KR20070047727A - 보호 매체를 통해 광학 부재와 접속되는 광 디바이스 - Google Patents

Abstract

광 디바이스는 광(光)이 출사(出射)되는 광출사단(light-exit end)을 가진 제 1 광학 부재와, 보호 매체를 통해 광출사단에 접촉하고 광이 입사되는 광입사단(light-entrance end)을 가진 제 2 광학 부재를 포함하며, 상기 보호 매체는 광출사단과 광입사단 사이에 배치되어 광출사단과 광입사단이 서로 고착되는 것을 억제한다. 특히, 상기 보호 매체는 투명하고, 광출사단과 광입사단의 사이에 배치되며, 광출사단과 광입사단을 대략 0.5 ~ 1kgf의 압력으로 가압한 후 서로 분리시키더라도 재사용할 수 있다.

광학 부재, 광 디바이스

Description

보호 매체를 통해 광학 부재와 접속되는 광 디바이스{OPTICAL DEVICE HAVING CONNECTIONS WITH OPTICAL MEMBERS THROUGH PROTECTIVE MEDIUM}

도 1a는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 광 디바이스의 부분 측 단면도이다.

도 1b는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 광 디바이스의 변형예의 부분 측 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스의 부분 측 단면도이다.

도 3a는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 광 디바이스의 부분 측 단면도이다.

도 3b는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 광 디바이스의 변형예의 부분 측 단면도이다.

도 3c는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 광 디바이스의 다른 변형예의 부분 측 단면도이다.

도 4a는 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 광 디바이스의 부분 측 단면도이다.

도 4b는 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 광 디바이스의 변형예의 부분 측 단면도이다.

도 5a는 본 발명의 제 5 실시형태에 의한 광 디바이스의 부분 측 단면도이다.

도 5b는 본 발명의 제 5 실시형태에 의한 광 디바이스의 변형예의 부분 측 단면도이다.

도 6은 접촉부가 손상된 광 파이버의 단면도이다.

도 7은 종래의 광 디바이스의 부분 측 단면도이다.

도 8은 증착법에 의해 막두께 λ/2, λ/4, λ/6의 MgF₂막이 각각 형성된 광 디바이스의 광출력의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.

도 9는 증착법과 이온 어시스트 증착법에 의해 막두께 λ/6의 MgF₂막이 형성된 광 디바이스의 광출력의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.

도 10은 이온 어시스트 증착법에 의해 막두께 λ/6와 λ/12의 MgF₂막이 형성된 광 디바이스의 광출력의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.

도 11은 248㎚의 발진 파장을 가진 펄스 레이저에 막을 노출시킨 광 디바이스에 있어서의 막의 흡수 계수와 손상 역치의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 12는 증착법에 의해 막두께 λ/6의 MgF₂막와 YF₃막이 각각 형성된 광 디바이스의 광출력의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 단부가 유지 부재(슬리브 등)에 의해 유지된 광학 부재(라이트 가이드 등)를 구비한 광 디바이스에 관한 것이며, 또한, 외부 광학 부재와 조합하여 사용되는 광학 부재(라이트 가이드 등)에 관한 것이다.

광 접촉 기술은 2개의 광 파이버의 단부면을 서로 접촉시킴으로써 2개의 광 파이버의 선단을 접속하기 위해 일반적으로 사용되는 기술이다. 상기 광 접촉 기술에 의하면, 광 파이버와 같은 광학 부품을 그들 사이에 접착제 등의 다른 물질을 개재하지 않고 광학 부품을 직접 접촉시키는 방식으로 압착함으로써 서로 연결한다. 광학 부품을 광학적 접촉으로 서로 직접 접촉시키기 때문에, 광 접촉 기술은 높은 광전파 효율을 얻을 수 있다. 도 7은 광 접촉이 사용된 종래의 광 디바이스(100) 부분 단면도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 광 파이버(1a, 1b)는 상기 광 파이버(1a, 1b)를 페룰(ferrule)(2a, 2b) 내에 삽입함으로써 유지되고, 페룰(2a, 2b)의 니어팁부(near-tip portion)를 슬리브(3) 내에 삽입함으로써 고정된다. 슬리브(3)에 삽입된 각 페룰(2a, 2b)의 단부는 소정의 형상(예를 들면, 반구 형상)으로 연마되어, 광 파이버(1a, 1b)의 선단부가 용이하게 접촉될 수 있고, 안정적인 저 손실의 접속을 얻을 수 있다. 또한, 일본 특허 공개 평9(1997)-221342, 2004-279495, 및 5(1993)-181040는 광학 부품간의 안정적인 광접촉에 관해 더 많은 정보를 개시하고 있다.

그러나, 상기 도 7의 광 디바이스에 있어서, 특히 단파장 영역의 파장을 갖는 광을 광 파이버(1a, 1b)를 통해 전파시킬 경우 유기 물질에 의한 오염이 발생하기 쉽다. 따라서, 오염에 의해 야기된 특성 열화를 방지하기 위해 예를 들면, 광 파이버(1a, 1b)의 선단부를 연마한 후 UV-클리닝함으로써 유기 물질을 제거한다.

그러나, UV(자외선)클리닝에 의해 유기 물질을 제거하고 광 파이버(1a, 1b)의 선단부를 압착시켜 광접촉을 형성할 경우 광 파이버(1a, 1b)에 함유된 산화물(SiO₂ 또는 석영 등)에 의한 어떤 반응이 광 파이버(1a, 1b)의 접촉부에서 일어나 상기 광 파이버(1a, 1b)의 접촉부가 반응 생성물에 의해 서로 고정될 수 있다. 따라서, 상기 반응 이후 페룰(2a, 2b)이 슬리브(3)로부터 인출되면 광 파이버(1a, 1b)의 접촉부가 손상될 수 있다.

또한, 광 파이버의 단부면이 UV클리닝된 이후라도 유기 물질은 완전히 제거될 수 없다. 따라서, 광 파이버의 접촉부에 유기 물질이 여전히 남아있는 채로 광접촉에 의해 접속된 광 파이버(1a, 1b)를 통해 단파장 영역의 파장을 갖는 광을 전파시키면 접촉부의 유기 물질이 빛에 의해 분해되고, 광 파이버(1a, 1b)에 함유된 산화물이 반응을 일으킬 수 있어 광 파이버의 접촉부에 손상을 야기한다. 광 파이버의 단부면이 손상되면 광손실이 크게 증가하여 광 파이버(1a, 1b)의 선단부가 다시 접촉되어 배치되더라도 소망의 성능을 얻을 수 없어, 광 디바이스의 신뢰성이 저하되어버린다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어졌다.

본 발명의 제 1 목적은 단부에서 접촉하는 광학 부재(광 파이버 등)를 구비하여 접촉 단부의 손상을 억제하는 고 신뢰성의 광 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 외부 광학 부재와 결합하여 사용되는 광학 부재를 제공하고, 상기 외부 광학 부재에 접촉되는 광학 부재의 단부의 손상을 억제하는 것이다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 광 디바이스가 제공된다. 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 광 디바이스는 광이 출사되는 광출사단을 가진 제 1 광학 부재와, 보호 매체를 통해 광출사단에 접촉하고 광이 입사되는 광입사단을 가진 제 2 광학 부재를 포함하며, 상기 보호 매체는 광출사단과 광입사단 사이에 배치되어 이 광출사단과 광입사단이 서로 고착되는 것을 억제한다.

본 발명의 제 1 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 제 1 광학 부재와 제 2 광학 부재 사이의 보호 매체의 배치는 상온에서 제 1 광학 부재와 제 2 광학 부재가 서로 직접적으로 접촉할 경우 야기될 수 있는 화학 반응에 의해 광출사단과 광입사단이 서로 고착되는 것(예를 들면, 접착 또는 융착에 의해)을 거의 방지한다. 제 1 광학 부재의 광출사단과 제 2 광학 부재의 광입사단이 보호 매체를 통해 접촉되어 배치되고, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재의 접촉 단부(광출사단과 광입사단)에서 반응 생성물이 증착되며, 그 후 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재가 분리될 경우 광출사단과 광입사단의 표면은 평탄하지 않게 된다. 예를 들면, 보호 매체는 광출사단과 광입사단이 서로 고착되는 것을 어느 정도 억제하여 불평탄성의 수치가 기껏해야 광의 (발진) 파장의 1/2이 되며, 바람직하게는 (발진) 파장의 1/5, 더욱 바람직하게는 (발진) 파장의 1/10이 된다.

또한, 제 1 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스가 또한 제공된다. 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스는 광이 출사되는 광출사단을 가진 제 1 광학 부재와, 보호 매체를 통해 광출사단에 접촉하고 광이 입사되는 광입사단을 가진 제 2 광학 부재를 포함하며, 상기 보호 매체는 투명하고, 광출사단과 광입사단 사이에 배치되며, 광출사단과 광입사단을 대략 0.5kgf의 압력으로 가압한 후 서로 분리시킨 후라도 재사용할 수 있는 것이다.

본 발명의 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 상기 압력은 대략 1kgf일 수 있다.

본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 제 1 광학 부재의 광출사단과 제 2 광학 부재의 광입사단은 소정의 연결 수단에 의해 연결될 수 있다.

본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스는 다음의 이점을 가진다.

유지 부재에서 서로 직접적으로 접촉하는 광학 부재를 통해 단파장 영역의 파장을 가진 광이나 고 에너지 밀도를 가진 광이 전파될 경우, 광학 부재에 함유된 산화물(SiO₂ 또는 석영)에 의해 화학 반응이 일어날 수 있고, 상기 화학 반응이 일어날 수 있는 광학 부재의 접촉 단부에서 광학 부재가 서로 고착될 수 있고, 그 결과 광학 부재를 분리시킬 경우 상기 접촉 단부가 손상될 수 있다. 광학 부재의 접 촉 단부가 손상되면 유기 부재를 재사용할 수 없거나, 광 파이버(1a, 1b)의 선단부가 다시 접촉하여 배치되더라도 광 손실이 커진다. 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 보호 매체는 제 1 광학 부재의 광출사단과 제 2 광학 부재의 광입사단 사이에 배치되어 화학 반응(특히, 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재가 광 (직접) 접촉으로 배치될 경우 일어날 수 있는 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재에 함유된 산화물에 의한 반응)을 억제한다. 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재가 직접적인 접촉으로 배치되지 않기 때문에 보호 매체는 접촉 단부에서의 반응을 방지할 수 있고, 그 결과 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스는 안정된 성능을 발휘할 수 있다.

또한 바람직하게는, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스는 다음의 (i) ~ (xx)의 추가적인 특징의 하나 또는 모든 가능한 결합을 가질 수 있다.

(i) 보호 매체는 광출사단과 광입사단 중 어느 한쪽에만 형성된 막에 의해 실현될 수 있다.

(ⅱ) 특징(i)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 상기 막이 최하층과 최상층을 포함하는 층에 의해 형성된 다층막일 수 있고, 여기에서, 최상층과 광출사단 및 광입사단 중 막이 형성되지 않은 쪽간의 제 1 밀착도는 인접층간의 제 2 밀착도, 및 최하층과 광출사단 및 광입사단 중 막이 형성된 쪽간의 제 3 밀착도 보다도 낮은 것이 바람직하다.

(ⅲ) 보호 매체는 광출사단과 광입사단에 각각 형성된 제 1 막 및 제 2 막에 의해 실현될 수 있다.

(ⅳ) 특징(ⅲ)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 제 1 막은 최하층과 최상층을 포함하는 제 1 층에 의해 형성된 제 1 다층막일 수 있고, 제 2 막은 최하층과 최상층을 포함하는 제 2 층에 의해 형성된 제 2 다층막일 수 있으며, 제 1 다층막의 최상층과 제 2 다층막의 최상층간의 제 1 밀착도는 제 1 층의 인접층간의 제 2 밀착도, 제 2 층의 인접층간의 제 3 밀착도, 제 1 다층막의 최하층과 광출사단간의 제 4 밀착도, 및 제 2 다층막의 최하층과 광입사단간의 제 5 밀착도 보다도 낮다.

(ⅴ) 특징(ⅲ) 또는 (ⅳ)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 제 1 막 및 제 2 막은 각각 상이한 물질로 형성될 수 있다.

(ⅵ) 광 전파 방향에 있어서의 보호 매체의 전체 광학 두께는 광의 (발진) 파장의 1/2의 정수배와 동일할 수 있다.

보호 매체의 전체 광학 두께는 굴절율과 보호 매체를 구성하는 전체 층의 두께(전파 방향으로)의 곱의 합으로서 정의된다. 예를 들면, 보호 매체가 제 1 광학 부재의 광출사단과 제 2 광학 부재의 광입사단에 각각 형성된 제 1 막 및 제 2 막으로 실현되고 제 1 막 및 제 2 막은 동일한 굴절율을 가질 경우, 제 1 막 및 제 2 막의 전체 두께와 동일 굴절율의 곱은 광 (발진) 파장의 반의 정수배와 동일해야한다. 한편, 보호 매체가 제 1 광학 부재의 광출사단과 제 2 광학 부재의 광입사단에 각각 형성된 제 1 막 및 제 2 막으로 실현되고 제 1 막 및 제 2 막이 상이한 굴절율을 가질 경우, 제 1 막의 두께 및 굴절율의 곱과 제 2 막의 두께 및 굴절율의 곱 의 합은 광 (발진) 파장의 반의 정수배와 동일해야 한다.

(ⅶ) 광 전파 방향에 있어서의 보호 매체의 전체 광학 두께는 광 (발진) 파장의 1/2 미만일 수 있다.

(ⅷ) 특징(ⅶ)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 보호 매체는 광을 제 1 광학 부재로부터 제 2 광학 부재로 저 손실로 전파시키는 것을 바람직하게 실현한다. 예를 들면, 대략 30㎛이하의 직경을 가진 보호 매체의 영역을 광이 통과하는 방식으로 405㎚ 파장과 200㎽(밀리와트)의 초기 광출력을 갖는 광이 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재와 보호 매체를 통해 전파될 경우 광출력의 감소가 10% 미만이라는 조건으로서 저 손실이 정의될 수 있으며, 대략 1000시간 동안의 광 전파 후에 광출력 감소가 측정된다.

(ⅸ) 특징(ⅷ)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 보호 매체는 불화물을 포함할 수 있다. 불화물을 포함하고 전체 광학 두께가 광 (발진) 파장의 1/2 미만인 보호 매체가 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재 사이에 배치될 경우, 장시간 광이 전파되는 동안 광 손실의 증가를 억제할 수 있어 광 디바이스의 성능을 향상시킬 수 있다.

(ⅹ) 특징(ⅸ)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 보호 매체는 YF₃, LiF, MgF₂, NaF, LaF₃, BaF₂, CaF₂, 및 AlF₃ 중 하나 이상일 수 있는 불화물로 형성될 수 있다. 또한, 보호 매체는 낮은 에너지 흡수를 나타내는 것이 바람직하다.

(xi) 특징(ii) 또는 (ⅳ)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 각각의 다층막의 최상층은 불화물을 포함할 수 있다.

(xii) 특징(xi)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 불화물은 규소를 포함하지 않을 수 있다.

(xⅲ) 특징(xii)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 최상층은 YF₃, LiF, MgF₂, NaF, LaF₃, BaF₂, CaF₂, 및 AlF₃ 중 하나 이상으로 형성될 수 있다.

(xⅵ) 특징(xii)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 각 다층막의 최상층 이외의 각 층은 규소를 포함하지 않은 산화막으로 실현될 수 있다.

(xⅶ) 광은 단파장 영역에 속하는 파장을 가질 수 있다.

(xⅷ) 특징(xⅶ)을 가진 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스에 있어서, 광은 190 ~ 530㎚의 범위에 속하는 파장을 가질 수 있다. 광 파장이 530㎚이하일 경우 광은 유기 물질을 분해할 수 있어, 광 파장이 짧을수록 본 발명은 더욱 효과적이다. 또한, 광 파장이 190㎚이상일 경우 광은 플루오르-도핑된(doped) SiO₂를 전파할 수 있다. 따라서, 광은 190 ~ 530㎚의 범위에 속하는 파장을 가지는 것이 바람직하다.

(xix) 광출사단과 광입사단 중 적어도 한쪽은 UV클리닝될 수 있다.

(xx) 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재 중 적어도 한쪽은 라이트 가이 드(light guide)일 수 있다. 또한, 라이트 가이드는 광 파이버일 수 있다.

상기 제 2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 광학 부재가 제공된다. 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 광학 부재는 외부 광학 부재와 접촉하며, 외부 광학 부재로부터 출사되는 제 1 광이 상기 광학 부재로 입사되거나 상기 광학 부재로부터 출사되는 제 2 광이 상기 외부 광학 부재로 입사되는 단부와, 단부에 배치되어 상기 단부와 외부 광학 부재가 고착되는 것을 억제하는 보호 매체를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태가 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명된다. 도면에 있어서, 등가 요소와 구성 요소는 다른 실시형태의 도면에서도 동일한 참조 번호로 나타내고, 필요하지 않다면 아래의 설명에서는 등가 요소 또는 구성 요소의 설명을 반복하지 않는다.

(제 1 실시형태)

본 발명의 제 1 실시형태가 이하 설명된다. 도 1a는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 광 디바이스(10)의 부분 측 단면도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 광 디바이스(10)는 광 파이버(1a, 1b), 페룰(2a, 2b), 슬리브(3), 및 기타 부품(도시 생략)를 포함한다. 광 파이버(1a, 1b)는 상기한 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재와 대응하고, 라이트 가이드의 기능을 가진다. 슬리브(3)는 유지 부재이다. 광 파이버(1a)의 니어팁부(near-tip portion)가 페룰(2a)의 관통 구멍 내로 삽입되고, 광 파이버(1b)의 니어팁부가 페룰(2b)의 관통 구멍 내로 삽입된다. 페룰(2a, 2b)의 선단측 단부가 반구 형상으로 연마된다.(대안으로, 페룰(2a, 2b)의 선단측 단부가 평면형으로 연마될 수 있다) 또한, 막(41)은 페룰(2a)와 (2b) 중 어느 한쪽의 반구형 단부면[예를 들면, 페룰(2a)의 반구 형상의 단부면(91a)]에 걸쳐 형성되어 페룰 내에 삽입된 광 파이버의 선단을 커버한다. 막(41)은 단파장 영역(190 ~ 530㎚)의 파장을 가진 광에 대해 높은 투명성을 갖는 재질로 형성되며, 바람직하게는 불화물(YF₃, LiF, MgF₂, NaF, LaF₃, BaF₂, CaF₂, 및 AlF₃ 등) 등을 포함한다. 본 실시형태에 있어서, 페룰(2a, 2b)은 1.25 또는 2.5mm의 외경을 가지고, 페룰(2a, 2b)의 반구형 단부면은 7 ~ 25mm의 곡률 반경을 가진다.

막(41)이 형성된 후, 페룰(2a, 2b)은 슬리브(3) 내로 삽입되어 광 파이버(1b)의 선단부와 광 파이버(2b)의 반구형 단부면이 막(41)의 외면에 접촉한다. 페룰(2a, 2b)이 4.9 ~ 11.8Pa의 압력으로 서로 가압되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 종래, 광 파이버는 광 접촉에 의해 연결된다. 광 접촉의 이용은 광 접촉을 통해 전파되는 광이 장파장 영역의 파장을 갖거나 광의 에너지 밀도가 그다지 높지 않을 경우에 광 전파 효율을 증가시키는 것으로 알려졌다. 그러나, 광 접촉을 통해 전파되는 광이 단파장 영역의 파장을 갖거나 광의 에너지 밀도가 높을 경우에는 광 파이버(1a, 1b)의 접촉부에 함유된 산화물에 의해 반응이 일어나 광 파이버(1a, 1b)가 반응이 일어난 부분에서 서로 고착될 수 있다. 따라서, 도 7의 종래의 광 디바이스에 있어서 반응이 일어난 후 페룰(2a, 2b)을 슬리브(3)로부터 인출하면 반응이 일어난 광 파이버(1a, 1b) 부분이 손상되어 광 파이버(1a, 1b)의 선단부를 재사용할 수 없거나, 광 파이버(1a, 1b)의 선단부가 다시 접촉하여 배치되더라도 광 손실이 커진다. 또한, 광 접촉을 통해 전파되는 광이 단파장 영역의 파장을 가질 경우에는 (광 접촉을 통해 전파되는 광에 의해 야기된) 유기 물질에 의한 반응에 의해 생성된 반응 생성물에 의해 광 파이버(1a, 1b)의 선단부가 오염되는 것을 막기 위해 UV클리닝을 실시하더라도 상기한 바와 같이 광 파이버(1a, 1b)가 서로 고착될 수 있다.

본 발명자는 다음 방법을 통해 상기 문제점을 확인하였다.

도 6은 단부면이 아래의 공정(1) ~ (4)을 행한 후의 광 파이버의 단부면을 도시한다.

(1) 상기 광 파이버의 단부면과 유리 조각(도시 생략) 표면을 UV클리닝한다.

(2) 광 파이버의 단부면을 유리 조각 표면에 접촉시킨다.

(3) 광 파이버의 단부면을 대략 100시간 동안 대략 0.5kgf의 압력으로 유리 조각 표면에 대해 가압한다.

(4) 광 파이버의 단부면을 유리 조각 표면으로부터 분리시킨다.

도 6에 있어서, 참조 번호(90)는 광 파이버의 단부면을 나타내고, 91은 클래딩(cladding), 92는 코어(core)를 나타내며, 99는 광 파이버와 유리 조각에 함유된 산화물이나 석영에 의해 반응이 일어난 단부면의 부분을 나타내고, 상기 단부면이 유리 조각 표면에 고착(접착 또는 융착)되어 있다. 즉, 상기 반응이 광 파이버의 단부면 부분에서 일어나 단부면 부분이 유리 조각 표면에 고착(접착 또는 융착)될 경우 단부면 부분이 심각하게 손상되거나, 반응 생성물이나 광 파이버 또는 유리 조각이 광 파이버의 단부면이나 유리 조각 표면에 고착된다. 광 파이버의 단부면을 유리 조각 표면에 접촉시키기[상기 공정(2)] 전, 광 파이버 단부면의 산술 평균 거칠기(Ra)는 2㎚이다. 상기 현상은 광 파이버가 광 접촉을 할 경우에도 발생하고, 광 파이버 단부면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 5㎚이하이거나 전파되는 광이 고 에너지 밀도와 단파장을 가질 경우에는 더욱 발생하기 쉽다.

도 1a에 도시된 바와 같이, (단파장 영역에서 투명성이 높은) 막(41)이 페룰(2a)의 단부면과 상기 페룰(2a) 내에 삽입된 광 파이버(1a)의 선단부에 형성될 경우 광 파이버(1a, 1b)는 막(41)을 통해 접촉하게 되고, 직접적인 접촉은 없게 된다. 따라서, 광 파이버(1a, 1b)의 접촉부에 있어서의 산화물(석영 또는 SiO₂)에 의한 반응을 방지하여 상기 접촉부의 손상을 막아 제 1 실시형태에 의한 광 디바이스(10)는 안정적인 성능을 가지게 된다.

막(41)은 상온에서의 광 파이버(1a, 1b)의 접촉부 사이의 화학 반응을 억제하는 막이다. 특히, 막(41)은 불화물(LiF, BaF₂, MgF₂, 및 CaF₂ 등) 등을 포함하는 막으로 실현될 수 있다.

바람직하게는, 막(41)은 광 파이버(1a, 1b)가 0.05kgf ~ 0.5kgf(바람직하게는, 0.05kgf ~ 1kgf)의 압력으로 막(41)을 통해 서로 가압된 후 분리되더라도 막(41)과 광 파이버(1a, 1b)의 손상이 최소화되어 광 파이버(1a, 1b)가 재사용 가능한 막이다. 이 경우에 있어서, 광 파이버(1a, 1b)를 페룰(2a, 2b)에 삽입하고, 페룰(2a, 2b)을 슬리브(3)에 삽입하며, 0.05kgf ~ 0.5kgf(바람직하게는, 0.05kgf ~ 1kgf)의 압력으로 광 파이버(1a, 1b)의 단부를 가압함으로써 광 파이버(1a, 1b)를 연결하면 광 파이버(1a, 1b)의 접촉부의 손상은 상당히 방지될 수 있다.

막(41)은 단층막이거나 다층막 중 어느 것이라도 좋다. 다층막일 경우에는 다층막의 최상층은 광 파이버(1a, 1b)에 함유된 석영 또는 SiO₂에 의한 반응에 저항성을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 막(41)은 페룰(2a)의 단부면(91a)에 직접 형성되어도 좋고, 보조막이 단부면(91a)에 형성된 후 형성되어도 좋다. 도 1a와 1b에 도시한 바와 같이, 슬리브(3) 내에 삽입되는 단부에서의 페룰(2a, 2b)의 단부면은 반구 형상으로 가공되어 있다. 대안으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 2개의 단부면 중 한쪽에만 반구 형상으로 가공되고, 다른쪽은 평탄면으로 연마되어도 좋다. 다른 대안으로서, 두 단부면 모두가 평탄면으로 연마되어도 좋다.

막(41)은 광 손실에 영향이 없을 정도의 두께를 가지도록 배치된다. 예를 들면, 광 파이버(1a, 1b)와 막(14)은 상이한 굴절율을 가지므로 광 전파 방향에서의 막(41)의 두께(d1)는 다음 관계식

d1×N = (λ/2)×n (1)

을 만족시킨다. 여기에서, N은 막(41)의 굴절율, λ는 광 (발진) 파장, 그리고 n은 0보다 큰 정수이다.

대안으로, 페룰(2a, 2b)의 각 단부면에 막을 형성할 수 있다. 도 1b는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 광 디바이스(20)의 변형예의 부분 측 단면도이다. 도 1b에 도시된 광 디바이스(20)에 있어서, 막(42a)은 광 파이버(1a)가 삽입되는 페룰(2a)의 단부면(91a)에 형성되고, 막(42b)은 광 파이버(1b)가 삽입되는 페룰(2b) 의 단부면(91b)에 형성되며, 페룰(2a, 2b)의 선단부는 슬리브(3) 내로 삽입되어 페룰(2a, 2b)이 막(42a, 42b)을 통해 접촉하게 된다. 막(42a, 42b)의 접촉부에서의 반응이나 서로 고착되는 것을 방지하기 위해, 막(42a, 42b)의 최상층은 서로간의 반응에 저항성을 갖는 상이한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 막(42a, 42b)의 두께의 합이 관계식(1)을 만족시키는 것이 바람직하다. 막(42a, 42b)이 동일한 두께(d2)와 동일한 굴절율(N)을 가질 경우, 두께(d2)와 굴절율(N)은 관계식

d2×N = (λ/4)×n (2)

을 만족시키는 것이 바람직하다. 여기에서 λ는 광 (발진) 파장이고, n은 0보다 큰 정수이다.

한편, 막(42a, 42b)이 상이한 두께(d2a, d2b)를 가지고, 상이한 굴절율(Na, Nb)을 갖는 상이한 재료로 형성될 경우, 두께(d2a, d2b)와 굴절율(Na, Nb)은 관계식

(d2a × Na) + (d2b × Nb) = (λ/2)×n (3)

을 만족시키는 것이 바람직하다. 여기에서, λ는 광 (발진) 파장이고, n은 0보다 큰 정수이다.

(바람직한 조건)

본 발명자는 이하에서 설명하는 바와 같이 광 디바이스의 성능을 향상시키는 기타 바람직한 조건을 연구하여 이를 확인하였다.

(1) 본 발명자는 단부면 중 한쪽에 형성된 각 막이 광 (발진) 파장의 1/2 미만의 두께를 가진 불화물막일 경우, 비록 막이 장시간 광에 노출되면 광 손실의 증 가가 야기될 수 있지만, 막의 경년 열화와 광 손실의 증가를 억제할 수 있다는 것을 확인하였다. 본 발명자는 λ/2, λ/4, 및 λ/6의 두께를 각각 가진 MgF₂막이 막(41)으로서 단부면(91a)에 형성되는 3종류의 광 디바이스(10)의 샘플을 준비하였다. 이어서, 405㎚의 파장과 160㎽의 광출력을 가진 레이저광을 광 파이버(1a) 내로 대략 30㎛이하의 직경을 가진 막(41) 영역에 레이저광을 통과시키는 방식으로 조사하여 광출력[즉, 광 파이버(1b)로부터 출사되는 광의 광출력]의 시간 변화를 측정하였다. 측정 결과가 도 8에 도시된다. 도 8에 있어서, 실선(g1), 파선(g2), 및 일점쇄선(g3)은 각각 막(41)의 두께가 λ/2, λ/4, 및 λ/6인 샘플에서의 광출력을 나타내고, 광출력은 광 파이버(1a) 내로 조사된 레이저광의 광출력에 대한 측정된 광출력의 비로 나타낸다. 광출력의 감소는 광 손실의 증가에 대응한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 막(41)의 두께가 작을수록 광출력(즉, 광손실)의 감소가 작아진다. 또한, 본 발명자는 현미경을 사용하여 상기 측정 후의 각 샘플에서의 막(41)을 관찰하였다. 관찰에 의하면, λ/6의 두께를 가진 막(41)의 외관 변화는 관찰되지 않았지만, 레이저광이 통과하였을 것이라고 사료되는 λ/4와 λ/2의 두께를 가진 막(41)의 영역에서는 색상 변화가 관찰되었다. 레이저광에 의해 발생된 열이 λ/4와 λ/2의 두께를 가진 막(41)을 부분적으로 융착시켜 막(41)에서 관찰되는 색상 변화를 야기시킨다고 생각된다. 막(41)의 두께가 클수록 막(41)에 의한 레이저광의 에너지 흡수 부분이 더 커지고, 그 결과 더 많은 에너지 흡수는 막(41)의 재질을 변화시키며, 광 손실을 증가시킨다.

(2) 또한, 본 발명자는 다음 측정을 기초로 광 손실은 증착법에 의해 형성된 막에서 보다 이온 어시스트 증착법에 의해 형성된 막에서 더욱 효과적으로 감소될 수 있다는 것을 확인하였다.

즉, 본 발명자는 λ/6의 두께를 가진 MgF₂막이 막(41)으로서 증착법과 이온 어시스트 증착법에 의해 각각 단부면(91a) 상에 형성되는 2종류의 광 디바이스(10)의 샘플을 준비하였다. 이어서, 405㎚의 파장과 160㎽의 광출력을 가진 레이저광을 광 파이버(1a) 내로 조사하여 광출력[즉, 광 파이버(1b)로부터 출사되는 광의 광출력]의 시간 변화를 측정하였다. 측정 결과가 도 9에 도시된다. 도 9에 있어서, 곡선(g4)와 곡선(g5)는 막(41)이 증착법과 이온 어시스트 증착법에 의해 각각 형성된 샘플에 있어서의 광출력을 나타낸다.

도 9에 도시된 바와 같이, 이온 어시스트 증착법에 의해 형성된 막(41)을 통과하는 레이저광의 광출력 감소는 증착법에 의해 형성된 막(41)을 통과하는 레이저광의 광출력의 감소보다 작다. 곡선(g5)의 감소율이 커브(g4)의 감소율보다 더 크기 때문에, 막(41)이 증착법과 이온 어시스트 증착법에 의해 형성된 광 디바이스(10)의 샘플간의 광출력차는 막(41)이 레이저광에 1000시간 이상 노출될 경우 더욱 증가할 것이라고 예상할 수 있다. 광 손실은 다음을 이유로 인해 막(41)이 증착법에 의해 형성된 광 디바이스에서 보다 막(41)이 이온 어시스트 증착법에 의해 형성된 광 디바이스에서 더욱 억제될 수 있다고 생각된다. 첫째, 이온 어시스트 증착법에 있어서의 타겟[즉, 광 파이버(1a)의 선단부]이 막(41)을 형성하기 전에 이온 빔 등에 의해 클리닝됨으로써 타겟과 막(41) 사이의 경계에서의 손실을 감소시킬 수 있다. 둘째, 이온 어시스트 증착법은 증착법 보다도 더욱 농후한 막을 형성할 수 있다. 따라서, 레이저광 에너지의 부분적 흡수에 의해 야기된 막의 재질 변화는 증착법에 의해 형성된 막에서 보다 이온 어시스트 증착법에 의해 형성된 막에서 더 작다라는 것을 알 수 있다. 또한, 이온 어시스트 증착법 대신에 이온 도금, 스퍼터링 등이 사용되더라도 증착법에 의해 형성된 막 보다 더 농후한 막을 형성할 수 있고, 막 형성 전에 타겟을 클리닝할 수 있다.

(3) 또한, 본 발명자는 λ/6와 λ/12의 두께를 각각 가진 MgF₂막이 막(41)으로서 단부면(91a) 상에 형성되는 2종류의 광 디바이스(10)의 샘플을 준비하였다. 이어서, 405㎚의 파장과 160㎽의 광출력을 가진 레이저광을 광 파이버(1a) 내로 조사하여 광출력[즉, 광 파이버(1b)로부터 출사되는 광의 광출력]의 시간 변화를 측정하였다. 측정 결과가 도 10에 도시된다. 도 10에 있어서, 곡선(g6)과 일점쇄선(g7)은 각각 막(41)의 두께가 λ/6와 λ/12인 샘플에 있어서의 광출력을 나타낸다.

도 10에 도시된 바와 같이, 막(41)의 두께가 λ/6와 λ/12인 두 샘플에서 광출력은 시간상 거의 유사하게 변화된다. 즉, 405㎚의 파장과 160㎽의 광출력을 가진 레이저광이 막(41)과 광 파이버(1a, 1b)를 통해 전파되고, 막(41)의 두께가 λ/6를 초과하지 않을 경우 광 디바이스에 있어서의 광출력의 시간 변화는 유사하다는 것을 알 수 있다.

(4) 또한, 본 발명자는 흡수 계수가 낮은 재료로 형성된 막(41)에 있어서의 광 손실이 더욱 효과적으로 감소될 수 있다는 것을 확인하였다. 도 11은 막이 248nm의 발진 파장을 가진 펄스 레이저에 노출될 경우 막의 흡수 계수와 손상 역치의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11의 그래프는 J.Dijon et al.,"High damage threshold fluoride UV mirrors made by ion beam sputtering," SPIE vol. 3244 (1998) pp.406-418로부터 인용하였으며, 불화물 막의 손상 역치는 높고, YF₃막과 LiF막은 MgF₂막 보다 더 높은 손상 역치를 가진다. 따라서, 본 발명자는 λ/6의 두께를 가진 막(41)이 증착법에 의해 단부면(91a)에 각각 형성되는 2종류의 광 디바이스(10)의 샘플을 준비하였고, 여기에서 막(41)은 제 1 타입의 샘플에서는 MgF₂, 제 2 타입의 샘플에서는 YF₃으로 형성된다. 이어서, 405㎚의 파장과 160㎽의 광출력을 가진 레이저광을 광 파이버(1a) 내로 조사하여 광출력[즉, 광 파이버(1b)로부터 출사되는 광의 광출력]의 시간 변화를 측정하였다. 측정 결과가 도 12에 도시된다. 도 12에 있어서, 곡선(g8, g9)은 막(41)이 MgF₂와 YF₃로 각각 이루어진 샘플에 있어서의 광출력을 나타낸다.

도 12에 도시된 바와 같이, YF₃로 형성된 막(41)을 통과하는 레이저광의 광출력의 감소는 MgF₂로 형성된 막(41)을 통과하는 레이저광의 광출력의 감소 보다 작다. 곡선(g9)의 감소율은 곡선(g8)의 감소율 보다 작기 때문에, 막(41)이 MgF₂와 YF₃로 각각 이루어진 광 디바이스(10)의 샘플간의 광출력차는 레이저광이 막(41)과 광 파이버(1a, 1b)를 통해 1000시간 이상 전파될 경우 더욱 증가될 것이라고 예상할 수 있다. 따라서, 광 손실을 감소시키기 위해 보호 매체를 실현하는 막 또는 막들은 불화물 막(예를 들면, YF₃, LiF, MgF₂, NaF, LaF₃, BaF₂, CaF₂, 및 AlF₃ 중 하나 이상 막)인 것이 바람직하고, 작은 흡수 계수를 가지는 YF₃막 등이 더욱 바람직하다.

상기한 바와 같이, 405㎚의 파장과 160㎽의 광출력을 가진 레이저광이 막(41)과 광 파이버(1a, 1b)를 통해 1000시간 동안 전파된 후 광입사 출력에 대한 광출사 출력의 비를 10%미만으로 억제하기 위해, 광 파이버(1a)의 선단부에 걸쳐 형성된 막의 두께는 λ/6이하인 것이 바람직하다. 또한, 농후한 막을 형성하여, 막 형성 전에 타겟을 클리닝할 수 있는 기술(이온 어시스트 증착법, 이온 도금, 또는 스퍼터링 등)을 사용함으로써 막(41)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 막(41)에서 흡수되는 레이저광의 에너지 부분이 작은 것이 바람직하다.

UV클리닝

도 1a에 도시된 광 디바이스(10)를 통해 전파되는 광의 파장이 190 ~ 530nm의 단파장 영역에 속할 경우에는, 유기 물질에 의한 오염을 방지하기 위해 막(41)으로 커버링되어 있지 않은 페룰(2a, 2b)의 단부면 영역을 UV클리닝할 수 있다. 자외선 파장 영역(190 ~ 410nm)의 광에 의해 활성화되지 않는 상기한 불화물(예를 들면, YF₃, LiF, MgF₂, NaF, LaF₃, BaF₂, CaF₂, 및 AlF₃ 중 하나 이상)을 함유하는 막(41)이 페룰(2a)에 형성되기 때문에, 광 파이버(1a, 1b)의 접촉부에서의 산화물(석영 또는 SiO₂)에 의한 반응이 일어나는 것을 방지하여 상기 접촉부의 손상을 억제할 수 있다.

또한, 유기 물질에 의한 오염을 방지하기 위해 도 1b의 광 디바이스(20)에 있어서의 페룰(2a, 2b)의 단부면(91a, 91b)이 UV클리닝될 경우에는 광 파이버(1a, 1b)의 접촉부에서의 화학 반응을 억제할 수 있다.

제 2 실시형태

도 1a에 도시된 광 디바이스(10)에 있어서의 보호 매체가 페룰(2a)의 단부면(91a)에 형성된 박막(41)에 의해 실현되지만, 페룰(2a)의 단부면(91a)에 형성된 박막(41)에 한정되지 않아도 좋고, 페룰(2a. 2b)이 직접 접촉되지 않도록 보호 매체를 배치하는 것으로 충분하다. 예를 들면, 본 발명에 의한 광 디바이스는 도 2에 도시된 광 디바이스(200)에 의해 실현될 수 있으며, 도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 광 디바이스(200)의 부분 측 단면도이다. 광 디바이스(200)에 있어서, 보호 매체(47)는 슬리브(3)에 배치된다. 특히, 보호 매체(47)를 유지하는 원형 플랜지(9)가 슬리브(3) 내부에 배치됨으로써 페룰(2a. 2b)이 슬리브(3)의 양쪽 단부로부터 상기 슬리브(3) 내부로 삽입되더라도 광 파이버(1a, 1b)는 보호 매체(47)를 통해 접촉하게 된다. 보호 매체(47)는 단파장 영역에서 투명성이 높은 재료 예를 들면, 테플론으로 형성된다. (테플론은 E.I. du Pont de Nemours and Company의 상표로 등록되어 있다.)

제 3 실시형태

본 발명의 제 3 실시형태가 이하에서 설명된다. 도 3a는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 광 디바이스(30)의 부분 측 단면도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 3 실시형태에 의하면, 투명 부재(6)의 단부면(92a)이 막(43)을 통해 [페룰(2b)에 유지된] 광 파이버(1b)의 선단부와 광 접촉하여 배치되도록 광 파이버(1a)를 유지하는 페룰(2a) 대신에 투명 부재(6)가 슬리브(3) 내에 삽입되어 고정되어 있다. 투명 부재(6)는 유리 등으로 이루어지며, 광 도파관이 투명 부재(6)에는 형성되어 있지 않다. 도 3a의 광 디바이스(30)에 있어서, 렌즈(7)에 입사한 광은 투명 부재(6)의 광입사단으로부터 투명 부재(6)로 입사하여 투명 부재(6)의 단부면(92a)에서 포커싱된다. 이어서, 광은 막(43)을 통과하여 광 파이버(1b)의 선단부로부터 광 파이버(1b)로 입사한다. 막(43)은 단층막 또는 다층막 중 어느 것이나 좋고, 막(43)의 두께와 막(43)을 형성하는 재료는 제 1 실시형태와 마찬가지이다. 도 3a의 광 디바이스(30)는 제 1 실시형태와 유사한 장점을 가진다.

대안으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 광 디바이스(40)의 변형예의 부분 측 단면도인 도 3b에 도시된 바와 같이, 투명 부재(6)의 단부면(92a)과 페룰(2b)의 단부면(92b)에 각각 막(44a, 44b)을 형성할 수 있다. 또한, 도 3c에 도시된 광 디바이스(300)에서와 같이, 투명 부재(6)의 단부면(92a)은 평탄면이 되도록 연마되어도 좋고, 막(48)이 반구 형상으로 가공된 페룰(2b)의 단부면(92b)에 형성되어도 좋다. 이 경우에 있어서, 투명 부재(6)의 단부면(92c)은 그 축에 수직한 평면으로부터 3 ~ 4도 경사지는 것이 바람직하다. 경사가 형성될 경우에는 렌즈(7)를 향해 반사되는 광의 양이 감소되고, 효율적인 도광(light guiding)이 가능해진다.

상기한 바와 같이, 광 파이버와 같은 라이트 가이드 이외의 (유리 등으로 이루어진) 광학 부재가 상기 막 또는 막들을 통해 라이트 가이드와 광 접촉하게 배치되는 광 디바이스를 형성함으로써 제 1 실시형태와 유사한 장점을 얻을 수 있다. 또한, 광 파이버와 같은 라이트 가이드 이외의 (유리 등으로 이루어진) 두개의 광학 부재가 상기 막 또는 막들을 통해 광 접촉하게 배치되는 광 디바이스를 형성함으로써 제 1 실시형태와 유사한 장점을 얻을 수 있다. 이들 경우에 있어서, 막(43)[또는, 각각의 막(44a, 44b)]은 단층막 또는 다층막 중 어느 것이든 좋고, 막(43)[또는, 각각의 막(44a, 44b)]의 두께와 막(43)[또는, 각각의 막(44a, 44b)]을 형성하는 재료는 제 1 실시형태와 마찬가지이다.

제 4 실시형태

이하, 본 발명의 제 4 실시형태를 설명한다. 도 4a는 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 광 디바이스(50)의 부분 측 단면도이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 4 실시형태에 의하면, 광 파이버(1c)가 삽입되는 파이버 스터브(fiber stub)(8)가 슬리브(3)에 삽입되고 고정되어 [파이버 스터브(8) 내에 삽입된] 광 파이버(1c)의 선단부가 [페룰(2b) 내에 삽입된] 광 파이버(1b)의 선단부와 막(45)을 통해 광 접촉하게 배치된다. 파이버 스터브(8)는 광 파이버(1c)가 삽입되는 관통 구멍을 가지며, 막(45)은 광 파이버(1b)가 삽입되는 페룰(2b)의 단부면(91b)에 형성된다. 도 4a의 광 디바이스(50)에 있어서, 렌즈(7)에 입사되는 광은 [파이버 스터브(8)에 삽입된] 광 파이버(1c)의 광입사단에서 포커싱되어 광 파이버(1c)로 입사한다. 이어 서, 광은 막(45)을 통과하여 광 파이버(1b)의 선단부로부터 광 파이버(1b)로 입사한다. 대안으로, 막(45)은 페룰(2b)의 단부면(91b) 대신에 파이버 스터브(8)의 단부면(93b)에 형성되어도 좋다.

다른 대안으로서, 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 광 디바이스(60)의 변형예의 부분 측 단면도인 도 4b에 도시된 바와 같이, 막(46a, 46b)을 파이버 스터브(8)의 단부면(93b)과 페룰(2b)의 단부면(91b)에 각각 형성하는 것도 가능하다. 도 4a와 도 4b에 도시한 바와 같이, 슬리브(3) 내로 삽입되는 단부에 있어서의 파이버 스터브(8)와 페룰(2b)의 단부면이 반구 형상으로 가공된다. 대안으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 두 단부면 중 한쪽만을 반구 형상으로 가공하고, 다른쪽은 평탄면으로 연마해도 좋다. 다른 대안으로서, 두 단부면 모두를 평탄면으로 연마해도 좋다.

제 5 실시형태

이하, 본 발명의 제 5 실시형태를 설명한다. 제 5 실시형태에 의한 광 디바이스는 2개 이상의 층으로 형성된 다층막이 페룰(2a, 2b) 중 한쪽 또는 각각의 단부면에 형성된다는 점에서 제 1 실시형태와 상이하다.

도 5a는 본 발명의 제 5 실시형태에 의한 광 디바이스(70)의 부분 측 단면도이다. 도 5a에 도시된 광 디바이스(70)에 있어서, 2개의 막(51, 52)이 페룰(2a)의 단부면(91a)에 순차적으로 형성되고, 광 파이버(1a)가 페룰(2a) 내에 삽입되며, 막(51, 52) 간의 밀착도와 막(51)과 페룰(2a)의 단부면(91a) 간의 밀착도가 막(52)과 페룰(2b)의 단부면(91b) 간의 밀착도 보다도 높다. 만약 막(52)과 페룰(2b)의 단부면(91b) 간의 밀착도가 높으면, 페룰(2a, 2b)을 슬리브(3) 내에 삽입하여 막(52)과 페룰(2b)의 단부면(91b)을 접촉시킨 후 페룰(2a, 2b)을 분리시킬 경우 단부면(91b)에 접촉하는 막(52) 부분이 박리되어 페룰(2b)의 단부면(91b)에 접착될 수 있다. 이 경우에 있어서는 막(52)이 손상되어 광 디바이스(70)는 재사용할 수 없다. 한편, 제 5 실시형태에 의한 광 디바이스(70)에 있어서는 막(52)과 페룰(2b)의 단부면(91b) 간의 밀착도가 막(51, 52) 간의 밀착도 및 막(51)과 페룰(2a)의 단부면(91a) 간의 밀착도 보다 낮다. 따라서, 막(52)의 분리와 막(52)과 단부면(91b)의 접촉 부위의 손상을 방지할 수 있어 광 디바이스(70)가 안정해진다.

광 디바이스(70)에 있어서, 페룰(2a)의 단부면(91a)에 형성된 다층막은 막(51, 52)의 2층으로 이루어진다. 그러나, 다층막이 2층 이상으로 이루어져도 좋다. 이와 같은 경우에 있어서, 다층막의 최상층과 페룰(2b)의 단부면(91b) 간의 밀착도는 다층막을 형성하는 인접층 간의 밀착도 및 다층막의 최하층과 페룰(2a)의 단부면(91a) 간의 밀착도 보다도 낮은 것이 바람직하다. 또한, 다층막[예컨대, 막(52)]의 최상층은 규소가 포함되어 있지 않은 불화물 예를 들면, YF₃, LiF, MgF₂, NaF, LaF₃, BaF₂, CaF₂, 및 AlF₃ 중 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 최상층 이외의 다층막을 형성하는 각각의 층은 규소가 포함되어 있지 않은 산화막(예컨대, MgO막)으로 실현되는 것이 바람직하다.

대안으로, 페룰(2a, 2b)의 각각의 단부면(91a, 91b)에 다층막을 형성하는 것도 가능하다. 도 5b는 본 발명의 제 5 실시형태에 의한 광 디바이스(80)의 변형예 의 부분 측 단면도이다. 도 5b에 도시된 광 디바이스(80)에 있어서, 2개의 막(62, 61)이 페룰(2a)의 단부면(91b)에 순차적으로 형성된다. 이 경우에 있어서, 막(52)과 막(61) 간의 밀착도는 막(51, 52) 간의 밀착도, 막(62, 61) 간의 밀착도, 막(51)과 페룰(2a)의 단부면(91a) 간의 밀착도, 및 막(62)과 페룰(2b)의 단부면(91b) 간의 밀착도 보다 낮다.

또한, 각 막(51, 52, 62, 61)의 두께는 상기 관계식 (1) 내지 (3)으로 표현한 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.

도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 슬리브(3) 내로 삽입되는 단부에 있어서의 페룰(2a)과 페룰(2b)의 단부면은 반구 형상으로 가공된다. 대안으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 두 단부면 중 한쪽만을 반구 형상으로 가공하고, 다른쪽은 평탄면으로 연마해도 좋다. 다른 대안으로서, 두 단부면 모두를 평탄면으로 연마해도 좋다.

본 발명에 의하면, 단부에서 접촉하는 광학 부재(광 파이버 등)를 구비하여 접촉 단부의 손상을 억제하는 고 신뢰성의 광 디바이스를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 외부 광학 부재와 결합하여 사용되는 광학 부재를 제공하고, 상기 외부 광학 부재와 접촉하는 광학 부재의 단부의 손상을 억제할 수 있다.

Claims (33)

1. 광이 출사되는 광출사단을 가진 제 1 광학 부재와;

   보호 매체를 통해 상기 광출사단에 접촉하고, 광이 입사되는 광입사단을 가진 제 2 광학 부재를 포함하는 광 디바이스로서:

   상기 보호 매체는 상기 광출사단과 상기 광입사단 사이에 배치되어 이 광출사단과 광입사단이 서로 고착되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 광 디바이스.
2. 광이 출사되는 광출사단을 가진 제 1 광학 부재와;

   보호 매체를 통해 상기 광출사단에 접촉하고, 광이 입사되는 광입사단을 가진 제 2 광학 부재를 포함하는 광 디바이스로서:

   상기 보호 매체는 투명하고, 상기 광출사단과 상기 광입사단 사이에 배치되며, 상기 광출사단과 광입사단을 대략 0.5kgf의 압력으로 서로 가압한 후 분리시키더라도 재사용 가능한 것을 특징으로 하는 광 디바이스.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 압력은 대략 1kgf인 것을 특징으로 하는 광 디바이스.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보호 매체는 상기 광출사단과 광입사단 중 어느 한쪽에만 형성된 막에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 광 디바이스.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 막은 최하층과 최상층을 포함하는 층에 의해 형성된 다층막이고, 상기 최상층과 상기 광출사단 및 광입사단 중 막이 형성되지 않은 쪽간의 제 1 밀착도는 인접층간의 제 2 밀착도, 및 상기 최하층과 상기 광출사단 및 광입사단 중 막이 형성된 쪽간의 제 3 밀착도 보다도 낮은 것을 특징으로 하는 광 디바이스.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보호 매체는 상기 광출사단과 광입사단에 각각 형성된 제 1 및 제 2 막에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 광 디바이스.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 막은 최하층과 최상층을 포함하는 제 1 층에 의해 형성된 제 1 다층막이고, 제 2 막은 최하층과 최상층을 포함하는 제 2 층에 의해 형성된 제 2 다층막이며, 상기 제 1 다층막의 최상층과 상기 제 2 다층막의 최상층 간의 제 1 밀착도는 상기 제 1 층의 인접층 간의 제 2 밀착도, 상기 제 2 층의 인접층 간의 제 3 밀착도, 상기 제 1 다층막의 최하층과 상기 광출사단 간의 제 4 밀착도, 및 상기 제 2 다층막의 최하층과 상기 광입사단 간의 제 5 밀착도 보다도 낮은 것을 특징으로 하는 광 디바이스.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 막은 각각 상이한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 디바이스.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 막은 각각 상이한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 디바이스.
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광은 파장을 가지고, 상기 보호 매체는 상기 광의 전파 방향으로의 전체 광학 두께를 가지며, 상기 전체 광학 두께는 상기 파장의 1/2의 정수배와 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광은 파장을 가지고, 상기 보호 매체는 상기 광의 전파 방향으로의 전체 광학 두께를 가지며, 상기 전체 광학 두께는 상기 파장의 1/2 미만인 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 보호 매체는 상기 광을 상기 제 1 광학 부재로부터 상기 제 2 광학 부재로 저 손실로 전파시키는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 보호 매체는 불화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 보호 매체는 YF₃, LiF, MgF₂, NaF, LaF₃, BaF₂, CaF₂, 및 AlF₃ 중 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
15. 제 5 항에 있어서,

    상기 최상층은 불화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 불화물은 규소를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
17. 제 15 항에 있어서,

    상기 최상층은 YF₃, LiF, MgF₂, NaF, LaF₃, BaF₂, CaF₂, 및 AlF₃ 중 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
18. 제 5 항에 있어서,

    상기 최상층 이외의 각 층은 규소를 포함하지 않은 산화막에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
19. 제 15 항에 있어서,

    상기 최상층 이외의 각 층은 규소를 포함하지 않은 산화막에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
20. 제 16 항에 있어서,

    상기 최상층 이외의 각 층은 규소를 포함하지 않은 산화막에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
21. 제 17 항에 있어서,

    상기 최상층 이외의 각 층은 규소를 포함하지 않은 산화막에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
22. 제 7 항에 있어서,

    상기 제 1 다층막과 제 2 다층막 각각의 최상층은 불화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 불화물은 규소를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
24. 제 22 항에 있어서,

    상기 제 1 다층막과 제 2 다층막 각각의 최상층은 YF₃, LiF, MgF₂, NaF, LaF₃, BaF₂, CaF₂, 및 AlF₃ 중 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
25. 제 7 항에 있어서,

    상기 제 1 다층막의 최상층 이외의 제 1 층과 상기 제 2 다층막의 최상층 이외의 제 2 층 각각은 규소를 포함하지 않은 산화막에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
26. 제 22 항에 있어서,

    상기 제 1 다층막의 최상층 이외의 제 1 층과 상기 제 2 다층막의 최상층 이외의 제 2 층 각각은 규소를 포함하지 않은 산화막에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
27. 제 23 항에 있어서,

    상기 제 1 다층막의 최상층 이외의 제 1 층과 상기 제 2 다층막의 최상층 이외의 제 2 층 각각은 규소를 포함하지 않은 산화막에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
28. 제 24 항에 있어서,

    상기 제 1 다층막의 최상층 이외의 제 1 층과 상기 제 2 다층막의 최상층 이외의 제 2 층 각각은 규소를 포함하지 않은 산화막에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
29. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광은 단파장 영역에 속하는 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
30. 제 29 항에 있어서,

    상기 광은 190 ~ 530㎚의 파장 영역에 속하는 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
31. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광출사단과 상기 광입사단 중 적어도 한쪽은 UV클리닝되는 것을 특징으 로 하는 레이저 모듈.
32. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 광학 부재 및 제 2 광학 부재 중 적어도 하나는 라이트 가이드인 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.
33. 외부 광학 부재와 접촉하며, 상기 외부 광학 부재로부터 출사되는 제 1 광이 광학 부재로 입사되거나, 상기 광학 부재로부터 출사되는 제 2 광이 상기 외부 광학 부재로 입사되는 단부와;

    상기 단부에 배치되어 상기 단부와 외부 광학 부재가 고착되는 것을 억제하는 보호 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 부재.

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