KR940000721B1 - 광섬유와 그 광섬유 제조방법 및 광섬유를 포함하는 패키지 - Google Patents

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Description

광섬유와 그 광섬유 제조방법 및 광섬유를 포함하는 패키지

제1도는 중심에 첨두(cusp) 또는 함몰부를 가지는 종래의 에칭된 광섬유 렌즈의 개략도.

제2도는 본 발명의 한 실시예에 따라 형성된 에칭된 렌즈의 개략도.

제3도는 3 : 1 BOE와 아세테이트의 혼합물을 사용하는 본 발명의 한 실시예에 따라 렌즈가 형성된 광섬유의 결합 효율의 정상 확률 분포도.

제4도는 결합력을 제3도와 관련하여 설명되는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 렌즈가 형성된 광섬유와 광원(source)간의 간격 변동의 함수로서 도시한 그라프도.

제5도는 광섬유 외경(OD)의 에칭 속도가 온도 변화에 따라 어떻게 변화하는가를 나타내는 그라프도.

제6도는 에칭 과정시의 광섬유 외경이 감소함으로서 최대 결합 효율 ηmax가 변화하는지, 따라서 ηmax와 에칭 시간이 상호 어떻게 연관되는지를 보여주는 그라프도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,20 : 렌즈 12 : 첨두(함몰부)

22 : 제1원추체(절두 원추체) 24 : 제2원추체

[발명의 분야]

본 발명은 렌즈상 단부면을 가지는 광섬유 제조 기술 특히, 바람직한 렌즈 형상을 형성하기 위하여 습식 화학 에칭 작업을 이용하는 광섬유 렌즈 기술에 관한 것이다.

[종래 기술의 설명]

대부분의 광통신 시스템에 있어서는, 광섬유와 장치(예를들어, 레이저, LED광 다이오드 또는 다른 광섬유) 사이에서 광파 신호가 접속되어야만 한다. 대부분 종래 장치의 경우, 벌크 형태를 이루는 이산형 렌즈들(discrete lenses in bulk form)이 광섬유 전방에서 광통로에 삽입되어 광섬유의 코어 지역 안팎으로 신호를 연결한다. 이러한 장치의 경우, 성분 정렬(alignment of components), 벌크 광 성분의 크기, 신호손실, 전체 비용등의 문제가 있다.

이산형 렌즈요소를 광섬유의 단부면에 직접 접착(예를들어, 에폭시로 접착)한다고 하는 부분적인 해결책이 개발되었다. 이러한 해결책은 장치의 신호 손실과 전체 복잡성을 감축할 수 있다.

그러나, 렌즈를 광섬유에 접착하는 것과 연루된 작업은 시간 소모적이고 불필요하게 비용을 증가시킬 수 있다. 또한, 장기간에 걸쳐 접착부위가 점차 악화되어 렌즈가 오정렬 되거나 그 자체가 광섬유로부터 완전히 떨어질 수 있다.

에폭시 접착 렌즈 기술에 대한 한 대안은, 광섬유를 형성하는데 이용되는 별도로 도핑된 유리재가 가령 불화수소산 및 완충된 불화수소산과 같은 공히 플루오르를 기초로한 에칭 용액에 노출된 경우 다른 속도로 에칭된다고 하는 인식을 기초한다.

당업자들은 다양한 에칭 변수(예를들어, 강도, 시간, 온도)를 조절함에 의해, 예를들어, 클래딩(cladding)이 코어에 대해 적합하게 에칭(제거된)되면 노출된 돌기를 남길 수 있다는 것을 발견했다. 케이은 등의 Electronic Letters, 17(12) 400(1981)에 따르면 "돌기가 렌즈와 같은 특성을 가지는 회절상 물체(diffracting phase object)로서 작용한다. "(P. 401. col. 1) 그러나, 그 렌즈를 중심에서 함몰부를 가져서 단지 35%의 결합 효율을 나타낸다. 이에 대해서는 피.케욘의 미합중국 특허 제4,406,732호를 참조하기 바란다.

전술의 두 인용 자료 모두에서는, 순수 실리카 코어와 붕소로 도핑된 클래딩을 가지는 MCVD 단일 모드 광섬유상에 렌즈를 형성하는데 40% 농도의 불화수소산이 사용됐다. 카와치 등의 Electronic Letters 18(2), 71(1982),에 따르면, 함몰부로 인해 고품질 마이크로렌즈를 얻을 수 없는 것으로 인식되었다. 여기에는 Ge가 도핑된 코어와 순수 실리카 클래딩을 가지는 VAD 단일 모드 광섬유의 단부상에 메사 또는 "원추체"(제1도)를 형성하기 위해 완충된 불화수소산(buffered hydrofluoric acid)을 사용하는 것을 설명하였다. 화염 폴리싱(fire polishing)은 메사(masa) 또는 원추체를 "원형"마이크로렌즈(P. 71, col. 2)로 전환하지만 접속 효율 또는 재생 성능이 입증된 바 없다.

상술한 바와 같은 에칭 및 화염 폴리싱 기술은 광섬유내에서 코어 배열의 어떤 편차에 관계없이 렌즈를 코어와 자연적으로 정렬시킨다. 또한, 에칭 직후의 렌즈 형상은, 그 형상이 어떠하든 상관없이 뒤이은 화염폴리싱중의 표면 장력의 효과로 인하여 그 형상이 구형으로 전환하기 때문에 그리 중요한 것은 아니다.

광섬유 렌즈를 형성하는 화학 에칭 방법이 실행 가능한 대안이기는 하지만, 비교적 낮은 결합 효율(약 40 내지 50%의 η)과 화염 폴리싱 작업을 세심하게 제어해야 할 필요성을 포함한 몇가지 문제가 있다. 아울러, 화염 폴리싱은(예를들어, 광섬유상에 플라스틱 코팅이나 에폭시가 존재하거나, 작업을 함에 있어 단지 짧은 광섬유 스터브만 이용할 수 있는) 다른 처리공정과 양립할 수 없는 경우가 빈번하다.

최근, 에이치.가포아리-쉬라즈의 Optical and Quantum Electronics 20, 493(1988)에서는, 완충된 불화수소산을 이용하여, Ge가 도핑된 코어와 순수 실리카 클래딩을 가지는 알루미늄 코팅 VAD 단일 모드 광섬유의 단부에 원추형 마이크로렌즈를 형성하였다. 약 3dB의 최소 결합 손실이 보고되었는데, 이는 50% 미만의 결합 손실에 해당한다. 상기 실험에서 발명자는 화염 폴리싱을 사용하지 않고도 원형 마이크로렌즈를 형성할 수 있는 가능성을 명백히 인식하고 있다.

그러므로, 종래의 렌즈 형성 기술 분야에 있어서는, 임계적이고 극한적인 제조작업을 포함하지 않아야 하고, 화염 폴리싱을 요하지 않으며, 50% 이상의 결합 효율을 반복적으로 성취할 수 있어야 한다고 하는 필요성이 미해결 상태로 남아있다.

[발명의 요약]

종래 기술에서 미해결 상태의 문제점은 렌즈가 형성된 단부면을 가지는 광섬유 제조 기술, 특히, 바람직한 곡률의 렌즈를 형성하기 위하여 습식 화학 에칭 작업을 이용하는 광섬유 렌즈 형성 기술인 본 발명의 한가지 태양에 의해 해결된다.

본 발명의 다른 특징은, 광섬유의 에칭 단계 및 도핑 윤곽의 변수에 의존하여 여러가지 바람직한 렌즈 형상을 형성할 수 있는 능력, 광섬유의 외경을 측정함에 의해 단부 지점(end point)을 탐지할 수 있는 능력 및, 전기도금 작업에 의해 광섬유를 금속화하는 능력을 포함한다.

일반적으로, 본 발명은 에칭 용액에 노출될 때 각기 제1 및 제2속도도 에칭되는 제1 및 제2부분들을 가지는 광섬유를 제공하는 단계를 포함하는바, 본 발명은 상기 두 부분들을 상기 에칭 용액과 동시에, 상기 지칭 속도중 적어도 하나를 다른 에칭 속도와 관련하여 변경시키는 처리제(treating agent)에 노출시키는 것을 특징으로 한다.

상기 부분들은 코어와 클래딩 같은 광섬유 단부면의 어느 두 지역일 수 있다. 예시한다면, 상기 처리제는 그 자체로는 광섬유를 현저히 에칭하지 않는 산(예를들어, 아세테이트를 기초로한 산 또는 구연산을 기초로한 산)이다.

본 발명의 특징은 에칭 용액과 처리제의 혼합물이, 여러가지 다른 조성의 다양한 광섬유로 렌즈를 형성할 수 있도록 하는 추가적인 자유도를 제공한다는 것이다.

그와 같은 렌즈 형성 능력은 불균일하게 도핑된 코어 및, 비록 우연한 것이기는 하지만, 주요 광섬유 제조 방법(CVD 및 MCVD)의 공통적인 가공 결함을 갖는 광섬유상의 렌즈를 형성함에 있어 특히 중요하다. 이미 주지된 바와 같이, 그와 같은 광섬유의 단부상에 형성된 렌즈는 대체로 원추형 형상이지만, 바람직하지 못하게, 코어 중심부가 주변부에 비해 너무 빠르게 에칭되기 때문에 원추정점이 그곳에 형성되는 첨두 또는 함몰부(제1도)에 의해 제거된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 에칭 용액과 동시에, 주변부에 비하여 중심부의 에칭 속도를 변경하는 처리제에 광섬유를 노출시킴으로써 중심부의 에칭 속도가 늦춰진다.

실시예에서 에칭 용액은 플로오르를 기초로한 에칭 용액(예를들어, 완충된 불화수소산)을 포함하고, 처리제는 산(예를들어, 아세테이트 또는 구연산)을 포함한다. 이러한 에칭 기술에 의하면 단일 모드 광섬유상에 원추가(θ₁)을 가지는 제1의 절두 원추체((frustum)와, 그 원추체의 정상부에 원추각(θ₂)(단, θ₂<θ₁)을 가지는 제2원추를 포함하는 독특한 일체형 렌즈을 형성한다. 상기 렌즈 형상은 약 80%의 평균 결합 효율을 이끌어냈는바, 본 발명의 방법은 매우 좁은 통계적 분포(즉 ±2% 이하의 표준 편차)의 결합 효율을 실현했다.

상기 특징은 모두 에칭 변수(예를들어 시간, 온도, 농도)의 선택에 있어서의 융통성과 함께 고도의 생산성을 갖는 공정을 지향하고 있다.

원추라는 표현은 삼각형 단면을 의미하지만, 실제에 있어서 필요하다면 원추의 측부가 다소 만곡(오목 또는 볼록)될 수도 있다. 그와 같은 만곡부는 반사 작용을 감소시키고 결합 효율을 향상시키는데 유용할 수도 있다.

상술한 독특한 렌즈 형상은 본 발명의 다른 한 태양으로서, 광전 장치(예를들어 레이저, 광다이오드 또는 다른 광섬유)를 포함하고, 그 광전장치에 광섬유의 단부가 결합되며, 그 광섬유 단부상에 일체형 렌즈가 형성된 광전 조립체에 있어서, 원추가(θ₁)을 가지는 제1원추대와 그 원추대의 정상부위의 원추각(θ₂) (단, θ₂<θ₁)을 가지는 제2원추체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전조립체와 관련된다.

그러나, 제조 관점에서 본 발명의 다른 태양은, 에칭 방법의 단부 지점이 시간 측정에 의해서든 또는 직접 렌즈 형상을 관찰하는 것에 의해서든 조정할 필요가 없다고 하는 발명자들의 인식에서 출발한다(이는, 단부 지점이 매우 작고 심지어 판단시의 작은 오차조차도 렌즈 형상에서는 큰 편차를 초래할 수 있기 때문이다). 오히려, 단부 지점이 광섬유의 훨씬 더 큰 외경(OD)을 조정함으로써 결정될 수 있다는 것을 알았다. 에칭 과정동안에 점차로 감소하는 외경이 예정 치수에 도달하던 에칭은 종결되고 소정 렌즈 형상이 확보된다.

또다른 실시예는 렌즈가 형성된 광섬유상에 금속층을 형성하는 것에 관한 것이다. 특히, 광섬유의 외면상에는, 에칭 용액과 비교적 고농도의 처리제의 혼합물에 광섬유를 노출시킴에 의해 매트 피니시(matte finish)가 형성된다. 그후, 광섬유는 금속이 전착되어 매트 피니시가 적합한 접착성을 부여하는 효과가 있다. 그후 광섬유의 단부에는 상술한 바와 같이 렌즈가 형성될 수 있다. 상기 도금 절차는 금속을 부착하기 위해 금속 세라믹을 광섬유상에 스퍼터링 또는 화염 가공법을 사용하는 종래 기술보다 훨씬 간단하고 경제적이다. 또한, 전착은 현재 이용되고 있는 스퍼터링보다 더 균일한 층을 형성한다.

에칭으로 형성된 종래의 많은 광섬유 렌즈에서의 결합 효율의 문제는 부분적으로 코어의 극단 중심부에서 형성되는 첨두 또는 함몰부에 기인될 수 있는 것으로 판명되었다.

제1도는 렌즈(10)의 끝에 형성된 에칭된 함몰부(12)를 도시하는 단일 모드 광섬유 단부의 개략도이다.

광섬유가 튜브 붕괴에 의하여 형성되는 경우, 예비성형체(preform)의 중앙 지역은 훨씬 더 낮은 농도의 도핑제를 가지는 것으로 판명되었다(즉, 중심 지역은 도핑되지 않은 실리카 유리로 구성된다). 인발 형성된(drawn) 광섬유는 동일 특성을 가질 것이다. 렌즈 형성즐 위하여, 상기 형태의 광섬유가 종래의 완충된 산화 에칭 용액(BOE : Buffered Oxide Etchant)에 노출되는 경우, 코어의 극단 중심부에서 도핑되지 않은 실리카 물질은 코어의 도핑된 주변 지역보다 훨씬 더 빠른 속도로 에칭된다. 에칭 속도차는(렌즈가 형성되는) 코어의 중심부에 함몰부를 초래하고, 그 함몰부는 다시 상대적으로 낮은 결합 효율(전형적으로 약 50% 이하)을 초래하게 된다.

상기 문제에 대한 검토 결과의 해결책을 개괄하면, 주변부에 대하여 코어의 중심부의 에칭 속도를 늦추기 위하여 에칭 용액에 처리제를 부가하는 것이다. 처리제는 중심부에 바람직하게 결합할 수 있으며, 그리하여 어느 정도 에칭 용액을 마스킹하여 에칭 속도를 늦춘다. 적절한 처리제는 산(예컨대, 아세테이트 또는 구연산)을 포함하는바, 이들 산은 그 자체로서는 광섬유를 심각하게 에칭하지 않는다.

전술한 바와 같이, 처리제가 존재하면 여러가지 다른 조성의 다양한 광섬유에 렌즈를 형성할 수 있도록 하는 추가적인 자유도를 제공한다.

[예 I]

본 예는 BOE와 아세테이트의 혼합물을 이용하여 광섬유의 단부상에 렌즈를 형성하는 것에 대하여 설명한다.

광섬유 자체는 8μm 코어와 125μm 외경(OD)을 가지는 표준 스텝 인덱스 형의 가압된 클래딩 MCVD 단일 모드 실리카 광섬유였다. 코어는, 중심 코어 지역이 주변 코어 지역보다 훨씬 낮은 도핑 농도를 가지도록 Ge로 도핑됐다. 클래딩은 P 및 F로 도핑된 내부 클래딩 층과 필연적으로 도핑되지 않은 외부 클래딩을 포함했다.

광섬유의 단부를 평탄하게 절단하여 3 : 1 BOE와 99% 아세테이트을 같은 부피 비율(equal pars by volume)로 함유하는 20℃의 혼합물에 80분 동안 침지했다. BOE는 부피로 1부의 49% HF와 3부의 40% NH₄F를 함유했다. 그결과, 함몰부나 첨두가 형성되지 않았다. 그 대신에, 에칭 방법은 제2도의 개략도로 나타낸 이중 원추형 형상을 가지는 독특한 렌즈(20)를 형성했다. 렌즈(20)는 원추각(θ₁)을 가지는 제1의 절두 원추체(22)와 그 원추체 정상부에 배치된 원추각(θ₂)(단, θ₂<θ₁; 예를들어 θ₁=50° 및 θ₂=20°)을 가지는 제2원추체(24)를 포함한다.

도시한 바와 같이, 제2원추체의 기부는, 필수적인 것은 아니지만, 제1원추체의 상부와 동일 범위까지 연장한다.

다른 BOE 조성물(예를들어 3 : 1 내지 7 : 1)도, 비록 다른 혼합 온도 또는 처리제 농도가 필요할지라도, 필적할만한 결과를 산출할 수 있음을 예측할 수 있다.

약 2600 내지 2700μW의 광출력을 방사하는 공지된 피복 메사 매립형 헤테로구조체(CMBH; covered mesa buried heterostructure) InP/InGaAsP 레이저로부터의 1.3μm의 빛이 렌즈를 거쳐 광섬유에 결합됐다. 렌즈는, 종래의 화염 폴리싱 작업같은 다른 렌즈형성 작업을 필요로 하지 않고, 표준 편차 ±2%의 약 78%의 평균 결합 효율을 나타내는 것으로 판명됐다.

본 발명의 이러한 특징은 일관된 품질과 고수율을 제공하는 것을 한가지 목적으로 하는 제조 환경에서 특히 중요하다.

특히, 제3도는 본 실시예에 따라 렌즈가 형성된 통계적으로 많은 수의 광섬유에 대한 결합 효율(η)의 정상 확률 도표이다. 데이타는, 본 발명의 렌즈가 형성된 광섬유는 전체적으로 높은 결합 효율(평균 78%) 및 좁은 통계적 분포를 가진다.

본 발명의 방법을 반복한 계속된 실험은 약 80% 이상의 평균 결합 효율과 유사한 표준 편차를 산출했다.

[예 II]

예I에서 설명된 바와 같은 광섬유와 에칭 용액 혼합물을 사용하여, 20℃에서, 복수의 광섬유에 대하여 에칭 시간을 70 내지 85분까지 변화시켰다. 렌즈가 형성된 광섬유에 대해 제4도에 도시한 형태의 곡선은, 상술한 바와 같이, 레이저와 광렌즈 사이의 축방향 거리 변화(△z)의 함수로서 CMBH 반도체 레지더에 대한 결합 효율의 변화를 결정하도록 도표화되었다.

70 내지 80분의 에칭 시간에 대하여, 렌즈가 형성된 모든 광섬유의 결합 출력이 얻어졌지만, 적합한 에칭시간은, 사용된 특정 에칭 용액 조성에 따라, 15 내지 150분의 범위이다.

이 데이타는 측정에 사용된 특정의 렌즈가 형성된 광섬유에 따라, 약 4 내지 8μm의 △z에 대하여 약 65% 내지 80%의 최대 결합 효율이 초래됐음을 보여줬다.

[예 III]

예I에 설명한 광섬유와 3 : 1 비율의 BOD를 사용하여 20℃에서 99% 아세테이트의 부피 퍼센트는 40% 내지 75%까지 변동시켰다. 약 40 내지 55% 아세테이트은 수용할 수 있는 렌즈를 형성하지만 약 55% 이상에서는 유리 광섬유가 매트 피니시를 나타내기 시작하는 것을 발견했다.

[예 IV]

예I에 설명한 광섬유와 에칭 용액 혼합물을 사용하여 온도를 20°내지 30℃이상 상승시킨 반면에 해당 에칭 시간은 150 내지 15분의 범위에 걸쳐 변동시켰다. 일반적으로 온도가 높을수록 해당시간은 짧다.

제5도에 도시한 바와 같이 광섬유 외경의 에칭 속도는 약 0.165μm/분 내지 0.3μm/분까지 변동됐다. 또한, ηmax는 20℃에서 75%, 25℃에서 72%와 30℃에서 68%까지 온도 증가와 함께 감소했는바, 에칭 속도가 10℃의 온도 변화만으로 두배로 된다는 사실에도 불구하고 ηmax는 거의 동일 외경(예를들어 102μm±1μm)에서 발생한다. 이 데이타는 방법의 안정성을 증명한다. 광섬유 외경은 소정 렌즈 형상 혹은, 그에 상당하게, 최대 결합 효율이 확보되었음을 나타내는 신뢰성 있는 예측수단(predictor)로서의 역할을 한다.

[예 V]

예I에 설명한 광섬유를 사용하고, 구연산을 하기 조건의 아세테이트과 대체하였다. 즉, 구연산 결정 50g과 물 100m1로 100m1의 용액을 만들었다. 이 용액을 3:1 BOE에 부가하여 50% 구연산과 50%의 3 : 1 BOE의 혼합물을 만들었다. 실시된 실험을 통해서 렌즈가 형성된 광섬유가 필적할만한 표준 편차로서 유사한 렌즈 형상 및 약간 더 높은 평균 결합 효율(약 82%)을 가지는 것으로 판명됐다.

구연산은 매우 순해서 (액체 이상의 낮은 증기압) 에칭조(etching bath) 표면위에 노출되는 광섬유 또는 에칭 장치 부분을 침식하지 않는다고 하는 부가적 장점이 있다.

[예 VI]

예V의 절차에 뒤이어, 다른 구연산의 양과 다른 에칭 시간, 즉, 125g의 구연산과 56분의 에칭 시간, 75g의 구연산과 60분의 에칭 시간에 대해서도 유사한 결과가 얻어졌다. 일반적으로, 처리제로서의 구연산은, 다양한 여러가지 형태의 광섬유에 대해 80% 결합 효율이 얻어졌기 때문에, 매우 바람직한 것으로 판명됐다.

본 발명의 다른 한 태양은, 금속화된 광섬유가 금속 패키지내의 개구내로 삽입되어 납으로 봉합되는 밀봉 패키지지 관한 것이다. 특히, 매트 피니시는, 예III에서 설명된 바와 같이 아세테이트의 농도가 비교적 높은 3 : 1 BOE와 아세테이트의 혼합물에 노출됨으로서 광섬유의 외표면상에 형성된다. 가령 N1 및 Au 같은 금속층을 도포하기 위해 표준 전기 도금조에 피복된 광섬유(textured fiber)가 침지된다. 그후 상술한 광섬유의 단부상에 렌즈가 형성될 수 있다. 금속층은, 예를들어, 납점에 의한 밀봉 시일을 형성하는데 사용될 수도 있다.

본 발명의 또다른 태양은 렌즈 에칭 공정에서의 단부 지점 검출에 관한 것이다. 렌즈 자체가 코어(예를들어 단일 모드 광섬유를 위해<10μm)치수 정도의 치수를 가지는 것으로 가정하면, 직접 렌즈 크기를 측정하는 것은 극히 신뢰성이 없는바, 환언하면 측정시의 작은 에러라도 작은 렌즈 치수에 대하여는 커다란 비율의 에러가 될 것이다. 대신에, 광섬유 외표면이 단부면과 동시에 에칭되기 때문에(제6도), 경험적으로 볼때 광섬유 외경은 바람직한 렌즈 형상과 관련된다.

상기 상관관계는 바람직한 렌즈 형상에 상응하는 예정된 외경과 관계된다. 그러므로, 에칭은 예정된 외경에 도달하면 정지된다. 특정 외경(예를들어, 100μm)이 렌즈(예를들어, 8μm)보다 훨씬 크기 때문에, 이 공정은 측정시외 에러에 대해 훨씬 더 큰 허용 공차를 가진다.

상술한 구성은 단지 본 발명은 원리의 용례를 보여주기 위하여 구체화될 수 있는 여러가지 가능한 실례를 예시한 것에 불과하다는 점을 이해하기 바란다. 당업자라면, 본 발명의 기술적 사상 및 범위에서 벗어나지 않더라도 본 발명의 원리에 따라서 다수의 변형 구조를 창작할 수 있다. 특히, 전술한 내용이 종래의 단일 모드 광섬유상의 렌즈 형성을 강조하였지만 다중 모드 광섬유, 이산형 이상 광섬유(dispersion-shifter fiber) 또는 편광 유지 광섬유에도 적용될 수 있다.

또한 결합 효율과 정렬 허용 공차 사이에 절충점(trade off)이 존재하는 바, 즉, 일반적으로 고결합 효율은 타이트한 정렬(작은 허용 여유)이 요구되며, 그 반대도 역시 같은 것으로 이 분야에 공지되었다. 물론 타이트한 정렬은, 특히, 환경조건(예를들어, 온도변화)이 문제가 되는 고도의 기계적 안정성을 제공하도록 설계된 패키지를 의미한다. 그와 같은 패키지를 반복적으로 제조하기란 극히 곤란하기 때문에, 경우에 따라서는, 정렬 및 제조가 쉽도록 하는 대신에 결합 효율을 어느 정도 희생하는 것이 바람직할 수도 있다.

본 발명은, 렌즈 형상이 종래기술(예를들어, 40 내지 50%)보다 모두 높은 비교적 넓은 범위의 결합 효율(예를들어, 65 내지 80%)내에서 예정값을 제공하도록 조정될 수 있기 때문에, 그와 같은 절충에 특히 적합하다.

그러므로, 본 발명은 설계자에게 비교적 높은 결합 효율을 선택할 수 있고, 아울러, 수용가능한 허용 공차의 패키지를 설계할 수 있도록 한다. 선택된 특정 결합 효율에도 불구하고 본 발명이 좁은 통계적 분포를 가지는 렌즈가 형성된 광섬유를 제조한다는 사실이 상기 잇점에 더해진다.

Claims (16)

1. 에칭 용액에 노출될 때 각각 제1 및 제2속도로 에칭되는 제1 및 제2부분을 가지는 광섬유를 제공하는 단계와, 상기 두 부분들을, 상기 에칭 속도의 적어도 하나를 다른 에칭 속도에 대하여 변경시키는 처리제 및 에칭 용액에 동시에 노출시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1부분은 상기 광섬유의 코어의 중심부를 포함하며, 상기 제2부분은 상기 코어의 주변부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 코어의 중심부가 상기 주변부보다 낮은 도핑 농도를 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조 방법.
4. 제3항에 있서서, 상기 광섬유의 단부면에 렌즈를 형성할 목적으로, 상기 중심 부분이 상기 에칭 용액에 노출되면 상기 주변부보다 더빠른 속도로 에칭되어 상기 렌즈 중심에 함몰부를 형성하게 되지만, 상기 처리제에 노출된 경우, 상기 중심부의 에칭 속도가 늦춰져서 상기 함몰부를 형성치 않는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조 방법.
5. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 광섬유가 단일 모드 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조 방법.
6. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 처리제는, 스스로 상기 광섬유를 과도하게 에칭하지 않는 산을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조 방법.
7. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 에칭 용액은 플루오르를 기초로한 에칭 용액을 포함하며, 상기 처리제는 아세테이트를 기초로한 산 또는 구연산을 기초로한 산을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 에칭 용액은 H₂O, NH₄F 및 HF를 포함하며, 상기 처리제는 아세테이트을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 에칭 용액은 H₂O, NH₄F 및 HF를 포함하며, 상기 처리제는 구연산을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 광섬유은 도핑된 코어 지역, 도핑된 내부 클래딩층 및 도핑되지 않은 외부 클래딩층을 포함하며, 상기 광섬유의 단부부분은 완충된 불화수소산과, 아세테이트 및 구연산으로 구성된 그룹으로부터 선택된 처리제와의 혼합물에 노출되어, 코어 지역과 클래딩층을 에칭하기에 충분한 예정 시간동안 지속적으로 에칭됨으로써 코어 지역 상에 렌즈 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조 방법.
11. 광전 장치(optoelectronic device)와, 일단부에 일체형 렌즈를 구비하여 그 단부가 상기 광전 장치에 결합되는 광섬유를 구비하는 광전 패키지에 있어서, 상기 렌즈는 원추각(θ₁)을 가지는 제1원추체와, 상기 제1원추체상에서 원추각(θ₂)(θ₂<θ₁)을 가지는 제2원추체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 패키지.
12. 제11항에 있어서, 상기 제2원추체의 기부는 상기 제1원추체의 상부와 필수적으로 동일한 범위까지 연장되는 것을 특징으로 하는 광전 패키지.
13. 제11항에 있어서, 상기 광섬유의 코어가 중심부와 주변부를 가지며, 상기 중심부가 주변부보다 더 낮게 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 패키지.
14. 일체형 렌즈를 구비하는 단부부분을 가지는 광섬유에 있어서, 상기 렌즈는 원추가(θ₁)을 가지는 제1원추체와, 상기 제1원추체상에서 원추각(θ₂)(θ₂<θ₁)을 가지는 제2원추체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유.
15. 제14항에 있어서, 제2원추체의 기부는 상기 제1원추체 상부와 필수적으로 동일 범위까지 연장하는 것을 특징으로 하는 광섬유.
16. 제14항에 있어서, 상기 광섬유의 코어가 중심부와 주변부를 가지며, 상기 중심부가 주변부 보다 더 낮게 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 광섬유.

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