KR100283694B1 - 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 요지

본 발명은 전달손실이 적은 광섬유의 코어부와 실질적으로 동일하도록 코어부의 크기가 큰 광섬유의 일측부를 폴리싱(polishing) 가공하므로써, 결합할 서로 다른 크기의 코어를 가진 양측 광섬유의 크기에 제한받지 않으면서, 결합효율을 향상시키며, 광소자와의 정렬에 대한 허용 오차를 증가시킬 수 있는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법을 제공함에 그 목적이 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 소정직경의 코어부를 가진 제1광섬유의 일측부를 폴리싱 가공하여 소정기울기의 테이퍼부를 형성하는 제1단계; 상기 제1광섬유의 테이퍼부 끝단을 상기 제1광섬유의 코어 직경보다 작은 코어직경을 가진 제2광섬유에 결합시키는 제2단계; 및 상기 제1 및 제2광섬유의 연결부분을 가열하여 소정길이만큼 연장시키는 제3단계를 포함하는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법을 제공한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유를 결합시키는 것임.

Description

서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법

본 발명은 서로 다른 크기의 코어(core)를 가진 두 개의 광섬유를 결합시키는 방법에 관한 것으로, 특히 서로 다른 크기의 코어를 가지는 두 광섬유 사이의 커플링 효율을 증가시키므로써, 광소자와 광섬유 사이의 광결합 효율을 향상시키고, 광섬유와 광소자의 정렬에 대한 허용 오차를 증가시킬 수 있는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법에 관한 것이다.

일반적으로, 광소자에서 나오는 빛의 스폿(spot) 크기가 상기 광섬유를 결합시킬 광섬유의 코어 크기와 실질적으로 동일하거나 약간 작아야만 상기 광소자와 광섬유를 효율적으로 결합시킬 수 있다. 그런데, 광소자보다 소정크기만큼 작은 코어를 가진 광섬유는 전달손실은 적으나 코어 크기가 작기 때문에, 상기 광섬유에 광소자를 직접 결합시킬 경우 그들을 정렬시키는 것이 곤란하며, 상기 정렬에 대한 허용 오차가 작기 때문에 정렬이 약간만 틀어질지라도 광결합의 효율이 저하된다. 또한, 상기와 같은 광섬유에 광소자를 결합시킬 경우, 최초에는 광섬유와 광소자의 결합이 정확하게 이루어졌을 지라도, 오랜 시간이 지나 상기 광섬유와 광소자의 정렬상태에 약간의 변화가 발생하게 되며 이로 인해 광결합의 효율이 저하된다.

이에 비해, 광소자와 결합할 때, 코어의 크기가 큰 광섬유는 높은 광결합 효율과 광소자의 정렬에 대한 허용 오차를 가질 수 있기 때문에, 오랜 시간이 흘러 광섬유와 광소자의 정렬상태에 약간의 변화가 발생할지라도 광섬유와 광소자 사이의 광결합 효율은 큰 영향을 받지 않게 된다. 그러나, 상기와 같이 코어 크기가 큰 광섬유는 코어 크기가 작은 광섬유에 비해 전달손실이 크기 때문에, 광소자의 빛을 멀리 이동시킬 수 없는 단점이 있다.

이에 따라, 종래에는 광소자 각각에 결합되는 서로 다른 크기를 가지는 광섬유 결합에 따른 광결합 효율과 허용 오차를 증가시키기 위해 도1 및 도2에 도시된 바와 같은 코어의 직경이 큰 광섬유와 상기 광섬유보다 코어의 직경이 작은 광섬유를 광결합시키는 방법이 이용되고 있다.

그러면, 첨부된 도1 및 도2를 참조하여 종래의 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법에 대하여 간략히 설명한다.

도1에 도시된 광섬유의 결합방법은, 소정크기 이상의 코어부(1a)를 가진 제1광섬유(1)와 상기 제1광섬유(1)에 비해 작은 코어부(2a)를 가진 제2광섬유(2) 사이에 광결합부재(3), 예를 들면 렌즈를 삽입하므로써 상기 제1광섬유(1)에 광결합된 광소자(도시되지 않음)의 빛이 상기 제1광섬유(1)를 통해 출력되는 것을 상기 렌즈(3)를 통해 집광하여 제2광섬유(2)에 전달되도록 하고 있다.

그러나, 이러한 구조는 렌즈와 같은 별도의 광결합부재를 구비하여야 하므로 광섬유간의 결합에 소요되는 비용이 증가되고, 상기 광결합부재를 투과한 빛이 작은 코어를 가진 광섬유에 정확하게 안내되도록 상기 광결합부재를 정렬시키는 것이 곤란하며, 또한 시간이 지남에 따라 상기 광결합부재의 정렬상태가 변하고, 성능이 저하되므로 시간에 따라 광결합 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

도2에 도시된 종래 기술에 따른 광섬유의 결합방법은, 상기한 종래 기술에서 광결합부재에 의해 발생되는 것과 같은 문제점이 발생하지 않도록 광결합부재를 배제한 것으로, 소정직경의 코어부(5a)를 가진 제1광섬유(5)의 일측부에 열을 가해 소정기울기를 가지는 테이퍼부(5b)를 형성한 다음, 상기 제1광섬유(5)의 테이퍼부(5b) 끝단부에 범용되는 스플라이서(splicer)를 이용하여 상기 제1광섬유(5)에 비해 작은 직경의 코어부(6a)를 가진 제2광섬유(6)를 광결합하므로써, 상기 제1광섬유(5)에 결합된 광소자(도시되지 않음)의 빛이 제2광섬유(6)에 전달되도록 하는 것이다. 이때, 상기 제1광섬유(5)의 테이퍼진 부분(5b)의 끝단부는 제2광섬유(6)의 코어부 크기와 실질적으로 동일하거나 소정크기만큼 작게 형성된다.

그러나, 이와 같은 광섬유의 결합방법에서 제1 및 제2광섬유의 코어 직경이 소정직경 이상으로 크게 차이날 경우, 코어 직경에 맞추기 위해서는 상기 제1광섬유의 테이퍼부가 매우 길어지게 되므로, 범용되는 광섬유 스플라이서를 이용하여 제1 및 제2광섬유를 결합시키기에는 한계가 따르는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전달손실이 적은 광섬유의 코어부와 실질적으로 동일하도록 코어부의 크기가 큰 광섬유의 일측부를 폴리싱(polishing) 가공하므로써, 결합할 서로 다른 크기의 코어를 가진 양측 광섬유의 크기에 제한받지 않으면서, 결합효율을 향상시키며, 광소자와의 정렬에 대한 허용 오차를 증가시킬 수 있는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래의 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법을 나타낸 일실시예도.

도2는 종래의 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법을 나타낸 다른 실시예도.

도3a 내지 도3d는 본 발명에 따른 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법을 나타낸 제1실시예도.

도4는 본 발명에 따른 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법을 나타낸 제2실시예도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 제1광섬유 11, 21 : 코어부

20 : 제2광섬유 30 : 연결부

40 : 열원 50 : 금속부재

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소정직경의 코어부를 가진 제1광섬유의 일측부를 폴리싱 가공하여 소정기울기의 테이퍼부를 형성하는 제1단계; 상기 제1광섬유의 테이퍼부 끝단을 상기 제1광섬유의 코어 직경보다 작은 코어직경을 가진 제2광섬유에 결합시키는 제2단계; 및 상기 제1 및 제2광섬유의 연결부분을 가열하여 소정길이만큼 연장시키는 제3단계를 포함하는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도3 내지 도5를 참조하여 본 발명에 따른 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법에 대하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법의 제1실시예를 나타낸 것으로, 도3a는 코어 직경이 큰 광섬유의 일측 단부를 폴리싱 가공하여 코어 직경이 작은 광섬유와 결합하는 상태도, 도3b는 서로 다른 크기의 양측 광섬유를 결합한 상태도, 도3c는 도3b의 연결부분을 가열하여 소정길이만큼 연장시킨 상태도, 도3d는 도3c의 연장된 부분에 금속부재를 증착한 상태도를 각각 나타낸다.

도3a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 광소자보다 큰 코어부(11)를 가진 제1광섬유(10)와, 상기 광소자보다 작아 광의 전달시 전달손실을 줄일 수 있는 크기의 코어부(21)를 가진 제2광섬유(20)를 구비한다.

그리고, 상기 제1광섬유(10)의 일측단부의 코어부(11) 직경이 결합할 제2광섬유(20)의 코어부(21) 직경과 동일하거나 소정크기만큼 작은 직경을 가지도록 테이퍼지게 폴리싱(polishing) 가공되어, 소정기울기를 가지는 테이퍼부(13)를 형성한다. 여기서, 상기 제1광섬유(10)의 테이퍼부(13) 길이는 폴리싱 가공에 의해 허용길이 이내에서 소정기울기로 가공되므로 제1광섬유(10)의 코어부(11)와 제2광섬유(20)의 코어부(21) 크기차에 제한을 받지않고 종래의 가열에 의해 테이퍼진 부분의 길이에 비해 작게 형성될 수 있으며, 상기 테이퍼부(13)의 일단부에 위치된 코어부(11)는 외부에 노출된다.

본 실시예에서는 상기와 같이 폴리싱 가공에 의한 테이퍼부가 형성된 제1광섬유(10)는 그의 테이퍼부 끝단을 범용되는 스플라이서(splicer)를 이용하여 제2광섬유(20)의 코어부(21)에 결합시킨다.

이때, 도3b에 도시된 바와 같이, 상기 제2광섬유(20)가 녹아 외부에 노출되어 있던 제1광섬유(10)의 코어부(11)를 덮어주므로써, 상기 제1광섬유(10)의 테이퍼부(13)가 대기중에 노출되는 것을 방지함과 동시에, 상기 제1 및 제2광섬유(10, 20)의 연결부(30)를 보강해 주게 된다.

그런 다음, 도3c 및 도3d에 도시된 바와 같이, 열원(40)을 이용하여 제1 및 제2광섬유(10, 20)의 연결부(30)를 가열시키면서 길이방향으로 소정길이만큼 연장시키므로써, 제1광섬유(10)의 테이퍼부(13)가 급격한 기울기를 가짐에 따라 많은 광손실을 발생시키는 것을 방지한다. 이어, 상기 연장된 부분의 외주면 상에 금속부재(50)를 증착하므로써, 상기 연결부(30)에서 발생하는 광손실을 감소시킨다.

한편, 본 발명의 제2실시예로서 도4에 도시된 바와 같이, 결합시키고자 하는 광소자보다 큰 코어부(110)를 가진 제1광섬유(100)와, 전달손실을 줄일 수 있도록 상기 광소자보다 소정크기만큼 작은 코어부(210)를 가진 제2광섬유(200)를 구비하며, 상기 제1 및 제2광섬유(100, 200)의 대향된 부분에 실질적으로 동일한 크기를 가진 제1 및 제2테이퍼부(120, 220)를 각각 형성한 다음, 상기 제1 및 제2테이퍼부(120, 220)의 대향된 단부를 범용되는 스플라이서를 이용하여 연결한다. 여기서, 상기 제1 및 제2테이퍼부(120, 220)는 폴리싱 가공법에 의해 형성된다.

이때, 상기 제1광섬유(100)의 테이퍼부(120)와 제2광섬유(200)의 테이퍼부(220)는 실질적으로 동일한 크기를 가지므로, 광결합을 위한 정렬시 오차를 감소시킬 수 있게 된다. 즉, 소정의 테이퍼비로 폴리싱 가공된 후의 크기가 폴리싱 가공되지 않은 부분보다 아주 작기 때문에, 작은 크기를 중심으로 정렬하게 되면, 광결합시 정렬의 오차를 줄일 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 제1 및 제2광섬유(100, 200)의 연결부분에는 열을 가하여 소정길이만큼 연장시키고 그 외주면 상에는 금속부재(도시되지 않음)를 증착하므로써, 상기 제1 및 제2광섬유(100, 200)의 기울기가 커지므로 인해 발생될 수 있는 광손실을 감소시킨다.

한편, 본 발명의 제1 및 제2실시예에서, 소정크기의 코어부를 가진 제1광섬유(10, 100)의 폴리싱 가공되지 않은 부분에는 아크(arc)방전이나 열을 가해 렌즈를 제작하므로써, 상기 광소자와 광섬유의 결합효율과 상기 광소자의 정렬에 대한 허용 오차를 증가시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 광섬유보다 코어부를 가진 제1광섬유의 일측부를 폴리싱 가공한 후에, 그 단부를 상기 광섬유보다 작은 크기의 코어부를 가진 제2광섬유에 결합시키므로, 종래의 기술에서와 같이 별도의 광결합부재가 필요하지 않게 되므로 광결합에 소요되는 비용이 감소되고, 상기 폴리싱 가공된 부분의 길이가 종래의 열에 의해 테이퍼가공된 부분에 비해 짧으므로 스플라이서를 이용한 결합이 용이하게될 뿐만아니라 상기 광소자의 정렬에 대한 허용 오차를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 소정직경의 코어부를 가진 제1광섬유의 일측부를 폴리싱 가공하여 소정기울기의 테이퍼부를 형성하는 제1단계;

   상기 제1광섬유의 테이퍼부 끝단을 상기 제1광섬유의 코어 직경보다 작은 코어직경을 가진 제2광섬유에 결합시키는 제2단계; 및

   상기 제1 및 제2광섬유의 연결부분을 가열하여 소정길이만큼 연장시키는 제3단계

   를 포함하는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2단계가 제1광섬유의 테이퍼부와 제2광섬유의 일단부를 광섬유 스플라이서를 이용하여 결합하는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제3단계 수행 후에,

   상기 제1 및 제2광섬유의 연결부분에서 발생되는 광손실을 감소시키기 위해 상기 연결부분의 외주면에 금속부재를 증착시키는 제4단계를 더 포함하는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제1단계에서 상기 제1광섬유의 테이퍼부 끝단직경은 결합할 상기 제2광섬유의 코어직경과 실질적으로 동일하게 가공되는 것을 특징으로 하는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제1단계에서 상기 제1광섬유의 테이퍼부 끝단직경은 결합할 상기 제2광섬유의 코어직경보다 소정크기만큼 작게 가공되는 것을 특징으로 하는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제2광섬유의 일측부를 폴리싱 가공하여 상기 제1광섬유의 테이퍼부 끝단부와 실질적으로 동일한 직경을 가지는 테이퍼부를 형성하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제2광섬유의 일측부를 폴리싱 가공하여 상기 제1광섬유의 테이퍼부 끝단부보다 소정크기만큼 작게 가공되는 것을 특징으로 하는 서로 다른 크기의 코어를 가진 광섬유의 결합방법.