KR20060108767A - 렌즈 섬유 및 렌즈 섬유의 제조방법 - Google Patents

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KR20060108767A
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크리스틴 엘 베어풋
존 알 주니어 짤저
나가라자 샤시드하르
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 렌즈 섬유 및 렌즈 섬유의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법은: 광학적 조작영역을 갖는 렌즈부 및 말단섬유부를 포함하는 말단부를 갖는 렌즈 섬유를 제공하는 단계; 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부를 보호요소를 이용하여 덮고, 그것에 의해 보호요소에 의해 덮혀지지 않는 광학적 조작영역을 갖는 보호된 렌즈 섬유를 형성하는 단계; 및 기능성 코팅 렌즈 섬유를 형성하기 위해 보호된 렌즈 섬유의 렌즈부의 광학적 조작영역 위에 기능성 코팅을 형성하는 단계; 를 포함한다. 방법은 파손에 내성이 있는 비반사 코팅 렌즈 섬유를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
렌즈 섬유, 기능성 코팅, 보호요소, 비반사 코팅, 광학적 조작영역

Description

렌즈 섬유 및 렌즈 섬유의 제조방법{Lensed Fibers and Methods of Making Lensed Fibers}
이 출원은 전부 참조로써 여기에 통합되는 2004년 1월 14일에 출원된 "렌즈 섬유 및 렌즈 섬유의 제조방법"으로 명칭하는 35 U.S.C. 119(e) 하에서 미국특허 가출원번호 60/536,665을 우선권 주장한다.
본 발명은 일반적으로 광 통신망(optical communication network)에서 광 섬유 및 광 장치 사이의 빛을 결합하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 초점(focusing) 및 평행(collimating) 응용을 위한 렌즈 섬유, 및 렌즈 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
광은 발산 광선(diverging beam)의 형태로 광 섬유 단부에서 나온다. 평행 응용에서, 렌즈는 이러한 발산 광선을 실질적인 평행 광선으로 전환하기 위해 사용된다. 만일 광이 이어서 또 다른 광 섬유 안으로 다시 발사된다면, 역감(reverse sense)에 작동하는 또 다른 렌즈가 필요할 것이다. 초점 및 집광(condenser) 응용에서, 렌즈는 발산 광선을 수렴 광선(converging beam)으로 전환하기 위해 사용된다. 일반적으로, 렌즈는 발산 광선의 실질적인 평행 광선 또는 약한 수렴 광선으로의 효율적인 전환을 달성하기 위해 광 섬유에 적절히 연결되어야 한다. 광 섬유에 대한 렌즈의 연결을 위한 한 방법은 융합 공정에 기초를 둔다. 이 방법에서, 평면볼록렌즈(planoconvex lens)는 광 섬유의 단부(예를 들어 융합 스플라이싱에 의해, fusion splicing)에 형성되어 렌즈 섬유로 부르는 모놀리식 장치(monolithic device)를 형성한다.
렌즈 섬유는 렌즈 섬유가 능동적인 섬유-대-렌즈 배열 및/또는 렌즈에 대한 섬유의 결합을 필요로 하지 않고, 낮은 삽입 실패를 가지며, 그리고 장치 소형화 및 설계 유연성을 가능하게 하기 때문에 유리하다. 렌즈 섬유는 쉽게 정렬되고 그리고 그러므로 가변 광 감쇠기 및 광 절연기와 같은, 정렬된 장치의 제조, 실리콘 광학대 응용(silicon optical bench application)에 사용, 높은 전력 커넥터 및 다른 섬유 커넥터로서 사용, 그리고 광 신호를 다른 마이크로-광학 장치(micro-optic devices) 안으로 연결하기 위해 바람직하다. 렌즈 섬유로부터 발생된 광선은 통상적으로 실질적인 가우스 프로파일(Gaussian profile)을 갖는다. 더욱이, 빔 직경 및 작동 거리는 적용 명세서에 맞출 수 있다.
렌즈 섬유의 렌즈 단부는 말단렌즈 접촉영역에서 원하는 특성을 제공하기 위하여 기능성 코팅으로 종종 코팅된다. 예를 들어, 렌즈 섬유의 렌즈 단부는 말단렌즈 접촉영역에서의 반사로 인한 손실을 줄이기 위하여 비반사 코팅(antireflective coating)으로 코팅될 수 있다. 렌즈 섬유는 광학 장치에 조립되고, 그리고 배치 및 작동 동안뿐만 아니라, 조립 동안 취급에 견디기 위해 충분히 튼튼해야 한다. 개선된 강도 및 만족스러운 반사 손실 모두를 갖는 기능적 코팅 렌즈 섬유가 요구된다.
본 발명의 일 실시형태는 광학적 조작영역을 갖는 렌즈부 및 말단섬유부를 포함하는 말단부를 갖는 렌즈 섬유를 제공하는 단계; 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부를 보호요소로 덮고, 그것에 의해 보호요소에 의해 덮혀지지 않은 광학적 조작영역을 갖는 보호된 렌즈 섬유를 형성하는 단계; 및 기능성 코팅 렌즈 섬유를 형성하기 위해 보호된 렌즈 섬유의 렌즈부의 광학적 조작영역 위에 기능성 코팅을 형성하는 단계; 를 포함하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 실시형태는 그 위에 형성된 기능성 코팅을 갖는 광학적 조작영역을 갖고, 40kpsi보다 큰 평균 인장 강도를 갖는 렌즈 섬유에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 그 위에 형성된 기능성 코팅을 갖는 광학적 조작영역을 갖는 렌즈부 및 말단섬유부를 포함하는 말단부를 포함하고, 여기서 말단부의 적어도 일부는 보호요소로 덮혀지고, 그리고 렌즈부의 광학적 조작영역은 보호요소에 의해 덮혀지지 않는 기능성 코팅 렌즈 섬유에 관한 것이다.
본 발명의 장치 및 방법은 종래기술의 장치 및 방법에 대하여 다수의 이점을 갖는다. 예를 들어, 본 발명은 높은 인장 강도 및 취급-유도 손실에 대한 보호를 갖는 비반사 코팅 렌즈 섬유의 형성을 허용한다.
본 발명의 추가의 특성 및 이점은 뒤에 오는 상세한 설명에서 설명될 것이며, 그리고 어느 정도 상세한 설명으로부터 관련기술에 숙련된 자들에게 쉽게 명백해 지거나 또는 첨부된 도면과 함께, 그 청구범위 및 상세한 설명에 기술된 바에 따른 본 발명을 실시함에 의해 인식할 수 있다.
첨부된 도면은 더욱 이 발명의 이해를 제공하기 위해 포함되고, 그리고 이 명세서의 일부로 통합되고 그리고 구성된다. 도면은 축척을 필요로 하지 않고, 그리고 다양한 요소의 크기는 명석한 설명을 위해 왜곡될 수 있다. 도면은 본 발명의 하나 이상 실시형태를 설명하고 그리고 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 작동을 설명하기 위한 역할을 한다.
도 1은 렌즈 섬유의 개략적인 도;
도 2 내지 도 6은 렌즈 섬유의 실시예들의 개략적인 도;
도 7은 본 발명의 방법의 실시예의 개략적인 도;
도 8은 본 발명에 사용되기 위한 부분적으로 보호요소로 덮은 렌즈 섬유의 개략적인 도;
도 9는 본 발명의 방법의 실시예의 개략적인 도; 및
도 10은 인장 강도 테스트(pull strength test)에서 사용하기 위한 페룰 렌즈 섬유의 개략적인 도이다.
렌즈 섬유의 실시예의 개략적인 도면은 도 1에 도시된다. 렌즈 섬유(20)는 말단섬유부(24)와 렌즈부(26)를 포함하는 말단부(22)를 포함한다. 렌즈부(26)는 광학적 조작영역(28)을 포함하고, 여기서 렌즈 섬유(점선 30으로 나타낸)를 통하여 전달되는 빛은 렌즈부(26)의 표면과 상호작용한다. 렌즈부(26)는 도 1에 도시된 것처럼 말단섬유부(24)와 실질적으로 동일한 직경을 가질 수 있다. 선택적으로, 렌즈부(26)는 도 2에 도시된 것과 같이, 말단섬유부(24)보다 큰 직경이 될 수 있고; 또 는 도 3에 도시된 바와 같이, 말단섬유부(24)보다 작은 직경이 될 수 있다. 렌즈부(26)는 예를 들면, 테이퍼 렌즈(tapered lens); 도 4에 도시된 바와 같은 볼 렌즈; 도 5에 도시된 바와 같은 반구형 렌즈; 도 1에 도시된 바와 같은 탄환(bullet) 렌즈; 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 볼링핀(bowling pin) 렌즈로 형성될 수 있다. 적당한 렌즈 섬유 및 렌즈 섬유를 위한 제조방법의 실시예들이 각각 전체 참조로서 여기에 통합된 미국특허출원번호 09/812,108; 09/919,139; 10/170,762; 10/202,515; 10/202,516; 10/319,748; 10/202,562; 10/699,450 및 60/442,150; 및 미국특허 6,594,419 및 6,549,704에서 발견될 수 있다. 적당한 렌즈 섬유는 상표명 'OptiFocusTM 렌즈 섬유'로 코닝 인코포레이티드(Corning Incorporated)로부터 이용할 수 있다.
본 발명은 제조 및 적하동안 취급 기술, 및 종래 기능성 코팅 기술이 렌즈 섬유의 강도를 감소시키는 경향이 있다고 결론지었다. 예를 들어, 테이퍼 렌즈 디자인을 갖는 렌즈 섬유가 초음파적으로 세척되고 그리고 다층 SiO2/HfO2 비반사 코팅(antireflection coating)으로 e-빔 코팅 경우, 인장 강도(pull strength)가 약 200kpsi에서 약 10kpsi까지 감소된다. 비반사 코팅 렌즈 섬유는 뒤따르는, 포장 과정(예를 들어, 페룰로 설치한)동안 파손의 여지가 있다.
본 발명의 하나의 실시형태는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법의 실시예는 도 7에 개략적으로 도시한다. 렌즈 섬유(40)가 준비된다. 섬유 렌즈(40)는 말단섬유부(44), 및 광학적 조작영역(48)을 갖는 렌즈 부(46)를 포함하는 말단부(42)를 갖는다. 렌즈 섬유(40)의 말단부(42)의 적어도 일부는 보호요소(50)로 덮혀지고, 그것에 의해 보호된 렌즈 섬유(52)를 형성한다. 보호요소(50)는 광학적 조작영역(48)이 코팅되지 않도록 형성된다. 보호요소는 뒤따르는 세척 및 기능성 코팅 단계 동안 광학적 조작영역을 차단하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 보호요소는 광학적 조작영역을 차단하지 않도록 처음에 형성될 수 있으며, 또는 선택적으로 광학적 조작영역을 부분적으로 또는 전체적으로 덮도록 처음에 형성되고, 그 다음에 광학적 조작영역의 부근이 제거될 수 있다. 유사하게, 보호요소는 렌즈 섬유의 사용 동안 광학적 조작영역을 차단하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 기능성 코팅(54)은 렌즈부(46)의 광학적 조작영역(48) 위에 형성되고, 그에 따라 기능성 코팅 렌즈 섬유(56)를 형성한다.
보호요소는 렌즈 섬유의 노출된 유리 표면의 주요부분을 기능성 코팅 증착 및 취급의 효과를 약화시키는 것으로부터 보호한다. 바람직하게는, 단지 광학적 조작영역의 부근만이 기능성 코팅 상태에 직접적으로 노출된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서, 보호요소(72)는 렌즈 섬유(70)의 렌즈팁(74)의 약 2mm 보다 크지 않는 범위까지 연장한다. 바람직하게, 보호요소는 렌즈 섬유의 약 1mm의 렌즈팁보다 크지 않는 범위까지 연장한다. 더욱 바람직하게, 보호요소는 렌즈 섬유의 렌즈팁의 약 0.5mm 보다 크지 않는 범위까지 연장한다. 취급 동안 보호를 제공하기 위하여, 렌즈 섬유의 광 섬유 코팅이 마치는 곳까지 되돌려 보호요소를 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 본 발명의 일부 실시형태에서, 세척 및 기능성 코팅 단계에서 손상 상태에 노출될 렌즈 섬유의 영역 위에 보호요소를 형성하는 것이 필요하다. 기능성 코팅 공정에서 어떤 잉여분사(overspray)는 보호요소 위에 놓일 수 있고, 그리고 그러므로 렌즈 섬유의 유리 표면에 손상을 입히지 않는다.
렌즈 섬유가 제조된 후에 실질적으로 즉각(즉 렌즈가 광 섬유의 단부에 형성된 후 즉각) 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부를 보호요소로 코팅하는 것이 바람직하다. 예를 들어 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부를 보호요소로 코팅하는 단계 및 렌즈 섬유의 제조 사이에 어떠한 실질적인 공정 단계가 들지 않는 것이 바람직하다(말단부의 적어도 일부를 덮는 단계를 준비하기 위한 단계 이외에).
기능성 코팅의 접착력을 개선하기 위하여, 적어도 렌즈 섬유의 렌즈부의 광학적 조작영역 위에 세척 단계를 실행하는 것이 바람직하다. 세척 단계가 렌즈 섬유를 잠재적으로 또한 약화시킬 수 있기 때문에, 보호된 렌즈 섬유 위에 이 세척 단계를 실행하는 것이 바람직하다. 세척 단계는 예를 들어 초음파 세척이 될 수 있고; 보호요소의 동일성 및 사용되는 기능성 코팅의 종류에 의존하여, 숙련된 기술자는 다른 적당한 세척 방법을 생각할 것이다.
렌즈 섬유를 형성하기 위해 사용되는 많은 진행공정에서, 렌즈부는 말단섬유부 위로 재료(예를 들어, 유리 봉, 다중모드 섬유)를 스플라이싱(splicing) 함에 의해 형성된다. 그러한 과정에서, 렌즈부 및 말단섬유부 사이의 접촉영역(도 1의 32)이 약해질 여지가 있을 수 있다. 세척 및 기능성 코팅의 증착 동안 손상으로부터 접촉영역을 보호하기 위해, 이 접촉영역이 보호요소에 의해 덮혀지는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 보호요소는 보호코팅이다. 숙련된 기술자는 본 발명의 보호코팅으로서 사용에 적당한 많은 재료들이 있다는 것을 인정할 것이다. 예를 들면, 광 섬유 코팅 및 재도장 공식화(recoat formulation)와 같은 자외선-경화(UV-cured) 재료 또는 열적-경화(thermally-cured) 재료들이 사용되기에 적합할 수 있다. 선택적으로, 가용성의 폴리머 코팅 또는 밀랍(wax)들이 예를 들어 용액으로부터 증착됨으로써 사용될 수 있다. 포지티브 포토레지스트(Positive photoresist) 물질들이 또한 보호코팅으로서 사용되기에 적합할 수 있다. 증착과 세척 상태로부터 충분한 보호를 제공하기 위하여 그러한 코팅은 적어도 약 250nm의 두께를 가지는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 보호코팅은 광 섬유 스플라이스를 보호하기 위하여 숙련된 기술자에 의해 통상적으로 사용되는 광 섬유 재도장 재료이다. 보호코팅의 형성은 광 섬유 스플라이스를 보호하기 위해 숙련된 기술자에 의해 통상적으로 사용되는 재도장 금형을 사용하여 실행될 수 있다. 코팅하고자 하는 섬유 렌즈의 부가 금형에 고정되고, 그리고 재도장 공식화가 재도장 금형 안으로 주입되고 그리고 경화된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 보호코팅은 상업용의 섬유 재도장 장치(예를 들어, Vytran Corporation으로부터)를 사용하여 응용되고 그리고 경화된다. 표준 재도장 공정의 사용은 보호코팅이 평탄하게 형성되는 것을 허용하고, 그리고 더욱 일관된 인장 강도를 제공할 수 있다. 상업용의 재도장 장치를 사용할 경우, 보호코팅은 광학적 조작영역을 덮도록 최초로 형성될 수 있다. 그리고 나서 보호코팅은(예를 들어, 밀러 스트리퍼와 같은 섬유 스트리퍼를 사용함으로써) 광학적 조작영역의 부근으로부터 제거될 수 있다. 렌즈 섬유의 단부로부터 보호코팅의 약 1mm보다 많이 제거되지 않는 것이 바람직할 것이다. 본 발명의 임의의 바람직한 실시형태에서, 보호코팅의 약 650㎛보다 많이 제거되지 않는다.
렌즈부의 광학적 보호코팅에 의해 코팅되지 않는 것을 보증하기 위하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 렌즈 섬유의 말단부 위에 보호코팅을 형성하기 전에 방출층으로 렌즈부의 광학적 조작영역을 코팅하는 것이 바람직할 것이다. 렌즈 섬유(80)가 제공된다. 렌즈 섬유(80)는 말단섬유부(84) 및 광학적 조작영역(88)을 갖는 렌즈부(84)를 포함하는 말단부(82)를 갖는다. 얇은 방출층(98)은 광학적 조작영역(88) 위에 형성된다. 방출층(98)은 전부 참조로써 여기에 통합된 미국특허 6,733,824에 기술된 것처럼, 예를 들어 알킬 또는 플루오르화 알킬 유기적으로 변형된 규산염 물질일 수 있다. 예를 들어, 1H,1H,2H,2H-트리데카플루오르옥틸트리메록시실란(tridecafluorooctyltrimethoxysilane) 또는 옥타데실트리메톡시실란(octadecyltrimethoxysilane)이 유기적으로 변형된 규산염 방출층을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 렌즈 섬유(80)의 말단부(82)의 적어도 일부는 보호코팅(90)으로 코팅된다. 만일 도 9에 도시된 바와 같이 광학적 조작영역(88)이 보호코팅(90)으로 코팅된다면, 방출층(98)은 숙련된 기술자가 광학적 조작영역으로부터 그것을 제거하는 것을 허용할 것이고, 그것에 의해 보호된 렌즈 섬유(92)를 형성한다. 방출층은 광학적 조작영역의 표면 에너지를 또한 감소시킬 수 있고, 그것에 의해 오염을 예방하는 것을 도우며, 그리고 광학적 조작영역을 기능성 코팅의 형성 전에 효과적으로 세척하는 것을 허용하고, 매우 높은-품질의 기능성 코팅의 형성이 가능 하다. 바람직하게, 렌즈 섬유의 말단부 위에 보호코팅의 손상 없이 광학적 조작영역으로부터 보호코팅이 제거될 수 있기에 충분히 쉽게 벗겨지도록 보호코팅이 선택된다. 기능성 코팅(94)은 렌즈부(86)의 현재 코팅되지 않은 광학적 조작영역(88) 위에 형성되고, 그에 따라 기능성 코팅 렌즈 섬유(96)를 형성한다. 바람직하게, 방출층은 기능성 코팅 렌즈 섬유의 작용을 실질적으로 달성하지 못할 만큼 얇다. 방출층은 기능성 코팅의 형성에 앞서 또한 제거될 수 있다. 예를 들어, 전형적인 AR 코팅의 증착 전에 즉각 전형적으로 실행된 플라즈마 세척 단계는 얇은 유기적으로 변형된 규산염 방출층을 제거할 수 있다.
유기적으로 변형된 규산염은 본 발명에서 보호코팅으로서 또한 유용할 수 있다. 예를 들어, 유기적으로 변형된 규산염 보호코팅의 얇은 층은 Gelest, Inc.(Tullytown, Pa)로부터 이용할 수 있고, 그리고 여기에 참조로써 통합된 Gelest General Catalog에 2001 추가를 "물질용 금속-유기 & 폴리머 기술"에 기재된 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
보호요소는 선택적으로 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부에 위치된 세라믹 또는 유리 페룰(ferrule)이 될 수 있다. 페룰은 유리 융합, 유리 융합 또는 접착제를 포함하는 숙련된 기술자에 잘 알려진 방법을 사용하여 렌즈 섬유의 말단부에 접착될 수 있다. 안정성이 추가로 제공될 수 있고 그리고 시스템에 렌즈 섬유를 공지된 크기 및 편리한 방법에 설치를 렌즈 섬유의 사용자에게 줄 수 있기 때문에, 보호요소로서 페롤의 사용은 추가적으로 유리할 수 있다. 숙련된 기술자는 본 발명의 보호요소가 여기에 명확하게 기술된 그들 외에 다른 많은 형태를 가질 수 있다는 것을 인정할 것이다. 예를 들어, 보호요소는 열-수축(heat-shrink) 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
기능성 코팅은 어떤 원했던 기능성(예를 들어 광 기능성)을 실행하기 위한 렌즈 섬유의 광학적 조작영역 위에 증착된 코팅이다. 기능성 코팅의 특히 바람직한 일 실시예는 비반사 코팅(예를 들어, 교대한 층의 높고 및 낮은 지수 유전체로 형성)이다. 기능성 코팅의 다른 실시예는 반사 코팅 및 부분적 반사 코팅(예를 들어, 얇은 실버층); 화학적 고감도 코팅(예를 들어, 화학 제품과 상호작용을 갖는 광 특성을 변화); 상 지연 코팅(예를 들어, 얇은 층의 유전체); 광학적 필터링 코팅(예를 들어, 교대한 층의 높고 및 낮은 지수 유전체로 형성); 및 편광 코팅(예를 들어, 전체 참조로써 여기에 통합된 미국특허 가출원번호 60/473,253에 기술된 것처럼)을 포함한다. 바람직하게, 기능성 코팅은 상대적으로 얇게(예를 들어, 약 25 마이크론보다 작은 두께, 더욱 바람직하게 약 7 마이크론 보다 작으며, 더욱더 바람직하게 약 2 마이크론 보다 작은 두께) 형성된다.
기능성 코팅은 숙련된 기술자에 잘 알려진 다양한 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 이-빔(e-beam) 증착, 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering) 또는 증발(evaporation)이 기능성 코팅을 형성하는 데 사용될 수 있다. 보호 요소는 기능성 코팅의 형성의 상태에 실질적으로 안정되게 선택되는 것이 바람직하다.
후단의 조립 단계를 간단하게 하기 위하여, 기능성 코팅 렌즈 섬유로부터 보호요소를 제거하는 것이 바람직할 것이다. 예를 들어, 보호요소의 제거는 표준 광 섬유 페룰 안으로 기능성 코팅 렌즈 섬유를 설치하는 것이 필요할 수 있다. 숙련된 기술자는 사용되는 특별한 보호요소에 적당한 제거 방법을 선택할 것이다. 예를 들어, 가용성 폴리머 및 밀랍은 적합한 용제에 용해함으로써 제거될 수 있다. 적절한 화학적 제거 기술이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 포지티브 포토레지스트 물질은 노광 및 현상에 의해 제거될 수 있다. 경화 또는 불용해성 물질(특히 광 섬유 코팅 물질)은 물리적 제거 방식(예를 들어, 표준 광 섬유 스트립 기술)을 사용하여 제거될 수 있다. 물리적 제거 방법을 사용할 경우, 렌즈부의 직경은 말단섬유부의 지름보다 실질적으로 크지 않는 것이 바람직하다. 물리적 제거방법은 렌즈부가 테이퍼, 탄환, 또는 볼링핀과 같은 형태일 경우 특히 유용할 수 있다. 기능성 코팅 광 섬유로부터 보호를 제거하기를 원할 경우, 보호요소로 덮혀지기 전에 위에 기술된 그들과 유사한 방출 코팅으로 렌즈 섬유의 말단부를 코팅하는 것이 바람직할 수 있고, 렌즈 섬유의 말단부에 보호요소의 접착력을 감소시키고 그리고 그것에 의해 쉽게 제거되는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 방법은 파손에 상대적으로 낮은 민감성을 갖는 기능성 코팅 렌즈 섬유를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 40kpsi보다 큰 평균 인장 강도를 갖는 기능성 코팅 렌즈 섬유를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게, 본 발명의 방법을 사용하여 만든 기능성 코팅 렌즈 섬유는 55kpsi보다 큰 평균 인장 강도를 갖는다. 더욱 바람직하게, 본 발명의 방법을 사용하여 만든 기능성 코팅 렌즈 섬유는 70kpsi보다 큰 평균 인장 강도를 갖는다. 본 발명의 임의의 실시형태에서, 높은 인장 강도의 렌즈 섬유는 렌즈부와 말단섬유 부사이의 접촉영역을 갖는다. 인장 강도 테스트는 아래의 실시예에 기술된 것과 같이 실행된다. 보고값은 적어도 3개 측정값이 평균이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 그 위에 형성된 비반사 코팅을 갖는 광학적 조작영역을 갖고, 40kpsi보다 큰 평균 인장 강도를 갖는 기능성 코팅 렌즈 섬유에 관한 것이다. 본 발명의 임의의 실시형태에 있어서, 이러한 높은 인장 강도 렌즈 섬유는 렌즈부 및 말단섬유부 사이의 접촉영역을 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 기능성 코팅을 갖는 광학적 조작영역을 갖는 렌즈부 및 말단섬유부를 포함하는 말단부를 갖는 기능성 코팅 렌즈 섬유에 관한 것이다. 기능성 코팅 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부는 보호요소로 덮혀지고, 그러나 렌즈부의 광학적 조작영역은 보호요소에 의해 덮혀지지 않는다. 바람직하게, 보호요소는 보호코팅이다.
본 발명의 기능성 코팅 렌즈 섬유의 기능성 코팅은 바람직하게 비반사 코팅이다. 본 발명의 기능성 코팅 렌즈 섬유는 바람직하게 55kpsi보다 큰 평균 인장 강도를 갖는다. 더욱 바람직하게, 기능성 코팅 렌즈 섬유는 70kpsi보다 큰 평균 인장 강도를 갖는다. 본 발명의 임의의 실시형태에서, 높은 인장 강도 렌즈 섬유는 렌즈부 및 말단섬유부 사이의 접촉영역을 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 기능성 코팅 렌즈 섬유의 렌즈부는 말단섬유부 위로 재료을 스플라이싱함에 의해 형성될 수 있다. 접촉영역은 보호요소에 의해 덮혀지는 것이 바람직하다. 본 발명의 렌즈 섬유는 여기 위에 기술된 방법을 사용하여 제조될 수 있다.
실시예
본 발명은 다음의 비 제한적인 실시예에 의해 더 기술된다.
탄환 렌즈형을 갖는 테이퍼 렌즈 섬유 및 말단섬유부의 그것과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 렌즈부(OptiFocusTM Lensed Fiber로서 코닝 인코포레이티드로부터 이용가능함)가 이 실시예에 사용되었다. 세 개의 그러한 렌즈 섬유는 여기에 참조로써 통합된 미국특허 6,596,394의 실시예 1에 기술된 광 섬유 재도장 코팅되었다. 코팅은 렌즈팁으로부터 약 0.5mm를 린트-프리 스웹(lint-free swab)을 구비한 렌즈 섬유에 적용되고 그리고 UV 경화된다. 보호코팅된 렌즈 섬유는 40℃에서 60초 동안 2.0% MICRO-90 세척 용액에서; 40℃에서 15초 동안 초순수(deionize water)에서; 40℃에서 10초 동안 이소프로판올(isopropanol)에서 초음파적으로 세척되고, 그 다음에 자연건조(air-dry)를 허용한다. 초음파 세척은 Cole-Parmer 초음파 세척제, 모듈 번호 8894에서 실행된다. 다층 SiO2/HfO2 비반사 코팅은 세척, 도가니 진공에서 e-beam 증착공정을 사용한 보호 코팅된 렌즈 섬유 위에 증착된다. 보호코팅은 Amherst 섬유 광 열 스트리퍼를 이용한 물리적 제거에 의해 비반사 코팅 렌즈 섬유로부터 제거된다.
비반사 코팅 렌즈 섬유의 3개의 렌즈단은 도 9에 도시된 것처럼, 페룰에 붙인다. 도금 니켈 페룰(100, 약 0.3mm 길이)이 유리 납땜(106)을 사용하여 렌즈팁(104)으로부터 약 0.7mm의 렌즈 섬유(102)에 접착된다. 각각의 페룰 비반사 코팅 렌즈 섬유는 척(chuck)에 페룰단을 수용하고, 섬유 단으로부터 당기고 그리고 파손시 가해진 부하를 측정함으로써 인장 강도를 테스트한다. 본 발명에 따라 제작된 비반사 코팅 렌즈 섬유는 145kpsi, 73kpsi 및 76kpsi(평균 98kpsi)의 인장 강도를 갖는다. 보호코팅의 사용 없이 제조된 5개의 유사한 비반사 코팅 렌즈 섬유의 세트는 10kpsi, 28kpsi, 8kpsi, 36kpsi 및 16kpsi(평균 20kpsi)의 인장 강도를 갖는다.
다양한 수정 및 변형이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 본 발명이 이루어질 수 있는 기술자에 숙련되는 것이 명백할 것이다. 그러므로 본 발명은 추가된 청구항 및 그들에 대응하는 범위 내에 제공된 이러한 본 발명의 변형 및 수정을 보호하려고 한다.
본 발명은 그 위에 형성된 기능성 코팅을 갖는 광학적 조작영역을 갖는 렌즈부 및 말단섬유부를 포함하는 말단섬유를 포함하는 기능성 코팅 렌즈 섬유에 관한 것이며, 여기서 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부는 보호요소로 덮음으로써, 인장 강도가 높은 렌즈 섬유 및 렌즈 섬유의 제조방법을 제공한다.

Claims (14)

  1. 광학적 조작영역을 갖는 렌즈부 및 말단섬유부를 포함하는 말단부를 갖는 렌즈 섬유를 제공하는 단계;
    상기 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부를 보호요소로 덮고, 그것에 의해 상기 보호요소에 의해 덮혀지지 않은 광학적 조작영역을 갖는 보호된 렌즈 섬유를 형성하는 단계; 및
    기능성 코팅 렌즈 섬유를 형성하기 위해 상기 보호된 렌즈 섬유의 렌즈부의 광학적 조작영역 위에 기능성 코팅을 형성하는 단계; 를 포함하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법.
  2. 광학적 조작영역을 갖는 렌즈부 및 말단섬유부를 포함하는 말단부를 갖는 렌즈 섬유를 제공하는 단계; 를 포함하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법.
  3. 상기 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부를 보호요소로 덮고, 그것에 의해 상기 보호요소에 의해 덮혀지지 않은 광학적 조작영역을 갖는 보호된 렌즈 섬유를 형성하는 단계; 를 포함하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법.
  4. 기능성 코팅 렌즈 섬유를 형성하기 위해 상기 보호된 렌즈 섬유의 렌즈부의 광학적 조작영역 위에 기능성 코팅을 형성하는 단계; 를 포함하는 기능성 코팅 렌 즈 섬유의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부를 덮는 단계는 상기 렌즈 섬유의 형성 후에 실질적으로 즉각 실행되는 것을 특징으로 하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기능성 코팅은 비반사 코팅인 것을 특징으로 하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 보호요소는 상기 렌즈 섬유의 렌즈팁(lensed tip)의 약 2mm 이내에서 연장되는 것을 특징으로 하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기능성 코팅을 형성하는 단계 전에, 상기 보호된 렌즈 섬유의 렌즈부의 광학적 조작영역을 적어도 세척하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 보호요소는 보호코팅인 것을 특징으로 하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 보호요소는 유리 또는 세라믹 페룰(ceramic ferrule)인 것을 특징으로 하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 기능성 코팅 렌즈 섬유로부터 상기 보호요소를 제거하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 코팅 렌즈 섬유의 제조방법.
  12. 광학적 조작영역을 갖고, 상기 광학적 조작영역은 그 위에 형성된 기능성 코팅을 가지며, 40kpsi보다 큰 평균 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 섬유.
  13. 그 위에 형성된 기능성 코팅을 갖는 광학적 조작영역을 갖는 렌즈부 및 말단섬유부를 포함하는 말단부를 포함하는 기능성 코팅 렌즈 섬유에 있어서,
    상기 렌즈 섬유의 말단부의 적어도 일부는 보호요소로 덮혀지고, 그리고 상기 렌즈부의 광학적 조작영역은 보호요소에 의해 덮혀지지 않는 것을 특징으로 하는 기능성 코팅 렌즈 섬유.
  14. 제 25 항에 있어서, 보호요소는 보호코팅인 것을 특징으로 하는 기능성 코팅 렌즈 섬유.
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