KR20110118354A - 광섬유 커플러, 그의 제조방법 및 능동 광모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광효율을 높일 수 있는 광섬유 커플러 및 그의 제조방법을 개시한다. 그의 제조방법은 이중 클래딩 광섬유의 제 1 클래딩에 다중모드 광섬유들을 원통형으로 접합하고 경사지게 식각하여 상기 다중모드 광섬유의 테이퍼링 영역을 형성할 수 있다. 따라서, 테이퍼링 영역 내에서의 이중 클래딩 광섬유의 코어의 직경이 동일한 크기를 가질 수 있기 종래의 서로 다른 직경을 갖는 다발내 중심 광섬유의 코어와 이중 클래딩 광섬유의 코어들간의 접합 불일치에 따른 광손실을 최소화할 수 있다.

Description

광섬유 커플러, 그의 제조방법 및 능동 광모듈{optic fiber coupler, manufacturing method of the same and active optic module}
본 발명은 광섬유 커플러, 그의 제조방법 및 능동 광모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로 이중 클래딩 광섬유에 다중모드 광섬유가 연결된 광섬유 커플러, 그의 제조방법 및 능동 광모듈에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2009-F-026-01, 과제명: 반도체 나노구조를 이용한 펌핑용 10W급 광원기술].
레이저 광은 여러 종류의 레이저에 의해 발진될 수 있다. 레이저는 반도체 기반 레이저와, 크리스탈 기반 고체레이저, 광섬유 레이저를 포함할 수 있다. 광섬유 레이저는 이중 클래딩 구조를 갖는 광섬유를 포함할 수 있다. 광섬유 레이저는 능동 매질이 첨가된 코어에 펌프 광을 공급하여 레이저 광을 생성할 수 있다. 광섬유 레이저는 광섬유 커플러를 통해 광섬유의 코어에 펌프 광이 효율적으로 공급됨으로서 고출력 레이저 광을 출력할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광효율을 높일 수 있는 광섬유 커플러, 그의 제조방법 및 능동 광모듈을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 과제는 펌프 광원의 수명을 증대 또는 극대화할 수 있는 광섬유 커플러, 그의 제조방법 및 능동 광모듈을 제공하는 데 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 과제는 이중 클래딩 광섬유의 결합시 발생하는 코어들간 직경차이에 따른 광손실을 줄일 수 있는 광섬유 커플러, 그의 제조방법 및 능동 광모듈을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 광섬유 커플러는 이중 클래딩 광섬유에 접합되는 다중모드 광섬유가 테이퍼지게 식각될 수 있다. 그의 커플러는, 제 1 코어 및 상기 제 1 코어를 둘러싸는 제 1 클래딩을 포함하는 제 1 광섬유; 및 상기 제 1 광섬유의 상기 제 1 클래딩에 경사지게 접합되는 테이퍼 영역을 구비하는 제 2 광섬유들을 포함하되, 상기 제 1 코어는 상기 테이퍼 영역 내에서 동일한 크기의 직경을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 광섬유는 상기 제 1 클래딩을 둘러싸는 제 2 클래딩을 더 포함하는 이중 클래딩 광섬유, 및 광자결정 광섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제 2 광섬유들은 다중모드 광섬유를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 레이저의 제조방법은 제 1 광섬유 둘레에 적어도 하나의 제 2 광섬유들을 고정하는 단계; 상기 제 2 광섬유들을 상기 제 1 광섬유에 융착하는 단계; 및 상기 제 2 광섬유들을 경사지게 식각하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 광섬유들을 식각하는 단계이전에 상기 제 2 광섬유들에서 노출되는 제 1 광섬유를 보호막으로 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제 2 광섬유들의 식각 단계는 습식식각방법 또는 레이저 식각방법 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 습식식각방법은 완충 식각용액 및 불산 중 적어도 하나를 사용하여 상기 제 2 광섬유들을 식각할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 완충 식각용액은 불화암모늄 및 불산을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제 2 광섬유들은 레이저로 식각될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 광섬유들의 식각 후에 표면처리를 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 표면처리는 토치 또는 레이저를 이용하여 상기 제 2 광섬유들을 표면 용융할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 광섬유와 제 2 광섬유들을 패키지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동 광모듈은, 펌프 광원; 제 1 코어 및 상기 제 1 코어를 둘러싸는 제 1 클래딩을 포함하는 제 1 광섬유와, 상기 제 1 광섬유의 상기 제 1 클래딩에 경사지게 접합되는 테이퍼 영역을 구비하는 제 2 광섬유들을 포함하는 광섬유 커플러; 상기 제 1 광섬유의 일단에 형성된 제 1 광 소자; 및 상기 제 1 광 소자에 대향되는 상기 제 1 광섬유의 타단에 형성되고, 상기 제 1 광섬유에서 발생되는 상기 레이저 광을 방출하는 제 2 광 소자를 포함하되, 상기 광섬유 커플러의 상기 제 1 코어는 상기 테이퍼링 영역 내에서 동일한 크기의 직경을 갖는다.본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 광 소자에서 상기 제 2 광 소자의 방향으로 상기 광섬유 커플러의 상기 테이퍼링 영역이 배치된 순방향 펌핑 모드를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 2 광 소자에서 상기 제 1 광 소자의 방향으로 상기 광섬유 커플러의 상기 테이퍼링 영역이 배치된 역방향 펌핑 모드를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 상기 광섬유 커플러들의 상기 테이퍼링 영역들이 서로 마주보는 방향으로 배치된 양방향 펌핑 모드를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수개의 상기 광섬유 커플러들의 상기 테이퍼링 영역들이 상기 제 1 광 소자에서 상기 제 2 광 소자의 방향으로 배치된 다중 순방향 펌핑 모드를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 광 소자와 상기 제 2 광 소자는 각각 제 1 거울과 제 2 거울을 포함할 수 있다. 상기 제 1 거울과 상기 제 2 거울 사이의 상기 제 1 광섬유에 형성된 변조기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 광 소자와 상기 제 2 광 소자는 각각 제 1 아이솔레이터와 제 2 아이솔레이터를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 제 1 광섬유의 제 1 클래딩에 접합된 제 2 광섬유들을 경사지게 식각하여 테이퍼링 영역을 형성할 수 있다. 제 1 광섬유의 코어는 제 2 광섬유들의 테이퍼링 영역 내에서 절단면 없이 연속적인 크기로 연장될 수 있다. 따라서, 광섬유 커플러는 종래의 서로 다른 직경을 갖는 코어들간의 접합 불량에 따른 광손실이 방지될 수 있다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 커플러의 제조방법을 순차적으로 나타내는 공정 도면들.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광섬유 커플러들을 나타내는 단면도들.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동 광모듈을 개략적으로 보여주는 도면들.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 광모듈을 개략적으로 보여주는 도면들.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 능동 광모듈을 개략적으로 보여주는 도면들.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 능동 광모듈을 개략적으로 보여주는 도면들.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 광섬유 커플러의 제조방법은 제 1 광섬유 둘레에서 접합되는 제 2 광섬유들을 경사지게 식각하는 방법을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 커플러(40)의 제조방법을 순차적으로 나타내는 공정 도면들이다. 여기서, 제 1 광섬유(10)는 투과단면도로 나타내고, 제 2 광섬유들(20)은 측면도로 나타내었다.
도 1을 참조하면, 제 1 광섬유(10)는 제 1 코어(12)를 둘러싸는 제 1 클래딩(14)과 제 2 클래딩(16)으로 이루어지는 이중 클래딩 광섬유 또는 광자결정 광섬유(Photonic Crystal Fiber)를 포함할 수 있다. 이중 클래딩 광섬유의 제 1 코어(12)는 희토류 원소가 첨가된 실리카 유리를 포함할 수 있다. 이중 클래딩 광섬유의 경우, 제 1 클래딩(14)은 제 1 코어(12)보다 굴절률이 낮다. 제 1 클래딩(14)은 실리카 유리를 포함할 수 있다. 제 1 코어(12)와 제 1 클래딩(14)은 약 0.004정도의 굴절률 차이를 가질 수 있다. 제 2 클래딩(16)은 불소계 고분자를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 광자결정 광섬유의 제 1 코어(12)는 희토류 원소가 첨가된 실리카 유리를 포함할 수 있다. 제 1 클래딩(14)은 다수의 미세 기공이 길이방향으로 무수히 배열되는 실리카 유리를 포함할 수 있다. 제 2 클래딩(16)은 제 1 코어(12)와 동일한 굴절률의 실리카 유리를 포함할 수 있다. 제 2 클래딩(16)은 식각 방법으로 제거될 수 있다. 제 2 클래딩(16)은 에싱 또는 화학적 식각방법으로 제거될 수 있다. 또한, 제 2 클래딩(16)은 기계적 방법으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 제 1 광섬유(10)는 길이방향으로 약 1㎝ 내지 약 10 ㎝정도의 제 1 클래딩(14)이 노출될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제 1 클래딩(14) 둘레에 적어도 하나의 제 2 광섬유들(20)이 다발(bundle)로 묶일 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 제 2 코어들(22)을 포함할 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 클램프(24)에 의해 제 1 광섬유(10)와 함께 다발로 묶일 수 있다. 클램프(24)는 제 1 광섬유(10)를 중심에 두고 그 외곽에 배치되는 제 2 광섬유들(20)을 묶을 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 제 1 광섬유(10)의 제 1 클래딩(14) 둘레에서 단층 또는 복층으로 묶일 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 제 1 광섬유(10)의 제 1 클래딩(14)과 조밀하게 묶일 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 제 1 클래딩(14)에서 일단이 고정되고, 타단이 펌핑 광원(미도시)으로 연결될 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 제 1 클래딩(14)에 비스듬히 연결될 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 다중모드 광섬유(multi mode fiber)들 또는 폴리머 클래드와 실리카 코어 또는 불소계 실리카 클래드와 실리카 코어를 갖는 광섬유 (Hard Polymer Clad Fiber)들을 포함할 수 있다. 먼저, 다중모드 광섬유들은 제 2 코어들(22) 내에서 도파되는 빛의 모드가 여러 개인 광섬유를 포함한다. 다중모드 광섬유들의 제 2 코어들(22)은 50~100㎛정도의 직경을 가질 수 있다. 다음, 불소계 실리카 클래드와 실리카 코어를 갖는 광섬유들은 약 105㎛정도의 직경을 갖는 제 2 코어들(22)과, 약 125㎛정도의 직경을 갖는 클래딩들을 포함할 수 있다. 제 2 코어들(22)과 클래딩들 사이의 개구율(NA)는 0.15 또는 0.22 정도 일 수 있다. 제 2 코어들(22)은 순수 실리카 유리를 포함하고, 클래딩들은 불소(Fluorine)가 도핑된 실리카 유리를 포함할 수 있다.
도 3를 참조하면, 제 1 클래딩(14) 둘레의 제 2 광섬유들(20)이 용융될 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 마이크로 토치, 전기 히터, CO2 레이저에 의해 제 1 클래딩(14)의 둘레에 융착될 수 있다. 마이크로 토치는 가스 인입 형태의 불꽃(flame)으로 제 2 광섬유들(20)을 용융시킬 수 있다. 전기 히터는 고온으로 제 2 광섬유들(20)을 용융시킬 수 있다. CO2 레이저는 마이크로 토치보다 정밀하게 제 2 광섬유들(20)을 용융시킬 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 제 1 광섬유(10)의 제 1 클래딩(14) 둘레에서 절단면이 원형 또는 꽃무늬 모양으로 융착될 수 있다.
도 4를 참조하면, 보호막(30)이 제 2 광섬유들(20)에서 노출되는 제 1 클래딩(14)을 덮도록 코팅될 수 있다. 보호막(30)은 제 1 클래딩(14)에 융착된 제 2 광섬유들(20)과 제 2 클래딩(16)에 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 보호막(30)은 폴리카보네이트와 같은 열가소성 플라스틱, 졸-겔 코팅용액과 같은 폴리머를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제 1 클래딩(14) 둘레의 제 2 광섬유들(20)이 경사지게 식각될 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 습식식각방법 또는 레이저 식각방법에 의해 경사지게 식각될 수 있다. 따라서, 제 2 광섬유들(20)은 제 1 광섬유(10)의 제 1 클래딩(14)에 경사지게 접합되는 테이퍼링 영역(26)을 가질 수 있다. 습식식각방법은 불산, 또는 상기 불산을 포함하는 완충식각용액으로 제 2 광섬유들(20)을 제거할 수 있다. 불산 또는 완충식각용액은 제 2 광섬유들(20)을 화학적으로 식각할 수 있다. 습식식각방법은 제 2 광섬유들(20)을 식각용액에 잠기게 하는 딥방식을 포함할 수 있다. 테이퍼링 영역(26)은 제 2 광섬유들(20)이 식각용액에 잠기는 시간의 변화에 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 테이퍼링 영역(26)은 제 2 광섬유들(20)이 불산 또는 완충식각용액 내에서 대기 중에 서서히 끌어올려짐에 따라 형성될 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 클램프(24)에 인접할수록 식각 용액에 짧게 노출되고, 보호막(30)에 인접할수록 더 오랜 시간 노출될 수 있다. 레이저 식각방법은 CO2 레이저로 제 2 광섬유들(20)을 제거할 수 있다. CO2 레이저는 제 2 광섬유들(20)을 고열로 식각할 수 있다. CO2 레이저는 제 1 클래딩(14) 둘레의 제 2 광섬유들(20)을 회전되면서 식각할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 광섬유들(20)은 클램프(24)에 인접할수록 식각 레이저 광에 짧게 노출되고, 보호막(30)에 인접할수록 더 오랜시간 식각 레이저 광에 노출될 수 있다. 보호막(30)은 습식식각방법 또는 레이저 식각방법의 제 2 광섬유들(20)의 식각 시에 1 클래딩을 보호할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 커플러(40)의 제조방법은 제 1 광섬유(10)의 제 1 클래딩(14)에 접합된 제 2 광섬유들(20)을 습식식각방법 또는 레이저 식각방법으로 식각하여 제 1 클래딩(14)의 둘레에서 제 2 광섬유들(20)을 경사지게 형성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 보호막(30)이 제거된 후, 제 2 광섬유들(20)의 테이퍼링 영역(26)이 표면 처리될 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 테이퍼링 영역(26)에서 식각시에 발생된 단층이 제거될 수 있다. 제 2 광섬유들(20)의 표면처리는 마이크로 토치 또는 CO2 레이저에 의해 수행될 수 있다. 테이퍼링 영역(26)의 표면처리는 제 2 광섬유들(20)을 통해 전달되는 광의 손실을 줄일 수 있다. 보호막(30)은 제 2 광섬유들(20)의 표면처리 시에 방해가 될 수 있기 때문에 테이퍼링 영역(26)의 표면처리 이전에 제거될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 커플러(40)의 제조방법은 제 1 광섬유(10)의 제 1 클래딩(14)에서 경사지게 식각된 제 2 광섬유들(20)을 표면처리하여 상기 제 2 광섬유들(20)에서 상기 제 1 광섬유(10)에 공급되는 광의 효율을 높일 수 있다.
도 7을 참조하면, 제 2 광섬유들(20)의 테이퍼링 영역(26)이 밀봉재(28)에 의해 패키지될 수 있다. 밀봉재(28)는 제 1 광섬유(10)의 제 2 클래딩(16)에서 제 2 광섬유들(20)까지 커버링될 수 있다. 밀봉재(28)는 제 1 광섬유(10)와 제 2 광섬유들(20)을 외부의 힘 또는 충격으로부터 보호할 수 있다. 예를 들어, 밀봉재(28)는 알루미늄과 같은 금속 재질을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 커플러(40)는 제 1 광섬유(10)의 측면에서 접합되는 적어도 하나의 제 2 광섬유들(20)을 통해 펌프 광이 공급되는 사이드 펌핑 구조를 갖는다. 따라서, 제 2 광섬유들(20)에 펌프 광원이 연결된 구조 및 펌프 광(52)의 진행 방향에 대해 보다 구체적으로 살펴보고자 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광섬유 커플러들(44, 46)을 나타내는 단면도들이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 커플러들(44, 46)은 제 1 코어(12) 및 상기 제 1 코어(12)를 둘러싸는 제 1 클래딩(14)을 포함하는 제 1 광섬유(10)와, 상기 제 1 클래딩(14)에 접합되고 상기 제 1 클래딩(14) 둘레에서 테이퍼진 원통 모양의 테이퍼링 영역(26)을 갖는 제 2 광섬유들(20)을 포함할 수 있다.
제 1 광섬유(10)는 제 1 코어(12)의 둘레에 제 1 클래딩(14) 및 제 2 클래딩(16)이 순차적으로 감싸는 이중 클래딩 광섬유(double cladding optical fiber)를 포함할 수 있다. 제 1 코어(12)는 제 2 광섬유들(20)이 접합되는 테이퍼링 영역(26)의 내부 또는 외부에서 불연속적인 절단면이 없고 테이퍼링 영역(26)의 내부에서 일정한 직경을 가질수 있다. 제 1 코어(12)는 단일모드 코어 또는 다중모드 코어를 포함할 수 있다. 제 1 코어(12)는 제 2 광섬유들(20)의 제 2 코어들(22)보다 굴절률이 높을 수 있다.
제 1 클래딩(14) 및 제 2 클래딩(16)은 제 1 코어(12)보다 굴절률이 낮다. 제 1 클래딩(14), 및 제 2 클래딩(16)은 실리카 유리, 또는 불소계 고분자를 포함할 수 있다. 제 1 클래딩(14)은 제 2 클래딩(16)에 비해 더 높은 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 클래딩(14)은 실리카 유리를 포함하고, 제 2 클래딩(16)은 불소계 고분자를 포함할 수 있다. 제 1 클래딩(14)과 제 2 클래딩(16)은 서로 쉽게 분리될 수 있다.
제 2 광섬유들(20)은 다중모드의 제 2 코어들(22)을 구비한 다중모드 광섬유를 포함할 수 있다. 제 2 광섬유들(20)은 제 1 클래딩(14)의 둘레에 단층(도 8) 또는 복층(도 9)으로 접합될 수 있다. 제 2 코어들(22)은 제 1 클래딩(14)과 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 제 2 코어들(22)은 제 1 클래딩(14)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 도 8 및 도 9에 도시되지 않았지만, 제 2 광섬유들(20)은 제 2 코어들(22) 둘레를 감싸는 클래딩을 포함할 수 있다. 제 2 광섬유들(20)이 제 1 클래딩(14)의 둘레에 단층(도 8) 또는 복층(도 9)으로 접합될 때는 제 2 광섬유들(20)의 클래딩이 제거된 후, 제거후 제2 코어(22)가 제 1 클래딩 (14)에 직접 접합될 수 있다. 또한, 제 2 광섬유들(20)에 코어 클래딩 구조가 없는 실리카 광섬유를 융착 접속후 접속된 실리카 광섬유를 제 1 클래딩(14)의 둘레에 단층(도 8) 또는 복층(도 9)으로 접합 시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광섬유 커플러들(44. 46)은 다중모드의 제 2 광섬유들(20)이 원통형의 테이퍼 구조로 접합된 제 1 광섬유(10) 영역에서 제 1 코어(12)가 절단면이 없이 연속적이기 때문에 종래의 서로 다른 직경을 갖는 다발내 중심 광섬유의 코어와 이중 클래딩 광섬유의 코어들간의 접합 불일치에 따른 광손실을 방지할 수 있다.
제 2 광섬유들(20)은 펌프 광원(50)에서 공급되는 펌프 광(52)을 제 1 광섬유(10)에 전달할 수 있다. 펌프 광원(50)은 펌프 광(52)을 생성할 수 있다. 펌프 광원(50)은 외부에서 공급되는 전원에 의해 펌프 광(52)을 발진하는 레이저 다이오드(Laser Diode: LD)를 포함할 수 있다. 레이저 다이오드는 바(bar) 형태 또는 스택(stack) 형태로 제작될 수 있다. 펌프 광원(50)은 발광 물질의 종류에 따라 808nm, 915nm, 950nm, 980nm, 또는 1480nm 중 적어도 하나의 파장대역을 갖는 펌프 광(52)을 발진할 수 있다.
펌프 광(52)은 제 2 광섬유들(20)의 제 2 코어들(22)을 통해 제 1 광섬유(10)에 공급될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 2 광섬유들(20)의 테이퍼링 영역(26)에서 제 1 광섬유(10)의 제 1 클래딩(14)으로 모두 입사될 수 있다. 이는, 제 1 클래딩(14)과 제 2 광섬유들(20)의 굴절률이 동일하기 때문이다. 펌프 광(52)은 제 2 광섬유들(20) 에서 제 1 광섬유(10)의 제 1 클래딩(14)으로 진행하면서 제 1 코어(12)에 흡수될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 커플러들(44, 46)은 제 1 광섬유(10)의 제 1 클래딩(14)과, 제 2 광섬유들(20)이 굴절률이 거의 같기 때문에 경계에서 펌프 광(52)이 반사되는 것을 방지할 수 있다.
제 1 코어(12)는 제 2 광섬유들(20)로부터 입사되는 펌프 광(52)을 흡수하여 증폭 자발 방출(Amplified Spontaneous Emission: ASE)되는 활성 물질(active material)을 포함할 수 있다. 희토류 원소는 제 2 광섬유들(20)을 통해 공급되는 펌프 광(52)을 흡수하여, 준안정 상태로 여기되는 전자가 안정화되면서 단일 파장의 레이저 광을 방출 할 수 있다. 히토류 원소는 어븀(Er)과, 이터븀(Yb), 쑬륨(Tm) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어븀과 이터븀, 쑬륨 각각 1550nm, 1080nm, 2000nm 파장대역(wave band)의 레이저 광을 발진할 수 있다.
제 1 코어(12)는 제 2 광섬유들(20)이 제 1 클래딩(14)에 접합되는 방향으로 진행되는 펌프 광(52)을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 펌프 광(52)은 제 2 광섬유들(20)이 경사지는 방향으로 제 1 클래딩(14)을 따라 진행되면서 제 1 코어(12)에 흡수될 수 있다. 펌프 광(52)의 진행 방향과, 제 1 광섬유(10)에 제 2 광섬유들(20)이 연결되는 방향이 서로 동일할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 커플러들(44, 46)은 레이저 광이 출력되는 방향에 따라, 순방향 펌핑 모드 및 역방향 펌핑 모드를 갖는 광섬유 레이저 및 광섬유 증폭기를 구현할 수 있다. 광섬유 레이저 및 광섬유 증폭기는 순방향 및 역방향 펌핑 모드가 혼합된 양방향 펌핑 모드와, 다중 순방향 펌핑 모드를 가질 수 있다. 여기서, 제 1 광섬유(10)에서 제 2 광섬유들(20)이 연결되는 방향은 펌프 광(52)의 입사방향으로 정의될 수 있다. 순방향 펌핑 모드는 펌프 광(52)의 입사방향과, 형성된 레이저 광의 출력 방향이 동일할 수 있다. 역방향 펌핑 모드는 펌프 광(52)의 입사방향과, 형성된 레이저 광의 출력 방향이 서로 반대될 수 있다.
때문에, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광섬유 커플러들(44, 46)의 제 1 광섬유(10) 양단에 형성되는 광소자들의 종류에 따라 동작 가능한 능동 광모듈(active optical module)의 종류가 달라질 수 있다.
이하, 광섬유 커플러(40)가 형성된 제 1 광섬유(10)의 양단에 연결되는 광 소자들의 종류에 따라 다양한 종류의 펌핑 모드를 갖는 능동 광모듈에 대해 실시예들을 들어 설명한다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동 광모듈을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동 광모듈은 도 8 및 도 9에서 개시된 제 1 광섬유(10)의 양측 말단에 제 1 및 제 2 거울(62, 64)이 형성된 연속 출력 레이저(60)를 포함할 수 있다. 연속 출력 레이저(60)는 단일 파장대역을 갖는 레이저 광을 발진시킬 수 있다. 구체적으로, 펌프 광원(50) 및 제 2 광섬유들(20)을 통해 제 1 광섬유(10)의 제 1 코어(12)에 펌프 광(52)이 입사되면, 제 1 및 제 2 거울(62, 64)사이의 제 1 광섬유(10)의 제 1 코어(12)(22)에서 레이저 광이 발진될 수 있다.
제 1 및 제 2 거울(62, 64)은 제 1 광섬유(10)에서 발진된 레이저 광을 공진시킬 수 있다. 제 1 거울(62)은 약 100%의 레이저 광을 반사시키고, 제 2 거울(64)은 약 5% 내지 20%의 레이저 광을 반사시킬 수 있다. 제 1 거울(62)은 레이저 광을 완전 반사시키는 풀 미러 또는 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating : FBG)를 포함할 수 있다. 제 2 거울(64)은 레이저 광을 반투과시키는 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating : FBG), 또는 출력 커플러(output coupler)를 포함할 수 있다. 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64)사이에서 발진되는 레이저 광은 제 2 거울(64)에서 연장되는 피그테일 광섬유(18)를 통해 엔드 캡(68) 또는 시준기로 출력될 수 있다.
도 10a를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동 광모듈은 광섬유 커플러(40)가 제 1 거울(62)에서 제 2 거울(64)방향으로 배치된 순방향(forward) 펌핑 모드를 가질 수 있다. 레이저 광은 제 2 거울(64)에서 제 1 광섬유(10)의 피그테일 광섬유(18)를 통해 엔드 캡(68)으로 출력될 수 있다. 광섬유 커플러(40)는 제 1 거울(62)에 근접하여 배치될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 1 거울(62)에서 제 2 거울(64)까지 연장되는 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 충분히 흡수될 수 있다. 따라서, 순방향 펌핑 모드는 제 1 광섬유(10) 내에서 펌프 광(52)의 진행 방향과, 레이저 광의 출력 방향이 동일할 수 있다.
도 10b를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 2 거울(64) 에서 제 1 거울(62) 방향으로 광섬유 커플러(40)가 배치된 역방향(backward) 펌핑 모드를 가질 수 있다. 광섬유 커플러(40)는 제 2 거울(64)에 근접하는 제 1 광섬유(10)에 결합될 수 있다. 제 2 광섬유들(20)을 통해 전달되는 펌프 광(52)은 제 2 거울(64)에서 제 1 거울(62)까지 연결되는 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 충분히 흡수될 수 있다. 따라서, 역방향 펌핑 모드는 제 1 광섬유(10) 내에서 펌프 광(52)의 진행 방향과 레이저 광의 출력 방향이 서로 반대될 수 있다.
도 10c를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64) 각각에 근접되는 제 1 광섬유(10)에 복수개의 광섬유 커플러(40)들이 서로 마주보게 배치된 양방향 펌핑 모드를 가질 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 제 1 거울(62)와 제 2 거울(64)사이의 제 1 광섬유(10)에 서로 반대되는 방향으로 펌프 광(52)을 공급할 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 각각 제 1 거울(62)에 인접한 제 1 광섬유(10)에서 순방향으로 배치되고, 제 2 거울(64)에 인접한 제 1 광섬유(10)에서 역방향으로 배치될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 1 거울(62)제 1 거울(62)과 제 2 거울(64) 사이의 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 제 1 코어(12)에 충분히 흡수될 수 있다. 따라서, 양방향 펌핑 모드는 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64) 사이의 제 1 광섬유(10)에서 서로 반대되는 방향으로 전달되는 펌프 광(52)에 의해 레이저 광이 발진될 수 있다.
도 10d를 참조 하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 광섬유(10)에 복수개의 광섬유 커플러(40)들이 동일한 방향으로 배치된 다중 순방향 펌핑 모드를 가질 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 제 1 거울(62)에서 제 2 거울(64)의 방향으로 제 1 광섬유(10)에 동일한 방향의 펌프 광(52)을 전달할 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64)사이에서 순방향으로 배치될 수 있다. 첫번째 광섬유 커플러(40)로부터 공급되는 펌프 광이 제 1광섬유에서 고갈되면, 두번째 광커플러(40)로부터 펌프 광이 공급되어 순차적으로 레이저 광의 출력을 증가시킬 수 있다. 두번째, 광 커플러를 통해 공급되는 펌핑광의 세기는 첫번째 펌핑광의 세기보다 더 클 수 있다.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 광모듈을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 11a 내지 도 11d를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 광모듈은 도 8 및 도 9에서 개시된 광섬유 커플러(40)의 일측 제 1 광섬유(10)에 제 1 거울(62)과 변조기(76)가 형성되고, 타측 상기 제 1 광섬유(10)에 제 2 거울(64)이 형성된 Q 스위칭 레이저(70) 또는 모드 록킹(mode locking) 레이저를 포함할 수 있다. Q 스위칭 레이저(70) 또는 모드 록킹 레이저는 펄스 레이저 광을 발진시킬 수 있다. 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64)사이의 제 1 광섬유(10)의 제 1 코어(12)에서 레이저 광이 발진될 수 있다. 제 1 및 제 2 거울(62, 64)은 레이저 광을 공진시킬 수 있다.
변조기(76)는 아날로그 또는 디지털 전기 신호를 가지고 레이저 광을 변조시킬 수 있다. 변조기(76)는 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64)사이에서 발진되는 레이저 광을 스위칭하여 펄스 레이저 광으로 만들 수 있다. 변조기(76)의 주기적인 온오프 동작에 따라 펄스 레이저 광이 생성될 수 있다. 예를 들어, 펄스 레이저 광은 변조기(76)가 턴온될 때 발진되고, 변조기(76)가 턴오프될 때 생성되지 않을 수 있다.
제 1 거울(62)은 약 100%의 레이저 광을 반사시키고, 제 2 거울(64)은 약 5% 내지 20%의 레이저 광을 반사시킬 수 있다. 제 1 거울(62)은 레이저 광을 완전 반사시키는 풀 미러 또는 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating : FBG)를 포함할 수 있다. 제 2 거울(64)은 레이저 광을 반투과시키는 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating : FBG), 또는 출력 커플러(output coupler)를 포함할 수 있다. 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64) 사이에서 발진되는 레이저 광은 제 2 거울(64)에서 연장되는 피그테일 광섬유(18)를 통해 엔드 캡(68) 또는 시준기로 출력될 수 있다.
도 11a를 참조 하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 거울(62)에서 제 2 거울(64) 방향으로 광섬유 커플러(40)가 배치된 순방향(forward) 펌핑 모드를 가질 수 있다. 여기서, 펄스 레이저 광은 제 2 거울(64)에서 피그테일 광섬유(18)를 통해 앤드 캡(68)으로 출력될 수 있다. 광섬유 커플러(40)는 제 1 거울(62)에 근접하는 제 1 광섬유(10)에 배치될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 1 거울(62)에서 제 2 거울(64)까지 연결되는 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 충분히 흡수될 수 있다. 따라서, 순방향 펌핑 모드는 제 1 광섬유(10) 내에서 펌프 광(52)의 진행 방향과 펄스 레이저 광의 출력 진행 방향이 동일할 수 있다.
도 11b를 참조 하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 2 거울(64)에서 제 1 거울(62)방향으로 광섬유 커플러(40)가 배치된 역방향(backward) 펌핑 모드를 가질 수 있다. 광섬유 커플러(40)는 제 2 거울(64)에 근접하는 제 1 광섬유(10)에 배치될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 2 거울(64)에서 제 1 거울(62)까지 연결되는 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 충분히 흡수될 수 있다. 따라서, 역방향 펌핑 모드는 제 1 광섬유(10) 내에서 펌프 광(52)의 진행 방향과 펄스 레이저 광의 출력 진행 방향이 서로 반대될 수 있다.
도 11c를 참조 하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64) 각각 근접되는 제 1 광섬유(10)에 복수개의 광섬유 커플러(40)들이 서로 마주보게 배치된 양방향 펌핑 모드를 가질 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 제 1 거울(62)와 제 2 거울(64)사이의 제 1 광섬유(10)에 서로 반대되는 방향으로 펌프 광(52)을 공급할 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 각각 제 1 거울(62)에 인접한 제 1 광섬유(10)에서 순방향으로 배치되고, 제 2 거울(64)에 인접한 제 1 광섬유(10)에서 역방향으로 배치될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64) 사이의 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 제 1 코어(12)에 충분히 흡수될 수 있다. 따라서, 양방향 펌핑 모드는 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64) 사이의 제 1 광섬유(10)에서 서로 반대되는 방향으로 전달되는 펌프 광(52)에 의해 펄스 레이저 광이 발진될 수 있다.
도 11d를 참조 하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64)사이의 제 1 광섬유(10)에 복수개의 광섬유 커플러(40)들이 동일한 방향으로 배치된 다중 순방향 펌핑 모드를 가질 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 제 1 광섬유(10)에서 동일한 방향의 펌프 광(52)을 전달할 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 제 1 거울(62)과 제 2 거울(64)사이에서 순방향으로 배치될 수 있다. 첫번째 광섬유 커플러(40)로부터 공급되는 펌프광이 제 1광섬유에서 고갈되면 두번째 광커플러(40)로부터 펌프광이 공급되어 순차적으로 레이저 광의 출력을 늘릴 수 있다. 두번째 광 커플러를 통해 공급되는 펌핑광의 세기는 첫번째 펌핑광의 세기보다 더 클 수 있다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 능동 광모듈을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 12a 내지 도 12d를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 능동 광모듈은 도 8 및 도 9에서 개시된 광섬유 커플러(40)의 일측에 신호원(signal source, 86)과 제 1 아이솔레이터(82)가 형성되고, 타측에 제 2 아이솔레이터(84)가 형성된 레이저 광 증폭기(80)를 포함할 수 있다. 레이저 광 증폭기(80)는 광섬유 커플러(40)에서 전달되는 펌프 광(52)으로 레이저 광(86)을 증폭시킬 수 있다. 신호원(86)은 반도체 광원, 또 다른 레이저 광섬유 증폭기(80)의 출력단, 광섬유 레이저를 포함할 수 있다. 펌프 광원(50)은 제 1 광섬유(10)에 펌프 광(52)을 공급할 수 있다. 출력 레이저 광은 신호원(86)에서 입력되는 신호가 증폭되어 출력될 수 있다. 따라서, 레이저 광 증폭기(80)는 신호원(86)의 신호에 따라 증폭되는 레이저 광을 출력시킬 수 있다.
제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)는 레이저 광을 제 1 광섬유(10)을 따라 엔드 캡(68)으로 전달할 수 있다. 제 1 아이솔레이터(82)는 신호원(92)에서 출력되는 신호를 통과시킬 수 있다. 반면, 제 1 아이솔레이터(82)는 신호원(86)으로 되돌아오는 레이저 광을 차단할 수 있다. 제 2 아이솔레이터(82)는 피그테일 광섬유(18)를 통해 엔드 캡(68)으로 진행되는 레이저 광을 통과시킬 수 있다. 반면, 제 2 아이솔레이터(82)는 엔드 캡(68)에서 피그테일 광섬유(18)를 통해 제 1 광섬유(10)로 되돌아오는 레이저 광을 차단할 수 있다. 제 2 아이솔레이터(82)는 생략될 수 있다.
도 12a를 참조 하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 아이솔레이터(82)에서 제 2 아이솔레이터(84) 방향으로 광섬유 커플러(40)가 배치된 순방향(forward) 펌핑 모드를 가질 수 있다. 출력 레이저 광은 제 2 아이솔레이터(84)에서 피그테일 광섬유(18)를 통해 엔드 캡(68)으로 출력될 수 있다. 광섬유 커플러(40)는 제 1 아이솔레이터(82)에 근접하는 제 1 광섬유(10)에 배치될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 1 아이솔레이터(82)에서 제 2 아이솔레이터(84)까지 연결되는 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 충분히 흡수될 수 있다. 따라서, 순방향 펌핑 모드는 제 1 광섬유(10) 내에서 펌프 광(52)의 진행 방향과 증폭된 출력 레이저 광의 진행 방향이 동일할 수 있다.
도 12b를 참조 하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 2 아이솔레이터(84)에서 제 1 아이솔레이터(82) 방향으로 광섬유 커플러(40)가 배치된 역방향(backward) 펌핑 모드를 가질 수 있다. 광섬유 커플러(40)는 제 2 아이솔레이터(84)에 근접하는 제 1 광섬유(10)에 결합될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 2 아이솔레이터(84)에서 제 1 아이솔레이터(82)까지 연장되는 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 충분히 흡수될 수 있다. 따라서, 역방향 펌핑 모드는 제 1 광섬유(10) 내에서 펌프 광(52)의 진행 방향과 증폭된 출력 레이저 광의 진행 방향이 서로 반대될 수 있다.
도 12c를 참조 하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84) 각각 근접되는 제 1 광섬유(10)에 복수개의 광섬유 커플러(40)들이 서로 마주보게 배치된 양방향 펌핑 모드를 가질 수 있다. 여기서, 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)는 역방향으로 진행되는 레이저 광을 차단할 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 각각 제 1 아이솔레이터(82)에 인접한 제 1 광섬유(10)에서 순방향으로 배치되고, 제 2 아이솔레이터(84)에 인접한 제 1 광섬유(10)에서 역방향으로 배치될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)사이의 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 흡수될 수 있다. 따라서, 양방향 펌핑 모드는 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)사이의 제 1 광섬유(10)에서 서로 반대되는 방향으로 전달되는 펌프 광(52)에 의해 증폭된 레이저 광이 발진될 수 있다.
도 12d를 참조 하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)사이의 제 1 광섬유(10)에 복수개의 광섬유 커플러(40)들이 배치된 다중 순방향 펌핑 모드를 가질 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 제 1 아이솔레이터(82)에서 제 2 아이솔레이터(84)까지 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 제 1 아이솔레이터(82)에서 제 2 아이솔레이터(84)까지 제 1 광섬유(10)에 펌프 광(52)을 전달할 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 상기 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)의 사이에 배치될 수 있다. 첫번째 광섬유 커플러(40)로부터 공급되는 펌프광이 제 1광섬유에서 고갈되면 두번째 광커플러(40)로부터 펌프광이 공급되어 순차적으로 레이저 광의 증폭을 키울수 있다. 두번째 광 커플러를 통해 공급되는 펌핑광의 세기는 첫번째 펌핑광의 세기보다 더 클 수 있다.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 능동 광모듈을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 13a 내지 도 13d를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광섬유 증폭기는 도 8 및 도 9에서 개시된 광섬유 커플러(40) 일측에 마스터 오실레이터(96)와 제 1 아이솔레이터(82)가 형성되고, 타측에 제 2 아이솔레이터(84)가 형성된 MOPA(Master Oscillator-Power-Amplifier) 광섬유 증폭기(90)를 포함할 수 있다. MOPA 광섬유 증폭기(90)는 광섬유 커플러(40)에서 전달되는 펌프 광(52)으로 레이저 광을 증강시킬 수 있다. 펌프 광원(50)은 광섬유 커플러(40)를 통해 제 1 광섬유(10)에 펌프 광(52)을 공급할 수 있다. 레이저 광은 마스터 오실레이터(96)에서 입력되는 펄스 신호에 따라 펄스 레이저 광으로 출력될 수 있다. 마스터 오실레이터(96)는 펄스 신호를 생성하는 주파수 발진기를 포함할 수 있다.
제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)는 레이저 광을 제 1 광섬유(10)을 따라 엔드 캡(68)으로 전달할 수 있다. 제 1 아이솔레이터(82)는 신호원(92)에서 출력되는 신호를 통과시킬 수 있다. 반면, 제 1 아이솔레이터(82)는 신호원(86)으로 되돌아오는 레이저 광을 차단할 수 있다. 제 2 아이솔레이터(82)는 피그테일 광섬유(18)를 통해 엔드 캡(68)으로 진행되는 레이저 광을 통과시킬 수 있다. 반면, 제 2 아이솔레이터(82)는 엔드 캡(68)에서 피그테일 광섬유(18)를 통해 제 1 광섬유(10)로 되돌아오는 레이저 광을 차단할 수 있다. 제 2 아이솔레이터(82)는 생략될 수 있다.
도 13a를 참조 하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 아이솔레이터(82)에서 제 2 아이솔레이터(84) 방향으로 광섬유 커플러(40)가 배치된 순방향(forward) 펌핑 모드를 가질 수 있다. 펄스 레이저 광은 제 2 아이솔레이터(84)에서 피그테일 광섬유(18)를 통해 엔드 캡(68)으로 출력될 수 있다. 광섬유 커플러(40)는 제 1 아이솔레이터(82)에 근접하는 제 1 광섬유(10)에 결합될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 1 아이솔레이터(82)에서 제 2 아이솔레이터(84)까지 연장되는 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 충분히 흡수될 수 있다. 따라서, 순방향 펌핑 모드는 제 1 광섬유(10) 내에서 펌프 광(52)의 진행 방향과 증폭된 펄스 레이저 광의 진행 방향이 동일할 수 있다.
도 13b를 참조 하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 2 아이솔레이터(84)에서 제 1 아이솔레이터(82) 방향으로 광섬유 커플러(40)가 배치된 역방향(backward) 펌핑 모드를 가질 수 있다. 광섬유 커플러(40)는 제 2 아이솔레이터(84)에 근접하는 제 1 광섬유(10)에 배치될 수 있다. 펌프 광(52)은 제 2 아이솔레이터(84)에서 제 1 아이솔레이터(82)까지 연장되는 제 1 광섬유(10)를 따라 진행되면서 충분히 흡수될 수 있다. 따라서, 역방향 펌핑 모드는 제 1 광섬유(10) 내에서 펌프 광(52)의 진행 방향과 증폭된 출력 펄스 레이저 광의 진행 방향이 서로 반대될 수 있다.
도 13c를 참조 하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84) 각각 근접되는 제 1 광섬유(10)에 복수개의 광섬유 커플러(40)들이 서로 마주보게 배치된 양방향 펌핑 모드를 가질 수 있다. 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)는 역방향으로 진행되는 레이저 광을 차단할 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)사이의 제 1 광섬유(10)에서 서로 반대되는 방향으로 펌프 광(52)을 전달할 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 각각 제 1 아이솔레이터(82)에 인접한 제 1 광섬유(10)에서 순방향으로 배치되고, 제 2 아이솔레이터(84)에 인접한 제 1 광섬유(10)에서 역방향으로 배치될 수 있다. 따라서, 양방향 펌핑 모드는 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)사이의 제 1 광섬유(10)에서 서로 반대되는 방향으로 전달되는 펌프 광(52)에 의해 펄스 레이저 광이 증폭될 수 있다.
도 13d를 참조 하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 능동 광모듈은 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)사이의 제 1 광섬유(10)에 복수개의 광섬유 커플러(40)들이 동일한 방향으로 배치된 다중 순방향 펌핑 모드를 가질 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 제 1 아이솔레이터(82)에서 제 2 아이솔레이터(84) 방향으로 펌프 광(52)을 전달할 수 있다. 복수개의 광섬유 커플러(40)들은 상기 제 1 아이솔레이터(82)와 제 2 아이솔레이터(84)의 사이에 배치될 수 있다. 첫번째 광섬유 커플러(40)로부터 공급되는 펌프광이 제 1광섬유에서 고갈되면 두번째 광커플러(40)로부터 펌프광이 공급되어 순차적으로 레이저 광의 증폭을 키울수 있다. 두번째 광 커플러를 통해 공급되는 펌핑광의 세기는 첫번째 펌핑광의 세기보다 더 클 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 제 1 광섬유 20: 제 2 광섬유들
30: 보호막 40, 42, 44, 46: 광섬유 커플러
50: 펌프 광원 60: 연속 출력 레이저
70: Q스위칭 레이저 80: 레이저 광 증폭기
90: MOPA 광섬유 증폭기

Claims (20)

  1. 제 1 코어, 및 상기 제 1 코어를 둘러싸는 제 1 클래딩을 포함하는 제 1 광섬유; 및 상기 제 1 광섬유의 상기 제 1 클래딩을 둘러싸고 원통형으로 접합되는 테이퍼 영역을 구비하는 제 2 광섬유들을 포함하되,
    상기 제 1 코어는 상기 테이퍼 영역에서 동일한 크기의 직경을 갖는 광섬유 커플러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광섬유는 상기 제 1 클래딩을 둘러싸는 제 2 클래딩을 더 포함하는 이중 클래딩 광섬유, 및 광자결정 광섬유 중 적어도 하나를 포함하는 광섬유 커플러.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광섬유들은 다중모드 광섬유를 포함하는 광섬유 커플러.
  4. 제 1 광섬유 둘레에 적어도 하나의 제 2 광섬유들을 고정하는 단계;
    상기 제 2 광섬유들을 상기 제 1 광섬유에 융착하는 단계; 및
    상기 제 2 광섬유들을 경사지게 식각하는 단계를 포함하는 광섬유 커플러의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 광섬유들을 식각하는 단계이전에 상기 제 2 광섬유들에서 노출되는 제 1 광섬유를 보호막으로 코팅하는 단계를 더 포함하는 광섬유 커플러의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 광섬유들의 식각 단계는 습식식각방법 또는 레이저 식각방법 중 적어도 하나를 포함하는 광섬유 커플러의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 습식식각방법은 완충 식각용액 및 불산 중 적어도 하나를 사용하여 상기 제 2 광섬유들을 식각하는 광섬유 커플러의 제조방법
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 완충 식각용액은 불화암모늄 및 불산을 포함하는 광섬유 커플러의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 광섬유들은 레이저로 식각되는 광섬유 커플러의 제조방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 광섬유들의 식각 후에 표면처리를 하는 단계를 더 포함하는 광섬유 커플러의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 표면처리는 토치 또는 레이저를 이용하여 제 2 광섬유들을 용융하는 광섬유 커플러의 제조방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 광섬유와 제 2 광섬유들을 패키지하는 단계를 더 포함하는 광섬유 커플러의 제조방법.
  13. 펌프 광원;
    제 1 코어 및 상기 제 1 코어를 둘러싸는 제 1 클래딩을 포함하는 제 1 광섬유와, 상기 제 1 광섬유의 상기 제 1 클래딩을 둘러싸고 원통형으로 접합되는 테이퍼 영역을 구비하는 제 2 광섬유들을 포함하는 광섬유 커플러;
    상기 광섬유 커플러에 통과되는 상기 제 1 광섬유의 일단에 형성된 제 1 광 소자; 및
    상기 제 1 광 소자에 대향되는 상기 제 1 광섬유의 타단에 형성되고, 상기 제 1 광섬유에서 발생되는 상기 레이저 광을 방출하는 제 2 광 소자를 포함하되,
    상기 광섬유 커플러의 상기 제 1 코어는 상기 테이퍼링 영역 내에서 동일한 크기의 직경을 갖는 능동 광모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 광 소자에서 상기 제 2 광 소자의 방향으로 상기 광섬유 커플러의 상기 테이퍼링 영역이 배치된 순방향 펌핑 모드를 갖는 능동 광모듈.
  15. 제 13 항에 있어서,
    제 2 광 소자에서 상기 제 1 광 소자의 방향으로 상기 광섬유 커플러의 상기 테이퍼링 영역이 배치된 역방향 펌핑 모드를 갖는 능동 광모듈.
  16. 제 13 항에 있어서,
    복수개의 상기 광섬유 커플러들의 상기 테이퍼링 영역들이 서로 마주보는 방향으로 배치된 양방향 펌핑 모드를 갖는 능동 광모듈.
  17. 제 13 항에 있어서,
    복수개의 상기 광섬유 커플러들의 상기 테이퍼링 영역들이 상기 제 1 광 소자에서 상기 제 2 광 소자의 방향으로 배치된 다중 순방향 펌핑 모드를 갖는 능동 광모듈.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 광 소자와 상기 제 2 광 소자는 각각 제 1 거울과 제 2 거울을 포함하는 능동 광모듈.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 거울과 상기 제 2 거울 사이의 상기 제 1 광섬유에 형성된 변조기를 더 포함하는 능동 광모듈.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 광 소자와 상기 제 2 광 소자는 각각 제 1 아이솔레이터와 제 2 아이솔레이터을 포함하는 능동 광모듈.
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