KR20120000479A - 반사용 홈을 가지는 광섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 반사체를 사용하지 않고도 광섬유로 전달되는 빛을 광섬유 측면으로 굴절시킬 수 있는 반사용 홈을 가지는 광섬유에 관한 것이다.

Description

반사용 홈을 가지는 광섬유{OPTICAL FIBER WITH REFLECTIVE GROOVE}

본 발명은 광섬유에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 반사체를 사용하지 않고도 광섬유로 전달되는 빛을 광섬유 측면으로 굴절시킬 수 있는 반사용 홈을 가지는 광섬유에 관한 것이다.

레이져 빛을 전달하는 방법에 있어서 직접적인 방법과 간접적인 방법이 있으며 간접적인 방법으로서 광섬유라는 전달장치를 사용하게 되는데 대부분은 직선으로 빛을 보내어 사용하지만 측면으로 빛을 보낼려면 광섬유에 반사체를 장착하여 빛을 반사시키는 방식을 이용하였다.

즉, 인체와 같이 좁은 곳에서 측면으로 빛을 반사시키기 위해서는 광섬유 앞쪽에 반사체를 부착할 수밖에 없었다. 광섬유 끝단에 반사체를 위치시키기 위해서는 유리관을 사용하였는데 먼저 유리관에 반사체를 고정시키고 유리관을 광섬유와 연결하였다.

하지만 종래 기술에 의할 경우, 반사체를 별도로 고정시켜야 하며 열에 견딜 수 있도록 재질 선택에도 어려운 문제가 있었다. 또한 의료용으로서 혈관 내부에 사용하는 광섬유에 부착되는 반사체의 경우 그 크기가 매우 작아야 하므로 제조하는데 있어서 어려움이 있었다.

또한 빛을 광섬유의 측면 전방향으로 반사시키기 위해서 원추형 반사체를 사용하였는데 빛을 전부 반사하지는 못하고 일부는 직진하게 되었다. 이러한 경우 빛의 누수가 생겨 사용할 에너지를 전부 전달하지 못하게 되어 누수된 에너지만큼 보상하여야 하므로 에너지 전달 효율이 떨어지게 되었다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 별도의 부재인 반사체를 사용하지 않고 광섬유 자체만을 이용하더라도 빛을 사용자가 원하는 전방향으로 효과적으로 반사시킬 수 있으며 에너지 전달 효율까지 우수한 반사용 홈을 가지는 광섬유를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 레이져 빛을 굴절시키는 광섬유에 있어서, 상기 광섬유에는 빛을 굴절시키기 위한 홈이 직접 형성된 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유가 제공된다.

상기 광섬유는 상기 광섬유를 둘러싸는 광섬유외피와 빛이 굴절되는 영역인 상기 홈이 형성된 상기 광섬유의 말단을 보호하는 유리관을 더 포함하며, 상기 유리관은 상기 광섬유외피와 결합되는 것이 바람직하다.

상기 레이져 빛의 파장은 300㎚ 내지 20000㎚인 것이 바람직하다.

상기 홈은 V자형 이거나 원형인 것이 바람직하다.

상기 홈의 맞은편에 있는 상기 광섬유에는 상기 레이져 빛을 반사할 수 있는 반사재질이 형성된 것이 바람직하다.

상기 홈은 2개 내지 4개이며, 상기 홈의 각도(A)에 따라 빛의 방향이 다르게 굴절되는 것이 바람직하다.

여기서 상기 홈이 2개일 경우는 상기 홈의 각도(A)는 180도 이상이며, 상기 홈이 3개일 경우는 상기 홈의 각도(A)는 120도 이상인 것이 바람직하다.

상기 광섬유의 굵기는 100㎛ 내지 10000㎛ 이며 길이는 100㎜ 내지 10000㎜ 인 것이 바람직하다.

상기 홈의 반사면의 형태는 곡면 또는 평면인 것이 바람직하다.

상기 홈은 복수개이며 상기 홈의 크기와 깊이는 각각 다르거나 동일한 것이 바람직하다.

상기 광섬유의 말단은 원추형태인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 별도의 부재인 반사체를 사용하지 않고 광섬유 자체만을 이용하더라도 빛을 사용자가 원하는 전방향으로 효과적으로 반사시킬 수 있으며 에너지 전달 효율까지 우수한 반사용 홈을 가지는 광섬유가 제공될 수 있다.

그에 따라 본 발명에 의하면, 반사체를 유리관에 고정시키는 불편함이 없어 비용 절감효과가 우수하며 빛의 전달효과가 높을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 반사용 홈을 가지는 광섬유를 나타낸 도면.
도 2는 각각의 홈에 따라 빛의 진행방향을 나타낸 도면.
도 3은 홈이 형성된 광섬유의 단면도.
도 4는 홈이 형성되는 각도를 나타낸 도면.
도 5는 홈의 다양한 형태를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 반사용 홈을 가지는 광섬유를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 반사용 홈을 가지는 광섬유가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유에는 굴절용 홈(5)이 형성되어 있으며 홈(5)이 형성된 광섬유(2)가 부러지지 않게 하기 위하여 투명 유리관(3)을 씌워 보호하게 된다.

이때 투명 유리관(3)은 유리 또는 파이랙스 또는 크리스탈 등의 다양한 재질을 사용할 수 있으며 그 모양은 단면이 원형, 타원형, 사각형 등의 여러 가지 형태를 가질 수 있다. 유리관(3)은 광섬유 외피(1)와 결합하여 고정되며 유리관의 끝부분은 원형 또는 타원형일 수 있다. 이때 유리관(3)과 광섬유 외피(1)는 접착제 또는 특수 융착제 등을 사용하여 결합시키거나 고주파 융착 등과 같은 특수한 방법으로 고정시켜서 일체형으로 할 수 있다.

본 발명에 사용되는 광섬유(2)는 유리계통의 투명재질이며 빛을 잘 통과시키기도 하지만 일부는 각도에 따라 빛을 굴절시킬 수도 있다. 이러한 성질을 이용하여 광섬유에 직접 홈(5)을 내어주면 광섬유를 통과하던 빛은 홈을 만나면서 굴절되어 광섬유 측면으로 빛을 보낼 수 있다.

본 발명에서 광섬유에 사용되는 레이저의 파장은 300㎚ 내지 20000㎚일 수 있다. 또한 광섬유(2)의 굵기는 100㎛ 내지 10000㎛ 일수 있으며 길이는 100㎜ 내지 10000㎜ 일수 있다.

홈(5)의 각도(A, 도 4 참조)에 따라 빛의 반사각도는 달라질 수 있다. 대개의 경우 각도(A)가 좁으면 반사가 잘 일어나지 않을 수 있으므로 충분한 각도를 유지하는 것이 바람직하다. 홈(5)의 각도(A)는 1도에서부터 180도까지 가능하지만 일반적으로 45도 각도를 가질 수 있다. 다만 이는 정해진 것은 아니며 최대한 빛의 굴절이 잘되는 다양한 각도를 사용할 수 있다.

도 1에는 홈(5)은 V자형인 경우가 도시되어 있지만 홈(5)은 원형의 둥근 모양 등 다양한 모양을 사용할 수 있다. 또한 홈(5)의 반사면 형태는 곡면의 형태나 평면의 형태를 가지는 것이 바람직하다.

도 5에는 이러한 홈(5)의 다양한 형태가 도시되어 있다.

도 5의 (a)와(b)는 광섬유(2)의 홈(5) 일면이 곡면 중 볼록한 형태를 가지는 경우이며, 도 5의 (c)는 광섬유(2)의 홈(5) 양면이 모두 볼록한 형태를 가지는 경우이다. 도 5의 (d)와(e)는 광섬유(2)의 홈(5) 일면이 곡면 중 오목한 형태를 가지는 경우이며, 도 5의 (f)는 광섬유(2)의 홈(5) 양면이 모두 오목한 형태를 가져 전체적으로 원형의 둥근 모양을 가지는 경우이다.

또한 한 개의 홈(5)에서는 광섬유(2)의 측면 전방향(360°)으로 빛을 내보낼 수 없으므로 홈(5)은 2개 이상일 수 있다. 다만 홈(5)이 많아지면 광섬유(2)가 얇아져서 쉽게 부러질 수 있으므로 홈(5)은 2개 내지 4개인 것이 바람직하나 경우에 따라서는 4개 이상이 될 수도 있다.

도 2에는 광섬유를 통해 빛이 나아가는 방향이 도시되어 있는데 각 홈(5)에 따라서 진행하는 빛의 방향이 다른 것을 알 수 있다. 홈(5)을 만나기 전의 빛이 진행하는 방향, 또는 각 홈(5)의 크기나 깊이 등 형태는 각각 다르거나 동일할 수 있기 때문이다. 또한 광섬유(2)의 말단부는 원추형태로 하여 빛을 화살표 방향처럼 광섬유 측면으로 분산시켜 빛이 앞쪽으로 직진하는 것을 최소화시킬 수 있다.

홈(5)의 맞은 편에 있는 광섬유(2)의 표면은 빛을 반사시킬 수 있는 재질로 형성되거나 코팅 등을 하여 빛이 잘 반사될 수 있도록 되어있다. 이러한 경우 홈(5)을 통해 나갈 수 있는 빛의 세기를 높일 수 있다.

하지만 홈(5)의 맞은 편에 빛을 반사시킬 수 있는 재질이 없을 수도 있으며 이때는 점선으로 표시된 화살표와 같이 빛이 광섬유(2)의 홈(5) 맞은 편으로도 굴절되어 나아갈 수 있다.

또한 홈(5)은 광섬유(2)의 단면도를 나타낸 도 3에서 볼 수 있는 것과 같이, 광섬유(2) 둘레의 각각 다른 위치에 형성하는 것이 바람직하다. 하나의 홈(5)으로 빛을 굴절시킬 수 있는 각도는 한정되어 있으므로 광섬유(2)의 측면 전방향(360°)으로 빛을 보내기 위해서는 홈(5)이 각각 다른 위치에 있어야 하기 때문이다.

도 3(a)에는 홈(5)이 3개가 형성되어 있는 상태가 도시되어 있으며 도 3(b)에는 홈(5)이 4개가 형성되어 있는 상태가 도시되어 있다. 홈(5)이 형성되어 있는 상태에 따라서 빛이 각각 3방향 또는 4방향으로 굴절되어 진행될 수 있다.

홈은 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 겹치게 하여 빛이 통과하지 못하게 하는 것이 중요하다. 물론 100% 통과 못하는 것은 아니지만 빛 통과를 최대한 줄여주는 것이 빛 전달율을 높이는 방법이기 때문이다.

도 4에는 홈이 3개일 경우 홈이 형성되는 각도가 도시되어 있다.

홈이 2개일 경우 각도는 180도 이거나 그 이상 또는 그 이하일 수 있으며, 3개일 경우 각도(A)는 120도 이거나 그 이상 또는 그 이하일 수 있다. 또한 홈의 크기와 깊이는 각 홈마다 다르게 하거나 동일하게 할 수 있다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 각 홈(5)의 깊이는 광섬유의 중심부를 넘게 하거나 넘지 않게 조절할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 반사용 홈을 가지는 광섬유를, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였다. 하지만 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1: 광섬유외피 2: 광섬유
3: 투명유리관 5: 홈

Claims (11)

1. 레이져 빛을 굴절시키는 광섬유에 있어서,
   상기 광섬유에는 빛을 굴절시키기 위한 홈이 직접 형성된 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 광섬유를 둘러싸는 광섬유외피;
   빛이 굴절되는 영역인 상기 홈이 형성된 상기 광섬유의 말단을 보호하는 유리관;
   을 더 포함하며, 상기 유리관은 상기 광섬유외피와 결합되는 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 레이져 빛의 파장은 300㎚ 내지 20000㎚인 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 홈은 V자형 이거나 원형인 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 홈의 맞은편에 있는 상기 광섬유에는 상기 레이져 빛을 반사할 수 있는 반사재질이 형성된 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 홈은 2개 내지 4개이며, 상기 홈의 각도(A)에 따라 빛의 방향이 다르게 굴절되는 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 홈이 2개일 경우는 상기 홈의 각도(A)는 180도 이상이며, 상기 홈이 3개일 경우는 상기 홈의 각도(A)는 120도 이상인 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 광섬유의 굵기는 100㎛ 내지 10000㎛ 이며 길이는 100㎜ 내지 10000㎜ 인 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 홈의 반사면의 형태는 곡면 또는 평면인 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 홈은 복수개이며 상기 홈의 크기와 깊이는 각각 다르거나 동일한 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 광섬유의 말단은 원추형태인 것을 특징으로 하는 반사용 홈을 가지는 광섬유.

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