KR0124372B1 - Photo-connector assembly apparatus and its control method - Google Patents
Photo-connector assembly apparatus and its control methodInfo
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- KR0124372B1 KR0124372B1 KR1019920014232A KR920014232A KR0124372B1 KR 0124372 B1 KR0124372 B1 KR 0124372B1 KR 1019920014232 A KR1019920014232 A KR 1019920014232A KR 920014232 A KR920014232 A KR 920014232A KR 0124372 B1 KR0124372 B1 KR 0124372B1
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Abstract
본 발명은 광통신에 사용되는 광섬유 결선용 광커넥터의 저 접속손실을 위한 조립장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 광섬유가 결합된 페룰 단면에서의 최대 광도부가 검출되도록 하는 발광수단(10), 페룰외경의 중심을 정렬하기 위한 3측(X,Y,Z축) 이동 및 회전조정을 위한 정렬 및 회전수단(40), 상기 발광수단과 상기 정렬 및 회전수단 간에 연결된 광섬유(20), 상기 정렬 및 회전수단에 접속 연결된 광처리수단(50), 상기 광처리수단에 접속된 모니터(30), 상기 정렬 및 회전수단과 상기 광처리수단에 접속된 중앙 제어수단(60), 및 상기 중앙제어수단에 연결된 출력수단(70)을 구비하고 있는 조립장치와, 이를 이용하여 접속손실을 최대한 줄이는 제어방법으로서, 광섬유 끝단면에서 출사되는 광신호의 모드 필드를 확대하고 부호화하여 이미지처리 하는 (201 내지 205) 제1단계, 상기 제1단계 수행후, 확대된 모드필드의 광도분포에서 최대광도부를 산출하는 (206,207) 제2단계, 및 상기의 최대 광도부에 대응한 회전제어 값을 산출한 후, 정렬 및 회전수단(40)을 이용하여 페룰을 회전조정하는(208,209) 제3단계를 포함하여 수행되는 광커넥터 저 접속손실화를 위한 제어방법을 제공한다.The present invention relates to an assembling apparatus for a low connection loss of an optical connector for optical fiber connection used in optical communication, and a control method thereof, comprising: a light emitting means (10) and a ferrule outer diameter for detecting a maximum light intensity at an end face of a ferrule to which an optical fiber is coupled; Alignment and rotation means 40 for moving and rotating the three sides (X, Y, Z axis) to align the center of the optical fiber 20 connected between the light emitting means and the alignment and rotation means, the alignment and rotation An optical processing means 50 connected to the means, a monitor 30 connected to the optical processing means, a central control means 60 connected to the alignment and rotation means and the optical processing means, and an output means connected to the central control means ( 70) and a control method for minimizing splice loss by using the same. As shown in (201), an image processing method is performed by enlarging and encoding a mode field of an optical signal emitted from an optical fiber end surface. 205) After performing the first step, the first step (206, 207) of calculating the maximum intensity portion in the intensity distribution of the enlarged mode field, and after calculating the rotation control value corresponding to the maximum intensity portion And a third step of adjusting (208,209) the ferrule using the alignment and rotation means 40 to provide a control method for reducing the optical connector low connection loss.
Description
제1도는 본 발명에 의한 단일모드 광커넥터의 저 접속손실화를 위한 조립장치의 개략적인 블럭 구성도,1 is a schematic block diagram of an assembly apparatus for low connection loss of a single mode optical connector according to the present invention;
제2도는 제1도의 정렬 및 회전부의 상세 구조도2 is a detailed structural diagram of the alignment and rotation of FIG.
제3도는 본 발명에 의한 광커넥터의 저 접속손실화를 위한 제어방법의 수행순서도,3 is a flowchart of a control method for reducing the connection loss of the optical connector according to the present invention,
제4도는 제2도의 이해를 돕기 위한 페룰중심의 중심축 일치도.4 is the central axis coincidence of the ferrule center to help the understanding of FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10:발광부 20:광섬유부10: light emitting part 20: optical fiber part
30:모니터 23:광섬유 결합기30: monitor 23: optical fiber coupler
40:정렬 및 회전부 41:페룰 및 회전장치40: alignment and rotation part 41: ferrule and rotation device
42:구동장치 50:광학계42: drive device 50: optical system
51,52:렌즈 53:IR 카메라51, 52: Lens 53: IR camera
54;제어기 60:중앙제어부54; controller 60: central control unit
61:컴퓨터 70:출력부61: computer 70: output unit
101:수평이동장치 102:수직이동장치101: horizontal shifting device 102: vertical shifting device
103:회전 스테이지 104:척103: rotating stage 104: chuck
105:페룰 106:광섬유105: ferrule 106: optical fiber
107:스테핑 모터 108:회전스테이지 연결장치107: stepping motor 108: rotary stage connecting device
본 발명은 광통신에 사용되는 광섬유 결선용 광커넥터의 저 접속손실을 위한 조립장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an assembly apparatus for low connection loss of an optical connector for optical fiber connection used in optical communication and a control method thereof.
일반적인 광커넥터의 기본구조는 정밀 페룰에 광섬유를 삽입, 고정하고 광섬유 단면을 페룰과 함께 연마한 후, 매우 정밀하게 가공된 슬리브 내에 두 광섬유의 단면을 페룰을 통해 정확히 정렬시켜 광신호를 전달한다.The basic structure of a general optical connector inserts and fixes an optical fiber in a precision ferrule, polishes the optical fiber cross section with the ferrule, and transmits the optical signal by precisely aligning the cross sections of the two optical fibers through the ferrule in a very precisely processed sleeve.
이때 두개의 동일한 광섬유 사이에 이상적인 접속형태로서 광도파 매체의 완전한 연속성을 보장하여 광신호의 손실이 없이 완전하게 전달되는 것이 요망된다. 만약 광커넥터의 접속구조를 이루는 각 구성품(페룰, 슬리부, 광섬유)이 기하학적으로 완벽하게 제작 조립될 수 있다면 광커넥터의 접속손실은 발생하지 않을 것이다.At this time, it is desirable to ensure complete continuity of the optical waveguide medium as an ideal connection between two identical optical fibers, so that it is transmitted completely without loss of an optical signal. If each component (ferrule, sleeve, optical fiber) constituting the connection structure of the optical connector can be manufactured and assembled geometrically perfectly, the connection loss of the optical connector will not occur.
그러나, 실제 접속은 여러가지 불완전한 접속요인으로 말미암아 접속부위에서 광신호의 손실이 야기된다.However, the actual connection causes the loss of the optical signal at the connection due to various incomplete connection factors.
이러한 광섬유 접속손실을 야기시키는 요인을 크게 두가지로 분류하면, 2차 비정렬요인(Extrinsic Misalignment)과 고유 비정렬요인(Intrinsic Misalignment)으로 나눌 수 있다.The two factors that cause the optical fiber splice loss can be classified into two types: secondary misalignment and intrinsic misalignment.
고유 비정렬요인은 대부분 광섬유 자체의 기하학적 불완전요인으로서, 광커넥터 특성 향상을 위해 고유 비정렬요인을 줄이는 노력은 매우 힘들다. 그러므로 우수한 접속손실 특성을 갖는 광커넥터를 개발 및 생산하기 위해서는 2차 비정렬요인을 최대한 줄이려는 방향으로 집중되고 있다.Intrinsic misalignment factors are mostly geometric incompleteness of the optical fiber itself, and efforts to reduce intrinsic misalignment factors to improve optical connector properties are very difficult. Therefore, in order to develop and produce an optical connector with excellent splice loss characteristics, it is focused on minimizing secondary misalignment factors.
2차 비정렬요인은 첫째 두 관섬유 양끝단 사이의 간격 비정렬요인(Gap Misalignment), 둘째 두 관섬유의 상대적 축어긋남 비정렬요인(Lateral Misalignment), 셋째 두 광섬유의 꺽여 구부러짐 비정렬요인(Angular Misalignment)으로 구분되는데, 단일모드 광섬유 접속시 접속손실은 상기 3가지 비정렬요인 중 축어긋남 비정렬요인에 가장 민감하게 영향을 바도 있다.Secondary misalignment factors include gap misalignment between the ends of the first two tubular fibers, second, relative misalignment of the two tubular fibers, and third angled misalignment of the two fibers. Misalignment, splice loss of single mode fiber is most sensitive to axial misalignment among the three misalignment factors.
즉, 일정한 수준이상의 특성을 유지하는 광커넥터의 개발 및 생산은 상호 트레이드 오프(Trade-off)로 나타나는 축 어긋남 요인을 중심으로 한 2차 비정렬요인 간의 적절한 제어로 가능할 것이다.In other words, the development and production of the optical connector that maintains a certain level or more will be possible by appropriate control between the secondary misalignment factors centering on the axial misalignment caused by trade-off.
그리고, 광커넥터의 접속손실의 향상을 위해 무한정 구성품의 정밀도만 높인다면 제품의 가격경쟁력을 상실하게 되어 상용화에 어려움이 많아 질 것이다.In addition, if the precision of the components indefinitely is increased to improve the connection loss of the optical connector, the price competitiveness of the product will be lost, and it will be difficult to commercialize.
따라서 적절한 수준으로 가공된 구성품들을 이용하여 우수한 접속손실을 나타낼 수 있는 조립기술 및 장치개발에 많은 연구가 있었다. 특히 SC형 광커넥터의 경우 슬리브내에서 페룰과 함께 접속되는 광섬유의 중심을 임의의 조립형태로 두지 않고 이를 적절히 회전조정(Adjustment)함으로써 좋은 효과를 거두고 있다.Therefore, there have been many studies on the development of assembly technology and device that can show excellent connection loss by using components processed to appropriate level. In particular, the SC type optical connector has a good effect by appropriately adjusting the center of the optical fiber connected with the ferrule in the sleeve without any assembly.
여기에서 적용하고 있는 조립기법은 광섬유가 조립된 두개의 페룰을 이용하는 방법으로, 고정된 한쪽 페룰의 광섬유 끝단면에 광원을 입사시켜 슬리브내에 접속된 다른 페룰의 광섬유 끝단면에 광파워 미터를 설치하고, 수광쪽에서의 광파워가 최대로 검출되게 한쪽 페룰을 회전조정하는 방법이며, 광파워가 가장 높게 검출될때가 슬리브내의 두 광섬유 축어긋남 요인이 가장 작게된 때이다.The assembly technique applied here is to use two ferrules in which an optical fiber is assembled. An optical power meter is installed on the optical fiber end face of the other ferrule connected in the sleeve by injecting a light source into the optical fiber end face of the fixed ferrule. In this case, one of the ferrules is rotated and adjusted so that the optical power at the light-receiving side is maximally detected. The highest optical power is detected when the two optical fiber axial misalignment factors in the sleeve are the smallest.
그러나 기존의 방법으로는 직접 광섬유 단면의 중심을 찾는것이 아니라, 광파워의 전송효과 변화라는 간접적인 방법으로 슬리브내 두개의 광섬유 중심을 일정한 영역내에서 결합되게 회전조정하는 방법이다. 그러므로 기존의 방법에서는 요구되는 영역으로의 광섬유를 정렬하기 위해 필요한 소요시간 측면에서 광섬유내 광파워의 최대부분을 찾기 위한 여러번의 단계별 페룰회전조정을 수행하여야 한다. 또한 광섬유가 정렬되는 영역이 좁으면 좁을수록 접속손실은 우수하게 나타나지만 많은 소요시간을 필요로 하는 문제점을 내포하고 있었다.However, the conventional method is not to find the center of the optical fiber cross section directly, but to indirectly change the transmission effect of the optical power, and to adjust the rotation of the two optical fiber centers in the sleeve to be combined within a certain area. Therefore, in the conventional method, several stepwise ferrule rotation adjustments have to be performed to find the maximum portion of optical power in the optical fiber in terms of the time required to align the optical fiber to the required area. In addition, the narrower the area where the optical fiber is aligned, the better the connection loss, but it requires a problem that requires more time.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구성품들의 가공 정밀도의 향상없이 접속손실을 최대한 배제시키기위해, 페룰의 내부구멍에 위치한 광섬유 단편을 확대 광학계와 고해상도 적외선 카메라를 이용하여 모드필드 광도분포를 측정하고, TNF(Transmitted Near Field)방식으로 측정된 광도분포 자료를 컴퓨터내의 소프터웨어로 이미지 처리(Image Processing)하여 광섬유내 광파워의 최대부가 일정한 영역에 모이게 회전조정함으로써 우수한 광커넥터의 접속손실을 얻을 수 있게하는 광커넥터저 접속손실을 위한 조립장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적을 두고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and in order to exclude connection loss as much as possible without improving the processing accuracy of the components, the optical fiber fragment located in the inner hole of the ferrule is expanded by using an optical system and a high resolution infrared camera. By measuring the distribution and image-processing the light distribution data measured by the Transmitted Near Field (TNF) method with software in the computer, the optical power is rotated so that the maximum portion of the optical power in the optical fiber is gathered in a certain area. It is an object of the present invention to provide an assembly apparatus and a control method for the optical connector connection loss that can obtain a connection loss.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 광통신에 사용되는 광섬유 결선용 광커넥터의 저 접속손실을 위한 조립장치로서, 광섬유가 결합된 페룰 단면에서의 최대 광도부가 검출되도록 하는 발광수단; 페룰 외경의 중심을 정렬하기 위한 3측(X,Y,Z축) 이동 및 회전조정을 위한 정렬 및 회전수단; 상기 발광수단과, 상기 정렬 및 회전수단 간에 연결된 광섬유; 상기 정렬 및 회전수단에 접속 연결되어 출사된 빛의 확대 및 부호화를 수행하는 광처리수단;상기 광처리수단에 접속된 모니터; 상기 정렬 및 회전수단과, 상기 광처리수단에 접속되어 입력된 자료의 최대 광도부의 인지 및 제어를 수행하는 중앙제어수단; 및 상기 중앙제어수단에 연결되어 측정결과의 출력을 수행하는 출력수단을 구비하고 있는 광커넥터 저 접속손실화를 위한 조립장치와 상기 조립장치를 이용하여 접속손실을 최대한 줄이는 제어방법으로서, 광섬유 끝단면에서 출사되는 광신호의 모드필드를 확대하고 부호화하여 이미지처리 하는 제1단계; 상기 제1단계 수행후, 확대된 모드필드의 광도분포에서 최대광도부를 산출하는 제2단계; 및 상기의 최대 광도부에 대응한 회전제어 값을 산출한 후, 정렬 및 회전수단(40)을 이용하여 페룰을 회전수단하는 제3단계를 포함하여 수행되는 광커넥터 저 접속손실화를 위한 제어방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an assembly apparatus for low connection loss of an optical connector for optical fiber connection used in optical communication, comprising: light emitting means for detecting the maximum light intensity in the end face of the ferrule to which the optical fiber is coupled; Alignment and rotation means for three-way (X, Y, Z-axis) movement and rotation adjustment for aligning the center of the outer diameter of the ferrule; An optical fiber connected between the light emitting means and the alignment and rotation means; Optical processing means connected to the alignment and rotation means for performing expansion and encoding of the emitted light; a monitor connected to the optical processing means; Central control means connected to said alignment and rotation means and to said light processing means for recognizing and controlling a maximum light intensity portion of input data; And an assembly device for reducing the low connection loss of the optical connector, which is connected to the central control means and outputs the output of the measurement result, and a control method of minimizing the connection loss by using the assembly device. A first step of enlarging, encoding, and processing a mode field of an optical signal emitted from the first image; A second step of calculating a maximum brightness part from the brightness distribution of the enlarged mode field after performing the first step; And a third step of calculating a rotation control value corresponding to the maximum luminous intensity, and then rotating the ferrule using the alignment and rotation means 40. To provide.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
제1도는 본 발명에 의한 단일모드 광커넥터의 저 접속손실화를 조립장치의 개략적인 블럭 구성도이다.1 is a schematic block diagram of a device for assembling a low connection loss of a single mode optical connector according to the present invention.
도면에서 10은 발광부, 20은 광섬유부, 21및 22는 광섬유, 23은 광섬유 결합기, 30은 모니터, 40은 정렬 및 회전부, 41은 페룰 및 회전수단, 42는 구동장치, 50은 광학계, 51 및 52는 렌즈, 53은 적외선(Infra Red) 카메라(이하 간단히 IR 카메라라함), 54는 제어기, 60은 중앙제어부, 61은 컴퓨터, 70은 출력부를 각각 나타낸다.In the drawing, 10 is light emitting part, 20 is optical fiber part, 21 and 22 optical fiber, 23 is optical fiber coupler, 30 is monitor, 40 is alignment and rotation part, 41 is ferrule and rotation means, 42 is driving device, 50 is optical system, 51 And 52 denotes a lens, 53 denotes an infrared red camera (hereinafter simply referred to as an IR camera), 54 denotes a controller, 60 denotes a central controller, 61 denotes a computer, and 70 denotes an output.
도면에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 저접속 손실화를 위한 조립장치 구성을 살펴보면, 광섬유가 결합된 페룰 단면에서의 최대 광도부 검출에 필요한 발광부(10)와, 페룰 외경의 중심을 정렬하기 위한 3축 이동 및 회전수단을 위한 정렬 및 회전부(40)와, 상기 발광부(10)와 정렬 및 회전부(40) 간에 연결된 광섬유부(20)와, 상기 정렬 및 회전부(40)에 접속 연결되어 출사된 빛의 확대 및 부호화를 수행하는 광학계(50)와, 상기 광하계(50)에 접속된 모니터(30)와, 상기 정렬 및 회전부(40) 및 광학계(50)에 접속되어 입력된 자료의 최대 광도부의 인지 및 제어를 위한 중앙 제어부(60)와, 상기 중앙제어부(60)에 연결되어 측정결과의 출력을 수행하는 출력부(70)으로 이루어져 있다.Looking at the configuration of the assembly apparatus for low connection loss according to the present invention as shown in the drawings, to align the center of the light emitting portion 10 and the center of the ferrule outer diameter required for the detection of the maximum light intensity portion in the cross section of the ferrule to which the optical fiber is coupled An alignment and rotation unit 40 for three-axis movement and rotation means, an optical fiber unit 20 connected between the light emitting unit 10 and the alignment and rotation unit 40, and connected to the alignment and rotation unit 40. An optical system 50 for enlarging and encoding the emitted light, a monitor 30 connected to the optical system 50, and a data input connected to the alignment and rotation unit 40 and the optical system 50. A central control unit 60 for the recognition and control of the maximum light intensity portion, and the output unit 70 is connected to the central control unit 60 to perform the output of the measurement results.
이제, 이들 주요 구분부의 세부 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.Now, the detailed configuration and operation of these main divisions are as follows.
발광부(10)은 채용된 광섬유의 차단파장(cut-off wavelength)이상을 갖는 레이저 다이오드(Laser Diode)와, 출가된 광신호를 페룰측 광섬유로 전달하는 광섬유로 구성되는데, 본 발명의 실시예에서는 파장이 1300nm인 레이저 다이오드를 사용하여 구성하였다. 그리하여 광섬유 결합기(23)를 통해 정렬 및 회전부(40)까지 전달되는 광원을 제공하는 것이다.The light emitting unit 10 is composed of a laser diode having a cut-off wavelength or more of the adopted optical fiber and an optical fiber which transmits the emitted optical signal to the ferrule-side optical fiber, which is an embodiment of the present invention. In this case, a laser diode having a wavelength of 1300 nm was used. Thus, it is to provide a light source that is transmitted to the alignment and rotation portion 40 through the optical fiber coupler (23).
광섬유부(20)는 상기 발광부(10)에서 나온 광섬유와 페룰과 결합된 광섬유로 구성되고, 절단된 2개의 광섬유를 임시적으로 광신호가 전달되게 정렬, 접속시키는 기능을 수행한다.The optical fiber unit 20 is composed of an optical fiber from the light emitting unit 10 and an optical fiber combined with a ferrule, and performs the function of aligning and connecting the two cut optical fibers to temporarily transmit an optical signal.
정렬 및 회전부(40)는 페룰의 정렬을 위한 (X,Y,Z)축 초정밀 정렬장치와 페룰을 스테핑 모터에 연결하기 위한 척(Chuck)과 회전조정을 위한 스테핑모터를 구비하고 있으며, 페룰과 결합된 광섬유 끝단면에서 출사되는 광도분포를 확대광학계, IR 카메라 및 이미지처리 소프트웨어를 이용해 해석하여, 최대 광도부가 일정영역으로 모이게 X,Y,Z축 이동 및 회전이동시키는 것이다. 이에 대한 일실시예를 제2도의 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.The alignment and rotation part 40 has a (X, Y, Z) axis ultra precision alignment device for alignment of the ferrule, a chuck for connecting the ferrule to the stepping motor, and a stepping motor for rotation adjustment. The intensity distribution emitted from the combined optical fiber end face is analyzed by using magnification optical system, IR camera and image processing software to move the X, Y, Z axis and rotate the maximum intensity part in a certain area. An embodiment thereof will be described in more detail with reference to the drawings of FIG. 2.
광학계(50)는 대물렌즈와 대안렌즈를 구비하고 있는 것으로, 광섬유에서 출사되는 빛의 형상을 확대하여, 최대 광도부 감지 에러를 줄이는 것이다.The optical system 50 includes an objective lens and an alternative lens, and enlarges the shape of the light emitted from the optical fiber, thereby reducing the maximum luminous intensity detection error.
중앙제어부(60)는 일반적인 컴퓨터와 회전제어 소프트웨어(S/W) 및 이미지처리 소프트웨어를 구비하고 있는 것으로, 상기 광섬유에서 출사되는 최대 광도부를 찾고, 이 최대 광도부(Peak Intensity Portion)를 페룰외경 중심축에 일치시키기 위한 회전제어 값을 산출한다.The central control unit 60 includes a general computer, rotation control software (S / W), and image processing software. The central control unit 60 finds the maximum light intensity emitted from the optical fiber, and the peak intensity portion is centered around the ferrule outer diameter. Calculate the rotation control value to match the axis.
그리하여, 광통신에 의한 정보전송에서 필수적으로 요구되는 광섬유 결션용 광커넥터의 접속손실을 최대로 억제하여 보다 우수한 정보전송을 이룰 수 있게 하는 것이다.Therefore, the connection loss of the optical connector for optical fiber connection, which is essentially required for information transmission by optical communication, can be suppressed to the maximum to achieve better information transmission.
제2도는 상기 제1도의 정렬 및 회전부의 일실시예 상세 구조도이다. 도면에서 100은 Z축 이동장치, 101은 X축(수평)이동장치, 102는 Y축(수직)이동장치, 103은 회전 스테이지, 104에는 척, 105는 페룰, 106는 광섬유, 107은 스테핑 모터, 108은 회전스테이지 연결장치를 각각 나타낸다.2 is a detailed structural diagram of an embodiment of the alignment and rotation unit of FIG. In the figure, 100 is the Z-axis shifter, 101 is the X-axis (horizontal) shifter, 102 is the Y-axis (vertical) shifter, 103 is the rotary stage, 104 is the chuck, 105 is the ferrule, 106 is the optical fiber, and 107 is the stepping motor. Reference numeral 108 denotes a rotating stage connecting device, respectively.
도면에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 정렬 및 회전부는 페룰의 정렬을 위한 (X,Y,Z)축 초정밀 정렬장치(100,101,102)와, 페룰을 스테핑모터에 연결하기 위한 척(Chuck)(104)과, 회전조정을 위한 스테핑모터(107)로 이루어져 있다.As shown in the figure, the alignment and rotation unit according to the present invention (X, Y, Z) axis ultra-precision alignment device (100, 101, 102) for the alignment of the ferrule, and the chuck (Chuck 104) for connecting the ferrule to the stepping motor And a stepping motor 107 for rotation adjustment.
스테핑모터(107)는 중앙제어부(60)와 연결되어 적응 제어를 수행하는데, 상기 중앙제어부(60)의 컴퓨터와 IEEE-488 인터페이스로 접속되어 있으며, 상기 X,Y,Z축 초정밀 정렬장치(100,101,102)는 제4도에서 처럼 페룰 외경의 기하학적 중심을 모니터 내에있는 직교좌표의 중심으로 이동하기 위한 수평, 수직이동장치이며, 요구되는 서브미크론(Sub-micron)의 정밀성을 위해 압전체의 고유특성을 이용한 정렬장치이다. 회전스테이지(103)는 상부에 연결된 스테핑 모터로 부터 전달되는 동력을 이용하여 내부구멍에 연결된 페룰(105)을 임의의 각도 만큼 회전조정하는 것이다. 척(104)은 직경 2.5mm의 페룰을 회전 스테이지의 내부에 고정시키고 광섬유(106)가 결합된 페룰의 탈,착이 용이하게 해준다. 또한 페룰은 광섬유가 연결되어 있는 것으로 척(104)의 후면부를 통해 페룰이 원더치로 탈,착이 가능하도록한 구조이다. 중앙제어부와 연결된 스테핑모터(107)은 컴퓨터에서 산출된 회전각도를 페룰이 연결된 회전수테이지를 회전시켜 광섬유에서 출사된 최대광도부를 임의의 영역으로 회전조정시켜주는 동력원이다. 회전스테이지 연결장치(108)는 상기 회전스테이지를 정렬부에 연결시켜 준다.The stepping motor 107 is connected to the central control unit 60 to perform adaptive control, which is connected to the computer of the central control unit 60 through an IEEE-488 interface, and has the X, Y, Z axis ultra-precision alignment device (100, 101, 102). ) Is a horizontal and vertical moving device for moving the geometric center of the outer diameter of the ferrule to the center of the rectangular coordinates in the monitor as shown in FIG. 4, and using the intrinsic characteristics of the piezoelectric element for the required precision of the sub-micron. It is an alignment device. The rotating stage 103 rotates the ferrule 105 connected to the inner hole by an arbitrary angle by using the power transmitted from the stepping motor connected to the upper stage. The chuck 104 fixes the ferrule 2.5 mm in diameter to the inside of the rotating stage and facilitates detachment and attachment of the ferrule to which the optical fiber 106 is coupled. In addition, the ferrule is that the optical fiber is connected to the structure through which the ferrule can be detached, detachable through the back of the chuck 104. The stepping motor 107 connected to the central control unit is a power source that rotates the rotation angle calculated by the computer to rotate the rotation speed connected to the ferrule to adjust the maximum light intensity emitted from the optical fiber to any area. The rotating stage connecting device 108 connects the rotating stage to the alignment unit.
다음으로, 상술한 바와 같은 본 발명의 조립장치를 이용하여 광커넥터의 저 접속손실화를 구현하는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method for implementing a low connection loss of the optical connector using the assembly apparatus of the present invention as described above will be described.
제3도는 본 발명에 의한 저 접속손실화를 위한 제어방법의 수행흐름을 나타낸 것이다.3 shows the flow of the control method for reducing the connection loss according to the present invention.
우선, 레이저 다이오드를 통해 발생시킨 1300nm 파장의 광원을 광섬유(21)에 입사시키는데(201), 이때 상기 광섬유(21)를 페룰에 연결되는 광섬유(22)까지 전달시키기 위해 다수의 광섬유 결합기(23)와 그에 연속적으로 연결되는 광섬유를 사용하기도 한다.First, a light source having a wavelength of 1300 nm generated through a laser diode is incident on the optical fiber 21 (201), where a plurality of optical fiber combiners 23 are used to deliver the optical fiber 21 to the optical fiber 22 connected to the ferrule. And optical fiber that is connected in series.
그리고, 페룰 끝단면에서 출사되는 광원의 직경은 9∼10μm로서, 너무 협소한 영역이므로 이것으로는 최대 광도부를 찾을 수 없기 때문에 모드필드를 200배로 확대한다(202). 그리고 나서, IR 카메라를 이용하여 확대된 상기 모드필드의 및의 세기에 따라 그에 비례하는 전압값으로 변환한 후, 상기의 전압값으로 변환된 아날로그 신호를 디지틀 신호로 부호화한다.(203). 그리고 부호화된 상기 디지틀 신호를 컴퓨터로 입력시켜 저장하고 나서(204), 상기의 디지틀 신호를 공지의 화상처리기술을 이용하여 노이즈 성분을 제거한다(205)The diameter of the light source emitted from the end face of the ferrule is 9 to 10 µm, which is too narrow, so that the maximum luminous intensity can not be found in this area. Therefore, the mode field is enlarged 200 times (202). Then, an IR signal is converted to a voltage value proportional to the intensity of the mode field enlarged by using an IR camera, and then the analog signal converted to the voltage value is encoded into a digital signal. The encoded digital signal is inputted to a computer and stored (204), and the digital signal is removed using a known image processing technique (205).
그리고 나서, 가우시안(Gaussian) 함수로 피팅(Fitting)하여 한 프레임(Frame)에서의 빛의 세기분포를 계산하고(206), 상기의 가우시안 함수로 피팅(Fitting)된 자료에서 최대 광도부를 갖는 픽셀(Fixel)을 구한다(207). 그리고 상기의 최대 광도부에 대응한 픽셀(Fixel)을 회전조정하였을 때의 회전제어값을 산출하며(208), 정렬 및 회전부(40)을 이용하여 바로전 과정(208)에서 구한 회전값으로 페룰을 회전조정한다.(209). 그리고 나서, 페룰외경의 중심축과 회전조정된 값의 편차를 확인하여(210), 상기 편차가 1°내외이면 적절히 조정된 것으로 인정하고, 그렇지 않으면 상기의 최대 광도부 산출과정(208) 부터 반복수행하여 편차가 1°이내에 들어오도록 한다. 그리하여 상기 편차확인 결과 소정의 허용범위 내에 있으면, 회전조절 결과를 관리하고 효율적으로 이용하기 위하여 중앙제어부(60)의 데이타 베이스(Data Base)에 자료를 저장하고(211), 수행을 종료한다.Then, by fitting to a Gaussian function to calculate the intensity distribution of light in one frame (206), the pixel having the maximum luminance portion in the data fitted to the Gaussian function Fixel) is obtained (207). Then, the rotation control value when the pixel (Fixel) corresponding to the maximum light intensity portion is rotated is calculated (208), and the ferrule is used as the rotation value obtained in the previous process (208) using the alignment and rotation portion (40). (209). Then, the deviation between the center axis of the ferrule outer diameter and the rotationally adjusted value is checked (210), and if the deviation is within 1 °, it is regarded as properly adjusted. Otherwise, it is repeated from the maximum light intensity part calculation process (208). Do this so that the deviation is within 1 °. Thus, if the deviation check result is within a predetermined allowable range, in order to manage and efficiently use the rotation control result, the data is stored in the database of the central control unit 60 (211), and the execution ends.
제4도는 상기 제2도 설명의 이해를 돕기위해 모니터 화면을 도시한 것으로서, 본 발명에 의한 초정밀 정렬장치를 이용하여 페룰 외경의 기하학적 중심을 모니터 내에 있는 직교좌표의 중심으로 이동시키는 페룰중심의 중심축 일치도이다.4 shows a monitor screen to help understand the description of FIG. 2, which uses a high precision alignment device according to the present invention to move the geometric center of the outer diameter of the ferrule to the center of the rectangular coordinates in the monitor. Axis agreement.
이와 같이 본 발명은 페룰의 내부구멍에 위치한 광섬유 단면을 확대 광학계와 고해상도 적외선 카메라를 이용하여 모드필드 광도 분포를 측정하고, 적외선 카메라와 연결된 중앙제어부에서 TNF(Transmitted Near Field)방식으로 측정된 광도분포 자료를 컴퓨터내의 소프터웨어로 이미지 처리(Image Processing)하여 광섬유내 광파워의 최대부분이 일정한 영역에 모이게 회전조정함으로써 우수한 광커넥터의 접속손실을 얻을 수 있게 한다.As described above, the present invention measures the intensity distribution of the mode field using an enlarged optical system and a high-resolution infrared camera on the optical fiber section located in the inner hole of the ferrule, and the intensity distribution measured by the TNF (Transmitted Near Field) method in the central controller connected to the infrared camera. Image processing is done by software in the computer, and the rotational adjustment is performed so that the maximum portion of the optical power in the optical fiber is collected in a certain area, thereby obtaining excellent connection loss of the optical connector.
이렇게 조정된 임의의 두개의 플러그가 어댑터를 통해 결합되더라고 광신호가 전달되는 광섬유의 최대광도부가 일정한 영역속에서 결합되므로 우수한 광커넥터의 접속손실을 얻을 수 있다.Although any two plugs adjusted in this way are coupled through the adapter, the maximum luminous intensity portion of the optical fiber to which the optical signal is transmitted is coupled in a constant region, thereby obtaining excellent connection loss of the optical connector.
본 발명의 기법은 접속손실의 측면에서 페룰 가공으로 발생하는 외경과 내부구멍 간의 동심오차(Concentricity)나 광섬유내 코어와 클래딩가의 동심오차를 극복할 수 있는 장점이 있다. 이러한 구성품간의 동심오차는 실제 광커넥터 조립시 중복되어 나타나 앞서 기술한 접속손실에 가장 큰 영향을 미치고 있는 축어긋남 비정렬요인으로 이어져 광 특성을 저하시킨다.The technique of the present invention has the advantage of overcoming the concentricity between the outer diameter and the inner hole caused by ferrule processing or the concentric error between the core and cladding in the optical fiber. Concentric errors between these components overlap in actual optical connector assembly, leading to misalignment factors which have the greatest influence on the connection loss described above, thereby degrading optical characteristics.
따라서 본 발명은 구성품의 가강정 밀도를 높이지 않고도 주어진 구성품의 가공정도 내에서 최대한의 성능 향상을 이룰 수 있는 장점이 있다. 또한 본 발명에서의 회전, 조정 제어방법인 적응 제어 알고리즘(Adaptive Control Algorithm)을 이용하면 한번만에 광섬유 단면에서 최대 광도부를 일정한 영역으로 회전조정할 수 있다. 이렇게 됨으로 많은 시간의 절감과 함께 슬리브내 매우 좁은 영역하에서 광섬유의 최대 광도부가 정렬되므로 광커넥터의 우수한 저접속손실화를 거둘수 있으며, 페룰 끝단면내 모드필드 광도분포를 이미지 처리하는 컴퓨터가 정렬 및 회전부를 직접제어하는 방식을 도입함으로 조립공정을 자동화 시킬 수 있게 하였다.Therefore, the present invention has the advantage that can achieve the maximum performance within the degree of processing of a given component without increasing the rigidity accuracy of the component. In addition, by using the adaptive control algorithm (Adaptive Control Algorithm) which is a rotation and adjustment control method in the present invention, it is possible to rotate and adjust the maximum light intensity portion in a constant region in the optical fiber cross section in one step. This saves a lot of time and aligns the maximum luminous intensity of the optical fiber in a very narrow area within the sleeve, resulting in an excellent low splice loss of the optical connector, and a computer for processing the modfield luminous intensity distribution in the end face of the ferrule. The assembly process can be automated by introducing a direct control method.
상술한 바와 같이 본 발명은 페룰, 슬리브, 어댑터 구조를 이용한 광커넥터에서 접속손실을 구성품들의 가공 정밀도의 향상없이 최대한 향상시킬 수 있으며, 특히 광섬유 단면에서의 광도분포를 이용함으로서 광섬유의 기하학적 편차에 관계없이 적용 가능하며, 또한 적응 제어 알고리즘을 이용하여 저손실화를 위한 조립시간을 단축 시키는 효과를 갖는다.As described above, the present invention can improve the connection loss in the optical connector using the ferrule, the sleeve, and the adapter structure as much as possible without improving the processing accuracy of the components, and in particular, by using the light intensity distribution in the optical fiber cross section, It can be applied without and also has the effect of shortening the assembly time for low loss by using the adaptive control algorithm.
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