KR100308680B1 - 광섬유접속요소와접속장치및그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유를 접속하는 장치에 관한 것으로, 그 장치는 알루미늄재판으로 형성된 2 개의 평판(74,76)을 구비하는 신규한 접속 요소를 포함한다. 판에는 힌지를 형성하는 접힘선(70)이 있으며, 2 개의 평판은 대향하여 접혀서 마주한 표면을 형성한다. 마주한 표면중 하나는 그 내부에 접힘선과 평행한 섬유 수용 홈(82)을 몇개 구비한다. 알루미늄은 광섬유 수용 홈을 엠보싱하기 전에 양극 산화 처리된다. 요소는 사출 성형가능한 재료로 형성된 접속 본체(14,16)의 슬롯(26)내로 삽입된다. 접속 본체는 내부에 슬롯(26)을 둘러싸는 강관(126)을 삽입 성형함으로써 보강될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

광섬유 접속 요소와 접속 장치 및 그 제조 방법

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 광섬유와 같은 도파관(waveguides)의 단부를 광학적으로 접속시키는 장치에 관한 것으로, 특히 여러 쌍의 이와 같은 광섬유의 접속용 제품에 관한 것으로서, 본 제품에는 삽입 성형된 접속 본체와, 어떤 특징부를 엠보스(emboss) 하기 전에 양극 산화(陽極 酸化) 처리된 알루미늄 접속 요소가 포함된다.

[종래 기술의 설명]

광섬유용 접속 장치는 당업계에 공지되어 있다. 그러나, 고밀도 환경에서 복수 개의 섬유를 접속하는 신속하고 신뢰할 수 있는 접속 방법이 여전히 요망되고 있다. 단일 접속 본체(아래에서 더 설명함) 내에 복수 개의 광섬유를 결합하는 접속 장치를 도입하기 전에는, 이러한 결합에 복수 개의 단일 섬유 (불연속성) 접속 장치를 사용함으로써 달성하였다. 그러나, 이 방법은 시간이 많이 소비되며, 접속 본체의 부피가 커져 연결 박스를 꽉 채우거나, 섬유를 유기적으로 유지하기 위해 특정한 접속 트레이를 필요로 한다.

몇 가지 시스템이 복수 개의 섬유 접속 문제를 해결하도록 고안되어 왔다. 하나의 기술, 즉 질량 융접법(mass fusion welding)에서는 각각의 섬유가 몇 개의 홈이 마련된 단단한 기판의 홈에 위치할 필요가 있다. 섬유쌍을 정열하는 데에는 최적 균분법(best fit averaging)이 이용되는데, 이 방법은 전기 아크를 발생시켜 섬유의 선단을 용융시킴으로써 이 선단들을 서로 영구적으로 융접시키는 것이다. 융접 접속의 제1의 매우 중요한 한계점은 융접기가 고가라는 것이다. 융접은 시간도 많이 걸리고, 이후의 섬유 제거 단계 또는 재위치 설정 단계를 불가능하게 한다.

다른 통상의 복수 개의 광섬유 접속 기법은 내부에 복수 개의 홈이 있는 기판 또는 트레이와 함께 접착제의 사용을 요하는 것이다. 예컨대, 미합중국 특허 제 4,028,162호에는 먼저 복수 개의 섬유를 섬유 배열 홈이 있는 플라스틱 기판에 배열하고, 덮개판이 섬유와 기판 위에 덮인다. 덮개판에는 섬유와 기판에 화학적으로 접착되는 수단이 구비되어 있다. 접착제는 미합중국 특허 제4,029,390호(이하 특허 '390호라 한다)와 일본국 특허 출원 제 소58-158621호에 개시된 광섬유 접속 장치도 역시 사용된다. 접착제를 사용하는 것은 일반적으로 좋지 않은데, 그 이유는 접속 공정에 다른 단계를 부가하고 섬유 접촉면에 오염물이 도입될 수 있기 때문이다. 접착제를 사용하는 접속 장치는 조건에 맞는 광전달이 이루어지기 위하여 섬유 단부면의 넓은 연마 작업도 필요로 하고, 몇 가지의 접착식 접속 장치는 기포를 제거하기 위해 진공 장치의 사용도 요한다.

상기 특허 '390호에는 초기의 개량된 복수 개의 광섬유 접속 장치가 기재되어 있는데, 그 개량된 접속 장치는 중앙의 힌지 구역의 양측면에 일련의 V자형 홈이 마련된 절첩 가능한 홀더를 사용한다. 그러나, 홀더에 섬유를 부착하는 방법은 종전의 접속 장치에는 없던 부가적인 문제점이 있다. 그 중에서 첫째는, 접속하기 전에 홀더에 섬유를 부착하는 데 접착제가 사용되므로, 섬유의 절단 단계는 중요한 단계가 되는데, 그 까닭은 접속 성능에 매우 유해한 섬유 단부면의 편향을 피하기 위하여 접속 길이가 정확해야 하기 때문이다. 둘째는, 상기 특히 '390호에 도시된 힌지와는 달리 대향하는 V자형 홈을 정확하게 정열하는 것이 중요하며, 그렇지 않으면, 광섬유가 가로로 편향되어 신호 손실이 커진다. 마지막으로, 상기 특허 '390 호의 홀더는 섬유쌍의 가로 배열을 최적화하기 위하여 필요한 양 평판의 완전한 평행을 유지하지 못하여 섬유가 변형된다.

전술한 여러 가지의 접속 장치의 그 밖의 문제점은 접속 장치에 단단한 기판을 사용하여 섬유를 고정시킨다는 것이다. 단단한 기판을 사용할 경우, 몇 가지 결점이 있다. 첫째는, 식각, 연마, 또는 부식에 의해 단단한 재료에 홈을 형성하는 것은 일반적으로 어렵고, 제조 비용이 증가된다. 단단한 기판은 깨지기 쉬워서 쉽게 손상되기 때문에 더욱 조심스럽게 다루어져야 한다. 더욱 중요한 것은 내부에 홈이 마련된 단단한 기판을 사용하면, 섬유쌍의 배열이 불량해지게 되고 (또한, 섬유가 불필요하게 변형되며), 삽입 시에 손상이 커진다는 점이다. 미국 특허 제 3,864,018호, 제4,047,454호 및 제4,865,413호에 기재되어 있는 것과 같은 적층된 구조에 이들 문제점이 복합되어 있다.

전성, 탄성, 또는 연성인 기판을 사용함으로써 이들 문제점을 피할 수 있다. 그러나, 불행하게도 이와 같은 재료의 사용은 완전하게 이해되지도 않았고 충분하지도 않았었다. 예컨대, 미합중국 특허 제4,046,454호에는 V자형의 단단한 홈을 연성 재료에 라이닝(lining)할 수 있다는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이것은 제조 공정을 복잡하게 하고 제조 비용을 상당히 증가시킨다. 미합중국 특허 제 4,102,561호에 있어서, 접속 장치에는 탄성 재료로 형성된 2개의 정렬 부재(alignment member)가 사용되는데, 이 정열 부재는 섬유 표면에 대해 변형을 일으킬 수 있다. 그러나, 그 접속 장치는 섬유를 정열 부재 내에 삽입하기 전에 2개의 소조립체의 부착을 요하며, 또한 약 12개의 클램프와 볼트를 사용하므로, 현장에서 장치를 사용하기가 매우 어렵다(유사한 문제점이 미합중국 특허 제4,045,121호에 설명된 장치에도 있다). 섬유 접촉면에서의 직접적인 최초의 고정 작용은 섬유를 변형시키므로, 접촉면을 향해 점진적으로 조일 때 신호 손실이 더욱 크게 된다. 이 문제점은 유럽 특허 출원 제88303777.2호에 기재되어 있는 것과 같은 그밖의 접속 장치에도 적용되며, 그 장치는 여러 섬유에 가해진 불균일한 고정력을 더 받는다. 특히 접속 장치에 요구되는 수명이 30년이라는 점에서, 온도 주기에 의해 삽입 손실(insertion loss) 및 섬유 지지(fiber retention)가 불리하게 영향 받지 않는 것도 역시 중요하다.

나머지 문제점 중의 하나는 섬유가 접속 요소 재료에 삽입됨에 따라 그 요소재료를 깍거나 긁어, 섬유 단부면 사이에 미세한 입자 또는 박편(flakes)이 위치하여 삽입 손실이 증가된다는 점이다. 이와 관련하여, 알루미늄 접속 요소 제조자는 요소 내의 섬유 수용 홈을 따라 양극 산화 처리층을 형성하는 것이 유리하다는 것을 알았다. 예컨대, 미합중국 특허 제5,121,456호에는 자르기(chipping) 및 도려내기(gouging)에 내성을 주도록 양극 산화 처리한 알루미늄 요소의 이용법이 개시되어 있다. 먼저, 그 요소를 엠보싱 가공하고 압인하여 섬유 수용용 V자형 홈을 형성한 후 양극 산화 처리한다. 이 공정은 약간의 내박리성을 주는 반면에 단점이 많다. 첫째로, 다른 곳에서 양극 산화 처리하기 위하여 제조 공장의 외부로 깨지기 쉬운 가공 완료된 요소를 이동시킬 필요가 있다. 둘째로, 이 양극 산화 처리 공정은 비교적 복잡하며 특수 용액과 전원을 필요로 한다. 균일하거나 조절된 두께의 양극 산화 처리층이 마련된 요소를 형성하기 위해 이러한 회분식 공정(batch process)을 이용하는 것도 역시 어렵다. 마지막으로, 양극 산화 처리된 요소는 가공된 접속 장치 패키지에 조립시키기 위해 제조 공장에 복귀되어야 하며, 임계면이 긁히거나 하는 것을 방지해야 한다.

그러므로, 연성 재료로 형성된 접속 요소를 사용하고 내박리성이 있는 층을 구비하며 전술한 한계를 해결하는 복수 개의 광섬유용 고성능 접속 장치를 안출해 내는 것이 유리하다. 온도 주기 동안에 적절한 성능을 보장하고, 접속 장치의 크기를 크게 하는 일이 없이 그 강성을 증가시키도록 접속 장치를 강화시키는 수단을 포함하는 것도 역시 유리하다.

[발명의 요약]

전술한 목적은, 접속 요소와 이 접속 요소를 둘러싸는 본체와 그 접속 요소 내에 섬유를 고정시키는 수단이 구비되는 복수 개의 광섬유 접속 장치에 의해 달성된다. 연성의 알루미늄 재료로 요소를 형성하며, 그 요소에 일련의 평행한 V자형 홈과 같은 특별한 표면 특징부를 엠보스하거나 압인하기 전에 양극 산화층을 형성하는 것이 좋다. 본체는 접속 요소를 유지하도록 상호 체결되는 자켓부와 캡부로 구성될 수 있으며, 자켓부에는 요소 작동용 쐐기가 포함된다. 접속 장치를 크게 하지 않으면서 온도 주기 동안에 삽입 손실과 섬유 지지를 개선하기 위하여 본체 내에 보강관을 삽입 형성하여 그 강도를 증가시킬 수 있다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 복수 개의 광섬유 접속 장치의 사시도이고,

제2도는 본 발명의 접속 장치의 분해 사시도이며,

제3도는 본 발명의 복수 개의 광섬유 접속 장치에 사용되는 전개된 상태의 접속 요소의 사시도이고,

제4도는 포치(porch)와 경사부(ramp)를 나타내는 제3도의 접속 요소의 일단부의 확대 단면도이며,

제5도는 본 발명의 완전하게 조립된 접속 장치의 단면 사시도이고,

제6도는 본 발명의 접속 장치에 사용되며, 겔과 결합되는 지시용의 격실이 내부에 마련된 다른 단부 덮개의 단면도이며,

제7도는 본 발명의 적층된 접속 장치의 실시예의 사시도이고,

제8도는 보강용 삽입관이 도시된 본 발명의 접속 장치의 확대 횡단면도이고,

제9도는 삽입관도 도시된 본 발명의 접속 장치의 자켓부의 종단면도이다.

[양호한 실시예의 설명]

본 발명의 신규한 특징과 범위는 첨부한 특허 청구의 범위에 기재된 것과 같다. 그러나, 본 발명은 첨부한 도면을 참조함으로써 더욱 잘 이해될 수 있다.

이제 도면을 참조하면, 특히 제1도에는 본 발명에 의한 복수 개의 광섬유 접속 장치(10)가 도시되어 있다. "커넥터"라는 용어가 접속 장치(10)에 적용될 수 있지만, 그 용어는 통상적으로 용이하게 접속 및 해제되도록 고안되는 장치에 사용되며, 통상적으로 고려되는 영구적인 접속 장치는 아니다. 그러나, "접속 장치(splice)"라는 용어는 한정적인 의미로 해석해서는 안되는데, 그 이유는 후술하는 바와 같이 접속 장치(10)에서 섬유를 제거할 수 있기 때문이다.

또한, 제2도에 있어서, 접속 장치(10)에는 주로 자켓(14)과 캡(16)이 구비된 대략 직사각형의 본체(12)가 포함되어 있다. 접속 장치(10)에는 접속 요소(18)와 그 접속 요소(18)를 가압하는 종방향의 작동 수단(20)이 포함되어 있다. 양호한 실시예에 있어서, 작동 수단(20)에는 예각을 이루는 표면이 마련되어 있고 자켓(14)과 캡(16) 사이에는 쐐기(22)가 배치되어 있다. 캡(16)과 일체로 성형되는 설형체(舌形休)(24)는, 후술하는 바와 같이, 쐐기(22)와 접속 요소(18) 사이에 효과적으로 삽입된다. 자켓(14)에는 단면이 직사각형이고, 이 자켓(14)을 관통하여 연장되며 접속 요소(18)를 수용하는 종방향 슬롯(26)이 마련되어 있다. 슬롯(26)은 접속 요소(18)보다 다소 짧으며, 접속 요소(18)의 양 단부가 슬롯(26)의 단부 뒤로 연장되도록 되어 있다. 자켓(14)에는 일체로 성형된 숫(雄)연결 요소 또는 캡(16) 내에 형성된 공동(30)에 끼워맞춰지는 돌출부(28)도 구비되어 있다. 돌출부(28)에는 캡(16)의 오목부(36) 내에 맞물리는 2개의 가로 돌기(32)가 구비되어 있으며, 이 가로 돌기는 자켓(14)과 캡(16) 사이에서 끼워맞춤(snug fit)을 이룬다.

각각의 자켓(14)과 캡(16)에는 연장부(36, 38)가 각각 구비되어 있고, 이 연장부들에는 단부 덮개(40,42)가 각각 수용되어 있다. 연장부(36,38)에는 슬롯(26) 방향의 입구에 섬유를 지지하는 오목한 표면이 구비되어 있다. 단부 덮개(40, 42)는 환경의 영향으로부터 접속된 섬유와 접속 요소(18)를 보호한다. 단부 덮개 (40, 42)는 스냅 연결되는 아치형 턱(44, arcuate jaw)과 회전 가능한 그립형 이축(耳軸)(46)과 같은 편리한 수단에 의해 자켓과 캡의 연장부(36, 38)에 각각 부착된다. 연장부 (36, 38)의 측연부(48)는 단부 덮개(40, 42)가 이축(46) 둘레를 회전하도록 둥글게 되어 있다. 단부 덮개(40,42)에는 연장부(36,38)의 노치(52) 내로 스냅 연결되어 견고하게 닫힌 상태로 단부 덮개를 고정 유지하는 래치를 형성하는 후크도 포함되어 있다.

자켓(14)과 캡(16)에는 환경에 대해 밀봉능(密封能)을 제공하는 중첩면이 다수 형성되어 있고, 또한 본체(12)를 구부림으로써 본체의 2개의 구성 요소가 분리되는 것이 방지된다. 예컨대, 돌출부(28)에는 캡(16)에 형성된 캐노피(canopy)(56) 아래로 미끄러지는 하단부(54)가 구비되어 있다. 캡(16)에는 자켓(14)의 대응하는 면의 오목부(도면에 도시 안됨)에 끼워맞춰지는 보스(bosses)(58)도 포함되어 있다. 돌출부(28)와 캡(16)에 경사면(60,62)이 구비되어 접촉 면적이 커지고 자켓(14)과 캡(16)이 그 접촉면 근처에서 구부려짐으로써 분리되는 것이 더욱 어렵게 된다.

이제 제3도 및 제4도에서 접속 요소(18)를 더욱 상세하게 설명한다. 접속 요소(18)는 변형 가능한 재료로 된 판, 양호하게는 알루미늄과 같은 연성 금속판으로 형성될 수 있는데, 중합체 재료도 사용될 수 있다. 재료 선택에 대해서는 이하에서 더 설명하겠다. 어떤 형태가 요소(18)에 엠보스되거나, 주조되거나, 압인되거나, 성형되거나, 형성된다. 첫째로, 요소(18)의 외측면(72)에 홈(70)이 형성되어 있다. 홈(70)은 굽힘선 또는 힌지를 형성하기 위해 두께가 감소된 구역을 형성하며, 실질적으로 폭이 같은 2개의 다리부 또는 평판(74, 76)으로 요소(18)를 구분하고 있다. 요소의 내측면(80)에 노치(78)와 대향 홈(70)을 추가로 엠보스함으로써 힌지를 형성하는 것이 좋다. 이것은 "포커스 힌지(focus hinge)"를 형성하는데, 이 포커스 힌지는, 후술하는 바와 같이, 평판(74, 76)이 서로 접혀있을 때 그 평판이 더욱 정확하게 정합(整合)되게 해준다. 힌지의 일부를 제거함으로써 요소(18)로부터 슬롯(81)이 역시 형성될 수도 있으며, 그 힌지로 인해 요소를 더욱 용이하게 작동 위치로 굽힐 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 평판(76)은 요소(18)의 내측면(80)에 엠보스된 일련의 V자형 홈(82)이 구비되어 있다. 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는, V자형 홈이 평판(74) 또는 양평판에 형성될 수 있고 홈의 형상이 "V"자형 단면에만 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 양호한 실시예에 있어서는 그 평판 중 하나에만 홈이 형성되어 있으며, 이들 홈은 내각이 약 60°인 V자형이다. 이러한 방법으로, 하나의 홈에 섬유를 배치하고 평판(74)의 표면(80)으로 고정시키면, 요소(18)와 섬유 사이의 접촉점은 대략 가로 편향을 최소화하여 접속 장치에서의 신호 손실을 감소시키는 이등변 삼각형을 형성한다.

홈(86)이 평판(74)의 전체 길이로 연장되지는 않았지만, 평판(74)은 홈(86)이 형성되어 있는 연장부 또는 포치(porches)(84)를 구비한다는 점에서 평판(76)과 역시 구분된다. 홈(86)은 V자형 홈(82)보다 넓은데, 그 까닭은 포치(84)에 놓여 있는 섬유 부분에 여전히 완충용 코팅부가 있으나, 이 코팅부가 평판(74)과 V자형 홈사이에 고정되어 있는 섬유 단부로부터 박리되기 때문이다(즉, 섬유의 완충부는 노출된 부분보다 직경이 크다). 홈(86)은 표면(80)으로부터 오목하게 되어 있고, 제4도에 더욱 명확하게 도시된 바와 같이 표면(80)까지 연장되는 경사부(88)에 접하여 있다. 경사부(88)는 (신호 손실을 유발하는) 마이크로 벤딩(microbending)을 제거하는데, 마이크로 벤딩은 섬유의 완충된 부분과 노출된 부분이 동일 평면에 놓여 있을 때 발생한다. 환언하면, 완충된 섬유로부터 노출된 섬유로의 전이는 가장 가까운 경사부(88)에서 발생한다. 따라서, 경사부(88)의 높이는 섬유를 둘러싸는 완충부의 두께와 거의 동일하다. 경사부(88)는 포치 영역(84)에 형성될 수 있지만, 평판(74)에 형성되는 것이 좋으며, 이에 따라 평판이 접히면 평판(76) 아래에 놓이게 된다. 오목부(도시 안됨)는 포치(84) 아래의 연장부(36, 38)에 선택적으로 마련되므로, 포치가 다소 하방으로 굽혀져 섬유가 접속 요소(18)에 용이하게 삽입되고 홈(86)을 따라 박리될 수 있는 가능성이 감소된다.

접속 요소(18) 내의 V자형 홈(82, 86)의 수는 원하는 바대로 변경할 수 있다. 홈(86)은 접속 요소(18)가 접혀졌을 때 V자형 홈(82)과 정렬하여, 고정 작업을 하는 도중에 섬유를 적절히 배치시킬 수 있어야 한다. 따라서, 평판 (74, 76)의 정합이 몇가지 종래 기술의 접속 장치에서와 같이 중요하지 않으며 (V자형 홈(82)과 직접 대향하는 평판(74)에 V자형 홈이 없기 때문이다), 홈(82, 86)을 최적 상태로 정렬하려면 전술한 포커스 힌지를 사용하는 것이 여전히 효과적이다.

접속 요소(18)를 형성하는 압인 공정에 있어서, 겹쳐진 평판에 의해 형성된 직사각형의 모서리에서 양평판(74, 76)에 멈춤 패드(90)를 형성하는 것도 역시 유리하다. 이들 멈춤 패드는 요소(18)의 다른 평탄한 내면(80)에 대하여 다소 돌출되어 있다. 이러한 방식으로, 요소(18)가 제1도와 같이 접히면, 멈춤 패드(90)에 의해 평판(74, 76) 사이에 틈새 공간이 형성되어, 그 사이로 섬유가 용이하게 삽입된다. 이와 같은 틈새 공간을 제공하는 다른 방법은 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게는 자명할 것이다. 그러나, 더욱 중요한 점은, 요소(18)가 작동하여 섬유를 고정시킬 때, 요소(18)의 중앙폭을 따라서만 고정력이 최대로 가해지고 중앙으로부터 요소(18)의 단부를 향하여 이동함에 따라 고정력이 점진적으로 감소하는 것을 멈춤 패드가 보장하여야 한다는 점이다. 종래 기술의 접속 장치에서는 고손실을 야기하는 고정력 변형이 갑자기 발생하였는데, 이 고정력의 점진적인 전이로 인해 섬유의 변형으로 발생하는 신호 손실이 상당히 감소된다는 사실을 발견하였다.

접속 장치(10)의 조립과 작동은 모두 간단하며, 제5도를 참조하면 잘 이해될 것이다. 접속 요소(18)를 접혀진 상태로 슬롯(26)에 배치하고, 이 상태에서 섬유를 삽입하기 위한 틈새가 멈춤 패드(90)에 의해 여전히 형성되어 있으므로, 닫힌 고정 상태와는 반대로 이것은 열린 상태로 생각될 수 있다. 인덱스 매칭 겔(index matching gel)은 요소(18)의 중앙 근처에 배치되는 것이 좋다. 쐐기(22)는 설형체(24)에 접하여 배치되고, 자켓(14)은 캡(16)에 스냅 연결되며, 그 위에서 쐐기(22)가 자켓(14)의 하부에 형성된 다른 경사부(92)에 맞대어 배치되어 있다. 쐐기(22)의 상면은 대체로 평판(74,76)과 평행한 반면에, 쐐기(22)의 하면은 경사부(92)와 평행하다. 설형체(24)는 자켓(14)의 하부에 형성된 계단부(94)에 의해 그 말단부에서 경사부(92) 위에 지지되어 있다. 단부 덮개(40, 42)는 조립 공정 중의 적절한 시기에 연장부 (36, 38)에 부착시킬 수 있다. (연장부는 섬유가 접속된 후에도 닫혀진 위치로 스냅 결합되지 않는다.) 전술한 모든 단계는 공장에서 이루어지며, 접속 장치(10)는 제1도에서 도시된 상태로 (섬유 리본 없이) 사용자에게 제공된다.

사용자가 섬유를 접속하기 위해 배치하면, 공지된 방법에 따라 섬유가 벗겨지고 쪼개진다. 이 점에 있어서, 접속 장치(10)는 제1도에 도시된 섬유 리본(96a, 96b)을 접속하는 데 사용되거나, 복수 개의 개별적인 섬유를 접속하는 데 사용될 수 있다. 이와 같은 별개의 섬유는 먼저 그들을 나란히 배열하고 섬유 리본을 효과적으로 형성하기 위해 테이프나 기타 수단을 사용함으로써 더욱 편리하게 처리될 수 있다. 일단 섬유 리본이 접속되면, 개별적인 완충 섬유를 둘러싸는 외부 코팅 재료도 역시 제거되어야 한다.

섬유 또는 리본이 본체(12) 내에 삽입되면, 접속 장치(10)는 자켓(14)을 향해 종축 방향으로 미끄러지는 쐐기(22)에 의해 작동될 수 있다. 이 점에 있어서, "종방향"이라는 용어는 섬유 및 홈(82)과 평행하게 이동항을 일컫는다. 미끄럼 작용은 나사 드라이버 또는 그 밖의 공구를 사용하여 쐐기를 간단히 앞으로 밀어서 일으킬 수 있다. 나사 드라이버는 쐐기(22)에 형성된 절결부(98)에 적용될 수 있다. 쐐기(22)가 경사부(92)에서 전방으로 이동함에 따라, 쐐기는 설형체(24)를 평판(74)의 외측면에 대해 압박하여 평판(74, 76) 사이에 섬유를 고정시킨다. 설형체(24)의 폭은 평판(74, 76)의 폭과 거의 동일하다. 위에서 설명한 바와 같이, 고정력은 멈춤 패드(90)로 인해 접속 요소(18)의 단부를 향하여 점진적으로 감소된다. 이러한 작용은 쐐기(22)와 설형체(24)의 길이를 평판(74, 76)의 길이보다 짧게 함으로써 증강되어, 고정력이 접속 요소(18)의 단부가 아닌 중심에서 먼저 적용될 수 있게 한다. 양호한 실시예에 있어서, 설형체(24)와 접촉하는 쐐기(22)의 접촉부의 길이는 평판(76) 길이의 약 절반이다. 설형체(24)를 사용하면, 쐐기(22)가 접속 요소(18)와 직접 접촉했을 때 발생할 수 있는 평판의 과도한 변형도 역시 회피된다. 쐐기(22)는 높은 힘전달 능력, 평판(74, 76)에 평행한 힘을 균일하게 가하는 능력을 비롯한 기계적으로 우수한 장점을 제공한다. 또한, 자켓(14), 쐐기(22) 및 설형체(24)에 사용되는 재료의 마찰 계수로 인해, 작동 수단[20, 즉 쐐기(22)]은 각도가 약 9°이하일 때 스스로 고정된다. 약 5°의 각도가 좋다. 접속 장치(10) 사용의 간편함은 상기 단계, 즉 섬유를 벗기고 쪼개는 단계와 본체(12) 내에 섬유를 삽입하는 단계와 전방으로 쐐기(22)를 활주시키는 단계의 축약으로부터 명백하게 된다. 이중 쐐기(도시 안됨)가 단일 쐐기 (22) 대신에 사용될 수도 있다.

접속 장치가 완성된 후에, 단부 덮개(40, 42)는 폐쇄된 래치 위치로 이동되어 주위의 밀봉을 형성하고 노출된 섬유를 보호한다. 이 점에 있어서, 포치(84)의 스테이지 구역(102)에 놓인 단부 덮개의 다리부(100)는 접속 본체(12)와 정렬된 섬유 리본을 유지시키는 것을 돕는다. 즉, 다리부에 의해 리본의 구부러진 부위가 슬롯(26)의 입구에 인접하여 나란히 놓인다. 다리부(100)는 슬롯(26)에 밀봉부를 추가로 형성하는데, 그 이유는 다리부가 슬롯의 양측부에 위치하기 때문이다. 분리 및 재연결하도록 구성되진 않았지만, 접속 장치(10)는 단부 덮개(40)를 간단히 열고 쐐기(22)를 후방으로 활주시킴으로써 섬유를 제거할 수 있다.

접속 장치(10)를 구성하는 데 몇 가지 다른 재료가 사용될 수 있다. 접속 요소(18)는 연질 알루미늄과 같은 다양한 연질 금속으로 구성될 수 있다. 양호한 금속은 단련도(鍛鍊度)가 0이고 브리넬 경도(BHN)가 23 내지 32인 종래 "3003" 으로 알려진 알루미늄 합금이다. 다른 적절한 합금은 "1100"이라 일컫는 것으로서, 단련도가 0이고 브리넬 경도가 14 또는 15인 것이다. 적절한 인장 강도의 범위는 35 내지 115MPa이다.

기타 금속과 합금 또는 이들의 박판이 접속 요소(18)를 구성하는 데 사용될 수 있다. 이와 같은 금속으로는 구리, 주석, 아연, 납, 인듐, 금 및 이들의 합금이 있다. 접속 작업이 용이하도록 투명한 접속 요소를 형성하는 것이 좋을 수 있다. 이와 같은 경우에, 투명한 중합체 재료가 사용될 수 있다. 알맞는 중합체로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜, 아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리에테르슐폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리슐폰 및 비박(Vivak) (미국 매사츄세츠주 쉐필드에 소재하는 쉐필드 플라스틱, 인코오포레이티드(sheffield plastics, Inc.)의 상표)과 같은 코폴리에스테르가 있다.

변형 가능한 재료로 구성된 접속 요소를 제공하는 것의 별법으로서, 접속 요소는 V자형 홈(82) 및/또는 표면(80)이 변형 가능한 재료로 라이닝되어 있다면 더욱 단단한 재료로 형성될 수 있다. 우선 필요한 것은, 광섬유를 구성하고 피복하는 유리보다 연질이며 광섬유에 가해진 고정 압력하에서 연성인 재료를 제공하는 것이다. 평판(74, 76)이 결합되었을 때 광섬유가 압축력을 연속적으로 유지시키기에 충분한 탄성을 제공하도록 재료가 저응력 수준에서 탄성적인 것이 좋다.

또한, 연성 재료에 코팅재를 코팅하여 섬유가 삽입됨에 따라 재료가 벗겨지는 것을 감소시킬 수 있다. 예컨대, 두께가 0.1 내지 0.4 ㎛이며 다이아몬드와 유사한 카본 코팅 재료를 증착법으로 접속 요소(18)의 표면(80)에 코팅할 수 있다. 전술한 알루미늄 재료로 요소(18)를 구성할 때, 코팅은 양극 산화 처리된 층의 형태를 취하는 것이 좋다. 이와 같은 층의 표면은 부드럽고 미끄러우므로, 섬유의 날카로운 연부가 알루미늄을 찔러 벗겨내고 또한 알루미늄이 섬유의 단부면을 부수는 경향을 크게 감소시킨다. 본 발명은 종래 방법과 반대로 진행되며, 요소에 표면 특징부를 엠보스하기 전에 요소 (18)의 양극 산화 처리를 필요로 한다는 점에서 종래 기술과 구별된다. 매우 깨지기 쉬운 알루미늄 산화물의 성질로 인해 예비 양극 산화 처리를 실행할 수 없으며, V자형 홈을 엠보스하는 동안에 표면 균열을 유발할 수 있다고 알려져 있었다. 그러나, 실험 결과는, 양극 산화 처리된 표면의 엠보스된 표면이 현미경적 크기의 불규칙한 형상으로 균열되지만, 이들 균열된 조각은 연질의 알루미늄 기판에 부착되거나 박혀서 보호막을 유지한다는 것을 나타내었다. 또한, 알루미늄 산화물의 경도로 인한 섬유 응력의 증가에 대한 연구가 있어 왔는데, 그것은 알루미늄 산화물이 삽입 손실을 증가시키기 때문이다. 그러나, 연구 결과는 요소를 예비 양극 산화 처리하면, 적어도 약 10 ㎛ 이하로 얇거나 같은 두께를 가지는 양극 산화 처리층에 대해서는, 아래에 놓인 연질의 알루미늄 기판에 항복(降伏)이 일어남으로써 무시할 수 있는 크기의 응력만이 섬유에 가해진다는 것을 나타내었다. 또한, 양극 산화 처리층의 내박리성은 엠보싱 후에도 유지된다.

예비 양극 산화 처리 기술을 이용함으로써, 실험 결과로 나타나 있는 바와 같이, 접속 성능이 향상되었다. 특히, 알맞은 (즉, 0.2 dB 또는 그 이하의 삽입 손실이 있는) 접속 장치(10)의 항복은 예비 엠보스 양극 산화 처리로 인해 89%에서 98%로 증가되었다. 이러한 증가는, 섬유 삽입 도중과 표면을 양극 산화 처리하는 도중에 요소 재료의 박리 현상이 감소함에 직접 기인하는 것일 수 있다. 실험 결과, 양극 산화 처리층의 두께(엠보스하기 전에)가 2 ~ 10 ㎛의 범위 내에 있어야 한다는 사실도 나타나 있다, 두께가 더 두꺼우면, 양극 산화 처리층의 경도로 인해 원하는 인장 강도(pull out strength)를 얻고, 이어서 V자형 홈의 변형량을 감소시키는 데 큰 고정력이 필요하게 된다. 두께는 삽입 손실과 섬유 응력에 관련하여 약 4 ㎛가 적합하다고 생각된다.

내박리성 외에, 양극 산화 처리는 몇가지의 다른 장점을 부여한다. 알루미늄 산화물의 굴절률은 유리의 굴절률과 거의 같으므로(1.6 ~ 1.7 대 1.5), 입자가 섬유 사이에 밖혀 있더라도 삽입 손실의 변화가 크지 않다. 알루미늄 산화물은 기초 알루미늄 재료에 대해서도 우수한 접착력을 나타내는데, 그 이유는 기판 재료로 부터 "성장"하기 때문이다. 유색 양극 산화 처리법을 사용하여 요소 트레이에 섬유를 용이하게 배치시키기 위한 개선된 요소 표면 콘트라스트(contrast)를 부여할 수도 있다. 최종적으로, 예비 양극 산화 처리법에 있어서, 이러한 기법은 양극 산화 처리하기 위해 제조 공장 외부로 깨지기 쉬운 요소를 이동시킬 필요성이 없도록 해준다. (또, 접속 장치 패키지에 조립하기 위해 공장으로 재이동시킬 필요성이 없도록 해준다), 그 대신, 예비 양극 산화 처리할 알루미늄 코일 제품을 사용할 수 있는데, 마무리 가공에 무시할만한 비용이 부가된다. 스트립 재료로 예비 양극 산화 처리할 때 양극 산화 처리층의 두께를 조절하는 것이 더욱 용이하다.

접속 본체(12)는 기본적으로 내구성이 있는 여러 재료로 구성될 수 있는데, 다이 캐스트용 금속이 적절하지만, 그 재료는 사출 성형 가능한 것이 좋다. 온도 주기 동안에 섬유에 고정력을 일정하게 보장하기 위하여 쐐기(22)로부터 나오는 초과의 고정력을 저장하도록 슬롯(26)을 형성하여 내측벽이 약간 굽어지게 하는 것이 좋기 때문에 재료가 너무 단단하지 않아야 한다. 사출 성형 가능한 재료로서는, 미합중국 뉴저지주 서미트에 소재하는 훽스트 셀라니즈 코오포레이션(Hoechst Celanese Corp.)이 VECTRA A13O이라는 상표로 시판 중인 것과 같은 유리가 30% 보강된 액체 결정 중합체(liquid crystal polymer ; LCP)가 좋다.

그러나, 박스 형상의 본체(12) 때문에, 사출 성형하는 도중 두 줄기 흐름의 전방부가 결합하는 곳에 불가피하게 니트 라인(knit line)이 형성된다. 이 공정에 있어서, 니트 라인은 제거되지 않고 여러 곳에 위치할 수 있으며, 이로 인해 그 이론적 특성에 비해 자켓(14)의 강도와 강성이 현저히 감소된다. 접속 장치를 작동하는 도중에는, 이 니트 라인이 굽어져서 가해진 고정력을 감소시킬 수 있다, 이러한 문제점은 온도 주기 동안에 악화되어 허용할 수 없는 손실이 생기며 섬유 인장력이 낮아진다. 이러한 효과를 최소화하고 응력 이완을 제거하려면, 접속 장치의 크기를 변경하지 않으면서 접속 장치(10)에 보강 부재를 결합시키는 것이 유리하다, 그 까닭은 접속 장치의 크기를 증가시키면, 접속 장치가 표준 접속 형성구에 끼워맞춤되는 데 방해가 되기 때문이다. 본 발명에 있어서, 제8도와 제9도에 도시된 바와 같이, 자켓(14)내에 스테인레스 강관(126)을 삽입 성형함으로써 보강된다.

큰 외경과 작은 내경을 가진 스테인레스 강관 제품을 원하는 직경으로 변경시켜, 길이 방향으로 절단하여 CNC(ComputerOnumerical control) 선반을 이용하여 양단부에서 모따기 한다. 준비된 관을 지지된 핀에 배치하고, 관과 핀을 원하는 외부 윤곽이 마련된 성형 다이에 놓는다. 관을 원하는 형상으로 변형시키는 데에는 유압 프레스가 사용된다. 이어서, 변형된 관을 자켓 (14)의 성형 코어에 적재하고, 관/코어 조립체는 자켓 주형 내로 하강시킨다, LCP를 분사한 후에, 주형을 개방하여, 자켓과 코어를 제거하고 코어는 삽입 성형된 자켓으로부터 잡아당긴다.

관(126)을 사용하면 몇 가지 장점이 있다. 단순한 성형 다이와 유압 프레스를 사용하여 풀림 처리된 스테인레스 강관을 타원 형상으로 용이하게 프레스 가공할 수 있다. 별법으로서, 관을 원하는 형상으로 압출 성형할 수도 있다. 또한, 관 성형 및 삽입 성형은 임계 공차가 없다, 강관과 LCP의 조합은 매우 용이하게 복잡한 형상으로 성형되는 패키지에 강의 양호한 특성(높은 탄성 계수와 강도)을 부여한다. 마지막으로, 접속 장치의 크기를 증가시키지 않으면서도 요소 고정력을 크게 향상시켜 유지할 수 있다. 이로 인해, 특히 온도 주기 중에 삽입 손실 및 섬유 지지가 개선된다.

원하는 용도에 따라 접속 장치(10)의 치수를 폭넓게 변경할 수 있다. 양호한 실시예에 대한 다음 치수(근사치)는 예시만하기 위한 것일 뿐 한정의 의미는 없다. 접속 장치(10)의 전체 길이는 38 mm, 높이는 6.7 mm, 폭은 13 mm이다. 자켓(14)의 주부분의 길이는 14 mm인 반면에, 돌출부(28)는 길이가 약 7.1mm이고, 폭은 9.7 mm이다. 캡(14)의 길이는 7.6 mm이며, 연장부(36, 38)의 길이는 각각 8.3mm이다. 쐐기(22)의 전체 길이는 14 mm이지만, 설형체(24)와 접촉하는 부분의 길이는 10 mm이다. 쐐기(22)의 폭은 6.5 mm이고, 최대 두께는 1.5 mm, 최소 두께는 0.76 mm이다.

접속 요소(18)에 있어서, 다음의 몇 가지 근사 치수는 종래의 복수 개의 섬유 리본 케이블의 크기에 기초하고 있다. (포치(84)를 포함한) 평판(74)의 길이는 28 mm인 반면에, 평판(76)의 길이는 20 mm이다. 양평판의 두께는 총 530 ㎛이고, 멈춤 패드(90)는 표면(80) 위로 18 ㎛만큼 돌출되어 있다. V자형 홈(82)의 간격은 250 ㎛, 깊이는 130 ㎛, 최대 폭은 180 ㎛인 것이 좋다. 양호한 실시예에 있어서, 대략 사다리꼴 형상인 홈(86)은 그 최대 폭이 180 ㎛, 최소 폭은 120 ㎛, 깊이는 180 ㎛이다. 경사부(88)는 250 ㎛ 정도 경사져 있다. 즉, 홈(86)의 상면이 표면(80)으로부터 250 ㎛의 거리를 두고 떨어져 있다.

전술한 치수에 기초하여, 관(126)의 외측 단면 폭은 약 5.59 mm, 외측 단면 길이는 약 10.2 mm, 내측 단면 폭은 약 3.95 mm, 외측 단면 길이는 약 8.58 mm, 외측 곡률 반경은 약 2.79 mm, 내측 곡률 반경은 약 1.98 mm이어야 한다. 이러한 치수는 외경이 약 8.66 mm이고, 내경이 약 7.01 mm 인 원형관으로부터 형성될 수 있다.

제6도와 제7도에 2개의 다른 실시예와 변형예가 도시되어 있다. 제6도에는 자켓 연장부(36)와 캡 연장부(38)에 모두 사용될 수 있는 변형된 단부 덮개(42')가 예시되어 있다. 가요성 힌지(108)에 의해 덮개(42')의 내면에 부착되는 벽(106)으로 형성된 격실에 의해 주위를 추가로 밀봉하도록 단부 덮개(42')가 사용되고 있다. 단부 덮개(42')가 닫히면, 벽(106)은 연장부 (38)와 접촉하여 밀봉 재료를 압축하는데, 이 밀봉 재료는 인덱스 매칭 겔을 포함할 수 있으며 격실(104)에 배치되어 있다. 벽(106)의 내부에 채널(110)이 있어, 밀봉재가 격실(104)으로부터 빠져나와 슬롯(26) 입구 주위로 흐르게 된다. 웨브(112)는 벽(106)과 일체로 형성되어 격실(104) 내로 연장되는 것이 좋으며, 덮개(42')가 닫히면 밀봉재가 채널(110) 밖으로 향하도록 보장하고, 또한 밀봉재가 우연히 누설되는 것을 방지하도록 이와 같은 폐쇄에 대한 저항성을 부여한다.

제7도에는 적층된 접속 장치(10')가 도시되어 있는데, 이 접속 장치에는 2개의 접속층이 구비된 접속 요소(18')가 사용되고 있다. 적층된 접속 요소(18')는 3개의 별개 요소로 형성될 수 있지만, 2 개의 힌지가 일체로 구비된 단일 요소로 구성되어 Z자형으로 접히는 것(아코디온식 접힘)이 좋다. 이러한 방법으로서, 힌지에 의해 형성된 판의 3개의 부분은 3개의 서로 다른 평판(114, 115, 116)으로 구성된다. 이에 따라 형성된 2 개의 접속층은 평행할 필요는 없지만, 이로 인해 쐐기 작용이 간단해지는 것이 좋다. 변형 구조로서는, 예컨대 50 ㎛의 좁은 간격으로 이격된 2개의 평행한 힌지가 구비된 단일 재료판으로 상하 평판을 형성하며 그 사이에 제3의 평판이 삽입된 것이 있다. 제1 세트의 섬유를 상부 접속층을 향해, 그 밖의 남아 있는 모든 섬유를 하부 접속층을 향해 아래로 안내하는 데에는 2세트의 오리피스(124)가 마련된 플러그(118)를 사용하는 것이 유리하다. 요소 (18)의 포치(84)와 유사한 안내 플러그(118)의 포치 구역(122)에는 홈(120)이 형성되어 있는데, 이 홈(120)은 섬유가 오리퍼스(124)와 정렬되는 것을 도와 준다. 물론, 아코디온식 접힘과 안내 플러그는 2개 이상의 접속층이 마련된 접속 요소까지 확대하여 사용할 수 있다.

이상, 특정 실시예와 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 이 설명은 한정적인 의미로 해석되어서는 안된다. 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게는, 본 발명에 관한 설명을 참조하면 개시된 실시예의 여러 변형예와 본 발명의 다른 실시예가 자명하다. 예컨대, 복수 개의 광섬유 접속 장치는 접속 본체(12)의 각 단부에 2 개의 작동 쐐기를 설치함으로써 각각의 섬유 세트가 별개로 종단되도록 구성될 수 있는데, 이것은 하나의 섬유 세트가 고정된 상태로 미리 종단되어 있도록 한다. 그러므로, 첨부한 특허 청구 범위에 정의된 본 발명의 사상이나 범위를 벗어나는 일이 없이 이와 같이 변형ㆍ수정이 이루어질 수 있다는 사실을 이해할 수 있는 것이다.

Claims (7)

1. 복수 개의 제1 광섬유를 복수 개의 제2 광섬유에 접속시키기 위한 광섬유 접속 장치에 있어서, 내부에 슬롯이 마련된 접속 본체와, 상기 접속 본체의 상기 슬롯에 배치되어 상기 복수 개의 제1 및 제2 광섬유를 유지시키는 접속 요소 수단과, 상기 접속 요소 수단을 고정시키는 작동 수단과, 상기 접속 본체의 안쪽에 배치되어 상기 슬롯을 둘러싸는 금속제 관을 포함하여 상기 접속 본체를 보강하는 보강 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 접속 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 접속 요소 수단에는 각각 양극 산화 처리층이 마련된 대향면을 형성하는 2개의 알루미늄 평판 부재가 포함되며, 상기 작동 수단에는 제1 및 제2 위치가 마련된 쐐기 수단이 구비되어 있어, 이들 쐐기 수단이 상기 제1 위치에 있을 때에는, 복수 개의 제1 및 제2 광섬유가 상기 접속 요소 수단의 상기 대향면 사이에 삽입될 수 있고, 상기 쐐기 수단이 상기 제2 위치에 있을 때에는, 상기 쐐기 수단이 상기 접속 요소 수단에 고정력을 가하여 상기 대향면이 서로 압박되도록 하는 것을 특징으로 하는 광섬유 접속 장치.
3. 제1 광섬유를 제2 광섬유에 접속하는 광섬유 접속 요소에 있어서, 제1 알루미늄 평판 부재와, 상기 제1 알루미늄 평판 부재와 접하는 제2 알루미늄 평판 부재를 구비하고, 상기 각 평판 부재에는 서로 대향하는 한쌍의 대향면이 형성되며, 상기 대향면에는 양극 산화 처리층이 마련되고, 상기 제1 평판 부재의 상기 대향면에는 내부에 광섬유 수용 홈이 마련되며, 상기 양극 산화 처리층은 상기 광섬유 수용 홈을 따라 균열되는 것을 특징으로 하는 광섬유 접속 요소.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 평판 부재의 상기 대향면에는 복수 개의 제1 광섬유를 복수 개의 제2 광섬유에 접속하기 위한 복수 개의 광섬유 수용 홈이 마련되며, 상기 제1 평판 부재의 상기 대향면의 상기 양극 산화 처리층은 각각의 상기 광섬유 수용 홈을 따라 균열되는 것을 특징으로 하는 광섬유 접속 요소.
5. 제4항에 기재된 광섬유 접속 요소를 이용하는 광섬유 접속 장치로서, 내부에 슬롯이 구비되어, 이 슬롯 내에 상기 접속 요소가 배치되는 접속 본체와, 상기 평판 부재 사이에 광섬유를 고정시켜 상기 대향면을 압박하는 작동 수단과, 상기 접속 본체를 보강하기 위한 보강 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 접속 장치.
6. 제1 광섬유를 제2 광섬유에 접속하기 위한 광섬유 접속 요소의 제조 방법에 있어서, 알루미늄재 스트립을 양극 산화 처리하는 단계와, 상기 스트립을 절단하여 대향면이 각각 구비된 제1 및 제2 평판으로 만드는 단계와, 상기 제1 평판 부재의 상기 대향면에 광섬유 수용 홈을 엠보스하는 단계와, 상기 제1 및 제2 평판 부재의 상기 대향면을 교대로 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 접속 요소의 제조 방법.
7. 제6항의 광섬유 접속 요소의 제조 방법에 의해 형성되는 광섬유 접속 요소를 이용하여 광섬유 접속 장치를 제조하는 광섬유 접속 장치의 제조 방법으로서, 내부에 슬롯이 마련되고, 상기 평판 부재 사이에 섬유를 고정시켜 상기 대향면을 서로 압박하는 작동 수단이 구비되는 접속 본체를 위치시키는 단계와, 상기 접속 본체에 상기 슬롯을 적어도 부분적으로 둘러싸는 보강용 관을 삽입 성형하는 단계와, 상기 슬롯 내에 상기 접속 요소를 삽입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 접속 장치의 제조 방법.