KR20000050566A

KR20000050566A - 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20000050566A
Application number: KR1019990000535A
Authority: KR
Inventors: 신상길; 곽경호
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2000-08-05

Abstract

첩핑된(chirped) 광섬유 격자 제작 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치는 광섬유의 길이방향에 대하여 소정의 경사각을 가지는 스크린마스크, 및 상기 스크린마스크를 광섬유의 길이방향에 대하여 수직으로 소정의 속도로 이송하도록 구동하는 스크린마스크 구동부를 포함하여 정밀한 속도 제어나 정밀한 광학계를 필요로 하지 않고 간단하고 용이하게 첩핑된 광섬유 격자를 제작하는 것이 가능하다.

Description

첩핑된 광섬유 격자 제작 장치 및 그 방법{Chirped optical-fiber grating forming device and method thereof}

본 발명은 광섬유 격자 제작 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 첩핑된 광섬유 격자 제작 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 첩핑된 광섬유 격자 제작 방법에 따르면, 간섭 방법(interference method)으로 격자를 기록하면서 격자 주기, 크기, 및 위상을 각각 다르게 함으로써 첩핑된 격자를 제작한다. 도 1에는 이러한 종래 기술에 의한 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치의 광학계 부분의 구조를 도시하였다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작장치는 튜너블(tunable) 레이저(10), 제어부(12), 진폭변조부(14), 및 위상변조부(16)를 구비한다. 튜너블레이저(10)는 격자를 식각하기 위한 레이저 광을 출력한다. 진폭변조부(14)에는 튜너블레이저(10)로부터 출력된 레이저광이 입사되어 진폭변조가 이루어진다. 위상변조부(16)에는 진폭변조된 광이 입사되어 그 위상이 제어된다. 제어부(12)에서는 튜너블 레이저(10)로부터 출력된 레이저광의 진폭과 위상을 다르게 하기 위하여 진폭변조부(14)와 위상변조부(16)를 제어한다. 진폭변조된 광과 진폭/위상변조된 광은 동일한 광섬유 영역에 집속됨으로써 간섭효과가 유발되고, 이러한 간섭효과에 따라 격자의 주기, 크기, 및 위상을 다르게 제어함으로써 첩핑된 광섬유 격자를 제작한다.

하지만, 이와 같은 종래의 첩핑된 광섬유 격자 제작방법은 고가의 정밀 광학계를 필요로 하고, 간섭현상을 사용하여 격자의 주기, 크기, 위상을 제어하기가 용이하지 않다는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 정밀한 광학장치의 필요성을 제거하여 간단하게 첩핑된 광섬유 격자를 제작할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적인 과제는 정밀한 광학장치의 필요성을 제거하여 간단하게 광섬유 격자를 제작할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적인 과제는 상기 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치에서 구현되는 첩핑된 광섬유 격자 제작 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적인 과제는 상기 광섬유 격자 제작 장치에서 구현되는 광섬유 격자 제작 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 첩핑된 광섬유 격자 제작 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치의 구조를 도시한 블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치에 사용되는 스크린마스크 형상의 일예를 도시한 도면이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치에 의하여 제작된 첩핑된 격자 광섬유의 위치별 굴절율 변화를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 방법의 주요단계들을 도시한 흐름도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

20...스크린 마스크,22...스크린마스크 구동부,

24...제어부,26...균등 마스크,

28...광섬유.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치는 광섬유의 길이방향에 대하여 소정의 경사각을 가지는 스크린마스크, 및 상기 스크린마스크를 광섬유의 길이방향에 대하여 수직으로 소정의 속도로 이송하도록 구동하는 스크린마스크 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 장치는 첩핑 조건 데이터를 입력하여 상기 데이터에 따라 상기 스크린 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 다른 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 광섬유 격자 제작 장치는 균등 마스크 상에 구비되고 광섬유 격자의 생성 조건에 대응되는 소정의 형상을 가지는 스크린마스크, 및 상기 스크린마스크를 광섬유의 길이방향에 대하여 수직으로 소정의 속도로 이송하도록 구동하는 스크린마스크 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 또 다른 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 방법은 첩핑 조건을 결정하는 단계와, 상기 조건에 해당하는 스크린마스크의 경사각과 이동속도를 설정하는 단계와, 균일하게 격자를 생성하는 단계, 및 스크린마스크를 이동하면서 격자를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 또 다른 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 광섬유 격자 제작 방법은 격자 생성 조건을 결정하는 단계와, 상기 조건에 해당하는 스크린마스크의 형상을 설정하는 단계와, 균일하게 격자를 생성하는 단계, 및 스크린마스크를 이동하면서 격자를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치 및 방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치의 구조를 블록도로써 나타내었다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치는 스크린마스크(20), 스크린마스크 구동부(22), 제어부(24), 및 균등 마스크(26: uniform mask)를 구비한다. 스크린마스크 구동부(22)는 모터(222), 기어(224), 및 구동축(226)을 구비한다. 도 3에는 스크린마스크(20)의 형상의 일예를 도시하였다. 도 3을 참조하면, 스크린마스크(20)는 광섬유(28)의 길이방향(점선)에 대하여 일정 경사각(θ)을 가지고 있다.

다시 도 2를 참조하여 상기 장치의 동작을 설명하면, 스크린마스크 구동부(22)는 상기 스크린마스크(20)를 광섬유의 길이방향에 대하여 수직으로 소정의 속도로 이송하도록 구동한다. 상기 소정의 속도는 제어부(24)에서 첩핑 조건 데이터를 입력하여 상기 데이터에 따라 상기 스크린 구동부를 제어하기 위한 제1 제어신호(미도시)를 출력함으로써 결정된다. 모터(222)는 상기 제1 제어신호에 의하여 회전되고, 상기 모터(222)에 접속된 기어(224)는 적절한 비율로 회전력을 광섬유방향의 이동성분으로 변환한다. 기어(224)는 구동축(226)에 접속되어 스크린마스크(10)를 이동시킨다. 따라서, 스크린마스크(20)는 광섬유(28)상에 위치되어 레이저 광이 조사되는 균등 마스크(26) 상부로 이동된다. 이로써, 균등마스크(26)를 통과한 레이저 광에 의한 격자 생성이 점차 차단되어진다. 이때, 스크린마스크(20)의 이동속도는 첩핑 조건에 따라 결정되어 일정하게 유지되는 속도이므로 정밀한 속도제어가 필요하지 않다.

도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 4a에는 스크린마스크(26)가 광섬유(28)의 첩핑할 영역에 도달하지 않은 초기 시간(t=0)에서의 상태를 도시하였다. 도 4a를 참조하면, 첩핑할 모든 영역인 위치(A) 영역과 위치(C) 영역이 스크린 마스크(20)에 의하여 마스킹되지 않기 때문에 일정한 격자 간격을 가지는 균등 마스크(26)에 의하여 도시된 바와 같이 균일하게 격자가 생성된다. 도 4b에는 스크린 마스크(20)가 광섬유(28)의 길이방향에 대하여 수직으로 일정 거리를 이동한 시간을 제1 시간(t₁)에서의 상태를 도시하였다. 도 4b를 참조하면, 경사각(θ)을 가지는 스크린 마스크(20)가 첩핑할 영역의 일부, 예를들어 위치(C) 영역을 덮게 된다. 즉, 위치(C) 영역을 제외한 나머지 영역들에만 레이저 광이 조사되어 격자가 계속하여 생성된다. 계속해서, 도시된 바와 같이 이동방향으로 움직이면 위치(B) 영역까지도 점차 마스킹된다. 도 4c에는 스크린마스크(20)가 광섬유(28)의 길이방향에 대하여 수직으로 일정 거리를 더 이동한 시간을 제2 시간(t₁)에서의 상태를 도시하였다. 도 4c를 참조하면, 이때는 스크린마스크(20)가 첩핑할 영역의 전부, 즉 위치(A), 위치(B), 및 위치(C) 영역을 모두 덮게 된다. 즉, 첩핑할 모든 영역에 레이저광이 조사되지 않음에 따라 모든 영역에서 격자의 생성이 중단된다. 따라서, 위치(A)에서 격자 생성 시간이 가장 길고, 위치(C)에 근접할수록 짧아지게 된다.

도 5에는 본 발명에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치에 의하여 제작된 첩핑된 격자 광섬유의 위치별 굴절율 변화를 그래프로써 나타내었다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치에 의하여 제작된 첩핑된 격자 광섬유는 굴절율의 변화가 위치(A) 영역에서 최대가 되고 위치(C) 영역에 근접할 수록 감소된다. 이로써, 첩핑된 광섬유 격자가 생성됨을 알 수 있다.

도 6에는 본 발명의 실시예에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 방법의 주요단계들을 흐름도로써 나타내었다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 첩핑된 광섬유 격자 제작 방법에서는 먼저 첩핑 조건을 결정(단계 60)한다. 이 단계(60)에서는 첩핑율(chirping ratio)과 첩핑 정도가 결정될 수 있다. 다음에는 상기 조건에 해당하는 스크린마스크의 경사각과 이동속도를 설정한다(단계 62). 예를들어, 첩핑율(chirping ratio)을 크게 하고자 하는 경우에는 그에 비례하여 경사각(θ)을 크게 설정한다. 반면에, 첩핑율을 작게 하고자 할 경우에는 경사각(θ)을 작게 설정한다. 이는 예를들어 그에 맞는 경사각(θ)을 가지는 스크린마스크(20)를 장착하는 것에 의하여 설정될 수 있다. 이에 따라 위치(A) 영역과 위치(C) 영역 사이의 굴절율 차이의 정도가 변화된다. 스크린마스크(20)의 이동속도는 첩핑 정도, 즉, 격자 생성 정도에 따라 결정된다. 예를들어, 전 첩핑 영역에 대하여 굴절율의 변화를 적게 하고자 하는 경우에는 이동 속도를 빠르게 설정하고, 굴절율의 변화를 크게 하고자 하는 경우에는 이동 속도를 느리게 설정한다. 이러한 이동속도는 첩핑 조건에 따라 결정되어 일정하게 유지되는 속도이므로 그다지 정밀한 속도제어가 필요하지 않다. 다음으로, 일정 시간 동안 균일하게 격자를 생성(단계 64)하고, 스크린마스크를 광섬유 방향으로 이동하면서 격자를 생성한다(단계 66). 단계(64)와 단계(64)에서 조사되는 레이저광은 일정하게 균등한 영역을 조사하는 것만으로도 충분하기 때문에 복잡한 광학계를 필요로 하지 않는다. 한편, 단계(64)는 단계(64)를 실행하기 이전의 지연시간으로써 주어질 수도 있으나 스크린마스크과 균등스크린의 거리와, 스크린마스크의 이동속도에 따라 설정될 수도 있다. 이로써, 경사각을 가지는 스크린마스크가 이동함에 따라 스크린마스크가 첩핑 영역을 점차 덮게 됨으로써 위치(A) 영역으로 갈수록 격자 생성시간이 길어짐으로써 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 광섬유는 위치(A) 영역으로 갈수록 굴절율의 변화가 증가된다.

따라서, 본 발명에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치 및 방법에 의하면 정밀한 속도 제어나 정밀한 광학계를 필요로 하지 않고 간단하고 용이하게 첩핑된 광섬유 격자를 제작하는 것이 가능하다.

이상 본 발명에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치의 구동부는 모터와 기어 및 구동축을 사용하고 스크린 마스크는 직선 형태의 경사를 가지는 것을 실시예로써 설명하였으나 당업자에 의하여 이해되어지는 바와 같이 모터는 유압실린더, 기어는 벨트로써 대체될 수 있으며 스크린 마스크는 첩핑 조건에 따라 곡선 또는 기타 적절한 형태로 변경될 수 있다. 즉, 이러한 실시예들은 청구항에 의하여 정의되는 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 첨부된 청구항에 의하여 정의되는 본 발명의 범위 내에서 적절하게 변형 또는 수정되어 사용하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치 및 방법은 정밀한 속도 제어나 정밀한 광학계를 필요로 하지 않고 간단하고 용이하게 첩핑된 광섬유 격자를 제작하는 것이 가능하다.

Claims

광섬유에 첩핑된 광섬유 격자를 제작하는 장치에 있어서,

광섬유의 길이방향에 대하여 소정의 경사각을 가지는 스크린마스크; 및

상기 스크린마스크를 광섬유의 길이방향에 대하여 수직으로 소정의 속도로 이송하도록 구동하는 스크린마스크 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치.
제1항에 있어서, 첩핑 조건 데이터를 입력하여 상기 데이터에 따라 상기 스크린 구동부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 첩핑된 광섬유 격자 제작 장치.
광섬유 격자를 제작하는 장치에 있어서,

균등 마스크상에 구비되고 광섬유 격자의 생성 조건에 대응되는 소정의 형상을 가지는 스크린마스크; 및

상기 스크린마스크를 광섬유의 길이방향에 대하여 수직으로 소정의 속도로 이송하도록 구동하는 스크린마스크 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자 제작 장치.
제3항에 있어서, 광섬유 격자의 생성조건을 나타내는 정보를 포함하는 데이터를 입력하여 상기 데이터에 따라 상기 스크린 구동부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자 제작 장치.
첩핑된 광섬유 격자를 제작하는 방법에 있어서,

첩핑 조건을 결정하는 단계;

상기 조건에 해당하는 스크린마스크의 경사각과 이동속도를 설정하는 단계;

균일하게 격자를 생성하는 단계; 및

스크린마스크를 이동하면서 격자를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 첩핑된 광섬유 격자 제작 방법.
광섬유 격자를 제작하는 방법에 있어서,

격자 생성 조건을 결정하는 단계;

상기 조건에 해당하는 스크린마스크의 형상을 설정하는 단계;

균일하게 격자를 생성하는 단계; 및

스크린마스크를 이동하면서 격자를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자 제작 방법.