KR100197076B1 - 광섬유 커플러 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 광섬유 각각의 단자접속 부위를 위한 개별 패키징 및 이들 개별 접속단자들의 전체 결합을 위한 추가 패키징이 필요없도록 광섬유들을 미리 형성된 패키지의 홈에 패키징할 수 있도록 소정의 홈이 형성된 정렬 패키지를 구비함으로써 광섬유 커플러의 크기를 줄일 수 있으며 제조가격을 줄일 수 있는 트리형 다른 스타형 광섬유 커플러 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 광섬유 커플러는 소정의 정렬 홈이 적어도 3개이상 형성되어 있는 정렬용 패키지부재를 구비하며, 소정의 분배비를 갖는 제1광섬유 커플러와 상기 제1광섬유 커플러와 같은 분배비를 갖거나 다른 분배비를 갖는 제2광섬유 커플러들이 상기 정렬용 패키지부의 홈에 정렬고정되어 패키징되는 것을 특징으로 한다. 이로써, 본 발명은 각각의 결합부위 패키징 및 결합부위의 융착접속을 위한 추가적인 공정이 필요하지 않아 제조시간과 재료를 절약할 수 있는 이점을 제공한다. 또한, 본 발명 제조방법에 의하면 그 구성이 간단해질 수 있기 때문에 제품의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다.

Description

광섬유 커플러 및 그 제조방법

제1도는 광섬유 커플러의 개념적인 형태를 나타내는 개념도.

제2도는 종래의 실실적인 광섬유 커플러를 도시한 구성도.

제3도는 제2도의 광유 커플러를 제조하기 위한 공정도.

제4a도는 본 발명에 따른 광섬유 커플러의 정렬용 패키지부재를 도시한 구성도.

제4b도는 본 발명에 따른 광섬유 커플러를 도시한 구성도.

제5도는 제4b도의 광섬유 커플러를 제조하기 위한 공정도.

제6도는 본 발명의 다른 실실예로 8 × 8 스타형 광섬유 커플러를 도시한 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41 : 정렬 패키지부재 42 : 1×2(또는 2×2)단위 광섬유 커플러

43a, 43b, 43c, 43d : 1×4단위 광섬유 커플러

45a, 45b, 45a'-45e' : 홈부 50 : 에폭시부

본 발명은 광섬유 커플러 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 광섬유 각각의 단자접속 또는 융착접속 부위를 위한 개별 패키징 및 이들 개별 접속단자들의 전체 결합을 위한 추가 공정이 필요없도록 광섬유들의 결합된 부위를 고정 정렬하여 패키징되는 소정의 홈이 형성된 정렬 패키지를 구비함으로써 광섬유 커플러의 크기를 줄일 수 있으며 제조가격을 줄일 수 있는 광섬유 커플러 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 광섬유 커플러를 광케이블 텔레비젼(또는, 광 CATV), 광 랜(LAN), 광 통신등 광을 이용하는 정보통신망에서 또는 광응용기기에서 광신호를 분배하거나 결합하는 기능을 한다. 이와 같이 광신호를 분배하거나 결합하는 광섬유 커플러는 광섬유형, 도파로형 및 미세광학소자형이 있는데, 광섬유형이 그 제조공정이 간단하며 가격이 저렴하고 설비투자비가 적어 대부분의 광통신 시스템에 사용되고 있다. 또한, 광섬유 커플러에는 그 분기형태에 3dB커플러, 트리(Tree)형 커플러와, 스타(Star)형 커플러로 분류할 수 있다.

상술한 광섬유 커플러에 있어서, 입력 광신호를 N(N은 2, 4, 8…)분배하여 출력시키는 트리형(또는 스타형) 광섬유 커플러는 제조하기 위해서는 여러 개의 1×2 광섬유 커플러(또는, 2×2 광섬유 커플러)들이 요구되는데, 이는 제1도에 도시된 1×8 트리형 광섬유 커플러의 개념도를 참조하면 명확하게 이해될 것이다. 즉, 제1도의 1×8의 광섬유 커플러에는 N-1개 즉, 7개의 1×2의 광섬유 커플러가 접속되어 이루어져 있으며, 상기에서 1×2광섬유 커플러들은 N-2번, 즉 6번의 접속이 요구된다. 제1도에서 접속부위는 ⓧ부호로 표시하였다.

상기와 같이 이루어지는 광섬유 커플러의 동작원리를 제1도에 도시된 1×8의 광유 커플러를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 제1광섬유 커플러(2)의 입력단자(IN)에 광신호(PO)가 입력되면, 제1광섬유 커플러의 2개 출력단자 각각에서는 입력 광신호(PO)의 2분배된 광신호가 출력되어 제1광섬유 커플러(2)의 출력단자 각각에 접속되 제2광섬유 커플러(4a, 4b)의 입력단자에 입력된다. 상기와 같이 2분배된 광신호가 제2광섬유 커플러(4a, 4b)에 입력되면 제2광섬유 커플러의 각 출력단자에서는 그 커플러의 입력단자에 입력된 광신호를 다시 2분배 출력하여 이들 광섬유 커플러의 출력단자에 각각 접속된 제3광섬유 커플러(8a-8d)의 입력단자에 입력시킨다. 여기서, 제3광섬유 커플러에 입력되는 광신호는 제1광섬유 커플러(2)의 입력단자에 입력된 최초광신호(P0)의 4분배된 광신호가 입력되는 것이다. 최초 광신호(P0)의 4분배된 광신호가 제3광섬유 커플러(8a-8d)에 입력되면 그 각각의 출력단자(OUT)에서는 다시 그 입력단자에 입력된 광신호를 2분배하여 출력하는데, 이 출력신호는 광신호(P0)의 8분배된 광신호가 된다. 즉, 제3광섬유 커플러(8a-8d)의 출력단자(OUT) 각각에서는 최초 입력광신호(P0)의 8균등 배분된 광신호 OUT=IN/N=IN/8=P0/8가 출력되는 것이다. 단, 상기 1×2단위 광섬유 커플러들(2, 4a, 4b, 8a-8d)은 50:50의 분배비를 갖는 경우이며, 과잉손실(excess loss)는 0으로 가정하였다.

제1도에 도시된 1×8트리형 광섬유 커플러는 설명의 편의를 위해 도시된 개념적인 형태의 1×8 광섬유 커플러이며, 실질적으로 상용화된 트리형 1×8 광섬유 커플러는 제2도에 도시된 바와 같다. 즉, 제2도를 참조하면, 종래의 1×8광섬유 커플러는 정렬 패키지부재(26)와, 상기 정렬 패키지부재(26)내에서 소정의 형태로 정렬된 7개의 1×2 광섬유 커플러부(22)들과, 상기 1×2광섬유 커플러(22)의 광섬유(24)들이 필요한 분기형태에 따라 단자접속된 단자접속부(25)와, 상기 단자접속부(25)를 소정의 에폭시물질을 통해 상기 패키지부재(26)에 고정시키는 에폭시 고정부(23, 23a)를 포함하여 이루어진다. 제2도에서 광섬유(22)들의 과도한 굽힘손실을 최소화하기위해 단자접속부(25)와 광섬유 커플러부(22)사이에서 이루어지는 광 섬유(24)들의 굽힘반경(Rm)은 최소한 30㎝이상이어야 한다. 따라서, 광섬유(24)들의 최소한의 굽힘 반경을 유지하기 위해서 정렬 패키지부재(24)의 크기(W)는 W2Rm=60㎝이상이 되어야 이상적이다.

상기와 같은 종래의 1×8광섬유 커플러의 제조방법은 제3도에 도시되어 있는 바와 같이, 그 첫 번째 단계로 분배비 만큼의 1×2 광섬유 커플러 또는 2×2 광섬유 커플러들을 제작하여 준비한다(단계31). 이 경우, 광섬유커플러들은 스테인레스강이나 플라스틱으로 최종 패키징된 것이 이용된다. 1×8 트리형 광섬유 커플러를 예로 하는 경우7개의 1×2 광섬유 커플러를 준비한 후 이들을 각각 패키징한다(단계32). 그 다음, 7개의 1×2 광섬유 커플러들을 소정의 융착접속장치(fusion splicer)에 2개씩 정열한후 아크(arc)등의 열원을 이용하여 제2도의 단자접속부(25)에 도시되어 있는 바와 같은 형태로 접속한다(단계33). 상기 접속된 부위는 기계적으로 약하므로 열수축 튜브 및 보강 열 수축튜브를 이용하여 보강 패키징을 한다(단계34). 이러한 접속과정(단계 33, 34)은 전술한 바와 같이 N-2회, 즉 6회 필요하다. 단계33, 34에 의한 접속이 끝난 광섬유커플러의 광섬유(24)들은 정렬 패키지(26)에 입체적으로 정렬된 후(단계35), 그 소정 부위가 에폭시에 의해 고정되는데 (제2도의 23, 23a) 그 과정은 다음과 같다. 즉, 보강 패키징부(25)의 양 끝(23)과 1×2광섬유 커플러(22)들의 양 끝(23a)에 에폭시를 도포한 후, UV 또는 열원등을 이용하여 에폭시를 경화(curing)한다(단계36). 경화가 끝난 후 최종적으로 뚜껑(미도시)을 마무리 하면 (단계 37), 제2도에 도시되어 있는 바와 같이 7개의 1×2단위 광섬유 커플러부(22), 입력단자(21), 8개의 광섬유로 이루어진 출력단자부(27), 6개의 접속단이 있는 단자접속부(25) 및 이들을 하나로 모듈화하는 패키지(26)를 포함한 1×8 광섬유 커플러가 된다. 이와 같이 제조되는 종래의 광섬유 커플러는 기하학적으로 연결된 광섬유 커플러로 볼 수 있다.

그런데, 상술한 바와 같이 소정의 분배비 N(=8)를 갖는 종래의 광섬유 커플러 및 제조방법에 있어서, 정렬 패키지(26)에 광 섬유(22)배열시 전송되는 광신호의 손실을 최소화하기 위해서는 충분한 구부림반경(Rm; 대략 30㎝이상)이 요구되어 패키지의 가로방향 크기(MW) 및 세로방향 크기(W)가 제한을 받아 패키지를 소정 크기이상으로 해야만 하는 단점이 있었다. 또한 광섬유 단자간 접속(25)에 따르는 손실(통상 1회의 용융접속시 0.002dB의 손실)이 불가피하여 단자가 많아짐에 따라 (즉, 분배비 N이 커짐에 따라 )광섬유 커플러의 특성 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다. 더욱이, 단자간 접속의 추가공정, 패키지 비용등이 요구되어 원가상승의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 각각의 개별 접속단자들의 패키징 및 이들 개별 접속단자들의 전체 결합을 위한 단자접속부가 요구되지 않아 제품의 제조원가를 절감할 수 있고, 그 전체 크기를 줄일 수 있으며, 제품신뢰성을 향상시킬 수 있는 광섬유 커플러 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광섬유 커플러는,

n × M(n=1, 2, 3, …, m=1, 2, 3, …) 광섬유 커플러를 기본으로 하여 이루어지는 N × M광섬유 커플러에 있어서 (N은 1, 2, 3, …인 정수, M은 4, 5, 6, 7, …인 정수),

소정의 정렬 홈이 적어도 3개이상 형성 되어 있는 정렬용 패키지부를 구비하며, 상기 n×m 광섬유 커플러들을 융착접속없이 결합하고, n × m 광섬유 커플러들을 상기 정렬용 패키지부의 홈에 고정시켜 배치하는 점에 그 특징이 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 N×M 광섬유 커플러가 1×8 광섬유 커플러인 경우 1×2 광섬유 커플러 1개와 1×4광섬유 커플러 2개로 바람직하게 이루어진다.

본 발명의 실시예에 있어서, 1×2광섬유 커플러 1개와 1×4광섬유 커플러 2개로 1×8 광섬유 커플러가 이루어지는 경우 정렬용 패키지의 홈는 적어도 3개가 요구된다.

상기와 같은 본 발명의 광섬유 커플러를 제조하는 제조방법은,

n × m 광섬유 커플러를 기본으로 이루어지는 N×M광섬유 커플러의 제조방법에 있어서 (N은 1, 2, 3, 4, …인 정수, M은 4, 5, 6, 7, …인 정수),

소정의 정렬 홈이 적어도 3개이상 형성되어 있는 정렬용 패키지부를 준비하는 단계와, 상기 m×n 광섬유 커플러들의 광섬유를 재용융인장하여 결합하는 단계와,

상기 광섬유의 용융인장되어 결합된 부위를 상기 정렬용 패키지부의 홈에 정렬, 보호 및 패키징하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

바람직하게는, 상기 홈은 m × n 광섬유 커플러로 보호 패키징이 용이하도록 V형이나 U형을 갖도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 강섬유 커플러 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 광섬유커플러의 설명을 간단하게 하기 위해 이하의 설명은 1×8 광섬유 커플러를 기준으로 한다.

본 발명에 따른 광섬유 커플러는 구성단위 광섬유 커플러의 광섬유들이 결합되 부위를 고정 정렬하는 정렬패키지에 소정의 홈을 마련하여 광섬유 커플러의 크기를 줄이고 제조공정단계를 줄인 것으로서, 적어도 3개 이상의 정렬 고정홈(45a, 45b, 45c)이 형성되어 있는 광섬유 정렬 패키지부재(41)와, 광섬유 커플러를 구성하는 구성단위의 1 × 2 광섬유 커플러((42)와 1 × 4 광섬유 커플러(43a, 43b), 및 이들 구성단위의 광섬유 커플러들이 재결합된 후, 상기 고정홈(45a, 45b, 45c)에 정렬 고정되어 있다. 여기서, 부재번호 46은 광신호 입력단자부이며, 47은 입력되는 광 신호의 8분배된 광신호를 출력하는 출력단자부이고, 50은 구성단위 광섬유 커플러들의 양단을 패키지부재(41)상에 고정하기 위한 에폭시부이다.

상기와 같이 구성된 1 × 8 광섬유 커플러의 작용 및 동작을 제4도를 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.

광 신호 입력단자부(46)에 광 신호가 입력되면 1×2광섬유 커플러(42)에서 2분배된 광 신호가 출력되며, 이출력신호는 1×4광섬유 커플러(43a, b) 각각에 입력되어 4분배된 후 최종적으로 출력단자부(47)를 통해 외부로 출력된다. 결국, 출력단자부(47)를 통해 출력되는 광신호는 입력단자부(46)에 입력된 광신호(8분배된 신호가 출력되게 되는 것이다. 이때 패키지층은 3개(45a, 45b, 45c)로 되어 있다. 또한, 커플러들(42, 43a, 43b)이 잘 고정되도록 V자형 또는 U자형 홈을 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 기술적인 원리는 종래의 방식과 거의 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바와 같이 1 × 8 광섬유 커플러에는 광 섬유 부재의 구부러짐이 없이 광 신호의 손실을 줄일 수 있는 이점을 제공하며, 패키지부재(41)의 폭(W)을 줄일 수 있는 이점을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 1×8 광섬유 커플러의 제조방법을 제4a도, 제4b도 및 제5도를 참조하면서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원하는 분배비 만큼의 단위구성 광섬유 커플러, 즉 1×2 광섬유 커플러들(42) 또는 1×4 광섬유 커플러(43a, b) 2개를 준비한다(단계 54). 상기와 같이 단위구성 광섬유 커플러들이 준비되었으면 이들을 필요한 분배형태에 따라 한번 또는 한번 이상의 용융인장을 하는데, 본 발명의 1×8 광섬유 커플러의 경우에는 1번의 용융인장 고정이 요구된다. 그럼으로써, 2개의 1×4광섬유 커플러(43a, b)들은 1×2광섬유 커플러와 1×4광섬유 커플러가 된다. 단위 구성 광섬유 커플러들의 광섬유를 용융인장했으면(단계55), 보강 패키징 후, 이들용융인장 부위를 패키지(41)의 홈(45a, 45b, 45c)에 정렬시키고(단계55), 에폭시(50)를 상기 홈(45a, 45b, 45c)에 주입하여 버퍼층을 형성하고 상기 홈(45a, 45b, 45c)에 주입된 에폭시를 경화시킨다(단계56). 여기서, 상기 홈(45a, 45b, 45c)에 주입되어 버퍼층을 형성하는 물질은 에폭시이외의 실리콘 고무와 같은 물질이 될 수 있음은 물론이다.

상기 주입된 에폭시는 열 또는 자외선(UV)등을 이용하여 경화시킨다. 에폭시의 경화가 끝났으면, 광섬유 커플러 전체를 최종패키징하여 하나의 모듈로 만든다(단계57).

상술한 바와 같은 방법에 의한 광섬유 커플러의 제조방법은 종래의 광섬유 커플러 제조방법에 비해서 각각의 결합부위 패키징 및 결합부위의 단자접속을 위한 추가적인 공정이 필요하지 않아 제조시간과 재료를 절약할 수 있는 이점을 제공한다. 또한, 본 발명 제조방법에 의하면 그 구성이 간단해질수 있기 때문에 제품의 특정 및 신뢰성을 향상시킬 수는 이점을 제공한다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예로 8×8 스타형 광섬유 커플러를 도시하고 있다. 제6도는 제4a도-제4b도와 대칭형이며 홈이 5개로 되어 있는점만을 제외하고는 1×8 트리형 광섬유 커플러와 구조적으로 유사하고 그와 유사한 제조방법을 사용할 수 있음은 당업자에게 명백하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 제6도의 46은 광신호 입력단자부, 47은 광신호 출력단자부, 45a'-45e'는 홈, 43a, 43b, 42, 45c, 45d는 소정의 분배비를 갖는 광커플러를 도시한다.

본 발명의 광섬유 커플러 및 그 제조방법을 1×8광섬유 커플러를 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 이를 기본으로 한 변형물등, 즉 1×N 트리형 및 N×N스타형 광섬유 커플러등도 본 발명의 범주에 포함된다. 또한, 본 발명은 상술한 1×8트리형의 실시예와 같은 방법으로 제작된 트리형 및 스타형 광섬유 커플러를 포함함은 명백하며, 이외에도 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당업자에 의해 가능함은 물론이다.

Claims (4)

1. 광섬유 커플러에 있어서, 소정의 정렬 홈이 적어도 3개이상 형성되어 있는 정렬용 패키지부재를 구비하며, 소정의 분배기를 갖는 제1광섬유 커플러와 상기 제1광섬유 커플러와 같은 분배비를 갖거나 다른 분배비를 갖는 제2광섬유 커플러들이 상기 정렬용 패키지부의 홈에 정렬고정되어 패키징되는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
2. 제1항에 있어서, 상기 홈은 에폭시 또는 실리콘 고무중의 어느 한 물질이 충진되는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
3. 제1항에 있어서, 상기 홈은 패키지부에 V 또는 X형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러.
4. 광섬유 커플러의 제조방법에 있어서, 소정의 정렬 홈이 적어도 3개이상 형성되어 있는 정렬용 패키지부를 준비하는 단계와, 소정의 분배비를 갖는 제1광섬유 커플러와 상기 제1광섬유 커플러와 같은 분배비를 갖거나 다른 분배비를 갖는 제2광섬유 커플러들의 광섬유를 용융인장하여 결합하는 단계와, 상기 광섬유의 용융인장되어 결합된 부위를 상기 정렬용 패키지부의 홈에 정렬 고정시켜 패키징을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러 제조방법.