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KR102124085B1 - Fiber array structure for high power fiber laser - Google Patents

Fiber array structure for high power fiber laser Download PDF

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KR102124085B1
KR102124085B1 KR1020190124481A KR20190124481A KR102124085B1 KR 102124085 B1 KR102124085 B1 KR 102124085B1 KR 1020190124481 A KR1020190124481 A KR 1020190124481A KR 20190124481 A KR20190124481 A KR 20190124481A KR 102124085 B1 KR102124085 B1 KR 102124085B1
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KR
South Korea
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optical fiber
optical
laser
front surface
array structure
Prior art date
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KR1020190124481A
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Korean (ko)
Inventor
이용수
김태우
유준상
정민완
이강인
김상인
이영민
고광웅
김동환
조준용
Original Assignee
주식회사 한화
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Publication date
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
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Abstract

본 발명은 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것으로 광섬유가 안착되는 복수의 광섬유 안착홈이 위치된 광섬유 받침부재, 상기 광섬유 받침부재의 상부 측에서 복수의 광섬유 안착홈에 안착된 각 광섬유의 상부를 덮는 광섬유 커버부재, 광섬유 받침부재와 광섬유 커버부재의 전면에 접착되는 어레이 블럭부재를 포함하여 복수의 광섬유를 하나의 모듈로 구성하고 어레이 블록과 광학접합(optical contact) 방식으로 한번에 접합시켜 접합면의 높은 균일도를 획득할 수 있어 빔의 품질을 향상시키고, 발열문제를 저감시킬 수 있고, 복수의 광섬유를 포함하는 광섬유 어레이 구조체를 제작하는 제조 공정을 간소화하여 생산성을 증대시키고, 불량률을 저감할 수 있다. The present invention relates to an optical fiber array structure for a high-power optical fiber laser and a method for manufacturing the same, wherein an optical fiber receiving member in which a plurality of optical fiber mounting grooves in which an optical fiber is seated is located, each of which is seated in a plurality of optical fiber mounting grooves at an upper side of the optical fiber receiving member The optical fiber cover member covering the upper part of the optical fiber, the optical fiber support member, and the array block member adhered to the front surface of the optical fiber cover member are composed of a single module and are bonded at once by optical contact with the array block. By making it possible to obtain a high uniformity of the joint surface, it can improve the quality of the beam, reduce the heat generation problem, simplify the manufacturing process of manufacturing an optical fiber array structure including a plurality of optical fibers, increase productivity, and increase the defect rate. Can be reduced.

Description

고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체{FIBER ARRAY STRUCTURE FOR HIGH POWER FIBER LASER}Fiber array structure for high power fiber lasers{FIBER ARRAY STRUCTURE FOR HIGH POWER FIBER LASER}

본 발명은 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에 관한 것으로 더 상세하게는 복수의 광섬유를 하나의 모듈로 구성하고 어레이 블록과 광학접합(optical contact) 방식으로 한번에 접합시켜 접합면의 높은 균일도를 획득할 수 있는 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에 관한 발명이다.The present invention relates to an optical fiber array structure for a high-power optical fiber laser, and more specifically, to configure a plurality of optical fibers as a single module and to attain a high uniformity of the bonding surface by bonding the array block at once with an optical contact method. The invention relates to an optical fiber array structure for a high power fiber laser.

일반적으로 광섬유 어레이를 이용한 광섬유 레이저빔은 광학 스위칭, 신호처리, 광학 단층촬영, 센싱, 그리고 다파장 빔결합 분야에서 널리 활용되고 있다. In general, optical fiber laser beams using optical fiber arrays are widely used in optical switching, signal processing, optical tomography, sensing, and multi-wavelength beam combining.

기존의 광섬유 어레이는 통상적으로 V홈에 광섬유를 에폭시와 같은 접착제를 사용해서 고정하는 형태로 제작된다. Existing optical fiber arrays are usually manufactured in a form of fixing the optical fiber to the V groove using an adhesive such as epoxy.

하지만 이러한 형태의 어레이에 고출력 레이저를 적용할 경우 광섬유 끝단의 높은 출력 밀도로 손상이 발생하게 된다. However, if a high-power laser is applied to this type of array, damage occurs due to high power density at the end of the optical fiber.

이를 피하고자 유리 블록을 적용해서 출력 밀도를 낮춘 광섬유 어레이 형태가 제안되었다. In order to avoid this, a form of an optical fiber array with a lower power density by applying a glass block has been proposed.

이 경우 광섬유를 개별적으로 어레이 블록에 융착시키는 방식으로 광섬유 어레이를 만들게 된다. In this case, the optical fiber array is made by fusing the optical fibers to the array blocks individually.

광섬유를 어레이 블록과 접합하기 위해 열을 가하게 되는데 이 때 접합면의 불균일한 응력분포로 불균일성이 발생하고 이로 인해 빔품질 저하와 열문제가 야기된다. Heat is applied to bond the optical fiber with the array block. At this time, non-uniformity occurs due to the uneven stress distribution of the bonding surface, thereby causing beam quality degradation and thermal problems.

뿐만 아니라 광섬유를 개별적으로 접합하기 때문에 공정이 복잡하고 주변 광섬유에 열이 전도되어 변형을 야기할 수 있다. In addition, because the optical fibers are individually bonded, the process is complicated and heat can be conducted to the surrounding optical fibers, causing deformation.

그리고 여러 개의 광섬유를 접합하는 도중 하나라도 문제가 발생할 경우 광섬유 어레이를 처음부터 다시 만들어야 하는 문제점이 있었다. Also, if any one problem occurred while splicing multiple optical fibers, there was a problem that the optical fiber array had to be rebuilt from the beginning.

즉, 종래의 광섬유 어레이는 광섬유와 어레이 블록의 접합면 불균일로 빔품질이 저하되고, 열이 발생되는 문제점이 있었다.That is, the conventional optical fiber array has a problem in that beam quality is deteriorated and heat is generated due to non-uniform bonding between the optical fiber and the array block.

또한, 종래의 광섬유 어레이는 광섬유 개수가 증대됨에 따라 불량률이 증대되는 문제점이 있었다.In addition, the conventional optical fiber array has a problem that the defect rate increases as the number of optical fibers increases.

0001)한국 특허등록 제1928406호 '광섬유 레이저 생성장치'(2018.12.06.등록)0001) Korea Patent Registration No. 1928406'Optical fiber laser generator' (2018.12.06.registration)

본 발명의 목적은 복수의 광섬유를 하나의 모듈로 구성하고 어레이 블록과 광학접합(optical contact) 방식으로 한번에 접합시켜 접합면의 높은 균일도를 획득할 수 있는 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to construct a plurality of optical fibers into a single module, and to join the array block at a time in an optical contact (optical contact) method at a time, to obtain a high uniformity of the bonding surface, an optical fiber array structure for high power fiber lasers and a method of manufacturing the same To provide.

본 발명의 다른 목적은 복수의 광섬유를 포함하는 광섬유 어레이 구조체를 제작하는 제조 공정을 간소화하는 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an optical fiber array structure for a high-power optical fiber laser, which simplifies the manufacturing process of manufacturing an optical fiber array structure including a plurality of optical fibers, and a method for manufacturing the same.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예는 광섬유가 안착되는 복수의 광섬유 안착홈이 위치된 광섬유 받침부재, 상기 광섬유 받침부재의 상부 측에서 복수의 광섬유 안착홈에 안착된 각 광섬유의 상부를 덮어 광섬유 다발 모듈을 형성하는 광섬유 커버부재, 광섬유 받침부재와 광섬유 커버부재의 전면에 접착되는 어레이 블럭부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object of the present invention, an embodiment of an optical fiber array structure for a high-power optical fiber laser according to the present invention is an optical fiber support member in which a plurality of optical fiber mounting grooves in which an optical fiber is seated are located, at an upper side of the optical fiber support member It characterized in that it comprises an optical fiber cover member to form an optical fiber bundle module covering the upper portion of each optical fiber seated in a plurality of optical fiber mounting grooves, an optical fiber support member and an array block member bonded to the front surface of the optical fiber cover member.

본 발명에서 상기 광섬유 안착홈은 V홈형태로 형성될 수 있다. In the present invention, the optical fiber seating groove may be formed in a V groove shape.

본 발명에서 상기 광섬유 받침부재는 상면이 평면으로 형성되는 베이스 받침부; 및 상기 베이스 받침부 상에 돌출되게 위치되고 복수의 광섬유 안착홈이 폭방향으로 이격되게 위치되는 광섬유 안착부를 포함할 수 있다. In the present invention, the optical fiber supporting member includes a base supporting portion having an upper surface formed in a flat surface; And a fiber-optic seating portion positioned to protrude on the base support portion and a plurality of optical fiber seating grooves spaced apart in the width direction.

본 발명에서 상기 광섬유 안착부가 상기 베이스 받침부 상에서 돌출되는 높이는 상기 광섬유 안착홈의 깊이보다 같거나 크게 형성될 수 있다. In the present invention, the height at which the optical fiber seating portion protrudes on the base support portion may be formed equal to or greater than the depth of the optical fiber seating groove.

본 발명에서 상기 광섬유 다발 모듈의 출사면은 상기 어레이 블록부재와 광학접합을 위해 폴리싱 처리될 수 있다. In the present invention, the exit surface of the optical fiber bundle module may be polished for optical bonding with the array block member.

본 발명에서 상기 어레이 블럭부재의 입사면은 폴리싱 처리되어 상기 폴리싱된 광섬유 다발 모듈의 출사면과 광학접합 방식으로 고정될 수 있다. In the present invention, the incidence surface of the array block member may be polished and fixed in an optical bonding manner with the exit surface of the polished optical fiber bundle module.

본 발명에서 상기 어레이 블럭부재의 입사면은 광학접합될 수 있도록 PV가 633/4(nm) 이하로 폴리싱 처리된 면을 가질 수 있다. In the present invention, the incident surface of the array block member may have a surface in which the PV is polished to 633/4 (nm) or less to be optically bonded.

본 발명에서 상기 광섬유는 상기 광섬유 안착홈에 안착되어 접착되어 고정될 수 있다. In the present invention, the optical fiber may be seated and fixed to the optical fiber mounting groove.

본 발명에서 상기 광섬유 커버부재는 상기 광섬유의 상부 측에 접착되어 고정될 수 있다. In the present invention, the optical fiber cover member may be fixed by being adhered to the upper side of the optical fiber.

본 발명에서 상기 광섬유 커버부재는 상기 광섬유 받침부재와 이격되게 위치될 수 있다. In the present invention, the optical fiber cover member may be positioned to be spaced apart from the optical fiber support member.

본 발명에서 상기 광섬유 커버부재는 하부면이 평면으로 형성되어 평면인 상기 광섬유 받침부재의 상면과 나란하게 위치될 수 있다. In the present invention, the optical fiber cover member may be positioned parallel to the upper surface of the optical fiber support member having a flat bottom surface.

본 발명에서 상기 어레이 블럭부재의 출력면에는 상기 광섬유에 대응되게 복수의 이격된 마이크로 렌즈부재가 위치될 수 있다. In the present invention, on the output surface of the array block member, a plurality of spaced micro lens members may be positioned to correspond to the optical fiber.

본 발명에서 상기 어레이 블럭부재는 레이저 빔의 y축 방향의 발산각을 조절하기 위해 출력면에 y축 방향으로 곡률을 적용할 수 있다. In the present invention, the array block member may apply a curvature in the y-axis direction to the output surface to adjust the divergence angle in the y-axis direction of the laser beam.

본 발명에서 상기 어레이 블럭부재는 레이저 빔의 x축 방향의 발산각을 조절하기 위해 출력면에 x축 방향으로 곡률을 적용할 수 있다. In the present invention, the array block member may apply a curvature in the x-axis direction to the output surface to adjust the divergence angle in the x-axis direction of the laser beam.

본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예는 복수의 상기 광섬유 안착홈 중 적어도 어느 하나에 안착된 상기 광섬유에 연결되어 가이드 빔을 방출하도록 하는 가이드 빔용 광원을 더 포함할 수 있다. One embodiment of the optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention may further include a light source for a guide beam connected to the optical fiber seated in at least one of the plurality of optical fiber mounting grooves to emit a guide beam.

본 발명에서 상기 가이드 빔용 광원은 mW급의 가시광 파장의 광원일 수 있다. In the present invention, the light source for the guide beam may be a light source having a visible light wavelength of mW.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 제조방법은 복수의 광섬유 안착홈이 위치된 광섬유 받침부재의 광섬유 안착홈에 광섬유를 안착시키는 광섬유 배치단계, 상기 광섬유 배치단계 후 배치된 광섬유의 상부 측을 덮는 광섬유 커버부재를 위치시키는 광섬유 커버단계, 상기 광섬유 받침부재와 상기 광섬유 그리고 상기 광섬유 커버부재를 접착제로 고정하여 광섬유 다발 모듈을 형성하는 광섬유 다발 모듈화단계; 광학접합을 위해 상기 광섬유 다발 모듈의 출사면과 어레이 블록부재의 입사면을 폴리싱하는 면처리단계, 상기 광섬유 다발 모듈의 출사면과 상기 어레이 블록부재의 입사면을 광학접합하는 광학접합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, in order to achieve the above object of the present invention, a method of manufacturing an optical fiber array structure for a high-power optical fiber laser according to the present invention is an optical fiber placement step of placing an optical fiber in an optical fiber receiving groove of an optical fiber receiving member in which a plurality of optical fiber mounting grooves are located. , Optical fiber cover step of positioning the optical fiber cover member covering the upper side of the optical fiber disposed after the optical fiber placement step, optical fiber bundle module to form the optical fiber bundle module by fixing the optical fiber support member and the optical fiber and the optical fiber cover member with adhesive step; A surface treatment step of polishing the exit surface of the optical fiber bundle module and the incident surface of the array block member for optical bonding, and an optical bonding step of optically bonding the exit surface of the optical fiber bundle module and the incident surface of the array block member It is characterized by.

본 발명에서 상기 면처리단계는 상기 광섬유 다발 모듈의 출사면을 광학접합될 수 있도록 PV가 633/4(nm) 이하로 폴리싱 처리할 수 있다. In the present invention, in the surface treatment step, PV may be polished to 633/4 (nm) or less so that the exit surface of the optical fiber bundle module can be optically bonded.

본 발명에서 상기 면처리단계는 상기 어레이 블럭부재의 입사면을 광학접합될 수 있도록 PV가 633/4(nm) 이하로 폴리싱 처리할 수 있다. In the present invention, in the surface treatment step, PV can be polished to 633/4 (nm) or less so that the incident surface of the array block member can be optically bonded.

본 발명은 복수의 광섬유를 하나의 모듈로 구성하고 어레이 블록과 광학접합(optical contact) 방식으로 한번에 접합시켜 접합면의 높은 균일도를 획득할 수 있어 빔의 품질을 향상시키고, 발열문제를 저감시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, a plurality of optical fibers are configured as a single module, and a high degree of uniformity of a bonding surface can be obtained by bonding the array block and an optical contact method at a time to improve beam quality and reduce heat generation problems. It has an effect.

본 발명은 복수의 광섬유를 포함하는 광섬유 어레이 구조체를 제작하는 제조 공정을 간소화하여 생산성을 증대시키고, 불량률을 저감하는 효과가 있다. The present invention has an effect of increasing productivity and reducing a defect rate by simplifying a manufacturing process for manufacturing an optical fiber array structure including a plurality of optical fibers.

도 1은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예를 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예를 도시한 측면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 비교예를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 어레일 블럭부재 전파거리에 다른 빔크기와 출력과 밀도를 나타낸 그래프.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 광섬유의 종류에 따른 다른 실시예를 도시한 도면.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 광섬유의 종류에 따른 다른 실시예를 도시한 측면도.
도 13 내지 도 15는 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 어레이 블럭부재의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 16은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 가이드 빔을 적용한 예를 도시한 도면.
도 17은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체를 적용한 광섬유 레이저 다파장 빔 결합장치를 예시한 도면.
도 18은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 제조 방법에 대한 일 실시예를 도시한 공정도.
1 is an exploded perspective view showing an embodiment of an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.
2 is a perspective view showing an embodiment of an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.
Figure 3 is a side view showing an embodiment of an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.
4 and 5 are perspective views showing a comparative example of an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.
6 is a graph showing different beam sizes, outputs, and densities in the propagation distance of the rail member in the optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.
7 to 9 is a view showing another embodiment according to the type of optical fiber in the optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.
10 to 12 is a side view showing another embodiment according to the type of optical fiber in the optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.
13 to 15 are views showing another embodiment of an array block member in the optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.
16 is a diagram showing an example in which a guide beam is applied in an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.
17 is a diagram illustrating an optical fiber laser multi-wavelength beam coupling device to which an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention is applied.
18 is a process diagram showing an embodiment of a method of manufacturing an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.

본 발명을 더욱 상세히 설명한다.The present invention will be described in more detail.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.If described in detail by the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention. Prior to the detailed description of the present invention, terms or words used in the present specification and claims described below should not be interpreted as being limited to a conventional or dictionary meaning. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, and thus can replace them at the time of application. It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예를 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예를 도시한 측면도이다. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention, 3 is a side view showing an embodiment of an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.

도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예를 하기에서 상세하게 설명한다. An embodiment of an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 3.

본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 일 실시예는 광섬유(10)가 안착되는 복수의 광섬유 안착홈(100a)이 위치된 광섬유 받침부재(100)를 포함한다.One embodiment of an optical fiber array structure for a high-power optical fiber laser according to the present invention includes an optical fiber supporting member 100 in which a plurality of optical fiber mounting grooves 100a on which an optical fiber 10 is mounted are located.

광섬유 받침부재(100)는 상면에 복수의 광섬유 안착홈(100a)이 이격되게 위치되고, 광섬유 안착홈(100a)은 광섬유(10)의 길이 방향으로 각각 개방된 형태를 가지는 것을 일 예로 한다. As an example, the optical fiber receiving member 100 has a plurality of optical fiber mounting grooves 100a spaced apart from each other, and the optical fiber receiving grooves 100a have an open shape in the longitudinal direction of the optical fiber 10, respectively.

광섬유 안착홈(100a)은 상부 측 및 길이 방향 즉, 광섬유(10)의 길이 방향에서 양 단부 측이 각각 개방된 형태를 가지도록 형성되어 광섬유(10)를 상부 측에서 용이하게 안착시킬 수 있고, 광섬유(10)를 통해 전송되는 레이저 빔이 광섬유(10)의 단부 측으로 출력될 수 있는 구조를 가진다. Optical fiber seating groove (100a) is formed so that both ends are open in the upper side and the longitudinal direction, that is, in the longitudinal direction of the optical fiber 10, respectively, can easily seat the optical fiber 10 on the upper side, The laser beam transmitted through the optical fiber 10 has a structure capable of being output to the end side of the optical fiber 10.

광섬유 안착홈(100a)은 각각 V홈형태로 형성되어 원형 단면을 가지는 광섬유(10)를 안정적으로 안착시킬 수 있도록 하며, 다양한 크기를 가지는 광섬유(10)를 용이하고, 안정적으로 안착시킬 수 있다.Each of the optical fiber mounting grooves 100a is formed in a V groove shape so that the optical fibers 10 having a circular cross section can be stably seated, and the optical fibers 10 having various sizes can be easily and stably seated.

또한, 광섬유 받침부재(100)는 상면이 평면으로 형성되는 베이스 받침부(110), 베이스 받침부(110) 상에 돌출되게 위치되고 복수의 광섬유 안착홈(100a)이 폭방향으로 이격되게 위치되는 광섬유 안착부(120)를 포함할 수 있다.In addition, the optical fiber support member 100 is positioned to protrude on the base support 110 and the base support 110, the upper surface of which is formed in a plane, and a plurality of optical fiber mounting grooves 100a are spaced apart in the width direction. It may include an optical fiber mounting portion 120.

광섬유 안착부(120)가 베이스 받침부(110)에서 돌출되는 높이는 광섬유 안착홈(100a)의 깊이보다 같거나 크게 형성되어 광섬유 안착홈(100a)에 안착되는 광섬유(10)가 베이스 받침부(110)의 상면에 안착되거나 베이스 받침부(110)의 상면과 이격되게 위치될 수 있도록 한다. The height of the optical fiber mounting portion 120 protruding from the base support portion 110 is formed to be equal to or greater than the depth of the optical fiber mounting groove 100a, so that the optical fiber 10 seated in the optical fiber mounting groove 100a has a base support portion 110. ) To be seated on the upper surface or spaced apart from the upper surface of the base support 110.

이는 광섬유(10)가 베이스 받침부(110)의 상면에 안착되거나 베이스 받침부(110)의 상면과 이격되게 위치되어 직선으로 배치될 수 있도록 하기 위함이다. This is to ensure that the optical fiber 10 is seated on the upper surface of the base support 110 or is spaced apart from the upper surface of the base support 110 to be arranged in a straight line.

광섬유 받침부재(100)의 광섬유 안착홈(100a)에 안착된 광섬유(10)의 상부 측에는 광섬유 커버부재(200)가 덮여져 위치된다.The optical fiber cover member 200 is positioned on the upper side of the optical fiber 10 seated in the optical fiber mounting groove 100a of the optical fiber supporting member 100.

광섬유 커버부재(200)는 광섬유 받침부재(100) 상에서 광섬유 안착홈(100a)에 삽입되어 안착된 광섬유(10)의 상부 측을 덮도록 위치되어 광섬유 다발 모듈을 형성한다.The optical fiber cover member 200 is inserted into the optical fiber receiving member 100a on the optical fiber supporting member 100 to be positioned to cover the upper side of the optical fiber 10 seated to form an optical fiber bundle module.

광섬유 다발 모듈은 용도에 따라 수개, 수십개, 수백개의 광섬유(10)를 포함할 수 있다. The fiber optic bundle module may include several, tens or hundreds of optical fibers 10 depending on the application.

즉, 광섬유 안착홈(100a)은 용도에 맞는 설계에 따라 수개, 수십개, 수백개로 형성되어 수개, 수십개, 수백개의 광섬유(10)를 포함하는 광섬유 다발 모듈을 형성할 수 있다. That is, the optical fiber mounting groove (100a) is formed of several, dozens, hundreds depending on the design suitable for the application can form a bundle of optical fibers including several, dozens, hundreds of optical fibers (10).

광섬유 다발 모듈의 출사면과 어레이 블록부재의 입사면은 서로 광학접합을 위해 폴리싱을 통한 면처리를 한다. The exit surface of the optical fiber bundle module and the incident surface of the array block member are surface-treated through polishing for optical bonding with each other.

면처리된 광섬유 다발 모듈의 광섬유 커버부재(200)의 전면, 광섬유(10)의 전면, 그리고 광섬유 받침부재(100)의 전면에는 어레이 블럭부재(300)가 광학접학 방식으로 접착되어 고정된다. The array block member 300 is adhered and fixed in an optical optical manner to the front surface of the optical fiber cover member 200 of the surface-treated fiber bundle module, the front surface of the optical fiber 10, and the front surface of the optical fiber support member 100.

상기에서 전면은 어레이 블럭부재(300)가 접착되는 면 즉, 어레이 블럭부재(300)와 대응되는 면을 의미하며 특정 방향을 지칭하는 것은 아님을 밝혀둔다. In the above, it is revealed that the front surface means a surface to which the array block member 300 is adhered, that is, a surface corresponding to the array block member 300 and does not indicate a specific direction.

광섬유 커버부재(200)의 전면과 광섬유 받침부재(100)의 전면은 각각 평면으로 형성되고 서로 동일 선상에 일치되게 위치된다. The front surface of the optical fiber cover member 200 and the front surface of the optical fiber support member 100 are each formed in a plane and positioned to coincide with each other.

즉, 광섬유 다발 모듈의 출사면과 어레이 블록부재(300)의 입사면은 각각 평면으로 형성되어 즉, 반데르발스 힘(Van der Waals force)을 이용한 광학 접합이 가능한 평면도를 가진다. That is, the exit surface of the optical fiber bundle module and the incidence surface of the array block member 300 are each formed in a plane, that is, they have a plan view capable of optical bonding using Van der Waals force.

광섬유 다발 모듈의 출사면과 어레이 블럭부재(300)의 입사면은 폴리싱 처리되어 기설정된 조건 이하의 표면 거칠기를 가짐으로써 광학접합될 수 있도록 한다.The exit surface of the optical fiber bundle module and the incident surface of the array block member 300 are polished so that they can be optically joined by having a surface roughness below a predetermined condition.

더 상세하게 광섬유 다발 모듈의 출사면과 어레이 블럭부재(300)의 입사면은 각각 서로 광학접합될 수 있도록 PV(Peek and Valley;최대 골깊이)가 λ/4(nm)이하로 폴리싱 처리된 면을 가진다.In more detail, the exit surface of the fiber bundle module and the incident surface of the array block member 300 are each polished to a PV (Peek and Valley; maximum bone depth) of λ/4 (nm) or less so as to be optically bonded to each other. Have

λ는 기준 파장값으로 실질적인 PV(Peek and Valley;최대 골깊이)는 633/4(nm)이하임을 밝혀둔다. It is revealed that λ is a reference wavelength value and that the actual PV (Peek and Valley) is less than 633/4 (nm).

또한, 광섬유(10)는 광섬유 안착홈(100a)에 안착되어 에폭시 등의 광학용 접착제로 접착되어 고정될 수 있고, 광섬유 커버부재(200)는 광섬유(10)의 상부 측에 안착되어 광섬유(10)와의 사이에 위치되는 에폭시 등의 광학용 접착제로 접착되어 고정될 수 있다. In addition, the optical fiber 10 may be seated in the optical fiber mounting groove 100a and fixed by being adhered with an optical adhesive such as epoxy, and the optical fiber cover member 200 may be seated on the upper side of the optical fiber 10 and thus the optical fiber 10 ) Can be fixed by bonding with an optical adhesive such as epoxy located between.

광섬유(10)는 광섬유 받침부재(100) 상에 광학용 접착제로 접착되어 고정되고, 상부 측에서 광학용 접착제로 광섬유 커버부재(200)가 광학용 접착제로 고정되어 광섬유 받침부재(100)와 광섬유 커버부재(200) 사이에서 안정적으로 위치가 고정될 수 있다. The optical fiber 10 is adhered and fixed with an optical adhesive on the optical fiber support member 100, and the optical fiber cover member 200 is fixed with an optical adhesive with an optical adhesive on the upper side, so that the optical fiber support member 100 and the optical fiber The position can be stably fixed between the cover members 200.

광섬유 커버부재(200)는 하부면이 평면으로 형성되어 평면인 광섬유 받침부재(100)의 상면과 나란하게 위치되는 것을 일 예로 한다.As an example, the optical fiber cover member 200 has a lower surface formed in a plane and positioned parallel to the upper surface of the flat optical fiber support member 100.

광섬유 커버부재(200)는 광섬유 받침부재(100)와 이격되게 위치되어 광섬유(10)에서 발생되는 열을 방출시킬 수 있는 구조를 가져 발열문제를 해결할 수 있다. The optical fiber cover member 200 is positioned to be spaced apart from the optical fiber support member 100 and has a structure capable of dissipating heat generated from the optical fiber 10 to solve the heat generation problem.

또한, 어레이 블럭부재(300)는 유리 등과 같이 레이저 빔을 투과시킬 수 있고, 레이저 빔의 파장에 대해 흡수가 적은 공지의 재질로 제조되며 더 상세함 설명은 생략함을 밝혀둔다. In addition, it is revealed that the array block member 300 can transmit a laser beam, such as glass, and is made of a known material with less absorption for the wavelength of the laser beam, and a detailed description is omitted.

광섬유(10)는 단부 측이 어레이 블럭부재(300)의 입사면과 이격되도록 광섬유 안착홈(100a)에 위치된다. The optical fiber 10 is positioned in the optical fiber mounting groove 100a so that the end side is spaced apart from the incident surface of the array block member 300.

어레이 블럭부재(300)와 광섬유(10)의 이격된 거리는 레이저의 종류 및 설계에 따라 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다. It is revealed that the distance between the array block member 300 and the optical fiber 10 can be carried out in various modifications depending on the type and design of the laser.

그리고, 어레이 블럭부재(300)의 출력면에는 무반사 코팅층이 형성되어 레이저 빔의 손실을 방지하고, 반사로 인한 문제를 최소화한다. In addition, an anti-reflective coating layer is formed on the output surface of the array block member 300 to prevent loss of a laser beam and minimize problems due to reflection.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 비교예를 도시한 사시도이다.4 and 5 are perspective views showing a comparative example of an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.

더 상세하게 도 4는 어레이 블럭부재(300)를 제외하고, 광섬유 받침부재(100)와 광섬유 커버부재(200)를 포함한 제1비교예를 나타낸다.In more detail, FIG. 4 shows a first comparative example including the optical fiber support member 100 and the optical fiber cover member 200 except for the array block member 300.

도 4의 제1비교예는 저출력 광섬유 레이저용으로 사용이 가능하고, 경우에 따라 편광 유지 광섬유를 사용하게 되는데 이 때는 원하는 방향으로 편광축을 맞출 필요가 있다. The first comparative example of FIG. 4 can be used for a low-power fiber laser, and in some cases, a polarization-maintaining optical fiber is used, in which case it is necessary to align the polarization axis in a desired direction.

제1비교예의 경우 광섬유 끝단에서 레이저 빔이 직접 나오게 되는데 고출력 레이저의 경우 출력 밀도가 높아서 손상이 발생하게 된다. In the case of the first comparative example, the laser beam comes directly from the end of the optical fiber. In the case of a high-power laser, the power density is high, so damage occurs.

이를 극복하고자 단부 측에 코어리스 광섬유를 적용할 수 있지만 kW급의 고출력 적용에는 한계가 있는 문제점이 있다. To overcome this, a coreless optical fiber can be applied to the end side, but there is a limitation in applying high power of kW class.

도 5는 광섬유(10)를 어레이 블럭부재(300)의 입사면에 융착시킨 제2비교예로 제1비교예의 높은 출력밀도 문제를 해결하고자 한 비교예이다.5 is a comparative example for solving the high power density problem of the first comparative example as a second comparative example in which the optical fiber 10 is fused to the incident surface of the array block member 300.

즉, 제2비교예의 경우 광섬유(10)를 어레이 블럭부재(300)에 융착하고 레이저 빔이 어레이 블록 내에서 일정 거리만큼 전파하면 레이저 발산에 의해 어레이 블록 출사면에서 출력 밀도가 낮아져 고출력을 전송할 수 있게 된다.That is, in the case of the second comparative example, when the optical fiber 10 is fused to the array block member 300 and the laser beam propagates a certain distance within the array block, the output density is lowered on the exit surface of the array block by laser divergence, and thus high power can be transmitted. There will be.

그러나, 비교예2의 경우 각 광섬유(10)를 어레이 블럭에 융착시키는데 작업 공정이 복잡하고, 경우에 따라 편광 유지 광섬유를 사용하게 되는데 이 때는 원하는 방향으로 편광축을 맞춰서 융착을 수행해야 하는데 편광축을 정렬하기 어려운 문제점이 있다. However, in the case of Comparative Example 2, the work process is complicated to fuse each optical fiber 10 to the array block, and in some cases, a polarization-maintaining optical fiber is used. In this case, the polarization axes must be aligned by aligning the polarization axes in a desired direction. There is a difficult problem to do.

도 6은 레이저 빔이 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 어레이 블록부재 내 전파 거리에 다른 빔크기와 출력 밀도를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the different beam sizes and power densities in the propagation distance in the array block member in the optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.

레이저빔의 파장은 1.06um, 출력은 1,000W, 그리고 빔품질은 M2=1.1, 그리고 광섬유(10)는 코어 크기 30um와 NA 0.06을 가정하였다. The wavelength of the laser beam was 1.06um, the output was 1,000W, the beam quality was M2=1.1, and the optical fiber 10 assumed a core size of 30um and NA 0.06.

어레이 블럭부재(300) 내 전파에 따라 레이저 빔의 크기가 선형적으로 증가하는 것과 레이저 출력 밀도가 급격히 줄어는 것을 확인할 수 있다. It can be seen that the size of the laser beam increases linearly with the propagation in the array block member 300 and the laser power density rapidly decreases.

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 광섬유(10)의 종류에 따른 다른 실시예를 도시한 도면이다.7 to 9 are views showing another embodiment according to the type of the optical fiber 10 in the optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.

도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 광섬유의 종류에 따른 다른 실시예를 도시한 측면도이다.10 to 12 are side views showing another embodiment according to the type of optical fiber in the optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.

도 7 및 도 10은 광섬유(10)가 무편광 전송 광섬유인 예이고, 도 8 및 도 11은 광섬유(10)가 편광유지 광섬유인 예이고, 도 9 및 도 12는 광섬유(10)가 코어리스 광섬유인 예이다.7 and 10 are examples in which the optical fiber 10 is a non-polarized transmission optical fiber, FIGS. 8 and 11 are examples in which the optical fiber 10 is a polarization-maintaining optical fiber, and in FIGS. 9 and 12, the optical fiber 10 is a coreless This is an example of an optical fiber.

광섬유 안착홈(100a)은 등간격으로 형성되는 것을 일 예로 하고 경우에 따라서는 임의의 간격으로 제작이 가능함을 밝혀둔다. As an example, the optical fiber mounting grooves 100a are formed at equal intervals, and it is revealed that it is possible to manufacture them at arbitrary intervals in some cases.

그리고 도 8 및 도 11과 같이 편광유지 광섬유를 적용하는 경우는 용도에 맞게 편광축을 특정한 방향으로 정렬할 필요가 있음을 밝혀둔다.In addition, when applying the polarization-maintaining optical fiber as shown in FIGS. 8 and 11, it is revealed that the polarization axis needs to be aligned in a specific direction according to the application.

또한, 도 9 및 도 12와 같이 광섬유(10)가 코어리스 광섬유인 경우 어레이 블럭부재(300)와의 광학 접합이 용이한 장점이 있고, 코어리스 광섬유 길이는 앞단의 전송광섬유의 NA 또는 레이저 빔의 빔품질에 의해 결정되는데 대구경 광섬유를 사용하는 고출력 고품질 광섬유 레이저에서 허용 길이가 수mm 이내인 것을 일 예로 한다. In addition, as shown in FIGS. 9 and 12, when the optical fiber 10 is a coreless optical fiber, there is an advantage of easy optical bonding with the array block member 300, and the coreless optical fiber length is of the NA or laser beam of the transmission optical fiber at the front end. As an example, it is determined by the beam quality, and the allowable length is within several mm in a high-power high-quality fiber laser using a large-diameter optical fiber.

도 13 내지 도 15는 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 어레이 블럭부재(300)의 다른 실시예를 도시한 도면이다.13 to 15 are views showing another embodiment of the array block member 300 in the optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention.

도 13을 참고하면 어레이 블럭부재(300)의 출력면에는 복수의 이격된 마이크로 렌즈부재(400)가 위치될 수 있다. Referring to FIG. 13, a plurality of spaced micro lens members 400 may be positioned on the output surface of the array block member 300.

마이크로 렌즈부재(400)는 광섬유(10)의 개수에 대응되는 개수를 가지며 각 광섬유(10)에 대응되게 위치된다. The micro lens member 400 has a number corresponding to the number of optical fibers 10 and is positioned to correspond to each optical fiber 10.

마이크로 렌즈부재(400)는 시준빔 또는 발산각이 완화된 빔을 생성할 수 있도록한다.The micro lens member 400 allows a collimated beam or a divergent angle to generate a relaxed beam.

도 14를 참고하면 어레이 블럭부재(300)는 레이저 빔의 y축 방향의 발산각을 조절하기 위해 출력면에 y축 방향으로 곡률을 적용할 수 있다. Referring to FIG. 14, the array block member 300 may apply a curvature in the y-axis direction to the output surface to adjust the divergence angle in the y-axis direction of the laser beam.

또한, 도 15를 참고하면, 어레이 블럭부재(300)는 레이저 빔의 x축 방향의 발산각을 조절하기 위해 출력면에 x축 방향으로 곡률을 적용할 수 있다. In addition, referring to FIG. 15, the array block member 300 may apply a curvature in the x-axis direction to the output surface in order to adjust the divergence angle in the x-axis direction of the laser beam.

도 16은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체에서 가이드 빔을 적용한 예를 도시한 도면이고, 도 16을 참고하면 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체는 복수의 광섬유 안착홈(100a) 중 적어도 어느 하나에 안착된 광섬유(10)에 연결되어 가이드 빔을 방출하도록 하는 가이드 빔용 광원(500)을 더 포함할 수 있다.FIG. 16 is a view showing an example in which a guide beam is applied in an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention. Referring to FIG. 16, an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention includes a plurality of optical fiber mounting grooves (100a). ) May further include a light source 500 for a guide beam that is connected to at least one of the optical fibers 10 and emits a guide beam.

가이드 빔용 광원(500)은 mW급의 가시광 파장의 광원인 것을 일 예로 하고, 복수의 광섬유 안착홈(100a)에 안착된 복수의 광섬유(10) 중 특정위치의 광섬유 포트에 연결될 수 있다. As an example, the guide beam light source 500 is an mW-class visible light wavelength light source, and may be connected to an optical fiber port at a specific position among the plurality of optical fibers 10 seated in the plurality of optical fiber mounting grooves 100a.

가이드 빔용 광원(500)은 레이저 빔의 광축 정렬 등의 용도로 필요에 따라 적용될 수 있고, 복수의 광섬유(10)에 연결되어 복수의 가이드 빔을 방출시켜 적용할 수도 있음을 밝혀둔다.It is noted that the light source 500 for the guide beam may be applied as necessary for purposes such as alignment of the optical axis of the laser beam, and may be applied by emitting a plurality of guide beams connected to the plurality of optical fibers 10.

도 17은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체를 적용한 광섬유 레이저 다파장 빔 결합장치를 예시한 도면이고, 도 17을 참고하면 다파장 빔결합 장치는 고출력 레이저용 광섬유 어레이를 적용하는 대표적인 응용 분야로 우수한 빔품질을 유지하면서 kW, 수십 kW, 또는 수백 kW 이상의 레이저 출력을 확보하기 위해 사용한다. 17 is a view illustrating an optical fiber laser multi-wavelength beam coupling device to which an optical fiber array structure for a high-power fiber laser according to the present invention is applied, and referring to FIG. 17, the multi-wavelength beam combining device is a typical application of applying an optical fiber array for a high-power laser It is used to secure laser power of kW, tens of kW, or hundreds of kW while maintaining excellent beam quality in the field.

개별 레이저 모듈의 출력 증대는 비선형 또는 열문제로 한계가 있어 적정 출력의 레이저 모듈의 개수를 늘려 출력을 증대하는 방식이다. The increase of the output of the individual laser modules is limited by nonlinear or thermal problems, so that the number of laser modules of appropriate output is increased to increase the output.

이 경우 광섬유 어레이의 광섬유 개수는 수 개, 수십 개, 또는 수백 개가 필요하다. In this case, the number of optical fibers of the optical fiber array needs several, tens, or hundreds.

본 발명에서 제안한 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 경우 제작 공정상 광섬유 개수 증대에 크게 영향을 받지 않기 때문에 고출력 레이저용 빔결합 장치에 적합한 것임을 확인할 수 있다. In the case of the optical fiber array structure for a high-power fiber laser according to the present invention proposed in the present invention, it can be confirmed that it is suitable for a beam combining device for a high-power laser because it is not significantly affected by the increase in the number of optical fibers in the manufacturing process.

한편, 도 18은 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 제조 방법에 대한 일 실시예를 도시한 공정도이고, 도 1 및 도 17을 참고하면 본 발명에 따른 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체의 제조방법은 복수의 광섬유 안착홈(100a)이 위치된 광섬유 받침부재(100)의 광섬유 안착홈(100a)에 광섬유(10)를 안착시키는 광섬유 배치단계(S100), 광섬유 배치단계(S100) 후 배치된 광섬유(10)의 상부 측을 덮는 광섬유 커버부재(200)를 위치시키는 광섬유 커버단계(S200), 광섬유 받침부재(100)와 광섬유(10) 그리고 광섬유 커버부재(200)를 접착제로 고정하여 광섬유 다발 모듈을 형성하는 광섬유 다발 모듈화단계(S300), 광학접합을 위해 광섬유 다발 모듈의 출사면과 어레이 블록부재(300)의 입사면을 폴리싱하는 면처리단계(S400), 광섬유 다발 모듈의 출사면과 어레이 블록부재(300)의 입사면을 광학접합하는 광학접합단계(S500)를 포함할 수 있다.On the other hand, Figure 18 is a process diagram showing an embodiment of a method for manufacturing an optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention, and referring to Figures 1 and 17 of the optical fiber array structure for a high power fiber laser according to the present invention The manufacturing method is arranged after the optical fiber placement step (S100) and the optical fiber placement step (S100) of placing the optical fiber 10 in the optical fiber receiving groove 100a of the optical fiber receiving member 100 in which a plurality of optical fiber mounting grooves 100a are located. Optical fiber cover step (S200) for positioning the optical fiber cover member 200 covering the upper side of the optical fiber 10, the optical fiber by fixing the optical fiber support member 100 and the optical fiber 10 and the optical fiber cover member 200 with adhesive Optical fiber bundle modularization step (S300) to form a bundle module, a surface treatment step (S400) of polishing the exit surface of the optical fiber bundle module and the incident surface of the array block member 300 for optical bonding, and the exit surface of the optical fiber bundle module An optical bonding step (S500) of optically bonding the incident surface of the array block member 300 may be included.

광섬유 다발 모듈화단계(S300)는 광섬유 받침부재(100)의 광섬유 안착홈(100a)에 광섬유(10)를 안착시켜 에폭시 등의 광학용 접착제로 접착시키는 것을 일 예로 한다.The optical fiber bundle modularization step (S300) is an example in which the optical fiber 10 is seated on the optical fiber receiving groove 100a of the optical fiber supporting member 100 to be adhered with an optical adhesive such as epoxy.

또한, 광섬유 다발 모듈화단계(S300)는 광섬유(10) 상에 광섬유 커버부재(200)를 안착시켜 에폭시 등의 광학용 접착제로 접착시키는 것을 일 예로 한다.In addition, the optical fiber bundle modularization step (S300) is an example in which the optical fiber cover member 200 is mounted on the optical fiber 10 to be bonded with an optical adhesive such as epoxy.

면처리단계는 광섬유 다발 모듈의 출사면을 광학접합될 수 있도록 PV가 633/4(nm) 이하로 폴리싱 처리할 수 있다.In the surface treatment step, the PV can be polished to 633/4 (nm) or less so that the exit surface of the fiber bundle module can be optically bonded.

면처리단계는 어레이 블럭부재(30)의 입사면을 광학접합될 수 있도록 PV가 633/4(nm) 이하로 폴리싱 처리할 수 있다.In the surface treatment step, PV can be polished to 633/4 (nm) or less so that the incident surface of the array block member 30 can be optically bonded.

본 발명은 복수의 광섬유를 하나의 모듈로 구성하고 어레이 블록과 한번에 접합시켜 접합면의 높은 균일도를 획득할 수 있어 빔의 품질을 향상시키고, 발열문제를 저감시킬 수 있다. According to the present invention, a plurality of optical fibers may be configured as one module and bonded to an array block at a time to obtain high uniformity of a bonding surface, thereby improving beam quality and reducing heat generation problems.

본 발명은 복수의 광섬유(10)를 포함하는 광섬유 어레이 구조체를 제작하는 제조 공정을 간소화하여 생산성을 증대시키고, 불량률을 저감할 수 있다. The present invention simplifies the manufacturing process of manufacturing the optical fiber array structure including the plurality of optical fibers 10, thereby increasing productivity and reducing a defect rate.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be carried out by variously changing within a range not departing from the gist of the present invention, and it is revealed that it is included in the configuration of the present invention.

10 : 광섬유 100 : 광섬유 받침부재
100a : 광섬유 안착홈 110 : 베이스 받침부
120 : 광섬유 안착부 200 : 광섬유 커버부재
300 : 어레이 블럭부재 400 : 마이크로 렌즈부재
500 : 가이드 빔용 광원
10: optical fiber 100: optical fiber support member
100a: Optical fiber mounting groove 110: Base support
120: optical fiber mounting portion 200: optical fiber cover member
300: array block member 400: micro lens member
500: light source for the guide beam

Claims (19)

광섬유가 안착되는 복수의 광섬유 안착홈이 위치된 광섬유 받침부재;
상기 광섬유 받침부재의 상부 측에서 복수의 광섬유 안착홈에 안착된 각 광섬유의 상부를 덮어 광섬유 다발 모듈을 형성하는 광섬유 커버부재;
상기 광섬유 받침부재의 전면과 상기 광섬유 커버부재의 전면에 접착되는 어레이 블럭부재; 및
복수의 상기 광섬유 안착홈 중 적어도 어느 하나에 안착된 상기 광섬유에 연결되어 가이드 빔을 방출하도록 하는 가이드 빔용 광원을 포함하며,
상기 가이드 빔용 광원은 레이저 빔의 광축 정렬의 용도로 사용되기 위한 mW급의 가시광 파장의 광원이고,
상기 광섬유 받침부재는,
상면이 평면으로 형성되는 베이스 받침부; 및
상기 베이스 받침부 상에 돌출되게 위치되고 복수의 광섬유 안착홈이 폭방향으로 이격되게 위치되는 광섬유 안착부를 포함하고,
상기 광섬유 다발 모듈의 출사면인 상기 광섬유 받침부재의 전면, 상기 광섬유의 전면, 상기 광섬유 커버부재의 전면은 상기 어레이 블록부재와 광학접합을 위해 각각 폴리싱 처리되고,
상기 어레이 블럭부재의 입사면은 폴리싱 처리되어 폴리싱된 상기 광섬유 다발 모듈의 출사면인 상기 광섬유 받침부재의 전면, 상기 광섬유의 전면, 상기 광섬유 커버부재의 전면과 각각 반데르발스 힘(Van der Waals force)을 이용한 광학접합 방식으로 고정되며,
상기 광섬유 받침부재의 전면, 상기 광섬유의 전면, 상기 광섬유 커버부재의 전면, 상기 어레이 블럭부재의 입사면은 각각 반데르발스 힘(Van der Waals force)을 이용한 광학접합될 수 있도록 PV가 633/4(nm) 이하로 폴리싱 처리된 면을 가지고,
상기 어레이 블럭부재의 출력면에는 상기 광섬유에 대응되게 복수의 이격된 마이크로 렌즈부재가 위치되며,
상기 어레이 블럭부재는 레이저 빔의 y축 방향의 발산각을 조절하기 위해 출력면에 y축 방향으로 곡률을 적용하거나, 레이저 빔의 x축 방향의 발산각을 조절하기 위해 출력면에 x축 방향으로 곡률을 적용하는 것을 특징으로 하는 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
An optical fiber supporting member in which a plurality of optical fiber mounting grooves in which optical fibers are seated are located;
An optical fiber cover member covering an upper portion of each optical fiber seated in a plurality of optical fiber seating grooves at an upper side of the optical fiber supporting member to form a fiber bundle module;
An array block member adhered to the front surface of the optical fiber support member and the front surface of the optical fiber cover member; And
And a light source for a guide beam connected to the optical fiber seated in at least one of the plurality of optical fiber mounting grooves to emit a guide beam,
The light source for the guide beam is a light source of mW class visible light wavelength for use in alignment of the optical axis of the laser beam,
The optical fiber support member,
A base support portion having an upper surface formed in a plane; And
Includes an optical fiber seating portion which is located to protrude on the base support portion and a plurality of optical fiber seating grooves are spaced apart in the width direction,
The front surface of the optical fiber supporting member, the front surface of the optical fiber, and the front surface of the optical fiber cover member, which are the exit surface of the optical fiber bundle module, are respectively polished for optical bonding with the array block member,
The incidence surface of the array block member is polished and polished, and the front surface of the optical fiber supporting member, the front surface of the optical fiber, and the front surface of the optical fiber cover member, respectively, are van der Waals force. ) Is fixed by optical bonding method,
The front surface of the optical fiber support member, the front surface of the optical fiber, the front surface of the optical fiber cover member, and the incident surface of the array block member are PV 633/4 so that they can be optically bonded using Van der Waals force, respectively. (nm) or less with a polished surface,
On the output surface of the array block member, a plurality of spaced micro lens members corresponding to the optical fiber are positioned,
The array block member applies a curvature in the y-axis direction to the output surface to adjust the divergence angle in the y-axis direction of the laser beam, or in the x-axis direction to the output surface to adjust the divergence angle in the x-axis direction of the laser beam. A fiber array structure for a high power fiber laser, characterized by applying a curvature.
청구항 1에 있어서,
상기 광섬유 안착홈은 V홈형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 1,
The optical fiber mounting groove is an optical fiber array structure for a high-power optical fiber laser, characterized in that formed in the form of a V groove.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 광섬유 안착부가 상기 베이스 받침부 상에서 돌출되는 높이는 상기 광섬유 안착홈의 깊이보다 같거나 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 1,
The height of the optical fiber seating portion protruding on the base support portion is the same as or greater than the depth of the optical fiber seating groove.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 광섬유는 상기 광섬유 안착홈에 안착되어 접착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 1,
The optical fiber is an optical fiber array structure for a high-power optical fiber laser, characterized in that the optical fiber is seated and fixed to the optical fiber mounting groove.
청구항 8에 있어서,
상기 광섬유 커버부재는 상기 광섬유의 상부 측에 접착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 8,
The optical fiber cover member is fixed to the upper side of the optical fiber is fixed, characterized in that the optical fiber array structure for high-power optical fiber laser.
청구항 1에 있어서,
상기 광섬유 커버부재는 상기 광섬유 받침부재와 이격되게 위치되는 것을 특징으로 하는 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 1,
The optical fiber cover member is an optical fiber array structure for a high power optical fiber laser, characterized in that it is spaced apart from the optical fiber support member.
청구항 10에 있어서,
상기 광섬유 커버부재는 하부면이 평면으로 형성되어 평면인 상기 광섬유 받침부재의 상면과 나란하게 위치되는 것을 특징으로 하는 고출력 광섬유 레이저용 광섬유 어레이 구조체.
The method according to claim 10,
The optical fiber cover member has an optical fiber array structure for a high-power optical fiber laser, characterized in that the lower surface is formed in a flat surface and positioned parallel to the upper surface of the flat optical fiber support member.
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