KR100858672B1 - 광섬유 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 유닛에 관한 것으로서, 특히 코어와, 상기 코어와 동심되게 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 구비하며, 상기 코어의 길이 방향의 일단면으로 입사된 레이저빔을, 그 코어의 길이 방향의 타단면측으로 전송하는 광섬유 유닛에 있어서, 상기 코어는, 내부 코어와, 상기 내부 코어와 동심되게 상기 내부 코어를 둘러싸는 외부 코어를 포함하며, 상기 외부 코어의 굴절률은, 상기 내부 코어의 굴절률 및 상기 클래드의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 광섬유 유닛에 관한 것이다.

Description

광섬유 유닛 {Optical fiber unit for transferring laser beam}

도 1은 레이저빔의 단일 모드를 고차 모드로 변환시키기 위한 종래의 장치를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광섬유 유닛을 광섬유 레이저의 끝단에 융착시킨 것을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 종래의 광섬유 및 도 2의 광섬유 유닛을 통해 레이저빔이 전송되는 것을 도시한 도면.

도 4는 종래의 광섬유 및 도 2의 광섬유 유닛으로부터 출사된 레이저빔의 에너지 분포를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광섬유 유닛을 광섬유 레이저의 끝단에 융착시킨 것을 개략적으로 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 광섬유 유닛을 광섬유 레이저의 끝단에 융착시킨 것을 개략적으로 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 광섬유 레이저 발진기 20 : 광섬유 레이저의 광섬유

21 : 코어 22 : 클래드

30, 40, 50 : 광섬유 유닛 31 : 내부 코어

32 : 외부 코어 33 : 클래드

34 : 코어의 일단면 35 : 코어의 타단면

51a : 직경감소부 51b : 동일직경부

본 발명은 광섬유 유닛에 관한 것으로, 특히 입사되는 빔의 단면 에너지 분포를 고르게 하여 상기 빔을 출사시킬 수 있는 광섬유 유닛에 관한 것이다.

통상적으로, 광섬유는 광신호의 전송 매체가 되는 코어와, 상기 코어 내에서 전송되는 광신호를 가두기 위하여 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 포함한다. 상기 코어는 상기 클래드보다 큰 굴절률을 가지므로, 상기 코어를 통해 입사된 광신호는 코어와 클래드의 경계면에서 전반사를 반복하며 코어의 길이 방향으로 진행하게 된다.

광섬유 레이저에 주로 사용되는 광섬유는, 광섬유 레이저 발진기로부터 발진된 레이저빔을 증폭시키며 전송하는 역할을 수행한다. 상기 광섬유 레이저에 사용되는 광섬유의 코어는 실리카 혹은 용융 석영 재질로 제조되며, 상기 코어에 Nd, Yb 등과 같은 이득매질을 첨가한다. 여기용 다이오드 레이저는 상기 코어와 클래드를 통해 전파되면서 상기 이득매질에 흡수되어 상기 이득매질을 여기시키고, 상기 광섬유 레이저 발진기로부터 발생된 레이저빔은 상기 코어와 클래드를 통해 전파되면서 증폭되는 과정을 거치게 된다.

상기 광섬유 레이저에 사용되는 광섬유에서 출사되는 레이저빔의 에너지는 가우시안(Gaussian) 분포와 같은 에너지 분포를 갖는다. 즉, 레이저빔의 단면 에너지 분포는, 중앙부의 출력이 가장 높고, 가장자리부로 갈수록 출력이 점점 감소한다. 이러한 레이저빔을 기판 상에 조사하여 마킹이나 드릴링 등의 가공을 하면, 레이저빔이 조사된 부위의 중앙부에서는 온도가 급격히 상승하여 많은 양의 물질이 증발하거나 스퍼터링되지만, 가장자리부에서는 중앙부보다 적은 양의 물질이 증발하거나 스퍼터링된다. 결국, 에너지 분포의 불균일로 인하여 가공된 표면의 가공 품질이 균일하지 않게 된다.

광섬유 레이저로부터 출력되는 레이저빔 단면의 중앙부와 가장자리부의 에너지 분포를 고르게 하기 위해 많은 개선안들이 도출되어 사용되어 왔다. 도 1은 레이저빔의 단일 모드를 고차 모드로 변환시키기 위한 종래의 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 호모지나이저(homogenizer) 렌즈(6)를 이용하는 것이 가장 일반적인데, 광섬유(20)의 끝단으로부터 출력된 레이저빔(1)은 콜리메이트 렌즈(5)에 의해 콜리메이트되고, 콜리메이트된 빔이 호모지나이저(homogenizer) 렌즈(6)를 거치게 되면, 호모지나이저(homogenizer) 렌즈(6)로부터 출사되는 레이저빔의 단면의 에너지 분포는 "7"로 표시한 바와 같이 중앙부와 가장자리부에 걸쳐 고르게 된다. 이외에도, 광음향 변조기(acousto-optic modulator)를 사용하여, 레이저빔의 일부를 그 진행 경로에서 벗어나게 한 후, 진행 경로에서 벗어난 빔을 다시 모으는 방법이 이용되기도 하고, 레이저빔을 확대한 후에 렌티큘러(lenticular)라고 하는 미세한 렌즈 배열을 사용하여 레이저빔의 에 너지를 재배치하는 방법이 이용되기도 한다. 또한, 확대된 레이저빔을 위상판(phase plate)라고 하는 임의의 위상 배열을 가진 판을 지나게 한 후 이 레이저빔을 다시 집속 렌즈로 집속하면, 레이저빔에 위상 차이가 발생하여 보강 및 소멸 간섭이 생기면서 레이저빔의 에너지 분포가 고르게 된다.

그러나, 종래의 레이저빔 단면의 에너지를 고르게 하는 장치 및 방법들은, 그 크기가 크고 구조가 복잡하여 사용이 어렵고, 제작 공정이 어렵고 복잡하여 생산비용이 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 입사되는 단일 모드의 빔을 고차 모드의 빔으로 전환시켜 출사시킴으로써, 출사되는 빔에 의해 가공된 표면이, 전체 면적에 걸쳐 균일한 가공 품질을 유지할 수 있도록 구조가 개선된 광섬유 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광섬유 유닛은, 코어와, 상기 코어와 동심되게 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 구비하며, 상기 코어의 길이 방향의 일단면으로 입사된 빔을, 그 코어의 길이 방향의 타단면측으로 전송하는 광섬유 유닛에 있어서, 상기 코어는, 내부 코어와, 상기 내부 코어와 동심되게 상기 내부 코어를 둘러싸는 외부 코어를 포함하며, 상기 외부 코어의 굴절률은, 상기 내부 코어의 굴절률 및 상기 클래드의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 광섬유 유닛에 있어서, 바람직하게는, 상기 내부 코어의 직 경은, 상기 일단면으로부터 타단면측으로 갈수록 점진적으로 감소하며, 상기 외부 코어의 외경은, 그 외부 코어의 전체 길이에 걸쳐 일정하거나 또는 상기 일단면으로부터 타단면측으로 갈수록 점진적으로 감소한다.

본 발명에 따른 광섬유 유닛에 있어서, 바람직하게는, 상기 내부 코어의 직경은, 5도 미만의 경사도를 가지며 점진적으로 감소한다.

본 발명에 따른 광섬유 유닛에 있어서, 바람직하게는, 상기 내부 코어의 직경은, 그 내부 코어의 전체 길이에 걸쳐 일정하며, 상기 외부 코어의 외경은, 그 외부 코어의 전체 길이에 걸쳐 일정하거나 또는 상기 일단면으로부터 타단면측으로 갈수록 점진적으로 감소한다.

본 발명에 따른 광섬유 유닛에 있어서, 바람직하게는, 상기 내부 코어는, 상기 일단면으로부터 상기 타단면측으로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하는 직경감소부와, 상기 직경감소부로부터 상기 타단면을 향해 동일한 직경으로 연장되는 동일직경부로 이루어지며, 상기 외부 코어의 외경은, 그 외부 코어의 전체 길이에 걸쳐 일정하거나 또는 상기 일단면으로부터 타단면측으로 갈수록 점진적으로 감소한다.

이하, 본 발명에 따른 광섬유 유닛의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광섬유 유닛을 광섬유 레이저의 끝단에 융착시킨 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 광섬유 유닛(30)은, 입사되는 빔을 길이 방향 으로 전송하며 단일 모드를 고차 모드로 전환시키는 것으로서, 내부 코어(31)와, 외부 코어(32)와, 클래드(33)를 구비한다. 상기 광섬유 유닛(30)은, 레이저빔을 출사시키는 광섬유 레이저에 연결되어 주로 사용된다. 광섬유 레이저 발진기(10)로부터 발진된 레이저빔은, 광섬유 레이저의 광섬유(20)를 통해 증폭되며 전송된다. 상기 광섬유 레이저의 광섬유(20)의 출력단에 상기 광섬유 유닛(30)을 연결하여, 광섬유 레이저의 광섬유(20)의 출력단으로부터 출사되는 단일 모드의 레이저빔을 고차 모드로 전환시키게 되는 것이다. 상기 광섬유 레이저의 광섬유(20)의 출력단과 상기 광섬유 유닛(30)의 일단면(34)을 융착시킴으로써, 상기 광섬유 레이저의 광섬유(20)와 본 실시예의 광섬유 유닛(30)을 서로 연결할 수 있게 된다.

상기 내부 코어(31)는, 상기 광섬유(20)에서의 코어(21)와 마찬가지의 재료, 예컨대 유리 섬유 등의 재료로 제작되며, 원통형 관 형상을 갖는다. 상기 내부 코어(31)는, 빔이 입사되는 일단면(34)과 상기 내부 코어(31)를 관통하며 전송되는 빔이 출사되는 타단면(35)을 포함하고 있다. 상기 내부 코어(31)의 직경은, 상기 일단면(34)으로부터 타단면(35) 측으로 갈수록 점진적으로 감소한다. 상기 광섬유 레이저의 광섬유(20)의 출력단과 융착되는 일단면(34)에서, 상기 내부 코어(31)의 직경은 상기 광섬유 레이저의 광섬유(20)의 코어(21)의 직경보다 1.2배 내지 2배 정도이다. 상기 내부 코어의 타단면(35)에서, 상기 내부 코어(31)의 직경은 상기 광섬유 레이저의 광섬유(20)의 코어(21)의 직경과 같거나 상기 광섬유 레이저의 광섬유(20)의 코어(21)의 직경보다 작다.

이와 같이, 내부 코어의 일단면(34)에서 타단면(35) 측으로 갈수록, 상기 내 부 코어(31)의 직경을 점점 감소시키는 것은, 내부 코어의 타단면(35)에서의 직경의 크기를 조정함으로써, 출사되는 빔 단면의 에너지 분포를 조정하고자 함이다. 즉, 내부 코어(31)의 직경을 급격히 감소시켜 상기 타단면(35)에서의 직경의 크기를 상대적으로 작게 하면, 조사되는 면에서 빔의 스팟 크기는 상대적으로 작게 할 수 있으나, 빔 단면의 에너지 분포는 상대적으로 균일하게 나타나지 않게 된다. 반면에, 내부 코어(31)의 직경을 완만하게 감소시켜 상기 타단면(35)에서의 직경의 크기를 상대적으로 크게 하면, 조사되는 면에서 빔의 스팟의 크기는 다소 클 수 있으나, 빔 단면의 에너지 분포는 상대적으로 균일하게 나타나게 할 수 있다. 상기 내부 코어(31)에서 출사되는 빔으로부터 원하는 형태의 에너지 분포를 얻을 수 있도록 상기 내부 코어의 타단면(35)에서의 직경 크기를 조정한다. 이와 같이 내부 코어(31)의 직경을 서서히 변화시키면 내부 코어(31)의 반경이 레이저빔의 진행 거리에 따라 계속 변하고 경계조건 또한 변하게 되므로, 레이저빔의 출력 분포가 특정한 모드로 쏠리는 현상을 방지하는 효과가 있다. 만일 광섬유의 코어보다 큰 직경을 갖는 단일 코어로만 구성된 광섬유 유닛을 접합시켜 사용하면, 코어와 클래드의 경계에서 전반사를 반복하면서 특정 모드를 형성하고 그 결과 일부 모드로 에너지가 쏠리면서 레이저빔의 공간 분포가 불균일하게 되고 광섬유의 휨 정도에 따라 불규칙적으로 변하게 된다.

상기 내부 코어(31)의 직경은, 그 길이 방향으로 점진적으로 감소하는데, 그 감소하는 경사도는 5도 미만이다. 잘 알려진 바와 같이, 경계면을 통해 입사하는 빔의 입사각이 커짐에 따라, 경계면을 투과하는 빔의 양이 증가하게 된다. 따라 서, 상기 내부 코어(31)의 직경이 감소하는 경사도가 5도 이상이 되면, 상기 내부 코어(31)로부터 내부 코어 및 후술할 외부 코어의 경계면(36)을 투과하는 빔의 양이 급격하게 증가하게 된다. 상기 외부 코어(32)에 갑작스럽게 많은 양의 빔이 전달되어 외부 코어(32) 내부의 온도가 급격히 상승하게 되면, 외부 코어(32) 자체가 용융될 위험이 있다.

상기 외부 코어(32)는, 상기 광섬유(20)에서의 코어(21)와 마찬가지의 재료, 예컨대 유리 섬유 등의 재료로 제작되며, 상기 내부 코어(31)와 동심되게 그 내부 코어(31)를 둘러싸도록 형성된다. 본 실시예에 있어서, 상기 외부 코어(32)의 외경은 그 외부 코어(32)의 전체 길이에 걸쳐 일정하다. 한편, 상기 외부 코어(32)의 외경은 상기 광섬유 레이저의 광섬유(20)의 출력단과 융착되는 일단면(34)으로부터 타단면(35) 측으로 갈수록 점진적으로 감소하도록 제작될 수도 있다.

상기 외부 코어(32)의 굴절률은 상기 내부 코어(31)의 굴절률보다 크다. 잘 알려진 바와 같이, 스넬의 법칙에 의하면, 굴절률이 서로 다른 두 매질의 경계면을 통과하는 빔은 굴절률의 비에 따라 굴절되며 그 경계면을 투과한다. 따라서, 내부 코어(31)로부터 상기 내부 코어 및 외부 코어의 경계면(36) 측으로 입사되는 빔의 일부는, 입사된 각도로 다시 내부 코어(31) 측으로 반사되고, 나머지 일부는 상기 경계면(36)의 수직 방향으로 더 꺾여 외부 코어(32) 측으로 굴절되어 진행된다.

상기 클래드(33)는, 입사되는 빔이 상기 내부 코어(31) 및 외부 코어(32) 내에서 진행될 수 있도록 유도하는 것으로서, 상기 내부 코어(31) 및 외부 코어(32)와 동심되게 둘러싼다. 상기 클래드(33)는, 내부 코어(31)와 외부 코어(32)를 보 호하며, 상기 내부 코어(31)와 외부 코어(32)에 일정한 강도를 제공한다.

잘 알려진 바와 같이, 전반사의 원리에 의하면, 빔이 굴절률이 높은 매질에서 굴절률이 낮은 매질로 진행할 때, 소정의 각, 즉 임계각 이상의 각도로 입사하게 되면, 그 경계면에서 모두 반사되어 빔은 굴절률이 높은 매질측으로 전파된다. 본 실시예에 있어서, 상기 외부 코어(32)의 굴절률은 상기 클래드(33)의 굴절률보다 크기 때문에, 상기 외부 코어(32)로부터 상기 외부 코어 및 클래드의 경계면(37) 측으로 임계각 이상의 각도로 입사되는 빔은 모두 외부 코어(32) 측으로 반사된다. 또한, 상기 외부 코어(32)의 굴절률은 상기 내부 코어(31)의 굴절률보다 크기 때문에, 상기 외부 코어(32)로부터 상기 외부 코어 및 내부 코어의 경계면(36) 측으로 임계각 이상의 각도로 입사되는 빔은 모두 외부 코어(32) 측으로 반사된다.

이와 같이, 상기 외부 코어(32) 내부의 빔 중 임계각 이상의 각도로 외부 코어 및 클래드의 경계면(37) 또는 외부 코어 및 내부 코어의 경계면(36) 측으로 입사되는 빔은, 외부 코어 및 클래드의 경계면(37)과 외부 코어 및 내부 코어의 경계면(36) 사이에서 전반사되면서, 상기 외부 코어(32)의 길이 방향으로 진행하게 된다.

상기 내부 코어(31), 외부 코어(32) 및 클래드(33)의 굴절률을 조절하기 위하여, 유리 섬유 등의 주재료에 GeO2, P2O5, B2O3 등과 같은 도핑물질의 양을 다르게 첨가한다. 상기 도핑물질의 양을 조절함으로써, 외부 코어(32)의 굴절률이 내부 코어(31)의 굴절률 및 클래드(33)의 굴절률보다 크게 할 수 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 광섬유 유닛을 이용하여, 입력되는 단일 모드의 레이저빔을 고차 모드의 레이저빔으로 전환하여 출사시키는 작동원리에 대하여, 도 2 내지 도 4를 참조하면서 설명하기로 한다.

도 3은 종래의 광섬유 및 도 2의 광섬유 유닛을 통해 레이저빔이 전송되는 것을 도시한 도면이고, 도 4는 종래의 광섬유 및 도 2의 광섬유 유닛으로부터 출사된 레이저빔의 에너지 분포를 도시한 도면이다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 코어(21)의 굴절률이 코어(21)를 둘러싸는 클래드(22)의 굴절률보다 큰 종래의 광섬유(20)에서는, 코어(21)의 일단면(24)으로 입사된 빔은, 상기 코어 및 클래드의 경계면(23)에서 전반사를 반복하게 되고, 코어(21)의 길이 방향으로, 코어(21)의 내부에서만 진행하게 된다. 이와 같이 진행된 빔, 예컨대 레이저빔의 단면의 에너지 분포(61)를 분석해 보면, 도 4의 (a)와 같이, 중앙부의 에너지값은 높고, 가장자리부의 에너지는 중앙부의 에너지값에 비해 현저히 낮은 가우시안 분포를 나타냄을 알 수 있다.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는, 외부 코어(32)의 굴절률이 내부 코어(31)의 굴절률 및 클래드(33)의 굴절률보다 큰 광섬유 유닛(30)을 통하여 빔(2)이 전송된다.

상기 내부 코어의 일단면(34)으로 입사된 빔의 일부는, 내부 코어 및 외부 코어의 경계면(36)에서 반사되는 것을 반복하며, 2a 로 표시한 바와 같이, 내부 코어(31)의 길이 방향으로, 내부 코어(31)의 내부를 통해 진행하게 된다.

상기 내부 코어의 일단면(34)으로 입사된 빔의 다른 일부는, 내부 코어 및 외부 코어의 경계면(36)에서 굴절되면서 상기 외부 코어(32)의 내부로 들어오게 된다. 상기 외부 코어(32)의 내부로 들어온 빔 중 일부는, 외부 코어 및 클래드의 경계면(37)에서 반사되고, 이 빔은 다시 내부 코어 및 외부 코어의 경계면(36)에서 굴절되면서 상기 내부 코어(31)의 내부로 들어오게 된다. 상기와 같이 반사와 굴절을 반복하면서, 2b 로 표시한 바와 같이, 내부 코어(31)의 길이 방향으로, 내부 코어(31) 및 외부 코어(32)의 내부를 통해 진행하게 된다.

상기 내부 코어의 일단면(34)으로 입사된 빔의 또 다른 일부는, 내부 코어 및 외부 코어의 경계면(36)에서 굴절되면서 상기 외부 코어(32)의 내부로 들어오게 된다. 상기 외부 코어(32)의 내부로 들어온 빔 중 일부는, 외부 코어 및 클래드의 경계면(37)에서 전반사되고, 전반사된 빔은 다시 외부 코어 및 내부 코어의 경계면(36)에서 전반사된다. 상기와 같이 전반사를 반복하면서, 2c 로 표시한 바와 같이, 외부 코어(32)의 길이 방향으로, 외부 코어(32)의 내부를 통해 진행하게 된다.

도 3의 (b)에서 2a, 2b, 2c로 표시된 빔은 서로 중첩되게 되고, 결국 출력단에서는 고차 모드의 빔(2)이 출력되게 된다. 상기와 같이 중첩되어 형성된 빔(2), 예컨대 레이저빔의 단면의 에너지 분포(62)를 분석해 보면, 도 4의 (b)와 같이, 중앙부의 에너지값은 가장자리부의 에너지값에 비해 여전히 높지만, 가장자리부에도 중앙부와 유사하게 소정의 에너지값을 갖는 피크(peak)가 형성된다. 도 4의 (b)에도시된 파형은 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 광섬유 유닛의 형상에 따라 다양한 파형의 조합이 가능하다. 따라서, 중앙부의 에너지값과 가장자리부의 에너지값의 차이는 종래의 광섬유에 비해 현저히 줄어들게 되고, 레이저빔의 단면 전체에 걸쳐 어느 정도 고른 에너지 분포를 갖게 됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 광섬유 유닛을 이용하면, 단일 모드의 레이저빔을 고차 모드의 레이저빔으로 전환시키기 위한 장치를, 광섬유 레이저의 출력단에 간단하게 융착하여 사용할 수 있으므로, 고가의 렌즈군이나 위상판 등과 같은 종래의 장치에 비해 소형의 장치로도 레이저빔의 모드를 전환시킬 수 있고, 그에 따른 비용 역시 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예의 광섬유 유닛은 광섬유 레이저의 출력단에 융착되어 일체로 사용됨으로써, 종래의 장치에 비해 그 안정성 면에서 우수하다. 따라서, 상기 광섬유 유닛으로부터 출사되는 레이저빔 단면의 에너지 분포를 분석해 보면, 종래의 장치를 사용하는 것에 비해, 그 에너지 분포가 보다 균일하게 되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광섬유 유닛을 광섬유 레이저의 끝단에 융착시킨 것을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예의 광섬유 유닛(40)은, 내부 코어(41)와, 외부 코어(42)와, 클래드(43)를 구비한다.

상기 내부 코어(41)의 직경은, 도 2에 도시된 광섬유 유닛(30)과는 달리, 그 내부 코어(41)의 전체 길이에 걸쳐 일정하다. 상기 내부 코어의 일단면(44)으로부터 타단면(45) 측으로 갈수록 점진적으로 감소한다. 상기 광섬유 레이저의 출력단과 융착되는 일단면(44) 및 타단면(45)에서, 상기 내부 코어(41)의 직경은 상기 광섬유 레이저의 광섬유의 코어(21)의 직경보다 1.2배 내지 2배 정도이다.

내부 코어 및 외부 코어의 경계면(46)과 외부 코어 및 클래드의 경계면(47)은, 도 2에 도시된 광섬유 유닛(30)의 내부 코어 및 외부 코어의 경계면(36)과 외부 코어 및 클래드의 경계면(37)과 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 광섬유 유닛을 광섬유 레이저의 끝단에 융착시킨 것을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예의 광섬유 유닛(50)은, 내부 코어(51)와, 외부 코어(52)와, 클래드(53)를 구비한다. 상기 내부 코어(51)는, 도 2에 도시된 광섬유 유닛(30)과는 달리, 직경감소부(51a)와 동일직경부(51b), 두 부분으로 이루어진다.

상기 직경감소부(51a)는, 상기 광섬유 레이저의 출력단과 융착되는 일단면(54)으로부터 타단면(55) 측으로 갈수록 그 직경이 점진적으로 감소하는 형상이다. 또한, 상기 동일직경부(51b)는, 상기 직경감소부(51a)로부터 연장되어 상기 타단면(55) 측까지 형성되어 있으며, 그 전체 길이에 걸쳐 직경이 일정하다.

내부 코어 및 외부 코어의 경계면(56)과 외부 코어 및 클래드의 경계면(57)은, 도 2에 도시된 광섬유 유닛(30)의 내부 코어 및 외부 코어의 경계면(36)과 외부 코어 및 클래드의 경계면(37)과 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상 바람직한 실시예 및 변형례에 대해 설명하였으나, 본 발명에 따른 광섬유 유닛은 상술한 예들에 한정되는 것은 아니며, 그 예들의 변형이나 조합에 의해, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 광섬유 유닛이 구체화될 수 있다.

본 발명의 광섬유 유닛은, 광섬유 레이저의 출력단에 간단하게 융착하여 사용할 수 있으므로, 장치를 소형으로 구현할 수 있으며, 고가의 렌즈군이나 위상판을 대체할 수 있어 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 광섬유 유닛은, 광섬유 레이저의 출력단에 융착되어 일체로 사용되어 그 안정성이 우수하므로, 상기 광섬유 유닛으로부터 출사되는 레이저빔 단면의 에너지 분포를 보다 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 코어와, 상기 코어와 동심되게 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 구비하며, 상기 코어의 길이 방향의 일단면으로 입사된 빔을, 그 코어의 길이 방향의 타단면 측으로 전송하는 광섬유 유닛에 있어서,

   상기 코어는, 내부 코어와, 상기 내부 코어와 동심되게 상기 내부 코어를 둘러싸는 외부 코어를 포함하며,

   상기 외부 코어의 굴절률은, 상기 내부 코어의 굴절률 및 상기 클래드의 굴절률보다 크고,

   상기 내부 코어의 직경은, 상기 일단면으로부터 타단면 측으로 갈수록 점진적으로 감소하며,

   상기 외부 코어의 외경은, 그 외부 코어의 전체 길이에 걸쳐 일정하거나 또는 상기 일단면으로부터 타단면 측으로 갈수록 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 광섬유 유닛.
3. 제2항에 있어서,

   상기 내부 코어의 직경은, 5도 미만의 경사도를 가지며 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 광섬유 유닛.
4. 코어와, 상기 코어와 동심되게 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 구비하며, 상기 코어의 길이 방향의 일단면으로 입사된 빔을, 그 코어의 길이 방향의 타단면 측으로 전송하는 광섬유 유닛에 있어서,

   상기 코어는, 내부 코어와, 상기 내부 코어와 동심되게 상기 내부 코어를 둘러싸는 외부 코어를 포함하며,

   상기 외부 코어의 굴절률은, 상기 내부 코어의 굴절률 및 상기 클래드의 굴절률보다 크고,

   상기 내부 코어의 직경은, 그 내부 코어의 전체 길이에 걸쳐 일정하며,

   상기 외부 코어의 외경은, 그 외부 코어의 전체 길이에 걸쳐 일정하거나 또는 상기 일단면으로부터 타단면 측으로 갈수록 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 광섬유 유닛.
5. 코어와, 상기 코어와 동심되게 상기 코어를 둘러싸는 클래드를 구비하며, 상기 코어의 길이 방향의 일단면으로 입사된 빔을, 그 코어의 길이 방향의 타단면 측으로 전송하는 광섬유 유닛에 있어서,

   상기 코어는, 내부 코어와, 상기 내부 코어와 동심되게 상기 내부 코어를 둘러싸는 외부 코어를 포함하며,

   상기 외부 코어의 굴절률은, 상기 내부 코어의 굴절률 및 상기 클래드의 굴절률보다 크고,

   상기 내부 코어는, 상기 일단면으로부터 상기 타단면 측으로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하는 직경감소부와, 상기 직경감소부로부터 상기 타단면을 향해 동일한 직경으로 연장되는 동일직경부로 이루어지며,

   상기 외부 코어의 외경은, 그 외부 코어의 전체 길이에 걸쳐 일정하거나 또는 상기 일단면으로부터 타단면 측으로 갈수록 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 광섬유 유닛.

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