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KR20030025912A - 광 도파관 렌즈 및 그 제조방법 - Google Patents

광 도파관 렌즈 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20030025912A
KR20030025912A KR1020027012277A KR20027012277A KR20030025912A KR 20030025912 A KR20030025912 A KR 20030025912A KR 1020027012277 A KR1020027012277 A KR 1020027012277A KR 20027012277 A KR20027012277 A KR 20027012277A KR 20030025912 A KR20030025912 A KR 20030025912A
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optical waveguide
optical
waveguide
diameter
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벤카타 에이. 바가바투라
존 힘맬레이치
절카 우크라인시크
그레고리 이. 윌리암스
Original Assignee
코닝 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 광섬유(20)의 말단부에 균일한 유리 렌즈 블랭크를 융합하는 단계, 테이퍼진 종단을 갖는 광섬유에 부착된 세그먼트를 두개의 세그먼트로 분할하도록 렌즈 블랭크에 열을 가하고 장력을 가하는 단계, 및 구형 렌즈(18)가 형성되도록 그 연화점 이상으로 렌즈 블랭크에 열을 가하는 단계에 의해 형성된 구형 렌즈(18)에 관한 것이다. 렌즈 블랭크는 광섬유(12)의 코어보다 낮은 연화점을 갖는 4 몰 퍼센트 붕규산 유리로 제조된다. 렌즈 부재는 광섬유에 인접한 목부(16)를 포함하며, 그 단면 크기는 광섬유(12)의 직경보다 실질적으로 더 크고 구형 렌즈(18)의 직경보다 실질적으로 더 작다.

Description

광 도파관 렌즈 및 그 제조방법{OPTICAL WAVEGUIDE LENS AND METHOD OF FABRICATION}
광 통신에서의 발전은 빛이 하나 이상의 광학 장치를 통과하거나 서로 영향을 미치는 자유공간을 통해 광섬유로부터 또는 광섬유로 전송되는 것과 관련된 광 컴포넌트에 대한 괄목할 만한 요구를 생성하고 있다. 수동 및 능동 광학 장치가 광범위하게 다양하며, 일부 단순한 예로서는 박막 필터 또는 복굴절 소자가 있고, 좀더 복잡한 예로서는 큰 스케일의 3차 스위치 패브릭스(fabrics)가 있다. 자유공간 광 컴포넌트를 위한 또다른 사용은 레이저 다이오드로부터 광섬유로 광을 주입하는 것, 자유공간을 통해 하나의 광 필터에서 다른 것(예, 증폭기 필터)으로 광을 전송하는 것, 광섬유에서 검파기로 광을 발사하는 것을 포함한다.
광의 자유공간 전송을 활용하는 광 컴포넌트에서(때로는 마이크로 광학 컴포넌트라 함), 종종 광빔은 광섬유의 노출된 종단으로부터 거의 평행 광빔으로 확장 및 콜리메이트되거나, 반대로 확장된 빔으로부터 소정의 입사각으로 광섬유의 종단으로 주입될 수 있는 협소한 빔으로 집속된다. 그밖의 기능이 광섬유로 들어오거나 빠져나가는 광빔 상에서 수행되는 동안, 콜리메이팅 및 집속은 마이크로 광학 컴포넌트에서 가장 통상적으로 접하게 되는 기능이다.
광 통신을 위해 요구되는 스펙내에서 콜리메이팅 또는 집속 기능을 이루기 위하여, 변화하는 방사상 굴절률 프로파일을 채택한 실린더 형상의 경사 인덱스(GRIN; cylindrically-shaped gradient-index) 렌즈는 종래의 대안으로 가장 효과적이다. 그러나, 상업적으로 가능한 GRIN 렌즈는 고가이고, 제조가 어려우며, 광 컴포넌트를 조정하고 정렬하고 조립하는데 있어서 불이익을 제공한다.
광 컴포넌트를 위한 콜리메이팅 또는 집속 렌즈를 제조하는 여러 다른 방법이 알려져있다. 축을 이루는 GRIN 렌즈, 구형 또는 구형 렌즈 표면을 갖는 유리 렌즈 및 성형된 폴리머, 합성 또는 복잡한 렌즈 소자, 열 확장 또는 분산과 같은 공정에 의해 형성된 전체 렌즈를 구비한 광섬유, 및 볼 렌즈는 많은 대안들에 속해 있다.
광섬유의 종단에 부착된 큰 직경의 콜리메이팅 또는 집속 렌즈를 생산하는 한가지 특징은 광섬유의 종단으로 실린더 유리 막대를 융합시키는 단계, 표면 장력을 이용하여 구형 렌즈로 점성의 용해된 유리를 형성하도록 그 연화점 이상으로 막대에 열을 가하는 단계를 포함한다. 이러한 결과로 형성된 렌즈는 일반적으로 광섬유와 동일한 직경의 실린더 단면, 및 더 큰 직경의 구형 단면을 가질 것이다. 광섬유의 종단을 빠져나가는 광빔은 물질의 굴절률에 좌우되는 비율로 렌즈의 실린더부에서 확장할 것이며, 구형 렌즈 표면과 그 둘러싸는 공기 사이에서 굴절될 때까지구형부를 통해 계속하여 확장될 것이다. 확장된 빔 또는 콜리메이트된 빔은 렌즈 표면으로부터 동작 거리에서 평행광빔에 가깝지만, 사실상 렌즈 표면 증가로부터 초기 변위로써 점진적으로 감소하는 빔 웨이스트의 영역을 갖는다. 이러한 기술에 따라 제조된 구형 섬유 렌즈는 10 ㎛ 코어의 표준 125 ㎛ 직경 단일 모드 광섬유에서 200 ㎛의 곡선 반경을 가지는 렌즈의 출구면에서의 약 80 ㎛의 확장된 빔 직경까지 가우시안 분산에 의한 빔 확산을 제공하며, 렌즈 표면으로부터 0.65 mm 위치된 빔 웨이스트에서 약 30 ㎛ 빔 직경으로 빔을 집중시킨다. 약 350 ㎛ 반경의 곡선까지 갖는 구형 섬유 렌즈에 대해, 약 120 ㎛까지의 빔 직경은 렌즈 표면으로부터 약 4.5 mm 떨어진 빔 웨이스트에서 이루어질 수 있으며, 광 컴포넌트내 사이에 배치된 광학 장치를 갖는 한쌍의 콜리메이팅 렌즈 사이의 9 mm 분할을 의미한다.
본 발명은 광 컴포넌트에서 자유공간을 가로지르는 광빔을 콜리메이팅 또는 집속하는데 사용되는 광 도파관 렌즈에 관한 것으로, 특히 광섬유의 말단부에서 형성되는 구형 렌즈에 관한 것이다.
도 1은 각각의 광 도파관이 목부 및 구형 렌즈부를 갖는 렌즈 부재에 단단히 고정되고, 목부는 광 도파관의 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기를 가지는 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제1실시예를 도시하는 확대도이고,
도 2는 일정한 거리를 둔 한쌍의 광 도파관이 렌즈 부재에 단단히 고정되고,유사한 방법으로 목부는 각각의 광 도파관의 직경 또는 그 조합된 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기를 가지는 본 발명의 광 도파관 렌즈의 선택적인 실시예를 도시하는 확대도이며,
도 3은 평행하게 인접한 한쌍의 광 도파관이 제한된 직경부를 따라 함께 단단히 고정되어 렌즈 부재에 광학적으로 결합되고, 유사한 방법으로 목부는 광 도파관의 직경 또는 제한된 직경부보다 실질적으로 더 큰 단면 크기를 가지는 본 발명의 광 도파관 렌즈의 선택적인 실시예를 도시하는 확대도이고,
도 4는 광 도파관이 약 125 ㎛의 직경을 갖고, 목부가 약 200 ㎛의 단면 크기를 가지며, 렌즈 부재의 구형부가 약 400 ㎛의 직경을 갖고, 투사빔의 모드 필드 직경이 빔 웨이스트에서 약 50-100 ㎛로 측정되는, 도 1에 도시된 광 도파관 렌즈의 실시예를 도시하는 확대도이며,
도 5는 광 도파관이 약 125 ㎛의 직경을 갖고, 렌즈 부재의 목부가 200-250 ㎛ 사이의 단면 크기를 가지며, 렌즈 부재의 구형부가 1 mm 정도의 직경을 갖고, 투사빔의 모드 필드 직경이 빔 웨이스트에서 약 100-250 ㎛로 측정되는, 도 1에 도시된 광 도파관 렌즈 실시예를 도시하는 확대도이고,
도 6은 광 도파관이 약 125 ㎛의 직경을 갖고, 렌즈 부재의 목부가 200-300 ㎛ 사이의 단면 크기를 가지며, 렌즈 부재의 구형부가 2 mm 정도의 직경을 갖고, 투사빔의 모드 필드 직경이 빔 웨이스트에서 300 ㎛보다 더 크게 측정되는, 도 1에 도시된 광 도파관 렌즈의 실시예를 도시하는 확대도이며,
도 7은 렌즈 부재(14)의 기하학적인 크기를 추정하는데 사용되는 도 1에 도시된 광 도파관 렌즈의 실시도이고,
도 8은 광빔이 목부와 구형 렌즈부 내에서 광 도파관으로부터 뻗어나가서 구형 렌즈 표면에서 굴절되어, 전파하는 광빔의 직경이 빔 웨이스트 방향으로 집중되는 것을 도시하는 도 1에 도시된 광 도파관 렌즈의 실시도이며,
도 9는 광 도파관 렌즈 사이로 전파하는 광빔 및 빔 웨이스트에 배치된 광학 장치와 함께, 도 1에 도시된 한쌍의 광 도파관 렌즈의 실시도이고,
도 10은 광 도파관이 정렬되어 렌즈 블랭크에 대하여 근접하게 접근시키는, 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제1단계를 도시한 것이며,
도 11은 광 도파관이 렌즈 블랭크에 단단히 고정되는, 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제2단계를 도시한 것이고,
도 12는 열원이 렌즈 블랭크를 따라 시작 지점으로 물러서는, 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제3단계를 도시한 것이며,
도 13은 렌즈 블랭크가 분할되어 테이퍼진 종단을 형성하는, 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제4단계를 도시한 것이고,
도 14는 렌즈 부재의 구형부를 형성하도록 렌즈 블랭크의 테이퍼진 종단에 그 연화점 이상으로 열을 가하는, 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제5단계를 도시한 것이며,
도 15는 렌즈 부재가 목부 및 구형 렌즈부를 포함하고, 광학적으로 도파관에 일체형으로 연결되는, 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제5단계를 도시한 것이고,
도 16은 광 도파관이 동공을 통해 페룰에 삽입되고 렌즈 블랭크에 대하여 정렬되어 근접하게 접근하는, 페룰을 구비한 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제1단계를 도시한 것이며,
도 17은 렌즈 부재가 렌즈 블랭크로 제조되는, 페룰을 구비한 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제2단계를 도시한 것이고,
도 18은 광 도파관이 페룰의 동공을 통해 수축되어 렌즈 부재가 페룰에 접촉되어 페룰에 대하여 적소에 단단히 고정되는, 페룰을 구비한 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제3단계를 도시한 것이며,
도 19는 구형 렌즈부를 구비한 광 도파관 렌즈를 형성하도록 렌즈 블랭크 물질의 연속적인 손잡이의 말단부에 열을 가하는, 집적 마운팅 포스트를 구비한 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제1단계를 도시한 것이고,
도 20은 연속적인 손잡이로부터 렌즈 블랭크부와 광 도파관 렌즈를 분할하도록 열원이 광 도파관 렌즈의 구형 렌즈부에서 멀어진 위치로 렌즈 블랭크를 따라 물러나는, 집적 마운팅 포스트를 구비한 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제2단계를 도시한 것이며,
도 21은 마운팅 포스트가 광빔의 횡 전파에 적응된 광 도파관 렌즈를 기판에 단단히 고정시키는, 집적 마운팅 포스트를 구비한 본 발명의 광 도파관 렌즈의 제조 공정의 제3단계를 도시한 것이고,
도 22는 본 발명의 복수개의 광 도파관 렌즈를 사용하여 제조된 펌프 멀티플렉서와 같은 광 컴포넌트를 도시한 것이다.
본 발명의 한가지 특징은 광 도파관의 종단에 연결되며, 상기 종단으로부터 연장되는 렌즈 부재 및 광 도파관을 포함하는, 광빔을 콜리메이팅 또는 집속하기 위한 광 도파관 렌즈에 관한 것이며, 여기서 렌즈 부재는 그 단면 크기가 실질적으로 광 도파관의 직경보다 더 큰 목부(throat portion), 및 통상적으로 구형인 렌즈부를 갖는다.
또다른 특징으로, 본 발명은 광 도파관 및 통상적으로 구형인 렌즈 부재를 포함하는 광 도파관 렌즈에 관한 것이며, 여기서 구형 렌즈 부재로부터 발사된 광빔의 빔 직경 또는 모드 필드 직경은 빔 웨이스트에 대응하는 구형 렌즈 부재의 표면으로부터 떨어진 지점에서 측정된 100 ㎛보다 더 크다.
본 발명의 또다른 특징은 광 도파관에 부착된 통상적으로 구형인 렌즈 부재 및 광 도파관을 포함하는 광 도파관 렌즈에 관한 것이며, 통상적으로 구형인 렌즈는 광 도파관의 코어보다 낮은 연화점을 갖는 유리로 제조된다.
다른 특징으로, 본 발명은 광 도파관에 부착된 통상적으로 구형인 렌즈 부재 및 광 도파관을 포함하는 광 도파관 렌즈에 관한 것이며, 통상적으로 구형인 렌즈는 붕규산 유리로 제조되고, 특히 4 몰 퍼센트 붕규산 유리로 제조된다.
본 발명의 또다른 특징은 광 도파관 렌즈를 제조하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 광 도파관을 제공하는 단계, 광 도파관의 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기를 가지는 렌즈 블랭크를 제공하는 단계, 광 도파관에 렌즈 블랭크를 융합하는 단계, 그 연화점 이상으로 렌즈 블랭크부에 열을 가하는 단계, 광 도파관에 연결된 테이퍼진 말단부를 갖는 세그먼트를 형성하도록 분할할 때까지 렌즈 블랭크에 장력을 가하는 단계, 및 그 연화점 이상으로 렌즈 블랭크의 테이퍼진 말단부에 열을 가하여 구형의 렌즈부가 광빔이 전송되는 광 도파관의 축을 따라 정렬되도록 형성되는 단계를 포함하며, 광 도파관 렌즈는 광 도파관과 구형 렌즈부 사이에 배치된 목부를 포함하고, 그 단면 크기가 광 도파관의 직경보다 실질적으로 더 크며 구형 렌즈부의 직경보다 실질적으로 더 작다.
본 발명의 또다른 특징은 광섬유 렌즈를 제공하는 단계, 광빔이 광섬유 렌즈에서 광학 장치로, 또는 광학 장치에서 광섬유 렌즈로, 또는 두가지 모두로 전파하도록 광학 장치와 관련하여 광섬유 렌즈를 장착하고 광학 장치와 관련하여 광섬유 렌즈를 단단히 고정하는 단계를 포함하는 광 컴포넌트를 제조하도록 광 도파관 렌즈를 사용하는 방법에 관한 것이며, 상기 광섬유 렌즈는 광 도파관, 광 도파관의 직경보다 실직절으로 더 큰 단면 크기를 갖는 목부, 및 목부의 단면 크기보다 실질적으로 더 큰 직경을 갖는 통상적으로 구형인 렌즈부를 포함한다.
본 발명의 또다른 특징은 광 도파관을 제공하는 단계, 종단면 및 동공(bore)을 포함하는 페룰을 제공하는 단계, 광 도파관의 말단부의 세그먼트가 노출되도록 상기 동공을 통해 광 도파관을 삽입하는 단계, 광 도파관의 말단부에 통상적으로 구형부를 포함하는 렌즈 부재를 형성하는 단계, 적어도 렌즈 부재의 일부가 페룰의 종단면에 접축할 때까지 동공을 통해 광 도파관을 수축시키는 단계, 및 페룰에 대하여 적소에 광 도파관을 단단히 고정하는 단계를 포함하는 광 도파관 렌즈 어셈블리를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 특징은 복수개의 구형 렌즈가 형성되는 유리 물질의 연장된 손잡이(stock)를 제공하는 단계, 연장된 손잡이의 일부가 유리 물질의 표면 장력의 일부로 인해 구형 렌즈를 형성하도록 그 연화점 이상으로 유리 물질에 열을 가함으로써 연장된 손잡이의 말단부에 구형 렌즈를 형성하는 단계, 구형 렌즈에 연결된 세그먼트가 구형 렌즈를 위해 마운팅 포스트를 형성하도록 연장된 손잡이의 나머지 부분으로부터 그것에 연결된 연장된 손잡이의 세그먼트 및 구형 렌즈를 분할하는 단계, 및 연장된 마운팅 포스트를 구비한 복수개의 구형 렌즈를 제조하는 분할 단계 및 형성 단계를 반복하는 단계를 포함하는 연장된 마운팅 포스트를 구비한 복수개의 통상적으로 구형인 렌즈를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 특징은 펌프 광원으로부터의 제1의 광신호와 전송 도파관으로부터 공통 광 도파관으로의 제2의 광신호를 조합하기 위한 펌프 멀티플렉서에 관한 것이며, 상기 광 도파관은 전송 도파관과 펌프 광원의 각각에 광학적으로 결합된 종단을 갖는 제1의 입력 도파관 및 제2의 입력 도파관, 제1의 입력 도파관 및 제2의 입력 도파관의 종단이 복굴절 물질의 제1면 앞에 놓이도록 배치된 복굴절 물질, 및 공통 광 도파관에 광학적으로 결합되고 복굴절 물질의 제2면 앞에 배치된 출력 도파관를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 제1의 입력 도파관, 제2의 입력 도파관, 또는 출력 도파관은 그 종단에 형성된 통상적으로 구형인 렌즈를 구비한다.
본 발명의 추가적 특징 및 이점은 하기된 상세한 설명과 첨부도면을 참조함으로써 명백해질 것이다. 이러한 설명은 발명자에게는 명백할 것이고, 본 명세서에서 설명된 발명의 실시예로써 알 수 있을 것이다.
전술한 광범위한 설명과 하기된 상세한 실시예는 단지 발명의 실시예일 뿐이고, 청구범위의 발명의 특성과 특징을 이해하기 위한 관점이나 개요를 제공하려 한다. 본 발명을 설명하기 위하여, 첨부된 도면이 도시되어 있고, 본 명세서의 일부로 구성된다. 본 도면들은 발명의 작동과 원리를 설명하기 위한 설명 방법과 함께, 발명의 한가지 이상의 실시예를 설명해 준다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면에 나타난 참조번호와 함께 상세히 설명될 것이다. 이하, 동일한 참조번호는 본 명세서 전체에 걸쳐 동일하게 사용될 것이다. 본 발명의 광 도파관 렌즈의 바람직한 실시예는 도 1에 도시되어 있으며, 전반적으로 참조번호 10으로 표시되어 있다.
도 1 내지 도 6은, 본 발명에 따라 광 도파관 렌즈(10)에 대한 본 발명이 광 도파관(12), 목부(16) 및 통상적으로 구형인 렌즈부(18)를 가지는 렌즈 부재(14)를 포함하는 것을 도시한다. 상기 렌즈 부재(14)는 하기 설명되는 공정에 따라 렌즈 부재(14)를 스플라이싱하는 용융에 의해 형성된 접합부(20)에서 광 도파관(12)에 부착된다.
도 1은 광 도파관 렌즈(10)를 도시하며, 종래의 광 도파관(12)(단일 모드 광섬유, 다중 모드 광섬유, 편파 지속 광섬유, 원형 또는 비원형 단면을 지닌 광섬유, 또는 이중 코어 광섬유 또는 다중 코어 광성유와 같은 것)이 렌즈 부재(14)의 목부(16)에 광학적으로 결합되며, 목부(16)는 광 도파관(12)의 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기를 갖고, 구형 렌즈부는 목부보다 실질적으로 더 큰 직경을 가진다.
도 2는 광 도파관 렌즈(10)의 선택적인 실시예를 도시하며, 한쌍의 광 도파관(12)은 목부(16)의 후면(22)상의 정확한 방사상 위치에서 렌즈 부재(14)의 목부(16)에 광학적으로 결합되고, 광 도파관(12)은 통상적으로 서로 평행하게 뻗어서 렌즈 부재(14)에 인접한 그 길이를 따라 서로 일정한 거리를 두어 배치된다. 목부(16)는 광 도파관(12) 중 어느 하나의 직경보다 실질적으로 더 크고, 또한 두개의 광 도파관(12)의 조합된 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기를 가진다.
도 3은 광 도파관 렌즈(10)의 선택적인 실시예를 도시하며, 한쌍의 광 도파관(12)은 접합부(20)에 근접한 또는 바로 옆의 제한된 직경부(24)에서 렌즈 부재(14)와 함께 융합되고, 도 2에 도시된 두개의 방사상으로 대치된 광 도파관(12)의 경우보다 실질적으로 더 근접하게 광 도파관의 코어와 함께 렌즈 부재(14)의 목부(16)에 광학적으로 결합된다. 상기 목부(16)는 융합된 광 도파관(12)의 제한된 직경부(24)의 직경 또는 각각의 광 도파관(12)의 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기를 갖는다. 상기 광 도파관(12)은 그 길이를 따라 서로에게 융합 또는 연결되거나, 렌즈 부재(14)에서 떨어진 지점에서 서로 갈라진다. 선택적으로, 물리적으로 분할할 수 있는 코어 및 클래딩 구조를 제외한 두개 이상의 상호 연결된 분할할 수 있는 코어 광섬유는 광 도파관(12)으로 활용될 수 있다. 제한된 직경 영역(24)에서 광 도파관(12)의 코어의 공간은 단일 광 도파관(12)의 외부 직경보다 작도록 조정된다.
도 4 내지 도 6 에서는, 도 1에 도시된 형태의 광 도파관 렌즈(10)의 3가지의 대표적인 크기의 예를 도시하고 있다. 이러한 3가지 광 도파관 렌즈(10)의 각각은 관련된 광 도파관(12)에 있어서 광빔을 콜리메이팅 또는 집속하는데에서 다른 애플리케이션으로 적당하며, 동일한 광 도파관(12)에 대해 목부(16)의 단면 크기, 구형 렌즈부(18)의 직경, 및 렌즈 부재(14)의 전체 또는 조합된 길이에서의 다양한 변화가 가능하다.
예를 들면, 도 4에서 약 125 ㎛의 직경을 갖는 광 도파관(12)은 약 200 ㎛의 단면 크기를 갖는 목부(16)에 융합된다. 렌즈 부재(14)의 구형부(18)는 약 400 ㎛의 직경을 가지며, 투사빔의 모드 필드 직경은 빔 웨이스트에서 약 50-100 ㎛로 측정된다. 도 5에서, 렌즈 부재(14)의 구형부(18)는 1 mm 정도의 직경을 갖고, 투사빔의 모드 필드 직경은 빔 웨이스트에서 약 100-250 ㎛로 측정된다. 도 6에서, 렌즈 부재(14)의 목부(16)는 200-300 ㎛ 사이의 단면 크기를 가지며, 렌즈 부재(14)의 구형부(18)는 2 mm 정도의 직경을 갖는다. 투사빔의 모드 필드 직경은 빔 웨이스트에서 300 ㎛보다 더 크게 측정되며, 800-1000 ㎛의 빔 웨이스트를 갖는 광 도파관 렌즈(10)는 소정의 애플리케이션을 위해 제조될 수 있다.
도 7에서는, 광 도파관 렌즈(10)의 소자가 도식적으로 나타나 있다. 광 도파관 렌즈(10)의 크기는 목부(16)의 단면 크기와 동일한 직경을 갖는 실린더와, 렌즈 표면의 굴곡 RC의 반경과 동일한 반경을 갖는 구의 크기를 더하여 조합된 크기로 추정된다. 그러나, 이러한 제1차의 추정치는 약간 불명확한 점이 있으며, 구와 실린더 사이의 겹친 부분(점선부분)을 나타내는 절단된 구형의 시컨트 부분에 의해 정의되는 크기의 중복 부분을 설명하지 않음으로써, 렌즈 부재(14)를 위해 요구되는 유리의 크기를 과대하게 추정게 된다. 역으로, 만약 실린더가 구형에 접하는 것으로 추정하면, 실린더의 면과 접점 주위의 구의 표면 사이의 영역에서 채워지는 유리의 크기를 포함하지 않기 때문에, 렌즈 부재(14) 크기의 제1차 측정치는 렌즈 부재(14)를 제조하기 위해 요구되는 유리의 크기를 과소평가하게 된다. 겹친 크기의중복된 부분을 뺀 렌즈 부재(14)의 크기의 제2차 측정치는 훨씬 쉽게 측정될 수 있지만, 접선으로 채워진 부분을 포함하는 상기 측정치는 전체 또는 총 길이 LT를 갖는 렌즈 부재를 계산할 수 있다.
도 8에는, 광 도파관 렌즈(10)가 도식적으로 나타나 있으며, 광 도파관 렌즈가 콜리메이터로써 동작할 때, 광빔(26)은 광 도파관(12)의 코어(28)로부터 뻗어 나와서, 렌즈 부재의 목부(16) 및 구형부(18)를 통과함으로써 가우시안 분산을 통해 연속적으로 확장하며, 렌즈 부재(14)의 구형 표면(30)에서 굴절하여, 빔 웨이스트 방향으로 집중된다. 광 도파관 렌즈(10)가 집속 렌즈로써 동작할 때, 광빔(26)은 확장보다는 감소 또는 집속되는 빔 직경으로 반대 방향 또는 경로로 렌즈 부재(14)를 가로지른다.
도 9에는, 한쌍의 광 도파관 렌즈(10)가 도식적으로 나타나 있으며, 각각의 광 도파관 렌즈(10)는 박막 필터와 같이 광학 장치(32)의 대향면에 배치된다. 상기 광빔(26)은 확장되어 하나의 광 도파관 렌즈(10)에 의해 콜리메이트되며, 자유 공간을 따라 전파하여 광빔(26)의 빔 웨이스트에 배치된 광학 장치(32)에서 상호작용하며, 유사한 방법으로 대향면의 광 도파관 렌즈(10)로 자유공간을 통해 전파하여 대향면의 광 도파관(12)의 코어(28)로 광 도파관 렌즈(10)에 의해 집중된다. 광학 장치(32)가 부분적으로만 전송할 수 있다면, 일부 광빔(26)은 도시된 바와 같이 광학 장치(32)를 통해 전파되며, 광빔(26)의 나머지는 원래의 광 도파관 렌즈(10)로 되반사된다. 따라서, 광 도파관 렌즈(10)의 표면(30)은 광 도파관 렌즈(10)로 들어가서 광 도파관(12)으로 집속되는 임의의 불필요하게 되반사된 광빔(26)을 최소화하거나 보호하는 무반사 처리 코팅을 포함할 수 있다.
도 10 내지 도 15에서는, 본 발명의 광 도파관 렌즈(10)의 제조공정에 대한 제1실시예를 도식적으로 나타내고 있다. 도 10은, 광 도파관 렌즈(10)를 위해 선택된 형태의 광 도파관(12)이 단단히 고정되어, 렌즈 블랭크(34)와 바람직하게 정렬되는 미세하게 장착되는 단계(미도시)를 통하여 장착된다. 상기 렌즈 블랭크(34)는 도 10에 도시된 실린더의 예와 같이 적당한 길이 및 단면 형상으로 구성되어 있다. 유사한 방법으로. 상기 렌즈 블랭크(34)는 단단히 고정되어, 서로에 대하여 X, Y, Z 축으로 이동할 수 있는 렌즈 블랭크(34) 및 광 도파관(12)의 하나 또는 둘 모두를 미세하게 장착하는 단계를 통하여 장착된다. 상기 광 도파관(12) 및 렌즈 블랭크(34)는 도 11에 도시된 바와 같이 열을 가하거나 아크 융합 스플라이서 필라멘트(arc fusion splicer filaments)(36)의 근처에서 서로 접하거나 거의 근접하도록 이동한다. 열이 가해져서 광 도파관(12) 및 렌즈 블랭크(34)는 접촉하게 되고 접합부(20)에서 함께 융합될 때까지 서로에 대향하여 압력을 가하게 된다. 상기 광 도파관(12) 및 렌즈 블랭크(34)는 (또는 아크 융합 스플라이서 필라멘트(36)가 이동되거나, 둘 모두 이동) 도 12에 도시된 바와 같이 렌즈 블랭크(34)를 따라 지정된 위치로 물러나게 된다. 이러한 위치는 제조된 최종 렌즈 부재(14)의 소정된 기하학적 크기의 제1차 또는 제2차 추정치에 근거하여 결정된다. 상기 렌즈 블랭크(34)는 가열되고, 아크 융합 스플라이서 플라멘트(36)의 대향면 부분은 인발되도록 장력을 받아서 도 13에 도시된 바와 같이 각각 테이퍼진 종단(38)을 갖는두개의 세그먼트로 렌즈 블랭크(34)를 분할하며, 하나의 세그먼트는 광 도파관(12)에 부착된 렌즈 블랭크(34)이며 나머지 세그먼트(40)는 미세하게 장착되는 단계에 의해 고정되고 렌즈 블랭크(34) 물질의 공급과 연결될 수 있다. 나머지 세그먼트(40)의 테이퍼진 종단(38)은 눈금으로 기록되어 깨끗한 종단면 및 새로운 렌즈 블랭크(34)를 생성하도록 분할되어, 추후에 또다른 광 도파관(12)의 렌즈 부재(14)를 제조하는데 사용된다.
상기 렌즈 블랭크(34)의 테이퍼진 종단(38)은 도 14에 도시된 바와 같이 아크 융합 스플라이서 소자(36)로 근접하게 장착되고나서, 렌즈 블랭크(34)의 테이퍼진 종단(38)에 그 연화점 이상으로 또는 렌즈 블랭크(34)의 테이퍼진 종단(38)을 충분히 상승할 수 있도록 열을 가하며, 그로 인해 점성이 있는 유리물질의 표면장력이 렌즈 부재(14)의 통상적인 구형부(18)를 형성하도록 렌즈 블랭크(34)의 테이퍼진 종단(38) 및 실린더 렌즈 블랭크(34)의 일부는 충분히 연화되어 녹아서, 이를 차갑게 식힌 후 광 도파관 렌즈(10)를 형성하도록 광 도파관(12)에 일체형으로 부착된 렌즈 부재(14)와 함께 도 15에 도시된 바와 같이 목부(16) 및 구형부(18)를 갖는 렌즈 부재(14)가 형성된다.
렌즈 블랭크(34)의 테이퍼진 종단(38)은 구형의 절반에 절단된 콘을 더한 합과 동일한 크기를 가지는 것으로 추정할 수 있으며, 광 도파관(12)에 부착된 전체 렌즈 블랭크(34)는 실린더 더하기 절단된 콘 더하기 구형의 절반으로써 대략적인 크기를 가질 수 있다. 이러한 크기는 최종적인 렌즈 소자(14)의 크기와 동일하다. 따라서, 이러한 기하학적인 크기는 나머지 세그먼트(40)로부터 렌즈 블랭크(34)를분할하도록 렌즈 블랭크(34)에 적용된 다른 열원 또는 아크 융합 스플라이서 소자(36)와 관련하여 렌즈 블랭크(34)의 위치를 추정하는데 활용될 수 있다. 열원의 파워 및 형태, 최종 렌즈 부재(14)와 렌즈 블랭크의 물리적인 크기, 및 그 연화점, 점성, 및 표면 장력을 포함하는 유리 물질의 특성에 따라서, 이러한 크기에서 다양한 등급이 나타날 수 있고 아크 융합 스플라이서 소자(36)와 관련하여 렌즈 블랭크(34)의 적절하고 복사할 수 있는 위치 또는 소정의 렌즈 길이를 정확하게 제조하기 위한 다른 열원은 실험적인 샘플에 의해 이루어질 수 있다.
광 도파관 렌즈(10)를 제조하기 위한 파워량 및 가열 시간이 종래의 석영 광섬유를 스플라이싱하는 것보다 더 크기 때문에, 그것들의 유용한 수명을 향상시키도록 고적력 전극 또는 약간 더 큰 크기를 적용한 아크 융합 스플라이서를 사용하는 것이 적당하고, 또한 아크 융합 스플라이서보다는 텅스턴 필라멘트 루프 스플라이서를 사용하는 것이 적당하다. 후자의 일예로, 15 암페어의 DC 전원을 사용한 Vytran FFS-2000 스플라이서가 있다. 상기 경우에서, 필라멘트 하우징은 분당 약 0.5-1.0 리터에서 아르곤 또는 아르곤 함유 가스와 함께 제거되거나 텅스턴 산화를 막도록 해준다. 렌즈 부재(14)의 표면 또는 최종 형상과 거의 동일한 형상을 갖는 가열 소자는 렌즈 부재(14)의 구형부(18)를 형성하는 멜트-백(melt-back) 단계에서 활용될 수 있다. 또다른 특징은 열원으로써 CO2레이저를 사용하는 것인데, 이는 렌즈 블랭크(34)의 목표 영역에 균일하게 열을 가하도록 4개의 방향으로부터 렌즈 블랭크(34) 및 광 도파관(12)으로 집중되는 4개의 부분으로 빔을 분할하는 것이다.
광 도파관(12)의 코어(28)보다 낮은 연화점을 갖는 유리 물질로 제조된 렌즈 블랭크(34)를 사용하는 것이 바람직하다. 뉴욕 코닝의 코닝사에서 제공되는 SMF-28 광섬유와 같은 표준 단일 모드 광 도파관(34)의 대표적인 예에서, 상기 코어(28)는 게르마늄 도핑 처리된 석영이다.
본 발명의 광 도파관 렌즈(10)의 렌즈 부재(14)를 형성하는데에서 렌즈 블랭크(34)로써 사용하기에 적합한 하나의 유리 물질은 붕규산 유리(borosilicate glass)이며, 특히 4 몰% B2O3-SiO2유리로 종래에 언급된 B2O3의 4 몰 퍼센트로 도핑 처리된 석영 유리이다. 상기 붕규산 유리는 표준 단일 모드 섬유 및 다른 광 도파관(12)을 잘 스플라이스하며, 4 mm의 워킹 디스턴스(working distance)에 대해 90% 이상의 선택비와 함께 렌즈 부재(14)를 복사 및 균일하게 생산할 수 있다. 붕규산 유리 렌즈 랭크(34)와 함께 석영 광 도파관(12)을 스플라이싱하는 융합이 열 코어 팽창을 야기하기 때문에(즉, SMF-28 또는 유효 면적이 큰 비-제로 분산 시프트 광 도파관(12)의 어느 하나로 스플라이싱하기 위한 31%와 비슷하게), 붕규산 유리의 사용은 수행력을 향상시키며, 이는 렌즈 블랭크(34)로 광 도파관(12)의 가로 비정렬에 대한 공차 및 모드 필드 직경을 크게한다. 각을 이루는 정렬은 더 미세하게 조정되어야 한다. 석영, 게르마늄 도핑 처리된 석영, 및 붕규산 유리 사이의 전술된 바와 같은 제조 단계에서 사용된 필라멘트 파워의 비교는 교훈적이다. 하나의 대표적인 예로서, 석영 렌즈 블랭크(34)로 광 도파관(12)을 스플라이싱하는 것이 게르마늄 도핑 처리된 석영에 대해 19 와트 또는 20-21 와트의 필라멘트 파워를 요구하는 전술된 공정에서, 오직 18 와트만이 붕규산 유리를 위해 필요하다. 렌즈 블랭크(34)를 자르는 테이퍼에서, 그에 상응하는 수는 석영에 대해선 26 와트, 게르마늄 도핑 처리된 석영에 대해선 24 와트, 및 붕규산 유리에 대해선 21 와트이다. 구형 렌즈부(18)를 형성하는 멜트-백에서, 그에 상응하는 수는 석영에 대해선 31 와트, 게르마늄 도핑 처리된 석영에 대해선 26 와트, 및 붕규산 유리에 대해선 24 와트이다. 붕규산 유리의 표준 특성은 1520℃의 연화점, 1.457의 nD, 9x10-7deg-1의 α, 999℃의 어닐링 온도, 910℃의 변형점, 9.2x106psi의 탄성, 변형점에서 4.6x10-7deg-1의 α, -8.793 poise의(는 무한 온도에서의 점성), 및 49520(K)의 Q(가스 상수에 의해 나누어진 활성 에너지)를 포함한다. 온도 함수로써 점성의 그래프는 붕규산 유리가 석영보다 더 작은 기울기를 갖는 것을 나타내고, 본 발명의 광 도파관 렌즈(10)를 제조하기 위한 낮은 온도의 사용을 허용함을 나타낸다.
도 16 내지 도 18에서는, 페룰(42)에서 본 발명의 광 도파관 렌즈(10)를 마운팅하는 방법이 도시된다. 페룰(42)은 광 컴포넌트를 제조하는데 사용되는 형태의 임의의 종래의 페룰(42)이며, 유리, 세라믹, 유리-세라믹, 또는 금속으로 제조된다. 상기 페룰(42)은 평면, 원뿔형, 또는 오목한 앞표면을 갖는다(미도시). 상기 페룰(42)은 광 도파관(12)이 삽입되는 동공(44)을 포함하고, 광 도파관(12)의 말단 끝은 도 16에 도시된 바와 같이 페룰(42)로부터 충분히 확장된다. 렌즈 블랭크(34)는 광 도파관(12)으로 융합되어, 도 17에 도시된 바와 같이 렌즈 부재(14)를 형성한다. 그리고나서, 렌즈 부재(14)의 일부가 페룰(42)의 앞면에 접하여 안착될 때까지 광 도파관(12)은 페룰(42)의 동공(44)을 통해 수축되고(또는 페룰(42)의 앞면으로 정의된 오목한 부분 내에 부분 또는 전체적으로 선택적으로 안착됨), 렌즈 부재(14)는 도 18에 도시된 바와 같이 접착 또는 다른 적당한 고정 또는 마운팅 기술을 사용하여 페룰에 단단히 고정된다.
도 19 내지 도 21에서는, 필수적인 마운팅 포스트(46)를 구비한 렌즈 부재(14)를 제조하기 위한 자동화된 방법이, 본 발명의 공정을 활용함을 도시한다. 유리 물질의 연속적인 피드 손잡이의 렌즈 블랭크(34)가 제공되며, 그 말단부가 도 21에 도시된 바와 같이 통상적으로 구형인 렌즈 부재(10)를 형성하도록 가열된다. 그리고나서, 상기 렌즈 블랭크(34)는 가열되어 렌즈 부재(10)와 먼 지점에서 분할되며, 그것으로부터 연장된 전체적으로 형성된 마운팅 포스트를 구비한 렌즈 부재(10)를 형성한다. 상기 렌즈 부재(10)는 적당한 기판(48) 또는 작동을 위해 필요한 방위 및 위치에서의 다른 설비에 마운팅 포스트(46)를 단단하게 고정함으로써 마운팅되어, 광빔(26)은 마운팅 포스트(46)의 방위와 관련하여 일반적으로 수직으로 렌즈 부재(10)를 통해 전파될 것이다.
도 22에서는, 본 발명의 복수개의 광 도파관 렌즈(10)를 사용하여 제조된 멀티플렉서와 같은 광 컴포넌트의 대표적인 예를 도시한다. 이는 스케일과는 상관없으며, 광빔(26)의 전파는 오직 함수로써 나타남을 도시한다. 멀티플렉서에서, 한쌍의 광 도파관 렌즈(10)는 서로 멀리 떨어져 있고, 입력 도파관(12)과 평행하게 광학적으로 연결되어 있으며, 각각 다른 파장의 광빔 λ1, λ2를 전파한다. 상기 광빔(26)은 광 컴포넌트의 기능을 위해 미리 선택되거나 지정된 상이한 광학 특성을 가지며, 예를 들면, 직각의 편파가 있다. 상기 광빔(26)은 확장 및 콜리메이트되어, 하나의 편파의 굴절 각 시프트를 야기하는 것과 같은 독특한 방법으로 광 도파관 렌즈(10)의 각각으로부터 자유공간을 통해 각각의 광빔(26)으로 동작하는 복굴절 소자(50)로 전파된다. 바람직한 멀티플렉서에서, 상기 복굴절 소자(50)는 광빔이 서로를 향해 집중되도록 하며, 복굴절 소자(50)의 대향면을 빠져나가 자유공간을 통해 제3의 광 도파관 렌즈(10)로 전파되며, 두개의 파장의 광빔 λ1, λ2를 위한 두개의 광빔(26)이 공통 광 도파관(12)으로 집속되는 곳에서 발생된다. 상기 멀티플렉서는 제1의 입력 도파관(12)으로부터 하나의 파장 λ1에서 전송 신호를 또다른 파장 λ2에서 제2의 입력 도파관(12)으로부터의 펌프 레이저원과 함께 조합하여, 두 개의 파장 λ1, λ2를 전송하는 공통 출력 도파관(12)으로 전파하는데 활용될 수 있다.
본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음을 당업자는 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 속하는 본 발명의 변형, 변경 및 그 균등물을 포함한다.

Claims (41)

  1. 광빔(light beam)이 광 도파관 렌즈(optical wqveguide lens)를 통해 자유공간으로 전송될 때 빔 웨이스트(beam waist)에서 측정된 모드 필드 직경(mode field diametr)을 갖는 광빔을 콜리메이팅(collimating) 또는 집속(focusting)하는 광 도파관 렌즈에 있어서,
    a) 광이 전파되는 종단(end)과 그 직경을 가지는 광 도파관; 및
    b) 상기 광 도파관의 종단에 연결되며, 상기 종단으로부터 연장되는 렌즈 부재―여기서 렌즈 부재는 목부(throat portion) 및 통상적으로 구형인 렌즈부(spherical lens portion)를 구비하며, 상기 목부는 상기 광 도파관의 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기를 가짐―
    를 포함하는 광 도파관 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 도파관은 코어(core) 및 클래딩(cladding)으로 이루어지되, 상기 코어는 연화점(softening point)을 갖는 도핑 처리된 유리로 제조되며,
    상기 렌즈 부재는 상기 광 도파관 코어의 연화점보다 낮은 연화점을 갖는 통상적으로 균질한 유리로 제조되는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 부재는 붕규산 유리(borosilicate glass)를 포함하는 통상적으로 균질한 유리로 제조되는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 부재는 4 몰(mole) 퍼센트의 붕규산 유리로 제조되는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 도파관은 125㎛ 정도의 직경을 가지며, 상기 목부의 단면 크기는 135㎛보다는 큰 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 도파관은 125 ㎛ 정도의 직경을 가지며, 상기 목부의 단면 크기는 200㎛보다는 큰 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 부재 목부의 단면 크기는 상기 광 도파관의 1.5 배 이상의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 빔 웨이스트에서 측정된 상기 광빔의 모드 필드 직경은 30㎛보다는 큰 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 빔 웨이스트에서 측정된 상기 광빔의 모드 필드 직경은 120㎛보다는 큰 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 빔 웨이스트에서 측정된 상기 광빔의 모드 필드 직경은 200㎛보다는 큰 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 빔 웨이스트에서 측정된 상기 광빔의 모드 필드 직경은 500㎛보다는 큰 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 빔 웨이스트에서 측정된 상기 광빔의 모드 필드 직경은 200㎛ 내지 800㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광 도파관은 단일 모드 광섬유, 다중 모드 광섬유, 편파 지속 광섬유, 이중 코어 광섬유, 코어 분리 광섬유, 원형 단면 광섬유, 및 비원형 단면 광섬유로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 광 도파관은 제1 광 도파관이며, 통상적으로 상기 제1 광 도파관과 평행이고 상기 렌즈 부재의 목부에서 연장되어 연결되는 제2 광 도파관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 광 도파관 및 제2 광 도파관은 각각 소정의 길이를 가지며, 통상적으로 그 길이 방향을 따라 서로 일정 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 광 도파관 및 제2 광 도파관은 각각 소정의 길이를 가지며, 통상적으로 그 길이 방향을 따라 서로 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 광 도파관 및 제2 광 도파관은 접해 있고 서로 일체형으로 형성되며, 상기 제1 광섬유는 적어도 그 일부를 따라 상기 제2 광섬유에서 선택적으로 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  18. 광빔을 콜리메이팅 또는 집속하는 광 도파관 렌즈에 있어서,
    a) 코어, 클래딩, 및 광이 전파되는 종단을 갖는 광 도파관―여기서 코어는 연화점를 갖는 유리로 제조됨―; 및
    b) 상기 광 도파관의 종단에 연결되고, 상기 종단으로부터 연장되는 렌즈 부재―여기서 렌즈 부재는 통상적으로 구형 렌즈부를 가지며, 상기 광 도파관 코어의 연화점보다 낮은 연화점을 갖는 유리로 제조됨―
    를 포함하는 광 도파관 렌즈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광 도파관은 하나의 축(axis)을 가지며, 상기 렌즈 부재는 상기 광 도파관의 축에 대하여 측정된 방사 방향으로 변하지 않는 통상적으로 일정한 굴절률(refractive index)을 가지는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 렌즈 부재는 통상적으로 균질한 붕규산 유리로 제조되는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 렌즈 부재는 4 몰 퍼센트의 붕규산 유리로 제조되는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈.
  22. 광빔을 콜리메이팅 또는 집속하는 광 도파관 렌즈의 제조방법에 있어서,
    ⅰ) 광빔이 전송되는 종단, 직경, 및 축을 갖는 광 도파관을 제공하는 단계;
    ⅱ) 렌즈 블랭크―여기서 렌즈 블랭크는 상기 광 도파관의 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기로 정해지는 표면을 가지며, 연화점을 가짐―를 제공하는 단계;
    ⅲ) 상기 광섬유의 종단을 상기 렌즈 블랭크의 표면에 접촉하여 융합시키도록 상기 광 도파관에 상기 렌즈 블랭크를 부착하는 단계;
    ⅳ) 상기 연화점 이상에서 상기 렌즈 블랭크에 열을 가하는 단계;
    ⅴ) 상기 광 도파관에서 연장되어 연결된 점점 가늘어지는(tapered) 말단부를 형성하기 위하여, 상기 렌즈 블랭크가 인출되어 분리되도록 상기 렌즈 블랭크에 장력(tension)을 가하는 단계; 및
    ⅵ) 직경을 갖는 통상적으로 구형인 렌즈부가 일반적으로 상기 광 도파관의 축과 일렬로 형성되어 광빔이 전송되도록, 또한, 상기 광 도파관과 구형 렌즈 사이에 배치된 상기 렌즈 블랭크의 목부가 상기 광 도파관의 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기 및 통상적인 구형 렌즈의 직경보다 실질적으로 작은 단면 크기를 가지도록, 연화점 이상에서 렌즈 블랭크의 상기 점점 가늘어지는 말단부에 열을 가하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 광 도파관 렌즈의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 렌즈 블랭크는 통상적으로 균질한 붕규산 유리로 제조되는 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 렌즈 블랭크는 4 몰 퍼센트의 붕규산 유리인 것을 특징으로 하는 광 도파관 렌즈의 제조방법.
  25. 광소자에 대해 자유공간을 통해 광빔을 전파하는 광학 컴포넌트의 제조방법에 있어서,
    ⅰ) 직경 및 축을 갖는 광 도파관, 광 도파관에서 연장되어 연결되며 광 도파관의 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기를 가지는 목부, 및 상기 목부에서 연장되어 연결되며 목부의 단면 크기보다 실질적으로 더 큰 직경을 갖는 통상적으로 구형인 렌즈부를 포함하는 광 도파관 렌즈를 제공하는 단계;
    ⅱ) 상기 광 도파관 렌즈에서 광소자까지 또는 상기 광소자에서 광 도파관 렌즈까지 중 어느 하나 또는 둘 모두로 광빔을 전파하도록, 상기 광소자에 광 도파관 렌즈를 장착하는 단계; 및
    ⅲ) 상기 광소자에 대해 상기 광 도파관 렌즈를 단단히 고정시키는 단계
    를 포함하여 이루어지는 광학 컴포넌트의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 광 도파관은 연화점을 갖는 유리 물질로 제조된 코어를 가지며,
    상기 광 도파관 렌즈는 코어의 연화점보다 낮은 연화점을 갖는 유리 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트의 제조방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 광 도파관 렌즈는 붕규산 유리 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트의 제조방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 광 도파관 렌즈는 4 몰 퍼센트의 붕규산 유리로 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트의 제조방법.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 광 도파관 렌즈는 상기 광 도파관에서 자유공간으로 전파하는 광빔을 콜리메이트하는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트의 제조방법.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 광 도파관 렌즈는 자유공간에서 상기 광 도파관으로 전파하는 광빔을 집속하는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트의 제조방법.
  31. 제25항에 있어서,
    상기 광소자는 수동(passive) 광학 컴포넌트인 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트의 제조방법.
  32. 제25항에 있어서,
    상기 광소자는 능동(active) 광학 컴포넌트인 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트의 제조방법.
  33. 제25항에 있어서,
    상기 광소자는 멀티플렉싱 컴포넌트 또는 디멀티플렉싱 컴포넌트로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트의 제조방법.
  34. 제25항에 있어서,
    상기 광소자는 스위치 컴포넌트, 라우터 컴포넌트, 또는 광학 애드/드롭 컴포넌트로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 컴포넌트의 제조방법.
  35. ⅰ) 직경 및 말단부를 갖는 광 도파관을 제공하는 단계;
    ⅱ) 자신을 통해 연장되어 상기 광 도파관의 직경보다 더 크거나 동일한 직경을 가지는 동공(bore)를 정하는 종단 표면을 갖는 페룰(ferrule)을 제공하는 단계;
    ⅲ) 상기 광 도파관의 말단부의 세그먼트가 노출되도록 상기 동공을 통해 상기 광 도파관을 삽입하는 단계;
    ⅳ) 상기 광 도파관의 말단부에 통상적으로 구형 부분을 포함하는 렌즈 부재를 형성하는 단계;
    ⅴ) 상기 렌즈 부재의 일부가 상기 페룰의 종단 표면에 접촉되도록 상기 동공을 통하여 광 도파관을 수축시키는 단계; 및
    ⅵ) 상기 페룰에 대해 정해진 위치에 상기 광 도파관을 단단히 고정시키는 단계
    를 포함하여 이루어지는 광 도파관 렌즈 어셈블리의 제조방법.
  36. ⅰ) 통상적으로 구형인 복수개의 렌즈가 형성되는 것으로부터 연화점을 갖는 유리 물질의, 말단부 및 단면 크기를 갖는 연장된 손잡이(stock)를 제공하는 단계;
    ⅱ) 상기 연장된 손잡이 부분이 유리 물질의 표면 장력의 일부로 인해, 연장된 스토크의 단면 크기보다 실질적으로 더 큰 직경을 갖는 구형 렌즈를 형성하도록, 유리 물질을 연화점 이상에서 가열함으로써 연장된 손집이의 말단부에 통상적으로 구형인 렌즈를 형성하는 단계;
    ⅲ) 통상적으로 구형인 렌즈에 연결된 연장된 손잡이의 세그먼트가 통상적으로 구형인 렌즈를 위해 마운팅 포스트(mounting post)를 형성하도록, 상기 연장된 손잡이의 잔여부에서 통상적으로 구형인 렌즈 및 통상적으로 구형인 렌즈에 연결된 상기 연장된 손잡이의 세그먼트를 분리하는 단계; 및
    ⅳ) 상기 렌즈에서 확장하는 마운팅 포스트를 갖는 통상적으로 구형인 복수개의 렌즈를 제조하기 위하여, 상기 렌즈 형성 단계 및 세그먼트 분리 단계를 되풀이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    렌즈로부터 확장하는 마운팅 포스트를 갖는 통상적으로 구형인 복수개의 렌즈를 제조하는 방법.
  37. 펌프 광원으로부터 전송되는 제1 광신호와 전송 도파관에서 공통 광 도파관으로 전송되는 제2 광신호를 결합하는 펌프 멀티플렉서에 있어서,
    a) 종단을 가지며, 상기 펌프 광원에 광학적으로 결합된 제1 입력 도파관;
    b) 종단을 가지며, 상기 전송 도파관에 광학적으로 결합된 제2 입력 도파관;
    c) 제1면 및 제2면을 가지며, 상기 제1 입력 도파관의 종단 및 상기 제2 입력 도파관의 종단은 통상적으로 복굴절 물질의 상기 제1면의 맞은편에 광학 정렬로 배치되는 복굴절 물질; 및
    d) 종단을 가지며, 공통 광 도파관에 광학적으로 결합되는 출력 도파관―여기서 출력 도파관의 종단은 상기 복굴절 물질의 제2면의 맞은편에 광학 정렬로 배치되며, 상기 제1 입력 도파관, 제2 입력 도파관, 또는 출력 도파관 중 적어도 하나는 그 종단에 형성된 통상적으로 구형인 렌즈를 구비함―
    을 포함하는 펌프 멀티플렉서.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 렌즈가 부착된 상기 제1 입력 도파관, 상기 제2 입력 도파관, 또는 통상적으로 구형인 상기 출력 도파관 중 대응하는 어느 하나는 직경을 가지며,
    상기 통상적으로 구형인 렌즈는 상기 렌즈가 부착된 제1 입력 도파관, 제2 입력 도파관, 또는 통상적으로 구형인 출력 도파관 중 대응하는 어느 하나의 직경보다 실질적으로 더 큰 단면 크기를 갖는 목부를 포함하고,
    상기 통상적으로 구형 부분은 상기 목부의 단면 크기보다 실질적으로 더 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 펌프 멀티플렉서.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 렌즈가 부착된 제1 입력 도파관, 제2 입력 도파관, 또는 통상적으로 구형인 출력 도파관 중 대응하는 어느 하나는 연화점을 갖는 유리 물질로 제조된 코어를 가지며, 상기 통상적인 구형 렌즈는 상기 코어의 연화점보다 낮은 연화점을 갖는 유리 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 펌프 멀티플렉서.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 통상적으로 구형인 렌즈는 붕규산 유리 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 펌프 멀티플렉서.
  41. a) 광빔이 전파되는 종단 및 직경을 갖는 광 도파관; 및
    b) 붕규산 유리로 제조되고, 통상적으로 구형인 렌즈부를 가지며, 광 도파관의 종단에서 연장되어 연결된 렌즈 부재
    를 포함하는 광빔을 콜리메이팅 또는 집속하는 광 도파관 렌즈.
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