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제안 방법
- R = 0.035의 오목한 형상을 가공하기 위하여 UV 레이저 시스템의 스테이지 가공방식을 이용하였으며, 20 배율을 가지는 대물렌즈를 사용하여 가공하였다. 레이저를 이용하여 광섬유 끝단에 제작된 오목한 형상에 대해 광학 현미경과 Confocal microscope를 사용하여 측정하였다.
- 레이저 가공을 통하여 광섬유 끝단 형상 제어하기 전에 LightTools 시뮬레이션을 통하여 그 가능성을 먼저 확인하여 보았다. 가공되지 않은 일반 수직한 끝단 면, 볼록하게 가공된 끝단 면, 그리고 오목하게 가공된 끝단 면의 빔 형상 분포를 비교하여 조명을 비추지 않는 사각지대가 얼마나 효과적으로 제거되는지 비교하여 보았다. 실제 실험에 사용한 샘플과 같이 0.
- 광섬유 끝단이 볼록하거나 오목한 형상 일 때의 빔 방사 분포를 시뮬레이션을 통해 확인 하였으며, UV레이저 가공 시스템을 사용하여 광섬유 끝단에 오목한 형상을 가공하였다. 가공된 광섬유와 가공하지 않은 광섬유의 빔 방사 분포를 비교한 결과 오목한 형상 가공이 이루어진 광섬유의 사각지대 거리가 더 짧은 것을 확인 할 수 있었다.
- 레이저 빔을 내시경용 광섬유에 입사시켜 방사된 결과를 CCD로 측정하였다. 그리고 광섬유 팁과 CCD의 거리를 조절하여 어느 위치에서 빔의 사각지대가 사라지는지 확인하였다. 가공 전 수직한 광섬유 끝단의 경우 사각지대가 사라지는 지점은 광섬유 끝단에서 4mm 떨어진 지점 이었지만, 오목한 광섬유 끝단의 경우에는 3.
- 기존 내시경처럼 영상과 조명경로가 분리되어 인체 내부를 매우 가깝게 관찰할 경우 조명이 비추지 않는 사각지대 발생과 기존의 크기에서 더 작은 크기의 내시경을 제작하기 어려운 단점을 극복하기 위하여 영상과 조명경로가 동축으로 이루어진 일체형 내시경구조를 제안하였으며, 전달되는 빔의 사각지대를 줄이기 위한 광섬유의 끝단의 형상 가공실험을 진행하였다.
- 레이저 가공을 통하여 광섬유 끝단 형상 제어하기 전에 LightTools 시뮬레이션을 통하여 그 가능성을 먼저 확인하여 보았다. 가공되지 않은 일반 수직한 끝단 면, 볼록하게 가공된 끝단 면, 그리고 오목하게 가공된 끝단 면의 빔 형상 분포를 비교하여 조명을 비추지 않는 사각지대가 얼마나 효과적으로 제거되는지 비교하여 보았다.
- 7과 같이 구성하였으며, 633nm 파장을 가지는 He-Ne 레이저를 사용하였다. 레이저 빔을 내시경용 광섬유에 입사시켜 방사된 결과를 CCD로 측정하였다. 그리고 광섬유 팁과 CCD의 거리를 조절하여 어느 위치에서 빔의 사각지대가 사라지는지 확인하였다.
- 035의 오목한 형상을 가공하기 위하여 UV 레이저 시스템의 스테이지 가공방식을 이용하였으며, 20 배율을 가지는 대물렌즈를 사용하여 가공하였다. 레이저를 이용하여 광섬유 끝단에 제작된 오목한 형상에 대해 광학 현미경과 Confocal microscope를 사용하여 측정하였다.
- 영상과 조명경로를 동일한 축에 위치시키는 구성으로 내시경의 크기를 줄이고, 광섬유 끝단의 형상 제어를 통해 조명 사각지대를 최소화하였다. 레이저를 이용한 광섬유 형상 제어에 앞서 LightTools 시뮬레이션 프로그램을 통하여 방사 분포를 확인하였으며, 그에 맞는 광섬유 팁 형상을 레이저를 통해 가공하였다.
- 실험은 Fig. 5의 방법으로 진행되었고, 볼록한 면의 결과보다 효과적인 오목한 형상으로 광섬유 끝단을 가공하였다.
- 6의 Confocal microscope profile에서 볼 수 있듯이 원통형 튜브 광섬유 끝단에 오목한 미세 형상이 제작됨을 확인 할 수 있었다. 이렇게 제작된 원통형 튜브 광섬유 끝단의 오목한 형상에 대해 빔 방사 분포 측정을 통해 수직한 형상과의 차이를 확인 하였다.
대상 데이터
- 레이저 가공 기술은 다양한 물질에 가공이 가능하다는 장점으로 인해 여러 응용분야에 적용이 되고 있다. 또한, Fig. 1의 일체형 의료용 내시경 그림과 같이 원통형 튜브로 이루어진 조명용 광섬유를 사용하였다. 영상과 조명경로를 동일한 축에 위치시키는 구성으로 내시경의 크기를 줄이고, 광섬유 끝단의 형상 제어를 통해 조명 사각지대를 최소화하였다.
- 빔 방사 분포 측정을 위해 Fig. 7과 같이 구성하였으며, 633nm 파장을 가지는 He-Ne 레이저를 사용하였다. 레이저 빔을 내시경용 광섬유에 입사시켜 방사된 결과를 CCD로 측정하였다.
- 시뮬레이션 결과를 바탕으로 실험을 진행하였으며, 실험에서 사용된 광섬유는 플라스틱 재질의 광섬유 다발이 뭉쳐진 원통형 튜브 광섬유를 사용하였다. 원형 튜브의 플라스틱 광섬유를 가공하기 위하여 Fig.
- 실제 실험에 사용한 샘플과 같이 0.9mm 직경, 튜브의 두께 0.07mm로 설정하고 볼록과 오목한 형상을 위한 R값은 ±0.035mm, ±0.043mm로 설정하여 시뮬레이션을 진행하였다.
이론/모형
- 본 논문에서는 이러한 단점과 한계를 극복하기 위하여 광섬유 끝단에 미세하고 정밀한 형상 제어가 가능한 레이저 가공 기술9-12을 사용하였다. 레이저 가공 기술은 다양한 물질에 가공이 가능하다는 장점으로 인해 여러 응용분야에 적용이 되고 있다.
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