 포인트에서 상기 빔과 수직을 이루는 면으로 입사하는 상기 빔의 빔 사이즈를 획득할 수 있다. 여기서, 임의의 지점은 빔 웨이스트로 인식되는 지점일 수 있다. 예를 들면, 임의의 지점은 'Z=0'인 지점일 수 있다. 이때, 빔 웨이스트(Beam Waist)는 광통신렌즈와 수광원 사이를 통과하는 빔이 갖는 파면(Wave Front) 중 가장 플랫(Flat)한 부분일 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 임의의 지점 전에 평가용 포인트를 적어도 둘 지정하고, 임의의 지점 후에 평가용 포인트를 적어도 둘 지정하여, 넷 이상의 평가용 포인트에서의 빔 사이즈를 획득할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 평가용 포인트에서의 상기 빔 사이즈가 감소하거나 증가하는 크기와 연관된 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈를 산출할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 평가용 포인트에서의 빔 사이즈의 변화를 고려하여 빔 웨이스트 지점을 인식할 수 있다. 이때, 특성 평가 장치(400)는 커브와 빔 웨이스트 지점을 커브 피팅 기법을 활용하여 인식할 수 있다. 또한, 특성 평가 장치(400)는 넷 이상의 평가용 포인트에서의 빔 사이즈를 고려하여 설정된 빔 웨이스트에서의 빔 사이즈를 산출할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈가 설정치를 초과한 경우, 상기 수광원의 중심으로의 상기 빔 명중을 무효화할 수 있다. 즉, 산출된 빔 웨이스트에서의 빔 사이즈가 임의의 값을 초과한 경우, 특성 평가 장치(400)는 빔 명중을 무효화함으로써, 광통신렌즈의 위치를 재조정하도록 할 수 있다. 예컨대, 광결합 효율을 높이기 위하여 렌즈에 적합한 값으로 설정된 설정치 보다 높은(큰) 빔 사이즈를 갖는 빔 웨이스트의 경우, 평가부(430)는 빔 명중을 무효화할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈가 설정치 이하인 경우, 상기 광통신렌즈의 위치로부터 상기 빔 웨이스트의 위치까지의 거리를 측정할 수 있다. 이때, 설정치는 광섬유에 정확하게 집속하는데 유효한 빔 사이즈를 갖는 빔 웨이스트가 설정되었는지 결정하는 기준에 근거한 임의의 값일 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 산출된 빔 사이즈가 임의의 값 이하이면, 설정하고자 하는 빔 웨이스트가 설정된 것이므로, 상기 빔 웨이스트에 대한 위치를 측정할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 빔 웨이스트 상에 광섬유가 위치하도록 조정할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 광섬유에 빔이 집속되도록 하기 위한 위치로서, 빔 웨이스트 상에 광섬유가 위치하도록 조정할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 상기 광섬유와 상기 빔과의 결합에 관한 광결합 효율을 평가할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 빔 웨이스트 상에 위치하는 광섬유에 빔이 집속되는 효율에 관하여 평가할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치(400)는 정렬 공정 이후 거리 측정을 위하여, 레이저를 이용하여 물체 사이의 거리 측정을 할 수 있다. 즉, 특성 평가 장치(400)는 거리 측정이 가능한 레이저 마이크로미터를 이용하여, L1, L2를 측정할 수 있다.
이러한, 본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 방법은 초점렌즈뿐만 아니라 조준렌즈의 특성을 빠르게 평가하고, 광통신용 광모듈의 제작 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 방법은 광섬유를 이용하여 2차원 면스캔을 함으로써, 별도의 장비 없이 빔의 특성을 평가할 수 있어 시간과 비용을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 방법은 픽스쳐를 이용하여 실제 사용될 발광원의 개구수와 동일한 특성을 갖도록 빔을 조절할 수 있어, 다양한 발광원을 이용하여 광통신렌즈의 특성을 평가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 방법은 발광원에 전원을 인가해야 하는 추가 장치 및 공정 시간과 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 광통신렌즈 특성 평가 방법은 광통신용 조준렌즈 및 초점렌즈의 빔 웨이스트와 관련된 특성을 정밀하게 측정 및 설정함으로써, 광결합 효율을 극대화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
400 : 광통신렌즈 특성 평가 장치
410 : 제1 정밀 스테이지
420 : 제2 정밀 스테이지
430 : 평가부
440 : 개구수 조절부

Claims (19)

  1. 발광원과 수광원의 중심이 일직선 상에 놓이도록 상기 발광원과 상기 수광원을 설치 또는 제어하는 단계;
    상기 발광원에서 발사된 빔이 광통신렌즈를 적어도 통과하도록 하고, 상기 광통신렌즈를 통과한 상기 빔이, 상기 수광원의 중심에 명중할 때까지 상기 광통신렌즈의 위치를 조정하는 단계;
    상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈의 위치로부터, 상기 발광원 및 상기 수광원까지의 거리를 측정하는 단계;
    상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이에서, 임의의 지점을 중심으로 전후에 각각 평가용 포인트를 지정하는 단계; 및
    상기 평가용 포인트에서 상기 빔과 수직을 이루는 면으로 입사하는 상기 빔의 빔 사이즈를 획득하는 단계
    를 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광통신렌즈가 조준렌즈인 경우, 상기 측정된 거리와 연관되는 정렬 셋업을 이용하여,
    상기 광통신렌즈의 조준여부를 판별하는 단계;
    상기 판별 결과 조준되는 경우, 상기 광통신렌즈의 빔 웨이스트의 위치를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 위치를 이용하여, 상기 발광원과 상기 광통신렌즈 사이의 거리(L1)를 측정하는 단계
    를 더 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광통신렌즈가 초점렌즈인 경우, 상기 측정된 거리와 연관되는 정렬 셋업을 이용하여,
    상기 발광원과 상기 광통신렌즈 사이의 거리(L1)를 측정하는 단계;
    상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이의 거리(L2)를 측정하는 단계; 및
    상기 거리(L1)과 상기 거리(L2) 각각에서의 결합효율을 측정하는 단계
    를 더 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    레이저 마이크로미터를 이용하여 상기 광통신렌즈에서 상기 발광원 또는 상기 수광원 사이의 거리를 측정하는 단계
    를 더 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광통신렌즈의 위치를 조정하는 단계는,
    상기 발광원에서 발사된 빔이, 상기 수광원의 활성영역의 센터에 수직으로 입사되도록, 파이버 조준기를 제어하는 단계; 및
    상기 파이버 조준기의 제어에 따른 상기 발광원과 상기 수광원 사이의 정렬을 통해, 상기 발광원에서 발사된 빔이 상기 광통신렌즈를 적어도 통과하도록 상기 광통신렌즈의 위치를 조정하는 단계
    를 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 방법.
  6. 발광원과 수광원의 중심이 일직선 상에 놓이도록 상기 발광원과 상기 수광원을 설치 또는 제어하는 단계;
    상기 발광원에서 발사된 빔이 광통신렌즈를 적어도 통과하도록 하고, 상기 광통신렌즈를 통과한 상기 빔이, 상기 수광원의 중심에 명중할 때까지 상기 광통신렌즈의 위치를 조정하는 단계;
    상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈의 위치로부터, 상기 발광원 및 상기 수광원까지의 거리를 측정하는 단계;
    상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이에 둘 이상의 계측용 포인트를 지정하는 단계; 및
    상기 계측용 포인트에서 상기 빔과 수직을 이루는 면으로 입사하는 상기 빔의 빔 사이즈를 획득하는 단계
    를 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 계측용 포인트 간의 상기 빔 사이즈에 대한 차이값이 임계치를 초과한 경우,
    상기 광통신렌즈의 위치를 재조정하는 단계; 또는
    상기 계측용 포인트 간의 상기 빔 사이즈에 대한 차이값이 임계치 이하인 경우,
    상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 것으로 판단하여 상기 수광원에 대한 위치 조정을 중지하는 단계
    를 더 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 평가용 포인트에서의 상기 빔 사이즈가 감소하거나 증가하는 크기와 연관된 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈를 산출하는 단계; 및
    상기 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈가 설정치를 초과한 경우,
    상기 수광원의 중심으로의 상기 빔 명중을 무효화하는 단계
    를 더 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 평가용 포인트에서의 상기 빔 사이즈가 감소하거나 증가하는 크기와 연관된 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈를 산출하는 단계;
    상기 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈가 설정치 이하인 경우,
    상기 광통신렌즈의 위치로부터 상기 빔 웨이스트의 위치까지의 거리를 측정하는 단계
    를 더 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 빔 웨이스트 상에 광섬유가 위치하도록 조정하는 단계; 및
    상기 광섬유와 상기 빔과의 결합에 관한 광결합 효율을 평가하는 단계
    를 더 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 방법.
  12. 광통신렌즈 특성 평가에 사용되는 발광원, 및 평가 또는 실장 하고자 하는 광통신렌즈를 포함하고, 상기 광통신렌즈를 홀딩하고 정밀 제어하는 제1 정밀 스테이지;
    상기 광통신렌즈를 통과한 빔을 수광할 수 있는 수광원, 상기 광통신렌즈를 통과한 빔과 수직한 면을 스캔할 수 있는 광섬유, 및 상기 발광원으로부터 상기 수광원과 상기 광섬유를 일정간격으로 거리 조절하도록 상기 수광원을 제어하여 2차원 면스캔할 수 있도록 제어하는 제2 정밀 스테이지; 및
    상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈의 위치로부터, 상기 발광원 및 상기 수광원까지의 거리를 측정하는 평가부
    를 포함하고,
    상기 제1 정밀 스테이지는,
    상기 발광원에서 발사된 빔이 상기 광통신렌즈를 적어도 통과하도록, 상기 광통신렌즈의 위치를 조정하고,
    상기 제2 정밀 스테이지는,
    상기 광통신렌즈를 통과한 상기 빔이, 상기 수광원의 중심에 명중할 때까지, 상기 수광원의 위치를 반복하여 조정하며, 상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이에서, 임의의 지점을 중심으로 전후에 각각 평가용 포인트를 지정하고, 상기 평가용 포인트에서 상기 빔과 수직을 이루는 면으로 입사하는 상기 빔의 빔 사이즈를 획득하는 광통신렌즈 특성 평가 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광통신렌즈 특성 평가에 사용되는 상기 발광원을 포함하고, 상기 발광원을 정밀 제어할 수 있는 제3 정밀 스테이지
    를 더 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 광통신렌즈에서 상기 발광원 또는 상기 수광원 사이의 거리를 측정하는 레이저 마이크로미터
    를 더 포함하는 광통신렌즈 특성 평가 장치.
  15. 삭제
  16. 광통신렌즈 특성 평가에 사용되는 발광원, 및 평가 또는 실장 하고자 하는 광통신렌즈를 포함하고, 상기 광통신렌즈를 홀딩하고 정밀 제어하는 제1 정밀 스테이지;
    상기 광통신렌즈를 통과한 빔을 수광할 수 있는 수광원, 상기 광통신렌즈를 통과한 빔과 수직한 면을 스캔할 수 있는 광섬유, 및 상기 발광원으로부터 상기 수광원과 상기 광섬유를 일정간격으로 거리 조절하도록 상기 수광원을 제어하여 2차원 면스캔할 수 있도록 제어하는 제2 정밀 스테이지; 및
    상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 경우, 상기 광통신렌즈의 위치로부터, 상기 발광원 및 상기 수광원까지의 거리를 측정하는 평가부
    를 포함하고,
    상기 제1 정밀 스테이지는,
    상기 발광원에서 발사된 빔이 상기 광통신렌즈를 적어도 통과하도록, 상기 광통신렌즈의 위치를 조정하고,
    상기 제2 정밀 스테이지는,
    상기 광통신렌즈를 통과한 상기 빔이, 상기 수광원의 중심에 명중할 때까지, 상기 수광원의 위치를 반복하여 조정하며, 상기 광통신렌즈와 상기 수광원 사이에 둘 이상의 계측용 포인트를 지정하고, 상기 계측용 포인트에서 상기 빔과 수직을 이루는 면으로 입사하는 상기 빔의 빔 사이즈를 획득하는
    광통신렌즈 특성 평가 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 계측용 포인트 간의 상기 빔 사이즈에 대한 차이값이 임계치를 초과한 경우,
    상기 제1 정밀 스테이지는,
    상기 광통신렌즈의 위치를 재조정하거나, 또는
    상기 계측용 포인트 간의 상기 빔 사이즈에 대한 차이값이 임계치 이하인 경우,
    상기 제2 정밀 스테이지는,
    상기 빔이 상기 수광원의 중심에 명중된 것으로 판단하여 상기 수광원에 대한 위치 조정을 중지하는
    광통신렌즈 특성 평가 장치.
  18. 삭제
  19. 제12항에 있어서,
    상기 제2 정밀 스테이지는,
    상기 평가용 포인트에서의 상기 빔 사이즈가 감소하거나 증가하는 크기와 연관된 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈를 산출하고,
    상기 빔 웨이스트에서의 상기 빔 사이즈가 설정치 이하인 경우,
    상기 평가부는,
    상기 광통신렌즈의 위치로부터 상기 빔 웨이스트의 위치까지의 거리를 측정하는
    광통신렌즈 특성 평가 장치.
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