KR19980043442A - Optical fiber having an elliptical core and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고출력 발광소자의 타원형 방사패턴과 단일 모드 광섬유의 원형 수광패턴 사이의 불일치(mode mismatch)에 따른 광결합 효율 감소를 해결할 수 있는 타원형 코어를 갖는 광섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광섬유(1a)는, 일반적인 단일 모드 광섬유의 선단 부분에, 코어의 형태가 원형으로부터 점진적으로 변화하여 최종적으로 광섬유(1a) 출력면에서 타원형을 지니도록 형성되어, 광섬유(1a)의 출력면에는 타원형 코어(2a)가 구비되고, 광섬유(1a)의 타단에는 원형 코어(2)가 구비된다. 본 발명의 광섬유(1a)는, 고출력 발광소자에 광결합시, 고출력 반도체 레이저에서 필연적으로 발생하는 큰 종횡비의 광 방사패턴에 대응하는 타원형 수광패턴을 확보함으로써, 광섬유를 부착한 반도체 레이저 모듈로 제작했을 때, 발광소자와 광섬유 사이에 높은 광결합 효율을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 발광소자와 광섬유 사이에 큰 허용 정렬오차 특성을 기대할 수 있다.The present invention relates to an optical fiber having an elliptical core and a method for manufacturing the same, which can solve the reduction in optical coupling efficiency due to a mode mismatch between an elliptical radiation pattern of a high power light emitting device and a circular light receiving pattern of a single mode optical fiber. The optical fiber 1a according to the present invention is formed at the leading end of a general single mode optical fiber so that the shape of the core gradually changes from a circular shape and finally has an elliptical shape at the output surface of the optical fiber 1a. An elliptical core 2a is provided on the output surface, and a circular core 2 is provided on the other end of the optical fiber 1a. The optical fiber 1a of the present invention is fabricated as a semiconductor laser module with an optical fiber by securing an elliptical light receiving pattern corresponding to a large aspect ratio light emission pattern inevitably generated by a high output semiconductor laser when optically coupled to a high output light emitting device. In this case, not only a high optical coupling efficiency can be secured between the light emitting device and the optical fiber, but also a large allowable alignment error characteristic can be expected between the light emitting device and the optical fiber.
Description
본 발명은 타원형 코어(core)를 갖는 광섬유 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 고출력 발광소자의 타원형 방사패턴과 단일 모드 광섬유의 원형 수광패턴 사이의 불일치(mode mismatch)에 따른 광결합 효율 감소를 해결할 수 있는 타원형 코어를 갖는 광섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber having an elliptical core and a method of manufacturing the same. In particular, the optical coupling efficiency is reduced due to a mode mismatch between an elliptical radiation pattern of a high power light emitting device and a circular light receiving pattern of a single mode optical fiber. The present invention relates to an optical fiber having an elliptical core that can be solved, and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 공통신에 사용되는 광섬유는, 굴절율이 높은 코어를 굴절율이 상대적으로 낮은 클래딩(cladding)이 둘러싼 형태를 지니며, 단일 모드를 도파하는 광섬유의 경우, 코어의 직경은 약 8~10㎛으로, 클래딩의 직경은 약 125㎛으로 제작된다. 이때, 코어는 굴절율을 높이기 위하여 G2O2와 같은 굴절을 상승 원소로 도핑되어, 클래딩의 굴절율보다 0.2~0.4% 정도 높은 굴절율을 지닌다. 이와 같은 규격의 단일 모드 광섬유에 있어서, 광섬유를 도파한 빛은 광섬유의 중심축을 기준으로 5~7도의 각도로 퍼지는 원추 형태로 발산하게 되며, 광섬유 끝 면에서의 광 출력 단면적은 직경 9~11㎛의 원형으로 주어진다.In general, an optical fiber used in a common scene has a shape in which a core having a high refractive index is surrounded by a cladding having a relatively low refractive index. In the case of an optical fiber that guides a single mode, the diameter of the core is about 8 to 10 μm. As a result, the diameter of the cladding is about 125 μm. In this case, in order to increase the refractive index, the core is doped with a refractive element such as G 2 O 2 as a rising element, and has a refractive index of about 0.2 to 0.4% higher than that of the cladding. In the single mode optical fiber of this standard, the light guided by the optical fiber is emitted in the form of a cone spreading at an angle of 5 to 7 degrees with respect to the central axis of the optical fiber, and the light output cross-sectional area at the end surface of the optical fiber is 9 to 11 μm in diameter. Given by the circle of.
도 1은 종래의 일반적인 단일 모드 광섬유의 구조 및 방사 패턴을 나타낸 사시도로서, 종래의 단일 모드 광섬유(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원형의 코어(2)와 원형의 클래딩(3)을 구비함으로써, 광 방사패턴(4)이 광섬유(1)의 중심축과 직각을 이루는 평면에서 완전한 원형을 이룬다.1 is a perspective view showing a structure and a radiation pattern of a conventional general single mode optical fiber, in which the conventional single mode optical fiber 1 has a circular core 2 and a circular cladding 3 as shown in FIG. By providing the light emitting pattern 4 is a complete circle in a plane perpendicular to the central axis of the optical fiber (1).
한편, 레이저 다이오드(LD)와 같은 발광소자로부터 출력되는 빛을 제 1도에 도시된 일반적인 광섬유(1)에 결합하여 도파시키려면, 먼저, 발산하는 발광소자의 출력광을 렌즈를 이용하여 광섬유 쪽으로 집속시켜야 한다. 이때, 광섬유(1)로 결합되어 도파되는 광량은 집속된 출력광 중에서 광섬유(1)의 발산각(광섬유의 수광각과 동일)보다 작은 각도로 입사하는 광량으로 주어지게 된다.On the other hand, to couple and guide the light output from the light emitting device such as the laser diode LD to the general optical fiber 1 shown in FIG. 1, first, the output light of the emitting light emitting device is directed toward the optical fiber by using a lens. It must be focused. At this time, the amount of light coupled and guided by the optical fiber 1 is given as the amount of light incident at an angle smaller than the divergence angle (the same as the light receiving angle of the optical fiber) of the optical fiber 1 among the focused output light.
현재까지의 광통신용 발광소자는 저출력형으로서, 출력면에서의 광 방사패턴이 원형에 가까운 형태로 제작되었기 때문에, 적절한 배율을 지닌 렌즈를 사용하여 방사광을 광섬유로 집속시킬 경우, 높은 광결합 효율을 얻을 수 있었다.Up to now, the light emitting device for optical communication has a low output type, and since the light emission pattern on the output surface is manufactured to be close to a circular shape, when using a lens having an appropriate magnification to focus the emitted light into the optical fiber, high optical coupling efficiency is achieved. Could get
그러나, 최근의 고출력 발광소자는 출력면에서의 광 방사패턴이 장축과 단축의 비(종횡비 : aspect ratio)가 2:1 이상인 타원형을 이루고 있는데, 이것은 발광소자의 고출력화를 위하여 빛이 발생되는 활성영역의 단면적을 넓히기 위해 기존의 정사각형 구조로부터 폭이 넓은 직사각형으로 제작되기 때문이다.However, in recent years, high power light emitting devices have an oval shape in which the light emission pattern at the output surface has an aspect ratio (aspect ratio) of 2: 1 or more, which is an activity in which light is generated for high output of the light emitting device. This is because a wide rectangle is made from the existing square structure to increase the cross-sectional area of the region.
이와 같이, 빛이 발생하는 활성영역의 단면 형태가 직사각형으로 변화함에 따라, 회전현상에 의해 주어지는 출력광의 방사 각도도 원형으로부터 타원형으로 변화하게 되는데, 직사각형의 폭이 커질수록 폭 방향의 방사각이 줄어들게 되어 타원형 방사패턴의 종횡비가 커지는 것이다.As such, as the cross-sectional shape of the active region in which light is generated is changed into a rectangle, the radiation angle of the output light given by the rotation phenomenon is also changed from circular to elliptical. As the width of the rectangle increases, the radiation angle in the width direction decreases. As a result, the aspect ratio of the elliptical radiation pattern is increased.
특히, 고출력 발광소자 중에서 0.98㎛ 파장대에서 발진하는 반도체 레이저는 에르븀(Er)이 첨가된 광섬유 증폭기(EDFA ; erbium doped fiber amplifier)의 광원으로서, 광섬유를 통과하는 광신호를 증폭시키는데 널리 사용된다. 따라서, 0.98㎛ 반도체 레이저의 광출력이 클수록, EDFA의 광증폭율이 증가하게 되므로, 높은 광출력을 낼 수 있는 0.98㎛ 반도체 레이저의 제작은 중요한 의미를 가진다. 현재, 0.98㎛ 반도체 레이저는 빛이 발생하는 활성영역의 체적을 증가시킴으로써 고출력화를 이룸과 동시에, 고출력 동작에서도 활성영역 내부의 광 밀도를 낮추어 소자의 신뢰성을 높이는 방향으로 개발되어, 방사광 패턴이 3:1 이상의 종횡비를 가지는 것이 주류를 이룬다.In particular, a semiconductor laser oscillating in the wavelength range of 0.98 탆 among high output light emitting devices is a light source of an erbium doped fiber amplifier (EDFA) and is widely used to amplify an optical signal passing through an optical fiber. Therefore, since the optical amplification factor of EDFA increases as the light output of a 0.98 micrometer semiconductor laser increases, the manufacture of the 0.98 micrometer semiconductor laser which can output high light output has an important meaning. Currently, the 0.98㎛ semiconductor laser has been developed to increase the output power by increasing the volume of the active area where light is generated, and to improve the reliability of the device by lowering the light density inside the active area even at high power operation. Maintaining an aspect ratio of 1 or more is mainstream.
그러나, 상기한 고출력 반도체 레이저와 같은 발광소자와 일반적인 단일 모드 광섬유를 결합하여 광모듈을 제작할 경우에는, 반도체 레이저로부터 방사되는 광출력의 타원형 방사패턴이 원형으로 주어지는 광섬유의 수광 패턴과 크게 달라(mode mismatch), 렌즈를 사용하더라도 극히 낮은 광결합 효율을 얻게되는 결정적인 문제점이 있었다.However, when fabricating an optical module by combining a light emitting device such as a high power semiconductor laser and a general single mode optical fiber, the elliptical radiation pattern of the light output radiated from the semiconductor laser is significantly different from the light receiving pattern of the optical fiber given in the circle (mode mismatch), the critical problem is that even with the lens, extremely low optical coupling efficiency is obtained.
이러한 문제점을 해결하기 위한 일환으로, 종래에는, 코어의 형태를 변화시키지 않고 단지 직경을 증가시킨 열 확장 코어(thermally expanded core)를 갖는 광섬유를 사용하거나, 코어의 형태 변화없이 단지 직경을 감소시키는 광섬유 테이퍼링(tapering)방법에 제조된 광섬유를 사용하여, 광섬유의 수광각을 확대 또는 축소함으로써, 발광소자와 광결합시키는 방법이 시도되었으나, 이러한 종래기술은 광 방사패턴이 원형에 가까운 통신용 저출력 발광소자에 적합한 것으로, 상기한 고출력 발광소자와의 광결합을 위한 단일 모드 광섬유로 사용하기에는 한계를 지니고 있었다.In order to solve this problem, conventionally, an optical fiber having a thermally expanded core having only a diameter increased without changing the shape of the core, or a fiber having only a diameter reduced without changing the shape of the core A method of optically coupling with a light emitting device by using an optical fiber manufactured in a tapering method has been attempted to enlarge or reduce the light receiving angle of the optical fiber. As a suitable, there was a limit to use as a single mode optical fiber for optical coupling with the high power light emitting device.
결국, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 고출력 발광소자의 타원형 방사패턴과 단일 모드 광섬유의 원형 수광패턴 사이의 불일치에 따른 광결합 효율 감소를 효과적으로 해결할 수 있는 단일 모드 광섬유를 제공함에 있다.After all, the present invention is to solve the above problems of the prior art, the first object of the present invention is to reduce the optical coupling efficiency due to the mismatch between the elliptical radiation pattern of the high power light emitting device and the circular light receiving pattern of the single mode optical fiber The present invention provides a single mode optical fiber that can be effectively solved.
본 발명의 제 2목적은, 상기한 본 발명의 광섬유를 보다 간단하고 경제적으로 제조할 수 있는, 광섬유의 제조방법을 제공함에 있다.A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical fiber, which can more easily and economically produce the optical fiber of the present invention described above.
도 1은 종래의 일반적인 단일 모드 광섬유의 구조 및 방사 패턴을 나타낸 사시도,1 is a perspective view showing a structure and a radiation pattern of a conventional single mode optical fiber,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타원형 코어를 갖는 광섬유의 구조 및 방사패턴을 나타낸 사시도,2 is a perspective view showing a structure and a radiation pattern of an optical fiber having an elliptical core according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타원형 코어를 갖는 광섬유의 제조과정을 나타낸 개략도,Figure 3 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the optical fiber having an elliptical core according to an embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타원형 코어를 갖는 광섬유의 제조과정을 나타낸 개략도,Figure 4 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the optical fiber having an elliptical core according to another embodiment of the present invention,
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1, 1a : 광섬유2 : 원형 코어1, 1a: optical fiber 2: circular core
2a : 타원형 코어3 : 원형 클래딩2a: oval core 3: circular cladding
3a : 타원형 클래딩4, 4a : 광 방사패턴3a: oval cladding 4, 4a: light radiation pattern
11 : 열판12 : 스프링11: hot plate 12: spring
13 : 토오치13a : 불꽃13: tochi 13a: flame
21 : 레이저 빔21: laser beam
상기한 목적을 달성하는, 본 발명에 따른 광섬유는 일반적인 단일 모드 광섬유의 선단 부분에, 코어의 형태가 원형으로부터 점진적으로 변화하여 최종적으로 광섬유 출력면에서 타원형을 지니도록 형성된 코어를 구비한 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, the optical fiber according to the present invention is characterized in that the front end portion of the general single-mode optical fiber has a core formed so that the shape of the core gradually changes from a circular shape and finally has an elliptical shape at the optical fiber output surface. do.
또한, 상기한 목적을 달성하는, 본 발명의 일면에 따른 광섬유의 제조방법은 일반적인 단일 모드 광섬유의 선단 부분을 가열 및 가압수단을 사용하여 광섬유의 출력면에는 열과 압력을 집중적으로 가하는 동시에, 광섬유의 후반부로 갈수록 점진적으로 열과 압력을 감소시켜, 열변형에 의해, 코어의 형태를 원형으로부터 점진적으로 변화하여 최종적으로 광섬유 출력면에서 타원형을 지니도록 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing the optical fiber according to the aspect of the present invention, which achieves the above object by intensively applying heat and pressure to the output surface of the optical fiber using heating and pressing means of the tip portion of the general single-mode optical fiber, The heat and pressure is gradually reduced toward the second half, and by heat deformation, the shape of the core is gradually changed from a circular shape to finally form an elliptical shape at the optical fiber output surface.
아울러, 상기한 목적을 달성하는, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 광섬유의 제조방법은 2개의 레이저 빔을 일반적인 단일 모드 광섬유의 임의의 한 축 방향으로 정렬하여 조사하는 한편, 광섬유 축을 따라 레이저 빔을 일 방향으로 이동시키거나 광섬유를 레이저 빔에 대해 반대방향으로 이동시키면서 레이저의 조사 광량 또는 조사 시간을 점진적으로 감소시킴으로써, 상기한 광섬유 내에 타원형의 등 온도분포를 유발하여, 코어 내의 굴절을 상승원소의 열확산에 의해, 코어의 형태를 원형으로부터 점진적으로 변화하여 최종적으로 광섬유 출력면에서 타원형을 지니도록 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, a method of manufacturing an optical fiber according to another aspect of the present invention, which achieves the above object, while irradiating the laser beam along the optical fiber axis while irradiating two laser beams aligned in any one axial direction of a general single-mode optical fiber By gradually decreasing the amount of irradiation light or the irradiation time of the laser while moving in one direction or moving the fiber in the opposite direction to the laser beam, an elliptical isothermal temperature distribution is caused in the optical fiber, thereby increasing the deflection in the core. By thermal diffusion, the shape of the core is gradually changed from a circular shape, and finally formed to have an elliptical shape at the optical fiber output surface.
이하, 고출력 및 0.98㎛ 반도체 레이저의 타원형 방사패턴과 유사한 종횡비의 타원형 코어를 갖는 본 발명의 광섬유 및 그의 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the optical fiber of the present invention having an elliptical core having an aspect ratio similar to that of a high power and elliptical radiation pattern of a 0.98 mu m semiconductor laser and a manufacturing method thereof will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타원형 코어를 갖는 광섬유의 구조 및 방사 패턴을 나타낸 사시도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유(1a)는, 일반적인 단일 모드 광섬유(1)의 선단 부분에, 코어의 형태가 원형으로부터 점진적으로 변화하여 최종적으로 광섬유(1a) 출력면에서 타원형을 지니도록 형성되어, 광섬유(1a)의 출력면에는 타원형 코어(2a)가 구비되고, 광섬유(1a)의 타단에는 원형 코어(2)가 구비된다. 이때, 도면부호 3a는 타원형의 클래딩을 나타낸다.FIG. 2 is a perspective view showing a structure and a radiation pattern of an optical fiber having an elliptical core according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the optical fiber 1a according to the present invention is a general single mode optical fiber 1. At the distal end portion of the c), the shape of the core is gradually changed from a circular shape and finally formed to have an elliptical shape at the output surface of the optical fiber 1a, and the elliptical core 2a is provided at the output surface of the optical fiber 1a. At the other end of (1a), a circular core 2 is provided. At this time, reference numeral 3a denotes an elliptical cladding.
상기한 바와 같이, 일반 단일 모드 광섬유의 선단 수~수십 ㎜ 부분에 걸쳐, 본 발명에 따라 타원형 코어(2a)가 형성된 광섬유(1a)의 광 방사패턴(4a)은, 코어(2a)의 장축 방향으로는 발산각이 작고, 단축 방향으로는 발산각이 큰 타원형으로 주어진다.As described above, the light emission pattern 4a of the optical fiber 1a in which the elliptical core 2a is formed in accordance with the present invention over the tip several to several tens of millimeters of the general single mode optical fiber has a long axis direction of the core 2a. It is given as an oval having a small divergence angle and a large divergence angle in the short axis direction.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타원형 코어를 갖는 광섬유의 제조과정을 나타낸 개략도로서, 광섬유의 열변형을 이용하여 타원형 코어를 형성하는 방법이 도시되어 있다.Figure 3 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an optical fiber having an elliptical core according to an embodiment of the present invention, a method of forming an elliptical core using the thermal deformation of the optical fiber.
일반적으로, 광섬유는 석영(quartz) 재질로 제조되어, 1,200℃의 온도로 가열할 경우, 연화(softening)되는 성질이 있다. 또한, 아크(arc)방전 등으로 광섬유를 연화시키면서 인장력을 가하면, 코어와 클래드가 동일한 비율로 감소하여 광섬유가 가늘어지는 성질이 있는데, 이를 이용한 것이 현재 많이 사용되고 있는 광섬유 테이퍼링(tapering) 방법이다.In general, the optical fiber is made of a quartz (quartz) material, when heated to a temperature of 1,200 ℃, there is a softening (softening) properties. In addition, when the tensile force is applied while softening the optical fiber by arc discharge or the like, the core and the clad decrease in the same ratio, and thus the optical fiber is thinned. The optical tapering method is widely used.
본 발명에서는, 이상과 같은 광섬유의 연화성 및 코어와 클래드의 동일 현상 유지성질을 이용하여 타원형 코어를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing an elliptical core by using the softening property of the optical fiber as described above and the same developing retention property of the core and the clad.
먼저, 일반적인 단일 모드 광섬유(1)의 선단 부분을 흑연 재질의 열판(heat block)(11) 사이에 삽입한 다음, 토오치(torch)(13)로부터 방출된 불꽃(13a)을 이용하여 열판(11)을 가열한다. 이때, 광섬유(1a)의 출력면에 정렬된 열판(11)의 앞부분에 스프링(12)과 토오치(13)가 배치되어 열과 압력을 집중적으로 가하게 되는 한편, 열판(11)의 후반부로 갈수록 열과 압력이 감소하여 본래의 원형 코어(2)의 광섬유 형태가 유지된다.First, the tip portion of the general single mode optical fiber 1 is inserted between the heat plates 11 made of graphite, and then the hot plate (using the flame 13a emitted from the torch 13) is used. Heat 11). At this time, the spring 12 and the torch 13 are disposed in front of the hot plate 11 aligned with the output surface of the optical fiber 1a to intensively apply heat and pressure, while the heat and pressure are gradually increased toward the second half of the hot plate 11. The pressure is reduced to maintain the optical fiber form of the original circular core 2.
여기서, 코어의 형태로부터 결정되는 광섬유(1a)의 횡 모드에 대한 단일 모드 유지조건은 타원형 코어(모드)(2a)에서 원형 코어(모드)(2)로 단열적(adiabatic)으로 전이시킬 경우 만족시킬 수 있는데, 이것은 열판(11)의 길이를 수~수십 ㎜로 선정함으로써 만족시킬 수 있다. 또한, 열변형에 의한 타원형 코어(2a)의 종횡비는 열과 압력이 가해지는 시간으로 조절할 수 있으며, 열을 가할 때 발생하는 GeO2원소의 확산에 의한 코어의 유효 면적 확대는 횡방향에 대해 동방이므로 종횡비에는 영향을 미치지 않는다.Here, the single-mode holding condition for the transverse mode of the optical fiber 1a determined from the shape of the core is satisfied when transitioning from an elliptical core (mode) 2a to a circular core (mode) 2 in an adiabatic manner. This can be satisfied by selecting the length of the hot plate 11 to several tens to several millimeters. In addition, the aspect ratio of the elliptical core 2a due to thermal deformation can be adjusted by the time when heat and pressure are applied, and the effective area enlargement of the core due to diffusion of GeO 2 elements generated when applying heat is eastward in the transverse direction. It does not affect the aspect ratio.
또한, 광섬유 출력면은 열이 인가되어 광섬유가 연화됨에 따라 표면장력에 의해 곡면을 이루게 되는데, 이 곡면은 타원형 광섬유의 단축 방향으로는 곡률이 작고, 장축 방향으로는 곡률이 크게 주어진다. 이 곡면은 서로 다른 촛점거리의 렌즈 역할을 하여 타원형 코어 광섬유의 종횡비를 증가시키는 효과를 가짐으로써, 광섬유의 작은 열변형으로도 큰 종횡비를 얻을 수 있도록 한다.In addition, the optical fiber output surface is curved by surface tension as heat is applied to soften the optical fiber. The curved surface has a small curvature in the short axis direction and a large curvature in the long axis direction of the elliptical fiber. This curved surface acts as a lens with different focal lengths, and has an effect of increasing the aspect ratio of the elliptical core optical fiber, so that a large aspect ratio can be obtained even with a small thermal deformation of the optical fiber.
상기한 실시예에서는, 광섬유(1a)의 선단 부분을 가열 및 가압하기 위한 가열 및 가압수단으로서, 열판(11), 스프링(12) 및 토오치(13)를 채용하였지만, 상기한 가열 및 가압수단은 이에 한정되지는 않는다.In the above embodiment, as the heating and pressing means for heating and pressing the tip portion of the optical fiber 1a, the hot plate 11, the spring 12 and the torch 13 are employed. Is not limited to this.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 타원형 코어를 갖는 광섬유의 제조 과정을 나타낸 개략도로서, 광섬유의 열확산을 이용하여 타원형 코어를 형성하는 방법이 도시되어 있다.Figure 4 is a schematic diagram showing a manufacturing process of an optical fiber having an elliptical core according to another embodiment of the present invention, a method of forming an elliptical core using thermal diffusion of the optical fiber.
전술한 바와 같이, 광섬유는 석영을 모재로 하여 제조되며, 코어는 굴절을 상승원소로서 GeO2원소를 첨가하여 굴절율을 상승시킨다. 광섬유가 연화되는 온도로 가열할 경우, GeO2원소가 코어로부터 클래딩으로 확산되어 코어의 유효 단면적이 증가되는 효과가 있는데, 이것을 이용한 것이 기존의 열 확장 코어로서, 광섬유 전체를 가열하여 코어 직경을 10㎛에서 20㎛으로 확장한 것이다.As described above, the optical fiber is manufactured by using quartz as a base material, and the core increases the refractive index by adding GeO 2 element as a refractive element as a rising element. When heated to a temperature at which the optical fiber is softened, GeO 2 element diffuses from the core to the cladding, which increases the effective cross-sectional area of the core. This is a conventional thermal expansion core. It has expanded from 탆 to 20 탆.
본 발명의 열확산에 의한 타원형 코어 제조방법에서는, GeO2원소를 한 축방향으로만 확산시키기 위하여, 도 4에서 도시된 바와 같이, 2개의 레이저 빔(21)을 광섬유(1a)의 임의의 한 축 방향으로 정렬하여 조사함으로써, 광섬유(1a) 내에 비등방 온도분포를 유발하여 원형 코어(2)를 타원형 코어(2a)로 변형시킨다. 이때, 광섬유 국부 가열용 레이저로는 장파장으로 발진하는 CO2레이저를 사용하는 것이 바람직하고, 광섬유(1a) 내부의 온도 분포는 두 레이저 빔(21)에 의한 광 밀도분포에 비례하여 타원형의 등 온도 곡선을 그리게 된다.In the method of manufacturing an elliptical core by thermal diffusion of the present invention, two laser beams 21 are arranged on any one axis of the optical fiber 1a in order to diffuse the GeO 2 element only in one axial direction. By irradiating aligned in the direction, anisotropic temperature distribution is caused in the optical fiber 1a to deform the circular core 2 into an elliptical core 2a. At this time, it is preferable to use a CO 2 laser that oscillates with a long wavelength as the laser for local heating of the optical fiber, and the temperature distribution inside the optical fiber 1a is elliptical isothermal in proportion to the light density distribution by the two laser beams 21. You will draw a curve.
한편, 광섬유(1a)의 길이방향으로 코어를 타원형에서 원형으로 전이시키기 위해서는, 광섬유(1a) 축을 따라 레이저 광속을 이동시키거나 광섬유(1a)를 반대방향으로 이동시키면서, 레이저 조사 광량 또는 조사 시간을 점진적으로 감소시킨다.On the other hand, in order to transfer the core from elliptical to circular in the longitudinal direction of the optical fiber 1a, the laser irradiation light amount or irradiation time is moved while moving the laser light flux along the axis of the optical fiber 1a or the optical fiber 1a in the opposite direction. Gradually decrease.
상기한 본 발명의 광섬유는, 고출력 발광소자에 광결합시, 고출력 반도체 레이저에서 필연적으로 발생하는 큰 종횡비의 광 방사패턴에 대응하는 타원형 수광패턴을 확보함으로써, 광섬유를 부착한 반도체 레이저 모듈로 제작했을 때, 발광소자와 광섬유 사이에 높은 광결합 효율을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 발광소자와 광섬유 사이에 큰 허용 정렬오차 특성을 기대할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 광섬유는, 코어가 타원형에서 원래의 원형으로 점진적으로 전이됨으로써, 발광소자로부터 타원형 코어로 결합된 광출력이 기존의 광섬유에 손실없이 전파될 수 있다.The optical fiber of the present invention described above is manufactured as a semiconductor laser module with an optical fiber by securing an elliptical light receiving pattern corresponding to a large aspect ratio light emission pattern that is inevitably generated by a high power semiconductor laser when optically coupled to a high power light emitting device. In this case, not only a high optical coupling efficiency may be secured between the light emitting device and the optical fiber, but also a large allowable alignment error characteristic may be expected between the light emitting device and the optical fiber. In addition, in the optical fiber according to the present invention, the core is gradually transferred from the elliptical to the original circular, so that the light output coupled from the light emitting element to the elliptical core can be propagated without loss to the existing optical fiber.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960061300A KR19980043442A (en) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | Optical fiber having an elliptical core and method of manufacturing the same |
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| KR1019960061300A KR19980043442A (en) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | Optical fiber having an elliptical core and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980043442A true KR19980043442A (en) | 1998-09-05 |
Family
ID=66476024
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| KR1019960061300A KR19980043442A (en) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | Optical fiber having an elliptical core and method of manufacturing the same |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19980043442A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040024348A (en) * | 2002-09-14 | 2004-03-20 | 누비텍 주식회사 | Plastic optical fiber with multi-layer structure of clad and one side layer of clad, POF with various shape and function, the equipment and method manufacturing the above POFs, applied products |
| CN114690308A (en) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 朗美通经营有限责任公司 | Offset in fiber to annular converter |
-
1996
- 1996-12-03 KR KR1019960061300A patent/KR19980043442A/en not_active Application Discontinuation
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