KR20010080687A - 관으로 싸인 섬유 격자 - Google Patents

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KR20010080687A
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베일리티모시제이.
밀러매튜비이.
설리반제임스엠.
데이비스마이클에이.
오글피터
커세이알랜디이.
퍼트남마틴에이.
브루카토로버트엔.
샌더스폴이이.
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Abstract

하나 이상의 브래그 격자(12)를 가지며 유리 모세관(20) 내부에 매설된 광섬유(10)를 포함하는 관으로 싸인 섬유 격자가 제공된다. 빛(14)이 격자(12)로 입사하여 반사 파장 λ1 으로 빛(16)이 반사된다. 관(20)의 형상은 기타의 형상(예를 들면, "개뼉다귀"형상)일 수 있고 및/또는 둘 이상의 동심인 관이 사용될 수 있거나 둘 이상의 격자 또는 격자쌍들이 사용될 수 있다. 섬유(10)는 적어도 한쌍의 격자들(150,152) 사이에서 도핑되고 관(20)으로 싸여 관으로 싸인 압축 조정된 섬유 레이저를 형성할 수 있고 또는 격자(12) 또는 격자들(150,152)이 관으로 싸인 DFB 레이저로서 구성될 수 있다. 또한, 관(20)은 섬유(10)를 위한 변형 제거를 위해서 섬유로부터 테이퍼되어 나간 내부 영역(22)을 가지거나, 또는 섬유(10)쪽으로 감소되는 외부 기하구조를 가지며 섬유 인장 강도를 향상시키는 테이퍼부(27)를 가질 수 있다. 또한, 관으로 싸인 격자(12)는, 관(20)이 격자(12)가 위치한 곳에서 섬유(10)에 접합하는 위치에서 증가된 피복 직경을 가지게 됨에 따라, 섬유 코어로부터 피복으로의 낮은 모드 커플링을 나타낸다.

Description

관으로 싸인 섬유 격자{TUBE-ENCASED FIBER GRATING}
[관련출원의 참조]
본원은 1998. 12. 4.에 출원된 미국 특허 출원 09/205,943 호의 부분 계속 출원으로 "관으로 싸인 섬유 격자"라는 명칭으로 1999. 9. 20에 출원된 미국 특허 출원 09/399,495 호의 부분 계속 출원이다. 또한, 함께 출원되어 미국 특허 출원계속 중인 일련번호 (사이드라 서류 번호 CC-0036B)인 "브래그 격자 압력 센서"; 일련번호 (사이드라 서류 번호 CC-0128B)인 "변형-고립된 브래그 격자 온도 센서(Strain-Isolated Bragg Grating Temperature Sensor)"; 및 일련번호 (사이드라 서류 번호 CC-0146B)인 "압력-고립된 브래그 격자 온도 센서" 는 여기에 게시된 주제와 관련된 주제를 담고 있다.
본 발명을 이해하기 위해 필요한 한도에서 참조문헌으로 본원에 통합된, 멜쯔 등에게 부여된 미국 특허 4,806,012 호, "분산되고, 공간적으로 해상하는 광섬유 스트레인 게이지(Dirtributed, Spatially Resolving Optical Fiber Starin Gauge)"와 모레이에게 부여된 미국 특허 4,996,419 호 "분산된 다중화 광섬유 브래그 격자 센서 설비(Distributed Multiplexed Optical Fiber Bragg Grating SensorArrangement)"에 기술되어 있는 바와 같이, 온도나 변형률과 같은 파라미터들을 감지하기 위해서 광섬유에 매입된 브래그 격자가 사용될 수 있다는 것은 섬유광학 분야에서는 공지의 사항이다. 역시 본 발명을 이해하기 위해 필요한 한도에서 참조문헌으로 본원에 통합된, 모레이 등에게 부여된 미국 특허 5,469,520 호, "압축 가변된 섬유 격자(Compression Tuned Fiber Grating)"와 볼 등에게 부여된 미국 특허 5,691,999 호, "압축 가변된 섬유 레이저"에 각각 기술되어 있는 바와 같이, 섬유 격자가 가변 필터(tunable filter) 또는 가변 섬유 레이저로 작동하도록 사용될 수 있다는 것도 공지의 사항이다.
그러나, 섬유 격자는 그 자체로만 압축되는 경우에는 섬유가 좌굴된다. 섬유 좌굴(fiber buckling)을 방지하기 위하여 사용되는 기술 중 하나는 섬유 및 격자 주위에 미끄럼 페룰(sliding ferrule)을 사용하고, 상기 페룰 및 섬유를 가이드, 정렬 및 가두기 위한 기계적인 구조물에 상기 페룰을 위치시키는 것이다. 그러한 기술은 앞서 말한 미국 특허 5,469,520 호 및 5,691,999 호에 기술되어 있다. 그러나, 상기 미끄럼 페룰 및 기계적인 구조물이 없이도 섬유 격자가 좌굴되지 않고 압축될 수 있게 하는 구성을 얻을 수 있다면 바람직할 것이다.
광섬유 내의 브래그 격자는 광섬유 코어와 피복 모드간의 원치 않는 커플링을 초래할 수 있다는 것이 또한 공지되어 있다. 상기 양 모드간에 모드 필드가 겹치는 것이 클수록 상기 커플링은 더 크다. 이러한 커플링은 섬유 내에서의 원치 않는 광손실을 초래한다.
본 발명은 섬유 격자, 특히 관으로 싸인 섬유 격자에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 관으로 싸인 섬유 격자의 측면도이다.
도 2는 관의 기하구조가 변경된, 본 발명에 따른 관으로 싸인 섬유 격자의 측면도이다.
도 3은 관의 기하구조가 다르게 변경된, 본 발명에 따른 관으로 싸인 섬유 격자의 측면도이다.
도 4는 관의 기하구조가 또 다르게 변경된, 본 발명에 따른 관으로 싸인 섬유 격자의 측면도이다.
도 5는 격자 주위로 둘 이상의 관을 갖는 본 발명에 따른 유리로 싸인 섬유격자의 측면도이다.
도 6은 관이 격자 영역의 길이방향 반대쪽 단부들에서 접합된 본 발명에 따른 관으로 싸인 섬유 격자의 측면도이다.
도 7은 관이 격자 영역의 길이방향 반대쪽 단부들에서 접합된, 다른 본 발명에 따른 관으로 싸인 섬유 격자의 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따라 섬유 상의 둘 이상의 격자가 관으로 싸인 것을 보이는 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따라 별도의 두개의 광섬유 상의 두개의 섬유 격자가 공통의 관으로 싸인 것을 보이는 측면도이다.
도 10은 도 9의 실시예의 끝면도(end view)이다.
도 11은 본 발명에 따라 별도의 두개의 광섬유 상의 두개의 섬유 격자가 이격되어 공통의 관으로 싸인 것을 보이는 끝면도이다.
도 12는 격자 길이에 걸쳐서만 관이 섬유에 접합된 본 발명에 따른 관으로 싸인 섬유 격자의 측면도이다.
도 13은 본 발명에 따라 유리관으로 섬유를 싸는 공정을 보인다.
도 14는 본 발명에 따른 관으로 싸인 가변 섬유 DFB 레이저의 측면도이다.
도 15는 피복 모드 커플링을 보이는 표준 광섬유 내 격자의 광전송 프로파일 그래프.
도 16은 감소된 피복 모드 커플링을 보이는 본 발명에 따른 관으로 싸인 섬유 격자의 광전송 프로파일 그래프.
본 발명의 목적은 미끄럼 페룰이나 기계적 지지 구조물이 없이도 격자가 압축되어 사용될 수 있도록 하는, 및/또는 코어와 피복간의 커플링을 감소시키기에 적합한 섬유 격자 구조를 제공하는 것을 포함한다.
본 발명에 따라, 하나 이상의 반사 요소가 내부에 매설된 광섬유와, 관을 포함하여 구성되며, 상기 관은 상기 광섬유 및 반사요소를 관의 길이방향축을 따라 내부에 담고 있으며 광섬유의 일부분 이상에 접합되어 있는, 관으로 싸인 광섬유 반사 요소가 제공된다.
본 발명에 따라 추가적으로, 상기 관은 유리 물질(glass material)로 만들어진다. 본 발명에 따라 추가적으로, 상기 관은 상기 반사 요소가 위치되어 있는 광섬유 부분에 접합된다. 또한 추가적으로, 상기 관은 반사 요소의 길이방향 반대 쪽들(opposite axial sides) 광섬유 부분에 접합된다.
본 발명은 모세관으로 싸이고 모세관의 한 부분 이상에 접합된 섬유 격자와 그의 제조 방법을 제공한다. 상기 관은 유리 섬유를 감싸기 위한 유리 물질로 만들어 질 수 있다. 상기 싸여진 격자는 섬유의 좌굴 없이 격자가 압축될 수 있도록 허용한다. 또한, 섬유의 다른 부분의 변형으로부터 격자가 변형 고립되도록 한다. 또한, 본 발명은, 예를 들어 파라미터 감지 또는 파장 튜닝과 같은, 섬유 격자 압축이 사용되는 다양한 응용분야에 사용될 수 있다. 그리고, 격자가 위치된 섬유에 관이 접합되는 위치에서 피복의 효과적인 증가된 직경으로 인해 본 발명은 섬유 코어 모드로부터 피복 모드로의 낮아진 모드 커플링을 나타낸다.
상기 격자는 섬유가 관으로 싸이기 전 또는 후에 섬유 내에 매설(또는 임프린트(imprint))될 수 있다. 섬유가 관으로 싸이고 관에 접합되도록, 상기 관은 가열되어 섬유 둘레로 함몰될(be collapsed) 수 있다.
또한, 하나 이상의 격자들, 섬유 레이저들, 또는 복수개의 섬유들이 관으로 싸일 수 있다. 상기 격자(들) 또는 레이저(들)은 격자 영역에서 및/또는 격자에 가까운 또는 격자로부터 소정(predetermined) 거리 만큼 떨어진, 격자 영역의 길이방향 반대쪽 단부들에서, 관이 섬유에 접합되도록 함에 의해서 관으로 "싸인다(encased)". 상기 격자(들) 또는 레이저(들)은 관 내부 또는 부분적으로 내부에서 또는 관의 외부 표면에 접합될 수 있다.
본 발명의 전술한 목적 및 기타 목적과, 특징들 및 이점들은 뒤따르는 본 발명 실시예들의 상세한 설명을 통해서 보다 분명해 질 것이다.
도 1을 참조하면, 관으로 싸인 브래그 격자는 공지된 광도파로(10), 예를 들면, 표준 전기전송 싱글모드 광섬유를 포함하며, 상기 섬유(10) 내부에 브래그 격자(12)가 찍혀(또는 매설되어) 있다. 상기 섬유(10)는 약 125마이크론의 외경을 가지며 빛(14)이 섬유(10)를 따라서 전파되도록 허용하기 위하여 공지된 적정한 도펀트를 함유한 실리카 유리(SiO2)로 구성된다. 상기 격자(12)는, 본 발명을 이해하는데 필요한 한도에서 참조문헌으로 본원에 통합된, 글렌 등에게 부여된 미국 특허 4,725,110 호 및 4,807,950 호, "광섬유 내부에 격자를 찍는 방법" 및 글렌에게 부여된 미국 특허 5,388,173 호, "광섬유 내에 비주기적인 격자를 형성하는 방법 및 장치"에 기술된 것과 유사하다. 그러나, 원하는 경우에는, 섬유(28) 내에 매설된, 에칭된, 임프린트 또는 다르게 형성된 임의의 파장-가변 격자 또는 반사 요소가 사용될 수 있다. 여기에서 사용된 "격자"라는 용어는 임의의 그러한 반사 요소를 의미한다. 또한, 상기 반사 요소(또는 격자)(12)는 빛의 반사 및/또는 전송에 사용될 수 있다.
원하는 경우에는 상기 광섬유 즉 도파로(10)를 위해서 다른 재료 및 치수가 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 섬유(10)는 실리카 유리, 포스페이트 유리, 기타의 유리 같은 임의의 유리로 만들어 질 수 있고, 또는 유리와 합성수지로 또는 합성수지로만 만들어 질 수 있다. 고온에서의 적용을 위해서는, 유리 물질로 만들어진 광섬유가 바람직하다. 또한, 상기 섬유(10)는 80마이크론 또는 기타의 외경을 가질 수 있다. 나아가, 광섬유 대신에 임의의 광도파로가 사용될 수 있는데, 예를들면, 다중 모드(multi-mode), 복굴절성, 편광 유지성(ploarization maintaining), 편광성(polarizing), 다중 코어(multi-core), 또는 다중 피복(multi-cladding) 광도파로가 사용될 수 있고, 또는 도파로가 직사각형으로 생긴 평탄한(flat) 혹은 평평한(planar) 도파로 혹은 기타의 도파로가 사용될 수 있다. 여기에서 사용된 "섬유"라는 용어는 위에서 기술된 도파로들을 포함한다.
빛(14)이 격자(12)로 입사되면 격자는 선(16)으로 표시된 바와 같이 반사파장 λb 를 중앙으로 하는 소정 파장대역(wavelength band)을 갖는 그 일부를 반사하며, 선(18)로 표시된 바와 같이 입사광(14)의 나머지 파장들(소정의 파장 범위 내)을 통과시킨다.
내부에 격자(12)를 갖는 섬유(10)는, 약 3 mm의 외경(d1)과 약 10 mm의 길이(L1)을 갖는 원통형 유리 모세관(20)의 일부분으로 싸이고 접합된다. 상기 격자(12)는 약 5 mm의 길이(Lg)를 갖는다. 또는, 관(20)의 길이(L1)와 격자(12) 길이(Lg)는, 더 긴 격자 혹은 더 짧은 관을 사용하는 등에 의해, 거의 동일할 수도 있다. 관(20) 및 격자(12)에 대한 다른 크기 및 길이가 사용될 수도 있다. 또한, 섬유(10) 및 격자(12)는 관(20)의 중앙에서 접합될 필요가 없고 관(20)의 어디에서나 접합될 수 있다. 또한, 관(20)은 전체 길이(L1)에 걸쳐서 섬유(10)에 접합될 필요가 없다.
관(20)은 자연 수정 혹은 합성 수정, 용융(fused) 실리카, 실리카(SiO2), 코
닝사의 파이렉스®(Pyrex®)(붕규산염), 또는 코닝사의 바이코®(Vycor®)(약 95%의 실리카 및 5%의 산화붕소 등의 구성물), 또는 기타의 유리와 같은 유리 물질로 만들어진다. 관은, 관(20)(또는 관 구멍 내경표면)이 광섬유(10)의 외부표면(또는 피복)에 접합되어서(즉, 함께 분자간 결합을 형성, 또는 함께 녹아서) 관(20) 내경과 섬유(10) 외경 사이의 경계 표면이 거의 사라지도록(즉, 관의 (20) 내경이 섬유(10)의 피복과 구별될 수 없도록) 되는 물질로 만들어져야 한다.
관(20)의 섬유(10)에 대한 열팽창이 넓은 범위에 걸쳐서 잘 맞도록 하기 위해서, 관(20) 물질의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion, CTE)는 섬유(10) 물질의 CTE와 거의 일치해야 하며, 예를 들면 용융 실리카 관 및 광섬유와 같은 경우이다. 일반적으로, 유리 물질의 융점이 낮을수록, CTE는 더 높다. 따라서, 실리카 섬유(높은 융점과 낮은 CTE를 가지는)용으로 다른 유리 물질, 예를 들어 파이렉스®나 바이코®(낮은 융점과 높은 CTE를 가지는)로 만들어진 관을 사용하는 것은 관(20)과 섬유(10)간에 온도에 대한 열팽창 불일치를 낳게 된다. 그러나, 아래에서 좀더 기술하는 바와 같이, 섬유(10)의 CTE가 관(20)의 CTE에 일치할(match) 것을 본 발명에서 요하는 것은 아니다.
섬유(10)가 관(20)을 빠져나가는 관(20)의 길이방향 양단은 섬유(10)를 위한 변형 제거(strain relief) 및 기타의 이유로 섬유(10)로부터 떨어져 내향으로 테이퍼된 내부 영역(22)을 가질 수 있다. 그 경우에는, 관(20)과 섬유(10) 사이의 공간(28)이, 폴리이미드, 실리콘(silicone), 기타 물질과 같은 변형 제거 충진재로 충진될 수 있다. 또한, 관(20)은 미도시된 다른 부품과 어울리도록 관(20)을 위한시트를 제공하기 위해서 및/또는 관(20) 상의 힘 각도들(force angles)을 조절하기 위해서 혹은 기타의 이유로 테이퍼된 외부 모서리(24)를 가질 수 있다. 테이퍼된 모서리(24)의 각도는 원하는 기능을 달성할 수 있도록 설정된다. 관(20)의 단면은 원형 이외의 형상, 예를 들면, 정사각형, 직사각형, 타원형, 조개껍질형(clam-shell), 또는 기타의 형상을 가질 수 있고, 직사각형이 아닌 측단면, 예를 들면, 원형, 정사각형, 타원형, 조개껍질형, 또는 기타의 형상을 가질 수 있다.
또 다르게는, 상기 내부 테이퍼 영역(22)을 가지는 대신에, 점선 27로 보여진 바와 같이, 관(20)의 길이방향 일단 또는 양단이 섬유(10)쪽으로 감소되는 외부 기하구조를 갖는 외부 테이퍼부를 가질 수도 있다(도 12와 관련하여 보다 상세히 논의됨). 이러한 외부 테이퍼부(27)는, 섬유(10)가 길이방향으로 당겨지는 경우에 섬유(10)가 관(20)을 빠져나가는 경계근처에서 보다 향상된 당김 강도, 예를 들어 섬유가 길이방향으로 당겨지는 경우에 6 lbf 또는 그 이상을 제공하는 것으로 판명되었다
섬유(10)가 관(20)을 빠져나가는 곳에서, 섬유(10)의 외부 표면을 손상으로부터 보호하기 위해서 섬유(10)는 외부 보호용 완충층(21)을 가질 수 있다. 이 완충층(21)은 폴리이미드, 실리콘(silicone), 테프론®(Teflon®)(폴리테트라풀루로에틸렌), 탄소, 금, 및/또는 니켈로 만들어질 수 있고, 약 25마이크론의 두께를 갖는다. 완충층(21)을 위해서 다른 두께 및 완충재가 사용될 수 있다. 만약 내부 테이퍼 영역(22)이 사용되고 그것이 충분히 크다면, 상기 완충층(21)은 상기 영역(22) 내부로 삽입되어서 벌거벗은 섬유(bare fiber)에서 완충 섬유로의 전이부를 제공할 수 있다. 또 다르게는, 만약 관(20)의 길이방향 단부가 외부 테이퍼부(27)를 갖는 다면, 상기 완충층(21)은 섬유가 관(20)의 테이퍼부(27)를 빠져나오는 곳에서 시작된다. 만약 완충층(21)이 섬유가 빠져나온 지점 이후에서 시작한다면, 섬유(10)의 노출된 벌거벗은 부분은, 관(20) 외부의 임의의 벌거벗은 섬유를 커버하고 또한 완충층(21) 및/또는 관(20)의 다른 기하구조로 형성된 길이방향 단부와 겹칠 수 있는 추가적인 완충층(미도시)으로 재코팅될 수 있다.
섬유(10)를 관(20)으로 싸고 접합하기 위해서, 관(20)은, 이하에서 논의되는 바와 같이, 가열되고, 격자(12) 주위로 함몰되고(collapse) 접합될 수 있다.
브래그 격자(12)는 모세관(20)이 섬유(10) 및 격자(12) 둘레를 싸기 전 혹은 후에 섬유(10) 내에 형성될(impress) 수 있다.
여기에 보여진 임의의 실시예에 대해서, 섬유(10) 및/또는 격자(12)는, 섬유(10) 및/또는 격자(12)에 대한 초기 예비 변형(압축 또는 인장)을 갖고 있는 혹은 갖고 있지 않은 관(20)에 접합될 수 있다. 예를 들면, 만약 파이렉스® 또는 섬유(10)의 열팽창계수보다 큰 열팽창계수를 갖는 기타의 유리가 관(20)으로 사용된다면, 관(20)이 가열되어 섬유에 접합되고 그 다음에 냉각될 때, 격자(12)는 관(20)에 의해서 압축상태에 놓인다. 또 다르게는, 섬유 격자(12)는 관 가열 및 접합 공정시 격자를 인장하는 것에 의해서 인장상태로 관(20)으로 싸일 수 있다. 또한, 섬유 격자(12)는 격자(12)에 대한 인장이나 압축이 없도록 관(20)으로 싸일 수 있다.
만약 격자(12)가 관(20)이 격자(12) 둘레를 싼 후에 섬유(10)에 형성된다면,1998년 12월 4일에 출원되어 함께 계속중인 미국 특허 출원 일련번호 (사이드라 서류번호 CC-0130), "관으로 싸인 브래그 격자를 형성하기 위한 방법 및 장치" 에서 기술된 바와 같이 격자(12)가 관(20)을 통해서 섬유(10) 내부로 쓰여질(be written) 수 있다.
만약 격자(12)가 관(20)이 격자(12) 둘레를 싸기전에 섬유(10)에 형성된다면, 격자가 고온에 노출되었을 때 발생될 수 있는 현상인 격자(12) 반사성(reflectivity)이 요망되는 수준 아래로 약화되는 현상이 없이 유리관(20)이 말랑하게 되어 광섬유(10)에 접합될 수 있도록 모세관(20)의 융점은 충분히 낮아야만 한다. 따라서 수정 섬유의 융점 보다 낮은 융점을 갖는 파이렉스® 또는 동등한 유리로 만들어진 모세관이 이러한 목적에 적합하다. 만약 섬유(10)의 CTE보다 큰 CTE를 갖는 파이렉스® 또는 다른 유리가 관(20)으로 사용된다면, 관(20)이 가열되어 섬유에 접합되고 그 다음 냉각될 때, 격자는 관(20)에 의해서 압축상태에 놓인다. 또 다르게는, 관의 가열 및 접합 공정시에 격자를 인장하는 것에 의해서 섬유 격자(12)는 인장상태로 관(20)으로 싸일 수 있다. 또한, 섬유 격자(12)는 격자(12)의 인장이나 압축이 없도록 관(20)으로 싸일 수 있다.
도 2를 참조하면, 모세관(20)은 그 응용에 따라 다양한 기하구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 관(20)은 협소한 중앙부(30)와 확대된 외측부(32)를 갖는 "개뼉다귀(dogbone)" 형상을 가질 수 있다. 상기 협소부(30)는 약 2 mm의 외경(d2)과, 약 9.25 mm의 길이(L2)를 갖는다. 상기 확대부(32)는 약 4 mm의 외경(d3)과 약 6.35 mm의 길이(L3)를 갖는다. 상기 협소부 및 확대부(30,32)에 대해 다른길이(L2, L3)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 길이(L3)는 6.36 mm보다 훨씬 더 커서 예를 들면 25.4 mm 보다 클 수 있고 또는 6.36 mm 보다 훨씬 작을 수 있다. 대안적인 치수는 d2 = 1 mm, d3 = 3 mm, L3 = 4 mm, L2 = 7.37 mm 이다. 응용에 따라 원하는 경우에는 다른 치수가 사용될 수 있다.
상기 개뼉다귀 형상은, 함께 계속중인 미국 특허 출원 일련번호 (사이드라 서류번호 CC-0036B), "섬유 격자 압력 센서"에 기술되어 있는 바와 같은 압축에 기초한 힘(compression-based force) 또는 압력 센서 응용에서 사용되는 경우에 또는 인장 구성에서 관(20)을 잡기 위하여 사용되는 경우에, 또는 계속 중인 미국 특허 출원 일련번호 (사이드라 서류번호 CC-0129B), "압축 조정된(tuned) 섬유 격자 및 레이저"에 기술되어 있는 바와 같은 압축에 기초한 가변(tunable) 격자 및 레이저 응용에서 또는 기타의 응용에서, 향상된 힘에 대한 격자 파장 이동 민감도(increased force to grating wavelength shift sensitivity)를 제공하는데 사용될 수 있다. 또한, 개뼉다귀를 위한 치수는 요망되는 양의 민감도를 얻기 위해서 용이하게 조정가능하다.
확대부(32)의 내측 전이 영역(33)은 날카로운 모서리(sharp edge)로 형성되거나 또는 점선(34)로 표시된 바와 같이 굴곡될 수 있다. 굴곡된 기하구조(34)는 날카로운 모서리의 경우보다 응력 집중부(stress risers)가 적으며 따라서 파손 위험성을 저감시킨다. 또한, 관(20)의 확대부(32)는, 앞에서 논의한 바와 같이, 관의 단부에 내부 테이퍼 영역(22) 또는 외부 테이퍼부(27)를 가질 수 있다. 추가적으로, 상기 확대부(32)는 앞에서 논의한 바와 같이 테이퍼된 외부 모서리(24)를 가질수 있다.
또한, 개뼉다귀 기하구조는 대칭일 필요가 없어, 예를 들면 두 확대부(32)의 길이 L3는 원하는 경우에는 다를 수 있다. 또 다르게는, 상기 개뼉다귀는 두개의 확대부(32)를 갖는 대신 협소부(30)의 한쪽에만 하나의 확대부(32)가 있고 반대쪽은 전에 논의된 바와 같은 테이퍼된 외부 모서리(24)를 가질 수 있는 곧은 가장자리(37)를 가질 수 있다. 그러한 경우에는, 개뼉다귀는 측면 형상이 "T"자 형이 된다. 그러한 한쪽에만 확대부가 붙은 개뼉다귀도 여기에서는 "개뼉다귀"형상으로 칭해질 것이다. 개뼉다귀 형상 대신에, 향상된 변형 민감도를 제공하는 또는 관에 대한 힘 각도를 조정하는 또는 기타 바람직한 특성들을 제공하는 다른 기하구조가 사용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 모세관(20)을 위한 또 다른 기하구조는 길이방향으로 연장된 기타의 기하구조물을 가질 수 있다. 보다 상세히는, 관(20)의 왼쪽편은 단부에 테이퍼부(27)를 가질 수 있는 길이방향 연장부(36)를 가진다. 또한, 관(20)의 오른쪽편은 다른 길이방향 연장부(36) 보다 길고 그 단부에 테이퍼부(27)를 가질 수 있는 길이방향 연장부(51)를 가질 수 있다. 추가적으로, 상기 길이방향 연장부(36,51)의 하나 또는 둘 내의 섬유(10)는 각각 격자(52,50)을 가질 수 있다. 도 3의 관(20)에 대한 치수의 예는 다음과 같으며, 다른 치수들이 사용될 수 있다. 상세히는, L6는 약 26.7 mm, L7은 약 11.66 mm, L8은 약 12.7 mm, L9는 약 2.29 mm, d7은 약 0.813mm 이고 d2, d3 및 기타 개뼉다귀의 치수는 앞서 논의되었다. 상기 긴 길이방향 연장부(51)는 개뼉다귀 또는 관(20)을 위한 기타의 형상을 만들기위한 여기서 논의되는 방법으로 만들어질 수 있고 또는 섬유(10)가 관(20)으로 싸이기 전 또는 후에 53 위치에서 확대부(32)에 길이방향 연장부(51)를 접합하는 것에 의해 또는 기타의 방법으로 만들어질 수 있다. 또 다르게는, 도 3에 도시된 길이방향 연장부(51)를 갖는 관(20)은 두개의 관으로 만들어질 수 있는 바, 도 5와 관련하여 논의되는 것과 유사하게 길이 L6를 갖는 내측 관이 구멍(58)을 통해 개뼉다귀 부(30,32)로 미끄러져 통과하여 접합된다.
여기서 기술되는 임의의 실시예에 대한 치수, 기하구조 및 재료들은 단순히 설명을 위한 목적이므로, 응용에 따라, 크기, 성능, 제조상의 또는 디자인 상의 요구 및 기타의 요인에 따라, 여기서 교시를 참조하여 기타의 치수, 기하구조 및 재료가 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 길이방향 연장부(51)는 격자(50)가 위치된 근방에서 섬유(10)에 접합되고 길이방향 연장부(51) 단부 부근 영역(90)에서는 섬유(10)에 접합되지 않을 수 있다. 그 경우에는, 상기 영역(90)은 에폭시 또는 앞서 논의된 기타의 충진재로 충진될 수 있다. 영역(90) 내의 관(20) 내경(d6)는 광섬유(10)의 직경, 예를 들어, 125.01 내지 135 마이크론 보다 약 0.01 내지 10 마이크론 크다. 원하는 경우에는 다른 내경 및 치수들이 사용될 수 있다. 길이방향 연장부(51)를 섬유(10)가 빠져나가는 위치에서, 앞서 논의한 바와 같이, 섬유(10)는 섬유의 외부 표면을 손상으로부터 보호하기 위하여 외부 보호층(21)을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 둘 이상의 동심관이 함께 접합되어 본 발명의 관으로 싸인 격자에서의 관(20)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 약 0.5 mm(0.0197 in.)의외경(d4)을 갖는 작은 내측 모세관(180)이 앞서 논의된 직경(d1)을 갖는 큰 외측 모세관(182)의 내부에 위치되고, 상기 두 관(180,182)이 함께 접합될 수 있다. 작은 관(180)의 일단 또는 양단은 섬유(10) 둘레로 축소되어서 테이퍼부(27)를 형성할 수 있다. 원하는 경우에는 내측 및 외측 관의 직경 d1, d4로 다른 값들이 사용될 수 있다. 또한, 세개 이상의 모세관들이 사용될 수도 있다. 관의 재료는 온도에 대한 열팽창 불일치를 최소화하기 위하여 동일한 재료일 수 있다. 또한, 외측 관(182)의 형상은 점선(184)로 표시된 바와 같이 개뼉다귀 형상일 수 있고, 또는 앞서 논의된 기타의 형상일 수 있다. 또 다르게는, 점선(186)으로 도시된 바와 같이, 두개의 별도의 관(188,190)을 격자(12)의 길이방향 반대쪽에서 내측 관(180)에 접합하는 것에 의해서 개뼉다귀 형상이 만들어질 수도 있다.
또 다르게는, 도 6 및 7을 참조하면, 관(20)은 격자(12)에 인접하여 또는 소정 거리(L10) 격자로부터 이격되어 격자(12)의 길이방향 반대쪽 단부상의 섬유(10)에 접합될 수 있으며, 여기서 L10은 임의의 원하는 길이 또는 격자의 가장자리(L10=0)일 수 있다. 상세히는, 관(20)의 영역(200)은 섬유(10)에 접합되고 격자(12)를 둘러싸는 관의 중앙부(202)는 섬유(10)에 접합되지 않는다. 격자(12) 둘레의 상기 영역(202)는 대기압 상태의 공기를 포함하거나 또는 진공으로(또는 다른 압력 상태로) 될 수 있고 또는 부분적으로 또는 전체적으로 에폭시와 같은 접착제로, 또는 폴리머 또는 실리콘 또는 기타의 재료로 충진될 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 관(20)의 내경(d6)은 광섬유(10)의 직경, 예를 들면 125.01 내지 135마이크론 보다 0.01 내지 10 마이크론 크다. 그러나 다른 직경들도사용가능한데, 관(20)이 길이방향으로 압축될 때 섬유 좌굴을 방지하는 것을 돕기 위해서는 직경(d6)는 섬유 외경에 가능한한 가까와야 한다.또한, 거리(L10)은 격자 양쪽에서 대칭일 필요가 없다. 도 7을 참조하면, 또 다르게는, 두개의 별도의 관(210,212)을 격자(12)의 양 반대쪽에 접합한 다음 외측 관(214)을 상기 관(210,212)를 가로질러 접합하는 것에 의해서 동일한 결과가 얻어질 수 있다. 또 다르게는, 점선(216)으로 도시된 바와 같이, 상기 관들(210,212)은 외측 관(214)의 단부를 넘어서 연장될 수 있다. 또 다르게는, 상기 관(20)은 관들(212,214)를 나타내는 형상을 가진 단일편(single piece)일 수 있다.
도 8을 참조하면, 여기에서 기술된 임의의 실시예를 위해서, 단일의 격자가 관(20)으로 둘러싸이는 대신에, 두개 이상의 격자들(150,152)이 섬유(10)에 매설되고 관(20)으로 둘러싸일 수 있다. 상기 격자들(150,152)은 동일한 반사 파장들 및/또는 프로파일들을 가질 수 있고 또는 서로 다른 반사 파장들 및/또는 프로파일들을 가질 수 있다. 상기 다수 격자들(150,152)은 공지된 패브리 페롯 설비(Fabry Perot arrangement)에서 개별적으로 사용될 수 있다. 추가적으로, 미국 특허 5,513,913 호, "액티브 멀티포인트 섬유 레이저 센서", 또는 미국 특허 5,564,832 호, "복굴절 액티브 섬유 레이저 센서", 또는 미국 특허 5,666,372 호, "압축 조절된(tuned) 섬유 레이저"에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 섬유 레이저가 관(20) 내부의 섬유(10)에 매설될 수 있다. 그 경우에는, 상기 격자들(150,152)은 광공진기(optical cavity)를 형성하며 상기 섬유(10)는 적어도 상기 격자들(150,152) 사이에서(그리고 원하는 경우에는 격자들 및/또는 격자 외측의 섬유를 또한 포함가능) 희토류 도펀트, 예를 들면 에르비움(erbium) 및/또는 이테르비움(ytterbium) 등으로 도핑될 수 있다.
도 14를 참조하면, 사용가능한 또 다른 유형의 가변(tunable) 섬유 레이저는, V.C. Lauridsen 등의 "DFB 섬유 레이저 설계", Electronic letters, 1998년 10월 15일, 제34권, 21호, 2028 내지 2030페이지; P.Varming 등의, "Erbium Doped Fiber DGB Laser With Permanennt π/2 Phase-Shift Induced by UV Post-Processing", IOOC'95, Tech. Digest, 제5권, PD1-3, 1995년; 미국 특허 5,771,251 호, "광섬유 분포 귀환형 레이저"; 미국 특허 5,511,083 호, "편광된 섬유 레이저원" 등에 기술된 것과 같은 가변 분포 귀환형(distributed feedback)(DFB) 레이저일 수 있다. 그 경우에는, 상기 격자(12)는 희토류 도핑된 섬유 내에 쓰여지고 격자(12)의 중심 부근의 소정 위치(180)에서 λ/2의 위상변위(phase shift)(여기서 λ는 레이저 파장)을 갖도록 구성되며, 이는, 공지된 바와 같이, 모드 건너뜀(mode hopping) 없이 단일 길이방향 모드(single longitudinal mode)에서 연속적으로 조절될 수 있는 잘 정의된 공진 조건을 제공한다. 또 다르게는, 단일 격자 대신에, 두개의 격자(150,152)가 길이 (N + 1/2)λ의 공진기(여기서 N은 0을 포함하는 정수)를 형성하기에 충분할 만큼 가까이 위치될 수 있고 격자들(150,154)은 희토류 도핑된 섬유 내에 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 또 다르게는, 각각 하나 이상의 격자(12,252)를 내부에 갖는 두개 이상의 섬유(10,250)가 관(20)으로 싸일 수 있다. 그 경우에는, 가열 및 접합하기 전의 관(20)의 구멍은 양 섬유를 넣을 수 있을 만큼 충분히 크며원형이 아니라 예를 들면, 정사각형, 삼각형 등일 수 있다. 또한, 상기 관(20)의 구멍은 관(20)의 중심선을 따른 중심을 가질 필요는 없다.
도 11을 참조하면, 또 다르게는, 섬유들(10,250)이 도 10에 도시된 바와 같이 서로 접촉하는 대신에, 소정 거리만큼 관(20) 내에서 이격될 수 있다. 관(20)의 외경 내에서 상기 거리는 임의의 원하는 거리일 수 있고 임의의 방향일 수 있다. 또한, 여기에 보여진 임의의 실시예를 위하여, 앞서 논의된 바와 같이, 광섬유 일부 또는 전체 및/또는 격자가, 섬유들 500,502,504로 각각 표시된 바와 같이, 관(20)의 내부에, 부분적으로 내부에 또는 외부 표면에 접합될 수 있다.
도 12를 참조하면, 또 다르게는, 관(20)은 격자(12)가 위치된 곳에서만 섬유(10)에 접합될 수 있다. 그 경우, 만약 관(20)이 격자(12)보다 길다면, 앞서 논의된 내부 테이퍼 영역(22)이 존재할 수 있고, 관(20)과 섬유(10)사이의 영역(28)은 앞서 논의된 바와 같이 충진재로 충진될 수 있다.
도 13을 참조하면, 관(20)을 섬유(10) 둘레로 접합하는 하나의 기술 및 구성은 다음과 같다. 관(20)은 섬유(10) 위로 미끄러져서 격자(12)가 위치하는 또는 앞으로 위치될 장소까지 미끄러진다. 관(20)의 상단은 기어(351)가 부착된 비가요성(rigid) 진공관(350)의 하단에 연결된다. 관의 상단(350)은 진공 커넥터(352)의 일단에 연결되고 진공커넥터는 회전 진공 씰(354)를 갖고 있다. 진공 커넥터(352)의 타단은 가요성 진공관(356)의 일단에 연결된다. 진공관(356)의 타단은 진공펌프(358)에 연결된다. 상기 진공펌프(358)는 관(20) 가열되었을 때 섬유(10)로 함몰되도록 하기에 충분한 함몰력을 관(20)에 생성하기 위하여 관(20) 내부에 진공을 생성한다. 관(20)은 위치에 고정되어 비가요성 진공관(350) 내부에 진공을 유지하기 위한 에폭시 씰(360)로 밀봉된다. 관의 하단(361)은 관(20) 내부를 진공상태로 유지하기 위해서 에폭시 또는 기타의 수단에 의해서 또는 외부 완충층(21)(도 4 참조)에 의해서 뚜겅이 막히거나(plugged) 밀봉된다. 기타의 씰이 사용될 수도 있다.
상기 커넥터(352)는 회전모터(362)에 연결되어 있고 회전모터는 진공관(350)에 부착된 기어(351)과 맞물리는 기어(366)에 연결되어 있다. 모터(362)가 회전하면 기어(366)이 회전하며 이는 기어(351)을 회전시키게 되고, 이에 따라, 화살표(367)로 나타낸 바와 같이, 관(350), 관(20), 섬유(10)가 섬유 및 관의 길이방향축을 중심으로 회전하게 된다. 상기 관(20) 및 섬유(10)는 원주방향으로의 균일한 가열을 제공하기 위해서 회전된다.
상기 커넥터(352)는 또한 제2모터(371)에 부착된 스크류기어(372)를 갖는 수직병진대(370)의 이동부재(368)에 부착된다.상기 기어(372)는 부재(368)와 맞물려서 화살표(374)로 나타낸 바와 같이 상기 부재(368), 커넥터(352) 및 모터(362)를 병진대(370)를 따라 상하로 이동시킨다. 상기 관(20)을 병진시키고 회전시키기 위한 기타의 구조 및 하드웨어가 사용될 수 있다.
위치가 고정된, 예를 들면 DeMaria Electro Optic Systems 사의 LC-50 레이저등의 CO2레이저와 같은 열원(380)이 관(20)의 국부(382)에 소정량의 열을 제공하며 이 열원(380)은 관이 가열부(382)를 통과하면서 수직으로 이동하는 것을 허용하도록 구성된다. 상기 레이저(380)는 3 mm 직경으로 약 30 내지 40 와트의 전력을관(20)에 전달하고 파장은 약 10.6마이크론이다. 적정량의 열이 관(20)에 주어질 수 있다면 다른 전력, 빔 크기 및 형태가 사용될 수 있다. 또한, 관의 한쪽만 비추는 대신에, 원주의 여러 위치에서 비춰지거나 또는 원주 전체에 걸쳐 비춰질 수 있다. 그 경우에는, 관(20)의 원주 둘레의 요망되는 부위에 동시에 빔(384)을 쪼개서 보내거나(slit) 및/또는 반사시켜 보내기 위해서 평면 또는 원통형 거울(미도시)이 사용될 수 있다.
원하는 경우에는, 관(20)을 섬유(10) 상으로 함몰시키기에 충분한 열을 제공하기만 한다면, 토치(예를 들면, 프로판/산소 또는 산소/소수 토치), 텅스텐(또는 몰리브덴)필라멘트 히터, 다른 유형의 레이저, 작은(tiny) 오븐(예를 들면 절연 하우징 내의 필라멘트 와이어), 또는 기타의 가열 수단등 기타의 가열 설비 및/또는 가열기술들이 사용될 수 있다. 또한, 만약 열원(380)이 섬유(10) 및 관(20)의 둘레로 고르게 열을 가한다면, 관(20) 및 섬유(10)는 가열시에 길이방향축을 중심으로 회전될 필요가 없다.
관(20) 상에 함몰력을 발생시키기 위하여 진공 대신에 다른 기술들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 관 내부 압력을 외부 압력 아래로 유지하면서 관(20)에 외부 압력을 발생시킨다. 외부 압력은 기계적인 또는 유압적인 또는 기타의 수단에 의해 작용될 수 있다. 또 다르게는, 관(20)의 내경(d6)(도 4,6참조)이 섬유 외경에 매우 근접하다면, 예를 들어 1마이크론이 커서 126마이크론의 내경을 갖는다면, 관(20)은 진공이나 기타의 함몰력이 필요없이 그 자체의 표면장력하에서 섬유(10) 상으로 함몰될 수 있다.
또 다르게는, 섬유(10) 및 관(20)의 조성과 유사한 조성을 갖는 중간재 또는 충진재, 예를 들어 미세 유리 분말 또는 솔더(예로써 실리카 분말)가 섬유(10)와 관(20) 사이에 사용되어 관(20) 및 섬유(10) 모두에 접합되어 접합공정을 용이하게 할 수 있다. 그 경우에는, 관(20)은 섬유(10)에 접합될 때에 그다지 많이 함몰되지 않거나 전혀 함몰되지 않을 수 있다.
관(20)을 섬유(10)에 접합하기 위하여, 관(20)은 히터(380)를 사용하여 아래에서 위로(진공원쪽으로) 가열되어 접합된다. 어떤 주어진 부분을 위해서, 함몰력하에서 함몰될 수 있을 만큼 부드러워질 때까지 관(20)은 소정의 온도(예를 들어, 수정 또는 용융 실리카 관에 대해서는 약 1800℃)로 가열되고, 그 다음 다음으로 가열되어 접합될 부분으로 이동된다. 그러한 가열기술을 사용하면 관과 섬유 경계에서의 공기방울(bubbles)의 발생을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 병진대는 상기 관(20)을 약 0.06 mm/sec 의 속도로 수직으로 이동시키고 상기 관(20)은 약 100 rpm의 속도로 회전된다. 다른 병진 및 회전속도가, 원하는 경우에는, 사용될 수 있다.
관(20) 및 섬유(10)의 길이방향축은 가열하는 동안 수직방향으로 유지되는데 이는 중력에 의한 효과를 최소화하고 길이방향 대칭성을 최적화하기 위한 것이다. 그러나, 원하는 경우에는 다른 방향으로 위치시킬 수도 있다. 또한, 관(20) 및 섬유(10)를 이동시키는 대신에, 열원(56)이 수직으로 이동되거나 열원(380) 및 관과 섬유 모두가 이동될 수 있다.
관을 섬유에 함몰시켜 접합하기 위한 기타의 기술들이 사용될 수도 있는데,예를 들어, 미국 특허 5,754,626 호, "광섬유 캡슐화 장치 및 방법" 및/또는 미국 특허 4,915,467 호, "통합된 정확성 연결 벽을 갖는 섬유 커플러의 제조 방법"에서 논의된 바와 같은 기술들이 사용될 수 있다. 또 다르게는, 섬유(10)를 관(20)에 접합시키기 위하여 다른 기술들이 사용될 수 있는데, 예를 들어 실리카 솔더(분말 또는 고형체(solid))와 같은 고온 유리 솔더를 사용하여 섬유(10)와 관(20) 및 솔더가 모두 서로 접합되도록 하는 방법이나 또는 레이저 용접/접합 또는 기타의 기술들이 사용될 수 있다. 또한, 도 11과 관련하여 논의되는 것처럼, 섬유는 관 내부, 또는 일부가 관 내부 또는 관의 외부 표면상에 접합될 수 있다.
모세관(20)을 섬유(10)를 따라 미끄러뜨려 원하는 위치까지 이동시키는 대신에, 관(20)이 길이방향으로 두개 이상의 조각들로 나누어져서 격자(12)가 위치한 원하는 위치에서 섬유(10)에 접합되기 위하여 함께 조립될 수도 있다.
상기 테이퍼부(27)(도 1 참조)는 다양한 방법으로 만들어 질 수 있는데, 예를 들면 관(20)을 가열한 다음 관(20) 및/또는 섬유(10)를 잡아당기는 것에 의해서 만들어진다. 또 다르게는, 관(20)의 테이퍼된 단부(27)는 기타의 유리 성형 기술들, 예를 들면 연마(grinding), 다듬질(polishing) 또는 에칭으로 모세관(20) 길이방향 단부를 가공하는 것에 의해서 형성된다. 기타의 기술들이 테이퍼부(27)를 얻기 위하여 사용될 수 있다. 상기 테이퍼부(27)는 관(20)을 섬유(10)에 가열하여 접합하기 전에, 도중에 또는 후에 형성될 수 있다.
또한, 내부 테이퍼 영역(22)는 다양한 방법에 의해서 생성될 수 있다. 예를 들어, 관(20)을 그 영역(22)에서는 섬유(10)에 접합하지 않는 것에 의해서 생성될수 있고 또는 관(20)의 내경보다 더 큰 영역을 생성하기 위해서는 관(20)이 원하는 영역에서 가열되어 확장되고 내부 압력이 관(20)에 가해질 수 있다.
앞서 논의되었던 개뼉다귀 기하구조는 협소한 직경(d2) 및/또는 경사진 모서리(24)를 얻기 위하여 모세관(20)의 중앙부를, 테이퍼부(27)와 관련하여 기술된 것과 같이, 에칭, 연마, 또는 다듬질하는 것에 의해 형성될 수 있다. 협소 직경영역(30) 및 모서리(24)를 얻기 위하여 기타의 기술들이 사용될 수 있다. 상기 개뼉다귀구조(또는 기타의 기하구조)가 관(20)에 형성된 후에는, 표면의 불순물을 제거하고, 강도를 향상시키는 등의 목적을 위해서 관(20)의 표면을 불다듬질(fire polishing)할 수 있다.
여기에 보여진 임의의 실시예에 대하여, 섬유(10)가 관(20)을 통과하는 대신에, 섬유(10)의 일단만이 관(20)을 빠져나가는 한쪽에서 끝나는(single-ended) 섬유(10)일 수 있다. 그 경우에는, 섬유(10)의 일단은 관(20)으로부터 빠져나오는 지점에 또는 그 지점 이전에 위치될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "관"이라는 용어는 여기에서 기술된 바와 같은 성질들을 갖는 물질의 덩어리(block of material)를 또한 의미할 수 있다.
도 15 및 16을 참조하면, 본 발명은 또한, 섬유(10)의 코어와 피복간의 증가된 끝 종단면적때문에, 전형적으로 섬유 격자에 의해서 야기되는 코어 및 피복 모드간의 커플링을 감소시킴을 볼 수 있다. 따라서, 큰 피복영역이 커플링된 피복 모드를 소산시켜 피복 모드에 대한 코어 모드의 커플링을 저감시키므로, 광섬유(10) 코어 내부에 쓰여진 격자(12)는 종래의 섬유 격자보다 더 작은 광전송 손실을 나타내고 더 깨끗한 광프로파일을 나타낸다. 일반적으로, 코어와 피복간의 종단면적 차이가 크면 클수록, 모드 필드의 겹침은 작아지고 피복모드에의 커플링은 낮아진다. 앞서 논의한 바와 같이, 관(20)이 적어도 격자(12)가 위치한 곳에서라도 섬유에 접합되는 경우에는, 관(20)은 섬유(10) 피복의 일부로 된다. 따라서, 피복 두께의 그러한 증가는, 격자(12)에 의해 전형적으로 야기되는 피복에 대한 코어 커플링을 감소시킨다. 관(20)의 두께는 이러한 효과를 최적화하도록 설정될 수 있다. 도 15는 9 마이크론의 코어 직경 및 125 마이크론의 외경을 갖는 광섬유 내의 표준적인 격자에 대한 광전송 프로파일을 보인다. 그러한 격자는 날카로운 부분들(spikes)(100)로 나타내어지는 바와 같이 피복 모드에 대한 커플링을 나타낸다. 도 16은 관으로 싸인 격자에 대한 광전송 프로파일을 보이는데, 여기서는 코어 직경이 9 마이크론이고 관(20)의 외경이 3 mm 이며, 프로파일 상에 날카로운 부분들이 없는 것으로부터 나타내어지는 바와 같이 피복 모드에 대한 커플링이 현저하게 낮아져 있다. 원하는 수준까지 피복 모드에 대한 광 커플링을 감소시키도록, 원한다면, 섬유 코어 및 관(20)에 대한 기타의 직경이 사용될 수 있다.
본 명세서에서 달리 언급하지 않는 한, 특정한 실시예에 관련하여 기술된 임의의 특징, 특성, 대안 또는 변경들은 여기서 기술된 임의의 다른 실시예에 적용, 사용, 또는 통합될 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 도시된 도면은 축적에 맞춰 그려지지 않았다.
비록 본 발명이 실시예들과 관련하여 기술되었으나, 본 발명의 본질과 범위를 벗어나지 않으면서 앞에서와 같은 그리고 기타의 여러가지 추가 및 생략이 가해질 수 있다.

Claims (38)

  1. 하나 이상의 반사 요소가 내부에 매설된 광섬유와, 상기 광섬유 및 상기 반사요소를 길이방향을 따라 싸고 있으면서 상기 광섬유의 적어도 일부에 접합되는 관을 포함하여 구성되는 관으로 싸인 광섬유 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 관은 유리 물질로 만들어진, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 관은 상기 반사 요소가 위치된 곳에서 상기 광섬유에 접합되는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 관은 상기 반사 요소 길이방향 반대쪽 위치들에서 광섬유에 접합되는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광섬유는 유리 물질로 만들어진, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 관은 적어도 하나의 외부 테이퍼 길이방향부를 가지는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 관은 적어도 하나의 길이방향 연장단부를 가지는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 관은 적어도 하나의 내부 테이퍼 길이방향부를 가지는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 관의 적어도 일 부분은 원통형상을 가지는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 관은 개뼉다귀 형상으로 구성되는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 섬유는 상기 관으로 싸인 한쌍 이상의 반사요소를 구비하고, 상기 섬유는 적어도 상기 한쌍의 요소 사이에서 희토류 도펀트로 도핑되어 섬유 레이저를 형성하는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 섬유 레이저는 상기 관에 가해지는 힘이 변화함에 따라 변화하는 파장으로 레이저를 쏘는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 요소가 위치된 곳에서 상기 섬유의 적어도 일부는 희토류 도펀트로 도핑되고 반사요소는 DFB 섬유 레이저를 형성하도록 구성되는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 DFB 섬유 레이저는 상기 관에 가해지는 힘이 변화함에 따라 변화하는 파장으로 레이저를 쏘는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 관은 상기 반사 요소가 위치된 곳에서 상기 섬유에 접합되고, 상기 관은 접합 후의 피복모드에 대한 광커플링이 관이 접합되지 않았을 때 존재하는 피복 모드에 대한 광커플링보다 작도록 되는 외경을 갖는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 관은 상기 반사 요소가 위치된 곳에서 상기 섬유에 접합되고 상기 관은 피복 모드에 대한 광커플링이 실질적으로 없어지도록 되는 외경을 갖는, 관으로 싸인 광섬유 장치.
  17. (a) 반사 요소가 매설될 소정의 격자 위치를 갖는 광섬유를 얻는 단계와;
    (b) 상기 격자 위치에서 상기 섬유 둘레로 관을 위치시키는 단계와;
    (c) 상기 관을 가열하여서 상기 소정 격자 위치가 관으로 싸이도록 섬유의적어도 일부에 관이 접합되게 하는 단계와; 그리고,
    (d) 섬유의 상기 격자 위치에 반사 요소를 매설하는 단계를 포함하는,
    광학 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 (d) 단계가 (a) 단계와 (b) 단계 사이에서 수행되는,
    광학 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 가열 단계에서 상기 관에 함몰력을 가하는 것을 추가적으로 포함하는,
    광학 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 관 및 섬유의 길이방향축은 수직방향으로 향하는,
    광학 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 가열단계는 레이저에 의해 수행되는,
    광학 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 관은 상기 반사 요소가 위치된 곳에서 상기 광섬유에 접합되는,
    광학 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  23. 제 17 항에 있어서, 상기 관은 상기 반사 요소 길이방향 반대쪽 위치들에서 상기 광섬유에 접합되는,
    광학 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  24. 제 17 항에 있어서, 상기 매설하는 단계는 상기 반사 요소의 적어도 한쌍 이상을 상기 광섬유 내의 대응하는 수의 격자 위치들에 매설하고 상기 광섬유가 적어도 상기 요소들의 쌍 사이에서 희토류 도펀트로 도핑되어 섬유 레이저를 형성하는 것을 포함하는,
    광학 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  25. (a) 반사 요소가 매설될 소정의 격자 위치를 갖는 광섬유를 얻는 단계와;
    (b) 상기 격자 위치에서 상기 섬유 둘레로 관을 위치시키는 단계와;
    (c) 상기 관을 가열하여서 상기 소정 격자 위치가 관으로 싸이도록 섬유의 적어도 일부에 관이 접합되게 하는 단계와; 그리고,
    (d) 섬유의 상기 격자 위치에 반사 요소를 매설하는 단계를 포함하는,
    공정으로 만들어지는 관으로 싸인 광반사 요소.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 단계 (d) 는 단계 (a) 와 단계 (b) 사이에서 수행되는 관으로 싸인 광반사 요소.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 가열단계시에 상기 관에 함몰력을 가하는 것을 추가적으로 포함하는,
    관으로 싸인 광반사 요소.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 관 및 섬유의 길이방향축은 수직방향으로 향하는,
    관으로 싸인 광반사 요소.
  29. 제 25 항에 있어서, 상기 가열단계는 레이저로 수행되는,
    관으로 싸인 광반사 요소.
  30. 제 25 항에 있어서, 상기 가열단계시에 상기 관 및 섬유는 상기 관 및 섬유의 길이방향축에 대해 회전되는,
    관으로 싸인 광반사 요소.
  31. 제 25 항에 있어서, 상기 관은 상기 반사 요소가 위치된 곳에서 상기 광섬유에 접합되는,
    관으로 싸인 광반사 요소.
  32. 제 25 항에 있어서, 상기 관은 상기 반사 요소 길이방향 반대쪽 위치들에서 상기 광섬유에 접합되는,
    관으로 싸인 광반사 요소.
  33. (a) 내부에 매설된 하나 이상의 반사 요소를 구비한 광섬유를 얻는 단계와;
    (b) 적어도 상기 반사 요소가 위치된 곳에서 상기 섬유 둘레로 관을 위치시키는 단계와; 그리고,
    (c) 관을 소정 온도로 가열하여 상기 반사 요소가 관으로 싸이도록 상기 관을 상기 섬유의 적어도 일부에 접합하는 단계를 포함하는,
    광섬유 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 가열단계시에 상기 관에 함몰력을 가하는 것을 추가적으로 포함하는,
    광섬유 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 관 및 섬유의 길이방향축은 수직방향으로 향하는,
    광섬유 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  36. 제 33 항에 있어서, 상기 가열단계는 레이저에 의해 수행되는,
    광섬유 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  37. 제 33 항에 있어서, 상기 관은 상기 반사 요소가 위치된 곳에서 상기 광섬유에 접합되는,
    광섬유 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
  38. 제 33 항에 있어서, 상기 관은 상기 반사 요소 길이방향 반대쪽 위치들에서 상기 광섬유에 접합되는,
    광섬유 반사 요소를 관으로 싸는 방법.
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