KR100303740B1

KR100303740B1 - 광섬유정렬장치및방법

Info

Publication number: KR100303740B1
Application number: KR1019950700473A
Authority: KR
Inventors: 허젤라오르
Original assignee: 아스타르테파이버네스웍스,인코포레이티드
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 2001-11-22
Also published as: DE69232379D1; ATE212447T1; JP3290177B2; KR950703162A

Abstract

본 발명은 한쌍의 광학적으로 대향하는 섬유(17, 19)와, 정렬 신호를 생성시키기 위해서 섬유들 중 하나(17 또는 19)에 결합되는 수단(25)과, 정렬 신호의 정렬 감지 검출을 위해 다른 섬유(19 또는 17)에 결합되는 수단(31)과, 섬유(17, 19)의 상대 위치를 조절하기 위해서 상기 검출에 반으하는 수단(33)을 가지는 형태의 광섬유 정렬 장치에 관한 것이다. 본원에서, 정렬 신호를 생성시키기 위한 수단(25)은 방사 방출 디바이스(29;RED)의 어레이(27)를 포함한다. 특정 섬유(17 또는 19)와 결합되는 어레이(27)의 내의 RED(29)로부터의 방사는 다른 섬유(19 또는 17)의 방사 가이드(45, 45a) 내로 수신되고, 개별적으로 측정된다. 다른 섬유(19 또는 17)의 위치는 각각의 RED(29)로부터 수신된 방사가 어레이(27) 내의 각각의 다른 RED(29)로부터 수신된 방사와 실질적으로 동일해질 때까지 조절된다. 한 배치에 있어서, 방사 가이드(45, 45a)는 신호 전송 섬유(17 또는 19)의 일부이다. 다른 배치에 있어서, 방사 가이드(45, 45a)는 신호 전송 섬유(17 또는 19)에 인접하여 장착되고 이와 함께 이동할 수 있는 별도의 정렬 섬유(53)의 일부이다.

Description

[발명의 명칭]

광섬유 정렬 장치 및 방법

[발명의 분야]

본 발명은 광섬유 스위치 기능에 관한 것이고, 보다 상세하게는 광섬유 사이에서 신호 전송을 달성하도록 광섬유를 정렬하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

[발명의 배경]

고품질의 광섬유의 출현은 원격 지점 사이에서 광 빔 신호를 전달하도록 이와 같은 섬유를 사용하는 통신 시스템의 발달 및 설치에 박차를 가했다. 이러한 "신호"에는 이진 부호화 데이터, 광 빔에 의한 전송용으로 부호화된 음성 및 TV신호를 포함한다. 전화 시스템은 대부분 광섬유를 이용한다.

이러한 통신 시스템에 필요한 것은 임의의 한 그룹의 광섬유가 임의의 다른 그룹의 광섬유 중 어느 하나와 접속되는 것이다. 섬유 광 스위치는 그러한 기능을 수행한다.

실제로는, 이러한 스위치는 이와 같은 섬유를 물리적으로 접속할 수 없다. 오히려, 섬유(보다 정확하게는, 섬유 단부에서 노출된 신호 전송 코어)는 서로에 대해서 "신호-전송" 관계로 되어서, 한쪽 섬유에 의해 전송된 광 빔은 다른 것에 의해 "잡히게" 된다.

2개의 인자가 섬유 광 스위치에서 특히 중요하다. 하나는 섬유의 배치가 매우 신속하게 수행되어야 한다는 것이다. 그리고, 이는 단지 2개 또는 상대적으로 많은 수의 섬유가 되는지의 여부와는 상관없다. 사용자는 반응이 느린 스위치에 의해 야기되는 지연에 대해 참을성이 거의 없다. 다른 것은 정렬이 매우 정확하게 수행되어야만 하는 것인데, 이는 신호 감쇠(또는 이의 회피)가 매우 큰 정렬 정확성의 함수이기 때문이다.

섬유 정렬에 대한 공지의 접근 방법 중의 하나는 "2×2" 배치 내에 서로 인접하여 배치된 4개의 포토다이오드의 사용을 포함한다. 이러한 다이오드는 다이오드를 때리는 광량에 대체로 비례하는 전기 출력을 생성한다. 상기 배치는 평행 관계안 2개 또는 3개의 섬유를 사용한다. 섬유 하나(3개의 섬유 구조에서 중앙에 있는 것)는 음성 또는 데이터 신호 및 하나 또는 2개의 정렬용 발산광을 전송한다. 정렬 광 빔(또는 빔들)은 다이오드와 충돌하게 되고, 각각의 다이오드로부터의 출력 신호가 다른 다이오드의 출력 신호와 대체로 동일할 때, 관련된 신호 전송 섬유는 적절하게 정렬되어진다.

이러한 접근 방법의 결점은 렌즈 배치에 심각한 영향을 주고 그 결과 스위치의 전체 크기에 나쁜 영향을 준다는 것이다.

섬유 정렬(섬유 광 스위치에서가 아닌)과 관련되는 다른 접근 방법은 다수의 미국 특허에 개시되어 있으며, 그 중 하나는 미국 특허 제4,677,290호(미치;Mitch)이다. 미치의 특허에는 하나의 반도체를 사용하여 광섬유를 정렬하고, 일단 정렬되면 (예를 들어 납땜으로) 섬유의 위치를 고정하는 방법이 개시되어 있다. 반도체는 반도체와 충돌하는 광의 강도에 따라서 변하는, 전압과 같은 전기적인 특성을 가진다. 섬유 내로 광을 도입하고, 그곳으로부터 반도체까지 광을 도입하고, 소정 정도의 결합이 얻어졌다는 것을 나타내는 전기적 특성이 관찰될 때까지 섬유를 이동시킨다.

미국 특허 제3,938,895호(브리저 등; Bridger et al.)에 개시된 장치와 방법은 고정적으로 유지되는 하나의 광섬유 내로 광을 도입시키는 것에 관한 것이다. 제2 섬유는, 광 검출기에 의해 측정되는 바와 같이, 제1 섬유로부터 제2 섬유로 결합되는 광이 최대로 될 때까지 이동되어진다. 따라서, 제2 섬유는 제1 섬유와 함께 축선 방향으로 정렬되어진다.

미국 특허 제4,432,599호(맥마혼; McMahon)는 "중앙(home)" 또는 중립 위치로부터 이동 가능한 발광 섬유의 축선의 변위를 결정하기 위해서 사용되는 섬유 광 미분 센서를 개시하였다. 고정된 센서 섬유 묶음은 2, 3 또는 4개의 분리된 섬유를 포함하며, 이들 각각은 검출기와 비교기 회로에 접속된다. 이동 가능한 섬유는 묶여 있는 각각의 섬유에 의해 수광된 광이 각각의 다른 섬유에 의해 수광된 광과 동일할 때 그 중립 위치에 있는 것으로 된다. 변위는 수광된 광의 불균형을 검출하여 측정한다.

미국 특허 제4,958,061호(혼;Horn)에 개시된 장치는 광섬유 케이블과 같은 2개의 "광 도파관"의 단부를 정렬하고 연결하기 위해 사용된다. 도파관 하나는 고정적으로 유지되고, 다른 것은 3축 운동으로 이동 가능하다. 광은 고정된 도파관으로 도입되고, 이동 가능한 도파관은 수광된 광의 강도가 최대로 될 때까지 "X" 및/또는 "Y" 방향으로 위치된다. 따라서, 도파관은 축선 정렬된다. 이렇게 정렬된 이후에, 이동 가능한 도파관은 도파관의 단부가 맞닿을 때까지 고정된 도파관을 향하여 ("Z" 방향으로) 이동하게 된다.

미국 특허 제4,792,206호(스쿠라토프스키; Skuratovsky)에 개시된 장치는 브리저 등(Bridger et al.)의 특허에 개시된 것과 작동에 있어서 유사하다. 즉, 광은 고정적으로 유지되는 광섬유 케이블 안으로 결합된다. 이동 가능한 케이블의 단부는 고정된 케이블로부터의 광을 수광하고, 결합된 광의 양이 최대일 때 고정된 케이블과 정렬되어진다. 케이블의 이동은 2중 캔틸레버 압전 빔(beam)에 수행된

[발명의 목적]

본 발명의 목적은 일부 종래 기술의 문제점 및 결점을 극복하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 섬유 광 스위치 내에서 광섬유를 정렬하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 물리적 크기가 감소된 섬유 광 스위치에서 광섬유를 정렬하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 서로에 대해서 이동 가능한 광섬유를 정렬하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 이러한 목적이 어떻게 달성되는 가는 도면과 관련하여 취해진 후술한 본 발명으로부터 명백해질 것이다.

[발명의 요약]

본 발명의 섬유 광 스위치에 있어서 매우 유용하기 때문에, 섬유 광 스위치의 일부 주요 원칙을 먼저 이해함으로써, 본 발명의 독특한 특징을 가장 잘 인정하게 될 것이다. 섬유 광 스위치는 신호를 전송하도록 (전화선과 같은) 와이어 대신에 광섬유를 사용한다. 이와 같은 신호는 전압 및 전류가 아니며, 오히려 통신용으로 사용되는 "부호화" 광 빔이다. "통신"이란 용어는, 이와 같은 신호(비디오, 음성 또는 데이터 형태)를 한 곳으로부터 다른 곳으로 전송하는 것을 의미한다.

전형적인 섬유 광 스위치는 다수의 상이한 신호를 전송하고 스위치하기 위해서 두 그룹의 광섬유를 사용한다. 한 그룹으로부터의 섬유는 섬유(및, 특히 신호 전송 섬유 코어)의 단부를 정렬하는 것에 의하여 다른 그룹의 섬유에 "접속(connect)"되고, 따라서 광 빔이 섬유 사이를 통과할 수 있게 된다. 본원에서 사용되는 바에 따르면, "정렬(align)" 및 이와 유사한 용어는 하나 또는 그 이상의 렌즈를 사용하여 물리적으로 또는 광학적으로 위치시키는 것을 의미한다. "정렬된 섬유"와 같은 표현은 그러한 섬유의 신호 전송 코어의 정렬을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

섬유 광 스위치는 종종 각각의 그룹 내의 섬유의 수를 뜻하는 명명법에 의해서도 참조되어진다. 예를 들어, "2×2" 스위치는 각각의 그룹에 2개의 섬유를 가지고 있다. 스위치 기능을 수행하는 것에 의하여, 각각의 그룹 내의 섬유 중 하나는 다른 그룹 내의 섬유 중 하나에 "접속(정렬)될" 수 있다.

섬유 단부의 정확한 정렬은 어렵지만, 한쪽 섬유(이 설명을 위해서 "송신 섬유")로부터 수신 섬유의 단부로 광 빔 신호를 효과적으로 전송하는데 중대하다. 또한, 당연히 정렬된 쌍의 어느 한 쪽의 섬유는 송신 섬유와 수신 섬유로 기능한다. 즉, 정렬된 섬유를 통하여 신호는 어느 쪽의 방향으로든 통과할 수 있다.

상술한 바로부터, 섬유 광 스위치에서 사용된 장치의 적절한 동작이 매우 중요한 것임은 명백하다. 본 발명은 제1 및 제2 광학적으로 대향하는 섬유를 가지는 형태의 광섬유 정렬 장치에서 사용된다. 본원에서 사용되는 바에 따르면, "광학적으로 대향하는(optically-opposed)" 것은 직접 또는 반사경을 사용하는 것에 의해 서로 마주 보도록 위치된다는 것을 의미한다. 섬유에 대해 사용되는 바에 따르면, 이와 같은 용어는 섬유의 단부가 서로 마주 보고 있다는 것을 의미한다.

정렬 장치는 또한 정렬 신호 생성용으로 섬유 중 하나에 결합된 수단과, 이와 같은 신호의 정렬 감지 검출용으로 다른쪽 섬유에 결합된 수단을 포함한다. 이러한 검출에 반응하는 수단은 섬유의 상대 위치를 조절하여 신호 전달을 위해 섬유를 정렬하게 된다.

본 발명에 있어서, 정렬 신호 생성 수단은 방사 방출 디바이스(RED: Radiation-Emitting Device) 어레이를 포함하고 있다. 서로에 대해서 이격된 관계로 장착되는 이와 같은 디바이스는 종래의 발광 다이오드, 자외선 방출 다이오드, 레이저 다이오드 또는 다른 형태의 검출 가능한 방사를 방출하는 디바이스로서 실현될 수도 있다.

본 발명을 이해하는데 있어서, 먼저, 정렬되어지는 2개의 섬유 각각이 빔형성 렌즈(바람직하게는 평행광 형성 렌즈)와, 이에 인접하고 이에 결합된 RED 어레이를 가지는 점을 인정하는 것일 유용할 것이다. 렌즈는 광 빔을 형성하고, 특정 섬유에 대해서 그 렌즈와 그 RED 어레이의 중심은 서로에 대하여 공지된 위치에 배치된다. RED 어레이 상에서 (후술하는 방식대로) "정렬되는(lines up)" 각각의 섬유가 다른 섬유와 결합하여 각각의 섬유가 그 "타것(target)"와 정렬되어지고, 렌즈는 다른 섬유와 결합하게 된다는 점을 이해하는 것 또한 유용하다. 본 발명의 실시예에 따르면, 어레이의 중심은 타겟과 정렬되거나 그로부터 편향될 수도 있다.

장치는 또한 방사 가이드를 가지는 방사 반응 수단고, 검출기 및 각각의 섬유에 대한 마이크로프로세서 기반 폐루프("피드백형(feedback type)") 서보 제어부를 포함한다. 어레이 내의 각각의 RED로부터의 방사는 방사 가이드로 도입되고, 각각의 RED로부터의 방사의 강도가 검출, 즉 측정되고, 이와 같은 강도를 나타내는 신호가 생성된다. 섬유의 위치(및 방출된 광 빔의 방향)는 각각의 RED로부터 수신된 방사가 각각의 다른 RED로부터 수신된 것과 실질적으로 동일할 때까지 제어부에 의해서 조절된다. 이로써, 섬유와 빔은 타겟과 정렬되어진다.

각 RED로부터의 방사의 강도는 별도로 검출하는 것이 바람직하다. 검출하는 방법 중의 하나는 어레이 내의 각각의 RED를 순차적으로 펄스화시키는 것이며, 이러한 "펄스화(pulsing)"는 안정 상태일 수도 있고 어떤 공통의 (심지어 다를 수도 있는) 변조 주파수일 수도 있다. 다른 검출 방법은 실질적으로 동시에 RED에 펄스를 생성시키지만, 변조 주파수는 상이한 것이다. 또 다른 검출 방법은 상이한 변조 주파수에서 상술한 RED를 연속적으로 구동하는 것이다.

RED 어레이의 중심이 타겟과 정렬되거나 타겟로부터 편향될 수 있다는 것에 대해서는 상술하였다. 정렬 또는 편향의 여부는 이하에서 기재된 바와 같이 방사 가이드의 배치에 좌우된다.

배치 중의 하나에서, 방사 가이드는 신호 전송 섬유의 일부이며, 이와 동심적이다. 유리한 실시예에서, 섬유는 코어와, 섬유 보호 플라스틱 피복물에 의해 덮혀진 상대적으로 얇은 피복부를 가지고 있다. 피복부보다 두꺼운 벽 두께의 방사 가이드는 코어와 피복부 사이에 있다. 가이드의 굴절률은 코어와 피복부의 사이이다. 또 다른 유리한 실시예에서, 섬유는 코어와 피복부를 가지며, 플라스틱 피복물에 의해 덮혀진 피복부의 굴절률은 피복부의 굴절율보다 작다. RED의 방출 방사는 방사 가이드로서 작용하는 피복부 내에 유지된다. 이러한 배치의 실시예 중 어느 하나에 있어서, 어레이의 중심은 타겟과 정렬되어진다.

또 다른 배치에 있어서, 장치는 신호 전송 섬유와 함께 이동하도록 장착된 별도의 정렬 섬유를 구비하고 있다. 유리한 배치는 공통의 홀더 내에서 정렬 섬유와 신호 전송 섬유를 나란히 장착하는 것이다. 이러한 배치에 있어서, 방사 가이드는 정렬 섬유의 일부가 된다. 보다 상세하게는, 정렬 섬유는 방사 가이드로서 기능하는 코어, 피복부, 및 피복부의 굴절율 보다 낮은 굴절율의 플라스틱 보호 피복물을 가지고 있다. 이러한 배치에 있어서, 어레이의 중심은 타겟로부터 편향되어 있다. 각각의 배치 및 다수의 실시예를 사용하여 RED의 방출 방사를 제공하고 추출하는 방식의 보다 상세한 것은 발명의 상세한 설명에서 기술될 것이다.

타겟과 광섬유 코어를 정렬하는 개선된 방법은 각각의 RED에 전위를 가하여 RED의 어레이를 펄스화하는 단계를 구비하고 있다. RED에 의해 방출된 방사는 방사 가이드에 의해 수신되며, 필요에 따라, 코어와 방사 가이드의 위치가 조절되어진다. 위치 조절은 각각의 RED로부터 수신된 방사가 각각의 다른 RED로부터 수신된 방사와 실질적으로 동일해질 때까지 행해진다. 따라서, 코어는 타겟과 정렬되어진다. RED는 순차적으로 또는 동시에 펄스화될 수 있다. 동시에 펄스화되는 후자의 예에서, 수신된 방사가 특정 RED로 확인될 수 있도록 상이한 변조 주파수로 각각의 RED를 펄스화하는 것이 유리하다.

RED의 특성으로는 이들의 성능이 시간이 지남에 따라서 저하되는 경향이 있다는 것이다. 즉, 주어진 값의 구동 전압 또는 전류에 대해서, 방출된 방사의 강도가 감소하게 된다. 또한, 이와 같은 RED는 서로에 대해서 동일한 속도로 저하되지도 않는다. 따라서, 매우 유리한 장치는 주기적으로 측정하고, 필요하다면 각각의 RED의 방사 출력을 조절하기 위한 조정 수단을 구비한다. (구동 전압 또는 전류의) 조절은 각각의 RED의 출력이 특정 어레이 내의 각각의 다른 RED의 출력과 실질적으로 동일해지도록 하는 것이다. 섬유 광 스위치에 있어서, 한 가지 접근 방법은 RED의 조정에 대해서 스위치의 작동을 주기적으로 일시 정지시키는 것이다. 마이크로프로세서에 기초하는 장치를 사용하게 되면, 조정에 필요한 시간은 매우 짧으며, 일시적인 정지와 조정은, 예를 들어서 6 내지 12개월 마다 자동적으로 수행될 수 있게 된다.

본 발명의 일부 특징에 대한 이해를 간단하게 하고 용이하게 하기 위해, 상술한 설명은 하나 하나가 각각의 "그룹" 내에 있는, 한 쌍의 광학적으로 대향하는 신호 전송 섬유에 관한 것일 뿐이다. 어떻게 RED가 구멍이 형성된 패널에 배치되는 가를 포함하는 다른 특징은 이하에서 후술된다.

실제의 섬유 광 스위치에 있어서는, 각각의 그룹 내에는 몇 개의 (대략 10개 내지 15개 또는 그 이상) 신호 전송 섬유를 가지고 있다. 후술하는 설명은 이와 같은 스위치에 근거하며, 도면에 대한 관련된 참조가 없는 경우에 복잡하게 보일 수도 있다. 발명의 상세한 설명을 주의깊게 읽음으로써 본 발명을 완전하게 이해할 수 있게 된다.

본 발명의 매우 유리한 실시예는 광학적으로 대향하는 관계인 한 쌍의 평평한 패널을 구비한다. 각각의 패널은 다른 패널을 향해서 "면한" 전방면과, 후방면을 가지고 있다. 각각의 패널은 열과 행으로 배치되어 있고 서로 등간격으로 이격되어 있고, 유리하게는 둥근 형상으로 되어 있는 구멍 매트릭스(a matrix of aperture)를 구비하고 있다. 각각의 패널은 또한 다수의 RED 어레이의 형성된 RED 매트릭스를 구비하고 있다. 매트릭스를 형성하는 RED는 행과 열로 되어 있다. 특정 어레이를 형성하는 이와 같은 REd(바람직하게는 4개)는 서로로부터, 예를 들어 90°로 구멍 주위에 규칙적으로 이격되어 있다. 구멍 매트릭스 또는 RED 매트릭스는 각각 매트릭스 "중심"을 가지고 있다. 직사각형 매트릭스에서, 매트릭스 중심은 매트릭스의 대각으로 대향하는 모서리 사이에서 그려진 두 직선의 교차 지점에 있다.

한 그룹의 광섬유는 그 후방면에 인접한 각각의 패널의 뒤에 위치된다. 각각의 섬유는 다른 패널을 향한 특정 구멍을 명목상 "점 통과"하도록 장착되어 있다. 방사 가이드가 피복부이거나 코어와 신호 전송 광섬유의 피복부 사이에 있는 배치에 있어서, 구멍 매트릭스 또는 RED 매트릭스는 서로 대략 정렬된다. 이는 방사 가이드가 신호 전송 섬유 코어와 동심적이기 때문이다. 별도의 정렬 섬유를 가지는 배치에 있어서, 매트릭스의 중심은 서로로부터 편향되어 있는데, 방사 가이드가 신호 전송 섬유의 코어로부터 편향되어 있기 때문이다.

스위치 기능을 수행하는 경우에, 장치 제어기는 한 그룹의 섬유와 다른 그룹의 섬유가 (섬유 정렬에 의해서) "접속되도록" "지시하게 된다". 각가의 섬유의 우치 설정 이동은 서보 제어에 의해서 및 2축 압전식 벤더(bender)와 같은 "모터(motor)"에 의해서이다. 각각의 두 개의 섬유의 대략적인 초기 이동은 소정의 전압을 벤더에 가하여 되며, 이에 의해서 각각의 섬유는 서로 대략적으로 정렬되어진다. 이렇게 함으로써, 특정 섬유에 대한 (패널의 뒤에 위치된) 방사 가이드 또한 대향하는 패널에 장착된 특정 RED 어레이와 대략적으로 정렬된다(또는 최소한 정렬 되어지는 것에 가깝게 된다.) 그러나, 이와 같은 대략적인 초기 이동으로는 대부분 섬유의 최적 정렬이 불가능하다. 실제로는, 섬유와 그 방사 가이드는 구멍의 폭 또는 RED 어레이에 의해 정렬에서 편향되어질 수도 있다. 따라서, 어레이 매트릭스상의 어떤 곳에서라도 장치가 섬유와 그 방사 가이드의 실제 위치를 확인하여, 섬유가 다른 섬유와 정확하게 정렬되어지는 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

매우 유리한 접근 방법에 있어서, 각각의 열의 RED는 동시에 펄스화되고, 각각의 행에 있는 RED도 동시에 펄스화되고, 순서가 어떻게 되든, RED 및 열과 행의 펄스화의 "프로토콜(protocol)"이 미리 결정되고 검출기로 조정되기 때문에, 모든 섬유의 위치를 신속하게 결정할 수 있고, 수정 동작은 제어기에 의해서 취해지게 된다. 이 접근 방법은 초고속 작동 스위치의 제공에 도움이 된다.

또 다른 접근 방법에 있어서, 매트릭스 내의 RED는 순차적으로 펄스화된다. 순서가 미리 결정되어 있고, RED로의 전기적인 펄스의 적용이 검출기로 조정되기 때문에, 방사 가이드 내에서의 방사의 검출은 섬유의 위치를 나타내게 된다. 수정 조정이 뒤따른다. 그러나, 개별적인 RED의 순차적인 펄스화는 시간을 더 많이 소모하고, 스위치 작동을 지연시키는 경향이 있다.

본 발명의 추가적인 특징은 후술하는 발명의 상세한 설명에서 기술되어진다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 정렬되어지는 한 쌍의 광섬유와 관련하여 도시된 개선된 장치의 한 실시예의 일부 부품이 점선으로 표시되고 다른 일부 부품은 분해된, 개략적인 확대 사시도.

제2도는 일부 부품은 점선으로 표시한, 제1도의 VA2 선을 따라서 취한 개략적인 평면도.

제3도는 정렬되어지는 한 쌍의 광섬유와 관련하여 도시된 개선된 장치의 한 실시예의 일부 부품이 점선으로 표시되고 다른 일부 부품은 분해된, 개략적인 확대 사시도.

제4도는 일부 부품을 점선으로 표시한, 제3도의 VA4 선을 따라서 취한 평면도.

제5a도는 제1도의 장치에 관련되고, RED 어레이에 대해 투영된 "겹침" 관계로 도시된 섬유의 한 실시예의 확대도.

제5b도는 제1도의 장치에 관련되고, RED 어레이에 대해 투영된 "겹침" 관계로 도시된 섬유의 다른 실시예의 확대도.

제6도는 제3도의 장치에 관련되고, RED 어레이에 대해서 투영된 "겹침" 관계로 도시된 섬유의 다른 실시예의 확대도.

제7도는 제1a도 및 제2도에 도시된 장치의 일시예에 사용된 패널의 정면도.

제8도는 제3도 및 제4도에 도시된 장치의 실시예에 사용된 패널의 정면도.

제9도는 한 가지 형태의 반사되는 광 경로를 사용하는 섬유 광 스위치의 일부의 개략적인 측면도.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

제1도 및 제9도를 참조(특히 제1도)하여, 본 발명은 먼저 단독으로 사용하는 경우에는 섬유 광 스위치로 적합하지 않은 단순화한 배치와 관련하여 설명하기로 한다. 그러나, 이와 같은 단순화한 배치를 이해하는 것은 본 발명에서 사용되는 다중 섬유 스위치(11)의 이해에 큰 도움이 될 것이다. 제1도, 제3도 및 제9도를 참조하면, 섬유 광 스위치(11)가 거울 상 관계로 배치된 2개의 부분 또는 서브 세트(13; subset)를 가질 수 있다는 것을 인정하는데 도움이 될 것이다. 이들 서브 세트(13)는 이하에서 설명하는 방식대로 서로 협동하여 스위치 기능을 실행하게 된다.

일반적으로, 제1도의 광섬유 장치(10)는 각각 제1 및 제2의 광학적으로 대향하는 섬유(17, 19)를 구비하고 있다. 각각의 섬유(17, 19)는 압전식 벤더(23)와 같은 위치 설정 "모터"에 접속되어 있는 홀더(21)에 장착된다. 벤더(23)에 적절한 전압이 가해지는 경우에, 벤더는 2축 이동의 어느 한쪽 또는 양쪽, 즉 제1도에 도시된 바와 같이 좌/우 및 상/하로 섬유(17, 19)를 위치시키게 된다.

섬유 중의 하나, 예를 들어 섬유(17)와 결합되는 수단(25)은 정렬 신호를 생성시키기 위한 방사 방출 디바이스(29; RED, Radiation-Emittion Device)의 어레이(27)를 포함한다. RED(29)로부터의 정렬 신호는 다른 섬유(19)의 일부분에 수신되고 이를 통해서 전파된다. 섬유(19)와 결합되는 수단(31)은 그러한 신호의 정렬-감지 검출을 위한 검출기(31a)를 포함한다. 이와 같은 검출에 반응하는 마이크로프로세서 기반의 서보 제어기(33a)와 같은 수단(33)은 신호를 전송하기 위해서 섬유(19)를 정렬시키도록 그 위치를 조절한다. 서로에 대해서 이격되는 관계로 장착되어지는 RED(29)는 종래 기술의 발광 다이오드, 자외선 발광 다이오드, 레이저 다이오드 또는 다른 형태의 검출 가능한 방사를 방출하는 디바이스 일 수도 있다. 상술한 문단에서 단지 섬유(19)의 정렬만 기술하였다고 해도, 섬유(17, 19)의 양자는 동시에 위치 설정되어 서로 정렬되어지는 것은 이해할 수 있을 것이다.

정렬되어지는 각각의 두 개의 섬유(17, 19)는 각각 빔 형성 렌즈(35, 35a; 바람직하게 평행광 형성 렌즈)와 이 렌즈에 인접하고 이 렌즈에 결합된 RED(29)의 어레이(27, 27a)를 각각 가지고 있다. 섬유(17, 19)와 패널(37,37a) 사이에 위치된 렌즈(35,35a)는 광 빔을 형성하고, 다른 섬유(19,17)와 결합된 "타겟", 즉 렌즈(35,35a)와의 빔 정렬을 촉진하게 된다. 특정한 섬유(17, 19)에 대해서, 그 렌즈(35,35a)와 그 RED 어레이(27a,27)의 중심(39,39a)은 서로에 대해 공지된 위치에 배치된다. 각각의 섬유(17, 19)는 다른 섬유(19,17)와 결합된 RED 어레이(27a,27) 상에서 (후술하는 방식대로) "정렬되어지고", 각각의 섬유(17, 19)는 타겟 함께 정렬되어진다. 두 개의 섬유(17, 19)가 정렬된 경우에, 이들 중 하나의 코어(47) 내에서 전파되는 통신 신호는 섬유 단부(57)에서 코어(47)로부터 나와서, 공기와 2개의 렌즈(35,35a)를 통해 이동하여, 다른 섬유의 코어(47)로 도입된다. 본 발명의 실시예에 따라서, 어레이의 중심(39,39a)은 타겟(35,35a)과 정렬되거나 이로부터 편향되어질 수 있다.

크기에 대한 감을 부여하자면, 각각의 렌즈(35,35a)와 각각의 패널(37,37a) 내의 구멍(41,41a)의 직경은 약 6mm인 반면에, 각각의 섬유(17, 19)는 약 1.5미크론이다. 즉, 섬유(17, 19)의 직경은 렌즈(35,35a) 또는 구멍(41,41a)의 직경보다 매우 작다.

장치(10)는 각각 방사 가이드(45) 뿐만 아니라 검출기(31a)를 가지는 방사 반응 수단(43,43a)과, 각각의 섬유(17, 19)에 대한 마이크로 프로세서 기반의 폐루트("피드백형") 서보 제어부(33a) 또한 구비하고 있다. 어레이(27, 27a) 내의 각각의 RED로부터의 방사는 방사 가이드(45, 45a)로 도입되고, 각각의 RED로부터의 방사의 강도가 검출, 즉 측정되고, 이러한 강도를 나타내는 신호가 생성된다. 섬유의 위치, 즉 방출된 광 빔의 방향은 각각의 RED(29)로부터 수신된 방사가 각각의 다른 RED(29)로부터 수신된 것과 실질적으로 동일하게 될 때까지 제어부(33a)에 의해하여 조절된다. 따라서, 섬유(17, 19)와 빔은 타겟(35,35a)과 정렬되어진다.

각각의 RED(29)로부터 방사의 강도는 별도로 검출하는 것이 유리하다. 검출하는 방법 중의 하나는 어레이(27, 27a) 내의 각각의 RED(29)를 순차적으로 펄스화시키는 것이며, 이러한 "펄스화"는 안정 상태일 수도 있고 어떤 공통의 (심지어 다를 수도 있는) 변조 주파수일 수도 있다. 다른 검출 방법은 실질적으로 동시에 어레이(27, 27a) 내의 RED(29)에 펄스를 생성시키는 것이지만, 변조 주파수가 상이한다. 또 다른 방법은 상이한 변조 주파수에서 이러한 RED(29)를 연속적으로 구동하는 것이다.

RED 어레이(27, 27a)의 중심이 타겟(35,35a)과 정렬되거나 타겟(35,35a)로부터 편향될 수도 있다는 것에 대해서는 상술하였다. 정렬 또는 편향의 여부는 이하에서 기재된 바와 같이 방사 가이드(45, 45a)의 배치에 좌우된다.

제1도 및 제5A도에 도시된 배치에 있어서, 방사 가이드(45)는 신호 전송 섬유(17)의 일부이며, 이와 동심적이다. 섬유(17)는 코어(47)와 피복부(49)를 가지고 있으며, 방사 가이드(45)는 코어(47)와 피복부(49) 사이에 위치한다. 섬유(17)는 플라스틱 보호 피복물(51)에 의해 덮혀진다. 가이드(45)의 굴절율은 코어(47)의 굴절율과 피복부(49)의 굴절율 사이이다. 예시적인 크기로서, 코어(47)의 직경은 약 62.5 미크론이고, 가이드(45)의 외직경은 115미크론이고, 피복부(49)의 외직경은 125미크론이고, 피복물(51)의 외직경은 250미크론이다. 제5A도의 섬유(17)는 제1도의 배치에서도 사용될 수 있다.

제5B도에는 코어(47)와, 동심 피복부(49; 직경 약 125 미크론)와, 피복부(49)의 굴절율보다 낮은 굴절율의 플라스틱 보호 피복물(51)을 가지는 다른 형태의 섬유(17)가 도시되어 있다. RED로 방출된 방사는 방사 가이드(45)로서 기능하는 피복부(49)에서 유지된다. 제5B도의 섬유(17)는 제1도의 장치에서 대안적으로 사용될 수 있다.

이 배치의 실시예 중의 하나에 대해서, 제2도를 추가적으로 참조하면, 방사 가이드(45, 45a)가 이들에 대응하는 각각의 섬유(17, 19)의 코어(47)와 동심적이기 때문에 어레이의 중심(39,39a)은 타겟 렌즈(35,35a)와 정렬되어진다. 어레이(27) 내의 각각의 RED(29)로부터의 방사는 구멍(41a)과 렌즈(35a)를 통과하여, 섬유(19) 내의 방사 가이드(45a)로 도입된다. 유사하게, 어레이(27a) 내의 RED(29)로부터의 방사는 구멍(41)과 렌즈(35)를 통과하여, 섬유(17)의 방사 가이드(45)로 도입된다.

제3도에 도시된 또 다른 배치에 있어서, 장치는 신호 전송 섬유(55)와 함께 이동하도록 장착된 별도의 정렬 섬유(53)를 포함한다. 유리한 배치는 제1도와 유사하게 벤더(23)에 의해 두 개의 축선 방향으로 이동하게 되는 공통의 홀더(21) 내에서 정렬 섬유(53)와 신호 전송 섬유(55)를 나란히 장착하는 것이다. 이러한 배치에 있어서 방사 가이드(45)는 정렬 섬유(53)의 일부가 되고, 어레이의 중심(39)은 타겟 렌즈(35,35a)로부터 편향되어 있다. 보다 상세하게는 제6도를 추가적으로 참조하면, 정렬 섬유(53)는 방사 가이드로서 사용되는 코어(47)를 가지고 있다. 코어(47)는 동심적인 피복부(49)로 둘러 싸여 있고, 또한, 이 피복부는 플라스틱 보호 피복물(51)로 둘러싸여 있다. 예시적인 크기로서, 코어(47)의 직경과, 피복부(49)의 직경 및 피복물(51)의 직경은 각각 약 115미크론, 125미크론 및 250미크론이다.

제4도를 추가적으로 참조하면, 어레이(27) 내의 RED(29)로부터의 방사는 구멍(41a)과 렌즈(35a)를 통과하면 섬유(53)의 방사 가이드(45a)로 도입된다. 마찬가지로, 어레이(27a) 내의 RED(29)로부터의 방사는 구멍(41)과 렌즈(35)를 통과하여 섬유(53)의 방사 가이드(45)로 도입된다. 단지 크기에 대한 감을 부여하자면, 제2도와 제4도에 도시된 각각의 신호 전송 광 빔(59)의 직경은 렌즈(35,35a)들 사이에서 약 5mm이며, 섬유 코어(47)에 충돌하게 되는 곳에서 약 50미크론 내지 60미크론의 지점에 초점이 형성된다. 렌즈(35,35a)의 초점 거리는 약 10mm이며, 패널(37,37a)은 직선을 따라서 측정하거나, 유리하게는 후술하는 바와 같이 반사되는 광 경로(91)를 따라서 측정되거나 간에 약 900mm 정도 이격되어 있다.

제5A도, 제5B도 및 제6도를 참조하면, 최적의 스위치 성능은 가이드(45)가 RED(29)로부터 다량의 방사를 수신할 때 얻어진다. 이와 같은 방사는 검출기(31a)에 의한 검출에 대한 강한 "신호"를 제공하게 된다. 따라서, 각각의 환형의 방사 가이드(45, 45a)는 어레이(27) 내의 RED(29)에 투영될 때, 이와 같은 RED(29)의 이미지 영역과 대략 절반 정도 겹쳐진다. 이러한 원리는 제1도 및 제2도의 배치에 대해서는 제5A도 및 제5B도에, 제3도 및 제4도의 배치에 대해서는 제6도에 도시되어 있다.

제2도 및 제4도는 데이터 코어(47)를 확인할 수 있도록 도시되어 있다. 이와 같은 코어(47)가 데이터, 음성, 비디오 또는 다른 형태의 광 신호를 전송할 수 있으며, 데이터만으로 제한되지 않음을 알아야 한다.

상술한 바로부터, 광섬유 코어(47)와 타겟(35,35a)을 정렬시키는 개선된 방법에서는 각각의 RED(29)에 전위를 가하는 것에 의해서 RED(29)의 어레이(27)를 펄스화하는 단계를 포함하는 것을 명백하다. RED(29)에 의해 방출된 방사는 방사 가이드(45, 45a) 내로 수신되고, 필요에 따라서, 코어(47)와 방사 가이드(45, 45a)의 위치가 조절되어진다. 위치 조절은 각각의 RED(29)로부터 수신된 방사가 어레이(27, 27a) 내의 각각의 다른 RED(29)로부터 수신된 것과 실질적으로 동일해질 때까지 행해진다. 따라서, 코어(47)는 타겟(35,35a)과 정렬되어진다. RED(29)는 상술한 바와 같이 순차적으로 동시에 펄스화될 수 있다. 동시에 펄스화되는 후자의 예에서, 수신된 방사가 특정 RED(29)로 확인될 수 있도록 상이한 주파수로 각각의 RED(29)를 펄스화(또는 연속적으로 구동)하는 것이 유리하다.

이해를 용이하게 하기 위해서, 상술한 내용은 하나의 코어와 하나의 RED 어레이에 대한 것이다. 실제로는, 상술한 바와 같이 섬유로부터 섬유로 통신 신호가 전파할 수 있도록 두 개의 코어와 이들의 타겟이 동시에 정렬되어짐을 알아야 한다.

RED(29)의 특성 중의 하나는 이들의 성능이 시간이 지남에 따라서 저하되는 경향이 있다는 것이다. 즉, 주어진 값의 구동 전압 또는 전류에 대해서, 방출된 방사의 강도가 감소하게 된다. 또한, 이와 같은 RED(29)는 새것일 때 동일한 강도를 제공하거난 서로에 대해서 동일한 속도로 저하될 필요는 없다. 따라서, 매우 유리한 장치(20)는 주기적으로 측정하고, 필요하다면 각각의 RED(29)의 방사 출력을 조절하기 위한 조정 수단(63)을 구비한다. (구동 전압 또는 전류의) 조절은 각각의 RED(29)의 출력이 특정 어레이(27, 27a) 내의 각각의 다른 RED(29)의 출력과 실질적으로 동일해지도록 하는 것이다.

섬유 광 스위치(11)에 있어서, 한 가지 접근 방법은 RED의 조정에 대해서 주기적으로 일시 정지시키는 것이다. 마이크로프로세서에 기초하는 장치를 사용하면, 조정에 필요한 시간은 매우 짧으며, 일시적인 정지 작동과 조정은, 예를 들어서 6개월 내지 12개월 마다 자동적으로 수행될 수 있다. 조정시, 패널(37,37a) 상의 각각의 RED(29)는 순차적으로 펄스화되고, 이들의 출력은 짝이 되는 패널(37a,37) 상의 센서 RED(65)에 의해 측정된다. 이 센서 RED(65)는 조정용으로만 사용되며, 섬유 정렬용으로는 사용되지 않는다.

본 발명의 일부 특징에 대한 이해를 간단하게 하고 용이하게 하기 위해, 상술한 설명은 하나 하나가 각각의 "그룹" 내에 있는, 한 쌍의 광학적으로 대향하는 신호 전송 섬유(17, 19)에 관한 것일 뿐이다. 어떻게 RED(29)가 구멍이 형성된 패널에 배치되는가를 포함하는 다른 특징은 이하에서 후술된다.

제7도 내지 제9도를 참조하면, 실제의 섬유 광 스위치(11)는 각각의 그룹(67,67a) 내에 몇 개의 (대략 10개 내지 15개 또는 그 이상) 신호 전송 섬유(17, 19)를 가지고 있다. 후술하는 설명을 고려하면, 그룹(17) 내의 임의의 섬유(17)가 그룹(67a) 내의 임의의 섬유(19)에 "접속되어"지는 것을 알 수 있을 것이다. 즉, 섬유의 상호 접속은 하나 하나가 각각의 그룹 내에 있는 단일한 한 쌍의 섬유에만 제한되지 않는다. 예를 들어, 각각의 그룹 내에 16개의 섬유를 가지는 스위치(11)에 있어서, 서로 다른 접속 가능성은 200을 쉽게 초과하게 된다.

스위치(11)는 광학적으로 대향하는 관계인 한 쌍의 평평한 패널(69, 69a)을 구비하고 있다. 제7도 내지 제9도(특히 제7도와 제8도)에 도시된 패널(69, 69a)은 다른 패널(69, 69a)은 제1도 및 제3도에 도시된 패널(37,37a)과 유사하다. 각각의 패널(69, 69a)은 다른 패널(69, 69a)을 향해서 "면한" 전방면(71)과, 후방면(73)을 가지고 있다. 각각의 패널(69, 69a)은 구멍(41) 매트릭스(75)를 구비하고 있다. 이와 같은 구멍(41)은 유리하게는 둥근 형상이며, 열(77)과 행(79)으로 배치되어 있고, 서로 등간격으로 이격되어 있다. 각각의 패널(69, 69a)은 또한 다수의 RED 어레이(27)로 형성되는 RED(29) 매트릭스(81)를 포함한다. 매트릭스(81)를 형성하는 RED(29)는 마찬가지로 행(83)과 열(85)로 되어 있다. 제7도 및 제8도를 고려하면, 매우 유리한 실시예에 있어서, 어떠한 특정 RED는 열(83)의 일부 또는 행(85)의 일부이지만 두 가지 다는 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나, 특정 RED가 열과 행의 양자의 일부가 되는 배치도 가능하다.

구멍 매트릭스(75)와 RED 매트릭스(81)의 각각은 매트릭스 "중심"(87,89)을 각각 가지고 있다. 직사각형 매트릭스에서, 매트릭스 중심은 매트릭스의 대각으로 대향하는 모서리 사이에서 그려진 두 직선의 교차 지점에 있다.

제7도의 패널(69, 69a)에서, 매트릭스 중심(87,89)은 대략 서로 정렬됨은 명백하다. 이와 같은 패널(69, 69a)은 제1도 및 제2도에 도시된 배치와 함께 사용된다. 한편, 매트릭스 중심(87,89)은 제8도의 패널(69, 69a) 내에서 서로로부터 편향되어진다. 이와 같은 패널(69, 69a)은 제3도 및 제4도에 도시된 배치와 함께 사용된다. 각각의 패널(69, 69a)은 "4×4" 매트릭스로 구성된다.

특정 어레이(27)를 형성하는 이와 같은 RED(29, 유리하게는 4개)는 구멍(41) 주위로 서로로부터 90°로 규칙적으로 이격되어 있다. RED의 위치를 시계의 얼굴로 유추하자면, 하나의 RED(29)는 구멍(41)에 대해서 12시, 3시, 6시 및 9시 방향에 위치된다. 어레이(27) 내의 RED(29) 또한 이들이 관련되는 구멍(41)의 중심으로부터 등간격으로 장착된다. 구멍(41)과 RED(29)의 배치는 특정 구멍(41)에 대해 3시 방향에서의 RED(29)가 바로 오른쪽에 인접한 구멍(41)에 대해 9시 방향에서의 RED(29)가 되도록 협동적으로 선택된다. 마찬가지로, 특정 구멍(41)에 대해 6시 방향에서의 RED(29)는 바로 아래쪽에 인접한 구멍(41)의 12시 방향에서의 RED(29)가 된다.

제9도를 추가적으로 참조하면, 유리한 광 스위치(11)의 일반적인 구조에 대해서 설명할 것이며 본 발명의 추가적인 상세한 설명이 이어지게 된다. 도시된 스위치(11)에 있어서, 광섬유(17, 19)의 그룹(67,67a)은 그 후방면(73)에 인접한 각각의 패널(69, 69a) 뒤쪽에 위치하게 된다. 렌즈(35,35a)는 섬유(17, 19)와 패널(69, 69a) 사이에 장착되어진다. 스위치(11)는 전체적인 물리적 크기를 감소시키는데 기여하는 "반사되는 광 경로"(91)로 공지된 것을 사용한다.

도시된 스위치(11)에 있어서, 그룹(67) 내의, 이를테면, 섬유(17)로부터의 광 빔은 전방의 거울(93)로 지향되어진다. 광 빔은 이와 같은 거울(93)로부터 그룹(97a) 내의 섬유(19)로 반사된다. 마찬가지로, 표면(71) 상의 RED(29)로부터의 방사는 그룹(67a) 내의 방사 가이드(45a)로 반사된다. 광 배플(97, baffle)을 사용하여 패널(69, 69a) 사이에서의 광 이동 "회로가 단락(short circuiting)" 되지 않도록 한다. 이와 같은 배플(97)은 특히 RED(29)의 출력을 조정하거나 "정상화(normalize)"하는 경우에 중요하다. 다른 형태의 반사되는 광 경로가 있으며, 반사되는 광 경로(91)를 갖춘 상술한 배치의 스위치(11)가 일반적으로 공지되어 있는 것이다.

스위치 작용을 수행하는 경우에, 장치 제어기(33a)는 한 그룹(67)의 섬유(17)가 다른 그룹(67a)의 섬유(19)가 (섬유 정렬에 의해서) "접속되도록" "지시하게 된다." 각각의 섬유(17, 19)의 위치 설정 이동은 서보 제어부(33a)와 2축 압전식 벤더(23)와 같은 모터에 의해서이다. 각각의 2개의 섬유(17, 19)의 대략적인 초기 이동은 소정의 전압을 벤더(23)에 가하여 되며, 이에 의해서 각각의 섬유(17, 19)는 서로 대략적으로 정렬된다. 이렇게 함으로써, 특정 섬유(17,19; 패널(69, 69a)의 뒤에 위치된)에 대한 방사 가이드(45, 45a) 또한 대향하는 패널(69, 69a)에 장착된 특정 RED 어레이(27, 27a)와 대략적으로 정렬된다(또는 최소한 정렬되어지는 것에 가깝게 된다). 그러나, 이와 같은 대략적인 초기 이동으로는 대부분 섬유의 최적 정렬이 불가능하다. 실제로는, 섬유(17, 19)와 그 방사 가이드(45, 45a)는 구멍(41) 또는 RED 어레이(27)의 폭에 의해 정렬 상태에서 벗어나 있을 수도 있다. 따라서, 본 발명의 장치는 RED 매트릭스(81) 상의 임의의 지점에서 섬유(17, 19)와 그 방사 가이드(45, 45a)의 실제 위치를 확인하여 섬유(17, 19)가 서로에 대해서 정확하게 정렬될 수 있게 하기 위한 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

매우 유리한 접근 방법에 있어서, 각각의 열(83) 내의 RED(29)는 동시에 펄스화되고, 각각의 행(85) 내의 RED(29)도 동시에 펄스화되고, 순서가 어떻게 되든, RED(29)의 열(83)은 순차적으로 펄스화되고, RED(29)의 행(85)도 순차적으로 펄스화된다. RED(29)의 열(83)이 펄스화되면 섬유(17)의 수직 위치에 대한 정보가 제공되며, 한편으로 RED(29)의 행(85)이 펄스화되면 섬유(17)의 수평 위치에 대한 정보가 제공된다.

RED 및 열과 행의 펄스화의 "프로토콜"이 제어기(33a)에서 미리 결정되고, 검출기(31a)로 조정되기 때문에, 모든 섬유(17, 19)의 위치를 신속하게 결정할 수 있고, 수정 동작은 필요에 따라 제어기(33a)에 의해서 취해진다. 이 접근 방법은 초고속 작동 스위치(11)에 제공에 도움이 된다. 모든 섬유(17, 19)가, 유리하게는, 자체의 독자적인 별도로 제어되는 "서보 루프(servo loop)"를 가지고 있기 때문에, 모든 섬유(17, 19)는 어떤 순서에 따라서가 아니라 신속하게 동시에 위치 설정되어 질 수 있다.

또 다른 접근 방법에 있어서, 매트릭스(81) 내의 RED(29)는 순차적으로 펄스화된다. 순서가 미리 결정되어 있고 RED(29)에 대한 전기 펄스의 적용이 검출기(31a)와 동시에 조정되기 때문에, 방사 가이드(45, 45a) 내의 방사의 검출은 섬유의 위치를 나타내는 것이 된다. 이후에 수정 조정이 뒤따른다. 그러나, 개별적인 RED(29)의 순차적인 펄스화는 더욱 시간 낭비적이고, 스위치 작동을 지연시키는 경향이 있다.

다시 제5A도, 제5B도 및 제6도를 참조하여, 방사 가이드(45)로부터의 "정렬 광(alignment light)"의 추출에 관한 상세한 설명에 대해서 후술하기로 한다. 제5A도에 도시된 형태의 섬유(17)를 사용하게 되면, 플라스틱 피복물(51)은 섬유 단부(57)로부터 약 10cm의 위치에서 시작하는 섬유(17)로부터 제거된다. 이와 같은 위치에서, 피복부(49)를 에칭하여 제거한다. RED 방출 방사가 검출기(31a)에 접속되어지는 센서 상에 충돌하도록 하기 위해서 고굴절율의 접착제를 사용하여 금방 노출시킨 방사 가이드(45)에 광 센서(도시하지 않음)을 접착한다.

제5B도에 도시된 형태의 섬유(17)를 사용하게 되면, 플라스틱 피복물(51)은 섬유 단부(57)로부터 약 10cm 정도의 위치에서 시작하는 섬유(17)로부터 유사하게 제거된다. 이와 같은 위치에서, 상술한 방식으로 금방 노출시킨 방사 가이드(45)에 광 센서(도시하지 않음)를 접착한다.

제6도에 도시된 바와 같은 정렬 섬유(53)를 사용하게 되면, 이와 같은 섬유(53)는 섬유 단부(57)로부터 약 10cm 내지 약 20cm 정도의 위치에서 분리(직각으로 절단)된다. 방금 노출시킨 코어(47)는 필요에 따라서 광 센서 또는 검출기(31a)에 버트(butt) 결합된다.

단지 몇 개의 실시예를 사용하여 본 발명의 원리를 설명하였지만, 이와 같은 실시예는 예시적인 것이며, 본 발명의 정신으로부터 이탈하지 않고도 다른 실시예가 가능함은 명백한 것이다.

Claims

제 1 및 제 2 광학적으로 대향하는 섬유(17 또는 19)와, 제1 섬유(17)에 결합되는 정렬 신호 생성 수단(25)과, 섬유(17 및 19)의 상대 위치를 조절하기 위해 제2 섬유(19)에 결합되는 방사 반응 수단(33)을 가지는 형태의 광섬유 정렬 장치에 있어서, 정렬 신호 생성 수단(25)은 제1 섬유(17)에 인접하여 장착된 고정 방사 방출 디바이스(29;RED)의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 정렬 장치.
제1항에 있어서, 타겟(35)을 추가로 포함하며, 상기 RED(29)의 어레이는 타겟(35)에 대해 공지된 위치의 어레이의 중심을 가지며, 방사 반응 수단은 각각의 RED(29)로부터 수신된 방사가 각각의 다른 RED(29)로부터 수신된 방사와 실질적으로 동일해질 때까지 섬유(17 또는 19) 중 하나의 위치를 조절하기 위한 서보 제어부를 포함하며, 이에 의해 섬유(17 또는 19)와 타겟(35)이 정렬되어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 정렬 장치.
제2항에 있어서, RED(29)는 각각의 RED(29)로부터 수신된 방사를 측정하기 위해 펄스화되어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 정렬 장치.
한 쌍의 광섬유(17 또는 19)와; 각각의 섬유(17 또는 19)에 인접하여 장착된 고정 RED(29)의 별도의 어레이와; 어레이 내의 각각의 RED(29)로부터 수신된 방사가 각각의 다른 RED(29)로부터 수신된 방사와 실질적으로 동일해질 때까지 섬유 위치를 조절하기 위해 각각의 섬유(17 또는 19)에 결합되는 별도의 방사 반응 수단(33)을 포함하며, 이에 의해서 상기 섬유(17 또는 19)가 서로 정렬되어지는 것을 특징으로 하는 2개의 광섬유를 정렬시키는 장치.
제4항에 있어서, 상기 각각의 방사 반응 수단(33)은 Red 방출된(Red-emitted) 방사를 수신하는 방사 가이드(45)를 구비하며, 상기 장치는 광학적으로 대향하는 관계인 한 쌍의 패널(69, 69a)을 구비하며, 각각의 패널은, 구멍 매트릭스(41)와; 다수의 RED 어레이(27)로 형성된 RED(29)의 매트릭스(81)를 구비하며, 여기에서 어레이 내의 각각의 RED(29)로부터의 방사 가이드(45)에 수신된 방사가 그 어레이 내의 각각의 다른 RED(29)로부터 수신된 방사와 실질적으로 동일해질 때 섬유(17, 19)가 서로 정렬되어지는 것을 특징으로 하는 2개의 광섬유를 정렬시키는 장치.
제5항에 있어서, 구멍 매트릭스(41)와 RED 매트릭스(81)는 각각 매트릭스 중심을 가지며, 매트릭스 중심은 서로에 대해 전체적으로 정합되어지는 것을 특징으로 하는 2개의 광섬유를 정렬시키는 장치.
제5항에 있어서, 구멍 매트릭스(41)와 RED 매트릭스(81)는 각각 매트릭스 중심을 가지며, 상기 매트릭스 중심은 서로로부터 편향되어져 있는 것을 특징으로 하는 2개의 광섬유를 정렬시키는 장치.
제4항에 있어서, 매트릭스를 한정하는 다수의 RED 어레이를 가지는 패널을 추가로 구비하며, 매트릭스 내의 RED는 섬유 위치를 조절할 때 순차적으로 펄스화되는 것을 특징으로 하는 2개의 광섬유를 정렬시키는 장치.
제4항에 있어서, 매트릭스(81)를 한정하는 다수의 RED 어레이(27)를 가지는 패널(69)을 추가로 구비하며, 매트릭스(81) 내의 RED(29)는 섬유 위치를 조절할 때 연속적으로 및 상이한 주파수로 구동되는 것을 특징으로 하는 2개의 광섬유를 정렬시키는 장치.
제4항에 있어서, 어레이 매트릭스(81)를 한정하는 RED(29)의 행과 열을 가지는 패널(69)을 추가로 구비하며, 각각의 열에 있는 RED는 동시에 펄스화되고, 각각의 행에 있는 RED(29)도 동시에 펄스화되며, 어느 순서이든 RED(29)의 열이 순차적으로 펄스화되고; RED(29)의 행도 순차적으로 펄스화되며, 이에 의해서, 섬유(17, 19)를 정렬시키는데 필요한 시간이 감소되는 것을 특징으로 하는 2개의 광섬유를 정렬시키는 장치.
광섬유 코어(47)와 타겟(35)을 정렬하는 방법에 있어서, 코어(47)에 인접하여 장착된 고정 RED(29)의 어레이를 여기하는 단계와; 방사 가이드(45)로부터 방출된 방사를 수신하는 단계와; 각각의 RED(29)로부터 수신된 방사가 각각의 다른 RED(29)로부터 수신된 방사와 실질적으로 동일해질 때까지 코어(47)와 상기 방사 가이드(45)의 위치를 조절하는 단계를 포함하며, 이에 의해서 코어(47)와 타겟(35)을 정렬시키는 것을 특징으로 하는 광섬유 코어와 타겟을 정렬시키는 방법.
제11항에 있어서, RED(29)는 펄스화에 의해 여기되는 것을 특징으로 하는 광섬유 코어와 타겟을 정렬시키는 방법.
제12항에 있어서, RED(29)는 순차적으로 펄스화되는 것을 특징으로 하는 광섬유 코어와 타겟을 정렬시키는 방법.