KR20000053350A - 광 도파 시스템의 정면광 추출막과 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 도파 장치 외부로 광(10)을 연결하기 위한 정면광 추출 테이프(22)에 관한 것이다. 이 테이프(22)는 접착제를 사용하지 않으며, 가요성의 광 투과 외부 부분을 갖는다. 광 연결 소자(26)의 입력 표면(28)은 광을 수신하기 위한 광 도파 장치(26)의 출력면(26)과 접촉가능하다. 광 연결 소자(26)의 반사면(32)은 광 투과 외부 부분(24)을 통해 광 연결 소자(26)로 수신된 광을 반사시키도록 정렬된다. 광 연결 소자(26)는 상기 광 연결 소자(24)와 외부 부분(24) 사이에 물질 중간면을 피하기 위하여 외부 부분(24)과 일체로 형성된다.

Description

광 도파 시스템의 정면광 추출막과 그 제조 방법{FRONT LIGHT EXTRACTION FILM FOR LIGHT GUIDING SYSTEMS AND METHOD OF MANUFACTURE}
대형 코어 플라스틱 광섬유와 평판 도파관과 같은, 광 도파관으로부터 횡단하여 광을 추출하는 방법을 개발하기 위한 연구가 계속되어 왔다. 횡단하는 광 출력을 가진 광 도파관은 활성 액정 디스플레이 패널의 역광으로 사용되는 것과 같은, 확장된 광원으로 사용될 수 있다. 대형 코어 플라스틱 광섬유에 의하여 성취되는 가요성으로 인하여 임의의 형태를 갖는 확장된 광원의 제조도 가능하다.
광 도파관의 측면 외부로 광을 연결하려는 시도가 수회 있었다. 도파관을 횡단하여 광을 연결하는 일 방법은 도파관에 부착된 다수의 프리즘을 사용하는 것이다. 이 프리즘은 도파관의 굴절율보다 크거나 같은 굴절율을 갖는다. 그러므로, 도파관에 의하여 내부 전체에 수직으로 반사될 광은 도파관과 프리즘사이의 중간면을 통해 투과되어, 도파관으로부터 떨어져서 반드시 횡단하는 방향으로 진행한다.
상기 형태의 횡단 광 추출기를 제조하기 위하여 여러 방법이 시도되어 왔다. 미국 특허 제5,396,350호에 개시된 공지된 일 방법은 접착층을 사용하여 도파관 표면에 프리즘을 고정시키는 것과, 또한 접착제의 제2 층에 의하여 백킹층에 프리즘의 출력 표면을 고정시키는 것을 포함한다. 이러한 광 추출기는 많은 층을 가진 복잡한 구조가 되므로, 고굴절 손실을 초래한다. 횡단 광 추출기는 비평면 장치를 제조하는 것에는 적합하지 않은, 포토리소그라피 기술을 사용하여 제조된다. 이것은 광 추출기의 형태를 제한하여, 사용될 수 있는 적용이 제한된다.
미국 특허 제5,521,725호에 개시된 다른 광 추출기는 스페이서의 하부 표면상에 성형된 프리즘과 스페이서의 상부 표면상에 성형된 렌즈를 가진 스페이서를 포함한다. 상기 광 추출기는 도파관으로부터 광을 추출하기 위하여 부착되는, 프리즘과 도파관 사이의 층을 사용한다.
부가적으로, 프리즘, 스페이서 및 렌즈는 추출기가 성형된 후에 동일한 물질로 형성된다.
그러므로, 현재 사용가능한 횡단 광 추출기의 구조보다 단순한 구조를 가진 횡단 광 추출기, 즉, 더 적은 층을 가지며 굴절 손실이 감소된 횡단 광 추출기가 필요하다. 또한, 평면 구조 뿐만 아니라 비평면 구조에도 적용될 수 있는 횡단 광 추출기가 필요하다.
부가적으로, 추출기와 도파관사이에 별도의 층 없이 사용될 수 있는 광 추출기가 필요하다. 또한, 구조가 간단하고 프리즘과 스페이서가 다른 물질로 형성될 수 있는 광 추출기가 필요하다.
본 발명은 일반적으로 광 도파 시스템으로부터 횡단하여 광을 추출하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히, 광 도파 시스템으로부터 광을 추출하기 위하여 도파관의 표면에 사용가능한 정면광 추출 테이프에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 사용하여 광이 횡단하여 추출되는 도파관의 단면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예를 사용한 광의 추출을 도시한 도파관의 단면도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예를 사용한 광의 추출을 도시한 도파관의 단면도.
도 4A는 구형 단면을 가진 광 연결 소자의 도면.
도 4B는 압축 상태에서의 도 4A의 광 연결 소자의 도면.
도 4C는 평편한 입력 면상에 구형 부분을 가진 광 연결 소자의 도면.
도 4D는 도파 코어로의 각에 평편한 입력 면을 가진 광 연결 소자의 도면.
도 5A는 본 발명에 따른 광 추출 테이프의 제1 구조의 도면.
도 5B는 본 발명에 따른 광 추출 테이프의 제2 구조의 도면.
도 6A는 광 추출 테이프를 위한 음의 주형을 형성한 도면.
도 6B는 도 6A의 음의 주형으로부터 광 추출 테이프를 형성한 도면.
도 7은 복합 광 추출 테이프를 형성하기 위한 공정의 도면.
도 8은 종래 기술의 광 추출기의 도면.
본 발명은 광 도파 장치 외부로 광을 연결하기 위한 정면광 추출 테이프에 관한 것이다. 이 테이프는 접착제를 사용하지 않고 외부 부분의 하부 표면에 고정되는 광 연결 소자와 광 투과 외부 부분을 갖는다. 광 연결 소자의 입력 표면은 광 도파 장치로부터 광을 수신하기 위하여 광 도파 장치의 외부 부분과 접촉가능하다. 광 연결 소자의 반사 표면은 광 투과성 외부 부분을 통해 광 연결 소자로 수신된 광을 반사시키도록 정렬된다. 광 연결 소자는 광 연결 소자와 외부 부분사이의 임의 물질의 중간면을 피하기 위하여 외부 부분과 일체로 형성될 수 있다.
본 발명은 또한 정면 추출 테이프를 사용하는 광 도파 장치와 정면 추출 테이프를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예의 상세한 설명에 의하여 더 명백해질 것이다.
본 발명은 다양한 변형과 대체적인 형태가 가능하며, 본 발명의 특성은 도면의 예에 의하여 나타나 있으며, 하기에 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 여기에 설명된 특정한 실시예들로 제한되는 것은 아니다. 역으로, 본 발명은 첨부된 청구항에 규정된 본 발명의 이론과 범위내에 있는 모든 변경, 등가물 및 대안을 포함한다. 바람직한 실시예의 하기 설명에서, 본 발명의 일부가 되는 첨부된 도면은 참조적인 것이며, 본 발명이 실시되는 특정 실시예의 예로서 도시된 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 다른 실시예들도 사용될 수 있으며 구조가 변화될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 광 도파 시스템으로부터 광을 추출하는 데에 바람직한 다양한 시스템과 정렬에 적용가능하다. 광 도파 시스템은 소형 코어 및 대형 코어 직경의 광섬유와, 평면 광 도파 재료와, 한 지점에서 다른 지점으로 광을 도파하기 위하여 전체 내부 반사를 사용하는 다른 장치를 포함하는 것으로 가정한다. 본 발명은 길이 방향 단부로부터 광을 추출하는 것 보다, 대형 코어 프라스틱 광섬유의 측면으로부터 횡단하여 광을 추출하는 데에 특히 유용하게 적용되는 것으로 알려져 있다. 이러한 환경에서 사용하는 다양한 적용 실시예의 설명을 통해 본 발명의 다양한 양상은 최대한 이해될 수 있겠지만, 본 발명은 이러한 실시예들로 제한되는 것은 아니다.
도 1 에는 광(10)이 광섬유(14)의 입력면(12)상에 입사하는 제1 실시예가 도시되어 있다. 광섬유(14)는 둘레 피복(18)의 굴절율보다 굴절율이 큰 내부 코어(16)를 포함한다. 광(10)이 광섬유(14)를 따라 전달되기 때문에, 이 광은 코어(16)와 피복(18) 사이의 중간면(20)에서 전체 내부 반사를 겪는다.
굴절의 이론에 따르면, 임계각(θc)은 다음과 같이 정의된다: nclad와 ncore가 각각 피복(18)과 코어(16)의 굴절율일 때, θc=sin-1(nclad/ncore) 이며, 여기서 θc는 중간면에 수직으로 측정된 것이다. θc보다 작은 코어(16)내의 각을 가진 광선은 코어(16)를 벗어난다.
정면 추출 테이프(FET)(22)는 피복(18)이 제거된 영역에서, 광섬유(14)의 최상부 표면상에 보여진다. FET(22)는 외부 부분(24)과 적어도 하나의 광 연결 소자(26)를 포함한다. 광 연결 소자(26)의 굴절율은 바람직하게는 광을 광섬유(14)의 외부에 연결하기 위하여 코어(16)의 굴절율보다 크거나 같다. 그러므로, 광(10)이 코어(16)와 입력면(28) 사이의 중간면(30)상에 입사할 때, 코어(6)내에 제한되지 않고, 광은 코어(16)의 외부와 광 연결 소자(26)의 내부로 투과된다. 광(10)은 광 연결 소자(26)의 반사 표면(32)에서 반사하여,외부 부분(24)을 통해 방출한다. 광(10)은 반사 표면(32)에서 전체 내부 반사에 의하여 반사되거나, 반사 코팅층, 예를 들면 반사 표면(32)상에 제공된 기상 증착 금속 코팅층에 의하여 반사될 수 있다. 광 연결 소자(26)가 코어(16)과 광 접촉하는 입력면(28)을 가진 사다리꼴 형태를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 광 연결 소자로 다른 형태도 사용될 수 있는 것으로 이해해야 한다. 광 연결 소자(26)의 굴절율은 바람직하게는 코어(16)로부터 광을 추출하기 위하여 코어(16)의 굴절율보다 크거나 같다.
FET(22)의 상기 제1 실시예에서, 광 연결 소자(26)는 단일 구조체로서 외부 부분(24)과 일체로 형성된다. 결과적으로, 광 연결 소자(26)와 외부 부분(24) 사이의 물질 중간면은 없다. 이러한 제1 실시예는 바람직하게는 일 단계 성형 공정으로 제조된다.
작은 압력의 인가시에 각각의 광 연결 소자(26)의 입력면(28)이 코어(16)와 광 접촉하게 되도록, FET(22)가 제조되는 물질은 압축성이며 가요성인 것이 바람직하다. FET(22)에 압축성 물질을 사용할 때의 이점은 입력면(28)과 코어(16) 사이에 인덱스 매칭층(index matching layer)을 사용할 필요가 없다는 것이다. 그에 비하여, 종래 기술의 광 추출기는 연결 플라즈마의 입력면과 도파 코어 사이에 인덱스 매칭층을 사용할 필요가 있었다.
단위 길이당 외부로 연결되는 코어(16)내의 광의 단편으로 정의되고, cm 당 %로 측정되는 광 추출율은 광 연결 소자(26)와 입력면(28)의 크기 사이의 간격을 변화시킴으로서 설계자에 의하여 선택될 수 있다. 일반적으로, 광 추출율은 광 연결 소자의 입력면(28)으로 덮이는 코어(16)의 표면 영역의 부분에 따라 변화한다. 그러므로, 광 연결 소자(26)와 각 입력면(28)의 영역 사이의 간격이 상기 표면 영역 부분에 따라 감소될 때 광 추출율은 일정하게 유지된다.
광섬유(14)내의 광의 세기가 거리에 따라 감소하더라도, 광섬유의 길이를 따라 균일한 광 출력을 유지하도록 광 추출율은 광섬유(14)의 길이에 따라서 증가된 다.
설계자는 소망의 출력 방향과 각도폭을 설정하기 위하여 광 연결 소자의 형태를 선택할 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 코어(16) 외부로 지나가는 광이 반사 표면(32)을 벗어나지 않고, 반사 표면(32)에 의하여 소망의 방향으로 반사되도록 광 연결 소자는 바람직하게는 충분한 깊이를 갖도록 설계되는 것으로 또한 이해될 수 있다. 사다리꼴 광 연결 소자(26)는 선택된 적용을 위하여 출력광의 각도 폭을 조정하기 위하여 곡선 반사 표면(32)에 제공된다.
FET(22)는 코어의 굴절율보다 작지만, 피복의 굴절율보다 큰 굴절율을 가진 광 연결 소자(26)를 사용한다. 이러한 광 연결 소자와 관련된 임계각 θ1은 피복과 관련된 임계각 θc보다 크다. 그러므로, 이러한 광 연결 소자(26)는 θc와 θ1사이의 각도에서 중간면(30)상에 입사하는 광을 추출한다. 그러므로, 이러한 FET는 코어(16)내의 광의 "원뿔" 부분을 추출한다. 증가하는 굴절율을 가진 일련의 광 연결 소자(26)를 사용하는 것은 코어(16)를 통하여 전달되는 광의 각도 감소로 귀결된다. 이 경우에 광 연결 소자(26)는 0과 01 사이의 각도로 코어(16)를 통해 전달되는 광의 부분만을 추출하기 때문에, 광 연결 소자(26)의 굴절율이 코어(16)의 굴절율보다 크거나 같을때 보다, 더 높게 조준된 광 출력이 FET(22)로부터 얻어진다.
FET(22)는 FET(22)위를 피복으로 감싸는 것과, 열 수축 피복을 사용하는 것과, 광 연결 소자(26)를 코어(16)에 부착시키는 것을 포함하여, 다수의 방법으로 코어(16)에 부착된다. FET(22)는 코어(16)의 외주 둘레에 맞도록, 가요성일 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예를 도시하고 있으며, 복합 FET(22)는 광 연결 소자(26)를 외부 부분(24)의 하부 표면에 직접 고정시킴으로써 형성된다. 입력면(28)과 코어(16)의 사이에 있는 인덱스 매칭제(34)의 박막은 그 사이에 고품질의 광 연결을 제공하기 위하여 사용된다. 이 인덱스 매칭제(34)는 FET(22)를 광섬유(14)에 유리하게 고정시키는 광 에폭시와 같은, 광 투과성 접착제이다.
광선(36)은 코어(16)로부터 지나가서, 인덱스 매칭제(34)의 층을 통과하여, 반사 표면(32)의 최상부 부근의 지점에서 반사되어, 외부 부분(24)을 통해 방출한다. 광선(38)은 FET(22)에 의해 코어(16) 외부로 유사한 방식으로 진행하지만, 반사 표면(32)의 하부 부분에서 반사된다. 광선(40)은 인덱스 매칭제(34)를 지나가지만, 광 연결 소자를 빗나가서 빠져나간다. 인덱스 매칭제(34)를 가능한 얇게 유지하거나, 인덱스 매칭제(34)가 입력면(28)의 형태를 유지하여 광선(40)의 방식으로 손실되는 광의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 인덱스 매칭제(34)의 굴절율은 반사 손실을 감소시키기 위하여 코어(16)의 굴절율과 광 연결 소자(26)의 굴절율 사이의 값이다. 인덱스 매칭제(34)의 굴절율은 코어(16)의 표면으로부터 광을 굴절시킴으로써 광선(40)으로 도시된 형태의 손실을 감소시키도록, 코어(16)의 굴절율보다 대체적으로 크다.
접착성 인덱스 매칭층(34)을 사용하는 것에 대한 대안은 코어(16)내에 사용되는 물질로 된 단량체로 광 연결 소자의 입력 표면(28)을 코팅하는 것이다. 예를 들면, 코어(16)가 아크릴레이트 물질로 형성되면, 아크릴레이트 단량체가 입력면(28)에 사용된다. 광 연결 소자(26)가 코어(16)와 접촉하도록 위치되면, 이 단량체는 광 연결 소자(26)와 코어(16)간의 고정된 광 접촉을 형성하기 위하여, 예를 들면 자외선(UV) 광을 조사하는 것과 같은 경화가 된다.
종래 기술의 광 추출기에 비하여 제2 실시예의 이점은 제2 실시예의 FET(22)는 광 연결 소자(26)와 외부 부분(24)이 인덱스 매칭제(34)의 단 하나의 층만을 포함하는, 다른 물질로 형성되도록 한다는 것이다. 그에 비하여, 다른 물질들의 성분으로 형성된 종래 기술의 추출기는 2 층의 접착제를 포함한다. 종래 기술의 추출기의 제1 접착층은 광 연결 프리즘과 도파 코어사이에 있으며, 제2 접착층은 광 연결 소자와 외부 부분사이에 있다.
종래 기술의 광 추출기에 비하여 본 발명의 다른 이점은 본 발명은 종래 기술에서 필요했던 적어도 하나의 접착층을 생략하기 때문에, 제조 공정이 더 단순해 진다는 것이다. 또한, 적어도 하나의 접착층의 생략은 반사 표면이 전체 내부 반사로 작용할 때, 반사 품질을 저하시키는, 반사 표면(32)상의 접착제의 이동 가능성을 감소시킨다. 도 8은 프리즘(126)을 포함하는 종래 기술의 광 추출기가 접착층(134)에 의하여 도파관(116)에 부착되는 경우의 문제점을 도시하고 있다. 제2 접착층(135)은 프리즘(126)을 기판(124)에 부착시킨다. 접착제(136)의 일부는 종래 기술의 장치의 반사 표면(132)상에서 이동된다. 광선(139)이 반사 표면(132)에서 소망의 방향으로 반사하는 것과는 다르게, 반사 표면(132)상의 접착제(136)가 있는 영역에 입사하는 광(137)은 광 연결 소자(126) 외부로 투과된다. 더우기, 종래 기술의 장치는 다수의 물질 중간면과 광 산란 및 광 흡수의 증가로 인하여 광 손실이 크다.
도 3은 외부 부분(25)의 굴절율이 코어(16)의 굴절율보다 낮은 본 발명의 제3 실시예를 도시하고 있다. 결과적으로, 외부 부분(25)은 피복으로도 사용된다. 도 3의 FET(22)를 제조하기 위하여, 광 연결 소자(26)는 바람직하게는 먼저 코어(16)에 놓여지고, 외부 부분(25)이 코어(16)와 광 연결 소자(26) 둘레를 수축시키는 열 수축성 피복으로써 놓여진다. 결과적인 외부 부분(25)은 광 연결 소자들(26) 간의 중간 부분에 종래의 피복층을 형성하기 위하여 상기 중간 부분에서 코어(16)와 접촉한다. 광 연결 소자(26)는 인덱스 매칭제(34)의 접착층을 사용하거나, 여기에 설명된 다른 방법들을 사용하여 코어(16)에 부착된다. 도 3의 광섬유/FET 구조를 형성하기 위하여 대체적인 공정들도 사용될 수 있는 것으로 이해해야 한다. 예를 들면, 광 연결 소자(26)는 열 수축 장치로서 외부 부분(25)과 일체로 될 수 있다.
본 발명의 다른 중요한 양상은 도 4A 및 4B에 도시되어 있으며, 이 도면들은 탄력성있거나 압축성있는 물질로 광 연결 소자(26)를 제조한 효과를 보여주고 있다. 광 연결 소자(26)는 예를 들면 구형 부분의 볼록한 형태를 갖는다. 화살표로 표시된 방향으로 외부 부분(24)에 압력이 가해지면, 광 연결 소자(26)는 코어(16)와 접촉하는 입력면(28)의 영역을 증가시키기 위하여 코어(16)에 맞대어 밀려진다. FET(22)상에 압력을 가하는 것은 입력면(28)의 영역을 바꾸게 되므로, 코어로부터 추출된 광의 일부의 방향을 바꾼다. 그러므로, FET(22)는 연속 가변 압력 감지 스위치로서 사용가능하다.
광 연결 소자(26)는 코어(16)의 표면에 대하여 경사를 가지고 놓여있는 입력면의 일부를 가진 다른 압력 의존 특성을 나타내도록 설계된 것이다. 도시되어 있는 바와 같이, 도 4A 및 4B의 구형의 광 연결 소자(26)는 비교적 압축성있는 물질로 제조될 수 있으므로, 입력면(28)의 영역을 연속적으로 크게 변화하도록 한다. 입력면 영역에서의 변화는 압축성이 적은 물질을 사용하면 감소된다. 다른 형태가 광 연결 소자에 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 4C는 사다리꼴이며, 입력면(28)상에 볼록한 부분을 가진 형태의 광 연결 소자(26)를 도시하고 있다. 이 광 연결 소자(26)에 가해지는 압력을 증가시키는 것은 전체 입력면이 코어(16)에 맞대도록 압박될 때까지 입력면 영역의 연속적인 증가로 귀결된다. 압력을 더 증가시켜도 입력면(30)의 영역에서의 현저한 변화는 없다. 광 연결 소자(26)의 다른 대체적인 형태가 도 4D에 도시되어 있으며, 이 형태는 사다리꼴이지만, 입력면(28)이 코어(16)에 대하여 작은 각을 갖는다. 다른 압력 의존 특성은 광 연결 소자(26)의 형태와 물질 특성을 판단하여 선택될 수 있다.
압력 감지 광 연결 소자의 주기적 배열은 압력이 가해지지 않을 때 작은 접촉 영역을 가지며 압력이 가해질 때 큰 접촉 영역을 갖도록 설계된다. 광 연결 소자(26)가 적절하게 변형가능한 물질로 만들어지거나, 적절한 투과성 접착제가 입력면(28)과 코어(16)사이에 놓여지면, 압력 감지 광 연결 소자(26)의 접촉 영역은 조정되고 영구적으로 고정된다. 이러한 단발 조정은 필드 설치와 어떤 보호 적용시에 유용하다.
도 5A 및 5B는 본 발명을 실시하기 위한 대체적인 배열을 도시한다. 도 5A는 광 연결 소자(26)가 개개의 사다리꼴 프리즘의 배열로 실시되는 FET(22)를 도시한다. 이러한 실시는 예를 들면, 섬유(14)로부터 출력된 광이 섬유의 비교적 긴 길이에 걸쳐서, 균일할 필요가 있는 경우와 같은, 높은 광 연결 소자 밀도와 함께 저 추출율이 필요한 적용의 경우에 유용하다. 도 5B는 광 연결 소자(26)가 사다리꼴 횡단면을 가진 리브로 실시되는 FET(22)를 도시한다. 이러한 실시는 고 추출율을 필요하는 적용의 경우에 유용하다.
도 6A 및 도 6B는 FET(22)의 제1 실시예를 제조하는 바람직한 방법을 도시하고 있다. 도 6A는 FET(22)에 대응하는 소정의 기하 구조를 가진 양의 주형(positive molding)(50)을 도시한다. 분리가능한 수지가 이 양의 주형(50)과 접촉하게 되며 고온 처리되어 음의 주형(negative molding)(52)을 형성하기 위하여 분리된다. 분리가능한 수지의 예는 Toray Dow Corning Co.,Ltd.에 의하여 제조된 형판 실리콘 SE9555가 있다.
이소옥틸 아크릴레이트, 아크릴산 및 광개시자 성분을 소정 분량 함유한 단량체 성분을 포함하는 예비 성분이 교반 장치내에 충전되고, 교반에 의하여 자외선 중합된다. 이 단계에서, 부분 중합된 시럽을 준비하기 위하여 점성율이 100 내지 100,000 cps의 범위가 되도록 부분 중합이 수행된다. 소정량의 교차 결합제 단량체인, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트와, 부가적인 광개시자가 상기 시럽에 첨가되고, 그 생성물은 FET(22)의 선구물질 복합물을 준비하기 위하여 균일하게 혼합된다. 교반 장치의 내부는 일반적으로 광중합시에 질소 가스 등과 같은 비활성 가스로 정화된다. 이러한 중합 반응은 일반적으로 가열을 포함하지 않는다. 상기 시럽의 예는 이소옥틸 아크릴레이트의 90 비율과, 아크릴레이트산의 10 비율 및 광 개시자의 0.1 비율의 혼합물을 포함한다. 1,6-헥산디올 디아크릴레이트의 1 비율과 부가적인 광개시자의 0.2 비율이 부분 중합후에 상기 시럽에 더해진다.
도 6B에 도시된, 다음 단계는 선구물질 복합물(54)이 음의 주형(52)과 접촉하는 과정을 포함하며, 이 복합물은 투명막(56)으로 덮인다. 선구물질 복합물(54)은 UV 교차 결합으로 경화된다. 막(56)에 의해 전달된 UV 광은 선구물질 복합물(54)에 조사되어 경화를 완료하며, 음의 주형(52)과 막(56)이 제거된 후에, 압축성 FET(22)의 시트가 얻어진다. 100 mJ cm-2내지 1,000 mJ cm-2범위의 유량과, 300 nm 내지 400 nm 범위의 파장을 가진 UV 광이 경화를 위하여 바람직하게 사용된다.
투명막(56)은 산소를 차단하고 외부 부분(57)의 상부 표면을 평면화하기 위하여 사용된다. 이 막(56)은 또한 외부 부분(24)에 고정된 투명 기판으로 사용될 수 있다. 폴리에스테르와 같은 가요성 플라스틱이 이 막(56)에 사용될 수 있다.
외부 부분(58)의 두께는 선구물질 복합물(54)의 과잉량을 음의 주형(52)과 상부에 박막화된 막(56)으로 유출시킴으로써 제어된다. 주형(52), 선구물질(54) 및 막(56)은 함께 칼날 코팅기를 통해 지나가며, 이 칼날 코팅기의 간격은 소정의 거리로 고정되어 있다. 외부 부분(58)의 두께가 소망의 값으로 조정되도록, 과잉 선구물질 복합물은 압착되어 측면으로 배출된다.
대체적으로, 양의 주형(50)은 모래 유리판으로 형성될 수 있으며, 재사용가능한 음의 주형은 예를 들면 방출제(releasing agent)로 코팅된 금속으로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 FET(22)는 광 연결 소자(26)가 외부 부분(24)으로 사용되는 기판에 고정되는, 복합 구조를 갖는다. 외부 부분(24)은 통상적으로 폴리우레탄 막으로 형성된다. 광 연결 소자(26)는 자외선 광(68)에 노출시켜 경화되는 아크릴레이트, 또는 가열에 의하여 경화되는 우레탄 또는 실리콘 접착제를 포함하여, 투명한 경화가능한 물질로 형성될 수 있다.
도 7은 UV 경화가능한 아크릴레이트를 사용하여 FET(22)의 제2 실시예를 제조하는 방법을 도시한다. 제1 몸통(60)은 통상적으로 폴리우레탄으로 되어 있는 기판 시트(62)를 제1 핀치 몸체(64)에 제공하며, 이 시트(62)는 제1 핀치 롤러(64)와 주형 몸통(66) 사이에 끼여진다. 제2 핀치 롤러(68)는 제1 핀치 롤러(64)로부터 주형 몸통(66) 둘레의 대략 180°위치에 있으며, 여기서 시트(62)는 주형 몸통(66)에서 벗어나게 된다. 제1 및 제2 핀치 롤러(64,68)는 주형 몸통(66)과 밀접하게 접촉하여 그 사이에 시트(62)를 유지시킨다. 제2 몸통(70)은 주형 몸통(66)을 벗어난 후의 시트(62)를 전달받는다. 디스펜서(72)는 유동성의 투명하고 UV 경화가능한 수지(74)를 분배하여 이 수지(74)가 시트(62)와 주형 몸통(66)사이를 지나가도록 한다. 제1 및 제2 핀치 롤러(64, 68)사이의 시트(62)는 주형 몸통(66)상에 주형 표면(76)에 맞대어서 시트를 유지시킴으로써 수지를 성형한다. 주형 표면(76)은 광 연결 소자(26)를 성형하기 위한 형태를 갖는다. 제1 UV 광원(78)은 수지(74)의 적어도 부분적인 경화를 성취하기 위하여, 수지가 제1 및 제2 핀치 롤러(64,68)를 지나갈 때 수지(74)에 조사된다. 수지(74)는 시트(62)에 부착되어 제2 핀치 롤러(68)에서 주형 몸통(66)을 벗어나는 복합 FET(82)를 형성한다. 제2 UV 광원(84)은 계속되는 경화에 사용될 수 있다.
복합 구조로 형성된 FET(22)에서, FET(22)는 광 연결 소자(26)의 물질이 완전히 경화되어 소정의 유동성을 보유하기 전에 구성에서 제거될 수 있다. FET(22)는 광 연결 소자(26)와 코어(16)사이에 광 중간면(30)을 형성하기 위하여 코어(16)에 놓여진 후에, 그 자리에서 경화 공정이 완료된다.
본 발명의 도시된 실시예들에 대한 전술된 설명은 예시와 설명의 목적으로 제시된 것이다. 그러므로, 본 발명을 설명된 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다. 상기 설명을 고려하여 다양한 변경과 수정이 가능하다. 본 발명은 상기 상세한 설명에 의하여 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구항에 의하여 제한된다.
요약하면, 본 발명의 정면 추출 테이프는 사용자가 도파관으로부터 횡단하여 광을 추출하는 것을 가능하게 하는 것으로 설명된다. 이 정면 추출 테이프는 제조가 더 간단하며 종래 기술의 도파관 출력 추출기보다 굴절 손실이 적다. 부가적으로, 정면 추출 테이프는 상기 테이프가 압력 감지 출력을 발생시키도록, 압축성 물질을 사용하여 실시될 수 있다.

Claims (28)

  1. 출력 표면을 가진 광 도파 장치에 사용하기 위한 정면광 추출 테이프에 있어서,
    광 투과성 외부 부분과;
    이동을 위한 상기 광 투과성 외부 부분의 하부 표면과, 광을 수신하기 위한 광 도파 장치의 출력 표면과 접촉가능한 광 연결 소자의 입력 표면 및, 상기 광 투과성 외부 부분을 통해 광 연결 소자로 수신된 광을 반사시키도록 정렬된 광 연결 소자의 반사 표면에 접착제 없이 접촉된 불연속적으로 형성된 광 연결 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 정면광 추출 테이프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 연결 소자의 입력 표면은 상기 광 도파 장치상에 직접 광학 접촉을 형성하도록 변형가능한 정면광 추출 테이프.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광 연결 소자의 입력 표면은 상기 출력 표면에 대하여 경사진 부분을 포함하며, 정면광 추출 테이프에 가해지는 압력에 대응하여 변화가능하며 상기 출력 표면상에 접촉가능한 영역을 갖는 정면광 추출 테이프.
  4. 제3항에 있어서, 상기 출력 표면상에 접촉가능한 영역은 소정값으로 설정가능한 정면광 추출 테이프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광 연결 소자는 상기 광 도파 장치의 굴절율보다 크거나 같은 굴절율을 갖는 정면광 추출 테이프.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광 연결 소자는 상기 광 도파 장치의 굴절율보다 작고, 상기 광 도파 장치상의 피복층의 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 정면광 추출 테이프.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광 투과성 외부 부분은 상기 광 도파 장치의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지며, 상기 광 연결 소자에 근접한 영역에서 상기 광 도파 장치상에 접촉가능한 것을 특징으로 하는 정면광 추출 테이프.
  8. 출력 표면을 가진 광 도파 장치에 사용하기 위한 정면광 추출 테이프에 있어서,
    광 투과성 외부 부분과;
    이동을 위한 단일 구조체로서 상기 광 투과성 외부 부분의 하부 표면과, 광을 수신하기 위하여 광 도파 장치상에 직접 광학 접촉을 형성하도록 변형가능한 광 연결 소자의 입력 표면 및, 상기 광 투과성 외부 부분을 통해 광 연결 소자로 수신된 광을 반사시키도록 정렬된 광 연결 소자의 반사 표면상에 일체로 형성된 광 연결 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 정면광 추출 테이프.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광 연결 소자의 입력 표면은 상기 출력 표면에 대하여 경사진 부분을 포함하며, 정면광 추출 테이프에 가해지는 압력에 대응하여 변화가능하며 상기 출력 표면상에 접촉가능한 영역을 갖는 정면광 추출 테이프.
  10. 제9항에 있어서, 상기 출력 표면상에 접촉가능한 영역은 소정값으로 설정가능한 정면광 추출 테이프.
  11. 제8항에 있어서, 상기 광 연결 소자는 상기 광 도파 장치의 굴절율보다 크거나 같은 굴절율을 갖는 정면광 추출 테이프.
  12. 제8항에 있어서, 상기 광 연결 소자는 상기 광 도파 장치의 굴절율보다 작고, 상기 광 도파 장치의 피복층의 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 정면광 추출 테이프.
  13. 횡단 출력 광섬유 장치에 있어서,
    표면상에 출력 영역을 갖는 도파 코어와;
    상기 출력 영역상에 고정되며, 광 투과성 외부 부분 및 불연속적으로 형성된 광 연결 소자를 구비한 정면광 추출기를 포함하며, 상기 불연속적으로 형성된 광 연결 소자는 이동을 위한 상기 광 투과성 외부 부분의 하부 표면과, 광을 수신하기 위하여 출력 영역의 연결 부분에 접촉된 광 연결 소자의 입력 표면 및, 상기 광 투과성 외부 부분을 통해 광 연결 소자로 수신된 광을 반사시키도록 정렬된 광 연결 소자의 반사 표면에 접착제 없이 접촉되는 것을 특징으로 하는 횡단 출력 광섬유 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광 연결 소자의 입력 표면은 상기 광 도파 장치상에 직접 광학 접촉을 형성하도록 변형가능한 횡단 출력 광섬유 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 광 연결 소자의 입력 표면은 상기 도파 코어의 표면에 대하여 경사진 부분을 포함하며, 상기 정면광 추출기에 가해진 압력에 대응하여 변화가능하며 상기 출력 영역상에 접촉가능한 영역을 갖는 횡단 출력 광섬유 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 출력 영역상에 접촉가능한 영역은 소정의 값으로 설정가능한 횡단 출력 광섬유 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 광 연결 소자는 상기 도파 코어의 굴절율보다 크거나 같은 굴절율을 갖는 횡단 출력 광섬유 장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 도파 코어의 적어도 일부를 덮는 피복층을 더 포함하며, 상기 광 연결 소자는 상기 도파 코어의 굴절율보다 작으며, 상기 피복층의 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 횡단 출력 광섬유 장치.
  19. 제13항에 있어서, 상기 광 투과성 외부 부분은 상기 도파 코어의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지며, 상기 광 연결 소자에 인접한 영역에서 상기 도파 코어상에 접촉가능한 횡단 출력 광섬유 장치.
  20. 횡단 출력 광섬유 장치에 있어서,
    표면상에 출력 영역을 갖는 도파 코어와;
    상기 출력 영역상에 고정되며, 광 투과성 외부 표면 및 광 연결 소자를 구비한 정면광 추출기를 포함하며, 상기 광 연결 소자는 이동을 위한 단일 구조체로서 상기 광 투과성 외부 부분의 하부 표면과, 광을 수신하기 위하여 상기 도파 코어상에 직접 광학 접촉을 형성하도록 변형가능한 광 연결 소자의 입력 표면 및, 상기 광 투과성 외부 부분을 통해 광 연결 소자로 수신된 광을 반사시키도록 정렬된 광 연결 소자의 반사 표면상에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 횡단 출력 광섬유 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 광 연결 소자의 입력 표면은 상기 도파 코어의 표면에 대하여 경사진 부분을 포함하며, 상기 정면광 추출기에 가해진 압력에 대응하여 변화하며 상기 출력 영역상에 접촉가능한 영역을 갖는 횡단 출력 광섬유 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 출력 영역상에 접촉가능한 영역은 소정값으로 설정되는 횡단 출력 광섬유 장치.
  23. 제20항에 있어서, 상기 도파 코어의 적어도 일부를 덮는 피복층을 더 포함하며, 상기 광 연결 소자는 상기 광 도파 장치의 굴절율보다 작으며, 상기 피복층의 굴절율보다 큰 굴절율을 갖는 횡단 출력 광섬유 장치.
  24. 제20항에 있어서, 상기 광 연결 소자는 상기 도파 코어의 굴절율보다 크거나 같은 굴절율을 갖는 횡단 출력 광섬유 장치.
  25. 정면광 추출 테이프의 제조 방법에 있어서,
    광 연결 소자의 주형을 경화되지 않은 중합체 물질로 충전하는 단계와;
    상기 중합체 물질과 접촉하여 상기 정면 추출 테이프의 외부 부분을 형성하도록 기판을 놓는 단계와;
    상기 광 연결 소자를 접착제없이 물질 중간면에서 상기 기판에 고정시키고, 상기 광 연결 소자상에 입력 표면을 상기 기판으로부터 떨어져서 정면에 형성시키며, 수신된 광을 반사하도록 광 연결 소자상에 반사 표면을 형성하기 위하여, 상기 중합체 물질을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정면광 추출 테이프의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 주형으로부터 상기 정면광 추출 테이프를 제거하는 상기 중합체 물질을 부분적으로 경화시키는 단계와, 상기 입력 표면과 도파 표면사이에 직접 광학 접촉을 형성하도록 상기 정면광 추출 테이프를 도파 표면에 제공하는 단계와, 상기 중합체 물질을 계속해서 경화시키는 단계를 더 포함하는 정면광 추출 테이프의 제조 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 주형으로부터 상기 정면광 추출 테이프를 제거하는 단계와, 사전선택된 물질의 경화되지 않은 수지를 상기 광 연결 소자의 입력면에 제공하는 단계와, 상기 입력면과 도파 코어사이에 광학 접촉을 형성하도록 상기 정면광 추출 테이프를 사전선택된 물질로 형성된 도파 코어에 제공하는 단계와, 상기 사전선택된 물질을 경화시키는 단계를 더 포함하는 정면광 추출 테이프의 제조 방법.
  28. 정면광 추출 테이프의 제조 방법에 있어서,
    하부 표면을 갖는 외부 부분과 일체로 광 연결 소자를 성형하기 위한 형태이며, 상기 광 연결 소자는 상기 외부 부분과 떨어져 있는 입력 표면과 광 연결 소자상의 반사 표면을 갖도록 상기 하부 표면상에 일체로 성형되는, 정면광 추출 테이프를 위한 음의 주형을 액체 접착제로 충전시키는 단계와;
    상기 접착제가 상기 주형으로부터 추출될 때의 성형된 형태를 반드시 유지하도록, 상기 접착제를 적어도 부분적으로 경화시키는 단계와;
    상기 입력 표면과 반사 표면을 유지시키기 위하여 상기 주형으로부터 상기 접착제를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정면광 추출 테이프의 제조 방법.
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