KR100799576B1 - 광신호 아웃-커플링 광섬유 및 그 광섬유를 이용한 광신호검출장치 - Google Patents

광신호 아웃-커플링 광섬유 및 그 광섬유를 이용한 광신호검출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고 결합률 및 고집적화된 광신호 검출장치의 구현을 위하여, 고 결합률의 아웃-커플링 특징을 가지면서도 소형화에 유리한 구조를 갖는 광섬유 및 그 광섬유를 이용한 광신호 검출장치를 제공한다. 그 광섬유는 경사진 브라그 격자(tilted Bragg grating) 또는 장주기 광섬유 격자(long period fiber grating)가 형성된 코어(core); 및 코어를 감싸고 적어도 1개의 V-홈이 형성되어 있는 클래딩(cladding);를 포함하고, 격자 및 V-홈을 이용하여 광신호를 아웃-커플링(out-coupling) 한다. 또한, 그 광신호 검출장치는 광신호 아웃-커플링 광섬유; 및 광섬유로부터 방출된 광신호를 감지 또는 검출하는 광신호 수신소자;를 포함한다. 본 발명의 광신호 아웃-커플링 광섬유는 종래의 복잡한 외부 구조가 필요하지 않은 광섬유 인-라인 구조로 가짐으로써, 소형화가 가능함과 동시에 고효율의 광신호를 방출시킬 수 있고 그 광섬유를 이용한 광신호 검출장치는 고집적화 및 고 광결합률을 가지고 광신호를 감시 또는 검출할 수 있다.
경사진 브라그 격자, 장주기 광섬유 격자, 클래딩모드 결합, 클래딩 연마, 클래딩 식각, 광신호 감시, 광신호 검출

Description

광신호 아웃-커플링 광섬유 및 그 광섬유를 이용한 광신호 검출장치{Optical fiber for out-coupling optical signal and apparatus for detecting optical signal using the same optical fiber}
도 1은 종래에 경사진 브라그 격자가 형성된 2 개의 광섬유를 이용하여 광신호를 변경 및 검출하는 구조에 대한 단면도이다.
도 2는 종래의 아웃 커플러를 이용한 광수신기 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 경사진 브라그 격자를 이용하여 광신호를 아웃-커플링하는 광섬유에 대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광신호 아웃-커플링 광섬유에 대한 단면도로서, V-홈에 에폭시를 적용한 제1 실시예의 변형예이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 장주기 광섬유 격자를 이용하여 광신호를 아웃-커플링하는 광섬유에 대한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광신호 아웃-커플링 광섬유에 대한 단면도로서, V-홈에 에폭시를 적용한 제3 실시예의 변형예이다.
도 7a 및 7b는 제1 실시예의 광섬유에서 광신호가 위쪽 및 아래쪽으로 방출되는 것을 적외선(infrared) 카메라로 찍은 사진들이다.
<도면에 주요부분에 대한 설명>
100,200:광섬유 110,210:코어
112:경사진 브라그 격자 120,220:클래딩
212:장주기 광섬유 격자 122,124,222,224:V-홈
130,230:에폭시 SCO:코어모드의 광신호
SR1,SR2,SR3,SR4:클래딩모드와 결합되는 코어모드 광신호
SC1,SC2,SC3,SC4:클래딩모드의 광신호
SE1,SE11,SE2,SE3,SE33,SE4:방출되는 클래딩모드의 광신호
본 발명은 광통신 소자에 관한 것으로, 특히 광신호를 감시 또는 검출할 수 있는 구조의 광섬유 및 그 광섬유를 이용한 광신호 검출장치에 관한 것이다.
일반적으로 광섬유 코어를 통해서 진행하는 광신호를 감시(monitor) 또는 검출(detection)하기 위해서는 코어모드의 경로를 변경시켜야 하고, 이러한 코어모드의 경로 변경은 코어에 광섬유 격자를 생성함으로써 가능하다. 예컨대, 코어 내에 경사진 브라그 격자(tilted Bragg grating)를 만들면 순방향 코어모드를 역방향 클래딩모드로 바꿀 수 있으며, 장주기 광섬유 격자(long period fiber grating)를 만들면 순방향 코어모드를 순방향 클래딩모드로 바꿀 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 광신호의 검출 및 광 경로 변경 방법을 간단히 설명한다.
도 1은 종래에 경사진 브라그 격자가 형성된 2 개의 광섬유를 이용하여 광신호를 변경 및 검출하는 구조에 대한 단면도로서, 그에 대한 자세한 내용은 'U.S. Pat. No. 6,850,665'에 개시되어 있다. 이하에서는 구조 및 기능에 대하여 간단히 설명한다.
도 1을 참조하면, 광신호의 변경 및 검출하기 위한 구조는 코어(12,22) 내에 경사진 브라그 격자(14,24)가 형성된 두 개의 광섬유(10,20)의 결합으로 이루어진다. 광신호의 검출 과정을 간단히 설명하면, 상부 광섬유(10)의 코어로 입사한 광신호가 코어모드로 오른쪽으로 진행하고 경사진 브라그 격자(14)를 통해 클래딩모드와 결합한 후 클래딩(16)을 통해 왼쪽으로 클래딩모드로 진행한다. 이후, 광섬유 접합 부분(25)을 통해 광결합하여 하부의 광섬유(20)의 클래딩(26)을 통해 진행하다가 경사진 브라그 격자(24)를 통해 코어모드와 광결합하여 코어(22)를 통해 오른쪽으로 코어모드로 진행된다. 도시되지는 않았지만 코어(22) 통해 진행하는 코어모드의 광신호는 모니터 포토 다이오드(Monitor Photo Diode:MPD) 등과 같은 광신호 수신소자를 통해 감시 또는 검출된다.
이와 같은 구조에서는 코어모드를 통하여 전달되는 광신호를 감시 또는 검출하기 위하여 두 개의 광도파로 간의 충분한 광결합이 필요하고, 이러한 충분한 광결합을 얻기 위하여 두 개의 광섬유의 접합 부분(25)이 수십 cm 정도까지 필요하게 된다. 그에 따라, 광신호 검출장치의 크기가 커지게 되고 집적화하는데 부적합하다는 문제점이 있다.
한편, 추가적인 광 도파로를 필요하지 않은 광섬유 인-라인(in-line) 형태의 구조가 제시되어 있다. 이러한 구조는 경사진 브라그 격자가 형성된 1개의 광섬유만을 이용하므로 도 1보다 간단하게 구현이 가능하며 전체적인 광신호 검출장치의 크기도 작게 만들 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이러한 구조는 코어를 통하여 전달되는 광신호의 극히 일부분만을 방출시킬 수 있으므로 효율이 너무 작아, 광신호 수신 여부 정도만을 파악하는 광신호 감시용으로만 사용할 수 있다. 즉, 고 광결합률을 필요로 하는, 광신호를 직접적으로 검출하는 광신호 검출장치에 사용하기에 부적합하다는 단점이 있다. 이에 대한 상세한 내용은 'U.S. Pat. No. 5,042,897'에 개시되어 있다.
도 2는 종래의 아웃 커플러를 이용한 광수신기 모듈을 보여주는 단면도로서, 그에 대한 상세한 설명은 '한국등록특허번호 0461154'에 개시되어 있다. 이하에서는 구조 및 기능에 대하여 간단히 설명한다.
도 2를 참조하면, 광수신기 모듈은 광섬유(30), 광섬유(30)를 지지하고 아웃 커플러(42)가 형성된 광섬유 지지수단(40), 및 광신호 수신하는 광수신기 칩(50)을 포함한다. 광섬유(30)는 코어(32) 및 클래딩(34)을 포함하고 코어(32)의 일부분은 노출되어 아웃 커플러(42)에 결합된다. 아웃 커플러(42)에는 격자(44)가 형성되어 있는데, 코어(32)로부터 방출된 광신호를 광수신기 칩(50)에 커플링 시키는 기능을 한다. 광수신기 칩(50)은 내부로 광신호를 집광하기 위한 수광 부분(52)을 포함하고, 광수신기 칩 지지대(60)에 고정되어 있다. 광수신기 칩 지지대(60)에는 수광 부분(52)으로 광신호가 집광될 수 있도록 개구부(62)가 형성된다.
이러한 광수신기 모듈은 노출된 광섬유 코어(32), 격자(44)가 형성된 아웃 커플러(42)를 통해 광신호를 외부로 방출하고 방출된 신호는 광 수신기 칩(50)이 수신하는 구조를 갖는다. 이와 같은 구조는 50 % 이상의 결합 효율을 얻을 수 있다는 장점이 있는 반면, 외부의 추가적인 아웃 커플러를 이용하기 때문에 소자의 크기가 커지고 그에 따라 도 1의 구조와 같이 집적화시키는 데에 부적합하다는 단점을 갖는다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고 결합률 및 고집적화된 광신호 검출장치의 구현을 위하여, 고 결합률의 아웃-커플링 특징을 가지면서도 소형화에 유리한 구조를 갖는 광섬유 및 그 광섬유를 이용한 광신호 검출장치를 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 경사진 브라그 격자(tilted Bragg grating) 또는 장주기 광섬유 격자(long period fiber grating)가 형성된 코어(core); 및 상기 코어를 감싸고 적어도 1개의 V-홈이 형성되어 있는 클래딩(cladding);를 포함하고, 상기 격자 및 V-홈을 이용하여 광신호를 아웃-커플링(out-coupling) 하는 광신호 아웃-커플링 광섬유를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 경사진 브라그 격자 또는 장주기 광섬유 격자는 순방향 코어모드를 역방향 또는 순방향 클래딩모드로 결합할 수 있다. 또한, 상기 V-홈은 상기 클래딩이 연마 또는 식각되어 형성될 수 있으며, 상기 광신호는 상기 V- 홈에 반사되어 외부로 방출될 수 있다.
한편, 상기 코어에 경사진 브라그 격자가 형성된 경우에는 상기 경사진 브라그 격자 영역을 기준으로 상기 경사진 브라그 격자 영역으로 광신호가 입사되는 방향에 상기 V-홈이 형성될 수 있고, 상기 코어에 장주기 광섬유 격자가 형성된 경우에는 상기 장주기 광섬유 격자 영역을 기준으로 상기 장주기 광섬유 격자 영역에서 광신호가 출사되는 방향에 상기 V-홈이 형성될 수 있다. 상기 V-홈은 적어도 2개 형성될 수 있고, 상기 V-홈들 중 적어도 1개의 V-홈에는 에폭시가 형성되어 광신호의 방향을 바꾸도록 할 수 있고, 한편 외부로 방출되는 광신호를 집광하는 렌즈 기능을 하도록 형성될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 광신호 아웃-커플링 광섬유; 및 상기 광섬유로부터 방출된 광신호를 감지 또는 검출하는 광신호 수신소자;를 포함하는 광신호 검출장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 경사진 브라그 격자 또는 장주기 광섬유 격자는 순방향 코어모드를 역방향 클래딩모드 또는 순방향 클래딩모드로 결합시킬 수 있고, 상기 역방향 또는 순방향 클래딩모드 광신호는 상기 V-홈에 반사되어 상기 광신호 수신소자로 입사될 수 있다.
상기 V-홈은 적어도 2개 형성될 수 있고, 상기 V-홈들 중 적어도 1개의 V-홈에는 에폭시가 형성되어 광신호의 방향을 바꾸는 기능을 할 수 있고, 상기 에폭시는 상기 방출된 광신호를 상기 수신소자로 집광시키는 렌즈 기능을 하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 광신호 아웃-커플링 광섬유는 코어에 경사진 브라그 격자 또는 장주기 광섬유 격자가 형성되고 클래딩에 V-홈이 형성되어, 그러한 격자 및 V-홈을 이용하여 광신호를 아웃-커플링, 즉 광섬유 외부로 방출시킴으로써, 고효율의 광결합 특성을 가지고 소형으로 고집적화된 광신호 검출장치를 구현할 수 있게 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 경사진 브라그 격자를 이용하여 광신호를 아웃-커플링하는 광섬유에 대한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 광섬유(100)는 경사진 브라그 격자(112)가 형성된 코어(110) 및 코어(110)를 감싸고 V-홈(122,124)이 형성된 클래딩(120)을 포함한다.
코어(110) 내의 브라그 격자(112)는 도시한 바와 같이 코어모드의 광신호를 클래딩모드의 광신호와 광결합시키기 위하여 광신호의 진행 방향의 수직에 대하여 일정 각도 기울어져 형성된다.
한편, 클래딩(120) 외곽으로 형성되는 V-홈(122,124)은 연마 또는 식각을 통해 형성될 수 있으며, 광섬유(100)가 이용되는 광신호 검출장치의 기능에 따라, V-홈(122,124)의 깊이가 다르게 형성될 수 있다. 즉, 광신호 검출장치가 단순히 광신호의 감시를 위한 장치라면 수 ㎛ 정도의 깊이로 형성되고, 광신호를 직접적으로 검출하기 위한 장치라면 수십 ㎛ 정도의 깊이까지 형성될 수 있다. 이러한 V-홈((122, 124)은 단면을 통해서 클래딩모드의 광신호를 반사시켜 외부로 광신호를 방출시키므로 V-홈((122, 124)의 깊이가 깊을수록 더 많은 양의 광신호를 외부로 방출시킬 수 있다.
본 실시예에서는 2개의 V-홈(122,124)이 형성되었으나, 1개의 V-홈이 형성될 수도 있고 3 개 이상의 V-홈을 형성될 수도 있다. V-홈이 많이 형성될수록 더 많은 양의 광신호를 방출시킬 수 있지만, 방출된 광신호를 감시 또는 검출할 수 있는 수광소자의 집광능력을 고려하여 적절하게 V-홈이 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 V-홈은 광섬유의 피복이 탈피되어 있는 한 어느 위치에도 형성될 수 있다. 따라서, 외부의 광신호 수신소자 등과의 패키징을 고려하여 적절한 곳에 V-홈을 형성하는 것이 바람직하다.
한편, V-홈(122,124)은 경사진 브라그 격자(112)를 기준으로 브라그 격자(112)로 광신호가 입사되는 방향에 형성된다. 즉, 코어(110)를 따라 오른쪽으로 진행하는 코어모드 광신호(SCO)가 순방향이라고 하면, 브라그 격자(112)를 통해 광 결합되어 클래딩(120)을 통해 왼쪽으로 진행하는 클래딩모드의 광신호(SC1,SC2)는 역방향이 된다. 따라서, 이러한 역방향 클래딩모드의 광신호(SC1,SC2)를 반사시키기 위하여, V-홈(122,124)은 브라그 격자의 왼쪽에 형성되어야 한다.
V-홈(122,124)의 일 단면이 클래딩모드의 광신호를 반사시키기 때문에, V-홈(122,124)의 일 단면은 클래딩모드의 광신호의 진행방향에 대하여 일정각도로 기울어져 형성되어야 한다. 예컨대, 광신호 진행 방향에 대하여 V-홈의 일 단면은 45 °정도 이하의 기울기를 가져 광신호의 전반사가 일어날 수 있도록 형성될 수 있다. 그러나 기울기는 그에 한정되지 않고 클래딩의 재료에 따라 전반사 및 최대의 반사율을 가지는 각도로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 반사되어 클래딩(120) 외곽으로 방출될 때의 반사율이 고려되어야 한다. 한편, 반대편의 단면은 광신호의 반사와 상관없으므로 어느 정도 임의의 각도로 형성될 수 있다.
본 실시예의 광섬유(100)를 통해 광신호가 방출되는 과정을 간단히 설명하면, 먼저 광신호가 코어(110)를 따라 오른쪽으로 코어모드 광신호(SCO)로 진행하고, 경사진 브라그 격자(112)에서 클래딩모드와 결합된 광신호(SR1,SR2)가 된다. 이후, 광신호는 클래딩(120)을 따라 왼쪽으로 클래딩모드 광신호(SC1,SC2)로서 진행한다. 클래딩모드 광신호(SC1,SC2)는 V-홈(122,124)의 일 단면을 통해 반사되어 방향이 꺾이게 되어 광섬유(100)의 외각으로 방출된다. 방출되는 클래딩모드의 광신호(SE1,SE2)는 클래딩(120)과 외부와의 경계층, 예컨대 공기층과의 경계층에서 반사 율이 최소가 되도록 경계면과 수직으로 방출되는 것이 바람직하다. 이를 위해, V-홈(122,124)의 일 단면에 의한 반사 각도가 고려되어야 함은 전술한 바와 같다.
본 실시예의 광신호 아웃-커플링 광섬유는 외부의 다른 소자의 사용이 필요 없고, 광섬유 인-라인 상에서 광신호를 아웃-커플링 하기 때문에 소자의 소형화에 유리하고, 또한 V-홈을 통해 광신호 방출량을 증가시킴으로써, 외부 광신호 수신소자 등과의 광결합 효율을 증대시켜 고 광결합률의 광소자 검출장치를 구현시킬 수 있다. 또한, V-홈이 클래딩의 임의의 위치에 형성가능함으로 광신호 수신소자 등과의 수동 패키징에 유리하다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광신호 아웃-커플링 광섬유에 대한 단면도로서, V-홈에 에폭시를 적용한 제1 실시예의 변형예를 보여준다.
도 4를 참조하면, 광섬유의 구조는 기본적으로 제1 실시예와 동일하다. 그러나 V-홈(122,124) 중 브라그 격자(112)에 가까운 쪽의 제1 V-홈(122)에 에폭시(130)가 형성된다. 이와 같이 제1 V-홈(122)에 에폭시(130)가 형성되면, 제1 V-홈(122)의 단면에서 클래딩모드의 광신호(SC1)는 제1 V-홈(122)의 단면에서 반사되지 않고 굴절되어 외부로 방출하게 된다. 즉, 제1 V-홈(122)에 클래딩(120)보다 더 큰 굴절률을 가진 에폭시(130)를 형성하게 되면, 단면에서 광신호는 반사되지 않고 스넬의 법칙(Snell's law)에 따라 굴절하여 진행한다.
이와 같이 제1 V-홈(122)을 통해 방출되는 클래딩모드의 광신호(SE11)를 에폭시(130)를 이용하여 제2 V-홈(124)을 통해 방출되는 클래딩모드의 광신호(SE2)와 동 일한 방향을 향하게 할 수 있다. 따라서, 두 방출된 광신호가 한곳으로 모이게 되어 집광효율을 높일 수 있고, 광신호 수신소자에서 광결합 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 광신호 수신소자를 한 방향에만 설치하면 되기 때문에 소자의 소형화 측면에서도 유리하다.
본 실시예에서는 에폭시(130)를 이용하였지만, 이에 한하지 않고 클래딩(120)보다 더 큰 굴절율을 가진 다른 투명재질의 물질이 사용될 수 있음은 물론이다. 한편, 에폭시(130)는 빛을 집광할 수 있는 렌즈 기능을 할 수 있는 형태로 형성하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 장주기 광섬유 격자를 이용하여 광신호를 아웃-커플링하는 광섬유에 대한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 광섬유(200)는 장주기 광섬유 격자(212)가 형성된 코어(210) 및 코어(210)를 감싸고 V-홈(222,224)이 형성된 클래딩(220)을 포함한다. 본 실시예에서는 코어모드의 광신호(SCO)가 장주기 광섬유 격자(212)를 통해 클래딩모드 광신호(SC3,SC4)로 결합된다. 따라서, 제1 실시예와 달리 순방향 코어모드 광신호(SCO)는 장주기 광섬유 격자(212)를 통해 순방향의 클래딩모드 광신호(SC3,SC4)로 결합된다. 이와 같이 장주기 광섬유 격자(212)를 통해서 순방향의 광신호가 계속적으로 순방향으로 진행하기 때문에 클래딩에 형성되는 V-홈(222,224)은 장주기 광섬유 격자(212)를 기준으로 오른쪽에 형성되게 된다.
본 실시예의 광섬유(200)를 통해 광신호가 방출되는 과정을 간단히 설명하 면, 먼저 광신호가 코어(210)를 따라 오른쪽으로 코어모드 광신호(SCO)로 진행하고, 장주기 광섬유 격자(212)에서 클래딩모드와 결합된 광신호(SR3,SR4)가 된다. 이후, 광신호는 클래딩(220)을 따라 오른쪽으로 클래딩모드 광신호(SC3,SC4)로서 진행한다. 클래딩모드 광신호(SC3,SC4)는 V-홈(222,224)의 일 단면을 통해 반사되어 방향이 꺾이게 되어 광섬유(200)의 외각으로 방출된다.
그외 광섬유에 형성되는 V-홈(222,224)의 형성방법, 구조 및 개수 등의 내용은 제1 실시예에서 설명한 바와 같다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광신호 아웃-커플링 광섬유에 대한 단면도로서, V-홈에 에폭시를 적용한 제3 실시예의 변형예를 보여준다.
도 6을 참조하면, 광섬유의 구조는 기본적으로 제3 실시예와 동일하다. 그러나 제2 실시예와 같이 V-홈(222,224) 중 장주기 광섬유 격자(212)에 가까운 쪽의 제1 V-홈(222)에 에폭시(230)가 형성된다. 이와 같이 제1 V-홈(222)에 에폭시(230)가 형성됨으로써, 제2 실시예와 같이 제1 V-홈(222)을 통해 방출되는 클래딩모드의 광신호(SE33)를 제2 V-홈(224)을 통해 방출되는 클래딩모드의 광신호(SE4)와 동일한 방향을 향하게 할 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 두 방출된 광신호가 한곳으로 모이게 되어 집광효율을 높일 수 있고, 광신호 수신소자로의 광결합 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 광신호 수신소자를 한 방향에만 설치하면 되기 때문에 소자의 소형화 측면에서도 유리하다.
한편, 본 실시예에서도 에폭시(230)에 한하지 않고 클래딩(220)보다 더 큰 굴절율을 가진 다른 투명재질의 물질이 사용될 수 있음은 물론이며, 에폭시(130)는 빛을 집광할 수 있는 렌즈 기능을 할 수 있는 형태로 형성하는 것이 바람직하다.
도 7a 및 7b는 제1 실시예의 광섬유에서 광신호가 위쪽 및 아래쪽으로 방출되는 것을 적외선(infrared) 카메라로 찍은 사진들이다.
도 7a의 경우, 제1 실시예, 즉 도 3의 구조의 광섬유에서 위쪽 방향으로 방출되는 광신호를 적외선(infrared) 카메라로 찍은 사진이며, 가장 밝게 보이는 부분이 아래쪽 V-홈(124)에 의해 반사되어 방출되는 클래딩모드의 광신호(SE2)이다.
도 7b는 도 3의 구조의 광섬유에서 아랫쪽 방향으로 방출되는 광신호를 적외선(infrared) 카메라로 찍은 사진이며, 가장 밝게 보이는 부분이 위쪽 V-홈(122)에 의해 반사되어 방출되는 클래딩모드의 광신호(SE1)를 보여준다.
한편, 도시하지는 않았지만, 제2 또는 제4 실시예와 같이 렌즈기능을 가지는 에폭시를 V-홈에 적용하는 경우, 광신호를 원이나 타원 모양으로 좀더 집광된 형태로 방출시킬 수 있다.
본 발명의 광신호 아웃-커플링 광섬유는 광신호의 아웃-커플링 효율이 매우 높으므로, 방출되는 광신호를 일반적인 모니터 PD 등의 광신호 수광소자와 함께 집적하여 광신호 검출장치를 구성함으로써, 고 광결합률의 광신호 검출장치를 구현시킬 수 있다. 여기서 광신호 수광소자는 광신호를 단순히 감시만 하는 광신호 감시용 수광소자 또는 광신호를 검출하는 광신호 검출용 수광소자가 될 수 있다.
한편, 본 발명의 아웃-커플링 광섬유는 다른 외부 광소자의 추가가 필요없는 광섬유 인-라인 구조를 가지고 고효율의 광신호 아웃-커플링을 할 수 있으므로, 소형으로 고집적화된 광신호 검출장치의 구현을 가능하게 한다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 광신호 아웃-커플링 광섬유는 코어에 경사진 브라그 격자 또는 장주기 광섬유 격자가 형성되고 클래딩에 V-홈이 형성되어, 종래의 복잡한 외부 구조가 필요하지 않은 광섬유 인-라인 구조를 가짐으로써, 소형화가 가능함과 동시에 고효율의 광신호를 방출시킬 수 있다.
또한, 구조가 간단하기 때문에 제작이 용이하고 V-홈이 클래딩 부분의 임의의 위치에 형성될 수 있으므로 광신호 검출장치 등에 수동 패키징이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 광신호 검출장치는 상기의 광신호 아웃-커플링 광섬유를 이용함으로써, 고집적화 및 고 광결합률을 가지고 광신호를 감시 또는 검출할 수 있다.

Claims (13)

  1. 경사진 브라그 격자(tilted Bragg grating) 또는 장주기 광섬유 격자(long period fiber grating)가 형성된 코어(core); 및
    상기 코어를 감싸고 적어도 1개의 V-홈이 형성되어 있는 클래딩(cladding);를 포함하고,
    상기 격자 및 V-홈을 이용하여 광신호를 아웃-커플링(out-coupling) 하는 광신호 아웃-커플링 광섬유.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 코어에 경사진 브라그 격자가 형성된 경우에는, 상기 경사진 브라그 격자는 순방향 코어모드를 역방향 클래딩모드로 결합하고,
    상기 코어에 장주기 광섬유 격자가 형성된 경우에는, 상기 장주기 광섬유 격자는 순방향 코어모드를 순방향 클래딩모드로 결합하는 것을 특징으로 하는 광신호 아웃-커플링 광섬유.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 V-홈은 상기 클래딩이 연마 또는 식각되어 형성되고,
    상기 광신호는 상기 V-홈에 반사되어 외부로 방출되는 것을 특징으로 하는 광신호 아웃-커플링 광섬유.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 코어에 경사진 브라그 격자가 형성된 경우에는 상기 경사진 브라그 격자 영역을 기준으로 상기 경사진 브라그 격자 영역으로 광신호가 입사되는 방향에 상기 V-홈이 형성되고,
    상기 코어에 장주기 광섬유 격자가 형성된 경우에는 상기 장주기 광섬유 격자 영역을 기준으로 상기 장주기 광섬유 격자 영역에서 광신호가 출사되는 방향에 상기 V-홈이 형성된 것을 특징으로 하는 광신호 아웃-커플링 광섬유.
  5. 제1 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 V-홈은 적어도 2개 형성되며, 상기 V-홈들 중 적어도 1개의 V-홈에는 에폭시가 형성되어 광신호의 방향을 바꾸는 것을 특징으로 하는 광신호 아웃-커플링 광섬유.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 에폭시는 렌즈 기능을 하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광신호 아웃-커플링 광섬유.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 V-홈은 2개 형성되되 상기 V-홈들의 격자 방향의 단면은 상기 클래딩에서 진행하는 광신호에 대하여 소정 각도를 가지며,
    상기 2개의 V-홈 중 상기 격자에서 가까운 V-홈에 에폭시가 형성되어 광신호 가 상기 2개의 V-홈을 통해 반사 및 굴절되어 동일방향으로 집광 되는 것을 특징으로 하는 광신호 아웃-커플링 광섬유.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광섬유는 광신호를 감지 또는 검출하는 광신호 검출장치에 이용되는 것을 특징으로 하는 광신호 아웃-커플링 광섬유.
  9. 제1 항의 광신호 아웃-커플링 광섬유; 및
    상기 광섬유로부터 방출된 광신호를 감지 또는 검출하는 광신호 수신소자;를 포함하는 광신호 검출장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 코어에 경사진 브라그 격자가 형성된 경우에는, 상기 경사진 브라그 격자는 순방향 코어모드를 역방향 클래딩모드로 결합하고,
    상기 코어에 장주기 광섬유 격자가 형성된 경우에는, 상기 장주기 광섬유 격자는 순방향 코어모드를 순방향 클래딩모드로 결합하며,
    상기 역방향 또는 순방향 클래딩모드 광신호는 상기 V-홈에 반사되어 상기 광신호 수신소자로 입사되는 것을 특징으로 하는 광신호 검출장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 코어에 경사진 브라그 격자가 형성된 경우에는 상기 경사진 브라그 격자 영역을 기준으로 상기 경사진 브라그 격자 영역으로 광신호가 입사되는 방향에 상기 V-홈이 형성되고,
    상기 코어에 장주기 광섬유 격자가 형성된 경우에는 상기 장주기 광섬유 격자 영역을 기준으로 상기 장주기 광섬유 격자 영역에서 광신호가 출사되는 방향에 상기 V-홈이 형성된 것을 특징으로 하는 광신호 검출장치.
  12. 제9 항 또는 제11 항에 있어서,
    상기 V-홈은 적어도 2개 형성되고, 상기 V-홈들 중 적어도 1개의 V-홈에는 에폭시가 형성되어 광신호의 방향을 바꾸는 것을 특징으로 하는 광신호 검출장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 에폭시는 상기 방출된 광신호를 상기 광신호 수신소자로 집광시키는 렌즈 기능을 하도록 형성된 것을 특징으로 하는 광신호 검출장치.
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