KR0135935B1 - 단심 광커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단심 광섬유의 단면 접촉을 이용하여 낮은 손실로 광섬유간에 광신호 전달을 위한 선로를 유지시키거나 단락시키는 광커넥터에 관한 것으로 특히 손실을 극소화시키는 수단으로 단면 접촉을 발생시키기 위하여 고분자 소재의 탄성 변형 에너지를 이용하고, 광섬유간 어긋남을 줄이기 위하여 정밀하게 가공된 정렬 요소를 이용하므로서 조립의 용이성 및 경제성을 향상시키도록 한 단심 광커넥터에 관한 것으로 탄성체 페룰이 가지는 탄성변형 에너지를 이용하여 미세한 연마용지 상에 가볍게 연마된 광섬유 단면을 정밀하게 가공된 정렬요소를 통하여 접촉시키고 이를 적절하게 설계된 플러그와 어댑터의 결합에 의하여 유지시키는 단심 광커넥터의 구조 및 정렬기구를 이루도록 하므로서 광커넥터의 핵심분야인 페룰, 정렬요소 및 결합구조를 신소재, 신기법 및 새로운 구조로 구현된 단심 광커넥터에 관한 것이다.

Description

단심 광커넥터

제1도는 본 발명 단심 광커넥터의 구조를 보인 조립상태 단면도.

제2도는 광섬유를 고정하는 플러그의 구성도로서,

(a)는 정면도이고,

(b)는 분리상태 측단면도이다.

제3도는 두 플러그를 결합하는 어댑터의 구성도로서,

(a)는 측단면도이고,

(b)는 정면도이다.

제4도의 (a),(b)는 광섬유가 연결되는 페룰과 정렬요소에 의한 광섬유 접속형상도임.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:어댑터11:정렬요소 설치부

12:안내돌기13:플러그삽입구

14:걸림턱15:정렬안내부

20:플러그21:페룰안내부

22:광섬유접촉부23:어댑터접촉부

24:걸림돌기25:광섬유 결합요소

30:정렬요소31:페룰

32:정렬구멍40:광섬유

41:케블라

본 발명은 단심 광섬유의 단면 접촉을 이용하여 낮은 손실로 광섬유간에 광신호 전달을 위한 선로를 유지시키거나 단락시키는 광커넥터에 관한 것으로 특히 손실을 극소화시키는 수단으로 단면 접촉을 발생시키기 위하여 고분자 소재의 탄성 변형 에너지를 이용하고, 광섬유간 어긋남을 줄이기 위하여 정밀하게 가공된 정렬 요소를 이용하므로서 조립의 용이성 및 경제성을 향상시키도록 한 단심 광커넥터에 관한 것이다.

사회가 복잡화하면서 인간 사회는 다양한 정보속에서 삶을 영위하게 되어 많은 정보량을 빨리 전달받아야 할 필요성을 절실하게 느끼게 되었고, 이를 위하여 빛에 의한 정보전송 매체로 광섬유가 널리 사용되고 있다.

그러나 광섬유는 제조 한계, 기기와의 연결 필요성 때문에 광섬유의 불연속면이 반드시 존재하게 되며, 이러한 불연속면은 신호 전달을 위해 반드시 연결장치부가 필요하다.

이와 같은 연결장치부로서 광커넥터가 사용되며, 광섬유는 광도파로가 매우 작아서 매우 정밀하게 연결되지 않으면 신호의 감쇄로 많은 증폭이 필요하거나, 광원에의 불안정을 야기시킬 수 있다.

따라서 현재 세계적으로 사용되고 있는 광커넥터는 성능, 경제성 등의 이유로 제한되어 있다.

이들 광커넥터들은 삽입손실을 감소시킬 수 있도록 초정밀 생산기술에 기반을 둔 실린더 모양으로 된 세라믹 페룰과 슬리브와의 결합형, 초정밀 볼베어링과 원추형 페룰과의 결합형이 있고, 반사손실 특성을 향상시키기 위하여 광섬유를 포함한 페룰 단면을 연마하는 형과 굴절률 정합 물질을 사용하는 형이 있다.

이러한 광커넥터들은 결합 유지를 위하여 스프링을 사용하고 있으며, 구조상 푸쉬풀(push-pull)구조를 채택하고 있고, 광섬유와의 결선을 위하여 결선도구를 사용하고 있다.

정렬의 핵심분야인 세라믹 페룰과 슬리브, 또는 볼베어링과 원추형 페룰은 다음의 결합원리 및 제조공정을 가진다.

먼저 세라믹 페룰과 슬리브를 이용한 광커넥터에서는 실린더형의 페룰이 원통형의 슬리브에 삽입되며, 정렬은 페룰을 감싸고 있는 슬리브의 탄성력에 의하여 이루어진다.

광커넥터에서 적절한 손실을 보장하기 위해서는 광섬유간 정렬에 필요한 치수정밀도 중 가장 중요한 축어긋남을 1미크론 정도로 유지하여야 한다.

또한 난삭재인 세라믹 원통을 표면조도, 전직도 등에서도 미크론 이하의 정밀도를 유지하여야 한다.

슬리브는 같은 수준의 정밀도를 필요로 하며, 특히, 탄성력의 발생을 위하여 성형에서 필요한 홈은 잔류응력을 제어하여야 하기 때문에 고도의 성형기술을 필요로 한다.

볼베어링과 원추형에 의한 정렬구조는 금속으로 가공되며 볼베어링의 내부에 지름을 통과하는 1미크론 이하의 정밀도를 가지는 구멍을 가공하여, 여기에 구 및 원추의 결합을 이용한 정렬현상이 유지되도록 원추형 페룰을 삽입하여 광섬유간의 접속을 행한다.

세라믹이나 금속을 1미크론 이하의 정밀도로 생산하는 초정밀 가공기술은 세계적으로 보편화된 기술이 아닌 매우 고도의 기술분야로서 세계 대부분의 국가에서 구현기술의 개발단계에 있는 일반적으로 아직 안정화되어 있지 못한 분야에서, 광커넥터 가격상승의 요인이 되고 있다.

초고속 광통신 시스템의 개발과 함께 중요시되는 광커넥터의 반사손실 특성의 향상요구를 만족시키기 위하여, 굴절률 정합 물질을 사용하거나 페룰단면을 경사지게 가공하거나 물리적 접촉단면의 잔류응력층을 제거하여 사용하고 있다.

정합물질의 사용은 온도안정성 및 오염의 측면에서 신뢰성이 입증되어 있지 못하며, 페룰단면의 연마를 통한 정밀도를 유지하기 위해서는 특수하게 제조된 연마기를 사용하여야 한다.

이러한 연마는 대략 수분 정도의 연마시간을 필요로 한다.

푸쉬풀 결합구조는 가장 일반적으로 사출성형에 의하여 제조되지만 현재는 결합유지력을 형성시키기 위하여 코일스프링을 사용하고 있으며, 광섬유와 커넥터 결합은 결선용 도구를 반드시 필요로 한다.

또한 플러그나 어댑터에 고유하게 설계된 잠금 기구를 가지고 있는 등 특수한 기능들을 보유한 다른 구조를 채택하고 있다.

종래의 광커넥터는 가장 중요한 광학적 특성인 삽입손실을 감소시키기 위하여 초정밀 가공요소를 사용하고 있다.

초정밀 가공요소의 수가 증가하면 일반적인 가공기술을 활용하여 생산하는 것이 불가능하므로 생산에 제약을 받음과 아울러 광커넥터의 원가가 상승된다.

광커넥터는 광통신에서의 기본 부품임과 동시에 광선로 구성시에 많이 소요되는 부품으로서, 광커넥터의 비용부담의 증대는 향후 세계적 추세인 가입자망으로의 광섬유 포설을 통한 정보망 구성에 막대한 지장을 초래할 수 있으므로, 기존 광커넥터에서 1미크론 이하의 초정밀을 요하는 부품의 수인 2∼3개를 그 이하로 줄여서 광커넥터의 가격을 낮추어야 한다.

또한, 광커넥터 조립시에 많은 시간이 소요되어 선로접속에 애로를 가지므로 조립시간 단축을 위하여 새로운 구조의 고안, 부품수의 절감으로 조립성을 향상시켜야 한다.

한편, 광커넥터의 접속후 접속의 안정성유지 측면에서 잠금장치를 사용하고 있으나, 갑작스런 과하중의 작용으로 파괴가 발생할 수 있으므로 이를 방지하는 구조도 고안되어야 한다.

따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서 새로운 구조의 단심 광커넥터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 탄성체 페룰이 가지는 탄성변형 에너지를 이용하여 미세한 연마용지 상에 가볍게 연마된 광섬유 단면을 정밀하게 가공된 정렬요소를 통하여 접촉시키고 이를 적절하게 설계된 플러그와 어댑터의 결합에 의하여 유지시키는 단심 광커넥터의 구조 및 정렬기구를 이루도록 한 것이다.

따라서 본 발명은 광커넥터의 핵심분야인 페룰, 정렬요소 및 결합구조를 신소재, 신기법 및 새로운 구조로 구현된 단심 광커넥터를 제공함으로써, 경제성, 성능 및 조립성을 향상시켜서 광통신망의 조기실현으로 광통신시대의 정착에 기여하고자 한다.

이하 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 광섬유(40)의 정렬안정성을 유지하면서 양측에 광섬유(40)를 포함하는 플러그(20)를 삽입 결합하도록 하는 결합수단을 제공하도록 내부 중앙에 정렬요소 설치부(11)와 양측에 안내돌기(12)가 형성되고, 플러그삽입구(13)의 내주연에 걸림턱(14)이 형성된 어댑터(10)와; 상기 어댑터(10)의 정렬요소 설치부(11)에 삽입 설치되며, 광섬유(40)만을 유도하여 정밀접속을 도모하도록 하는 정렬요소(30)와; 상기 광섬유(40)의 최종 결선부로서 광섬유 보강재인 케블라(41)를 고정시켜서 견고하게 일체화시키며, 페룰(31)의 변형을 방지하고 페룰(31)의 적절한 위치유지를 위하여 페룰과 같이 원형으로 형성된 페룰안내부(21)가 형성되고, 균일하게 케블라를 분포시켜서 스냅구조로 고착시킬 수 있도록 원형으로 된 광섬유 접촉부(22)와, 외팔보의 형상으로서 굽힘변형으로 스프링의 역할을 수행하여 결합을 유지하며, 상기 어댑터(10)의 걸림턱(14)에 걸려 결합되도록 끝단의 걸림돌기(24)가 형성된 어댑터 접촉부(23)를 구비한 플러그(20)에 의하여 광섬유의 접속이 이루어지도록 구성된다.

제1도는 본 발명 광커넥터 전체 조립상태의 단면도로서, 플러그(20)는 어댑터(10)에 압착 결합되어 있으며, 이때 이탈력에 대응하여 유지력은 플러그(20)의 걸림돌기(24)와 어댑터(10)의 걸림턱(14)에 의하여 결합 유지된다.

광섬유(40)는 내부에 존재하는 케블라(41)가 플러그(20)와 광섬유 결합요소(25)사이에 놓여 압착에 의하여 플러그(20)에 부착된다.

광섬유간 접촉은 어댑터(10) 내부의 안내돌기(12) 사이에 위치한 정렬요소(30)에서 페룰(31)을 통하여 이루어진다.

정렬시 페룰안내부(21)에 위치한 페룰(31)은 전단하중에 의하여 변형에너지가 발생하며, 이 에너지는 광섬유(40)의 물리적인 접촉을 유지하는 원동력이 된다.

플러그(20)와 어댑터(10)의 분리시에는 광섬유 결합요소(25)를 사용한다.

제2도는 플러그 구성상태를 보인 분리상태도이다.

플러그(20)의 기능은 광섬유(40)의 최종 결선부로서 광섬유 보강재인 케블라(41)를 고정시켜서 견고하게 일체화시켜야 하며, 페룰(31)간의 결합시에 발생하는 접촉하중을 유지시킬 수 있도록 적절한 결합부를 가져야 한다.

또한 사용자가 손쉽게 취급할 수 있는 형상과 크기를 가져야 하며, 특히 정렬요소(30)까지 광섬유(40)가 부착된 페룰(31)을 잘 안내하여야 하고, 정렬시에 발생하는 손실요소의 최소화를 추구할 수 있어야 한다.

이러한 기능을 수행하는 플러그(20)의 구조로는 광섬유 접촉부(22)가 원형으로 되어 있어서 균일하게 케블라(41)를 분포시켜서 스냅구조로 고착시킬 수 있으며, 어댑터 접촉부(23)는 사각 구조로서 외발보의 형상을 하여서 상기 어댑터 접촉부(23)의 굽힘 변형이 스프링의 역할을 수행하여 결합을 유지하며, 적절한 하중까지는 끝단의 걸림돌기(24)와 어댑터(10)의 걸림턱(14)에 의하여 결합이 유지되지만, 과도한 하중에서 이탈하도록 구성되어 있다.

페룰(31)이 위치하는 페룰안내부(21)는 페룰(31)의 변형을 방지하고 페룰의적절한 위치유지를 위하여 페룰(31)과 같이 원형으로 되어 있다.

제3도는 양측에서 두개의 플러그(20)를 결합하도록 하는 어댑터(10)의 내부구조를 보인 구성 단면도이다.

어댑터(10)의 기능은 외부의 굽힘이나 다른 요인하에서 발생가능한 손실요소를 차단하여 정렬의 안정성을 유지시키고, 플러그(20)와의 결합을 위한 수단을 제공함과 아울러 실장의 효율성을 제고시키는 구조를 지녀야 한다.

어댑터(10)의 외관은 사각형으로써 사용 및 강도의 안정성을 높였으며, 내부에는 정렬요소 설치부(11)에 정밀하게 가공된 정렬요소(30)가 위치하여 광섬유(40)의 정렬을 유도하여 정확한 접촉을 유지시키며, 안내홈을 통하여 플러그(20)를 유도한다.

유도된 플러그(20)의 페룰안내부(21)는 어댑터(10)의 정렬안내부(15)에 의하여 정렬되며, 과부하에 의한 광섬유(40)의 파손을 막기 위하여 설치된 안내돌기(12)에 의하여 정지된다.

제4도는 본 발명에서 고안된 탄성체 페룰(31)과 정렬요소(30)를 이용하여 광섬유간 접속이 이루어지는 과정의 개략도이다.

탄성체 페룰(31)의 기능은 광섬유(40)를 보호함과 아울러 적절하게 변형됨으로써 변형에너지를 저장하는 기능을 가진다.

정렬요소(30)의 중앙 정렬구멍(32)은 광섬유(40)만을 유도하여 정밀접속을 도모한다.

동작과정은 페룰(31)이 정렬요소(30)의 정렬안내부(15)를 따라 삽입되고 플러그(20)의 삽입력에 의해 페룰(31)이 압축, 변형되면서 압축된 만큼 광섬유(40)가 안내면을 따라 정밀하게 가공된 정렬구멍(32)안으로 삽입된다.

상대되는 플러그(20)의 결합으로 두개의 돌출된 광섬유(40)가 정렬구멍(32)안에서 접속이 이루어진다.

접속된 광섬유(40)는 페룰(31)의 탄성변형 에너지에 의해 계속접속을 유지하게 된다.

이와 같은 본 발명의 작용 효과는 광통신 선로에서 많이 사용되는 단심 광커넥터를 새로운 구조 및 기법으로 구현하였다.

이러한 구조 및 기법에 의한 광커넥터는 광섬유 단면간의 접촉을 충분하게 유지시켜서 삽입손실 0.5dB 이하, 반사손실 25dB 이상의 광학적 특성을 가져서 장거리용 단일 모드 광섬유 통신에 사용 가능하며, 초정밀 가공요소 수의 절감을 통한 경제성 향상 및 스냅 결합구조에 의한 조립성 향상으로 광통신망 조기 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

Claims (3)

1. 광섬유의 정렬안정성을 유지하면서 양측에 광섬유를 포함하는 플러그를 삽입 결합하도록 하는 결합수단을 제공하도록 내부 중앙에 정렬요소 설치부와 양측에 안내돌기가 형성되고, 플러그삽입구의 내주연에 걸림턱이 형성된 어댑터(10)와; 상기 어댑터(10)의 정렬요소 설치부에 삽입 설치되며, 광섬유만을 유도하여 정밀접속을 도모하도록 하는 정렬요소(30)와; 상기 광섬유의 최종 결선부로서 광섬유 보강재인 케블라를 고정시켜서 견고하게 일체화시키며, 페룰의 변형을 방지하고 페룰의 적절한 위치유지를 위하여 페룰과 같이 원형으로 형성된 페룰안내부가 형성되고, 균일하게 케블라를 분포시켜서 스냅구조로 고착시킬 수 있도록 원형으로 된 광섬유 접촉부와, 외팔보의 형상으로서 굽힘변형으로 스프링의 역할을 수행하여 결합을 유지하며, 상기 어댑터의 걸림턱에 걸려 결합되도록 끝단의 걸림돌기가 형성된 어댑터 접촉부를 구비한 플러그(20)에 의하여 광섬유의 접속이 이루어지도록 구성됨을 특징으로 하는 단심 광커넥터.
2. 제1항에 있어서, 어댑터(10)는 내부의 정렬요소 설치부에 정밀하게 가공된 정렬요소(30)가 위치하며, 안내홈을 통하여 유도된 플러그(20)와 함께 광섬유(40)의 정렬을 유도하여 정확한 접촉을 유지시키며, 과부하에 의한 광섬유(40)의 파손을 막기 위하여 설치된 안내돌기(12)에 의하여 정지되도록 함을 특징으로 하는 단심 광커넥터.
3. 제1항에 있어서, 광섬유간 접촉은 어댑터(10) 내부의 안내돌기(12)에 위치한 정렬요소(30)에서 페룰(31)을 통하여 이루어지며, 정렬시 페룰안내부(21)에 위치한 페룰(31)은 전단하중에 의하여 변형에너지가 발생하며, 이 에너지는 광섬유의 물리적인 접촉을 유지하도록 함을 특징으로 하는 단심 광커넥터.