KR100269825B1 - 광코넥터 및 그 제조방법(optical connector and method thereof) - Google Patents

광코넥터 및 그 제조방법(optical connector and method thereof) Download PDF

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우에다토모히코
마쓰우라이치로
혼죠마코토
카키이토시아키
야마니시토오루
나가사와신지
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미야즈 준이찌로
닛뽕덴싱뎅와 가부시키가이샤
오카야마 노리오
스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 광파이버를 접속하기 위한 광코넥터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 다심코넥터에 있어서도 안정적으로 피지컬콘텍트(PC)결합을 실현할 수 있는 광코넥터를 제공하는 것을 목적으로 한 것이며, 그 구성에 있어서, 광코넥터룰(3)의 결합단부면(5)에 광파이버(4)의 단부면이 위치결정 고정되고, 당해결합단부면(5)끼리를 위치결정 밀착시켜서 상기 광파이버(4)끼리를 광결합시키는 광코넥터(1)에 있어서, 상기 광코넥터페룰(3)의 적어도 결합단부면(5)이 상기 광파이버(4)보다 경도가 낮은 저경도부재로 구성한다. 가이드핀구멍(2)을 가지는 동시에 광파이버를 고정가능한 광코넥터페룰(3)과, 이 광코넥페룰(3)에 고정되는 광파이버(4)를 가진 광코넥터(1)에 있어서, 결합단부면(5)의 광파이버(4)의 주위에 다른 부분보다 돌출하는 돌출부(6)를 형성한 것을 특징으로 한 것이다.

Description

광코넥터 및 그 제조방법(OPTICAL CONNECTOR AND METHOD THEREOF)
제1a도는, 본 발명의 제 1실시예에 관한 광코넥터를 표시한 모식도,
제1b도는, 제 1실시예의 광코넥터의 단부면의 일예를 표시한 도면,
제1c도는, 제 1실시예의 광코넥터의 단부면의 일예를 표시한 도면,
제2a, b도는, 본 발명의 광코넥터의 결합상태를 표시한 모식도,
제3도는, 본 발명의 제 2실시예에 관한 광코넥터의 요부단면도,
제4a도는, 본 발명의 제 3실시에에 관한 광코넥터를 표시한 모식도,
제4b도는, 제4a도의 Ⅱ-Ⅱ선에 있어서의 단면도,
제5도는, 본 발명의 제 4실시예에 관한 광코넥터를 표시한 모식도,
제6a도는, 본 발명의 제 5실시예에 관한 광코넥터를 표시한 모식도,
제6b도는, 본 발명의 제 5실시예에 관한 광코넥터의 요부단면도,
제7도는, 본 발명의 광코넥터를 결합시킬때의 설명도,
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 다심광코넥터 2 : 가이드핀구멍
3 : 광코넥터페룰 4 : 광파이버
5 : (결합)단부면 6 : 가이드핀
7 : 판형상부재 8 : 판스프링
9 : 그립 1A : 광코넥터
3a : 광코넥터페룰 10 : 충전제
1b : 광코넥터 21 : 다심 광코넥터
22 : 가이드핀구멍 23 : 광코넥터 페룰
24 : 광파이버 26, 27 : 페룰부
41 : 광파이버코넥터 46 : 페룰부
40 : 저경도충전제
본 발명은, 광파이버를 접속하기 위한 광코넥터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
광파이버를 접속하기 위한 광코넥터에서는 ① 접속점에 있어서의 반사복귀광의 저감(저반사화), 및 ② 접속점에서의 반사에 의해 후방으로 복귀하거나 산란하거나 해서 수광쪽으로 전파하지 않는 광의 저감(반사손실의 저감)을 도모할 필요가 있다.
이 때문에, 단심코넥터에서는, 피지컬콘택트(PC)결합(광파이버단부면끼리의 직접접촉결합)이 검토되고 있으며, 예를 들면, 일본국 특개소 61-137107호 공보에 표시한 바와 같은 광코넥터용의 연마반(硏磨盤)이 개발되어 있다.
한편, 다심코넥터에서는, 전체심(芯)을 PC결합시키는 일이 곤란하다. 그래서, 종래, 저반사화를 도모하기 위하여, 단부면을 비스듬하게 연마해서 접속하는 시도가 행하여지고 있다. 그러나, 이 방법에서는 반사손실이 없어지지 않으므로, 현재는, 광파이버단부면사이에 광파이버의 코어와 거의 동일한 굴절율을 가지는 굴절율정합제를 개재하여 광코넥터끼리의 결합을 행하고 있다.
그러나, 이와 같이 광파이버단부면사이에 굴절율정합제를 개재하는 접속에서는 반드시 굴절율정합제를 도포하지 않으면 안되므로, 작업성, 취급의 점에서 불리하며, 또 광파이버 단부면사이에 먼지가 혼입하기 쉽다고 하는 문제도 있다.
이 때문에, 다심코넥터에 있어서도 굴절율정합제를 사용하지 않는 결합방법에 대한 검토가 이루어지고 있다. 그리고, 일본국 특개평 4-34403호 공보에는, 광코넥터의 단부면에, 코어에 가까운 굴절율을 가진 수지막을 형성해서 이 수지막에 의해, 광코넥터끼리 서로 접속하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기한 바와 같이 광코넥터의 단부면에, 코어에 가까운 굴절율을 가진 수지막을 형성하는 방법에서는, 광코넥터단부면에 얇은 수지막이 존재하게 되므로, 광코넥터의 결합동작에 대한 장기신뢰성이 결여되고, 내식성 및 결합강도에 있어서도 불리하다. 또, 수지막의 강도를 증대시키기 위하여 수지막의 두께를 증가 시키면, 결합의 손실이 증대된다고 하는 문제가 있다.
그래서, 다심코넥터에 있어서도 단심과 마찬가지로 전체심을 PC결합시킬 수 있는 기술이 개발되어 있다. 그러나, 다심코넥터에서는, 페룰전체면을 연마하는 조건을 제어함으로써 광파이버만을 안정적으로 돌출시키는 일은 곤란하다. 특히, 페룰을 형성하는 재료중에는 페룰치수를 안정시키기 위한 충전제가 들어가 있으며, 이 충전제가 연마면으로부터 돌출하기 쉽다고 하는 문제가 있기 때문에, 연마면으로부터 광파이버만을 돌출시키는 일은 어렵다. 또, 광파이버의 단부면을 돌출시킬 수 있어도, 각 광파이버의 단부면이 동일방향을 향하고 있는 것은 아니고, 각 단부면의 경사에는 0.2°정도의 불균일이 존재하므로, 각 광파이버에 있어서의 결합이 불안정하게 된다고 하는 문제도 있다.
본 발명은 이와 같은 사정에 비추어, 다심에서도 저손실이고 PC결합을 실현할 수 있는 광코넥터 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하는 본 발명의 제 1의 태양은, 광파이버를 고정가능한 광코넥터페룰과, 이 광코넥터페룰에 고정되어 있는 광파이버로서, 이 광파이버는 상기 광코넥터페룰의 단부면으로부터 돌출하여 있고, 상기 광파이버를 상기 광코넥터페룰에 고정하는 접착제와, 영률이 상기 광파이버의 영률보다 작고, 적어도 광코넥터페룰의 단부면의 돌출한 광파이버의 주변에 형성되는 저영률부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 제 2의 태양은, 제 1의 태양에 있어서, 저영율부재의 영율이 100∼100Okgf/㎟인 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 제 3의 태양은, 제 2의 태양에 있어서, 상기 저영율부재는 충전제를 함유하고, 이 충전제의 경도는 상기 광파이버의 경도보다도 낮은 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 제 4의 태양은, 제 1의 태양에 있어서, 상기 저영률부재는 상기 접착제와 동일한 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 제 5의 태양은, 제 1 또는 제 2의 태양에 있어서, 상기 광코넥터페룰의 단부면 및 상기 광파이버의 단부면은 이 광파이버의 광축의 직교면에 대해서 5도이상 경사져 있는 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 제 6의 태양은, 제 3의 태양에 있어서, 상기 충전제의 정도가 모오스경도로 3에서 6.5인 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 제 7의 태양은, 제 1의 태양에 있어서, 상기 저영률부재가 충전제를 함유하고, 이 충전제의 경도가 상기 광파이버의 경도보다도 낮은 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 제 8의 태양은, 제 7의 태양에 있어서, 상기 충전제의 경도가 모오스경도로 해서 3에서 6.5인 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 제 9의 태양은, 제 1의 태양에 있어서, 상기 접착제가 충전제를 함유하고, 이 충전제의 경도가 상기 광파이버의 경도보다도 낮은 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 제 10의 태양은, 제 9의 태양에 있어서, 상기 충전제의 경도가 모오스경도로 3에서 6.5인 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
또한 본 발명의 제 11의 태앙은, 제 7 또는 제 9의 태양에 있어서, 상기 광코넥터페룰의 단부면 및 상기 광파이버의 단부면은, 이 광파이버의 광축의 직교면에 대해서 5도이상 경사져 있는 것을 특징으로 하는 광코넥터 및 그 제조방법에 있다.
본 발명의 광코넥터 및 그 제조방법은, 결합쪽단부면으로부터 광파이버의 단부면만이 돌출하고 있고, 이 결합쪽단부면의 광파이버의 적어도 그 주위에는 저경도부재가 형성되어 있다. 이러한 광코넥터에서는, 광파이버고정후의 단부면의 연마에 있어서, 저경도이고 또한 고탄성(저영율)의 저경도부재가 가장 연마되기 쉽고, 광파이버단부면만이 예를 들면, 수 ㎛정도 확실하게 돌출한다. 따라서, 광파이버단부면끼리의 PC결합때, 광파이버단부면끼리의 결합이 확실하게 이루어진다.
또, 이 광코넥터 및 그 제조방법은, 광코넥터페룰단부면으로부터 광파이버를 돌출하도록 접착고착하는 동시에 이 단부면의 적어도 돌출한 광파이버의 주위에 저경도부재를 형성해 두고 광코넥터페룰단부면을 연마하지 않도록 광코넥터단부면의 연마를 행함으로써, 확실하게 얻을 수 있다. 즉, 연마때, 광파이버의 선단부가 저경도부재에 의해 보호되고, 또한 그 선단부가 저경도부재보다 돌출하도록 연마된다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거해서 설명한다.
제 1도는 본 발명에 의한 광코넥터의 제 1실시예이다. 동도면에 표시한 바와 같이, 다심광코넥터(1)는 광파이버축방향으로 관통하는 2개의 가이드핀구멍(2)이 형성됨과 동시에 광파이버를 고겅가능한 광코넥터페룰(3)과, 이 광코넥터페룰(3)에 접착제(31)로 고정된 광파이버(4)로 이루어진다.
여기서, 광코넥터페룰(3)은, 충전제를 함유하지 않는 에폭시수지를 사용해서 트랜스퍼성형에 의해 작성한 것이며, 광파이버(4)보다 저경도이다. 또, 4심테이프파이버(34)는 광파이버(4)를 4개 포함하는 것이다. 또, 광파이버 고정용의 접착제(31)로서는, 충전제를 함유하지 않는 에폭시계접착제를 사용하고 있으며, 이것이 저영율부재가 된다. 또한, 광파이버의 영율은 7400kgf/㎟ 광코넥터페룰(3)의 영율은 2000kgf/㎟, 접착제(31)의 영율은 600kgf/㎟이다. 이 경우, 접착제의 영율은 100∼1000kgf/㎟, 바람직하게는 400∼800kgf/㎟이다. 또, 이 경우 접착제(31)는, 제 1b도에 표시한 바와 같이 단부면전체에 퍼지게 하는 경우와, 제 1도의 정면도인 제 1c도와 같이 광파이버(4)의 주위에만 퍼지게 하는 경우가 있다.
이러한 광코넥터(1)는, 광코넥터페룰(3)에 광파이버를, 그 선단부를 광코넥터페룰(3)의 단부면(5)으로부터 돌출시켜서 고정한 후, 광파이버(4)의 단부면 및 광코넥터페룰(3)의 단부면(5)을 연마함으로써 형성된다. 여기서, 광파이버(4)의 선단부 및 광코넥터페룰(3)의 단부면(5)에 대해서, 조연마(粗硏磨)(다이아몬드 #2000), 중간연마(다이아몬드래핑필름 #5000), 및 마무리연마(산화세륨에 의한 연마)의 3공정을 실시함으로써, 제 1도에 표시한 바와 같이, 광파이버(4)의 단부면(5)이 광코넥터페룰(3)의 단부면보다 대략 1㎛정도 돌출한 구조로 되었다. 이 경우, 광파이버(4)의 돌출은 바람직하게는 1∼3㎛이나, 그 이상이어도 된다.
이러한 다심광코넥터(1)는, 제 2a도 및 제 2b도에 표시한 바와 같이, 가이드핀구멍(2)에 가이드핀(6)을 삽입해서 광파이버(4)의 단부면이 위치결정배치되어 있는 결합단부면(5)끼리 서로 맞댄다. 그리고, 이 1쌍의 다심광코넥터(1)를, 판형상부재(7)의 양단부에 판스프링부(8)가 형성된 그립(9)으로 끼워 넣음으로써 광결합된다. 즉, 이에 의해 결합단부면(5)끼리 서로 밀착된 상태에서 압압되므로, 광코넥터페룰(3)의 단부면보다 약간 돌출하고 있는 광파이버(4)의 단부면이 서로 확실하게 광결합된다.
이와 같이 해서 얻은 광코넥터(1)를 10개 평가한 바, 접속손실평균이 0.3dB, 접속점에서의 반사가 40dB이라고 하는 결과를 얻었다.
또 일반적으로, 광코넥터끼리 결합하는 경우, 결합단부면끼리 서로 밀착·압압함으로써, 결합단부면이 약간 변형하고, 이 변형에 의해 연마오차 등이 흡수되나, 상기한 광코넥터(1)에서는, 광코넥터페룰(3)의 표면이 광파이버(4)보다 저영율의 접착제로 덮여 있으므로, 광코넥터페룰(3)의 변형에 의해 연마오차 등을 흡수하기 쉽고, 광코넥터페룰파이버(4)끼리의 광결합을 확실하게 행할 수 있다.
제 2실시예에 의한 광코넥터의 부분단면도를 제 3도에 표시한다. 이 광코넥터(1a)는 광코넥터페룰(3a)로서 치수상 안정성을 향상시키기 위하여 충전제(10)로서 광파이버보다도 저경도의 충전제인 탄산칼슘(모오스 경도 : 4)을 함유하는 에폭시수지제의 것(영율 : 490kgf/㎟)을 사용한 이의는 제 1실시예와 동일하므로, 제 1도와 동일한 작용을 표시한 부재에는 동일한 부호를 붙여서 중복되는 설명은 생략한다. 이 경우, 충전제의 경도는 모오스경도로 3∼6.5이고, 바람직하기는 4∼5이다. 따라서, 탄산마그네슘이나 플라스틱으로 이루어진 충전제도 사용할 수도 있다. 또, 이 충전제를 함유한 광코넥터페룰로서의 에폭시수지의 영율은 100∼1000kgf/㎟ 바람직하게는 400∼800kgf/㎟이다. 또, 광코넥터페룰(3a)에 광파이버(4)를 고정한 후, 광파이버(4)의 단부면 및 광코넥터페룰(3a)의 단부면을 상기한대로 연마함으로써 형성한 점도 마찬가지이다. 이 제 2실시예에서는, 그 연마시에 충전제(10)가 광코넥터페룰(3a)의 단부면보다 약간(약 O.2㎛) 돌출하고, 광파이버(4)의 단부면은 충전제(10)보다도 더 0.5㎛이상 돌출한 구조로 되었다.
이와 같이 해서 얻은 광코넥터(1a)를 1O개 평가한 바, 접속손실이 평균 O.3dB, 반사가 40dB이라고 하는 결과를 얻었다.
또, 제 1 및 제 2실시예에 있어서, 저경도의 충전제인 탄산칼슘(모오스경도 : 4)을 함유한 에폭시계수지의 접착제(영율 : 490kgf/㎟)를 사용하였으나, 상기한 바와 같은 효과나 결과에 영향을 주는 것은 아니었다.
또, 광코넥터의 결합시의 광파이버의 접속점에서의 반사를 방지하기 위하여, 광파이버단부면을 포함한 돌출부의 표면을 각 광파이버의 광축의 직교면에 대해서 5°이상, 예를 들면 8°경사지게 하는 것이 바람직하다.
제 3실시예에 의한, 결합면을 경사지게 한 광코넥터를 제 4a도 및 제 4b도에 표시한다. 광코넥터(1b는, 광파이버(4)의 단부면도 포함해서 결합단부면(5)을 광축의 직교면에 대해서 5°, 즉 결합단부면(5)과 광축이 이루는 각도가 85°가 되도록 연마한 것 이외는 제 1실시예와 동일하다. 이 광코넥터(1b)를 10개 평가한 바, 접속손실평균이 0.3dB이고, 접속점에서의 반사가 50dB 이상이었다.
제4실시예에 의한 광코넥터를 제 5도에 표시한다. 동도면에 표시한 바와 같이, 다심광코넥터(21)는, 광파이버축방향으로 관통하는 2개의 가이드핀구멍(22)이 형성됨과 동시에 광파이버를 고정가능한 광코넥터페룰(23)과, 이 광코넥터페룰(23)에 접착제로 고정된 광파이버(24)로 이루어진다. 여기서, 광코넥터페룰(23)은 종래의 석영(모오스경도 : 6.5)을 충전제로서 함유한 에폭시계수지로 이루어진 페룰부(27)(영율 : 2000kgf/㎟)와 제 1실시예와 마찬가지로 충전제를 함유하지 않는 에폭시계수지로 이루어진 단부면쪽의 페룰부(26)(영율 : 490kgf/㎟)를 가진다. 이 충전제를 함유하지 않는 페룰부(26)의 두께는 통상 1∼100㎛이며, 20∼30㎛인 것이 바람직하다. 이 광코넥터를 제 1실시예와 마찬가지로 연마한 바 광파이버가 단부면으로부터 대략 1㎛이상 돌출한 상태가 되었다.
제 5실시예에 있어서는, 제 6a도의 광파이버코넥터(41)는 단부면쪽에 제 2실시예와 마찬가지의 광파이버보다도 저경도의 충전제인 탄산칼슘(모오스경도 : 4)을 함유하는 에폭시수지(영율 : 490kgf/㎟)로 이루어진 저경도충전제(40)를 함유한 페룰부(46)이외는 제 4실시예와 동일하므로, 제5도와 동일한 작용을 나타내는 부재에는 동일한 부호를 부여해서 중복설명은 생략한다. 이 저경도충전제를 함유한 페룰부(46)의 두께는 통상 1∼100㎛이며, 20∼30㎛인 것이 바람직하다. 이 광코넥터를 제 1실시예와 마찬가지로 연마한 바 광파이버가 단부면으로부터 0.5㎛이상 돌출한 상태가 되었다. 이 제 5실시예에서는, 제 6b도에 표시한 바와 같이, 이 연마시에 충전제(40)가 광코넥터페룰(23)의 단부면보다 약간(약 0.2㎛) 돌출하고, 광파이버(24)의 단부면은 충전제(40)보다도 더 0.5㎛이상 돌출한 구조가 되었다.
이상과 같이, 결합단부면을 비교적 부드러운 부재로 형성한 광코넥터는 제 7도에 표시한 바와 같이, 광코넥터결합시에, 2개의 광코넥터의 단부면의 경사가 상이하더라도 그 단부면을 빈틈없이 용이하게 광결합을 실현할 수 있다.
이상 실명한 실시예에서는, 가이드핀구멍을 2개 가진 광코넥터에 대해서 설명하였으나, 물론 이것에 한정되는 것은 아니다. 또, 광파이버가 가이드핀구멍을 연결하는 방향으로 정열한 예를 표시하였으나, 이것에 직교하는 방향으로 배열한 구조로 해도 되는 것은 말할 것도 없다. 또, 상기한 제 2, 제 4, 제 5실시예의 광파이버코넥터를 제 3실시예와 같이 결합면이 경사지게 되도록 형성해도 하등 효과에 영향을 주는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 광코넥터는, 결합단부면에 광파이버의 돌출부를 용이하게 형성할 수 있다. 또, 광파이버끼리 서로 밀착결합할때에 종래보다 변형하기 쉬우므로, 광파이버가 서로 확실하게 광파이버결합할 수 있다.

Claims (1)

  1. 광파이버를 광코넥터페룰의 결합쪽 단면보다 돌출시킨 상태에서 상기 광파이버를 상기 광코넥터페룰에 고정한 다심 광코넥터의 제조방법으로써, 복수의 광파이버의 선단부를 광코넥터페룰의 단면보다 돌출시키고, 상기 광파이버의 영률보다도 영률이 작은 접착제로 상기 광파이버를 상기 광코넥터페룰에 상기 광파이버의 선단부를 상기 광코넥터페룰의 단면보다 돌출시킨 상태에서 고정하고, 상기 광파이버의 선단과 상기 접착제를 연마하는 것을 특징으로 하는 광코넥터의 제조방법.
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