KR100260742B1 - 섬유 광커플러의 제조방법 - Google Patents

Abstract

다수개의 광섬유들을 용융시켜 섬유 광커플러를 제조한 후, 이의 선단부를 기판에 부착시켜 적절한 인장강도를 가지는 바깥쪽으로 펼쳐져 있는 섬유들을 제공한다. 접착제는 적용점으로부터 상기 장치에 역효과를 미칠 수 있는 용융영역을 향해 유동될 수 있다. 접착제가 용융영역을 향해 너무 멀리 유동되는 것을 방지하고 충분히 유동시켜 섬유들을 강화시키기 위하여, 접착제의 유동이 멈추어야 하는 미리 결정된 지점에서 UV광으로 이루어진 빔을 섬유들 위로 유도한다. 접착제가 상기 빔에 의해 결화될 때, 접착제는 유동을 멈춘다. 그후, 잔여 접착제가 경화된다.

Description

섬유 광커플러의 제조방법

제1도는 광섬유가 삽입된 후의 모세관을 나타낸 단면도이고.

제2도는 고형의 중간부를 형성하도록 섬유들 주위에 유리관을 붕괴시킨 것을 도시한 부분 단면도이며.

제2(a)도, 제2(b)도, 제2(c)도는 각각 제2도의 2a-2a, 2b-2b 및 2c-2c선에 따른 단면도이고.

제3도는 섬유 광컴플러가 인발된 후의 상태를 나타낸 부분 단면도이며.

제4도는 접착제가 펀넬에 삽입된 후 제3도의 커플러 선단부를 나타낸 단면도이고.

제5도는 접착제가 광섬유들을 나른 후 제4도의 5-5선에 따른 부분 단면도이며.

제6도는 모세관을 붕괴시키고 이의 중간부를 펼치며, 선택적으로 접착응용공정동안 상기 모세관을 지지하는데 사용도는 장치의 개략적인 도면이고.

제7도는 접착응용기술의 변형된 형태를 나타낸 커플러 선단부의 단면도이며.

제8도는 제7도의 8-8선에 따른 부분단면도이고.

제9도는 보호 부재에 고정된 양면 원뿔형의 끝이 가는 커플러의 평면도이며.

제10도, 제11도 및 제12도는 각각 제9도의 10-10, 11-11 및 12-12선에 따른 단면도이다.

본 발명은 상대적으로 폭넓은 온도 편위(excursions) 및 광섬유 피그테일(pigtails)에 미치는 인장력과 같은 기계적 영향에 견딜 수 있는 섬유 광커플러의 제조방법에 관한 것이다.

“응용 섬유 커플러”라고 언급된 섬유 광커플러들은 다수개의 섬유들을 이의 적절한 길이를 따라 나란히 배치시키고 클래딩을 서로 용융시켜 섬유들을 안전하게 보유하고 코아들 사이의 간격을 감소시키므로써 제조되었다.

매트릭스 유리내에 섬유의 커플링 지역을 캡슐로 조심스럽게 싸서 “오버클래드 커플러(overclad coupler)”를 제조하므로써 다양한 커플러 특성들을 개선시킬 수 있다. 섬유들에서 용융될 부분들은 섬유 클래딩의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지는 유리관에 삽입된다. 상기 관은 종방향 보어(bore)를 가지는데, 상기 보어의 각 선단부는 섬유의 삽입을 수월하게 도와주는 펀넬(funnel)에 의해 관의 선단표면에 연결된다. 관 중간부는 섬유들위로 붕괴된다; 그후 상기 관 중간부의 중심부는 바람직한 커플링을 달성하는데 필요한 커플링 길이 및 직경보다 낮게 인발된다.

커플러의 중간부가 붕괴된 후(제2도 참조), 붕괴된 지역의 섬유들은 광 유리에 용융된다. 비록 특정한 응용물의 경우에는 커플링 영역에서 섬유들에 인접해 있는 좁고 신장된 개방영역 또는 에어 라인(air lines)을 유지하는 것이 바람직 하더라도, 관 유리는 통상 주위로 유동되어 제2(a)도에 도시된 바와 같이 섬유들이 완전히 채워진다. 상기 붕괴된 중간부로부터 관보어의 비붕괴 부분을 향해 진행하에 따라, 예형을 통과한 단면이 상기 섬유들에 인접한 점(28)에서 형성되기 시작하는 작은 전파선을 드러낸다. 붕괴된 중간부에서 좀 더 멀리 떨어진 지점에서, 제2(b)도에 도시된 바와 같이 전파선이 확장되고, 여기서 상기 섬유들은 협소한 가교영역(29)에 의해 관에 연결되고 협소한 가교영역(30)에 의해 서로서로에 연결된다. 상기 붕괴된 중간부에서 약간 떨어진 지점에서, 섬유들은 제2(c)도에 도시된 바와 같이 관 및 서로서로에서 분리된다. 상기 협소한 가교영역(29 및 30)의 선단부들은 잠재성 있는 섬유손상의 출발점이다. 섬유에 축방향 인장력이 제공될 때, 커플러의 가교영역에서 종종 파손이 일어난다. 섬유의 “취약지역”으로 여기서 언급된 이러한 지역은 통상 붕괴된 중간부의 선단부 m으로부터 약 5㎜내의 거리 d의 모든 지역에서 발생된다.

커플러를 신장시키고 냉각시킨 후, 소량의 접착제를 각 펀넬에 제공하여 섬유 피그테일의 인장강도를 증가시킨다. 보어에 포착된 에어는 펀널내의 접착제가 보어로 침투하는 것을 막아주는 경향이 있다. 관보어의 비붕괴 지역으로 침투되는 접착제의 침투 깊이를 증가시키는 방법은 1992년 7월 16일자에 출원한 미합중국 특허출원 제07/913,622호(berkey등, 26-7)에 개시되어 있다. 여기에 기재된 내용을 살펴보면, 첫 번째 실시예에서 접착제가 펀넬에 제공된다. 상기 접착제가 경화되기 전, 접착제 비드(beads)를 보어부의 벽에 인접한 부분과 섬유들 사이의 모세관 작용에 의해 유동시키는 데 충분한 시간이 소요된다. 상기 접착제는 바람직하게는 펀넬의 바닥을 뛰어넘어 보어부로 적어도 3㎜정도 유동된다. 두 번째 실시예에서는, 중공 필라멘트(hollow filament)가 붕괴되지 않은 보어부에 삽입되고, 진공이 상기 필라멘트에 제공된다. 상기 펀넬에 의해 제공된 접착제는 이의 중공조건으로 인해 붕괴되지 않은 보어부에서 인발된다.

엄격한 열적 순환공정하에서, 섬유의 취약지역은 주로 접착제와 유리 커플러 부품들 사이의 열팽창계수가 서로 일치하지 않기 때문에 손상되는 것으로 알려졌었다. 보어축에 대한 펀널벽의 각도 때문에 야기된 열팽창의 불일치로 인해 펀넬에 있는 접착제를 종방향으로 바깥쪽으로 팽창시키고 붕괴된 중간부에서 떨어져 나와 펀넬에 박힌 섬유들을 잡아당기므로써 섬유들에 응력을 가할 수 있다. 만약 관보어의 비붕괴 지역이 접착제로 완전히 채워진다면, 섬유들은 틈새(voids) 또는 다른 방위각의 이질성으로 인해 응력을 받을 수 있다. 더구나, 심지어 섬유를 가교지역으로 운반한 접착제로 이루어진 얇은 비드조차도 열순환 공정동안 섬유를 약화시킬 수 있다. 상기와 같은 접착제가 섬유와 관벽 사이의 협소한 가교지역(29)에 놓일때, 상기 접착제는 온도의 증가로 인해 팽창되는 웨지(wedge)로서 작용할 수 있다. 가교지역 파손, 즉 다시 말하면, 만약 섬유가 관벽으로부터 떨어져 나와 파손된다면, 상기 섬유의 손상지역은 흠집이 되는데, 만약 섬유가 인장응력에 직면한다면, 크랙의 전파는 상기 흠집으로부터 시작될 것이다.

그러므로, 접착제를 펀넬보다 작은 충분한 거리로 유동시켜 적절한 인장강도를 제공하고 가교지역으로 접착제가 유동하는 것을 막아주는 것이 바람직하다. 만약 접착제가 관 선단면 아래에 있는 일부 미리 결정된 협소지역으로 일관성있게 유동될 수 있다면, 공정 재생성이 개선될 것이다. 예를들면, 상기 지역은 가교지역(29)의 선단부, 즉 섬유가 관에 가교되기 시작하는 그러한 지역보다 큰 거리에 있는 관보어의 특정지역로 연장될 수 있다. 전술한 Berkey등의 특허출원에 개시된 방법으로는 접착제를 미붕괴 보어내의 미리 결정된 지역으로 일관성있게 연장시키지는 못한다.

미합중국 특허 제5,013,117호에 개시된 것과 같은 용융된 이중원뿔형의 끝이 가는 커플러를 제조할 때, 둘 또는 그 이상의 섬유들이 서로 용융되고 신장되어 커플링 영역을 형성시킨다. 오버클래드 관에 의해 지지되지 않은 상기로 인한 커플러는 굉장히 부서지기 쉬우며 지지수단에 부착되어야 한다. 예를 들면, 커플러의 선단부는 기판에 접착될 수 있다. 접착제의 일부는 커플링 영역쪽의 섬유들 사이로 운반될 수 있다. 만약 접착제가 섬유들이 서로 용융되기 시작하는 가교지역에 이른다면, 상술한 이유 때문에 열순환 공정동안 손상을 야기시킬 수 있다. 만약 접착제가 가교지역으로부터 충분히 떨어져 있는 지역에까지 연장될 수 있다면, 이러한 형태의 커플러를 제조하는 방법의 재생성이 또한 개선될 것이다.

그러므로, 본 발명의 목적은 기계적 및 열적 저항성이 있는 섬유 광커플러의 제조방법을 제공하는데 있다.

섬유 광커플러의 제조방법에 있어서, 먼저 적어도 두개의 광섬유가 나란한 형태로 펼쳐져 있는 중개 커플러장치가 제조된다. 중개 커플러장치는 (a) 광섬유들 각각의 일부가 서로 용융된 커플링 영역, (b) 상기 커플링 영역으로부터 일정하게 떨어져 있는 제1 및 제2불연속 섬유영역, 그리고 (c) 각각 커플링 영역 및 제1 및 제2불연속 섬유영역 사이에 있는 제1 및 제2전영역으로 이루어져 있다. 커플링 영역으로부터 떨어져 있는 거리가 증가함에 따라 상기 전이영역에서 어떤 두개의 인접섬유들 사이에 접촉되어 있는 용융지역은 감소하게 된다.

소량의 에너지 경화성 접착제는 상기 접착제가 제1전이영역쪽으로 유동되도록 제1불연속 섬유영역 및 기판에 제공된다. 상기 접착제의 경화 에너지 공급원은 상기 공급원에서 나온 빔이 상기 제1전이영역과 상기 접착제의 최초의 적용점 사이에 있는 미리 결정된 점에서 상기 섬유들을 차단시키고, 이에 의해 낙하점에서 빔으로 유동되는 접착제를 경화시켜 유동을 멈출수 있도록 배치된다. 낙하된 접착제 잔여물은 경화되고, 이에 의해 제1전이영역이 기판에 접착된다.

하나의 실시예에 의하면, 중개 커플러장치는 커플링 영역 및 상기 커플링 영역에 종방향으로 인접해 위치해 있는 관보어를 통하여 나란한 형태로 펼쳐져 있는 다수개의 광섬유로 구성된다. 그뒤 상기 커플링 영역에서 섬유들이 서로 용융되며, 커플링 영역에 있는 섬유들의 직경은 관에 있는 섬유들의 직경보다 작다. 섬유들은 커플링 영역의 반대쪽에 있는 관보어의 그러한 선단부에서 소량의 접착제에 의해 둘러싸인다.

또다른 실시예에 따르면, 중개 커플러장치는 다수개의 광섬유들을 나란한 형태로 지지하고 섬유들의 선단부를 중개하는 섬유영역을 가열하여 섬유들을 서로 용융시키므로써 제조된다. 상기 불연속 섬유영역들은 인접한 기판에 접착된다.

오버클래드 섬유 광커플러는 여기에 참고문헌으로 제공된 미합중국 특허 제5,011,251호에 기재된 방법에 의해 제조될 수 있다. 여기에 기재된 1×2 커플러는 M×N 커플러(여기서 M≥1 및 N≥2)의 전형적인 것으로 생각된다. 보호 코팅물질(21, 22)은 적정부의 코팅된 광섬유들(17 및 18)로부터 벗겨지며(표 1 참조), 상기 섬유들은 모세관(10)의 종방향 보어(11)에 감기며, 상기 코팅되지 않은 섬유부분은 관 중간부(27)을 통하여 펼쳐진다. 관(10)은 바람직하게는 B₂O₃. 선택적으로는 불소로 도핑된 실리카로 구성된다. GeO₂와 같은 도펀트를 첨가하고 부가적인 B₂O₃를 첨가하여 굴절율을 조절하므로써 좀 더 부드럽게 제조될 수 있다. 펀넬(12 및 13)은 선단 표면(14 및 15)에서 보어(11)로 들어가는 입구를 형성한다.

관(10)은 링 버너(34)를 통하여 삽입되고(제6도 참조), 모터조절단(45 및 46)위에 부착된 인발척(draw chucks, 32 및 33)으로 고정된다. 코팅된 섬유(17)는 이의 미코팅 부분이 관 선단표면(15) 아래에 위치할 때까지 보어(11)를 통하여 삽입된다. 코팅된 섬유(18)의 미코팅 부분은 코팅된 섬유(17)의 미코팅 부분에 인접하여 유지되며, 이들 모두는 코팅 선단부가 펀넬(13)에 위치할 때까지 관의 선단(14)쪽으로 서로 이동되며, 그후 미코팅 섬유부가 중간 선단표면(14 및 15)에 배치된다. 섬유(18)의 선단부는 관(10)의 중간부(27) 및 선단부(14) 사이에 배치된다. 섬유들은 진공 부착기(41 및 41′)를 통하여 감기게 되며, 그후 예형(31)의 선단부에 밀봉된다. 전형적인 진공 부착기는 여기에 참고문헌으로 기재된 미합중국 특허 제5,017,206호에 개시되어 있다. 진공은 성(42)을 통하여 관(41)에 제공된다. 길이가 길고 얇은 고무 튜빙(tubing, 43)의 하나의 말단이 예형(31)의 반대쪽에 있는 진공 부착기(41)의 선단부에 부착된다; 상기 튜빙의 나머지 선단부는 관의 클램핑 수단(도시되지 않았음)내에 펼쳐진다. 상부 진공부착기(41′)는 선(42′), 튜빙(43′) 및 관 클램핑 수단과 유사하게 연관되어 있다. 상기 섬유들의 코팅된 부분은 튜빙(43 및 43′)로부터 펼쳐져 있다. 공기압이 클램핑 수단내에서 형성되어 화살표(44, 44′)로 지시한 바와 같이 튜빙(43 및 43′)에 대해 유도되어 이를 통해 펼쳐져 있는 섬유들에 대해 튜빙을 고정시킬 때, 보어(11)는 선(42 및 42′)을 통하여 비워진다.

예형(31)이 비워지는 동안, 링 버너(34)는 관(10)을 가열하여 중간부(27)를 광섬유위로 붕괴시킨다(제2도 참조). 그런 후, 적어도 중간부(27)의 중심부가 가열되고, 조절단(45 및 46)을 반대쪽 방향으로 잡아당겨 예형(31)을 신장시켜 축인발 지역(24)을 가지는 중간 커플러장치(25)를 제조한다(제3도 참조). 각각의 펀넬과 함께 보어(11)의 미분괴 선단부로 구성된 캐비티(cavity, 23)는 중개 커플러장치(25)의 각 선단부에 존재한다.

종래의 경우, 각 펀넬에 한방울의 접착제를 배치하여 커플러의 선단부들로부터 펼쳐져 있는 광섬유 피그테일의 인장강도를 증가시켰다. 만약 관이 펀넬을 가지지 않았더라면, 접착제는 관의 선단부에 강화될 것이다. 캐비티(23)의 보어(11)부분의 직경이 작기 때문에, 접착제는 처음에는 펀넬(13)의 바닥(16)보다는 깊지 않게 연장된다. 접착제를 보어로 흘러 들어가게 하는 것에 대한 다양한 기술들이 개시되어 있다.

제4도 및 제5도에 도시된 기술에 따르면, 접착제는 광섬유에 인접한 보어의 벽에 나르는 방법으로 제공된다. 주입기(syring)가 접착제로 채워지고, 이의 작용침(48)이 펀넬(13)에 삽입된다. 충분한 양의 접착제가 펀넬에 주입되어 펀넬에 펼쳐져 있는 섬유들의 드러난 지역을 커버시킨다. 접착제는 바람직하게는 펀넬의 바닥(16)으로 펼쳐진다.

만약 접착제가 펀넬에 주입된 직후 곧바로 경화되지 않는다면, 그것은 광섬유에 인접한 보어 및 펀넬의 벽으로 운반될 것이다. 여기서 “운반(wick)”이라는 것은 보어의 인접표면의 각 섬유사이의 모세관 작용에 의해 접착제가 유동도어 상기 섬유들을 보어(11)를 형성시키는 관벽에 고정시키는 신장된 비드(53)로 형성된다는 것을 의미한다(제5도 참조). 접착 비드(53)는 광섬유부터 관에 이르기까지 외부 및 내부적으로 발생된 로드(loads)를 나른다. 접착제는 펀넬 바닥(16)을 초과하여 적어도 3㎜정도 보어(11′)로 운반되어야 한다; 이 거리는 섬유에서부터 관보어의 벽에 이르기까지 대부부의 견인력을 운반하기에 충분하다. 운반공정은 또한 인접한 섬유들 사이로 접착제를 흐르게 하여 비드(54)를 형성시킬 수 있다. 운반시간은 커플러관의 온도, 접착제의 점도 및 미붕괴 보어의 깊이와 같은 인자에 달려있다.

지금까지, 접착제가 운반작용에 의해 최소 필요거리로 보어 아래로 연장되는데에는 충분한 시간이 소요되었다. 운반에 필요한 미리 결정된 시간의 종료시에서, 접착제는 그후 자외선, 열 또는 이와 유사한 것에 의해 경화되고, 커플러 바디는 척으로부터 떨어져 나온다.

그러나, 하나 또는 그 이상의 접착 비드가 가교지역(29 및 30)으로 때때로 연장되는 데에는 충분히 긴 시간이 할당될 수 있으며(제2(b)도 참조), 이 경우 상기 접착비드는 커플러의 기계적 열성능에 역효과를 미칠 수 있다. 선택적으로, 접착점도와 같은 일부 인자는 접착제는 할당된 시간동안 보어내로 충분히 멀리 운반되지는 않는 특성의 것이라면 가능하다.

본 발명에 따르면, UV광 공급원(35)과 같은 에너지 공급원은 중개 커플러장치(25)에 인접하여 부착된다(제3도 참조). 제4도에서, UV 광 빔의 에지를 파선(36′)으로 나타내었으며, 상기 빔은 상기 파선의 오른쪽까지 연장된다. 접착 비드가 빔에 다다를때, 경화공정이 시작되고, 점도 및 경화 에너지 강도를 포함한 다양한 공정조건에 따라 수밀리미터 내에서 비드가 유동을 멈춘다. 경화 및 공급원이 중개 커플러장치(25)를 지지하는 설비와 배열된 지지 브라킷(bracket)에 부착될 때, 접착제는 중개 커플러장치의 선단부로부터 미리 결정된 거리인 보어부(11′)에 있는 지역까지 연장되도록 제조될 수 있다. 접착 깊이는 정확히 조절될 수 있기 때문에, 커플러 제조방법의 재생성이 개선된다. UV광은 그후 관(10)의 선단부로 유도되고, 접착제의 나머지는 경화된다.

접착 응용공정은 관의 다른쪽 선단부에서 반복된다. 커플러가 척(32 및 33)에서 제거된 후, 접착된 지역이 부가적인 UV 에너지에 노출되어 모든 접착제가 완전히 경화되도록 해준다.

제7도 및 8도에는 또다른 실시예가 도시되어 있는데, 여기서 UV 광 빔의 에지를 파선(35′)로 나타내고 있다. 중공 필라멘트(56)에는 보호 코팅(57)이 제공되어 좀 더 용이하게 사용할 수 있다. 코팅된 중공 필라멘트는 이를 텅빈 튜빙(58)의 선단부로 삽입하고 상기 결합물을 접착제(59)로 밀봉시키므로써 진공 공급원에 연결된다. 충분한 길이의 코팅(57)이 필라멘트(56)의 선단부에서 제거되어 필라멘트가 캐비티(23′)에서 바람직한 깊이로 연장될 수 있도록 해준다. 필라멘트(56)의 팁은 UV광 빔으로 연장되지만, 섬유의 가교지역에 연장돼서는 안되는데, 그 이유는 상기 지역에서 섬유들을 접촉시키는 것은 상기 가교지역을 절단시키게 되고 이에 따라 섬유들을 약화시키기 때문이다. 적절한 필라멘트 삽입거리를 얻어내는 간편한 방법은 제6도에 도시되어 있다. 필라멘트(57)의 선단부는 척(33)의 상부와 같이 일부 미리 결정된 점에서 배치되고, 상기 선단부에서 떨어져 있는 필라멘트의 단면은 클램프(49)에 의해 보유된다. 상기 필라멘트의 선단부가 보어(11′)에 삽입될 때, 상기 선단부는 바람직한 깊이로 연장된다.

소량의 접착제(52′)가 펀넬(13′)에 배치될 때, 필라멘트(56)에 의해 제공된 저압으로 인해 접착제가 빛을 받고 빔(35′)에 의해 경화되는 지역인 캐비티내에의 그러한 깊이로 접착제가 당겨진다. 캐비티(32′)내의 그러한 부분의 섬유들(19′ 및 20′)은 빔이 위치하는 그러한 미리 결정된 깊이로 접착제에 완전히 잠긴다. 그후 중공 필라멘트(56)가 스냅 오프(snap off)되고, 소량의 접착제가 이의 노출 선단부에 배치된다. 상기 접착제의 잔여물은 그후 상술한 바와 같이 경화된다.

본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 접착제는 제7도의 보어 중공방법에 의해 미리 결정된 전체거리보다 작게 보어에서 인발되며, 그후 접착제가 UV광 빔으로 운반되는데에는 충분한 시간이 소요된다. 운반시키기 전에 보어를 부분적으로 채우는 것은 운반 공정전에 보어에 접착제를 배치하므로써 이로 인해 운반시간을 절약하며 적절한 운반작용을 보장할 수 있다는 점에서 잇점이 있다. 중공 필라멘트는 스냅 오프되고 접착되며, 상기 접착제의 잔여물은 경화된다.

본 발명의 방법은 미합중국 특허 제5,013,117호에 개시된 형태의 용융된 이중원뿔형 끝이 가는 커플러에 또한 사용될 수 있다. 제9도에 도시된 바에 따르면, 코팅(75 및 76)은 각각 코팅된 광섬유들(77 및 78)로부터 벗겨져 이들의 선단부들을 중개한다. 상기 섬유들의 벗겨진 부분(73 및 74)은 접촉되고, 접촉된 지역은 가열되어 이들을 나란히 용융시키며, 섬유들은 광학적인 축을 따라 신장된다. 커플러(17)는 그후 소량의 접착제를 작용침(82)에서 나온 커플러의 각 선단부에 제공하므로써 기판(80)에 결합된다. 접착제(81)는 섬유(73 및 74, 제10도 참조) 및 적어도 일부의 코팅(75 및 67)을 커버시킨다. 시간이 지남에 따라, 접착제 비드(84, 85 및 86)는 섬유와 기판사이에 운반될 수 있다(제11도 참조). 만약 접착제가 섬유들이 가교지역(88)에 의해 연결된 끝이 가는 지역(제12도 참조), 또는 상기 가교지역에서 인접한 끝이 가는 지역으로 운반된다면, 이는 커플링비를 변화시킬 수 있으며, 초과손실을 강력히 증가시킬 수 있고, 파손문제점을 야기시킬 수 있다. 접착제가 용융지역(79)쪽으로 섬유들을 따라 너무 멀리 운반되는 것을 방지하기 위하여, UV광 빔 섬유들위로 유도되어 상술한 바와 같이 운반된 접착제를 경화시킨다. 이에 따라 접착제는 에지빔(84)에 의해 결정된 미리 결정된 지역으로만 연장된다.

다음의 구체적인 실시예에 따라 1×2섬유 관커플러로 제조하였다. 유리관(10)의 치수는 다음과 같다 : 3.8㎝길이, 2.6㎜외경, 및 265㎛보어직경. 각각의 펀넬(12 및 13)은 상기 관의 선단부를 일정하게 가열시키는 동안 상기 관을 통하여 기상 에칭제인 NF₃를 흘려 보내므로써 제조하였다. 펀넬(12 및 13)의 깊이는 약 1.71㎜이었으며, 이들의 최대직경은 약 1.81㎜이었다. 코팅된 섬유(17 및 18)는 각각 250㎛ 직경의 우레탄 아크릴레이트 코팅(21 및 22)을 가지는 125㎛ 직경의 단일 모드 광섬유로 구성되었다. 6㎝길이의 코팅단편을 1.5미터 길이의 코팅섬유(18)의 선단부로부터 제거하였다. 벗겨진 섬유지역의 중심에 플레임(flame)을 유도하므로써 역반사 말단부를 섬유(18)이 선단부위에 형성시켰으며, 이와 동시에 섬유의 선단부를 잡아당겨 절단시켜 끝이 뾰족한 선단부를 형성하였다. 그후 버너 플레임에 의해 섬유(20)의 팁을 가열하여 상기 유리를 약화시켜 둥근 선단면을 형성하였다. 상기로 인해 벗겨진 선단부 지역의 길이는 약 3.2㎝이었다. 3미터 길이의 코팅섬유(17)의 중심부로부터 약 3.2㎝의 코팅을 벗겨내었다.

관(10)을 제6도의 장치내에 삽입하였고, 상기 섬유들을 상술한 바와 같이 관(10)에 삽입시켰다. 진공 부착기(41 및 41′)를 예형(31)의 선단부에 부착시켰으며, 진공상태인 7∼12인치(18∼56㎝)의 수은을 진공 부착기에 접착시켰다. 그다음 링 버너(34)를 점화시켰으며, 이의 플레임이 관(10)을 가열하여 관 중간부(27)가 섬유위로 붕괴되었다. 관을 냉각시킨 후, 버너를 재점화시켜 붕괴된 지역의 중심부를 가열시켰다. 플레임을 소화시키고, 조절단(45 및 46)을 작동시켜 넥다운(neckdown) 영역을 형성시켰다(제3도 참조). 커플러를 냉각시킨 후, 진공라인을 제거시켰다. 접착제를 캐비티(23)에 적용시키는 동안 커플러는 척에 잔류하였다.

클램프(44 및 44′)를 유연성 있는 진공 호스(43 및 43′)로부터 떼어 내었으며, 질소를 호스(42 및 42′)에 제공하였다. 관(43 및 43′)을 통해 질소를 흘려 보내므로써 생성된 난류(turbulence)는 관으로부터의 섬유의 분리특성을 개선시켰다. 질소정화공정이 완료된 직후, 진공 부착기(41 및 41′)를 제거하였다.

약 30㎝길이의 80㎛ 중공 실리카 필라멘트(56)를 제공하였다. 상기 필라멘트는 우레탄 아크릴레이트로 이루어진 200㎛외경의 코팅을 가졌다. 상기 코팅된 필라멘트의 하나의 선단부를 관(58)의 하나의 선단부에 접착시켰고, 이의 다른쪽 선단부를 진공 공급원에 적합하게 연결시켰다. 상기 중공 필라멘트의 나머지 말단으로부터 약 2.5㎝의 코팅을 벗겨내었다. 그 다음 필라트가 선단면(15)로부터 7∼8㎜ 정도 연장될 때까지 필라멘트(56)를 보어부(11′)에 삽입하였다.

Connecticut주, New Milford의 Electronic Materials Inc.에서 제조한 코드번호 2500 UV인 Electrolyte UV 경화 에폭시 수지로 주입기를 채웠다. 그다음 커플러 예형의 하부 펀넬(13)에 작용침을 삽입하여 상기 침을 펀넬이 바닥지역에서 조작하였다. 충분한 양의 에폭시를 펀넬에 주입하여 이를 채우고 벗겨져 있는 섬유들을 커버시켰다. 편넬 외부로 퍼지는 접착제의 양을 최소화하는데 주위를 기울였다.

Dymax PC3 UV광 공급원의 실린더형 출구 완드(wand, 35)를 제6도에 도시된 장치의 척(33)내에 있는 고리형 리세스(recess, 47)에 배치하였다. 빔이 작동할 때, 빔은 예형(31)위에 방사되어 선단면(15)으로부터 6∼8㎜내로 연장되었다. 중공 필라멘트(56)는 UV빔으로 약 1∼2㎜ 정도 연장되었다.

그후 캐비티(23′)를 중공 필라멘트를 통하여 비우고 이에 따라 에폭시 보어부(11′)로 인발시켰다. 상기 에폭시가 UV빔에 다다를때, 이것은 경화되어 유동되지 않는다. 그뒤 필라멘트(56)를 스냅 오프시켜 소량의 에폭시를 상기 필라멘트의 노출 선단부에 배치시켰다. UV공급원을 리세스(47)로부터 제거하여 UV빔을 척(33)과 진공 부착기(41) 사이에 있는 예형의 그러한 부분으로 유도하여 에폭시를 더 경화시켰다.

완드(35)를 척(32)의 리세스(47′)로 이동시켜 예형(31)의 상부 선단부에서 에폭시 적용 및 경화공정을 반복하였다. 그 다음 커플러를 척에서 제거하였다. 에폭시를 완전히 기폭시키기 위하여, 커플러를 흰색의 바탕위에 배치시켜 Bondwand UV 경화 완드에서 나온 UV광에 적어도 15분동안 노출시켰다.

상술한 1×2 커플러를 장기간 사용하는 동안 손상을 야기시킬 수 있는 예상될 응력을 기초로 하여, 에폭시는 예형(31)의 선단부로부터 3내지 8㎜ 지역에까지 연장되어야 하는 것으로 결정되었다. 이러한 방법에 의해 제조된 섬유 광커플러의 97%는 접착제의 선단부가 상기 범위 밖으로 0.1㎜정도 더 초과하지는 않았다. 상기 커플러들은 탁월한 기계적 열성능을 보였으며, 상기 커플러의 섬유 피그테일들은 높은 인장 강도를 보인다.

Claims (15)

1. 각각의 광섬유의 일부분이 서로 용융되는 커플링 영역과 상기 커플링 영역으로부터 일정한 거리만큼 떨어져 있으며, 상기 섬유들이 제2불연속 섬유영역에서 용융되지 않는 제1 및 제2 불연속 섬유영역 및 상기 커플링 영역과 상기 제1 및 제2불연속 섬유영역사이에 각각 위치하는 제1 및 제2전이 영역으로 이루어지며, 임의의 2개의 인접한 광섬유 사이의 용융 접촉 영역이 상기 커플링 영역으로부터의 거리는 증가되면서 상기 전이 영역에서는 감소되도록 형성된 적어도 두개의 광섬유들이 나란한 형태로 펼쳐져 있는 중개 커플러장치를 제조하는 단계; 에너지 경화용 접착제의 드롭을 상기 제1불연속 섬유영역 및 기판에 제공하여 상기 접착제가 상기 제1전이영역으로 유동되도록 하는 단계; 에너지원에서 나온 빔이 상기 제1전이영역과 상기 접착제의 최초의 적용점 사이에 있는 미리 결정된 점에서 상기 섬유들을 차단시키므로써 상기 드롭에서 상기 빔으로 유동되는 접착제를 경화시켜 유동을 멈출수 있도록 상기 에너지원을 배치시키는 단계; 및 상기 제1전이영역이 상기 기판에 부착되도록 상기 접착제 드롭의 나머지를 경화시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유광커플러의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제조단계가 연속적으로 펼쳐져 있는 다수의 광섬유들로 이루어진 중개 커플러장치를 제조하는 것을 포함하되, 상기 광섬유들은 커플링 지역 및 상기 커플링 지역에 인접한 종방향으로 배치된 관의 보어부를 통하여 펼쳐져 있고, 상기 커플링 지역에서 서로 용융되며, 상기 커플링 지역에서의 광섬유의 직경이 상기 관에서의 섬유의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제공단계가 상기 커플링 영역 반대쪽의 상기 관보어의 선단부에서 접착제의 드롭으로 상기 섬유들을 둘러싸는 것을 포하하되, 상기 보어의 작은 직경은 상기 보어가 상기 접착제로 채워지는 것을 방지하여 주고, 적어도 하나의 상기 섬유와 상기 보어의 인접 벽사이의 모세관 작용에 의해 상기 접착제를 유동시킴을 특징으로 하는 광커플러의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 중개 커플러 장치가 상기 커플링 영역 반대쪽에 있는 상기 관보어의 선단부에서 펀넬을 더 포함하며, 상기 섬유들을 접착제로 둘러싸는 단계에서 접착제를 상기 펀넬에 제공하는 것을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 펀넬에 접착제를 제공하기 전에 중공 필라멘트를 상기 펀넬을 통하여 상기 비붕괴 보어부로 삽입시키고, 상기 삽입단계는 상기 중공 필라멘트를 비워 상기 접착제가 상기 비붕괴 보어부로 인발시키고, 상기 접착제가 모세관 작용에 의해 상기 빔에 도달할 때까지 상기 보어부로 더욱 깊숙히 유동되도록 충분한 시간을 제공하는 단계를 더욱 함유함을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 접착제를 상기 펀넬에 제공하기 전에 중공 필라멘트를 상기 펀넬을 통하여 상기 비붕괴 보어부로 삽입하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 필라멘트는 상기 빔까지 펼쳐져 있으며 상기 필라멘트를 비어주어 상기 접착제가 상기 빔에 도달할 때까지 상기 비붕괴 보어부로 인발되도록 하는 것을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 중개 커플러 장치가 상기 커플링 영역 반대쪽에 있는 상기 관보어의 선단부에서 펀넬을 더 포함하며, 상기 섬유들을 접착제로 둘러싸는 단계가 접착제를 상기 펀넬에 제공하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제조단계가 다수개의 연속적으로 펼쳐져 있는 광섬유들로 이루어진 중개 커플러 장치를 제조하는 단계로 이루어져 있으며, 상기 섬유는 커플링 영역에 종방향으로 인접하여 위치한 관의 보어부와 커플링 영역을 통하여 펼쳐져 있고 커플링 영역에서 서로 용융되며, 상기 커플링 영역에 있는 상기 섬유들의 직경이 상기 관에 있는 섬유들의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 제조단계가 제1 및 제2선단표면, 중간부, 및 각각 상기 중간부로부터 상기 제1 및 제2선단표면으로 각각 펼쳐져 있는 제1및 제2대립 선단부를 갖는 매트릭스 유리의 신장된 바디로 구성된 중개 커플러 장치를 제공하는 것을 포함하며, 다수의 광섬유는 상기 중간부를 따라 펼쳐져 있으며, 상기 광섬유는 상기 중간부와 함께 용융되며, 상기 중간부의 중앙부의 직경 및 상기 중앙부내의 상기 광섬유의 직경은 상기 선단부에서의 직경보다 더 작으며, 제1및 제2비붕괴 보어부가 각각 상기 중간부에서 상기 제1및 제2선단부로 종축으로 펼쳐져 있으며, 제1 및 제2펀넬이 상기 제1 및 제2보어부를 각각 상기 제1및 제2선단표면으로 연결시키며, 적어도 하나의 상기 섬유는 상기 제1보어부 및 상기 제1펀넬을 통하여 상기 제1선단 표면으로부터 뻗어 있으며, 적어도 하나의 또 다른 상기 섬유는 상기 제2보어부 및 상기 제2펀넬을 통하여 상기 제2선단표면으로부너 뻗어 있으며, 상기 적응단계는 접착제를 상기 제2펀넬에 적용하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 제조단계가 제1및 제2선단표면, 중간부, 및 상기 중간부에서 각각 상기 제1및 제2선단표면까지 펼쳐져 있는 제1및 제2대립 선단부를 가지는 유리관을 제공하되, 보어가 상기 관에 종축으로 펼쳐져 있고, 제1및 제2펀넬이 각각 상기 보어에서 상기 제1및 제2선단 표면으로 펼쳐져 있는 단계; 적어도 2개의 유리 광섬유를 상기 종축 보어에 배치하되, 상기 섬유는 각각 코아 및 도금부를 가지며, 상기 섬유 각각의 적어도 일부는 상기 중심부를 따라 펼쳐져 있고, 상기 섬유 각각의 적어도 일부는 상기관의 적어도 한쪽 선단으로부터 뻗어 있으며, 상기 섬유의 그러한 부분은 보호 코팅처리된 상기 관으로부터 펼쳐져 있는 단계; 상기 관을 가열하여 상기 섬유상으로 상기 관 중간부를 붕괴시키기 위해 가열시키되, 비붕괴 보어의 제1및 제2부는 각각 상기 제1및 제2선단부를 통하여 상기 중간부로부터 각각 상기 제1및 제2펀넬로 종축으로 펼쳐져 있는 단계; 및 상기 중간부의 적어도 일부를 인발하여 상기 중간부의 중앙부 직경 및 상기 중간부내 상기 광섬유의 직경이 상기 선단부에서 직경보다 작게 되도록하는 단계로 이루어지며, 상기 적용단계는 접착제를 상기 제1펀넬에 적용하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 제조단계가 제1및 제2선단표면, 중간부 및 각각 상기 중간부에서 상기 제1및 제2선단표면으로 펼쳐져 있는 제1및 제2대립 선단부를 갖는 매트릭스 유리의 신장된 바디로 이루어진 중개 커플러 장치를 제조하되, 다수의 광섬유는 상기 중간부를 따라 펼쳐져 있으며, 상기 광섬유는 상기 중간부와 함께 용융되어 있으며, 상기 중간부의 중앙부의 직경 및 상기 중앙부내의 상기 광섬유의 직경은 상기 선단부에서의 직경보다 더 작으며, 제1및 제2비붕괴 보어부가 각각 상기 중간부에서 상기 제1및 제2선단부로 종축으로 펼쳐져 있으며, 제1및 제2펀넬이 상기 제1및 제2보어부를 각각 상기 제1및 제2선단표면으로 연결시키며, 적어도 하나의 상기 섬유는 상기 제1보어부 및 상기 제1펀넬을 통하여 상기 제1선단 표면으로부터 펼쳐져 있으며, 적어도 하나의 또다른 상기 섬유는 상기 제2보어부 및 상기 제2펀넬을 통하여 상기 제2선단표면으로부터 펼쳐져 있으며, 상기 비붕괴 보어부를 비워주는 단계로 이루어지고, 상기 적용단계가 접착제를 상기 제1펀넬에 적용하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 제조단계가 다수개의 광섬유들을 나란한 형태로 지지시키고, 상기 섬유영역을 중개하는 선단부들을 가열하여 이들을 서로 용융시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 배치단계가 상기 에너지원에서 나온 빔이 상기 중개 커플러장치의 미리 결정된 영역위를 부딪히도록 놓여져 있는 브라킷에 상기 에너지원을 위치시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 제조단계가 상기 중개 커플러장치를 지지할 수 있으며, 상기 에너지원에서 나온 빔을 상기 중개 커플러장치의 미리 결정된 영역위에 부딪히도록 하는 방법으로 상기 에너지원을 수용할 수 있도록 제조된 제1및 제2척을 포함하는 장치에서 수행되는 것을 특징으로 하는 섬유 광커플러의 제조방법.
15. 제4항에 있어서, 상기 에너지원이 원통형이고, 상기 척들이 상기 에너지원을 수용할 수 있는 고리형 리세스를 포함하는 것을 특징으로하는 섬유 광커플러의 제조방법.