KR100384829B1 - 티이시 파이버를 이용한 수평이동식 광스위치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양방향 광스위치에 있어서 수평이동식 광스위치에 관한 것으로, 스위칭 구조를 회전식에서 수평이동식으로 광스위치장비의 구조를 변경하고, 콜리메이터를 사용하지 않고 열확산 확장코어 파이버(Thermally-diffused Expanded Core Fiber)를 사용하여 스위칭이 일어나도록 하여 구성부품의 간략화를 도모하여 전체적으로 광스위치 장비의 넓이와 높이를 줄여 시스템 전체 크기를 작게 구성하여, 기계식 스위치의 스위칭 시간과 전력소모를 개선 시킨 것이다.

Description

티이시 파이버를 이용한 수평이동식 광스위치{The linear optical switch using TEC fiber}

본 고안은 양방향광스위치에 있어서 열확산 확장코아 파이버(Thermally-diff used Expanded Core Fiber)를 이용하여 만든 수평이동식 광스위치에 관한 것이다. 도 1의 (a)는 종래 기술에 의한 양방향 원엑스비(1XB )광스위치인것으로 회전식 광스위치의 개략도이다.

회전식 광스위치는 크게 스위치 본체(1), 컨트롤러 카드(controller card)( 4), 전원(power supply)(2), 프런트 판넬(front panel)(3)등으로 이루어진다. 시스템의 핵심이 되는 본체(1)는 모터(11)와 콜리메이터고정치구(12), 고정콜리메이터( 15) 및 회전콜리메이트(14)로 이루어진다. 모터(11)의 회전크기를 조절해주는 컨트롤러 카드(controller card)를 통한 모터(11)의 회전에 의하여 회전콜리메이터(14)가 콜리메이터고정치구(12)에 고정되어 있는 고정콜리메이터(15) 위치에 맞게 회전하므로 신호를 전달해준다. 고정치구부분을 확대해보면 단면은 도 1의 (b)와 같이원형형태로 회전콜리메이터(14)를 고정시키게 된다. 만약 전송포트가 늘어나게 되면 원형의 크기를 더크게 만든다. 측면은 도 1의 (c)와 같다.그리고 콜리메이터(14 , 15)는 도 2와같이 그린(GRIN,Gradient Index)렌즈(L)와 캐피러리(C) 광파이버(F)의 조합으로 만들어진다.광파이버(F)를 캐피러리(C) 안에 넣은후에 측면을 연마하고 그린(GRIN,Gradient Index)(L)렌즈와 정렬을 함으로서 광신호를 주고 받을수 있는 형태로 만들어진다.

이와 같은 종래의 회전식 광스위치는 회전콜리메이터(14)를 고정시키는 회전축에 의하여 시스템의 높이 및 넓이를 많이 차지하므로, 시스템의 크기가 크고 포트수가 늘어남에 따라 스위치의 크기가 더욱커지며 단가가 높아지는 문제점이 있다.

또한 종래의 회전식 광스위치는 광파이버(F)의 커플링 효율을 높여 삽입 손실을 줄이기 위해서는 광파이버(F)의 입/출력단에 수 개(N 개)의 고정콜리메이트( 15)를사용해야 하는데 콜리메이트(15)는 광파이버(F)를 캐피러리(C)안에 넣고 그린 (GRIN, Gradient Index)렌즈(L)를 부착하여 제작하여 많은 제작비를 요구되며, 회전콜리메이트(14)가 회전하면서 먼거리를 이동하므로 전류소모가 크며 정밀 위치 제어시 속도와 정밀도가 떨어지는 문제점을 갖고 있다.

상기한 바와 같은 종래의 회전식 광스위치의 문제점을 해결하기위하여 본 발명이 창안되었는데 본 발명의 목적은 스위칭 구조를 회전식에서 수평이동식으로 광스위치장비의 구조를 변경하고, 콜리메이터를 사용하지 않고 열확산 확장코어 파이버(Thermally-diffused Expanded Core Fiber)를 사용하여 스위칭이 일어나도록 하여 구성부품의 간략화를 도모하여 전체적으로 광스위치 장비의 넓이와 높이를 줄여 시스템 전체 크기를 작게 구성하여, 기계식 스위치의 스위칭 시간과 전력소모를 개선 시키는데 있다.

도 1의 (a)는 종래 회전식 광스위치의 개략도

도 1의 (b)는 콜리메이터 측면도

도 1의 (c)는 콜리메이터 정면도

도 2는 콜리메이터의 부분 단면도

도 3의 (a)는 본 발명에 따른 수평이동식 광스위치의 개략도

도 3의 (b)는 입력단의 개략도

도 4는 열적확산 확장코아 파이바의 분해 설명도

도 5는 본 고안에 따른 수평이동식 광스위치에 부가된 장치가 형성된 개략도

도 6은 본 발명에 따른 광스위치에 있어서 사용되는 광파이버의 여러 실시예의 단면도

도 7은 본 발명에 따른 광스위치에 있어서 입력단의 다른 실시예

*****도면 주요부분에 대한 부호설명******

1 : 스위치본체 2: 전원 3: 프런트 판넬

11: 모터 12: 고정치구 14: 회전콜리메이트 15: 고정콜리메이트

200: 수평이동식 스위치본체 300:컨트롤러 카드 400: 전원

500:프런트판넬 10: 입력단 220:출력단

230: 모터스테이지 240: 치구 211, 211': 고정치구

S: 리니어 스케일(linear scale) 센서

L:그린(GRIN, Gradient Index)렌즈 212: 열적확산 확장코어 파이바

212c: 코아 F: 광파이버 C: 캐피러리

상기한 바와 같은 목적을 달성하는 본 발명에 따른 수평이동식 광스위치를 도 3에 개략적 구성도로 도시하고 있다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 수평이동식 광스위치는 수평이동식 스위치본체(200), 컨트롤러카드(controller card,300),전원(power supply, 400), 프런트 판넬(front panel, 500)등으로 구성된다.

본 발명은 도3에서 보는것 같이 본 발명의 특징은 수평이동식 스위치 본체( 200)를 기존방식과 다르게 구성한데 있다.도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 수평이동식 스위치본체(200)는 N 개의 입력 포트를 가지는 입력단(210), 1개의 출력단(220) 그리고 임의의 입력단을 출력단과 연결시켜주는 모터스테이지(230)로 구성되어 있다.

상기 입력단(210)과 출력단(220) 그리고 모터스테이지(230)은 도 3의 (b)에 도시된 바처럼 편평한 구조를 취하고 있는데 상기 N개의 출력단(220)은 고정되어 있는 구조를 취하고 출력단(220)은 모터스테이지(230)위에서 좌우 수평이동이 가능하게 설치되어 출력단(220)이 상기 입력단(210)에 대향하여 일정간격을 유지하며 수평이동이 되게 구성된다.

상기 입력단(210)은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 판상의 고정치구(211)에 열적확산 확장코어파이바(212)가 고정되어 있고 광신호가 전송되는 출력단(220)은 모터(도시생략)에 의해 제어되어 좌우 왕복운동을 한다. 도 3의 (a)와 같이 좌우 왕복운동 위치에 의해 스위칭시키려는 입력 포트를 결정할 수 있다.

도 5에 광섬유인 열확산 확장코어 파이바(212)를 고정하기 위한 고정치구(211)와 열적확산 확장코어파이바(212)가 정렬된 형태를 도시하고 있다. 광섬유를 고정하기 위한 기재(substrates)인 판상체의 고정치구(211)는 실리카 기판으로 제작된 것으로 그 표면에 "V"형 그루브(V)가 형성되고, 이 그루브(V)에 열적확산 확장코어파이바(212)를 안착 고정하는 것으로 8개의 스위칭포토가 필요하면 8심구조의 브이 블록(V-block)을 이용하고 더 많은 N개의 포토가 필요하면 그에 알맞는 블록(block)을 이용하면된다.

입력 포트는 입력 포트 지그의 크기안에 위치하므로 어떠한 포트간에 스위칭이 일어나더라도 입출력 간의 광 경로는 일정한 거리를 가진다.그리고 항상 다삼포트의 중앙에 위치하게 만듬으로서 좌우왕복거리를 최대한 짧게 한다.

스위칭시 스위칭되지 않은 다른 포트는 출력 포트로의 광 경로가 전혀 생기지 않기 때문에 출력 포트는 단지 스위칭된 입력 포트의 광만을 받아들이게 된다.

그리고 본 발명에 있어 사용되는 광섬유인 열적확산 확장코어파이버(TEC Fiber,Thermal expanded core fiber)(212)는 도 4와 같이 광파이버내의 단면부위의 코아(21 2c)부분을 일반크기(8㎛)보다 크게 확장(20∼40㎛)을 해놓은 확장된 코아(212c)이 형성되어 정렬의 폭을 넓게하여 광신호의 입출력을 원할히 하기 위해만들어 놓은 것이다.(도 4에서 미설명 부호 212b는 클레드이다.)

일반스위치보다 더욱 고정밀도를 요구할 때에는 광스위치 본체부분에 도 5와 같이 위치제어 센서인 리니어 스케일(linear scale) 센서(S)를 부착하여 사용할 수 있고, 작은 삽입손실 즉 출력단(220)에서 입력단(210)으로 광이 입사할 때 굴절광에 의한 광손실을 줄일 것을 요구할때에는 액상체를 수납할 수 있는 밀폐된 용기인 치구(240)를 만들어 입출력단사이를 공간적으로 연결하여 놓고, 치구(240)에 인덱스 매칭오일(index matching oil)을 주입한다.

인덱스 매칭오일은 굴절율이 상기 광파이버의 굴절률이 거의 같도록 조정된 액체이다. 따라서 출력단(220)과 입력단(210) 사이를 진행하는 광의 진로의 변경이 줄어들어 광손실을 없도록 하는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 광스위치에 있어서 사용되는 광파이버의 여러 실시예를 도시한 것인데 렌즈형 파이바(212')는 출력단을 볼록하게 가공하여 하여 코아가 볼록렌즈 상을 이루도록 한 파이버이다. 이렇게 하므로서 출력단으로부터 나오는 광은 블록렌즈에 빔이 집속되는것과 같은 형태가 되어 빔의 손실없이 광파이버에 입사되게 하는 것이다.

도 7는 본 발명에 따른 광스위치에 있어서 입력단(210)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 두 개의 브이 블록으로 이루어진 고정치구(211')를 도시한 것이다.

이 고정치구(211')는 상기 하나의 고정치구(211)을 사용함에 비하여 더욱 안정적으로 광파이버를 고정하며 작은 공간안에 여러 포트의 배열이 가능함을 도 7를 통해 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 수평이동식 광스위치는 원통형이 아닌 평편하게 입력단을 구성하므로서 광스위치장비의 가장 핵심부분인 Body부분의 크기를 작게 하여 광스위치 장비의 넓이와 높이를 줄일수 있어 시스템 전체 크기를 작게 구성할수 있다.

입력단은 고정되어 있고, 출력단의 가운데 위치하여 좌우로 미세 근접거리(8포트 스위치의 경우 10mm 정도)만을 움직이기 때문에 스위칭 속도가 기존방식보다 빠르고 전력소모도 줄일수 있다.

입/출력단 사이의 거리가 항상 일정하고 출력단 포트가 입력단의 중앙에 위치하여 이용되므로 균등한 출력 파워를 얻을 수 있다.

선형 모터를 이용하여 스위칭을 일으키기 때문에 위치제어가 용이하며 더욱 미세한 스위치를 필요로 할 때 도 7의 실시예와 같이 같이 위치제어 센서인 선형 스케일 센서(linear scale senser)를 광파이바 전후에 부착하여 더욱 효과적인 스위칭 기능을 도모할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서 코아가 확장된 광파이버를 이용하기 때문에 정렬이 조금 어긋나더라도 스위칭이 가능하며 광손실이 작아 삽입손실을 그만큼 줄일 수 있고, 입/출력단을 바꾸어 엔엑스원(NX1)스위치로 사용시 양방향 스위치로 사용할 수 있다.

스위칭 포트 수를 증가시키기 위해서는 입력단의 광파이바를 안착 고정하는 고정치구에 홈이 더많은 브이형 그루브(groove)를 형성하면 되고, 그 크기도 그 용량에 비하여 크지 않는 장점이 있어 스위치의 성능에 영향을 주지않고 포트 수를 증가시킬 수 있다.

광파이버가 고정치구에 고정되어 있으므로 그 신뢰성이 뛰어나다.

도 6과 같이 여러종류의 열확장 광파이버(TEC fiber)를 이용 할시 단방향용, 양방향용으로 각각 사용할수 있다.

도 7과 같이 작은 공간안에 여러 포트의 배열이 가능하다.

Claims (10)

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2. 삭제
3. N 개의 입력 포트를 가지는 입력단(210), 좌우로 수평이동이 가능하게 된 1개의 출력단(220) 그리고 출력단(220)의 동작을 가능하게 하는 모터스테이지(230)로 구성된 수평이동식 스위치본체(200)로 이루어진 수평이동식 광스위치에 있어서, 입력단(210)의 각 입력포트에 형성된 광파이퍼는 코아 단부측 직경이 확장된 열적확산 확장코어파이바(212)로 구성되고, 입력단(210)과 출력단(220)사이 공간에 광손실을 줄이기 위하여 밀폐된 용기로된 치구를 형성하고 여기에 인덱스 매칭 오일을 충진한 수평이동식 광 스위치
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6. 제3항에 있어서 열적확산 확장코어 파이바(212)의 단부가 볼록하게 가공된 수평이동식 광 스위치
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9. 제3항에 있어서, 열적확산 확장코어 파이바(212)의 전후에 정밀 위치제어를 위해 위치 제어 센서를 부착하는 수평이동식 광 스위치
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