KR19990014028A - 측면방출광섬유 - Google Patents

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KR19990014028A
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Abstract

본 발명은 광섬유를 통하여 전송되는 광을 탭핑하고 분배하는 것이 가능하다. 본 발명은 서로 다른 굴절률을 가지는 복수의 영역을 구비하는 광섬유를 포함하고, 그래서 광이 광섬유의 길이를 따라 진행할 때, 하나의 굴절률의 영역으로부터 다른 굴절률을 가지는 다른 영역으로 진행하여, 길이를 따라 광섬유의 측면 외부로 분배되도록 충분히 편향된다. 바람직한 실시예에 있어서, 굴절률의 변화가 일어나는 광섬유 내의 어떤 위치에서, 광섬유를 진행하는 광은 광섬유의 측면을 통하여 광섬유의 외부로 효과적으로 편향된다. 교대로 편향된 광은 하나 이상의 굴절영역에 의해 굴절되고, 광섬유의 방출측면에 적층되는 프리즘막에 의해 교대로 초점된다는 것에 이점이 있다.

Description

측면방출광섬유
본 발명은 광학분야에 관한 것이고, 특히 광섬유를 통과하는 광을 분배하고 방출시키기 위한 광섬유에 관한 것이다.
광섬유를 이용하는 장치는 널리 알려져 있고, 다양한 응용분야가 지금도 확대되고 있다. 이러한 장치는 광통신시스템, 의료기기, 복사기, 프린터, 팩시밀리, 스캐너, 광학적표시장치, 조명 등을 포함한다.
광섬유를 이용하는 장치의 사용이 증가함과 동시에, 폴리머광섬유(POF)가 상술한 응용분야에 있어서 종래의 광섬유를 대체하고 비용 면에서 이점이 있는 것으로서 인식되고 있다. 예를들면, F. Suzuki, Novel Plastic image transmission fiber, Proc. SPIE, 1592, 112-132,(1991); G. Brun, C. Farget, M. Reglat, M. Druetta, J.P. Goure, and J.P. Montheard, Plastic optical fiber for lateral illumination: chemical studies and optical measurements, in Proc. 4th International Conf. Plastic Optical Fibers Applications, Boston, MA, Oct. 17-19, 1995, pp. 187-192; J. Farenc, and P. Destruel, Illumination, signalisation, and decoration using plastic optical fibers, in Proc, 4th International Conf. Plastic Optical Fibers Applications, Boston, MA, Oct. 17-19, 1995, pp. 203-205; S. Sotttini, D. Grando, L. Palchetti, and E. Giorgetti, Optical fiber-polymer guide coupling by a tapered graded index glass guide, IEEE J. of Quantum Electronics, 31, 174-180(1995) 등의 참고문헌이 있다. POF 를 사용하는 이점 중에 자주 언급되는 것으로서, 경량성, 유연성, 내구성, 재료 및 접속의 저비용, 및 전자기적 방해에 대한 무감성 등이 있다.
광섬유, 폴리머 등을 이용하는 많은 응용분야에 있어서, 광섬유를 진행하는 광의 소량은 탭핑되어 광섬유로부터 방출될 필요가 있다. 결국, 광섬유가 광섬유로부터 광을 방출하도록 하는 종래의 많은 방법이 개발되어 오고 있다.
미국 특허번호 4,466,697 은 광분산광학적광파이프 및 그 제조방법을 개시하고 있다. 광학적광파이프는 코어영역에 굴절 및/또는 반사 광산란입자로 도핑된다. 광파이프를 진행하는 광은 입자와 충돌하는 경우에, 산란되고 그 산란광의 일부는 측면에 통하여 있는 광파이프에 존재하게 된다. 이 특허에 개시된 것과 같이, 광산란입자는 제조 중에, 재료를 광섬유로 사출하기 전에 용융코어에 광산란입자를 첨가하여, 광파이프 내에 형성되는 것이 바람직하다.
미국 특허번호 5,037,172 는 광섬유용 반사 노치 커플러의 제조방법을 개시하고 있다. 그 커플러는, 한 쌍의 경사진 표면이 광섬유의 클래딩으로부터 신장되어 광섬유코어 내에 맞다아서 광섬유 내에 일종의 굴곡을 형성함으로써 광섬유 내에 형성된다. 광섬유의 일 표면은 반사성질을 갖도록 피복되고, 광을 광섬유코어의 내부 외부로 커플링시킨다.
미국 특허번호 5,432,876 은 조명장치 및 조명장치 내에서 사용되는 광섬유를 개시하고 있다. 관련 특허권자에 따르면, 그 광섬유에는 길이방향으로의 일부분 이상에 광방출영역이 제공된다. 광방출영역 내에는, 반사면(적어도 하나는 광섬유보다 작은 단면을 가짐)을 포함하는 다수의 광소자가 구성되어 있다. 반사면에 충돌하는 광섬유진행광은 광섬유 밖으로 반사되어 나간다. 광섬유의 광방출영역을 따라 균일한 출력조명을 유지하기 위하여, 광소자의 형태성, 패턴, 간격이 소망하는 대로 변경된다.
마지막으로, 미국 특허출원번호 08/667,164 및 Y.Li와 T. Wang(본 발명의 발명자)의 논문 Distribution of Light Power and Optical Signals Using Embedded Mirrors Inside Polymer Optical Fibers(IEEE Photonics Technology Letters, Oct, 1996 에 발표됨)에는 폴리머광섬유를 따라 측면방출포트를 통하여 광이 어떻게 분배되는 지가 개시되어 있다. 그 포트는 광섬유의 일부분을 절단하여 재충진함으로써 형성되는 내장거울영역을 포함한다.
이러한 종래의 기술과 장치에는 광섬유에의 전송되는 광신호를 탭핑하기 위한 것이 존재하지만, 광섬유로부터의 광방출를 탭핑하고 제어하는 방법과 장치가 계속적으로 요구된다.
본 발명의 목적은 광섬유로부터의 광방출을 탭핑하고 제어할 수 있는 광섬유를 제공하는 것이다.
본 발명은 광섬유를 통하여 전송되는 광을 탭핑하고 분배하는 것을 가능하게 한다. 본 발명은 각각 서로 다른 굴절률을 가지는 복수의 영역을 구비하는 광섬유를 포함하고, 그래서 광이 광섬유의 길이를 따라 진행할 때, 하나의 굴절률의 영역으로부터 다른 굴절률을 가지는 다른 영역으로 진행하여, 길이를 따라 광섬유의 측면 외부로 분배되도록 충분히 편향된다.
본 발명의 일 태양에 따르는 측면방출광섬유는 광섬유의 길이방향을 따라 광을 분배하고 방출시킨다. 광섬유는 중심축을 가지는 원통형신장코어 및 코어의 외측부 상의 클래딩을 포함한다. 코어는, 코어의 전체횡단면에 걸쳐서 굴절률(n1)을 가지는 제1 투과영역, 코어의 전체횡단면에 걸쳐서 스텝굴절률(n2)을 가지는 제2 투과영역, 및 제1 투과영역과 제2 투과영역의 접촉에 의해 형성되고, 코어단면에 걸치는 굴절률이 n1으로부터 n2로의 소정의 방식으로 전이하는 특성을 지니는 인터페이스영역을 포함하며, 그래서 광섬유를 진행하는 광선이 제1 투과영역으로부터 인터페이스영역을 통하여 통과하는 경우에 광섬유의 측면의 소망의 길이로 편향된다.
본 발명의 다른 태양에 따르는 측면방출광섬유는 광섬유의 길이방향을 따라 광을 분배하고 방출시킨다. 광섬유는 중심축을 가지는 원통형신장코어 및 중심축의 외측부 상의 클래딩을 포함한다. 코어는, 코어의 전체횡단면에 걸쳐서 굴절률(n1)을 가지는 제1 투과영역, 코어의 전체횡단면에 걸쳐서 구배굴절률(ni-j)을 가지는 제2 투과영역, 및 제1 투과영역과 제2 투과영역의 접촉에 의해 형성되고, 코어단면에 걸치는 굴절률이 n1으로부터 ni-j로의 소정의 방식으로 전이하는 특성을 지니는 인터페이스영역을 포함하며, 그래서 광섬유를 진행하는 광선이 제1 투과영역으로부터 인터페이스영역을 통하여 통과하는 경우에 광섬유의 측면의 소망의 길이로 편향된다.
본 발명은 광섬유를 통하여 전송되는 광을 분산하는 광섬유에 관계된다. 특히, 굴절률의 변화가 일어나는 광섬유 내의 어떤 위치에서, 광섬유를 진행하는 광은 광섬유의 측면을 통하여 광섬유의 외부로 효과적으로 휘어진다. 교대로 이렇게 휘어진 광은 하나 이상의 굴절영역에 의해 굴절되고, 광섬유의 유출 측면에 적층되는 프리즘막에 의해 교대로 초점된다는 것에 이점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따르는 선형굴절률프로파일변화를 가지는 스텝굴절률광섬유의 횡단면도.
도 2a 및 2b 는 도 1 의 스텝굴절률광섬유의 일단부와 다른 단부에서 본 스텝굴절률광섬유의 단면도.
도 3 은 본 발명에 따르는 구배굴절률프로파일변화를 가지는 광섬유의 횡단면도.
도 4a 및 4b 는 도 3 의 광섬유의 일단부와 다른 단부에서 본 광섬유의 단면도.
도 5 는 본 발명에 따르는 광섬유 내의 광선궤적을 나타내는 측면방출광섬유의 횡단면도.
도 6 은 도 5 의 광섬유의 확대횡단면도.
도 7 은 본 발명에 따르는 광섬유 내의 광선궤적을 나타내는 구배굴절률프로파일광섬유의 횡단면도.
도 8 은 도 7 의 광섬유의 확대횡단면도.
도 9 는 본 발명에 따르는 광섬유 내의 광선궤적을 나타내는 측면방출광섬유의 횡단면도.
도 10 은 본 발명에 따르는 스텝굴절률프로파일변화 및 광섬유 내로 광을 커플링하기 위한 광원을 가지는 스텝굴절률광섬유의 횡단면도.
도 11 은 프리즘거울과 그 대향측면 상에 프리즘막을 가지는 도 10 의 광섬유의 확대횡단면도.
도 12 는 본 발명에 따르는 구배굴절률프로파일변화 및 광섬유 내로 광을 커플링하기 위한 광원을 가지는 구배굴절률광섬유의 횡단면도.
도 13 은 프리즘거울과 그 대향측면 상에 프리즘막을 가지는 도 12의 광섬유의 확대횡단면도.
도 14 는 본 발명에 따르는 광섬유의 광선궤적함수를 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 내지 700 : 광섬유 101 : 굴절률(n1)을 가지는 영역
102 : 굴절피복 103 : 굴절률(n3)을 가지는 영역
104 : 반사피복 105 : 구배굴절률(ni-j)을 가지는 영역
106 : 프리즘막층 107 : 제 2 스텝굴절률층
108 : 굴절률(n2)을 가지는 영역 스텝굴절률영역
108(a) : 추가스텝굴절률영역 109 : 반사프리즘거울층
110 : 광원 111 : 렌즈
본 발명의 실시예는 도면을 참조하며 설명될 것이며, 도면의 몇몇 도는 동시에 참조될 수도 있다.
본 발명의 사상은 광섬유의 중심길이를 따라 가변의 굴절률을 가지는 광섬유를 제공할 것이다. 이것은 그 길이를 따라 광방출을 야기시키는 광섬유를 제공하는 데에 이점이 있다.
도 1 에는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 광섬유의 횡단면도가 도시되어 있다. 당해기술분야에 잘 알려져 있는 광섬유(100)는 유리, 폴리머 또는 다른 재료로 형성될 수 있다. 도 1 에 도시된 것과 같이, 광섬유(100)에는 외부표면 상에 반사피막(104)이 구비되고 그 반사피막(104)에 대향하는 광섬유표면 상에 굴절피막(102)이 구비되어 있다. 또한, 광섬유는 도 1 에 도시된 것과 같이 굴절률이 서로 다른 2 개 이상의 영역, 즉, 굴절률(n1)을 가지는 영역(101) 및 굴절률(n2)을 가지는 영역(103)을 가진다. 또한, 도 1 에 도시된 것과 같이, 두 영역(101, 103) 사이에 형성되는 인터페이스가 대각 형상으로 될 수 있다.
결국, 광섬유를 진행하는 광은 두 영역의 굴절률의 차이 때문에 하나의 영역으로부터 다른 영역으로 통과하는 중에 편향된다. 예로서, 어떤 길이의 광섬유를 진행하는 광은 영역(101)을 통하여 영역(103) 내로 진행하면 피막(102)을 가지는 광섬유의 측면 외부로 편향될 것이다. 이것은 광섬유진행광이 광섬유의 외부로 편향되거나 광섬유의 측면으로부터 방출되도록 하게 하는 이점이 있다.
도 2a 에는, 도 1 의 광섬유의 영역(101)을 포함하는 단부에 대한 단면도가 도시되어 있다. 특히, 영역(101)은 광섬유(클래딩은 제외)의 지름단면전체를 통하여 단일의 굴절률을 가지는 것으로 도시되어 있다. 또한, 반사피막(104)과 굴절피막(102)이 도시되어 있다. 마찬가지로, 도 2b 에는, 도 1 의 광섬유의 영역(103)을 포함하는 단부에 대한 단면도가 도시되어 있다. 다른 단면도처럼, 영역(103)은 광섬유의 지름단면전체를 통하여 단일의 굴절률을 가지는 것으로 도시되어 있다. 반사피막(104)과 굴절피막(102)이 대향하는 최외부반경에 도시되어 있다.
도 3 에는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 광섬유의 횡단면도가 도시되어 있다. 도 3 에 도시된 것과 같이, 광섬유(200)에는 외부표면 상에 반사피막(104)이 구비되고 그 반사피막(104)에 대향하는 광섬유표면 상에 굴절피막(102)이 구비되어 있다. 또한, 광섬유는 도 3 에 도시된 것과 같이 굴절률이 서로 다른 2 개 이상의 영역, 즉, 굴절률(n1)을 가지는 영역(101) 및 구배굴절률(ni-j)을 가지는 영역(105)을 가진다. 또한, 상술된 실시예와 같이, 두 영역(101, 105) 사이에 형성되는 인터페이스가 대각 형상으로 되어 있다.
결국, 상술된 것과 마찬가지로, 광섬유를 진행하는 광은 두 영역의 굴절률의 차이 때문에 하나의 영역으로부터 다른 영역으로 통과하는 중에 편향될 것이다. 예로서, 어떤 길이의 광섬유를 진행하는 광은 영역(101)을 통하여 영역(105) 내로 진행하면 피막(102)을 가지는 광섬유의 측면 외부로 편향될 것이다. 이것은 광섬유진행광이 광섬유의 외부로 편향되거나 광섬유의 측면으로부터 방출되도록 하게 하는 이점이 있다.
구배굴절률을 가지는 영역의 굴절률은 광섬유의 지름과 광방출이 그 위로 일어나는 광섬유의 방출영역(길이)의 함수인 ni-j이라는 것이 이점이 있다는 것은 쉽게 이해될 것이다. 특히,
굴절률(ni-j) = f(d,L)
이고, 여기서,
d = 광섬유의 지름, 및
L = 광섬유의 방출영역(길이))
이다.
도 4a 에는, 도 3 의 광섬유의 영역(101)을 포함하는 일단부에 대한 단면도가 도시되어 있다. 특히, 영역(101)은 광섬유(클래딩은 제외)의 지름단면전체를 통하여 단일의 굴절률을 가지는 것으로 도시되어 있다. 또한, 반사피막(104)과 굴절피막(102)이 도시되어 있다. 마찬가지로, 도 4b 에는, 도 3 의 광섬유의 영역(105)을 포함하는 단부에 대한 단면도가 도시되어 있다. 다른 단면도처럼, 영역(105)은 광섬유의 지름단면전체를 통하여 단일의 굴절률을 가지는 것으로 도시되어 있다. 반사피막(104)과 굴절피막(102)이 대향하는 최외부반경에 도시되어 있다.
도 5 에는, 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 5 에 도시된 것과 같이, 광섬유(300)에는 외부표면 상에 반사피막(104)이 구비되고 그 반사피막(104)에 대향하는 광섬유표면 상에 제 1 스텝굴절률의 굴절피막(102)이 구비되어 있다. 또한, 광섬유에는 굴절률(n3)을 가지는 제 1 스텝굴절률층(102) 위에 굴절률(n4)을 가지는 제 2 스텝굴절률층(107), 및 굴절률(n4)을 가지는 제 2 스텝굴절률층(107) 위에 프리즘막층(106)이 구비되어 있다. 또한, 광섬유는 도 5 에 도시된 것과 같이 굴절률이 서로 다른 2 개 이상의 영역, 즉, 굴절률(n1)을 가지는 영역(101) 및 굴절률(n2)을 가지는 영역(103)을 가진다. 또한, 상술된 실시예와 같이, 두 영역(101, 103) 사이에 형성되는 인터페이스가 대각 형상으로 되어 있다.
결국, 도 5 를 관찰하면, 영역(101)으로부터 영역(102) 내로 광섬유를 진행하는 광은 복수층피막을 가지는 광섬유의 측면 외부로 편향될 것이라는 것은 당해기술분야의 전문가에게 용이하게 이해될 것이다. 복수의 피막은 광을 더욱 편향시켜, 복수의 스텝굴절률층(102,107)과 프리즘막층(106)의 효과에 의해 정밀하게 방출 및/또는 초점되도록 하는 이점이 있다.
도 6 은 광섬유측면에 적층되는 영역(101), 제 1 스텝굴절률층(102), 제 2 스텝굴절률층(107), 및 프리즘막층(106)을 구비한 광섬유의 확대횡단면도이다.
도 7 에 도시된 다른 실시예는 당해기술분야의 전문가에 용이하게 이해될 것이다. 특히, 광섬유(400)에는 굴절률이 서로 다른 2 개 이상의 기본영역(101,105)을 가진다. 도시된 것과 같이, 영역(101)은 굴절률(n1)을 가지며, 영역(105)은 굴절률(ni-j)을 가진다. 광섬유의 측면에 구비되는 반사층(104)은 광섬유를 진행하는 광을 코어 내로 반사시키는 이점이 있다. 반사층(104)에 대향하는 광섬유측면에는, 굴절률(n3)을 가지는 제 1 스텝굴절률층(102), 굴절률(n4)을 가지는 제 2 스텝굴절률층(107), 및 프리즘막층(106)이 구비되어 있다.
영역(101)으로부터 구배굴절률영역(105)으로 광섬유를 진행하는 광은 두 영역의 굴절률 차이 때문에 편향, 즉, 휘어진다. 임계각(전반사가 일어나는 각)보다 큰 편향각을 가지는 광은 반사층(104)에 의해 반사되어, 제 1 스텝굴절률층(102), 제 2 스텝굴절률층(107), 및 프리즘막층(106)을 통과하는 복합적인 작용을 통하여 초점화된다는 이점이 있다. 그 외의 광은 제 1 스텝굴절률층(102), 제 2 스텝굴절률층(107), 및 프리즘막층(106)의 복합층을 단순히 통하여 광섬유의 측면 외부로 편향된다.
도 8 은 광섬유의 측면에 영역(101) 제 1 스텝굴절률층(102), 제 2 스텝굴절률층(107), 및 프리즘막층(106)을 구비한 광섬유(400)를 도시하는 확대횡단면도이다.
도 5 에 도시된 측면방출스텝굴절률광섬유의 또다른 실시예가 도 9 에 도시되어 있다. 특히, 광섬유(500)에는 굴절률이 서로 다른 3 개 이상의 기본영역(101,108,108(a))을 가진다. 도시된 것과 같이, 영역(101)은 굴절률(n1)을 가지며, 영역(108)은 굴절률(n2)을 가지는 스텝굴절률영역이다. 영역(101,108)사이에 삽입되어 있는 추가스텝굴절률영역(108(a))은 굴절률(n5)을 가진다. 광섬유의 측면에 구비되는 반사층(104)은 광섬유를 진행하는 광을 코어 내로 반사시키는 이점이 있다. 반사층(104)에 대향하는 광섬유측면에는, 굴절률(n3)을 가지는 제 1 스텝굴절률층(102), 굴절률(n4)을 가지는 제 2 스텝굴절률층(107), 및 프리즘막층(106)이 구비되어 있다. 또한, 추가스텝굴절률영역(108(a))은 도 3 및 7 에 도시된 것과 같이 광섬유에 구비될 수도 있다.
도 5 에 도시된 측면방출스텝굴절률광섬유의 또다른 실시예가 도 10 에 도시되어 있다. 특히, 광섬유(600)에는 굴절률이 서로 다른 2 개 이상의 기본영역(101,103)을 가진다. 도시된 것과 같이, 영역(101)은 굴절률(n1)을 가지며, 영역(103)은 굴절률(n2)을 가지는 스텝굴절률영역이다. 광섬유의 대향단부에 위치되는 광원(110)은 광을 방출하고, 계속하여 광은 렌즈(111)의 초점화작용을 통하여 광섬유 내로 인입되어, 광섬유에 의해 전송된다. 광섬유의 측면에는, 광섬유를 진행하는 광을 코어로 반사시키는 이점을 가진 반사프리즘거울층(109)이 구비되어 있다. 반사프리즘거울층(109)에 대향하는 광섬유측면에는, 굴절률(n3)을 가지는 제 1 스텝굴절률층(102), 및 프리즘막층(106)이 구비되어 있다. 도 11 에는 광섬유(600)의 확대횡단면도가 도시되어 있다.
마찬가지로, 도 7 에 도시된 측면방출구배굴절률광섬유의 또다른 실시예가 도 12 에 도시되어 있다. 특히, 광섬유(700)에는 굴절률이 서로 다른 2 개 이상의 기본영역(101,105)을 가진다. 도시된 것과 같이, 영역(101)은 굴절률(n1)을 가지며, 영역(105)은 굴절률(ni-j)가지는 구배굴절률영역이다. 광섬유의 대향단부에 위치되는 광원(110)은 광을 방출하고, 계속하여 광은 렌즈(111)의 초점화작용을 통하여 광섬유 내로 인입되어, 광섬유에 의해 전송된다. 광섬유의 측면에는, 광섬유를 진행하는 광을 코어로 반사시키는 이점을 가진 반사프리즘거울층(109)이 구비되어 있다. 반사프리즘거울층(109)에 대향하는 광섬유측면에는, 굴절률(n3)을 가지는 제 1 스텝굴절률층(102), 및 프리즘막층(106)이 구비되어 있다. 도 13 에는 광섬유(700)의 확대횡단면도가 도시되어 있다. 이 도면은 플라스틱 또는 폴리머광섬유(POF)를 도시하지만, 유리 또는 그 화합물 등의 적절한 재료가 사용될 수 있다는 것은 당해기술분야의 전문가에게 이해될 것이다.
다수의 굴절률프로파일 특성이 본 발명의 광섬유에 가능하지만, 다음의 수학적 기술이 유용하다.
(1)
(2)
(3)
여기서, a 와 b 는 상수이다. 또한,
(4)
(5)
여기서, A 는 파장함수이다.
도 14 는 본 발명에 따르는 광섬유의 광선궤적의 특성을 나타내는 그래프이다.
다양한 구조 또는 장치가 밝기, 색, 편광 등의 방출광의 특성을 제어하기 위한 광셔터 또는 분산소자로서 이용될 수 있다는 것은 당해기술분야의 전문가에게 용이하게 이해될 것이다. 이러한 장치는 광섬유, 절단부, 및 재충진부 (또는 양쪽 모두)의 광학적 성질을 변화시키는 재료의 열적, 역학적, 화학적, 전기화학적, 및 전기적 변형(일시적 또는 영구적)을 포함하지만, 그것에만 한정되는 것은 아니다.
분산소자 또는 셔터로 이용되는 재료는 반사적 또는 투과적 소자로써 광범위하게 분류된다. 후자의 예는 절단부 및 재충진부를 충진하는 데에 이용되는 굴절률정합 또는 굴절률대비 재료를 포함한다. 광분산소자 또는 광셔터를 만나는 광은 특정소자와의 상호관계로 인하여 진폭, 위상, 또는 편광이 변화될 수 있다는 것은 당해기술분야의 전문가에게 용이하게 이해될 것이다.
단일의 특정파장만을 회절시키는 특정 재료는 회절격자보다 더 효과적으로 필터역할을 하게 되므로 특히 관심을 끈다. 이러한 재료로는 텔루륨디옥사이드(TeO2)가 있다.
광의 위상변조는 당해기술분야의 전문가에게 익숙한 많은 수단에 의해서 진폭변조로 변환될 수도 있고, 그래서 투과광의 위상의 민감한 변조를 제공하는 물리적 효과를 나타내지만, 그러나 투과광의 진폭에 대하서는 그러하지 아니하다.
마찬가지로, 광의 편광의 변화는 고정된 편광소자를 이용함으로써 밝기변화로 변환될 수도 있다.
재료의 광학적 특성에 영향을 주는 물리적 효과는 측면방출광섬유로부터의 광방출을 제어하거나 변조하는 데에 이용될 수 있지만, 그러나 굴절률, 편광, 및 흡수에 대한 전기적 또는 자기적 변조에 제한되는 것은 아니다. 광변조는 또한 포토크롬 효과를 통하여 굴절률 또는 흡수에 대한 광변조를 포함하고, 이러한 파라미터를 제어하는 데에 이용될 수 있다.
광학적 특성은 또한 열적효과 뿐만 아니라, 소자 내의 역학적 스트레인의 변화로 인한 또는 재료 내의 밀도변조에 대한 산란으로 인한 탄성-광학적 효과와 같은 역학적 효과에 의해 제어될 수도 있다. 반사소자의 반사계수는 어떠한 다른 수단에 의해서도 변형될 수 있으며, 또한 어떤 재료에서는 재료를 반사상태에 비반사상태로 스위칭시키는 것도 가능하다. 이러한 모든 효과는 유리 또는 폴리머 재료뿐만 아니라 결정질에서도 나타날 수 있다.
또한, 소자의 광학적 특성은 화학적 또는 전기화학적 수단에 의해서 변조될 수도 있고, 소자를 구성하는 소자 내에서 영구적 또는 비가역적 화학변화(예로서, 인디케이터염료의 색을 변화시키는 pH 변화)를 제공할 수도 제공하지 않을 수도 있다.
본 발명의 유용한 응용이 광을 광섬유의 길이를 따라 다른 위치에 선택적으로 전송(즉, 컴퓨터, 클럭 또는 데이터신호의 전송, 또는 대체로써 다른 광방출장치 내에서의 전송)하는 것이라는 것을 분명하다.
본 발명에 따르면, 광섬유를 통하여 전송되는 광을 탭핑하고 분배하는 것이 가능하다. 서로 다른 굴절률을 가지는 복수의 영역을 구비하는 광섬유에 의해, 광섬유의 측면 외부로 분배되도록 광을 충분히 편향시킨다. 편향된 광은 하나 이상의 굴절영역에 의해 굴절되고, 광섬유의 방출측면에 적층되는 프리즘막에 의해 초점된다.
본 발명은 바람직한 실시예를 통하여 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능하다는 것은 당해기술분야의 전문가에게 분명할 것이다.

Claims (14)

  1. 중심축을 가지는 원통형신장코어 및 상기 코어의 외측부 상의 클래딩을 포함하고,
    상기 코어는, 상기 코어의 전체횡단면에 걸쳐서 굴절률(n1)을 가지는 제1 투과영역;
    상기 코어의 전체횡단면에 걸쳐서 스텝굴절률(n2)을 가지는 제2 투과영역; 및
    상기 제1 투과영역과 상기 제2 투과영역의 접촉에 의해 형성되고, 코어단면에 걸치는 굴절률이 n1으로부터 n2로의 소정의 방식으로 전이하는 특성을 지니는 인터페이스영역을 포함하고,
    광섬유를 진행하는 광선이 상기 제1 투과영역으로부터 상기 인터페이스영역을 통하여 통과하는 경우에 광섬유의 측면의 소망의 길이로 편향되어 나가는 것을 특징으로 하는 광섬유의 길이방향을 따라 광을 분배하고 방출시키기 위한 측면방출광섬유.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향된 광이 방출되어 통과하는 측면에 대향하는 광섬유의 측면에 적층되는 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 편향된 광이 방출되어 통과하는 광섬유의 측면에 적층되고, 상기 제1 투과영역의 굴절률 및 상기 제2 투과영역의 굴절률과 상이한 굴절률(n3)을 가지는 제 1 스텝굴절률층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 스텝굴절률층에 적층되고, 굴절률(n4)을 가지는 제 2 스텝굴절률층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 스텝굴절률층에 적층되는 프리즘막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인터페이스영역은 상기 제1 투과영역의 굴절률 및 상기 제2 투과영역의 굴절률과 상이한 굴절률(n5)을 가지는 투과영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  7. 중심축을 가지는 원통형신장코어 및 상기 코어의 외측부 상의 클래딩을 포함하고
    상기 코어는, 상기 코어의 전체횡단면에 걸쳐서 굴절률(n1)을 가지는 제1 투과영역;
    상기 코어의 전체횡단면에 걸쳐서 구배굴절률(ni-j)을 가지는 제2 투과영역; 및
    상기 제1 투과영역과 상기 제2 투과영역의 접촉에 의해 형성되고, 코어단면에 걸치는 굴절률이 n1으로부터 ni-j로의 소정의 방식으로 전이하는 특성을 지니는 인터페이스영역을 포함하고,
    광섬유를 진행하는 광선이 상기 제1 투과영역으로부터 상기 인터페이스영역을 통하여 통과하는 경우에 광섬유의 측면의 소망의 길이로 편향되어 나가는 것을 특징으로 하는 광섬유의 길이방향을 따라 광을 분배하고 방출시키기 위한 측면방출광섬유.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 편향된 광이 방출되어 통과하는 측면에 대향하는 광섬유의 측면에 적층되는 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 편향된 광이 방출되어 통과하는 광섬유의 측면에 적층되고, 상기 제1 투과영역의 굴절률 및 상기 제2 투과영역의 굴절률과 상이한 굴절률(n3)을 가지는 제 1 스텝굴절률층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 스텝굴절률층에 적층되고, 굴절률(n4)을 가지는 제 2 스텝굴절률층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 스텝굴절률층에 적층되는 프리즘막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 인터페이스영역은 상기 제1 투과영역의 굴절률 및 상기 제2 투과영역의 굴절률과 상이한 굴절률(n5)을 가지는 투과영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 투과영역의 굴절률이 상기 광섬유의 지름과 광방출이 일어나는 방출영역의 길이의 함수이고,
    굴절률(ni-j) = f(d,L)
    (여기서, d = 광섬유의 지름, 및 L = 광섬유의 방출영역(길이))
    로 표현되는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 투과영역의 굴절률이,
    ; 및
    (여기서, a 와 b 는 상수임)
    및
    (여기서 A 는 파장함수임)
    로 주어지는 것을 특징으로 하는 측면방출섬유.
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