KR102650203B1 - Fiber optic module with Fresnel zone plate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈에 관한 것으로서, 일단에 광원으로부터 광이 입력되는 입력단이 마련되고, 타단에 상기 광이 출력되는 출력단이 마련된 광섬유 부재와, 상기 출력단을 통해 출력되는 광을 집속시킬 수 있도록 상기 출력단으로부터 상기 입력단 측으로 소정 거리 인입된 위치의 상기 광섬유 부재에 형성된 소정의 집속패턴을 포함한 광 집속부를 구비한다.
본 발명에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈은 출력단에 대해 내측으로 인입된 위치의 광섬유에, 프레넬 존 플레이트 형상의 집속패턴이 마련되어 있으므로 가공 표면의 거칠기로 인해 발생하는 광의 손실이 감소되는 장점이 있다.
본 과제(결과물)는 2020년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과이다. The present invention relates to an optical fiber module provided with a Fresnel zone plate, comprising an optical fiber member provided at one end with an input terminal through which light is input from a light source and at the other end with an output terminal through which the light is output, and light output through the output terminal. A light focusing unit including a predetermined focusing pattern formed on the optical fiber member at a position positioned a predetermined distance from the output terminal to the input terminal is provided to enable focusing.
The optical fiber module equipped with a Fresnel zone plate according to the present invention has the advantage of reducing the loss of light caused by the roughness of the processing surface because the optical fiber at the position inserted inward with respect to the output terminal is provided with a focusing pattern in the shape of a Fresnel zone plate. There is.
This project (result) is the result of a local innovation project based on local government-university cooperation conducted in 2020 with funding from the Ministry of Education and support from the National Research Foundation of Korea.

Description

프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈{Fiber optic module with Fresnel zone plate}Fiber optic module with Fresnel zone plate}

본 발명은 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 출력단으로부터 내측으로 인입된 위치에 프레넬 존 플레이트에 대응되는 집속패턴이 마련된 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to an optical fiber module provided with a Fresnel zone plate, and more specifically, to an optical fiber module provided with a Fresnel zone plate provided with a focusing pattern corresponding to the Fresnel zone plate at a position introduced inward from an output terminal.

광섬유 렌즈는 광통신 분야에서 광원과 광섬유, 광소자와 광섬유 또는 광섬유와 광섬유간의 광 결합시 자유 공간에서 광 결합 효율을 높이고 소형의 광 결합 모듈을 만들기 위해 이용되고 있고, 최근에는 광통신 분야를 넘어 광학 이미징 시스템이나 광 포획 등의 바이오 분야에서도 폭 넓게 활용되고 있다.Optical fiber lenses are used in the field of optical communication to increase light coupling efficiency in free space when coupling light between a light source and an optical fiber, an optical element and an optical fiber, or between an optical fiber and an optical fiber, and to create a small optical coupling module. Recently, it has been used beyond the field of optical communication for optical imaging. It is also widely used in bio fields such as systems and light capture.

광섬유 렌즈를 제조하는 일반적인 방법은, 단일모드 광섬유의 종단면을 레이저로 가공하거나 에칭(etching)을 통하여 쐐기형이나 반구형으로 형성함으로써 렌즈 형태를 형성하는 방법, 광소자 간에 원통형의 그린(GRIN: Gradient-Index) 렌즈 또는 상용화된 볼 렌즈 등과 같은 벌크 형태의 소자를 연결하는 방법 등이 있다.A common method of manufacturing an optical fiber lens is to form a lens shape by processing the longitudinal cross-section of a single-mode optical fiber with a laser or forming it into a wedge or hemisphere shape through etching, and forming a cylindrical green (GRIN: Gradient-) between optical elements. There are methods of connecting bulk elements such as Index) lenses or commercialized ball lenses.

그러나, 단일모드 광섬유의 종단면을 가공하여 광섬유 렌즈를 제조하는 방법은 광섬유의 표면에 렌즈가 가공되므로 가공 표면의 거칠기로 인해 광의 손실이 발생되는 단점이 있다. However, the method of manufacturing an optical fiber lens by processing the longitudinal cross-section of a single-mode optical fiber has a disadvantage in that light loss occurs due to the roughness of the processed surface because the lens is processed on the surface of the optical fiber.

공개특허공보 제10-2009-0086878호: 프레넬 렌즈 일체형 광섬유 및 그 제조 방법Publication of Patent No. 10-2009-0086878: Fresnel lens-integrated optical fiber and method of manufacturing the same

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 출력단에 대해 내측으로 인입된 위치의 광섬유에, 프레넬 존 플레이트 형상의 집속패턴이 마련된 광섬유 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was created to improve the above problems, and its purpose is to provide an optical fiber module in which a Fresnel zone plate-shaped focusing pattern is provided on the optical fiber at a position inserted inward with respect to the output end.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈은 일단에 광원으로부터 광이 입력되는 입력단이 마련되고, 타단에 상기 광이 출력되는 출력단이 마련된 광섬유 부재와, 상기 출력단을 통해 출력되는 광을 집속시킬 수 있도록 상기 출력단으로부터 상기 입력단 측으로 소정 거리 인입된 위치의 상기 광섬유 부재에 형성된 소정의 집속패턴을 포함한 광 집속부를 구비한다. An optical fiber module equipped with a Fresnel zone plate according to the present invention to achieve the above object includes an optical fiber member provided at one end with an input terminal through which light is input from a light source, and at the other end with an output terminal through which the light is output, and through the output terminal. A light focusing unit including a predetermined focusing pattern formed on the optical fiber member at a predetermined distance from the output terminal to the input terminal is provided to focus the output light.

상기 광섬유 부재는 상기 입력단을 통해 입력된 광이 통과되는 것으로서, 소정 길이방향으로 연장된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지고, 상기 집속패턴은 상기 코어층에 형성된다. The optical fiber member, through which light input through the input terminal passes, is composed of a core layer extending in a predetermined longitudinal direction and a clad layer surrounding the core layer, and the focusing pattern is formed on the core layer.

상기 집속패턴은 프레넬 존 플레이트(Fresnel Zone Plate) 형상으로 형성된 것이 바람직하다. The focusing pattern is preferably formed in the shape of a Fresnel zone plate.

상기 집속패턴은 펨토초(femtosecond) 레이저를 이용하여 가공된다. The focus pattern is processed using a femtosecond laser.

상기 코어층은 상기 집속패턴이 가공되는 기설정된 가공위치에 대해 상기 입력단 측으로 이격된 기준위치에서 상기 출력단으로 갈수록 내경이 증가하도록 형성되는 것이 바람직하다. The core layer is preferably formed so that its inner diameter increases from a reference position spaced toward the input end toward the output end with respect to a preset processing position where the focus pattern is processed.

상기 광섬유 부재는 인가된 열에 의해 상기 코어층의 내경이 확장되는 열확산 코어 광섬유의 단부를 가열하여 제조될 수도 있다. The optical fiber member may be manufactured by heating the end of the thermal diffusion core optical fiber, where the inner diameter of the core layer is expanded by applied heat.

상기 광섬유 부재는 일단에 상기 입력단이 마련된 것으로서, 상기 입력단을 통해 입력된 광이 통과되도록 소정 길이연장된 제1단위 코어층과, 상기 제1단위 코어층을 감싸도록 형성된 제1단위 클래드층이 마련된 제1광섬유과, 일단이 상기 제1광섬유의 타단에 연결되며, 타단에 상기 출력단이 마련된 것으로서, 상기 제1단위 코어층에 연통되도록 형성된 제2단위 코어층과, 상기 제2단위 코어층을 감싸도록 형성된 제2단위 클래드층이 마련된 제2광섬유를 구비하고, 상기 제2단위 코어층은 상기 집속패턴이 가공되되, 상기 집속패턴이 가공될 수 있는 가공영역이 확장될 수 있도록 상기 제1광섬유의 제1단위 코어층으로부터 멀어질수록 내경이 확장되게 형성될 수도 있다. The optical fiber member is provided with the input end at one end, a first unit core layer extending a predetermined length so that light input through the input end passes, and a first unit clad layer formed to surround the first unit core layer. A first optical fiber, one end of which is connected to the other end of the first optical fiber, and the output end provided at the other end, a second unit core layer formed to communicate with the first unit core layer, and a second unit core layer formed to surround the second unit core layer. A second optical fiber is provided with a formed second unit clad layer, and the second unit core layer is a second unit core layer of the first optical fiber such that the focusing pattern is processed and a processing area in which the focusing pattern can be processed is expanded. The inner diameter may be formed to expand as the distance from the one-unit core layer increases.

한편, 본 발명에 따른 프레넬 존 프렐이트가 마련된 광섬유 모듈은 상기 광섬유 부재에 상기 집속패턴을 가공시 해당 광섬유 부재가 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 집속패턴이 가공되는 기설정된 가공위치에 대응되는 위치의 상기 광섬유 부재에 설치되어 해당 광섬유 부재를 지지하는 지지부재를 더 구비할 수 있다. Meanwhile, the optical fiber module provided with the Fresnel zone frelite according to the present invention has a processing position corresponding to a preset processing position where the focusing pattern is processed in order to prevent the optical fiber member from being deformed when processing the focusing pattern on the optical fiber member. It may further include a support member installed on the optical fiber member at the position to support the optical fiber member.

상기 지지부재는 상기 광섬유 부재가 관통되게 삽입될 수 있도록 중공이 형성되며, 상기 중공에 삽입되는 상기 광섬유 부재에 의해 신장되되, 상기 광섬유 부재에 중심 측으로 탄성력을 인가할 수 있도록 소정의 탄성을 갖도록 형성될 수 있다. The support member has a hollow shape through which the optical fiber member can be inserted, is stretched by the optical fiber member inserted into the hollow, and is formed to have a predetermined elasticity so as to apply elastic force to the optical fiber member toward the center. It can be.

또한, 본 발명에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈은 상기 광섬유 부재에 상기 집속패턴을 가공시 상기 광섬유 부재가 구부러지는 것을 방지하기 위해 상기 광섬유 부재의 외주면과 지지부재의 사이에 삽입되며, 상기 광섬유 부재의 길이방향으로 소정길이 연장된 다수의 지지로드를 더 구비할 수도 있다. In addition, the optical fiber module provided with the Fresnel zone plate according to the present invention is inserted between the outer peripheral surface of the optical fiber member and the support member to prevent the optical fiber member from bending when processing the focusing pattern on the optical fiber member, A plurality of support rods extending a predetermined length in the longitudinal direction of the optical fiber member may be further provided.

본 발명에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈은 출력단에 대해 내측으로 인입된 위치의 광섬유에, 프레넬 존 플레이트 형상의 집속패턴이 마련되어 있으므로 가공 표면의 거칠기로 인해 발생하는 광의 손실이 감소되는 장점이 있다. The optical fiber module equipped with a Fresnel zone plate according to the present invention has the advantage of reducing the loss of light caused by the roughness of the processing surface because the optical fiber at the position inserted inward with respect to the output terminal is provided with a focusing pattern in the shape of a Fresnel zone plate. There is.

도 1은 본 발명에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈에 대한 개념도이고,
도 2는 도 1의 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈의 집속패턴에 대한 정면도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈에 대한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈에 대한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈에 대한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈에 대한 단면도이다. 1 is a conceptual diagram of an optical fiber module equipped with a Fresnel zone plate according to the present invention,
Figure 2 is a front view of the focusing pattern of the optical fiber module provided with the Fresnel zone plate of Figure 1;
Figure 3 is a cross-sectional view of an optical fiber module provided with a Fresnel zone plate according to another embodiment of the present invention;
Figure 4 is a cross-sectional view of an optical fiber module provided with a Fresnel zone plate according to another embodiment of the present invention;
Figure 5 is a cross-sectional view of an optical fiber module provided with a Fresnel zone plate according to another embodiment of the present invention;
Figure 6 is a cross-sectional view of an optical fiber module provided with a Fresnel zone plate according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 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. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, an optical fiber module provided with a Fresnel zone plate according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Since the present invention can be subject to various changes and can have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the attached drawings, the dimensions of the structures are enlarged from the actual size for clarity of the present invention.

제1, 제2 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. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.

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 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 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.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈(100)이 도시되어 있다. 1 and 2 show an optical fiber module 100 provided with a Fresnel zone plate according to the present invention.

도면을 참조하면, 상기 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈(100)은 일단에 광원으로부터 광이 입력되는 입력단(111)이 마련되고, 타단에 상기 광이 출력되는 출력단(112)이 마련된 광섬유 부재(110)와, 상기 출력단(112)을 통해 출력되는 광을 집속시킬 수 있도록 상기 광섬유 부재(110)에 형성된 집속패턴(121)을 포함한 광 집속부(120)를 구비한다. Referring to the drawing, the optical fiber module 100 provided with the Fresnel zone plate is provided with an input terminal 111 through which light is input from a light source at one end, and an output terminal 112 through which the light is output at the other end. An optical fiber member ( 110) and a light focusing unit 120 including a focusing pattern 121 formed on the optical fiber member 110 to focus the light output through the output terminal 112.

광섬유 부재(110)는 상기 입력단(111)을 통해 입력된 광이 통과되는 것으로서, 길이방향을 따라 소정길이 연장된 코어층(113)과, 코어층(113)을 감싸는 클래드층(114)으로 이루어진 광섬유가 적용된다. 광섬유 부재(110)는 일단에, 광원으로부터 광이 입사되는 입력단(111)이 마련되고, 타단에는 코어층(113)을 통과한 광이 외부로 출력될 수 있는 출력단(112)이 마련되어 있다. 한편, 상기 광섬유 부재(110)는 입력된 광을 전달하여 출력하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 광섬유이므로 상세한 설명은 생략한다. The optical fiber member 110 is one through which light input through the input end 111 passes, and is composed of a core layer 113 extending a predetermined length along the longitudinal direction and a clad layer 114 surrounding the core layer 113. Optical fiber is applied. The optical fiber member 110 has an input terminal 111 at one end through which light is incident from a light source, and an output terminal 112 at the other end through which light passing through the core layer 113 can be output to the outside. Meanwhile, since the optical fiber member 110 is an optical fiber commonly used in the related art to transmit and output input light, a detailed description thereof will be omitted.

여기서, 광원은 소정 파장의 광을 출사할 수 있는 발광소자 또는 소정의 광을 도파하여 출력하는 광섬유가 적용될 수 있다. Here, the light source may be a light emitting device capable of emitting light of a certain wavelength or an optical fiber that guides and outputs light of a certain wavelength.

광 집속부(120)는 코어층(113)을 통과하는 광을 집속할 수 있는 집속패턴(121)을 구비한다. 여기서, 상기 집속패턴(121)은 출력단(112)으로부터 입력단(111) 측으로 소정 거리 인입된 위치의 상기 광섬유 부재(110)에 형성된다. 여기서, 상기 집속패턴(121)은 광섬유 부재(110)의 코어층(113) 상에 형성되는 것이 바람직하다. The light focusing unit 120 is provided with a focusing pattern 121 that can focus light passing through the core layer 113. Here, the focusing pattern 121 is formed on the optical fiber member 110 at a position that is a predetermined distance from the output terminal 112 toward the input terminal 111. Here, the focusing pattern 121 is preferably formed on the core layer 113 of the optical fiber member 110.

또한, 상기 집속패턴(121)은 프레넬 존 플레이트(Fresnel Zone Plate) 형상으로 형성된 것이 바람직하다. 상기 프레넬 존 플레이트는 존 플레이트라고도 불리우며, 도 2에 도시된 바와 같이 프레넬 영역이라고 불리는 여러 개의 고리로 구성되어 있어 빛의 회절(diffraction) 현상을 이용하여 렌즈 효과(lensing effect)를 구현한다. 코어층(113)을 통과하는 광은 상기 집속패턴(121)을 통과시 해당 집속패턴(121)에 의해 집속되어 출력단(112)을 통해 광섬유 부재(110)의 외부로 출사된다. Additionally, the focusing pattern 121 is preferably formed in the shape of a Fresnel zone plate. The Fresnel zone plate is also called a zone plate, and as shown in FIG. 2, it is composed of several rings called Fresnel zones to implement a lensing effect using the diffraction phenomenon of light. When the light passing through the core layer 113 passes through the focusing pattern 121, it is focused by the focusing pattern 121 and is emitted to the outside of the optical fiber member 110 through the output terminal 112.

한편, 상기 집속패턴(121)은 펨토초(femtosecond) 레이저를 이용하여 가공된다. 일예로, 레이저 파장이 7855nm이고, 펄스폭은 184fs이며, 펄스의 세기는 045 μJ이고, 펄스 반복 주기는 1kHz인 펨토초 레이저가 사용될 수 있다. 이때, 집속패턴(121)을 가공하기 위한 코어층(113)의 기설정된 가공위치에, 펨토초 레이저의 초점을 세팅하여 해당 집속패턴(121)을 가공할 수 있다. Meanwhile, the focus pattern 121 is processed using a femtosecond laser. For example, a femtosecond laser with a laser wavelength of 7855 nm, a pulse width of 184 fs, a pulse intensity of 045 μJ, and a pulse repetition period of 1 kHz may be used. At this time, the focus pattern 121 can be processed by setting the focus of the femtosecond laser at a preset processing position of the core layer 113 for processing the focus pattern 121.

한편, 도시된 예에서는 광섬유 부재(110)의 코어층(113)에 단일한 집속패턴(121)이 가공된 구조가 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것이 아니라 다수의 집속패턴(121)을 코어층(113)의 길이방향을 따라 상호 이격되게 가공할 수도 있다. 이때, 광섬유 부재(110)를 통해 출력하고자 하는 광의 특성에 따라 상기 집속패턴(121)들의 갯수 또는 집속패턴(121)들의 형상을 상호 상이하게 가공할 수도 있다. Meanwhile, in the illustrated example, a structure in which a single focusing pattern 121 is processed on the core layer 113 of the optical fiber member 110 is shown. However, this is not limited to this, and a plurality of focusing patterns 121 are applied to the core layer ( 113) can also be processed to be spaced apart from each other along the longitudinal direction. At this time, the number or shape of the focusing patterns 121 may be processed differently depending on the characteristics of the light to be output through the optical fiber member 110.

상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 프레넬 존 플레이트는 출력단(112)에 대해 내측으로 인입된 위치의 광섬유에, 프레넬 존 플레이트 형상의 집속패턴(121)이 마련되어 있으므로 가공 표면의 거칠기로 인해 발생하는 광의 손실이 감소되는 장점이 있다. The Fresnel zone plate according to the present invention configured as described above is provided with a focusing pattern 121 in the shape of a Fresnel zone plate on the optical fiber at a position inserted inward with respect to the output end 112, so that the occurrence of the problem occurs due to the roughness of the processing surface. There is an advantage that the loss of light is reduced.

한편, 도 3에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 부재(210)가 도시되어 있다. Meanwhile, Figure 3 shows an optical fiber member 210 according to another embodiment of the present invention.

앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.Elements that perform the same function as those in the previously shown drawings are denoted by the same reference numerals.

도면을 참조하면, 상기 광섬유 부재(210)는 출력단(112)에 대응되는 타단부의 코어층(113)의 내경이 확장되게 형성된다. 즉, 상기 코어층(113)은 집속패턴(121)이 가공되는 기설정된 가공위치에 대해 상기 입력단(111) 측으로 이격된 기준위치에서 상기 출력단(112)으로 갈수록 내경이 증가하도록 형성되어 있다. Referring to the drawings, the optical fiber member 210 is formed so that the inner diameter of the core layer 113 at the other end corresponding to the output end 112 is expanded. That is, the core layer 113 is formed so that its inner diameter increases from a reference position spaced toward the input end 111 toward the output end 112 with respect to a preset processing position where the focus pattern 121 is processed.

이때, 상기 광섬유 부재(210)는 인가된 열에 의해 코어층(113)의 내경이 확장되는 열확산 코어 광섬유(Thermally Expanded Core fiber: TEC fiber)의 단부를 가열하여 제조될 수 있다. At this time, the optical fiber member 210 may be manufactured by heating the end of a thermally expanded core optical fiber (TEC fiber), where the inner diameter of the core layer 113 is expanded by applied heat.

이러한 열확산 코어 광섬유는 공지된 단일모드 광섬유를 적용하고자 하는 코어확장부분의 길이만큼 열을 가해 코어층(113) 내에 도핑된 원소인 불순물 예를들면 GeO2가 클래드층(114)으로 확산되게 처리한 것을 적용하면 된다. 이때, 단일모드 열확산 코어 광섬유의 단부의 폴리머 코팅층을 제거한 후 가열하되, 가열온도는 불순물의 확산이 가능한 1420℃ 이상을 적용하면 된다. 이때, 가열부분은 출력단(112) 주위의 광섬유 부재(210) 타단부가 적용된다. 열처리에 의해 형성된 코어확장부분은 코어층(113)을 이루고 있던 불순물이 확산에 의해 넓게 퍼져 결과적으로 코어의 지름이 확장된다. 여기서, 마이크로 토치를 이용하여 해당 열확산 코어 광섬유를 가열할 수 있다. This thermal diffusion core optical fiber is made by applying heat to the length of the core extension part to which a known single-mode optical fiber is to be applied so that impurities, such as GeO 2 doped in the core layer 113, diffuse into the clad layer 114. Just apply it. At this time, the polymer coating layer at the end of the single-mode thermal diffusion core optical fiber is removed and heated, and the heating temperature is set to 1420°C or higher, which allows diffusion of impurities. At this time, the other end of the optical fiber member 210 around the output end 112 is applied as the heating part. In the core expansion portion formed by heat treatment, the impurities forming the core layer 113 spread widely through diffusion, resulting in the expansion of the diameter of the core. Here, the heat diffusion core optical fiber can be heated using a micro torch.

상술된 바와 같이 구성된 광섬유 부재(210)는 집속패턴(121)이 가공되는 가공위치에 대응되는 코어층(113)의 단면적이 비교적 넓어 보다 용이하게 해당 집속패턴(121)을 가공할 수 있다. The optical fiber member 210 configured as described above has a relatively large cross-sectional area of the core layer 113 corresponding to the processing position where the focusing pattern 121 is processed, so that the focusing pattern 121 can be processed more easily.

한편, 도 4에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 부재(300)가 도시되어 있다. Meanwhile, Figure 4 shows an optical fiber member 300 according to another embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 일단에 입력단(111)이 마련된 제1광섬유(310)와, 일단이 상기 제1광섬유(310)에 연결되며, 타단에 출력단(112)이 마련된 제2광섬유(320)를 구비한다. Referring to the drawing, a first optical fiber 310 is provided with an input terminal 111 at one end, and a second optical fiber 320 is provided with one end connected to the first optical fiber 310 and an output terminal 112 at the other end. do.

상기 제1광섬유(310)는 일단에 입력단(111)이 마련되는 것으로서, 입력단(111)을 통해 입력된 광이 통과되도록 소정 길이연장된 제1단위 코어층(311)과, 제1단위 코어층(311)을 감싸도록 형성된 제1단위 클래드층(312)을 구비한다. 상기 제1단위 코어층(311)은 소정의 내경을 갖도록 형성되어 있다. 한편, 상기 제1광섬유(310)는 입력된 광을 전달하여 출력하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 광섬유이므로 상세한 설명은 생략한다. The first optical fiber 310 is provided with an input terminal 111 at one end, a first unit core layer 311 extended to a predetermined length so that the light input through the input terminal 111 passes, and a first unit core layer It is provided with a first unit clad layer 312 formed to surround (311). The first unit core layer 311 is formed to have a predetermined inner diameter. Meanwhile, since the first optical fiber 310 is an optical fiber commonly used in the related art to transmit and output input light, a detailed description thereof will be omitted.

상기 제2광섬유(320)는 상기 제1단위 코어층(311)에 연통되도록 형성된 제2단위 코어층(321)과, 상기 제2단위 코어층(321)을 감싸도록 형성된 제2단위 클래드층(322)을 구비한다. 이때, 상기 제2단위 코어층(321)은 집속패턴(121)이 가공되는데, 상기 집속패턴(121)이 가공될 수 있는 가공영역이 확장될 수 있도록 상기 제1광섬유(310)의 제1단위 코어층(311)으로부터 멀어질수록 내경이 확장되게 형성되는 것이 바람직하다. The second optical fiber 320 includes a second unit core layer 321 formed to communicate with the first unit core layer 311, and a second unit clad layer formed to surround the second unit core layer 321 ( 322). At this time, the second unit core layer 321 is processed with the focusing pattern 121, and the first unit of the first optical fiber 310 is formed so that the processing area where the focusing pattern 121 can be processed is expanded. It is preferable that the inner diameter expands as the distance from the core layer 311 increases.

상술된 바와 같이 구성된 광섬유 부재(300)는 집속패턴(121)이 가공되는 제2광섬유(320)의 제2단위 코어층(321)의 단면적이 비교적 넓어 보다 용이하게 해당 집속패턴(121)을 가공할 수 있다. The optical fiber member 300 configured as described above has a relatively large cross-sectional area of the second unit core layer 321 of the second optical fiber 320 on which the focusing pattern 121 is processed, making it easier to process the focusing pattern 121. can do.

한편, 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈(410)이 도시되어 있다. Meanwhile, Figure 5 shows an optical fiber module 410 provided with a Fresnel zone plate according to another embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 상기 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈(410)은 상기 광섬유 부재(110)에 상기 집속패턴(121)을 가공시 해당 광섬유 부재(110)가 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 집속패턴(121)이 가공되는 기설정된 가공위치에 대응되는 위치의 상기 광섬유 부재(110)에 설치되어 해당 광섬유 부재(110)를 지지하는 지지부재(411)를 더 구비한다. Referring to the drawing, the optical fiber module 410 provided with the Fresnel zone plate has the focusing pattern 121 formed on the optical fiber member 110 to prevent the optical fiber member 110 from being deformed when processing the focusing pattern 121 on the optical fiber member 110. It further includes a support member 411 that is installed on the optical fiber member 110 at a position corresponding to the preset processing position at which (121) is processed and supports the optical fiber member 110.

상기 지지부재(411)는 상기 광섬유 부재(110)가 관통되게 삽입될 수 있도록 중공(412)이 마련된 환형으로 형성된다. 이때, 지지부재(411)의 중공(412)은 광섬유 부재(110)의 외경보다 작은 내경을 갖도록 형성되는데, 상기 중공(412)에 삽입되는 상기 광섬유 부재(110)에 의해 신장되되, 상기 광섬유 부재(110)에 중심 측으로 탄성력을 인가할 수 있도록 소정의 탄성을 갖는 탄성소재로 형성된다. The support member 411 is formed in an annular shape with a hollow 412 through which the optical fiber member 110 can be inserted. At this time, the hollow 412 of the support member 411 is formed to have an inner diameter smaller than the outer diameter of the optical fiber member 110, and is extended by the optical fiber member 110 inserted into the hollow 412. It is made of an elastic material with a certain elasticity so that elastic force can be applied to the center (110).

작업자는 집속패턴(121)을 가공하고자 하는 가공위치에 대응되는 위치의 광섬유 부재(110)에 상기 지지부재(411)를 세팅한 다음, 펨토초 레이저를 이용하여 해당 집속패턴(121)을 가공할 수 있다. 해당 지지부재(411)로부터 상기 광섬유 부재(110)에 탄성력을 지지하여 해당 광섬유 부재(110)가 변형되는 것을 방지할 수 있다. The operator can set the support member 411 on the optical fiber member 110 at a position corresponding to the processing position where the focus pattern 121 is to be processed, and then process the focus pattern 121 using a femtosecond laser. there is. By supporting an elastic force from the support member 411 to the optical fiber member 110, the optical fiber member 110 can be prevented from being deformed.

한편, 지지부재(411)는 도면에 도시되진 않았지만, 상기 광섬유 부재(110)가 구부러지는 것을 방지하기 위한 지지돌기가 형성될 수도 있다. 상기 지지돌기는 광섬유 부재(110)의 외주면에 접촉될 수 있도록 지지부재(411)의 내벽면에 대해 돌출형성되며, 광섬유 부재(110)의 길이방향을 따라 연장되되, 파형으로 형성되어 있다. 또한, 상기 지지돌기는 다수개가 원주방향을 따라 상호 이격되게 지지부재(411)에 형성되는 것이 바람직하다. Meanwhile, although not shown in the drawing, the support member 411 may be formed with a support protrusion to prevent the optical fiber member 110 from bending. The support protrusion protrudes from the inner wall surface of the support member 411 so as to contact the outer peripheral surface of the optical fiber member 110, extends along the longitudinal direction of the optical fiber member 110, and is formed in a wave shape. In addition, it is preferable that a plurality of the support protrusions are formed on the support member 411 to be spaced apart from each other along the circumferential direction.

한편, 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈(420)이 도시되어 있다. Meanwhile, Figure 6 shows an optical fiber module 420 provided with a Fresnel zone plate according to another embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 상기 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈(420)은 상기 광섬유 부재(110)에 상기 집속패턴(121)을 가공시 상기 광섬유 부재(110)가 구부러지는 것을 방지하기 위해 상기 광섬유 부재(110)의 외주면과 지지부재(411)의 사이에 삽입되며, 상기 광섬유 부재(110)의 길이방향으로 소정길이 연장된 다수의 지지로드(421)를 더 구비한다. Referring to the drawing, the optical fiber module 420 provided with the Fresnel zone plate is used to prevent the optical fiber member 110 from bending when processing the focusing pattern 121 on the optical fiber member 110. It is inserted between the outer peripheral surface of the optical fiber member 110 and the support member 411 and further includes a plurality of support rods 421 extending a predetermined length in the longitudinal direction of the optical fiber member 110.

상기 지지로드(421)는 소정의 강도를 갖는 소재로 형성되며, 다수개가 원주방향을 따라 상호 이격되게 배치된다. 이때, 상기 지지로드(421)는 상기 지지부재(411)의 길이방향 폭보다 더 길게 연장되는 것이 바람직하다. The support rods 421 are made of a material having a predetermined strength, and a plurality of them are arranged to be spaced apart from each other along the circumferential direction. At this time, it is preferable that the support rod 421 extends longer than the longitudinal width of the support member 411.

광섬유 부재(110)에 외력이 인가되더라도 집속패턴(121)에 대응되는 위치에 배치된 지지로드(421)들에 의해 광섬유 부재(110)가 지지되므로 외력에 의해 광섬유 부재(110)가 구부러져 집속패턴(121)이 변형되는 것을 방지될 수 있다. Even if an external force is applied to the optical fiber member 110, the optical fiber member 110 is supported by the support rods 421 disposed at positions corresponding to the focusing pattern 121, so the optical fiber member 110 is bent by the external force to form the focusing pattern. (121) can be prevented from being deformed.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the broadest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

100: 프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈
110: 광섬유 부재
111: 입력단
112: 출력단
113: 코어층
114: 클래드층
120: 광 집속부
121: 집속패턴100: Fiber optic module equipped with Fresnel zone plate
110: Optical fiber member
111: input terminal
112: output stage
113: Core layer
114: Clad layer
120: Light focusing unit
121: Focusing pattern

Claims (4)

일단에 광원으로부터 광이 입력되는 입력단이 마련되고, 타단에 상기 광이 출력되는 출력단이 마련된 광섬유 부재;
상기 출력단을 통해 출력되는 광을 집속시킬 수 있도록 상기 출력단으로부터 상기 입력단 측으로 소정 거리 인입된 위치의 상기 광섬유 부재에 형성된 소정의 집속패턴을 포함한 광 집속부; 및
상기 광섬유 부재에 상기 집속패턴을 가공시 해당 광섬유 부재가 변형되는 것으로 방지하기 위해 상기 집속패턴이 가공되는 기설정된 가공위치에 대응되는 위치의 상기 광섬유 부재에 설치되어 해당 광섬유 부재를 지지하는 지지부재;를 구비하고,
상기 지지부재는 상기 가공위치에 대응되는 위치의 상기 광섬유 부재의 외주면을 감싸도록 설치될 수 있게 해당 광섬유 부재가 관통되게 삽입되는 중공이 형성된,
프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈.
An optical fiber member provided at one end with an input terminal through which light is input from a light source, and at the other end with an output terminal through which the light is output;
a light focusing unit including a predetermined focusing pattern formed on the optical fiber member at a predetermined distance from the output terminal to the input terminal so as to focus the light output through the output terminal; and
A support member installed on the optical fiber member at a position corresponding to a preset processing position at which the focusing pattern is processed to prevent the optical fiber member from being deformed when processing the focusing pattern on the optical fiber member to support the optical fiber member; Equipped with
The support member is formed with a hollow through which the optical fiber member is inserted so that it can be installed to surround the outer peripheral surface of the optical fiber member at a position corresponding to the processing position.
Fiber optic module equipped with Fresnel zone plate.
 제1항에 있어서,
상기 집속패턴은 프레넬 존 플레이트(Fresnel Zone Plate) 형상으로 형성된,
프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈.
According to paragraph 1,
The focusing pattern is formed in the shape of a Fresnel Zone Plate,
Fiber optic module equipped with Fresnel zone plate.
 제1항에 있어서,
상기 광섬유 부재는 상기 입력단을 통해 입력된 광이 통과되는 것으로서, 소정 길이방향으로 연장되되, 상기 집속패턴이 형성된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지되, 인가된 열에 의해 상기 코어층의 내경이 확장되는 열확산 코어 광섬유의 단부를 가열하여 제조된,
프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈.
According to paragraph 1,
The optical fiber member is one through which the light input through the input terminal passes, extends in a predetermined length direction, and consists of a core layer on which the focusing pattern is formed, and a clad layer surrounding the core layer, and the core layer is heated by applied heat. Manufactured by heating the end of a thermal diffusion core optical fiber whose inner diameter is expanded,
Fiber optic module equipped with Fresnel zone plate.
 제1항에 있어서,
상기 광섬유 부재는
일단에 상기 입력단이 마련된 것으로서, 상기 입력단을 통해 입력된 광이 통과되도록 소정 길이연장된 제1단위 코어층과, 상기 제1단위 코어층을 감싸도록 형성된 제1단위 클래드층이 마련된 제1광섬유; 및
일단이 상기 제1광섬유의 타단에 연결되며, 타단에 상기 출력단이 마련된 것으로서, 상기 제1단위 코어층에 연통되도록 형성된 제2단위 코어층과, 상기 제2단위 코어층을 감싸도록 형성된 제2단위 클래드층이 마련된 제2광섬유;를 구비하고,
상기 제2단위 코어층은 상기 집속패턴이 가공되되, 상기 집속패턴이 가공될 수 있는 가공영역이 확장될 수 있도록 상기 제1광섬유의 제1단위 코어층으로부터 멀어질수록 내경이 확장되게 형성된,
프레넬 존 플레이트가 마련된 광섬유 모듈.
According to paragraph 1,
The optical fiber member is
a first optical fiber provided with the input terminal at one end, a first unit core layer extending a predetermined length to allow light input through the input terminal to pass, and a first unit clad layer formed to surround the first unit core layer; and
One end is connected to the other end of the first optical fiber, the output end is provided at the other end, a second unit core layer formed to communicate with the first unit core layer, and a second unit formed to surround the second unit core layer. A second optical fiber provided with a clad layer;
The second unit core layer is formed to have an inner diameter that expands as it moves away from the first unit core layer of the first optical fiber so that the focus pattern can be processed and the processing area in which the focus pattern can be processed can be expanded.
Fiber optic module equipped with Fresnel zone plate.
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