KR20030027781A - 비구면 로드 렌즈 및 비구면 로드 렌즈의 제조방법 - Google Patents

비구면 로드 렌즈 및 비구면 로드 렌즈의 제조방법 Download PDF

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KR20030027781A
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도조마사아키
모리오카가즈오
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 소정의 광원 및 광섬유의 출사단으로부터 출사된 광을 소정의 광으로 변환하는 비구면 로드 렌즈에 있어서, 상기 광원 또는 출사단이 접촉하는 구면 또는 평면을 갖는 제 1 표면과, 상기 제 1 표면에 대향하고, 상기 광원 또는 광섬유로부터 출사된 광이 통과하는 비구면을 가지며, 광을 콜리메이트 광 또는 집속광빔으로 변환하는 제 2 표면을 포함하는 비구면 로드 렌즈를 제공한다.

Description

비구면 로드 렌즈 및 비구면 로드 렌즈의 제조방법{ASPHERICAL ROD LENS AND METHOD OF MANUFACTURING ASPHERICAL ROD LENS}
본 발명은 광원, 광섬유 또는 광도파로로부터 출사된 출사빔을 평행광선이나 집속광선으로 변환하거나, 광빔을 집속하여 집속광빔을 광섬유나 광도파로에 결합시키는 광통신 및 광회로 패키지에 사용되는 광결합 시스템에 이용되는 비구면 로드 렌즈와, 그러한 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 관한 것이다.
광통신 및 미세광학(micro-optics)에서는 마이크로렌즈와 같은 매우 소형의 렌즈의 수요가 레이즈 다이오드, 광섬유, 광도파로, 광다이오드 및 광스위치와 같은 광학소자간의 효율적인 광결합을 위해 급속히 증가하고 있다.
광축 상에 상(像)이 형성되는 광학 시스템용의 광결합 시스템은 2종류: 즉, 광원과 광섬유를 결합하는 결합 시스템 및 광섬유와 광섬유를 결합하는 결합 시스템으로 분류된다. 광섬유간의 광결합 시스템은 광원 및 광섬유로부터 출사된 광이 렌즈에 의해 평행광선(콜리메이트된 광)으로 변환된 후, 파장 필터 및 광 아이솔레이터(optical isolator)와 같은 광학소자를 통과하여 다시 다른 렌즈를 통해 광섬유로 결합되는 콜리메이팅 광학 시스템을 이용한다. 이러한 시스템에서, 광섬유 및 콜리메이터 렌즈가 결합되는 광섬유 콜리메이터가 중요한 역할을 한다.
이들 두가지 광결합 시스템에 사용되는 제안된 렌즈는 경사굴절율 렌즈(GRIN 렌즈), 구형 렌즈, 비구면 렌즈, 원형선단 섬유, 평면 경사굴절율 렌즈, 프레즈넬 렌즈 및 이들 렌즈의 결합을 포함한다.
도 21의 (a)는 종래의 콜리메이터 렌즈를 나타낸다. 광섬유(11)로부터 출사된 광은 이중 볼록 렌즈(211)의 제 1 표면(입사면)(211a)으로 입사하여 렌즈 중앙을 투과한 후, 제 2 표면(출사면)(211b)에 의해 콜리메이트된 광(13)으로 굴절된다. 광섬유의 단면(11a)과 이중 볼록 렌즈(211)의 제 1 표면(211a) 사이의 거리 Z는 양호한 콜리메이트된 광이 얻어질 수 있기 전에 이중 볼록 렌즈(211)의 광학특성을 고려하여 적절히 조정되어야 하고, 그렇지 않으면 콜리메이트된 광(13)은 광섬유(11)로부터 출사된 광이 집속하거나 발산하는 사실에 기인하여 짧은 거리에 대해서만 얻어진다.
그러므로, 양호한 콜리메이트 광빔이 얻어질 수 없다면, 예컨대, 콜리메이팅 광학 시스템(평행빔으로 변환하는 시스템)의 사용에 의해 광 스플리터, 광분기 필터, 광 아이솔레이터, 광학 계산기, 광필터 및 광스위치와 같은 저손실 광학장치를 실현할 수 없다.
도 21의 (b)는 콜리메이터 렌즈(211)를 사용함으로써 구성되는 광섬유 콜리메이터를 나타낸다.
도 21의 (b)에 나타내는 광섬유 콜리메이터는 광섬유(11)가 고정접착되는 페룰(213), 이중 볼록 렌즈(211) 및 광섬유(11)와 이중 볼록 렌즈(211)를 고정유지하는 콜리메이터 케이스(214)를 포함한다.
이러한 종래 기술에서 양호한 콜리메이트 광을 얻기 위해, 페룰(213)의 플렌지(212)를 사용하여 콜리메이터 케이스(214)에 페룰(213)의 플렌지(212)를 맞대어 이음으로써, 렌즈의 입사면(211a)과 광섬유(11)가 고정되는 페룰(213)의 단면 사이의 거리 Z를 설정한다. 따라서, 거리 Z가 고정된다.
이러한 방식으로, 광섬유와 렌즈간의 거리는 임의의 굴절율을 갖는 이중 볼록 렌즈가 콜리메이트된 광을 출사하는 광섬유 콜리메이트를 제공하도록 고정된다.
종래의 광빔 콜리메이터 렌즈의 다른 공지된 예는 광섬유의 일부가 몰딩된 렌즈에 형성된 오목부로 삽입되는 것이다(예컨대, 일본 출원 특개평 7-49432호 및 일본 출원 특개소 63-58406호). 일본 출원 특개평 7-49432호 및 일본 출원 특개소 63-58406호에 기재되어 있는 전체적인 개시내용은 참고로 본 명세서에 모두 통합되어 있다.
그러나, 전술한 종래 기술에서는, 광섬유의 단면 및 렌즈의 입사면간의 거리는 항상 고정된 값이 아니고, 콜리메이터 케이스의 길이의 변화, 페룰의 단면의 연마량의 차이 및 렌즈의 배치의 변화로 인해 양호한 콜리메이트 광을 얻을 수 없다.
다시 말하면, 광빔이 렌즈로부터의 거리를 증가시킴에 따라 집속 또는 발산하므로, 그 결과 장거리에 대해서는 콜리메이트 광이 얻어질 수 없다.
이러한 이유로, 콜리메이트될 렌즈 및 광섬유의 조합을 광이 통과된 후, 광학소자를 투과되어 다른 렌즈를 통해 다른 광섬유로 결합될 때, 또는 다른 콜리메이트 광이 광섬유로 결합될 때, 전술한 콜리메이터 렌즈는 결합효율이 불량하여 광학특성에 심각한 영향을 준다.
도 21의 (c)는 GRIN 렌즈(분포 굴절율 렌즈)를 사용하는 광섬유 콜리메이터를 나타낸다.
도 21의 (c)에 나타내는 GRIN 렌즈는 광축을 통과하는 방사상으로 분포 굴절율을 갖고 0.25의 렌즈 내의 광의 기하학적인 꼬불꼬불한 주기의 피치를 갖는 로드 렌즈이다. 0.25의 피치를 갖는 GRIN 렌즈는 무한히 먼 물체의 역상이 출사면 상에 형성되고, GRIN의 입사면의 중앙에 점원이 위치될 때 콜리메이트 광이 얻어지는 길이를 갖는다. 광섬유(11)의 단면으로부터 출사된 광은 GRIN 렌즈(212)에 의해 콜리메이트되어 출사된다.
그러나, LD 광원 및 광섬유가 사용될 때, 광원은 반드시 점원일 필요는 없다. 그러한 GRIN 렌즈는 렌즈의 광 출사면(212b)으로부터의 증가시킴에 따라 빔 직경이 더 커지는 문제가 있으므로, 양호한 콜리메이트 광을 제공할 수 없다.
이온 교환에 의해 분포 굴절율을 제공하기 위해 유리재료를 형성하는 것은 저비용의 로드 렌즈를 제공하기 어렵다.
그러한 렌즈(GRIN)의 대다수는 광통신 네트워크의 여러 부분에 대량으로 사용된다. 따라서, 렌즈의 제조비용의 저감은 전체 광통신 네트워크의 총비용 저감의 대부분을 나타내고, 전체 시스템 비용의 저감에 있어 핵심요소이다.
본 발명은 전술한 종래의 콜리메이터 렌즈의 결점을 고려하여 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은 비구면 로드 렌즈 및 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 비구면 렌즈는 광통신 및 광회로 패키지에 사용될 수 있고, 괌빔의 용이한 콜리메이팅 및 양호한 집속성을 제공한다. 다시 말하면, 비구면 로드 렌즈는 장거리에 대한 콜리메이트 광과, 높은 결합효율, 저비용, 고성능 및 광학장치의 소형화를 실현하는 집속광빔 광학 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 6의 (a) 내지 (e)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일례를 나타내는 도면.
도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 7의 (c)는 본 발명에 따른 이중섬유 콜리메이터의 사시도.
도 8의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 9의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 10의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 11의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 12의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 13의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 14의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 15의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 16의 (a) 내지 (e)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 16의 (f)는 도 16의 (b)의 섬유의 접촉부의 확대도.
도 17의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 18의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 19의 (a) 및 (b)는 다른 렌즈에 대한 삽입손실의 거리의존성을 나타내는도면.
도 20의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 21의 (a) 내지 (c)는 종래기술에 따른 비구면 로드 렌즈의 개략도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11 : 광섬유
12, 31, 41, 51, 54, 61, 71, 91, 111 : 비구면 로드 렌즈
12a, 61a, 71a, 91a, 111a : 제 1 표면
12b, 61b, 71b, 91b, 111b : 제 2 표면
13 : 콜리메이팅된 광
14 : 출사측 광섬유
21, 81, 101, 121 : 렌즈재료
22, 82, 102, 122, 172 : 상부금형
23, 83, 103, 123 : 하부금형
24, 84, 104, 124, 154 : 블로우금형
25, 85, 105, 125 : 스페이서
32, 42 : 페룰(ferrule)
33, 43, 52, 55, 165 : 모세관(capillary)
44, 53, 56 : 슬리브
57 : 광기능소자
61c, 62c, 63c, 64c, 71c : 단일 또는 복수의 광섬유를 가이드하는 가이드 홀
82a, 104a : 인덱스
91c : 홈
92, 112 : 고정판
111c, 124a : 평면부
131 : 사각형 프리즘형상의 로드 렌즈
132 : 육각형 프리즘형상의 로드 렌즈
161, 162, 163, 191, 192, 201, 202, 203 : 비구면 로드 렌즈
164 : 경사연마 페룰
181 : 광빔을 집속하는 비구면 로드 렌즈
183 : 집속된 빔
201c : AR 코팅
202c : 금속층(금속의 커버층)
203c : 파장 필터
211 : 플렌지
214 : 콜리메이터 케이스
본 발명의 제 1 발명은, 소정의 광원 및 광섬유의 출사단으로부터 출사된 광을 소정의 광으로 변환하는 비구면 로드 렌즈에 있어서:
상기 광원 또는 출사단이 접촉하는 구면 또는 평면을 갖는 제 1 표면과;
상기 제 1 표면에 대향하고, 상기 광원 또는 광섬유로부터 출사된 광이 통과하는 비구면을 가지며, 광을 콜리메이트 광 또는 집속광빔으로 변환하는 제 2 표면을 포함하는 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 2 발명은, 상기 제 1 표면은 광섬유의 출사단에 접촉하고, 상기 제 2 표면을 통과한 광은 콜리메이트 광이며;
상기 제 2 표면은 상기 출사단이 접촉하는 위치에서 상기 제 1 표면 상에 초점을 갖는 상기 제 1 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 3 발명은, 상기 제 1 표면은 광섬유의 출사단에 접촉하고, 상기 제 2 표면을 통과한 광은 집속빔이며;
상기 제 2 표면은 상기 출사단이 접촉하는 상기 제 1 표면 상의 위치보다 상기 로드 렌즈의 더욱 내측에 위치되는 초점을 갖는 상기 제 1 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 4 발명은, 상기 비구면 로드 렌즈는 페룰에 접착되는 광섬유를 유지하는 페룰의 직경과 같은 소정의 외경을 갖는 원통형상으로 이루어지는 상기 제 2 또는 제 3 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 5 발명은, 제 1 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
렌즈재료가 가소성을 갖는 소정의 온도로 렌즈재료를 가열하는 제 1 단계와;
가열된 렌즈재료가 금형을 사용하여 압력 하에서 렌즈형상으로 형성되는 제2 단계와;
상기 렌즈재료를 가압하면서 상기 렌즈재료를 소정의 온도에서 전이점으로 냉각시켜 2개의 렌즈 표면이 형성되는 제 3 단계와;
상기 몰딩된 렌즈재료가 전이점 이하의 온도로 냉각되는 제 4 단계를 포함하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법이다.
본 발명의 제 6 발명은, 소정의 광원 및 광섬유의 출사단으로부터 출사된 광을 소정의 광으로 변환하는 비구면 로드 렌즈에 있어서:
복수의 광원 또는 복수의 광섬유의 출사단이 삽입되는 가이드 홀을 갖는 제 1 표면과;
상기 제 1 표면에 대향하고, 상기 광원 또는 광섬유로부터 출사된 광이 통과하는 비구면을 가지며, 광을 콜리메이트 광 또는 집속광빔으로 변환하는 제 2 표면을 포함하는 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 7 발명은, 상기 제 2 표면을 통과한 광은 콜리메이트 광이고;
상기 제 2 표면은 가이드 홀의 하부에 초점을 갖는 상기 제 6 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 8 발명은, 상기 제 2 표면을 통과한 광은 집속광이고;
상기 제 2 표면은 가이드 홀의 하부보다 렌즈의 더욱 내측의 위치에 위치되는 초점을 갖는 상기 제 6 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 9 발명은, 상기 가이드 홀은 2개의 평행한 광섬유의 출사단이 삽입되어 이중섬유 콜리메이터를 형성하도록 형성되는 상기 제 7 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 10 발명은, 제 6 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
렌즈재료가 가소성을 갖는 소정의 온도로 렌즈재료를 가열하는 제 1 단계와;
가열된 렌즈재료가 금형을 사용하여 압력 하에서 렌즈형상으로 형성되는 제 2 단계와;
상기 렌즈재료를 가압하면서 상기 렌즈재료를 소정의 온도에서 전이온도로 냉각시켜 2개의 렌즈 표면이 형성되는 제 3 단계와;
상기 몰딩된 렌즈재료가 전이온도 이하의 온도로 냉각되는 제 4 단계를 포함하고;
상기 제 1 표면을 형성하는 금형은 가이드 홀을 형성하기 위한 볼록부를 갖는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법이다.
본 발명의 제 11 발명은, 상기 비구면 로드 렌즈의 윤곽은 원통형상이고, 원통형상의 원통형면에 형성되는 홈 또는 평면부를 갖는 제 1 또는 제 6 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 12 발명은, 상기 비구면 로드 렌즈는 다각형 프리즘의 형상으로 이루어지는 제 1 또는 제 6 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 13 발명은, 제 5 또는 제 10 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
상기 금형은 비구면 로드 렌즈의 외부표면에 대응하는 원통형 내부표면을 갖고, 상기 원통형 내부표면은 비구면 로드 렌즈 내에 홈을 형성하는 볼록부 및 비구면 로드 렌즈 상에 평면부를 형성하는 평면부를 갖는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법이다.
본 발명의 제 14 발명은, 제 5 또는 제 10 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
상기 금형은 비구면 로드 렌즈의 외부표면에 대응하는 다각형 프리즘을 갖는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법이다.
본 발명의 제 15 발명은, 소정의 광원 및 광섬유의 출사단으로부터 출사된 광을 소정의 광으로 변환하는 비구면 로드 렌즈에 있어서:
상기 광원 또는 출사단으로부터 출사된 광이 입사되고, 입사되는 광의 광축에 수직인 면과 경사각을 이루는 제 1 표면과;
상기 제 1 표면에 입사되는 광이 통과하는 비구면을 갖고, 광을 콜리메이트 광 또는 집속광빔으로 변환하여 콜리메이트 광 또는 집속광빔을 출사하는 제 2 표면을 포함하는 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 16 발명은, 상기 제 1 표면은 광섬유의 출사단으로부터 이격되어 있는 상기 제 15 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 17 발명은, 상기 제 2 표면으로부터 출사된 광은 콜리메이트 광이고, 상기 제 2 표면은 광섬유의 출사단 상에 위치되는 초점을 갖는 상기 제 16 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 18 발명은, 상기 제 1 표면은 광섬유의 출사단과 접촉하는 상기 제 15 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 19 발명은, 상기 제 1 표면은 구면 또는 비구면이고, 상기 광섬유의 출사단은 (1) 평면, (2) 구면 및 (3) 비구면형상 중 어느 하나이며, 상기 광섬유의 출사단은 상기 경사각에 대응하도록 경사진 상기 제 18 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 20 발명은, 상기 제 2 표면으로부터 출사된 광은 콜리메이트 광이고, 상기 제 2 표면은 상기 출사단이 상기 제 1 표면과 접촉하는 위치에서 상기 제 1 표면에 위치되는 초점을 갖는 상기 제 19 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 21 발명은, 상기 제 2 표면으로부터 출사된 광은 집속광이고, 상기 제 2 표면은 상기 제 1 표면보다 렌즈의 더욱 내측에 위치되는 초점을 갖는 상기 제 19 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 22 발명은, 상기 경사각은 6도, 8도 및 12도 중 어느 하나인 상기 제 15 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 23 발명은, 제 15 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
렌즈재료가 가소성을 갖는 소정의 온도로 렌즈재료를 가열하는 제 1 단계와;
가열된 렌즈재료가 금형을 사용하여 압력 하에서 렌즈형상으로 형성되는 제 2 단계와;
상기 렌즈재료를 가압하면서 상기 렌즈재료를 소정의 온도에서 전이점으로냉각시켜 2개의 렌즈 표면이 형성되는 제 3 단계와;
상기 몰딩된 렌즈재료가 전이점 이하의 온도로 냉각되는 제 4 단계를 포함하고;
상기 제 1 표면을 형성하는 금형은 광축에 수직인 면과 경사각을 이루는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법이다.
본 발명의 제 24 발명은, 상기 비구면 로드 렌즈의 렌즈재료는 광섬유의 코어와 동일한 굴절율을 갖는 제 1, 제 6 및 제 15 발명 중 어느 한 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 25 발명은, 상기 비구면 로드 렌즈의 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 무반사용 코팅이 되는 제 1, 제 6 및 제 15 발명 중 어느 한 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 26 발명은, 상기 비구면 로드 렌즈는 외부표면에 금속박막이 도포되어 있는 제 1, 제 6 및 제 15 발명 중 어느 한 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 27 발명은, 상기 비구면 로드 렌즈의 상기 제 2 표면 상에는 파장 필터가 형성되어 있는 제 1, 제 6 및 제 15 발명 중 어느 한 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 28 발명은, 상기 비구면 로드 렌즈의 렌즈재료는 유리재료 또는 수지재료인 제 1, 제 6 및 제 15 발명 중 어느 한 발명에 따른 비구면 로드 렌즈이다.
본 발명의 제 29 발명은, 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
a) 제 1 공동 및 상기 제 1 공동에 대향하는 제 2 공동을 포함하는 블로우금형 내에 유리 로드를 위치시키는 단계와;
b) 상기 유리 로드가 플라스틱으로 되는 소정의 온도 이상으로 상기 유리 로드를 가열하는 단계와;
c) 제 1 성형단부를 갖는 제 1 금형을 상기 블로우금형의 제 1 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
d) 오목한 비구면형상을 갖는 제 2 성형단부를 갖는 제 2 금형을 상기 블로우금형의 제 2 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
e) 상기 제 1 금형의 제 1 성형단부 및 상기 제 2 금형의 제 2 성형단부 사이에서 상기 가열된 유리 로드를 압축하여, 비구면 로드 렌즈를 형성하는 단계와;
f) 상기 비구면 로드 렌즈를 소정 온도 이하로 냉각시키는 단계를 포함하고,
상기 제 1 금형의 제 1 성형단부는 오목한 구형상 또는 평면을 갖는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법이다.
본 발명의 제 30 발명은, 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
a) 제 1 공동 및 상기 제 1 공동에 대향하는 제 2 공동을 포함하는 블로우금형 내에 유리 로드를 위치시키는 단계와;
b) 상기 유리 로드가 플라스틱으로 되는 소정의 온도 이상으로 상기 유리 로드를 가열하는 단계와;
c) 제 1 성형단부를 갖는 제 1 금형을 상기 블로우금형의 제 1 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
d) 오목한 비구면형상을 갖는 제 2 성형단부를 갖는 제 2 금형을 상기 블로우금형의 제 2 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
e) 상기 제 1 금형의 제 1 성형단부 및 상기 제 2 금형의 제 2 성형단부 사이에서 상기 가열된 유리 로드를 압축하여, 비구면 로드 렌즈를 형성하는 단계와;
f) 상기 비구면 로드 렌즈를 소정 온도 이하로 냉각시키는 단계를 포함하고,
상기 제 1 금형의 제 1 성형단부는 적어도 하나의 볼록부를 가지며;
단계 e)는 상기 제 1 금형의 제 1 성형단부의 볼록부에 대하여 상기 유리 로드를 압축하여 상기 비구면 로드 렌즈 내에 적어도 하나의 가이드 홀을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법이다.
본 발명의 제 31 발명은, 상기 블로우금형의 내부표면은 그 내부표면의 길이의 일부를 따라 삼각형 또는 평면부를 포함하고;
단계 e)는 상기 블로우금형의 내부표면의 삼각형 또는 평면부에 대하여 상기 유리 로드를 압축하여 상기 비구면 로드 렌즈 상에 표시를 형성하는 상기 제 29 또는 제 30 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법이다.
본 발명의 제 32 발명은, 상기 블로우금형의 내부표면은 소정의 다각형 단면을 갖는 다각형 프리즘형상을 갖고;
상기 블로우금형의 제 1 공동은 소정의 다각형상을 가지며;
상기 블로우금형의 제 2 공동은 소정의 다각형상을 갖는 상기 제 29 또는 제30 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법이다.
본 발명의 제 33 발명은, 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
a) 제 1 공동 및 상기 제 1 공동에 대향하는 제 2 공동을 포함하는 블로우금형 내에 유리 로드를 위치시키는 단계와;
b) 상기 유리 로드가 플라스틱으로 되는 소정의 온도 이상으로 상기 유리 로드를 가열하는 단계와;
c) 제 1 성형단부를 갖는 제 1 금형을 상기 블로우금형의 제 1 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
d) 오목한 비구면형상을 갖는 제 2 성형단부를 갖는 제 2 금형을 상기 블로우금형의 제 2 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
e) 상기 제 1 금형의 제 1 성형단부 및 상기 제 2 금형의 제 2 성형단부 사이에서 상기 가열된 유리 로드를 압축하여, 비구면 로드 렌즈를 형성하는 단계와;
f) 상기 비구면 로드 렌즈를 소정 온도 이하로 냉각시키는 단계를 포함하고,
상기 블로우금형은 상기 비구면 로드 렌즈의 광축에 대응하는 종축을 가지며;
상기 제 1 금형의 제 1 성형단부의 표면의 법선은 상기 블로우금형의 종축과 소정 각도를 형성하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도 1 내지 도 20을 참조하여 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 비구면 로드 렌즈(12)는 광섬유(11)로부터 출사된광을 콜리메이트 광(13)으로 변환하는 콜리메이터 렌즈이다.
도 1을 참조하면, 광섬유(11) 및 비구면 로드 렌즈(12)는 광축이 서로 일치하는 방식으로 정렬되어 있다. 비구면 로드 렌즈(12)는 광이 입사되는 구형의 제 1 표면(12a) 및 광이 출사되는 비구면의 제 2 표면(12b)를 갖고, 제 1 표면 및 제 2 표면은 이 순서로 광섬유(11)로부터 설치되어 있다.
광섬유(11)는 일반적으로 단일모드 광섬유 또는 다중모드 광섬유의 형태로 되어 있다. 도 1의 실시예에서는, 광섬유(11)는 단일모드 광섬유이다. 광섬유를 투과한 광의 파장은 일반적으로 850㎚ 대역, 1310㎚ 대역 및 1550㎚ 대역 내에 있다. 1310㎚ 대역 및 1550㎚ 대역 내의 광이 광통신 시스템에서 사용된다. 이 실시예에서 사용되는 광은 1550㎚ 대역 내에 있다.
렌즈 재료는 광학 유리이다. 이 실시예에서 사용되는 광학 유리는 단일모드 광섬유의 코어(core)에 가까운 1.46 내지 1.48의 범위 내의 굴절율을 갖는다. 렌즈는 2.5㎜의 직경 및 4.5㎜의 길이를 갖는다. 제 1 표면은 20㎜의 반경을 갖는 구면이고, 제 2 표면은 비구면 렌즈이다.
비구면 로드 렌즈는 이하와 같이 동작한다. 광섬유(11)의 단면으로부터 출사된 광은 비구면 로드 렌즈(12)의 제 1 표면(12a)를 입사하여, 렌즈 중앙을 투과한 후, 제 2 표면(12b)에 의해 굴절되므로, 광이 콜리메이트 광(13)으로 변환된다. 비구면의 제 2 표면으로 인해, 광섬유(11)가 제 1 표면에 접할 때, 비구면의 제 2 표면(12b)은 수차가 없는 콜리메이트 광(13)을 제공한다. 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈에 의해 생성된 빔은 약 340㎛의 직경을 갖는다.
제 2 표면(12b)이 비구면이고 제 2 표면(12b)의 초점이 제 1 표면(12a) 상에 위치하는 비구면 로드 렌즈(12)에서는, 콜리메이트 광(13)이 광섬유(11)를 제 2 표면에 단순히 접하도록 배치함으로써 생성될 수 있다. 제 2 표면은 광섬유로부터의 확산각을 고려하여 비구면이 되도록 설계되므로, 양호한 콜리메이트 광이 렌즈에서 발생하는 수차에 의해 야기되는 역효과 없이 얻어질 수 있다. 특히, 제 2 표면은 제 1 표면보다 더 작은 곡률반경을 갖는다. 제 2 표면이 통상의 구면을 갖는 경우, 수차의 더 큰 역효과가 나타나서, 콜리메이트 광을 생성하는데 불리하다.
수학식 1로 나타내는 바와 같이, 제 2 표면은 4승씩 증가하는 항과 같은 고차항과 6승씩 증가하는 항이 쌍곡면 형상으로 가산되는 비구면 형상이 되도록 설계되어 있다. 비구면 형상은 일반식 즉, 수학식 1로 표현된다.
여기에서, h는으로 주어진다. 수학식 1의 파라미터는 아래와 같다.
x 및 y는 광축에 수직인 방향의 좌표이고, z는 광축의 방향의 좌표이며, C는 곡률반경이고, K는 원뿔상수이며, A는 4승씩 증가하는 항이고, B는 6승씩 증가하는 항이며, C는 8승씩 증가하는 항이다.
K=0이면, 표면은 구형이다. K>0이면, 표면은 단축과 일치하는 광축을 갖는 타원면이다. -1<K<0이면, 표면은 장축 상에서 일치하는 광축을 갖는 타원면이다.K=-1이면, 표면은 포물면이다. K<-1이면, 표면은 쌍곡면이다. 점 크기, 광섬유의 확산각 및 광원을 기초로 하여, 렌즈재료의 굴절율 및 두께(광축에서의 길이), 원하는 광빔의 직경 및 최적의 비구면 형상에 대한 파라미터가 사용되는 광의 파장을 고려한 시뮬레이션에 의해 결정된다. 기준으로서 작용하는 2차의 곡면은 곡률반경 C 및 원뿔상수 K에 의해 결정된다. 비구면 형상은 다항식의 계수 A, B 및 C가 유한값이 아닐지라도 여전히 형성될 수 있다.
이 실시예에 따른 구형의 제 1 표면의 이점을 이제 설명한다. 일반적으로, 광섬유는 광커넥터에서 페룰 또는 모세관에 고정된다. 광커넥터는 광섬유를 다른 광섬유 또는 기기에 용이하게 접속하는 부품이다. 그러한 용도로 사용되는 페룰은 광섬유의 단면을 지지하는 일종의 광커넥터이다. 페룰은 페룰에 의해 지지되는 상대 광섬유의 단면과 또는 렌즈와 광섬유가 정확히 정렬되게 한다. 단일모드 광섬유에 있어서, 페룰은 2개의 광섬유를 맞대어 잇는데 필요하므로, 광커넥터가 서로 접속될 때, 2개의 광섬유의 단면(약 9㎛ φ)이 소정의 압력 하에 서로 정확히 정합된다.
광섬유 내로 투과된 광은 광이 광섬유로부터 다른 매체로 출사될 때, 광섬유의 단면에 의해 반사된다. 광섬유의 단면의 표면처리는 반사 즉, 복귀손실(return loss)(후방 반사)로 인한 광손실을 결정한다. 복귀손실은 페룰 또는 커넥터로부터 후속 매체로 전파되는 광 Pi 및 페룰 또는 광커넥터의 단면에 의해 반사되어 광원으로 복귀되는 광 Pr의 비, 즉, 복귀손실 = -10 ×log(Pr/Pi) dB로 주어진다. 예를 들어, 50 dB의 복귀손실은 총 파워(power)의 1/100,000만이 복귀하는 것을 의미한다.
복귀손실의 절대값을 가능한 크게 하는 것이 고속 광통신 시스템에서는 매우 중요한 요소이다. 고속 광통신 시스템에서 사용되는 DFB 레이저와 같은 협대역 광원에서는 모드 호핑(hopping) 및 출력파워의 감쇠가 일어나기 쉽다. 그러므로, 복귀손실은 가능한 한 감소되어야 한다. 이러한 이유로, 광섬유는 페룰의 단면이 볼록 구면으로 이루어지는 PC(물리적 접촉)에 의해 접속될 필요가 있으므로, 광섬유의 코어가 프레즈넬 반사를 감소시키도록 서로 밀접하게 접촉하고 있다.
본 실시예에서는, 제 1 표면은 20㎜의 반경을 갖는 구면으로 형성되어, 제 1 표면과 페룰에 고정된 광섬유와의 물리적인 접촉을 용이하게 한다.
이러한 구성은 반사광의 복귀를 감소시키는 특별한 이점을 제공하였다. 제 1 표면은 물리적인 접촉이 이루어질 수 있는 한 20㎜의 반경을 갖는 구면일 필요는 없다. 다시 말하면, 예컨대, 10㎜ 및 30㎜의 반경이 반사광의 복귀를 감소시키는 이점을 또한 제공한다.
도 19의 (a) 및 (b)는 이 실시예에 따른 비구면 로드 렌즈를 사용하여 측정된 삽입손실을 나타낸다.
도 19의 (a)는 측정을 위한 셋업을 나타낸다. 광섬유(11)로부터 출사된 광은 비구면 로드 렌즈(191)에 의해 콜리메이트된다.
콜리메이트 광은 입사측에 배치되는 비구면 로드 렌즈(191)에 대하여 역방향으로 배치되는 비구면 로드 렌즈(192)에 의해 수광되어, 광출사측에서 광섬유(11)로 결합된다. 삽입손실은 -10 log(P1/P2)로 계산되며, 여기에서 P1은 비구면 로드렌즈(191)로부터 출사된 광파워이고, P2는 최후에 출사된 광파워이다.
다시 말하면, 삽입손실은 광커넥터와 같은 광학부품이 송신선에 삽입되거나 광학부품이 이격될 때 광송신선에서 발생하는 광손실의 증가이다. 따라서, 삽입손실은 가능한 작게 되는 것이 바람직하다.
도 19의 (b)는 종래의 이중 볼록 렌즈(기호 Δ), GRIN 렌즈(기호 □) 및 비구면 로드 렌즈(기호)에 대해 측정된 손실을 나타낸다.
도 19의 (b)로부터 명백한 바와 같이, 비구면 로드 렌즈는 장거리에 대한 삽입손실을 증가시키지 않으면서 양호한 평행광선을 제공하는 콜리메이터를 제공한다.
광경로가 접속되는 경계를 이제 설명한다. 통상적으로, n1및 n2의 굴절율을 각각 갖는 2개의 매체간의 경계에서의 반사율 R은 수학식 2로 표현된다.
따라서, 큰 굴절율의 차를 갖는 인터페이스는 큰 반사율을 야기한다. 경계에서 반사율을 감소시키는 하나의 방법은 반사율을 감소시키기 위해 유전체 다층의 형태로 무반사 코팅(AR 코팅)을 도포하는 것이다. 본 실시예에서는, 제 1 표면을 평면으로 하여 렌즈가 비구면 로드 렌즈가 되게 해도 된다. 그러나, 입사측의 광섬유(11)와 제 1 표면에 및 출사측의 광섬유(14)와 제 2 표면에 무반사 코팅을 도포하면 반사율이 감소되므로 광 복귀도 감소된다.
이 실시예에서 이용되는 유리재료는 단일모드 광섬유의 코어재료의 굴절율에 가까운 굴절율을 갖는 것 중 하나이다. 단일모드 광섬유가 이 실시예에 따른 비구면 로드 렌즈에 맞대어 이어지면, 굴절율의 차로 인해 반사율 R이 감소된다. 바꾸어 말하면, 광섬유에 접속되는 광학재료(여기에서는 렌즈재료)가 광섬유의 코어재료의 굴절율과 가까운 굴절율을 갖는 경우, 낮은 반사율의 광접속이 AR 코팅 없이도 가능해지고, 그에 따라 시스템도 저비용으로 생성될 수 있다.
(제 2 실시예)
제 1 실시예에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법을 이제 도면을 참조하여 설명한다. 도 2의 (a) 및 (b)는 비구면 로드 렌즈의 제조단계를 나타낸다.
도 2의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법은 제 1 내지 제 4 단계를 포함한다. 제 1 단계에서, 유리로 형성된 렌즈재료(21)가 블로우금형(24), 상부금형(22) 및 하부금형(23)에 의해 제 위치에 위치결정된다. 블로우금형(24)은 텅스텐 카바이드로 이루어져 렌즈재료(21)의 광축을 제어한다. 상부 및 하부금형(22, 23)도 또한 텅스텐 카바이드로 이루어진다. 렌즈재료(21)는 유리가 가소성을 갖는 온도로 가열된다. 제 2 단계에서, 가열된 렌즈재료(21)는 상부금형(22) 및 하부금형(23)을 이용하여 압력 하에서 렌즈형상으로 형성된다.
제 3 단계에서, 렌즈재료(21)는 유리재료가 가소성을 갖는 소정의 온도로부터 유리 전이점까지 또한 냉각되는 동안 압력 하에서 형성된다. 제 3 단계에서, 스페이서(25)가 상부금형(22) 및 하부금형(23)간의 평행성 및 렌즈재료(21)의 두께를제어하기 위해 사용된다. 제 4 단계에서, 몰딩된 렌즈재료(21)가 유리 전이점 이하의 온도로 냉각된다.
제 2 실시예는 비구면 로드 렌즈의 제 1 표면을 형성하는 상부금형(22)의 일부(22a)가 구면이나 평면을 갖고, 제 2 표면을 형성하는 하부금형(23)의 일부(23b)가 비구면을 갖는 것에 특징이 있다. 특히, 하부금형(23)의 일부(23b)는 정확히 비구면형상을 갖도록 설계된다.
전술한 바와 같이, 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 따르면, 정밀 몰딩에 의해 금형의 비구면형상을 양호한 재현성을 갖고 정밀하게 전사할 수 있다. 따라서, 비구면 로드 렌즈를 매우 낮은 비용으로 대량 생산할 수 있다.
(제 3 실시예)
도 3은 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타낸다.
도 3의 비구면 로드 렌즈(31)는 비구면 로드 렌즈(31)가 광섬유를 유지하는 페룰(32)의 모세관(33)과 동일한 직경을 갖는 것에 특징이 있다.
페룰(32)의 모세관(33)과 동일한 직경을 갖는 렌즈는 광학장치가 제조될 때 조립작업이 효율적으로 되게 한다. 페룰에 사용되는 모세관은 예컨대, SC 커넥터 및 FC 커넥터용으로 사용되는 2.5㎜의 직경을 갖는 모세관, 또는 MU 커넥터 및 LC 커넥터용으로 사용되는 1.25㎜의 직경을 갖는 모세관을 포함한다.
제 3 실시예에서, 비구면 로드 렌즈는 모세관의 크기에 따라 2.5㎜ 및 1.25㎜의 직경을 갖는다. 비구면 로드 렌즈는 예컨대, 분할 슬리브 및 세라믹 슬리브에 고정하기 쉽게 되어 특히 제조 비용을 절감하였다.
특히, 도 4에 나타내는 바와 같이, 비구면 로드 렌즈(41)는 페룰(42)의 모세관(43)과 동일한 직경을 갖고, 분할 슬리브(44)가 렌즈(41) 및 모세관(43)을 함께 유지하도록 사용된다. 분할 슬리브(44)에 의해 비구면 로드 렌즈(41) 및 모세관(43)을 함께 유지함으로써, 광섬유(11)의 광축이 렌즈(41)의 광축과 일치하게 되어 더 먼 거리에 대해서 양호한 콜리메이트 광을 제공한다.
여기에서, 비구면 로드 렌즈의 직경은 MU 커넥터용 페룰(42)의 모세관(43)의 1.25㎜의 직경과 동일하게 제작하였다.
이하, 콜리메이터 광학 시스템을 이용하여 구성된 광기능디바이스를 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 광섬유(11), 광기능소자(57) 및 광섬유(14)가 렌즈를 통해 결합되어 있는 광기능디바이스를 나타낸다. 광기능디바이스는 입사측의 광섬유(11), 광섬유(11)를 지지하는 모세관(52), 비구면 콜리메이터 렌즈(51), 슬리브(53), 광기능소자(57), 집광용 비구면 콜리메이터 렌즈(54), 모세관(55), 슬리브(56) 및 출사측의 광섬유(14)를 포함한다.
이하, 도 5의 광기능디바이스의 동작을 설명한다. 모세관(52)에 의해 유지되는 광섬유(11)로부터 출사되는 광은 비구면 로드 렌즈(51)에 의해 콜리메이트 광(13)으로 변환된다. 콜리메이트 광은 광기능소자(57)를 통해 수광측의 비구면 로드 렌즈(54)로 입사된다. 비구면 로드 렌즈(54)로 입사된 콜리메이트 광은 출사측의 모세관(55)에 고정된 광섬유(11)에 결합된다.
제 3 실시예에 따른 콜리메이팅 광결합 시스템에서, 렌즈간의 거리는 5㎜로 설정하였다. 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈는 더욱 긴 거리 예컨대, 광스위치용의 100㎜에 대하여 높은 결합효율을 갖는 콜리메이팅 광결합 시스템을 제공하였고, 그 결과를 도 19에 나타낸다. 100㎜의 거리에 대한 삽입손실은 0.5dB이었다.
제 3 실시예는 25㎜의 MU 페룰용 모세관에 구성된 비구면 로드 렌즈에 대하여 설명하였지만, 비구면 로드 렌즈는 광기능디바이스를 조립하는데 사용되는 모세관의 외형크기인 1.8㎜ 및 1.4㎜의 직경에 따라서, 또한 더욱 작은 직경을 갖는 마이크로모세관의 직경에 따라서, 페룰용 모세관의 외형크기인 2.5㎜ 및 1.25㎜의 직경뿐만 아니라 1.0㎜ 미만 예컨대, 1.0㎜ 또는 0.5㎜의 직경을 갖도록 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈는 비구면 로드 렌즈가 이들 모세관에 고정된 광섬유와 결합될 때에도 높은 결합효율을 갖는 콜리메이터 광학시스템을 실현할 수 있었다.
(제 4 실시예)
도 6의 (a) 내지 (e)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예 및 그 실시예의 변형을 나타낸다.
비구면 로드 렌즈(61)는 제 1 표면(61a), 제 2 표면(61b) 및 광섬유를 가이드하는 가이드 홀(61c)을 포함한다.
다시 말하면, 비구면 로드 렌즈는 몰딩에 의해 형성된 오목부를 갖는 가이드 홀(61c)를 갖는다. 이 비구면 로드 렌즈는 1㎜의 직경 및 3㎜의 길이를 갖는 매우 소형인 마이크로 렌즈이다. 가이드 홀의 직경은 광섬유가 이 가이드 홀에 삽입될 수 있도록 약 125미크론 또는 250미크론이다.
가이드 홀(61c)의 중심은 비구면 로드 렌즈(61)의 광축 상에 있어, 광섬유가가이드 홀(61c)에 삽입될 때 콜리메이트 광이 얻어질 수 있다. 다시 말하면, 광섬유(11)를 투과하는 광은 비구면 로드 렌즈(61) 내에 형성된 가이드 홀(61c)에 고정되는 광섬유(11)의 단면으로부터 출사된다. 비구면 로드 렌즈(61) 내로 광이 투과한 후, 광은 상기 로드 렌즈의 제 2 표면(61b)의 비구면에 의해 콜리메이트 광으로 변환된다. 따라서, 종래기술과 비교하면, 제 4 실시예에 따른 비구면 로드 렌즈는 조립하기 쉽고, 긴 거리에 대하여 콜리메이트 광을 제공한다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 이들 비구면 로드 렌즈의 사시도이다.
도 7의 (a)는 입사측에서 본 도면이다. 도 7의 (b)는 출사측에서 본 도면이다. 도 7의 (c)는 후술한다.
도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가이드 홀(71c)에 삽입되는 광섬유(11)의 단면으로부터 출사된 광은 비구면 로드 렌즈(71)에 의해 콜리메이트 광으로 변환된다.
전술한 바와 같이, 광섬유를 고정지지하는 가이드 홀을 형성함으로써, 광섬유의 광축과 비구면 로드 렌즈를 일치시킬 필요 없이 낮은 비용으로 조립작업을 쉽게 한다. 도 6의 (b)는 제 1 표면에서 본 가이드 홀의 형상을 나타낸다. 가이드 홀은 원통형상지만, 광섬유가 지지될 수 있는 한 삼각형 프리즘과, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이 사각형 프리즘 및 다각형 프리즘과 같은 다른 형상일 수도 있다.
가이드 홀의 직경은 광섬유의 직경과 동일한 250미크론일 필요는 없다. 그 직경은 예컨대, 125미크론보다 매우 작거나, 예컨대, 0.5㎜ 및 0.9㎜보다 매우 큰 것도 가능하다.
도 6의 (d) 및 (e)에 나타내는 바와 같이, 비구면 로드 렌즈는 2개의 광섬유를 수용하는 가이드 홀이 형성될 수도 있다. 2개의 가이드 홀(63c)은 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이 병렬로 형성될 수도 있다. 이와 달리, 가이드 홀(64c)은 2개의 광섬유가 함께 삽입될 수 있는 단일 홀일 수도 있다. 또 달리, 복수의 가이드 홀이 광섬유 어레이가 삽입 및 고정될 수 있도록 형성될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 2개의 광섬유가 콜리메이터 렌즈를 형성하도록 고정되는 디바이스는 종래기술에서는 존재하지 않는다. 이러한 구성은 하이브리드 광아이솔레이터(hybrid optical isolator), 광서큘레이터(optical circulator), 광스위치, 광섬유 증폭기 및 광감쇠기에 적용될 수 있고, 광통신 시스템에 중요한 광기능 디바이스를 제공한다. 본 발명은 DCF의 제조에 쉽게 적용 가능하다.
종래의 이중섬유 콜리메이터(DCF)는 2개의 광섬유가 제 1 표면과 접촉하는 구성으로 되어 있다. 종래의 이중섬유 콜리메이터는 본 발명과 달리 렌즈에 가이드 홀이 형성되어 있지 않다.
도 7의 (c)는 본 실시예에 따른 DCF용 비구면 로드 렌즈의 사시도이다. 도 7의 (c)는 가이드 홀(72c)에 삽입된 2개의 광섬유(11x, 11y)의 단면으로부터 출사된 광이 비구면 로드 렌즈(72)에 의해 콜리메이트 광(13x, 13y)으로 각각 변환되는 것을 명확히 나타낸다. 2개의 광섬유(11x, 11y)는 예컨대, 125㎛ 또는 250㎛의 거리만큼 이격되어 있다. 250㎛ 이하의 거리에 대하여, 비구면 로드 렌즈(72)의 출사 단면(72a)의 비구면형상이 단일섬유 콜리메이터(71)의 출사면(71a)의 비구면형상과 동일할지라도, 양호한 콜리메이트 광이 얻어질 수 있다. 복수의 광섬유가 비구면로드 렌즈 내에 형성된 가이드 홀에 삽입되어 250㎛ 이상의 간격으로 이격될 때, 가이드 홀의 중심축이 섬유의 광축과 일치하도록 자유곡면의 비구면형상을 갖는 비구면 마이크로 렌즈 어레이를 설계하는 것이 바람직하다.
여기에서, 본 실시예의 광원은 광섬유에 대하여 설명하였지만, 광원이 가이드 홀 내에 장착될 수 있는 반도체 레이저 또는 표면방출 레이저(surface emission laser)인 경우, 콜리메이트 광 및 집속광빔이 가이드 홀을 갖는 비구면 로드 렌즈를 이용하여 생성될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 가이드 홀을 제공함으로써, 복수의 광섬유 및 테이프형상 멀티코어 광섬유를 사용할 때도 광축을 조정할 필요가 없어지므로, 고아섬유를 소정의 간격으로 쉽고 정확하게 고정할 수 있게 된다. 이것이 예를 들어, 저비용 DCF를 실현시킨다.
여기에서, 본 실시예는 가이드 홀이 렌즈의 제 1 표면에 형성되고, 복수의 광섬유가 고정되는 섬유고정기술에 대하여 설명하고 있다. 그 구성은 이에 한하지 않고, 예를 들어, 전술한 가이드 홀과 유사한 홀이 렌즈와 다른 블록의 형상으로 유리재료로 이루어질 수 있고, 복수의 광섬유 또는 테이프형상 멀티코어 광섬유가 광섬유 어레이를 형성하도록 고정될 수도 있다.
(제 5 실시예)
이하, 광섬유 가이드를 갖는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법을 도 8의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다. 도 8의 (a) 및 (b)는 비구면 로드 렌즈의 제조단계를 나타낸다.
제 5 실시예에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법은 도 8의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 텅스텐 카바이드로 이루어진 상부금형(82)이 가이드 홀이 형성되는 볼록부(82a)를 갖는 점이 도 2의 (a) 및 (b)의 제 2 실시예와 다르다.
전술한 바와 같이, 금형의 표면에 볼록부를 제공하면, 일체의 구성으로 가이드 홀을 갖는 비구면 로드 렌즈를 제작할 수 있다.
기술적으로 중요한 점은 고경도를 갖는 텅스텐 카바이드로 이루어진 금형 상에 예컨대, 125㎛ 또는 250㎛의 직경을 갖는 볼록부를 형성하는 방법이다. 금형 상에 볼록부를 정확히 형성하기 위해, 마이크로 방전가공을 이용하였다.
마이크로 방전가공에 의해, 금형의 표면 상에 125㎛ 또는 250㎛의 직경을 갖는 볼록부를 형성할 수 있다. 볼록부는 바람직하게는 쉬운 가공을 위해 원통으로 형성되지만, 삼각형 프리즘, 사각형 프리즘, 또는 다각형 프리즘으로 형성될 수도 있다.
복수의 볼록부가 하나의 볼록부 대신에 병렬로 형성될 수도 있다.
더욱이, 가이드 홀이 비구면 로드 렌즈의 제 1 표면에 형성되도록 복수의 볼록부가 금형 상에 형성될 수 있으므로, 광섬유 어레이를 형성한다.
예를 들어, 가이드 홀을 생성하는 2개의 볼록부가 비구면 로드 렌즈의 제 1 표면을 형성하는 상부금형에 형성되거나, 도 6의 (e)에 나타내는 바와 같이 2개의 홀을 수용하기에 충분한 크기의 돌출부가 상부금형에 형성되면, 2개의 광섬유가 몰딩된 비구면 로드 렌즈의 제 1 표면에 병렬로 고정될 수 있으므로, 이중섬유 콜리메이터를 실현할 수 있다.
사용되는 금형은 광섬유가 형성된 홀에 삽입될 수 있도록 125㎛의 직경 및 500㎛ 내지 5㎜ 범위의 높이를 갖는 2개의 원통과 동등한 폭을 갖는 볼록부를 가질 필요가 있다. 본 발명에서는, 금형은 마이크로 가공할 수 있는 마이크로 방전가공을 이용하여 볼록부를 제공하도록 가공하였다. 마이크로 가공을 이용함으로써, 접합된 금형의 세부를 정밀가공할 수 있고, 복수의 볼록부를 갖는 금형을 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 5 실시예에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 의하면, 저비용으로 높은 제조효율을 갖고 비구면 로드 렌즈를 대량생산할 수 있다.
(제 6 실시예)
이하, 도 9의 (a) 내지 (c)에 나타내는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 설명한다.
도 9의 (a) 및 (b)는 비구면 로드 렌즈(91)를 나타내는 사시도이다.
도 9의 (a)는 입사측에서 본 도면이다. 도 9의 (b)는 출사측에서 본 도면이다. 비구면 로드 렌즈(91)가 도 1의 비구면 로드 렌즈와 다른 점은 비구면 로드 렌즈(91)의 측면에 한 쌍의 홈(91c)이 제공되어 있다는 것이다. 렌즈는 비구면 로드 렌즈(91)의 제 1 표면(91a)에 맞대어 이어진 광섬유(11)로부터 출사된 광이 비구면 로드 렌즈(91)를 통과하여 제 2 표면(91b)에 의해 굴절되어 콜리메이트 광(13)이 되는 방식으로 동작한다.
도 9의 (c)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 홈(91c)은 광기능 디바이스 내의고정판(92)에 로드 렌즈를 위치결정할 때 유용하다. 한 쌍의 홈(91c)은 조립작업 중에 로드렌즈를 쉽게 고정시키고, 비구면 로드 렌즈를 저비용으로 위치결정할 수 있게 한다.
이하, 이러한 홈을 갖는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법을 도 10의 (a) 내지 (c)를 참조하여 설명한다.
도 10의 (a) 내지 (c)는 비구면 로드 렌즈의 제조단계를 나타낸다.
본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법은 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 텅스텐 카바이드로 이루어진 하부금형(104)의 내면에 홈을 형성하는 삼각형 볼록부(104a)가 제공되는 점이 도 2에 나타내는 제 2 실시예와 다르다. 비구면 로드 렌즈의 외부윤곽을 형성하는 금형에 삼각형 볼록부를 제공하면, 홈을 갖는 비구면 로드 렌즈를 쉽게 형성할 수 있다. 비구면 로드 렌즈에 홈을 형성하는 하나의 방법은 정밀연삭이다. 그러나, 본 실시예에서와 같이 몰딩에 의해 측면에 홈을 형성함으로써, 매우 낮은 비용으로 위치결정홈을 제공할 수 있다.
제 6 실시예에서 이용되는 금형은 홈을 형성하는 삼각형 볼록부를 갖지만, 볼록부는 반원통 또는 단순히 볼록부일 수도 있다. 금형으로부터 몰딩대상의 원활히 이완시키기 위해, 홈이 금형의 전체 길이에 걸쳐 모두 형성되지 않아야 하지만, 예컨대, 제 1 표면 및 제 2 표면 근처의 외부윤곽 상의 제한된 부분에만 형성될 수도 있다.
(제 7 실시예)
이하, 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 도 11의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다.
제 7 실시예는 비구면 로드 렌즈가 원통형이 아니라 측면이 평면부(111c)를 포함하는 점이 도 1의 제 1 실시예의 비구면 로드 렌즈와 다르다.
제 7 실시예의 렌즈는 이하와 같이 동작한다: 비구면 로드 렌즈(111)의 제 1 표면(111a)에 맞대어 이어진 광섬유(11)로부터 출사된 광이 비구면 로드 렌즈(111)를 통과하여 제 2 표면(111b)에 의해 굴절되어 콜리메이트 광(13)이 된다.
전술한 바와 같이, 비구면 로드 렌즈의 일부에 평면부(111C)를 제공하면, 비구면 로드 렌즈가 광기능 디바이스 내의 고정판(112)에 대하여 위치설정될 수 있다. 이 구성은 특히 높이 방향으로 렌즈의 위치결정을 용이하게 한다. 복수의 비구면 로드 렌즈(111)를 정렬함으로써, 콜리메이터 렌즈 어레이 및 광섬유 콜리메이터가 구성될 수 있다.
이하, 평면부를 갖는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법을 도 12의 (a) 내지 (c)를 참조하여 설명한다.
도 12의 (a) 내지 (c)는 비구면 로드 렌즈의 제조단계를 나타낸다.
제 7 실시예에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법은 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 텅스텐 카바이드로 이루어진 하부금형(124)이 평면부(124a)를 갖는 점이 도 2의 제 2 실시예와 다르다. 전술한 바와 같이, 비구면 로드 렌즈의 윤곽을 형성하는 금형의 일부에 평면부를 제공하면, 평면부를 갖는 비구면 로드 렌즈를 쉽게 제조할 수 있다.
본 실시예에서와 같이 몰딩에 의해 렌즈의 측면에 평면부를 형성함으로써,매우 낮은 비용으로 렌즈의 위치결정면을 제공할 수 있다.
(제 8 실시예)
이하, 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 도 13의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다.
제 8 실시예는 비구면 로드 렌즈가 원통이 아니라 사각형 프리즘 및 육각형 프리즘과 같은 다각형 프리즘인 점이 도 1의 제 1 실시예에 따른 비구면 로드 렌즈와 다르다.
도 13의 (a)는 비구면 로드 렌즈(131)를 사각형 프리즘형상으로 나타낸다. 도 13의 (b)는 비구면 로드 렌즈(132)를 육각형 프리즘형상으로 나타낸다. 이 렌즈는 이하와 같이 동작한다: 비구면 로드 렌즈(131, 132)의 제 1 표면(131a, 132a)에 각각 맞대어 이어진 광섬유(11)로부터 출사된 광이 비구면 로드 렌즈(131, 132)를 통과한 후, 제 2 표면(131b, 132b)에 의해 각각 굴절되어 콜리메이트 광이 된다.
사각형 프리즘 및 육각형 프리즘형상에 의해 복수의 비구면 로드 렌즈가 겹쳐질 수 있으므로, 광콜리메이터 어레이의 제조를 용이하게 한다. 도 14의 (a) 및 (b)는 제 8 실시예를 나타낸다.
도 14의 (a)는 그 측면을 이용하여 병렬로 정렬된 2개의 사각형 프리즘형상 비구면 로드 렌즈(131, 141)를 나타낸다. 도 14의 (b)는 그 측면을 이용하여 그들의 광축이 평행이 되도록 정렬된 3개의 육각형 프리즘형상 비구면 로드 렌즈(132, 142)를 나타낸다.
그에 따라 제조된 비구면 로드 렌즈 어레이는 렌즈의 광축간의 거리가 정확히 설정될 수 있으므로, 광빔의 광축간의 거리를 정확히 설정할 수 있다는 이점이 있다. 결국, 콜리메이터 렌즈 어레이 및 광섬유 콜리메이터 어레이가 쉽게 구성될 수 있다.
도 15의 (a) 내지 (c)는 비구면 로드 렌즈를 전술한 다각형 프리즘형상으로 제조하는 방법을 나타낸다.
도 15의 (a) 내지 (c)는 비구면 로드 렌즈의 제조단계를 나타낸다.
제 8 실시예에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법은 텅스텐 카바이드로 이루어진 하부금형(154)이 도 15의 (b)에 나타내는 바와 같이 육각형부(154a)를 갖는 점이 제 2 실시예와 다르다.
전술한 바와 같이, 비구면 로드 렌즈의 외부윤곽을 형성하는 금형의 일부에 육각형부를 제공하면, 비구면 로드 렌즈가 육각형 프리즘의 평면부를 가질 수 있다.
금형의 이완을 용이하게 하기 위해, 하부금형(154)은 2개의 반부를 갖는 2부분 금형이어도 된다. 본 실시예에서와 같이, 몰딩에 의해 다각형 프리즘형상을 형성하도록 평면을 형성하면, 렌즈의 위치설정면을 저비용으로 형성할 수 있고, 렌즈 어레이의 정밀제조가 가능하다.
도 6의 (a) 내지 도 8의 (b)에 나타내는 단일 또는 복수의 광섬유를 가이드하는 가이드 홀이 예를 들어, 도 9 내지 도 15의 (c)에 나타내는 비구면 로드 렌즈에 형성될 수도 있다.
(제 9 실시예)
이하, 도 16의 (a) 내지 (f)에 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 설명한다.
도 16의 (a)의 비구면 로드 렌즈(161)는 광축에 수직인 면과 경사지게 형성된 제 1 표면(161a)과 비구면 제 2 표면(161b)을 포함한다.
제 1 표면(161a)은 반사광이 발생하여 광섬유(11)로 복귀하는 것을 방지하기 위한 경사면이다. 비구면 로드 렌즈는 예컨대, 1㎜의 직경 및 3㎜의 길이와, 2.5㎜의 직경 및 4.5㎜의 길이를 갖는 매우 작은 로드렌즈이다.
제 1 표면의 각 θ는 일반적으로 6 내지 8도의 범위에 있지만, 8도 이상 예컨대, 10도 및 12도일 수도 있다. 따라서, 제 1 표면은 예컨대, 6, 7, 8, 10 및 12도 또는 더욱 큰 각 θ를 갖도록 설계될 수 있다.
도 16의 (a)의 실시예는 경사면인 제 1 표면(161a)을 갖는 비접촉형 비구면 로드 렌즈이다. 반대로, 도 16의 (b)의 예는 제 1 표면이 렌즈가 APC(Angled Physical Contact) 연마를 실시한 페룰에 PC 접속될 수 있도록 경사각을 갖는 PC의 형상으로 형성된 접촉형 비구면 로드 렌즈이다.
도 16의 (c)는 경사진 제 1 표면의 일부를 갖는 비구면 로드 렌즈를 나타낸다. 도 16의 (c)에 나타내는 바와 같이 제 1 표면을 형성하면, 도 16의 (d)에 나타내는 바와 같이 경사지게 연마된 페룰(164) 또는 광섬유를 갖는 렌즈의 물리접촉이 용이하게 되고, 광접속이 이루어질 때 반사손실이 감소된다.
이하, 광섬유의 단면의 연마를 설명한다. 광섬유의 단면의 연마는 4종류: 즉, 표면연마, 볼록연마(PC 연마), 정밀 볼록연마(정밀 PC 연마) 및 경사연마를 포함하고, 이들은 모두 렌즈가 페룰 또는 모세관에 고정된 후에 실행된다. 커넥터의 단면의 표면연마는 후방반사를 약 -16dB(4%)로 감소시킨다. PC 연마 즉, 볼록연마는 섬유 커넥터가 서로 결합될 때 단면의 물리접촉을 허용하는 약간의 곡면을 제공한다.
이것이 광경로에서 렌즈로부터 다른 굴절율을 갖는 공기의 존재를 최소화시켜 복귀손실을 30 내지 40dB로 감소시킨다.
볼록(PC)연마는 여러 응용분야에서 가장 많이 이용되는 커넥터의 단면을 연마하는 기술이다. 정밀 볼록연마(개량 PC 연마)는 커넥터 단면의 품질을 더욱 향상시키기 위해 더 많은 연마단계를 포함하고, 후방반사를 40 내지 55dB로 감소시키는 작용을 한다.
이러한 연마는 고속 디지털 광통신 시스템에 이용된다. 경사연마는 광섬유의 단면이 광섬유의 광축에 수직인 면과 경사지게 만드는 기술이다. 각도부여 PC 연마는 광섬유의 광축에 수직인 면과 전술한 바와 같이 6 내지 8도의 범위로 경사지게 광섬유의 단면을 PC 연마하는 기술이다. PC 연마 시에도, 광섬유의 코어가 서로 접촉하고, 광이 광축과 경사지게 후방 반사되어 다른 광축의 코어를 어긋나게 한다. 따라서, 복귀손실이 60dB 이하가 된다.
도 16의 (a)의 실시예는 광축에 수직인 광섬유(11)의 평면단면을 갖는다. 반사광이 복귀하는 것을 방지하기 위해, 광섬유의 단면(165a)이 광축에 수직인 면과 경사진 PC 연마 단면(165a)을 갖는 도 16의 (d)의 광섬유가 도 16의 (a)의 비구면 로드 렌즈와 결합될 수 있다(도 16의 (e) 참조). 이와 달리, 광섬유의 단면이 광축에 수직인 면에 경사진 PC 연마 단면을 갖는 도 16의 (d)의 광섬유가 도 16의 (b)의 비구면 로드 렌즈와 결합될 수도 있다. 그러한 조합은 전술한 섬유 콜리메이터 및 이중섬유 콜리메이터에 적용될 때 특히 이점을 제공한다, 즉, 도 16의 (a) 내지 (c)에서의 6 내지 8도의 범위의 경사각 θ가 PC 접속을 용이하게 만들고, 반사광의 복귀를 감소시킨다.
도 16의 (e)는 도 16의 (d)의 광섬유의 단면(165a)과, 서로 접촉하지 않고 원하는 거리 Y만큼 이격되어 있는 도 16의 (a)의 렌즈의 제 1 표면(161a)를 나타낸다. 이 경우에, 비구면형상은 콜리메이트 광이 비구면 로드 렌즈(161)의 입사측으로 즉, 제 2 표면(161b)의 우측으로부터 입사할 때, 광이 페룰(165)에 일체화된 광섬유의 단면(165a) 상에 집속되도록 설계된다. 다시 말하면, 비구면 로드 렌즈는 비구면 로드 렌즈의 제 2 표면(161b)의 전방측 초점이 광섬유(165a)의 단면 상에 있도록 설계되는 것이 중요하다.
여기에서, 광섬유의 단면의 경사각 θ는 반사광이 광섬유로 복귀하지 않는 한 동일할 필요는 없지만, 비구면 렌즈의 경사진 입사면(161a)의 경사각과 동일할 수도 있다. 특히, 입사측에서의 광섬유의 단면이 8도로 공통적으로 연마되기 때문에, 광섬유의 단면에 따라 성형될 비구면 로드 렌즈의 제 1 표면은 4 내지 9도의 각도로 경사지게 설계된다.
통상적으로, 2종류의 평행선: 즉, 유한한 크기를 갖는 광원의 대부분으로부터 방출된 전체 선이 평행한 것 및 무한소의 광원으로부터 방출된 전체 선이 평행한 것이 있다. 광섬유의 단면 및 광원은 일반적으로 이상적인 점원이 아니라 유한한 크기를 갖기 때문에, 렌즈로부터의 출사광은 발산한다. A의 직경을 갖는 광원으로부터 방출되는 광과 이 광이 f의 초점거리를 갖는 렌즈에 의해 평행선으로 변환되면, 평행선의 발산각은 A/f 라디언으로 표현된다. 광원의 한 점으로부터 방출되는 광빔이 평행선으로 변환될 수 있을지라도, 평행선은 다른 점으로부터 방출되는 광빔과 각도를 이루므로, 출사된 광은 발산한다. 유한한 크기를 갖는 광원을 이용하여 가능한 작은 발산각을 갖는 광빔을 생성하기 위해, 입사광이 반도체 레이저 및 단일모드섬유로부터 출사된 광과 같은 가우스빔이라면, 렌즈의 제 2 표면의 형상이 렌즈의 제 2 표면으로부터 가능한 멀리 떨어진 점에 형성되는 빔 웨이스트(beam waist)를 갖도록 긴 초점거리를 갖는 렌즈를 설계하는 것이 중요하다.
도 16의 (f)는 도 16의 (b)의 광섬유의 접촉부의 확대도이다. 이 경우에, 광섬유의 첨단(11a)은 연마된 섬유의 코어 광축에 수직인 면과 소정 각도를 이루는 표면 즉, APC(angled physical contact)로 연마된다. 광섬유의 단면(11a)은 섬유의 광축에 수직인 면과 각도 θ로 곡면(162a) 내에 또한 형성되는 비구면 로드 렌즈(162)와 접촉하고 있다. 이 경우에, 비구면 로드 렌즈를 투과되고 렌즈의 제 2 표면으로부터 출사되는 광이 콜리메이트되었고, 제 2 표면의 비구면형상 즉, 출사면(162b)은 광섬유가 접촉하고 있는 제 1 표면(162a)의 일부(1601) 상에 전방초점을 갖도록 설계된다.
도 17의 (a) 및 (b)는 경사진 제 1 표면을 갖는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법을 나타낸다.
비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법은 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이, 텅스텐 카바이드로 이루어진 상부금형(172)이 비구면 로드 렌즈의 경사면을 형성하는 경사면(172a)를 갖는 점이 도 2의 제 2 실시예에 따른 방법과 다르다.
금형에 경사면(172a)을 제공하면, 비구면 로드 렌즈가 비스듬한 제 1 표면을 갖도록 몰딩되게 할 수 있다. 경사면은 비구면 로드 렌즈를 형성한 후에 정밀 연마에 의해 비구면 로드 렌즈에 생성될 수도 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 단일의 프로세스 단계에서 비구면 로드 렌즈를 몰딩하면, 경사면을 갖는 비구면 로드 렌즈를 매우 낮은 비용으로 제조할 수 있다.
본 실시예에서는 도 16의 (b)의 경사 PC면인 제 1 표면을 갖거나, 도 16의 (c)의 부분적으로 경사진 면인 제 1 표면을 갖는 비구면 로드 렌즈를 쉽게 제조하고, 금형의 비구면형상을 양호한 재현성을 갖고 정밀하게 전사할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 비구면 로드 렌즈를 높은 제조효율을 갖고 저비용으로 대량 생산할 수 있다.
전술한 제조방법은 텅스텐 카바이드로 이루어진 금형을 이용하고 있다. 그러나, 렌즈재료는 유리몰딩에 적합하다면, 비구면 로드 렌즈를 형성하는데 예컨대, 저온 팽창의 결정화된 유리로 이루어진 금형을 사용할 수도 있다.
(제 10 실시예)
도 18의 (a)는 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈의 일 실시예를 나타낸다.
도 18의 (a)의 비구면 로드 렌즈는 광빔을 발산하는 비구면 로드 렌즈(181)이다.
제 10 실시예는 광결합 시스템이 콜리메이터 시스템의 형태가 아니라 집속 광빔 광학시스템 또는 공초점 광학시스템의 형태인 것이 앞서 설명한 실시예와 다르다. 광기능 디바이스는 종종 콜리메이터 광학시스템을 이용하여 구성되지만, 광이 결합되는 집속 광빔 광학시스템을 이용하여 구성될 수도 있다.
도 18의 (a)는 집속빔을 생성하는 비구면 로드 렌즈(181)를 이용하면 광섬유(11)로부터 출사된 광이 집속빔(183)으로 변환되는 것을 명확하게 나타낸다.
따라서, 비구면 로드 렌즈의 굴절율, 길이(두께) 및 비구면형상을 설계하면, 앞서 설명한 실시예에서 설명한 비구면 로드 렌즈를 콜리메이터 렌즈로 뿐만 아니라 집속 광빔을 생성하는 비구면 로드 렌즈로 사용할 수 있다.
특히, 제 2 표면(181b)의 초점이 광섬유(11)의 출사단면이 접촉하고 있는 제 1 표면(181a) 상의 위치보다 더욱 내부에 있도록 렌즈를 설계하는 것이 중요하다.
도 18의 (b)는 집속 광빔 광학시스템으로 구성된 광결합 시스템을 나타낸다. 그러한 공초점 광학시스템은 광기능 디바이스용 광결합 시스템을 구성하는데 이용할 수 있고, 이 경우에, 앞서 설명한 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈는 렌즈의 굴절율, 길이(두께) 및 비구면형상을 변경시킴으로써 결합효율, 위치결정 정확도 및 조립의 용이함의 면에서 유리하게 적용할 수 있다.
(제 11 실시예)
전술한 실시예에 따른 비구면 로드 렌즈는 유리재료에 대하여 설명하였지만, 금형의 세심한 설계 및 선택, 가열온도, 가열시간, 렌즈재료의 양 및 주입기술에 의해 플라스틱 및 수지재료의 사용이 가능하다.
렌즈재료가 플라스틱 및 수지재료로 이루어지는 경우, 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈를 제조하는데 주입몰딩 및 주입압축몰딩을 이용할 수 있다.
더욱이, 제 11 실시예에 따른 몰딩은 프레스(press) 렌즈를 제조하는데 이용할 수 있고, 이 경우에, 몰딩 후에 플라스틱 및 수지재료로부터 금형이 쉽게 이완될 필요가 있다.
예를 들어, 유리재료로 이루어진 금형을 이용하면, 비구면형상을 정확하게 전사하는데 효율적이다.
(제 12 실시예)
제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 비구면 로드 렌즈용 렌즈재료의 굴절율을 광섬유의 코어의 굴절율과 동일하게 설정하면, 반사도가 감소되어 본 발명에 따른 렌즈에 광섬유를 접속할 때 유리하였다.
제 1 실시예는 단일모드 광섬유의 코어의 굴절율을 고려하여 결정된 1.46 내지 1.48의 범위의 굴절율에 대하여 설명하였다. 광학유리가 여러 광섬유의 굴절율에 가까운 굴절율을 갖는다고 가정하면, 반사율을 감소시키는데 그 광학유리를 효율적으로 이용할 수 있다.
따라서, 렌즈재료는 렌즈에 결합될 광섬유의 코어의 굴절율과 동일한 굴절율을 갖도록 선택할 수 있으므로, 어려움 없이 비구면 로드 렌즈를 몰딩할 수 있다.
제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 비구면 로드 렌즈의 양표면에 무반사 코팅(AR 코팅)을 제공하면, 또한 렌즈의 삽입손실을 감소시켜 고성능 광기능 디바이스를 구성할 때 효율적이었다.
도 20의 (a)는 AR 코팅이 도포된 비구면 로드 렌즈를 나타낸다.
비구면 로드 렌즈(201)는 제 1 표면(201a) 및 제 2 표면(201b)를 갖고, 양표면은 AR 코팅(201c)되어 있다. 광기능 디바이스가 구성될 때, 비구면 렌즈측은 다른 굴절율을 갖는 매체 예컨대, 공기와 접촉하고 있다. 따라서, 비구면 로드 렌즈(201) 상에 AR 코팅(201c)을 도포하면, 렌즈와 공기 사이의 경계에서의 반사손실을 감소시키는데 특히 효율적이다.
도 20의 (b)는 비구면 로드 렌즈에 도포된 금속화(metallization) 프로세스를 나타낸다.
예를 들어, 고정기판 상에 렌즈를 장착하기 위해, 진공증착에 의해 비구면 로드 렌즈(202)의 외부윤곽(측면) 상에 금속화층(금속피복층)(202c)을 형성하면, 비구면 로드 렌즈를 쉽게 고정할 수 있어 비구면 로드 렌즈의 제조 시에 이점을 제공하며, 금속화층은 땜납에 의한 고정이나 접합에 의한 고정에 사용된다.
금속화층(202c)은 표준 코팅재료로서 Ni와 Au, Fe, Cu, Ag 및 Sn의 합금형 코팅으로 코팅될 수 있다. Ni-Au 합금 및 Ni-Fe 합금이 땜납에 의한 고정에 특히 효율적이다. 금속화층은 이 금속화층이 측면 전체에 대하여 형성될 필요는 없고 측면의 일부 상에만 형성되는 것이 필요하며, 여전히 비구면 로드 렌즈의 조립을 쉽게 하는 점에서 특히 이점이 있다.
도 20의 (c)는 비구면 로드 렌즈에 도포된 파장필터의 가공을 나타낸다.
도 20의 (c)에서 알 수 있는 바와 같이, 비구면 로드 렌즈(203)는 광섬유(11)에서의 광이 출사되는 제 2 표면 상에 형성되는 유전체 다층의 형태로파장필터(203c)를 갖는다.
전술한 바와 같이, 비구면 로드 렌즈 상에 파장필터를 형성하면, 렌즈에 파장선택 기능이 부가된다. 종래기술에서는, 광기능 디바이스로서 파장필터를 형성할 때, 한 쌍의 광섬유 콜리메이터 및 광학필터가 함께 조립될 필요가 있다. 그러나, 파장필터를 갖는 비구면 로드 렌즈를 사용함으로써, 별개의 광학필터를 없애 조립작업을 간단하게 하고, 파장필터를 소형화할 수 있다.
일반적으로, 파장필터는 교대로 적층되는 다른 광학특성(굴절율)을 갖는 하나 이상의 재료를 포함하며, 이러한 적층구조가 광파의 투과특성을 제어한다.
각 층은 일반적으로 그 층을 투과하는 광의 1/4파장의 광경로(= 굴절율 ×두께 ×cos(입사각))를 제공하도록 설계된다.
파장필터는 고굴절율재료로서 TiO2, Ta2O5, ZrO2및 Nb2O3와, 저굴절율재료로서 SiO2와, 중간물질로서 Al2O3를 포함하는 유전체 다층막의 재료를 사용하여 제조한다.
예를 들어, 증착, 스퍼터링 및 화학기상증착을 이용할 수 있다. 본 실시예에서는, 광학특성을 모니터링하면서 이중 이온빔 스퍼터(DIBS)에 의해 파장필터를 제작하였다.
짧은 길이(두께) 및 짧은 직경 예컨대, 2㎜ 이하를 갖는 파장필터가 비구면 로드 렌즈에 도포되면, 짧은 직경을 갖고 광축 근처의 영역에서 굴절되는 광빔이 출사된다. 이 때문에, 출사빔은 수차에 의한 영향이 거의 없고, 파장필터에 입사하는 광빔의 입사각에 대한 의존성도 없다. 따라서, 본 실시예는 예컨대, 파장분할 다중 광학필터에 적용할 때 특히 이점이 있다.
(제 13 실시예)
광입력 수단으로서의 광섬유에 대하여 비구면 로드 렌즈의 실시예를 설명하였다. 광섬유 대신에, 바도체 레이저(LD), LED, 면발광 레이저(VCSEL)와 같은 광원을 이용할 수도 있다.
LD의 형태의 광원은 광을 출사하는 다른 개구수(NA)를 가지므로, 비구면 렌즈는 광섬유의 경우와 다른 최적의 비구면형상을 갖는 것이 필요하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈는 수차의 영향을 받지 않고, 광축의 조정이 용이하며, 광빔의 평행성(collimation) 및 집광성이 양호하다. 다시 말하면, 콜리메이트 광은 장거리까지 연장하고, 집속광빔 광학시스템을 어려움 없이 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈는 광결합 시스템에서 뛰어난 결합효율을 갖는 렌즈를 제공한다.
또한, 렌즈 어레이 및 광섬유 콜리메이터를 어려움 없이 구성할 수 있으므로, 저비용, 고성능 및 소형화된 광기능 디바이스를 실현할 수 있는 렌즈 및 렌즈의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 비구면 로드 렌즈는 광통신 분야 뿐만 아니라 광학 회로소자 장착기판, 영상정보 처리장치 및 액정 디스플레이장치의 분야에서 광결합, 광신호처리 및 광빔 변환에 적용할 수 있다.
전술한 실시예는 비구면 로드 렌즈가 광섬유로부터 출사된 광을 콜리메이트광 또는 집속광빔으로 변환하는 경우에 대하여 주로 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 광원이 예를 들어, 면발광 레이저의 형태를 취하고 전술한 바와 같은 이점 및 효과를 제공하는 구성에 적용할 수 있다.
전술한 구성은 광결합 시스템에서 높은 결합효율을 갖는 비구면 로드 렌즈를 실현할 수 있고, 매우 낮은 비용으로 비구면 로드 렌즈를 대량 생산하는 방법을 제공할 수 있다. 더욱이, 전술한 구성은 비구면 로드 렌즈와 광섬유의 원활한 결합을 용이하게 할 뿐만 아니라, 소형화, 어레이 형태, 고성능의 광기능 디바이스를 실현하기에 용이하다.
이상의 설명으로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 광결합 시스템에서 높은 결합효율을 갖는 비구면 로드 렌즈 및 그러한 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법을 제공한다.

Claims (33)

  1. 소정의 광원 및 광섬유의 출사단으로부터 출사된 광을 소정의 광으로 변환하는 비구면 로드 렌즈에 있어서:
    상기 광원 또는 출사단이 접촉하는 구면 또는 평면을 갖는 제 1 표면과;
    상기 제 1 표면에 대향하고, 상기 광원 또는 광섬유로부터 출사된 광이 통과하는 비구면을 가지며, 광을 콜리메이트 광 또는 집속광빔으로 변환하는 제 2 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 광섬유의 출사단에 접촉하고, 상기 제 2 표면을 통과한 광은 콜리메이트 광이며;
    상기 제 2 표면은 상기 출사단이 접촉하는 위치에서 상기 제 1 표면 상에 초점을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 광섬유의 출사단에 접촉하고, 상기 제 2 표면을 통과한 광은 집속빔이며;
    상기 제 2 표면은 상기 출사단이 접촉하는 상기 제 1 표면 상의 위치보다 상기 로드 렌즈의 더욱 내측에 위치되는 초점을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 비구면 로드 렌즈는 페룰에 접착되는 광섬유를 유지하는 페룰의 직경과 같은 소정의 외경을 갖는 원통형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  5. 제 1항에 기재된 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
    렌즈재료가 가소성을 갖는 소정의 온도로 렌즈재료를 가열하는 제 1 단계와;
    가열된 렌즈재료가 금형을 사용하여 압력 하에서 렌즈형상으로 형성되는 제 2 단계와;
    상기 렌즈재료를 가압하면서 상기 렌즈재료를 소정의 온도에서 전이점으로 냉각시켜 2개의 렌즈 표면이 형성되는 제 3 단계와;
    상기 몰딩된 렌즈재료가 전이점 이하의 온도로 냉각되는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법.
  6. 소정의 광원 및 광섬유의 출사단으로부터 출사된 광을 소정의 광으로 변환하는 비구면 로드 렌즈에 있어서:
    복수의 광원 또는 복수의 광섬유의 출사단이 삽입되는 가이드 홀을 갖는 제 1 표면과;
    상기 제 1 표면에 대향하고, 상기 광원 또는 광섬유로부터 출사된 광이 통과하는 비구면을 가지며, 광을 콜리메이트 광 또는 집속광빔으로 변환하는 제 2 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 표면을 통과한 광은 콜리메이트 광이고;
    상기 제 2 표면은 가이드 홀의 하부에 초점을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 표면을 통과한 광은 집속광이고;
    상기 제 2 표면은 가이드 홀의 하부보다 렌즈의 더욱 내측의 위치에 위치되는 초점을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 가이드 홀은 2개의 평행한 광섬유의 출사단이 삽입되어 이중섬유 콜리메이터를 형성하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  10. 제 6항에 기재된 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
    렌즈재료가 가소성을 갖는 소정의 온도로 렌즈재료를 가열하는 제 1 단계와;
    가열된 렌즈재료가 금형을 사용하여 압력 하에서 렌즈형상으로 형성되는 제 2 단계와;
    상기 렌즈재료를 가압하면서 상기 렌즈재료를 소정의 온도에서 전이온도로 냉각시켜 2개의 렌즈 표면이 형성되는 제 3 단계와;
    상기 몰딩된 렌즈재료가 전이온도 이하의 온도로 냉각되는 제 4 단계를 포함하고;
    상기 제 1 표면을 형성하는 금형은 가이드 홀을 형성하기 위한 볼록부를 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법.
  11. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 비구면 로드 렌즈의 윤곽은 원통형상이고, 원통형상의 원통형면에 형성되는 홈 또는 평면부를 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  12. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 비구면 로드 렌즈는 다각형 프리즘의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  13. 제 5항 또는 제 10항에 기재된 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 금형은 비구면 로드 렌즈의 외부표면에 대응하는 원통형 내부표면을 갖고, 상기 원통형 내부표면은 비구면 로드 렌즈 내에 홈을 형성하는 볼록부 및 비구면 로드 렌즈 상에 평면부를 형성하는 평면부를 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법.
  14. 제 5항 또는 제 10항에 기재된 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 금형은 비구면 로드 렌즈의 외부표면에 대응하는 다각형 프리즘을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법.
  15. 소정의 광원 및 광섬유의 출사단으로부터 출사된 광을 소정의 광으로 변환하는 비구면 로드 렌즈에 있어서:
    상기 광원 또는 출사단으로부터 출사된 광이 입사되고, 입사되는 광의 광축에 수직인 면과 경사각을 이루는 제 1 표면과;
    상기 제 1 표면에 입사되는 광이 통과하는 비구면을 갖고, 광을 콜리메이트 광 또는 집속광빔으로 변환하여 콜리메이트 광 또는 집속광빔을 출사하는 제 2 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 광섬유의 출사단으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제 2 표면으로부터 출사된 광은 콜리메이트 광이고, 상기 제 2 표면은 광섬유의 출사단 상에 위치되는 초점을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 광섬유의 출사단과 접촉하는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 구면 또는 비구면이고, 상기 광섬유의 출사단은 (1) 평면, (2) 구면 및 (3) 비구면형상 중 어느 하나이며, 상기 광섬유의 출사단은 상기 경사각에 대응하도록 경사진 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 2 표면으로부터 출사된 광은 콜리메이트 광이고, 상기 제 2 표면은 상기 출사단이 상기 제 1 표면과 접촉하는 위치에서 상기 제 1 표면에 위치되는 초점을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 제 2 표면으로부터 출사된 광은 집속광이고, 상기 제 2 표면은 상기 제1 표면보다 렌즈의 더욱 내측에 위치되는 초점을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  22. 제 15항에 있어서,
    상기 경사각은 6도, 8도 및 12도 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  23. 제 15항에 기재된 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
    렌즈재료가 가소성을 갖는 소정의 온도로 렌즈재료를 가열하는 제 1 단계와;
    가열된 렌즈재료가 금형을 사용하여 압력 하에서 렌즈형상으로 형성되는 제 2 단계와;
    상기 렌즈재료를 가압하면서 상기 렌즈재료를 소정의 온도에서 전이점으로 냉각시켜 2개의 렌즈 표면이 형성되는 제 3 단계와;
    상기 몰딩된 렌즈재료가 전이점 이하의 온도로 냉각되는 제 4 단계를 포함하고;
    상기 제 1 표면을 형성하는 금형은 광축에 수직인 면과 경사각을 이루는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법.
  24. 제 1항, 제 6항 및 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비구면 로드 렌즈의 렌즈재료는 광섬유의 코어와 동일한 굴절율을 갖는것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  25. 제 1항, 제 6항 및 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비구면 로드 렌즈의 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 무반사용 코팅이 되는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  26. 제 1항, 제 6항 및 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비구면 로드 렌즈는 외부표면에 금속박막이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  27. 제 1항, 제 6항 및 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비구면 로드 렌즈의 상기 제 2 표면 상에는 파장 필터가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  28. 제 1항, 제 6항 및 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비구면 로드 렌즈의 렌즈재료는 유리재료 또는 수지재료인 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈.
  29. 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
    a) 제 1 공동 및 상기 제 1 공동에 대향하는 제 2 공동을 포함하는 블로우금형 내에 유리 로드를 위치시키는 단계와;
    b) 상기 유리 로드가 플라스틱으로 되는 소정의 온도 이상으로 상기 유리 로드를 가열하는 단계와;
    c) 제 1 성형단부를 갖는 제 1 금형을 상기 블로우금형의 제 1 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
    d) 오목한 비구면형상을 갖는 제 2 성형단부를 갖는 제 2 금형을 상기 블로우금형의 제 2 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
    e) 상기 제 1 금형의 제 1 성형단부 및 상기 제 2 금형의 제 2 성형단부 사이에서 상기 가열된 유리 로드를 압축하여, 비구면 로드 렌즈를 형성하는 단계와;
    f) 상기 비구면 로드 렌즈를 소정 온도 이하로 냉각시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 금형의 제 1 성형단부는 오목한 구형상 또는 평면을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법.
  30. 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
    a) 제 1 공동 및 상기 제 1 공동에 대향하는 제 2 공동을 포함하는 블로우금형 내에 유리 로드를 위치시키는 단계와;
    b) 상기 유리 로드가 플라스틱으로 되는 소정의 온도 이상으로 상기 유리 로드를 가열하는 단계와;
    c) 제 1 성형단부를 갖는 제 1 금형을 상기 블로우금형의 제 1 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
    d) 오목한 비구면형상을 갖는 제 2 성형단부를 갖는 제 2 금형을 상기 블로우금형의 제 2 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
    e) 상기 제 1 금형의 제 1 성형단부 및 상기 제 2 금형의 제 2 성형단부 사이에서 상기 가열된 유리 로드를 압축하여, 비구면 로드 렌즈를 형성하는 단계와;
    f) 상기 비구면 로드 렌즈를 소정 온도 이하로 냉각시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 금형의 제 1 성형단부는 적어도 하나의 볼록부를 가지며;
    단계 e)는 상기 제 1 금형의 제 1 성형단부의 볼록부에 대하여 상기 유리 로드를 압축하여 상기 비구면 로드 렌즈 내에 적어도 하나의 가이드 홀을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법.
  31. 제 29항 또는 제 30항에 있어서,
    상기 블로우금형의 내부표면은 그 내부표면의 길이의 일부를 따라 삼각형 또는 평면부를 포함하고;
    단계 e)는 상기 블로우금형의 내부표면의 삼각형 또는 평면부에 대하여 상기 유리 로드를 압축하여 상기 비구면 로드 렌즈 상에 표시를 형성하는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법.
  32. 제 29항 또는 제 30항에 있어서,
    상기 블로우금형의 내부표면은 소정의 다각형 단면을 갖는 다각형 프리즘형상을 갖고;
    상기 블로우금형의 제 1 공동은 소정의 다각형상을 가지며;
    상기 블로우금형의 제 2 공동은 소정의 다각형상을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법.
  33. 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
    a) 제 1 공동 및 상기 제 1 공동에 대향하는 제 2 공동을 포함하는 블로우금형 내에 유리 로드를 위치시키는 단계와;
    b) 상기 유리 로드가 플라스틱으로 되는 소정의 온도 이상으로 상기 유리 로드를 가열하는 단계와;
    c) 제 1 성형단부를 갖는 제 1 금형을 상기 블로우금형의 제 1 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
    d) 오목한 비구면형상을 갖는 제 2 성형단부를 갖는 제 2 금형을 상기 블로우금형의 제 2 공동으로 슬라이딩시키는 단계와;
    e) 상기 제 1 금형의 제 1 성형단부 및 상기 제 2 금형의 제 2 성형단부 사이에서 상기 가열된 유리 로드를 압축하여, 비구면 로드 렌즈를 형성하는 단계와;
    f) 상기 비구면 로드 렌즈를 소정 온도 이하로 냉각시키는 단계를 포함하고,
    상기 블로우금형은 상기 비구면 로드 렌즈의 광축에 대응하는 종축을 가지며;
    상기 제 1 금형의 제 1 성형단부의 표면의 법선은 상기 블로우금형의 종축과 소정 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 비구면 로드 렌즈를 제조하는 방법.
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