KR0149719B1 - Optical fiber coupler and method having at least 2 connecting regions - Google Patents
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Abstract
최근의 광LAN, 광CATV, 광통신등의 회로분배 및 결합은 1xM형에서 2xM형으로 바뀌고 있고, 일부는 실용화되고 있다. 특히, 2xM광섬유커플러는 광출력의 모니터링, 응급조치, 쌍방향통신, 광출력의 제어등에 적용할 수 있으며, 계속적으로 그 응용이 증가할 것으로 기대된다. 본 발명에 의한 광섬유커플러는 종래의 광섬유커플러에 비해서 각각의 패키징 및 전체결합을 위한 새로운 접속부없이 한 번만의 패키징으로 가능하여 제작시 원부재를 절약할 수 있으며 공정이 줄어 경제적이다. 또한, 종래의 단일공정에 의해서 제작된 트리형 광섬유커플러는 2개의 입력단자가 기하학적으로 어려웠던 점에 비해서 본 발명의 2xM 광섬유커플러는 2개의 결합부를 이용하여 입력부의 단자를 2개 이상으로 할 수도 있다. 그러므로, 단일공정에 의한 트리형 광섬유커플러에서는 실현이 거의 힘든 2xM 광섬유커플러가 가능한 장점이 있다. 또한, 광도파로형 커플러에서와 같이 광섬유를 도파로와 광학적으로 정열하는 공정이 필요없다. 그 광섬유커플러는 2개의 입력광신호를 M개의 출력광신호로 분배하거나 역으로 M개의 입력광신호를 2개의 출력광신호로 결합하기 위한 광섬유커플러에 있어서, 적어도 2개 이상의 결합부를 포함하여 광섬유를 분배 또는 결합하도록 구성되며, 그 제조방법은 2개의 입력광신호를 M개의 출력광신호로 분배하거나 역으로 M개의 입력광신호를 2개의 출력광신호로 결합하기 위한 광섬유커플러의 제조방법에 있어서, 적어도 2개 이상의 결합부를 하나의 제조장치를 이용한 단일공정에 의해 수행된다.In recent years, circuit distribution and coupling of optical LAN, optical CATV, optical communication, etc. have been changed from 1xM type to 2xM type, and some have been put into practical use. In particular, the 2xM optical fiber coupler can be applied to the monitoring of light output, emergency measures, two-way communication, control of the light output, and is expected to increase its application continuously. Compared to the conventional optical fiber coupler, the optical fiber coupler according to the present invention can be packaged only once without a new connection for each packaging and total coupling, thus saving raw materials in manufacturing and reducing the process, and economical. In addition, the tree-type optical fiber coupler manufactured by the conventional single process has two input terminals geometrically difficult, whereas the 2xM optical fiber coupler of the present invention may have two or more terminals by using two coupling parts. . Therefore, there is an advantage that a 2xM optical fiber coupler that is hard to realize in a tree optical fiber coupler by a single process is possible. Also, as in the optical waveguide coupler, a process of optically aligning the optical fiber with the waveguide is unnecessary. The optical fiber coupler is an optical fiber coupler for distributing two input optical signals into M output optical signals or conversely combining the M input optical signals into two output optical signals, the optical fiber coupler comprising at least two coupling portions to connect the optical fibers. In the manufacturing method of the optical fiber coupler for distributing or combining, the manufacturing method is for distributing two input optical signals into M output optical signals or conversely combining the M input optical signals into two output optical signals, At least two or more joining portions are performed by a single process using one manufacturing apparatus.
Description
제1도는 종래의 2xM 광커플러의 구조를 나타내는 것으로,Figure 1 shows the structure of a conventional 2xM optocoupler,
a)는 종래의 2x8 광섬유커플러의 구조도.a) is a structural diagram of a conventional 2x8 optical fiber coupler.
b)는 종래의 2x8 광도파로형 커플러의 구조도.b) is a structural diagram of a conventional 2x8 optical waveguide coupler.
c)는 종래의 2x2 광섬유커플러의 유닛의 구조도.c) is a structural diagram of a unit of a conventional 2x2 optical fiber coupler.
d)는 종래의 2x2 광섬유커플러 유닛의 조립도.d) is an assembly diagram of a conventional 2x2 optical fiber coupler unit.
제2도는 본 발명에 의한 2xM 광섬유커플러의 구조를 나타내는 것으로,2 shows the structure of a 2xM optical fiber coupler according to the present invention,
a)는 본 발명에 의한 2x4 광섬유커플러의 전체구조도.a) is an overall structure diagram of a 2x4 optical fiber coupler according to the present invention.
b)는 a)의 1차 결합부의 단면도.b) is a cross-sectional view of the primary joint of a).
c)는 a)의 2차 결합부의 단면도.c) is a cross-sectional view of the secondary coupling of a).
제3도는 본 발명에 의한 2xM 광섬유커플러의 제조방법을 설명하기 위한 구성도.3 is a configuration diagram illustrating a method of manufacturing a 2xM optical fiber coupler according to the present invention.
제4도는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining a preferred embodiment of the present invention.
제5도는 본 발명의 바람직한 타 실시예를 설명하기 위한 도면으로5 is a view for explaining another preferred embodiment of the present invention.
a)는 3개의 결합부로 구성된 2x8 광섬유커플러의 전체 구조도.a) shows the overall structure of a 2x8 fiber coupler consisting of three joints.
b)는 a)의 1차 결합부의 단면도.b) is a cross-sectional view of the primary joint of a).
c)는 a)의 2차 및 3차 결합부의 단면도.c) is a cross-sectional view of the secondary and tertiary coupling of a).
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 광섬유 11 : 입력단자들10: optical fiber 11: input terminal
12 : 출력단자들 13 : 광섬유코어12: output terminal 13: fiber core
14 : 광섬유클래드 15 : 중심광섬유14: optical fiber clad 15: central optical fiber
20 : 전체 패키지 21 : 보조 패키지20: whole package 21: auxiliary package
22 : 최종 패키지 23 : 에폭시22: final package 23: epoxy
24 : 광커넥터 25 : 2x2 광커플러 유닛24: optical connector 25: 2x2 optocoupler unit
26 : 2xM 광섬유커플러 31,36,37 : 결합부26: 2xM optical fiber coupler 31,36,37: coupling part
32 : 테이퍼부 33 : 입력부32: taper part 33: input part
34 : 출력부 35 : 접속부(퓨전스플라이싱부)34: output part 35: connection part (fusion splicing part)
40 : 지그부 42,43 : 결합지그부들40: jig part 42,43: coupling jig parts
44 : 광원 45 : 광출력 측정기44: light source 45: light output meter
46 : 열원 51 : 기판46: heat source 51: substrate
52 : 광도파로 53 : 직접결합부52: optical waveguide 53: direct coupling portion
54 : 간접결합부54: indirect coupling part
본 발명은 광 CATV, 광 LAN, 광통신등의 광정보통신망에 있어서의 광신호의 분배 및 결합기능을 갖는 광커플러 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유를 이용하여 2개의 입력신호를 M개의 출력신호로 분배 또는 결합하는 2xM 광섬유커플러 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical coupler having a distribution and coupling function of an optical signal in an optical information communication network such as an optical CATV, an optical LAN, an optical communication, and a method of manufacturing the same. A 2xM optical fiber coupler for distributing or combining into M output signals and a method of manufacturing the same.
광을 분배하거나 결합하는 기능을 갖는 광커플러에는 대별하여 미세광학소자형, 광섬유형 및 광도파로형이 있다. 이들은 각각 장단점이 있으나, 향후 광통신에 있어서는 광섬유형 및 광도파로형이 주로 사용될 것으로 보여진다.Optical couplers having a function of distributing or combining light are roughly classified into micro-optical device types, optical fiber types, and optical waveguide types. Each of them has advantages and disadvantages, but optical fiber type and optical waveguide type are expected to be mainly used in optical communication in the future.
종래의 광섬유커플러는 단일공정에 의한 방법과 하나의 광섬유커플러를 퓨전스플라이싱(fusion splicing)하여 네트워크형으로 연결하는 방법을 이용하여 제작하였다. 단일공정에 의해서 제작하는 경우에는 공정상의 한계때문에 주로 1x2와 2x2의 광섬유커플러를 제작하였으며, 최근의 보고에 의하여도 상기 단일공정에 의해서는 4x4 또는 1x8의 광섬유커플러를 제작하는 수준이다. 결국, 2xM 광섬유커플러는 네트워크형만이 가능하며, 네트워크형 광섬유커플러는 제1도의 a)에 도시한 바와 같이, 2x2 광섬유커플러를 기본소자로 하여 입출력 단자수에 따라 기하학적으로 단순하게 연결하는 방식이다. 즉, 2x8 광섬유커플러의 경우 2x2 광섬유커플러 유닛(25)을 하나의 입력부(11)로 하고 유닛(25)을 퓨전스플라이싱등의 접속기술을 통하여 접속부(35)를 가지게 되며, 유닛(25)들은 8개의 출력부(12)를 위하여 총 7개로 구성된다.Conventional fiber couplers have been fabricated using a single process and a method of fusion splicing a single fiber coupler in a networked manner. In the case of manufacturing by a single process, mainly due to the limitations of the process, 1x2 and 2x2 optical fiber couplers were manufactured. According to the recent reports, the single process also produces 4x4 or 1x8 optical fiber couplers. As a result, the 2xM optical fiber coupler can only be a network type, and as shown in a) of FIG. . That is, in the case of a 2x8 optical fiber coupler, the 2x2 optical fiber coupler unit 25 is one input unit 11, and the unit 25 has the connection unit 35 through a connection technology such as fusion splicing, and the unit 25. These are composed of a total of seven for the eight output (12).
광도파로의 경우에는 제1도의 b)에 도시한 바와 같이, 실리콘유리계 등의 기판(51)에 광도파로(52)들을 성장(epitaxial)시키고 화학부식공정(에칭)등을 통하여 입출력라인들(11,12)을 형성하고, 최종적으로 도면의 35로 도시한 바와 같이 광섬유를 접속한다. 이때 접속부(35)는 매우 고도한 정열을 위해 V형등의 홈이 있는 보조기판을 사용하여 정열하는 것이 일반적이고 최종적으로 에폭시로 접속부(35)에서 고정된다.In the case of the optical waveguide, as shown in b) of FIG. 1, the optical waveguides 52 are grown (epitaxial) on a substrate 51 such as silicon glass, and the input / output lines (chemical etching process (etching), etc.) 11 and 12, and the optical fiber is finally connected as shown in FIG. In this case, the connection part 35 is generally aligned using an auxiliary substrate having a groove such as a V type for very high order alignment, and finally, the connection part 35 is fixed to the connection part 35 by epoxy.
제1도의 a)와 같은 네트워크형 광섬유커플러의 유닛들은 제1도의 c)와 같이 입력부(33), 테이퍼부(32), 결합부(31) 및 출력부(34)를 대칭적으로 가진 구조이다. 이러한 구조는 용융인장, 연마, 에칭등의 공정을 통해 제작할 수 있다. 또한 이러한 구조는 기계적으로 약하고 취급이 불편하여 제1도의 d)와 같이, 보조패키지(21) 및 최종패키지(22)에 의해서 패키징되며, 광섬유(10)를 기계적으로 고정하기 위하여 광학적으로 매칭이 되는 UV경화에폭시등의 에폭시(23)로 고정한다.Units of a network type optical fiber coupler such as a) of FIG. 1 have a symmetrical structure with an input part 33, a taper part 32, a coupling part 31 and an output part 34 as shown in c) of FIG. . Such a structure can be produced through processes such as melt tensile, polishing, and etching. In addition, such a structure is mechanically weak and inconvenient to handle and is packaged by the auxiliary package 21 and the final package 22, as shown in d) of FIG. 1, and optically matched to fix the optical fiber 10 mechanically. It is fixed by epoxy 23, such as UV curing epoxy.
광섬유커플러의 기본 동작원리는 제1도의 c)에 도시된 바와 같이, 입력부(33)중 하나의 단자 즉 광섬유클래드(14)내의 광섬유코어(13)를 따라 전파하는 광출력 Pi인 광이 도파로간의 간격이 충분히 좁은 결합부(31)에서 간접결합을 일으켜 출력단자의 두부분(P01, PO2)으로 분배되는 간접결합원리를 이용하는 것이 대부분이다. 이러한 구조를 얻기 위해서는 광섬유를 가스, 전기, 레이저등의 열원으로 두 개이상의 광섬유를 국부적으로 가열하여 인장용융한다. 분배율 및 특성은 인장길이 또는 결합간격 등의 인자를 조정하여 결정된다.As shown in c) of FIG. 1, the basic operating principle of the optical fiber coupler is that light having the optical output Pi propagating along the optical fiber core 13 in the optical fiber clad 14 is connected to one of the input terminals 33. Mostly, the indirect coupling principle is used in which the indirect coupling is generated in the coupling portion 31 which is sufficiently narrow and distributed to the two parts P01 and PO2 of the output terminal. In order to obtain such a structure, the optical fiber is melted by tensile heating by locally heating two or more optical fibers with a heat source such as gas, electricity, or laser. Distribution ratio and properties are determined by adjusting factors such as tensile length or bond spacing.
한편, 2xM 즉 2개 이상의 분배 또는 결합을 얻기 위해서는 제1도의 a), c) 및 d)에 도시된 바와 같이, 2x2 광섬유커플러유닛을 이용하여 상호 중첩되게 네트워크형으로 연결하는 형태이다. 입력단자(11)를 통하여 출력 Pi인 입력신호광이 2x2 광섬유커플러(25,11)에 입력되면 결합부(31)에서 간접결합을 통하여 광출력이 50:50으로 분배된다. 각각 분배된 광은 또 다른 2x2 광섬유커플러유닛(25)을 통하여 다시 50:50으로 분배되어 전파된다. 이러한 경로를 통하여 입력된 광신호를 균등하게 분배된다.Meanwhile, in order to obtain 2xM or two or more distributions or couplings, as shown in a), c), and d) of FIG. 1, a 2x2 fiber coupler unit is connected to each other in a network form by overlapping each other. When the input signal light, which is the output Pi, is input to the 2x2 optical fiber couplers 25 and 11 through the input terminal 11, the light output is distributed to 50:50 through indirect coupling at the coupling part 31. Each distributed light is distributed and propagated again at 50:50 through another 2x2 optical fiber coupler unit 25. The optical signal input through this path is evenly distributed.
다른 한편, 제1도의 b)의 2xM 광도파로형은 간접결합과 직접결합을 동시에 이용하는 구조가 대부분이다. 2개의 입력측단자(11)중 광이 어느 하나의 입력단자를 통하여 입력되면 처음의 결합부에서 간접결합을 통하여 50:50으로 분배되고 각각의 광은 광도파로(52)를 통하여 전파된다. 전파된 광은 2번째 결합부인 Y형의 도파로에서 직접결합을 통하여 50:50으로 분배되고 분배된 각각의 광은 또 다시 3번째 결합부인 Y형의 도파로에서 50:50으로 분배되어 최종적으로 입력 초기 출력의 1/M인 광출력이 출력단자들(12)을 통해 균등하게 분배된다.On the other hand, the 2xM optical waveguide type of b) of FIG. 1 has a structure in which indirect coupling and direct coupling are used at the same time. When the light of the two input terminals 11 is input through any one of the input terminals, it is distributed at 50:50 through indirect coupling at the first coupling portion, and each light propagates through the optical waveguide 52. The propagated light is distributed at 50:50 through direct coupling in the second waveguide Y-shaped waveguide, and each of the distributed light is distributed at 50:50 in the third waveguide Y-shaped waveguide. The light output, which is 1 / M of output, is evenly distributed through the output terminals 12.
종래의 미세광학소자형 광커플러는 미세렌즈 혹은 거울등을 광학적으로 배열하여 이용하므로 구성부품의 가격이 비싸고, 광학적인 정열이 힘들 뿐 아니라 2x2 이상의 광커플러는 만들기 어려운 단점이 있다. 이러한 단점 때문에 미세광학소자형 커플러는주로 광통신초기에 이용되었으며 향후에는 특수용도로만 사용될 것으로 전망된다.Conventional micro-optical device optical coupler has a disadvantage that it is difficult to make an optical coupler more than 2x2, as well as the cost of the components, because the optical arrangement of the microlenses or mirrors are used optically. Because of these shortcomings, micro-optic couplers were mainly used in the early stages of optical communication and are expected to be used only for special purposes in the future.
종래의 광도파로형 커플러의 경우에는 실리콘 또는 유리계등의 기판에 광도파로를 형성하여 광섬유와 정열하여 제작한다. 광도파로의 형성은 반도체공정과 같은 복잡한 공정기술이 요구되며 별도의 광섬유정열 즉 미소한 도파로와 광섬유간의 정열이 필요하다. 특히 도파로와 광섬유의 정열은 도파로의 크기가 10㎛이하로 매우 작기 때문에 매우 어려운 단점이 있다. 또한, 광도파로의 형상은 광의 특성에 민감하게 의존하므로 고도의 공정기술을 유지하여야 한다. 결국 도파로형으로 제작할 경우에는 광섬유를 입출력단자 수 만큼 도파로와 광학적으로 정열 및 고정하여야 한다. 그러므로 공정상 제조하기가 매우 어려울 뿐만 아니라 정열을 위한 접속손실 및 접속상태 등의 문제로 신뢰성저하의 원인이 된다. 또한, 공정조건에 따라 편광손실, 모드특성등이 민감하게 의존한다.In the conventional optical waveguide coupler, an optical waveguide is formed on a substrate such as silicon or glass, and aligned with an optical fiber. Formation of optical waveguides requires complex process technologies such as semiconductor processing, and requires separate optical fiber alignment, that is, alignment between minute waveguides and optical fibers. In particular, the alignment of the waveguide and the optical fiber is very difficult because the size of the waveguide is very small, less than 10㎛. In addition, since the shape of the optical waveguide is sensitively dependent on the characteristics of the light, it is necessary to maintain a high level of processing technology. As a result, when fabricating waveguide type, optical fiber should be aligned and fixed optically with waveguide as many as input / output terminals. Therefore, it is not only difficult to manufacture in the process but also causes a loss of reliability due to problems such as connection loss and connection state for alignment. In addition, polarization loss and mode characteristics are sensitively dependent on the process conditions.
종래의 네트워크형 광섬유커플러는 광섬유를 에칭, 연마, 용융인장등을 통해 비교적 간단히 제작되어 현재 가장 많이 사용되는 형태이다. 특히, 직접 광섬유로 제작하기 때문에 광섬유의 정열이 필요 없으므로 간단히 제작된다. 그러나, 단일공정에 의해서는 2개이상의 입출력단자를 가진 형태의 것은 기존의 방법으로는 한계가 있다. 광섬유간의 간접결합이 일어나기 위해서 정열되는 광섬유들의 기하학적 구조의 한계 때문에, 4x4 또는 1x8 이상은 제조상 거의 불가능하다. 특히, 2xM의 경우에는 하나의 결합부를 갖는 광섬유커플러를 제작하는 것은 불가능하였다. 그러므로, 제1도의 a)에 도시한 바와 같이 2xM 광섬유커플러는 2x2 광섬유커플러유닛을 네트워크형태로 접속하여 사용하고 있다. 각각의 광섬유커플러유닛은 패키징이 끝난 상태에서 접속하므로 제품단가의 상승요인이 된다. 또한, 입출력단자의 수가 증가되면 그 만큼의 접속이 추가로 필요하다. 일반적으로 접속은 퓨전스플라이서를 이용하는데 그 퓨전접속이 끝난 후에는 접속부의 보강을 위하여 별도의 열수축튜브를 이용한다. 이러한 이유들 때문에 제품의 가격 경쟁력저하는 물론 추가 공정이 소요되어 제품의 특성 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다. 이로한 종래의 광섬유커플러에 대한 선행기술로서는 1992년 6월 26일자 대한민국 공개특허공보 (A)92-10323(출원번호 21-2-197; 출원일자 1991.11.14). 1991년 12월 5일자 일본 공개특허공보 평3-274512호(출원번호 평2-75962; 출원일자 1990. 3. 26), 및 미국특허 4,997,247호에 개시되어 있다.The conventional network type optical fiber coupler is a relatively simple type of optical fiber through etching, polishing, melt tensioning, etc. and is the most used form at present. In particular, since it is manufactured directly by the optical fiber, it is not necessary to align the optical fiber, it is simply manufactured. However, in the single process, the type having two or more input / output terminals has a limitation in the conventional method. Due to the limitations of the geometry of the fibers aligned to indirect coupling between the fibers, more than 4x4 or 1x8 is almost impossible in manufacturing. In particular, in the case of 2xM, it was not possible to manufacture an optical fiber coupler having one coupling portion. Therefore, as shown in a) of FIG. 1, the 2xM optical fiber coupler uses a 2x2 optical fiber coupler in a network form. Each fiber coupler unit is connected after packaging, which increases the cost of the product. In addition, if the number of input / output terminals is increased, the number of additional connections is necessary. In general, the splicer uses a fusion splicer. After the fusion splicing, a separate heat-shrink tube is used to reinforce the splice. For these reasons, there is a problem in that the price competitiveness of the product, as well as the additional process is required, which degrades the product characteristics and reliability. As a prior art for such a conventional optical fiber coupler, Korean Laid-Open Patent Publication (A) 92-10323 dated June 26, 1992 (application number 21-2-197; application date 1991.11.14). Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 3-274512 (Application No. Hei 2-75962; filed March 26, 1990), and US Patent 4,997,247, filed December 5, 1991.
상기한 종래의 문제점들을 해결하고 개선하기 위하여, 본 발명은 종래의 광섬유커플러에 비해서 제작이 용이하고, 제품의 신뢰성이 높은 광섬유커플러를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve and improve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide an optical fiber coupler that is easy to manufacture and high reliability of the product compared to the conventional optical fiber coupler.
본 발명의 다른 목적은 제작이 용이하고 제품의 신뢰성이 높은 광섬유커플러의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical fiber coupler, which is easy to manufacture and high in reliability.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 2개 이상의 입력광신호를 M개의 출력광신호로 분배하거나 역으로 M개의 입력광신호를 2개 이상의 출력광신호로 결합하기 위한 광섬유커플러에 있어서, 적어도 2개 이상의 결합부를 포함하여 광섬유를 분배 또는 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유커플러를 제공하고 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides an optical fiber coupler for distributing two or more input optical signals into M output optical signals or conversely combining M input optical signals into two or more output optical signals. It provides an optical fiber coupler comprising at least one coupling portion configured to distribute or couple the optical fiber.
또한, 본 발명은 2개 이상의 입력광신호를 M개의 출력광신호로 분배하거나 역으로 M개의 입력광신호를 2개 이상의 출력광신호로 결합하기 위한 광섬유커플러의 제조방법에 있어서, 적어도 2개 이상의 결합부를 하나의 제조장치를 이용한 단일공정에 의해 수행되는 광섬유커플러의 제조방법을 제공하고 있다.Further, the present invention provides a method of manufacturing an optical fiber coupler for distributing two or more input optical signals into M output optical signals or conversely combining the M input optical signals into two or more output optical signals. Provided are a method of manufacturing an optical fiber coupler, in which a coupling part is performed by a single process using one manufacturing apparatus.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들의 구성 및 동작설명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명할 것이다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 광섬유커플러는 2개의 결합부를 이용하여 단일공정에 의한 2xM 형태의 광섬유커플러에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 2x4 광섬유커플러는 제2도의 a)에서와 같이, 2개의 결합부(36,37)로 구성되고, 각각은 2개의 입력부(11) 및 4개의 출력부(12) 로 구성된다. 결합영역은 입력영역(33)측에 있는 1차결합부(36)와 출력영역(34)측의 2차결합부(37)로 구성된다. 이러한 결합부들(36,37)의 제작은 입력영역(33)측의 경우에는 연마, 에칭등의 직접결합방식과 용융인장방식에 의한 간접결합방식이 모두 가능하며, 출력영역(34)측의 경우에는 다수의 출력단자때문에 기존의 용융인장방식에 의한 간접결합방식이 가능하다. 그러므로 입력부(11)는 종래의 용융형 또는 가공형의 한가지만 가능한 단점을 보완하여 어느 방식이든지 가능하다. 제2도의 b)에는 용융인장형 2x8 광섬유커플러의 1차결합부의 단면을 나타내며, 제2도의 c)에는 2차결합부의 단면을 도시하고 있다. 최종 패키징은 2x2 광섬유커플러유닛과 같이 보조패키지와 최종패키지로 접속부없이 간단히 구성된다. 제2도의 a), b) 및 c)의 13은 광섬유코어, 14는 광섬유클래드, 15는 중심광섬유를 도시하고 있다.The optical fiber coupler according to the preferred embodiment of the present invention relates to a 2xM type optical fiber coupler by a single process using two coupling parts. The 2x4 optical fiber coupler according to the preferred embodiment of the present invention is composed of two coupling parts 36 and 37, as in a) of FIG. 2, each of two input parts 11 and four output parts 12. ) The coupling region is composed of a primary coupling portion 36 on the input region 33 side and a secondary coupling portion 37 on the output region 34 side. The coupling parts 36 and 37 may be manufactured by the direct bonding method such as polishing or etching and the indirect bonding method by melt tensile method in the case of the input area 33 side, and in the case of the output area 34 side. Due to the large number of output terminals, indirect coupling by the conventional melt tensile method is possible. Therefore, the input unit 11 can be used in any manner to compensate for one possible disadvantage of the conventional melting type or processing type. FIG. 2B shows a cross section of the primary coupling portion of the melt tensile type 2x8 optical coupler, and FIG. 2C shows a cross section of the secondary coupling portion. The final packaging simply consists of the secondary package and the final package, like the 2x2 fiber coupler unit, without any connections. 13, a), b), and c) of FIG. 2 show an optical fiber core, 14 an optical fiber clad, and 15 a central optical fiber.
본 발명의 단일공정에 의한 2xM 광섬유커플러는 제3도에 도시한 바와 같이, 하나의 지그부(40)에 열원(46)과 1차결합부(36)의 제작을 위한 지그부(42)와 2차결합부(37)의 제작을 위한 지그부(43)를 구성하여 광섬유에 열을 가하여 용융인장(46에서)할 수 있도록 구성된다. 상기와 같이 열을 가하는 용융인장의 제작방법에 있어서, 가장 유용한 방법은 LPG또는 수소(H2)가스와 산소가스의 혼합가스를 이용한다. 광섬유의 용융결합이 가능한 연화점은 약 1,700℃이어서 이 온도범위의 열원이 필요하다. 불꽃의 크기는 결합부의 크기를 좌우하므로 세심한 조정이 필요한데 약 2mm내외가 적당하다. 이러한 조건하에서 원통형의 N개의 광섬유는 2mm내외의 길이를 가지며, 약 36mm의 인장을 통하여 입출력부(11,12)는 1°이내의 테이퍼영역을 가지게 된다. 입력부(11)를 보다 정확하고 정밀한 기능을 수행하도록 하게 하기 위하여, 광원(44)과 광출력측정기(45)를 이용하여 1차결합부(36)의 인장길이 및 2차결합부(37)의 인장길이등을 조정할 수 있다. 1차결합부(36)에 가공, 에칭등의 직접결합방식을 적용하기 위해서는 가공이 완료된 2x2 광섬유를 같은 동일한 지그부(40)에 넣고 같은 방식으로 제작할 수 있다. 인장 및 테이퍼구조가 형성된 커플러는 취급이 용이하고 기계적 강도를 유지하기 위해서 1차로 보조패키징에 패키징하여 완료한다. 그런 다음, 용도와 특성에 맞는 최종 패키지에 패키징하여 완료한다. 이와 동시에 2차결합부(37)에 열을 가하는 용융인장등의 간접결합방식을 적용하기 위해서는 가공이 완료된 2x2 광섬유를 지그부(43)에 결합하여 원하는 수 만큼의 광섬유를 정열시킨다. 이 때, 정열은 1차결합부측 지그부(42)와 2차결합부측 지그부(43)에 동시에 고정되도록 한다. 일단 1차측지그부(42)를 이동하여 1차결합부를 원하는 분배율로 분배되도록 한다. 1차결합부(36)는 광원(44)을 입사시켜 분배된 광출력을 광검출기(45)에서 검출하면서 결합부에 약 2mm이내의 LPG/산소가스 불꽃등의 열원을 이용하여 가열하고 인장(36mm)하고 용융결합하여 제작한다. 이 때 결합온도는 광섬유의 연화점온도인 1,700℃이상이 효율적이다. 또한 인장속력은 광섬유의 열팽창계수 및 변형에 유의하면서 제작한다. 1차결합부의 제작방법과 동일한 방법으로 2차결합부를 제작한다. 이러한 공정은 상기 결합부들을 효율적이고 간단하게 제작되도록 한다. 상술한 바와 같이, 고정을 한 후에는 필요에 따라서 광커넥터등을 접속하거나 피복을 입힌다. 이러한 공정은 동시에 가능하나 용도에 따라서 2회이상의 공정도 무방하다. 광원(44)은 실제 광섬유커플러의 광원인 1,300nm 혹은 1,550nm의 파장이다. 광출력측정기(45)는 커플러의 분배율을 확인하여 인장길이등을 결정하는 역할을 수행한다. 지그들은 광섬유의 고정 및 기하학적 구조를 유지하여 주며 인장이 가능한 이동식이다.2xM optical fiber coupler according to a single process of the present invention, as shown in Figure 3, the jig portion 42 for the production of the heat source 46 and the primary coupling portion 36 in one jig portion 40 and The jig part 43 for fabricating the secondary coupling part 37 is configured to apply heat to the optical fiber to melt-tension 46. In the manufacturing method of the melt tensile heat is applied as described above, the most useful method is using a mixture gas of LPG or hydrogen (H 2 ) gas and oxygen gas. The softening point at which the optical fiber can be melt-bonded is about 1,700 ° C, so a heat source in this temperature range is required. The size of the flame depends on the size of the joint, so careful adjustment is required, about 2mm or so. Under these conditions, the cylindrical N optical fibers have a length of about 2 mm, and through the tension of about 36 mm, the input / output units 11 and 12 have a tapered area within 1 °. In order to make the input unit 11 perform a more accurate and precise function, the tensile length of the primary coupling unit 36 and the secondary coupling unit 37 of the primary coupling unit 36 using the light source 44 and the light output meter 45. The tension length can be adjusted. In order to apply a direct coupling method such as machining or etching to the primary coupling part 36, the completed 2 × 2 optical fiber may be put in the same jig part 40 and manufactured in the same manner. Couplers with tension and tapered structures are completed by first packaging in auxiliary packaging to facilitate handling and maintain mechanical strength. It is then packaged and finalized into a final package that matches its purpose and characteristics. At the same time, in order to apply an indirect coupling method such as melt tensile to apply heat to the secondary coupling portion 37, the finished 2x2 optical fiber is coupled to the jig portion 43 to align the desired number of optical fibers. At this time, the alignment is fixed to the primary coupling part side jig part 42 and the secondary coupling part side jig part 43 at the same time. Once the primary side jig portion 42 is moved, the primary coupling portion is distributed at the desired distribution rate. The primary coupling unit 36 is heated and tensioned by using a heat source such as an LPG / oxygen flame of about 2 mm or less within the coupling unit while detecting the light output distributed by incidence of the light source 44 by the photodetector 45. 36mm) and melt bonded. At this time, the bonding temperature is more than 1,700 ℃, which is the softening point temperature of the optical fiber. In addition, the tensile speed is produced while paying attention to the coefficient of thermal expansion and deformation of the optical fiber. The secondary joint is manufactured in the same manner as the primary joint. This process allows the coupling parts to be manufactured efficiently and simply. As described above, after fixing, an optical connector or the like is connected or coated as necessary. These processes can be done simultaneously, but may be more than one process depending on the application. The light source 44 is a wavelength of 1,300 nm or 1,550 nm, which is a light source of an actual optical coupler. The optical power meter 45 serves to determine the tensile length by checking the distribution ratio of the coupler. The jigs maintain the fixed and geometrical structure of the optical fiber and are movable in tension.
제2도에서 광신호가 광원(44)으로부터 입력부측의 단자(11)에 입력되면, 1차결합부(36)에서 광출력은 분배된다. 이 때 분배율은 제작방법과 용도에 따라 50:50을 기준으로 1:99 내지 99:1까지 조정할 수 있다. 그리고 1차측의 분배는 직접결합 또는 간접결합방식에 의해서 분배된다. 분배된 광출력은 테이퍼부(32)를 따라 모드 분산없이 2차결합부(37)로 전송된다. 2차결합부(37)에서 결합부의 기하학적 배열에 따라서 다시 4 내지 M개의 출력단자(12)로 균등하게 분배된다. 여기서, 입력부(33)의 입력단자(11)가 2개의 연마 또는 에칭등으로 제작된 경우, 1차결합부(36)는 직접결합에 의해서 50:50으로 분배된다. 2xM인 경우 입력단자(11)중의 하나를 예비선 즉 에러검출, 모니터링, 기준신호 전송등의 필요한 경우에 사용하도록 할 때에는 1차입력영역(33)을 50:50이 아닌 99:1 내지 1:99의 범위에서 입력영역의 결합길이를 조정하여 제작할 수 있다. 특히, 50:50인 경우에는 한 선이 단락등 사고에 대비한 예비선으로 이용할 수 있으며, 직접 2xM 전용 광섬유커플러로도 제작이 가능하다 (제5도 참조). 또한, 2개의 입력단자(11)를 임의의 수로 하여 스타 또는 트리형의 분배가 가능하다.In FIG. 2, when an optical signal is input from the light source 44 to the terminal 11 on the input side, the optical output is distributed in the primary coupling section 36. FIG. At this time, the distribution ratio may be adjusted from 1:99 to 99: 1 based on 50:50 depending on the production method and use. And the distribution on the primary side is distributed by direct coupling or indirect coupling. The distributed light output is transmitted along the taper portion 32 to the secondary coupling portion 37 without mode dispersion. The secondary coupling portion 37 is equally distributed to 4 to M output terminals 12 again according to the geometry of the coupling portion. Here, when the input terminal 11 of the input unit 33 is manufactured by two polishing or etching, the primary coupling unit 36 is distributed at 50:50 by direct coupling. In the case of 2xM, when one of the input terminals 11 is used as necessary for a backup line, i.e., error detection, monitoring, reference signal transmission, etc., the primary input area 33 is 99: 1 to 1: instead of 50:50. In the range of 99, it can be manufactured by adjusting the combined length of the input area. Particularly, in the case of 50:50, one line can be used as a backup line in case of an accident such as a short circuit, and can be manufactured directly with a 2xM dedicated fiber coupler (see FIG. 5). In addition, the two input terminals 11 can be distributed in a star or tree shape by any number.
2개의 결합부를 갖는 2xM 광섬유커플러는 최종적으로 제4도와 같이 보조패키지(21) 및 최종패키지(22)에 의해서 제작된다. 또한, 입력부의 형태에 따라서 스타형 NxM 광섬유커플러가 가능하고, 입출력부를 광커플러 대신에 WDM(wavelength division multiplexing) 커플러로 대체할 수 있다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 2xM 광섬유전용으로도 가능하다. 제5도에 도시한 바와 같이, 2차결합부(37)를 2번의 제작을 통하여 제작하는 경우에도 제2도와 같은 원리로 동작되는 광섬유커플러가 얻어진다. 이러한 2xM 전용 광섬유 커플러는 출력단자의 1/2은 예비단자로 이용하는 외에도 기존의 제품과 같은 기능을 가지는 2xM 즉 M개의 분배 및 결합이 가능한 커플러로 이용할 수 있다.The 2xM optical fiber coupler having two coupling portions is finally manufactured by the auxiliary package 21 and the final package 22 as shown in FIG. In addition, a star type NxM optical coupler may be possible according to the shape of the input unit, and the input / output unit may be replaced with a wavelength division multiplexing (WDM) coupler instead of the optical coupler. In addition, as mentioned above, it is also possible for 2xM optical fibers only. As shown in FIG. 5, even when the secondary coupling portion 37 is manufactured through two productions, an optical fiber coupler operating on the same principle as in FIG. 2 is obtained. The 2xM dedicated optical fiber coupler can be used as a coupler capable of distributing and combining 2xM, that is, having half of the output terminal as a spare terminal.
이상으로 기술한 바와 같이, 최근의 광LAN, 광CATV, 광통신등의 회로분배 및 결합은 1xM형에서 2xM형으로 바뀌고 있고, 일부는 실용화되고 있다. 특히, 2xM 광섬유커플러는 광출력의 모니터링, 응급조치, 쌍방향통신, 광출력의 제어등에 적용할 수 있으며, 계속적으로 그 응용이 증가할 것으로 기대된다. 본 발명에 의한 광섬유커플러는 종래의 광섬유커플러에 비해서 각각의 패키징 및 전체결합을 위한 새로운 접속부없이 한 번만의 패키징으로 가능하여 제작시 원부재를 절약할 수 있으며 공정이 줄어 경제적이다. 또한, 종래의 단일공정에 의해서 제작된 트리형 광섬유커플러는 2개의 입력단자가 기하학적으로 어려웠던 점에 비해서 본 발명의 2xM 광섬유커플러는 2개의 결합부를 이용하여 입력부의 단자를 2개 이상으로 할 수도 있다. 그러므로, 단일공정에 의한 트리형 광섬유커플러에서는 실현이 거의 힘든 2xM 광섬유커플러가 가능한 장점이 있다. 또한, 광도파로형 커플러에서와 같이 광섬유를 도파로와 광학적으로 정열하는 공정이 필요없다.As described above, in recent years, circuit distribution and coupling of optical LAN, optical CATV, optical communication, and the like have been changed from 1xM type to 2xM type, and some have been put into practical use. In particular, the 2xM fiber coupler can be applied to the monitoring of light output, emergency measures, two-way communication, control of the light output, and is expected to increase its application continuously. Compared to the conventional optical fiber coupler, the optical fiber coupler according to the present invention can be packaged only once without a new connection for each packaging and total coupling, thus saving raw materials in manufacturing and reducing the process, and economical. In addition, the tree-type optical fiber coupler manufactured by the conventional single process has two input terminals geometrically difficult, whereas the 2xM optical fiber coupler of the present invention may have two or more terminals by using two coupling parts. . Therefore, there is an advantage that a 2xM optical fiber coupler that is hard to realize in a tree optical fiber coupler by a single process is possible. Also, as in the optical waveguide coupler, a process of optically aligning the optical fiber with the waveguide is unnecessary.
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