KR100395425B1 - A voltage controlled optical attenuator and method of making it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전압조정형 가변 광감쇠기(Voltage controlled optiacal attenuator) 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage controlled optiacal attenuator and a method of manufacturing the same.
이러한 본 발명의 감쇠기는, 두개의 광케이블 일단에 각각 부착되어 평행광 링크를 형성하는 한 쌍의 광링크 형성수단과, 평행광 링크 사이에 삽입되어 광케이블 사이를 통과하는 광을 감쇠시키기 위한 감쇠필터와, 감쇠필터를 이송하기 위한 이송기구와 설정값에 따라 이송기구를 제어하여 광케이블 사이를 통과하는 광의 감쇠량을 조절하는 감쇠량 제어수단을 포함한다.The attenuator of the present invention includes a pair of optical link forming means attached to one end of two optical cables, respectively, to form a parallel optical link, and an attenuation filter for attenuating light passing between the optical cables and inserted between the parallel optical links. And attenuation amount control means for controlling a transfer mechanism for transferring the attenuation filter and controlling the transfer mechanism according to a set value to adjust the attenuation amount of light passing between the optical cables.
따라서 본 발명에 따른 전압조정형 가변 광감쇠기는 설정값과 측정값이 다를 경우에 두개의 광 콜리메이터 사이에 위치한 감쇠필터를 모터를 이용하여 자동으로 이송시킴으로써 광출력을 설정값으로 유지시킬 수 있다.Therefore, the voltage adjusting type variable optical attenuator according to the present invention can maintain the light output at the set value by automatically transferring the attenuation filter located between two optical collimators using a motor when the set value and the measured value are different.
Description
본 발명은 광감쇠기(Optical Attenuator)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전압조정형 가변 광감쇠기(Voltage controlled optiacal attenuator) 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical attenuator, and more particularly, to a voltage controlled optiacal attenuator and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 광감쇠기는 입력광신호의 세기를 감쇠시키는 역할을 하는 소자인데, 가변 광감쇠기는 전기적 또는 기계적인 방법으로 광신호의 감쇠정도를 외부에서 조절해 줄 수 있는 광감쇠기를 말한다. 이러한 광감쇠기는 광시스템 또는 광소자의 광세기에 대한 특성시험에서부터 파장분할다중(WDM)시스템에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다. 예컨대, WDM기반의 광전송망에서는 다수의 파장이 다중화되어 전송되므로 각 파장별 광세기를 특정 범위내로 균일하게 유지할 필요가 있는 데, 각 파장별로 소자의 증폭 및 손실 특성 등이 다르므로 가변 광감쇠기를 이용하여 이를 조정할 필요가 있다. 또한 광송수신시스템이나 광중계시스템의 수신단에서도 입력광의 세기를 조절하는 데 사용된다.In general, an optical attenuator is a device that serves to attenuate the intensity of an input optical signal. A variable optical attenuator is an optical attenuator that can externally adjust the degree of attenuation of an optical signal in an electrical or mechanical manner. Such optical attenuators are widely used in the characteristics of optical systems or optical devices for light intensity, ranging from wavelength division multiplex (WDM) systems. For example, in a WDM-based optical transmission network, multiple wavelengths are multiplexed and transmitted, and thus, it is necessary to maintain the light intensity of each wavelength uniformly within a specific range. Since the amplification and loss characteristics of the devices are different for each wavelength, a variable optical attenuator is used. This needs to be adjusted. It is also used to adjust the intensity of the input light at the receiving end of the optical transmission and reception system or optical relay system.
이러한 광감쇠기는 작동방식에 따라 게르마늄(Ge)과 알루미늄(Al)이 광섬유에 도핑된 감쇠광섬유를 이용한 고정 광감쇠기와, 테이퍼 형태로 융착 접속된 고정광감쇠기와, 에어갭(air gap)을 이용한 고정 혹은 가변 광감쇠기와, 감쇠박막에 의한 빛의 흡수와 산란을 이용한 고정 혹은 가변 광감쇠기와, 액정 및 편광소자를 이용하여 빛의 세기를 조절하는 가변 광감쇠기로 구분된다.The optical attenuator uses a fixed optical attenuator using attenuated optical fibers doped with germanium (Ge) and aluminum (Al) to optical fibers, a fixed optical attenuator fused and fused in a tapered form, and an air gap according to a method of operation. The fixed or variable light attenuator, the fixed or variable light attenuator using light absorption and scattering by the attenuated thin film, and the variable light attenuator for controlling the light intensity using the liquid crystal and polarizer.
그런데 상기 가변 광감쇠기 중에서 에어갭을 이용한 가변 광감쇠기는 단일모드로부터의 광신호를 다중모드로 수신하는 경우에 사용되며, 이 경우 간섭현상이 발생되어 광검출기에 반사광이 다량 수신될 우려가 있다. 또한 액정에 의한 빛의 편광을 이용한 가변 광감쇠기의 경우, 편광손실이 매우 큰 문제점이 있다. 반면 감쇠박막에 의한 가변광 감쇠기의 경우는 광의 흡수를 이용한 것으로서 빛의 간섭 및 편광손실이 작다.However, among the variable optical attenuators, a variable optical attenuator using an air gap is used to receive an optical signal from a single mode in multiple modes. In this case, interference may occur and a large amount of reflected light may be received by the photodetector. In addition, in the case of the variable optical attenuator using the polarization of the light by the liquid crystal, there is a problem that the polarization loss is very large. On the other hand, in the case of the variable light attenuator using the attenuated thin film, light absorption is used and the interference and polarization loss of light are small.
본 발명은 전압에 의해 감쇠레벨을 자동으로 조절할 수 있고, 감쇠박막을 이용한 전압조정형 가변 광감쇠기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention can automatically adjust the attenuation level by the voltage, and an object thereof is to provide a voltage adjusting type variable optical attenuator using an attenuation thin film.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 전압조정형 가변 광감쇠기를 제조하는 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a manufacturing method of manufacturing a voltage regulating variable optical attenuator as described above.
도 1은 본 발명에 따른 전압조정형 가변 광감쇠기의 개념을 도시한 개략도,1 is a schematic diagram showing the concept of a voltage regulating variable attenuator according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 전압조정형 가변 광감쇠기의 구성을 도시한 개략도,2 is a schematic view showing the configuration of a voltage regulating variable optical attenuator according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 감쇠제어모듈의 구성을 도시한 블럭도,3 is a block diagram showing the configuration of a damping control module according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따라 감쇠제어모듈의 CPU가 수행하는 절차를 도시한 흐름도,4 is a flowchart illustrating a procedure performed by a CPU of the attenuation control module according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따라 PC가 수행하는 절차를 도시한 흐름도,5 is a flowchart illustrating a procedure performed by a PC according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따라 광감쇠모듈을 제조하는 절차를 도시한 순서도,6 is a flow chart showing a procedure for manufacturing the optical attenuation module according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따라 광콜리메이터를 고정하기 위한 고정슬리브의 도면,7 is a view of a fixing sleeve for fixing the optical collimator according to the present invention,
도 8은 본 발명에 따라 제조된 광링크 구조물의 사시도,8 is a perspective view of an optical link structure manufactured according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 감쇠필터의 구조를 도시한 도면,9 is a view showing the structure of a damping filter according to the present invention;
도 10은 본 발명에 따라 감쇠필터를 고정하기 위한 고정블록의 도면,10 is a view of a fixed block for fixing the damping filter according to the present invention;
도 11은 본 발명에 따른 광감쇠모듈의 내부 구성도,11 is an internal configuration diagram of an optical attenuation module according to the present invention;
도 12는 본 발명에 따른 하우징 내함을 도시한 도면,12 is a view showing a housing inner box according to the present invention,
도 13은 본 발명에 따른 하우징 외함을 도시한 도면.13 shows a housing enclosure according to the invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
102a,102b:광케이블 104a,104b: 광콜리메이터102a, 102b: optical cable 104a, 104b: optical collimator
106: 감쇠필터 201: 설정부106: attenuation filter 201: setting unit
204a,204b: 광커넥터 206: 커넥터204a, 204b: optical connector 206: connector
210: 감쇠제어모듈 220: 광감쇠모듈210: attenuation control module 220: optical attenuation module
221: 하우징 외함 222: 하우징 내함221: housing enclosure 222: housing enclosure
223: 이송기구 224: 모터223: transfer mechanism 224: motor
225: 필터고정블럭 226: 웜기어225: filter fixing block 226: worm gear
227: 샤프트 228: 플레이트227: shaft 228: plate
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 감쇠기는, 두개의 광케이블 일단에 각각 부착되어 평행광 링크를 형성하는 한 쌍의 광링크 형성수단; 상기 평행광 링크 사이에 삽입되어 상기 광케이블 사이를 통과하는 광을 감쇠시키기 위한 감쇠필터; 상기 감쇠필터를 이송하기 위한 이송수단; 및 설정값에 따라 상기 이송수단을 제어하여 상기 광케이블 사이를 통과하는 광의 감쇠량을 조절하는 감쇠량 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the attenuator of the present invention comprises: a pair of optical link forming means attached to one end of two optical cables to form a parallel optical link; An attenuation filter inserted between the parallel optical links to attenuate light passing between the optical cables; Conveying means for conveying said damping filter; And attenuation amount control means for controlling the transfer means according to a set value to adjust an attenuation amount of light passing between the optical cables.
상기와 같은 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제조방법은, 한쌍의 광콜리메이터를 정렬하는 단계; 상기 정렬된 광콜리메이터를 고정 슬리브에 솔더링으로 고정하여 광링크를 생성하는 단계; 감쇠박막의 두께가 그라스 기판상의 위치에 따라 선형적으로 증가 혹은 감소하도록 그라스 기판위에 감쇠박막을 증착하는 단계; 상기 그라스 기판위에 다층의 무반사 박막을 증착하는 단계; 상기 감쇠박막과 무반사 박막이 증착된 그라스 기판을 필터고정블럭에 고정하고, 하우징 내함에 조립하여 솔더링 결합하는 단계; 및 상기 하우징 내함과 광링크와 하우징 외함을 조립하여 솔더링 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the other object as described above, the manufacturing method of the present invention comprises the steps of: aligning a pair of optical collimator; Soldering the aligned optical collimator to a fixed sleeve to create an optical link; Depositing the damped thin film on the glass substrate so that the thickness of the damped thin film increases or decreases linearly with the position on the glass substrate; Depositing a multilayer antireflective thin film on the glass substrate; Fixing the glass substrate on which the attenuated thin film and the antireflective thin film are deposited to a filter fixing block, and assembling and soldering to a housing inner box; And assembling and soldering the housing inner box, the optical link, and the housing outer box.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따라 감쇠박막을 이용한 가변 광감쇠기는 도 1에 도시된 바와 같이 광섬유 케이블(이하 간단히 광케이블이라 함:102a,102b)를 절단하여 그 절단면에 부착되는 한 쌍의 광콜리메이터(Collimator:104a, 104b)와 광콜리메이터(104a, 104b) 사이에 삽입되는 감쇠필터(106)로 이루어진다. 즉, 본 발명에 따른 가변 광감쇠기는 두개의 광섬유(102a,102b) 사이에 광콜리메이터(104a,104b)를 이용하여 광링크를 구성한 후 광링크 사이에 감쇠필터(106)를 삽입한 기본구조로 구성되며, 이 때 광링크의 구성은 가변 광감쇠기의 초기 삽입손실을 결정짓는 매우 중요한 변수다.According to the present invention, the variable optical attenuator using the attenuated thin film is a pair of optical collimators (Collimator: 104a, attached to the cut surface by cutting the optical fiber cables (hereinafter simply referred to as optical cables: 102a, 102b) as shown in Figure 1). 104b) and an attenuation filter 106 inserted between the optical collimators 104a and 104b. That is, the variable optical attenuator according to the present invention has a basic structure in which the attenuation filter 106 is inserted between the optical links after forming the optical link using the optical collimators 104a and 104b between the two optical fibers 102a and 102b. In this case, the configuration of the optical link is a very important parameter that determines the initial insertion loss of the variable optical attenuator.
그리고 두개의 광콜리메이터(104a,104b)로 구성된 광링크를 기본구조로 하는 가변 광감쇠기의 감쇠방식은 광경로 차단방식과, 광콜리메이터의 정렬 불일치방식, 감쇠필터 방식이 있다. 광경로 차단방식은 미소거리 변화가 가능한 부품을 이용하여 광콜리메이터 링크 사이의 평행광을 차단함으로써 수광되는 광량의 변화를 주어 광량을 감쇠시키는 원리로 초기 감쇠량이 적은 장점이 있으나 미소 감쇠량 변화가 어렵고 편광손실이 크다. 광콜리메이터의 정렬 불일치방식은 한쪽 광콜리메이터를 회전시킴으로써 수광되는 광량을 감쇠시키는데, 구조가 단순하며 낮은 초기 감쇠값을 가지나 회전수에 따른 감쇠량이 선형적이지 못하고, 특정 영역의 감쇠값에 대한 변화가 매우 커 감쇠량의 미소 변화가 어렵다.The attenuating method of the variable optical attenuator based on the optical link composed of the two optical collimators 104a and 104b includes an optical path blocking method, an alignment mismatch method of the optical collimator, and a damping filter method. The optical path blocking method uses a component that can change a small distance to block parallel light between optical collimator links to give a change in the amount of received light, thereby attenuating the amount of light. The loss is large. The misalignment method of the optical collimator attenuates the amount of light received by rotating one optical collimator. The structure is simple and has a low initial attenuation value, but the attenuation amount is not linear with the rotational speed, Very large a small change in attenuation is difficult.
본 발명에 적용되는 감쇠필터를 이용한 감쇠방식은 핵심소자인 감쇠필터(106)의 특성에 따라 가변 광감쇠기의 주요 특성들이 결정된다. 후술하는바와 같이 금속박막으로 구성된 감쇠박막은 광링크 사이에 삽입되어 미소거리로 이동될 수 있으며, 기판 위의 박막 두께가 점차적으로 두껍게 증착되어 있음으로 인해 투과하는 광량을 선형적으로 감소시킬 수 있다.In the attenuation method using the attenuation filter applied to the present invention, the main characteristics of the variable optical attenuator are determined according to the characteristics of the attenuation filter 106 which is a core element. As described below, the attenuated thin film composed of the metal thin film may be inserted between the optical links and moved at a small distance, and the amount of light transmitted through the thin film on the substrate may be linearly reduced due to the progressively thick deposition. .
도 1을 참조하면, 광콜리메이터(104a,104b) 사이에 삽입된 감쇠필터(106)는 유리(glass) 기판 위에 광의 감쇠를 일으키는 감쇠박막이 아래 방향으로 점차 두껍게 증착되어 있다. 따라서 감쇠필터(106)가 위로 이송됨에 따라 점차 감쇠량이 증가하게 되고, 아래로 이송되면 반대로 감쇠량이 줄어든다. 즉, 감쇠필터(106)를 상하 방향으로 적절히 이동시킴으로써 원하는 감쇠량을 얻을 수 있다.Referring to FIG. 1, in the damping filter 106 inserted between the optical collimators 104a and 104b, a damping thin film causing light attenuation on the glass substrate is gradually thickened downward. Therefore, as the damping filter 106 is conveyed upward, the amount of attenuation gradually increases, and if it is conveyed downward, the amount of damping decreases. That is, the desired amount of attenuation can be obtained by appropriately moving the damping filter 106 in the vertical direction.
도 2는 본 발명에 따른 전압조정형 가변 광감쇠기의 구성을 도시한 개략도이다. 본 발명의 전압조정형 가변 광감쇠기는 크게 감쇠량을 설정하기 위한 설정부(201)와, 설정부(201)의 설정값에 따라 광감쇠모듈(220)의 감쇠량을 제어하기 위한 감쇠제어모듈(210), 감쇠제어모듈(210)의 제어에 따라 정해진 량만큼 감쇠기능을 수행하는 광감쇠모듈(220)로 구성된다.2 is a schematic diagram showing the configuration of a voltage regulating variable optical attenuator according to the present invention. The voltage adjusting type variable optical attenuator of the present invention includes a setting unit 201 for largely setting the attenuation amount, and an attenuation control module 210 for controlling the attenuation amount of the optical attenuation module 220 according to the setting value of the setting unit 201. The optical attenuation module 220 performs the attenuation function by a predetermined amount according to the control of the attenuation control module 210.
본 발명의 실시예에서 설정부(201)는 개인용 컴퓨터(PC)로 구현되고, 감쇠제어모듈(210)는 후술하는 바와 같이 광감쇠모듈(220)의 출력광을 측정한 후 설정값과 비교하여 서로 다르면 출력광이 설정값이 되도록 제어신호를 출력한다.In the embodiment of the present invention, the setting unit 201 is implemented as a personal computer (PC), and the attenuation control module 210 measures the output light of the light attenuation module 220 as described below, and compares it with the setting value. If different from each other, the control signal is output so that the output light becomes a set value.
광감쇠모듈(220)은 두개의 광콜리메이터(104a,104b) 사이에 감쇠필터(106)가 삽입된 구조로 되어 있고, 감쇠필터(106)는 이송기구(223)에 의해 광콜리메이터(104a,104b) 사이를 상하로 이송하도록 되어 있다. 본 발명의 실시예에서 이송기구는 모터(224)와 감쇠필터(106)를 고정하기 위한 필터고정블럭(도11의225), 모터(224)의 회전운동에 의해 필터고정블록(225)을 축방향으로 이송하기 위한 샤프트(227) 및 웜기어(226)로 이루어진다. 그리고 모터(224)는 정밀제어가 가능하도록 스텝 모터(step motor)로 되어 있고, 감쇠제어모듈(210)의 제어신호에 따라 샤프트(227)를 회전시켜 웜기어(226)에 의해 감쇠필터(106)를 이송한다.The optical attenuation module 220 has a structure in which the attenuation filter 106 is inserted between two optical collimators 104a and 104b, and the attenuation filter 106 is the optical collimator 104a and 104b by the transfer mechanism 223. ) Up and down. In the embodiment of the present invention, the feed mechanism is the filter fixing block (225 of FIG. 11) for fixing the motor 224 and the damping filter 106, the shaft shaft filter fixing block 225 by the rotational movement of the motor 224 And a shaft 227 and a worm gear 226 for feeding in the direction. And the motor 224 is a step motor (step motor) to enable the precise control, the damping filter 106 by the worm gear 226 by rotating the shaft 227 in accordance with the control signal of the damping control module 210 Transfer it.
이러한 기구적인 구조를 튼튼하게 유지하기 위해 모터(224)와 샤프트(227)와 필터고정블록(225)과 감쇠필터(106)는 하우징 내함(222)에 의해 고정 지지되고, 두개의 광콜리메이터(104a,104b)는 도 7에 도시된 바와 같은 콜리메이터 고정용 슬리브에 의해 고정되어 광링크를 안정적으로 지지하고 있으며, 전체 구성부품은 하우징 외함(221)과 솔더링방식으로 결합되어 하나의 광감쇠모듈(220)을 형성하도록 되어 있다. 그리고 광감쇠모듈(220)은 광콜리메이터(104a,104b)에 광케이블을 접속하기 위한 2개의 광커넥터(204,204b)와 모터(224)에 전기적인 신호를 전달하기 위한 커넥터(206)로 외부와 접속된다. 이때 광케이블(102a,102b)이 광감쇠모듈(220)로 인입되는 부위에는 밀폐 및 케이블을 보호하기 위해 부츠(boot)가 설치된다.In order to maintain such a mechanical structure, the motor 224, the shaft 227, the filter fixing block 225, and the damping filter 106 are fixedly supported by the housing inner box 222, and the two optical collimators 104a. 104b is secured by the collimator fixing sleeve as shown in FIG. 7 to stably support the optical link, and the entire component is coupled to the housing enclosure 221 in a soldering manner to form a single optical attenuation module 220. Are formed. The optical attenuation module 220 is connected to the outside by two optical connectors 204 and 204b for connecting an optical cable to the optical collimators 104a and 104b and a connector 206 for transmitting electrical signals to the motor 224. do. At this time, a portion of the optical cable (102a, 102b) is introduced into the optical attenuation module 220, the boot (boot) is installed to seal and protect the cable.
본 발명에 따른 감쇠제어모듈(210)은 도 3에 도시된 바와 같이, 광감쇠모듈(220)의 출력광을 모니터링하기 위해 광신호를 입력받아 대부분은 그대로 출력하고 일부는 분기하는 탭카플러(211)와, 탭카플러(211)의 모니터링 광신호를 전기적인 신호로 변환하기 위한 광검출기(212), 광검출기(212)의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭기(213), 증폭기(213)의 아날로그 출력신호를 디지털신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기(214), 마이크로 콘트롤러(215), 모터 구동부(216)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the attenuation control module 210 according to the present invention receives an optical signal in order to monitor the output light of the optical attenuation module 220 and outputs most of it as it is, and a part of the tap coupler 211 branches. ), An optical detector 212 for converting the monitoring optical signal of the tap coupler 211 into an electrical signal, an amplifier 213 for amplifying the output signal of the photodetector 212, and an analog output of the amplifier 213. It consists of an analog-to-digital converter 214, a microcontroller 215, and a motor driver 216 for converting the signal into a digital signal.
도 3을 참조하면, 광감쇠모듈(220)의 출력광은 탭 카플러(Tap Coupler:211)로 입력되어 약 5% 정도의 광신호가 출력 모니터링을 위해 광검출기(PD: 212)로 출력되고, 나머지 95% 정도의 광신호는 그대로 광시스템이나 광선로로 전송된다. 이와 같이 탭 카플러(211)는 광신호를 모니터링하기 위해 출력광의 일부를 분기하는 역할을 수행한다.Referring to FIG. 3, the output light of the optical attenuation module 220 is input to a tap coupler 211 so that an optical signal of about 5% is output to the photodetector PD 212 for output monitoring. About 95% of the optical signal is transmitted as it is to the optical system or light beam. As such, the tap coupler 211 serves to branch a part of the output light to monitor the optical signal.
광검출기(Photo Detector: 212)는 InGaAs PIN 포토다이오드로서 광신호를 전기적인 신호로 변환하고, 증폭기(213)는 OP AMP로 이루어져 광검출기(212)가 출력하는 미세 전류신호를 제어에 필요한 직류전압으로 증폭한다. 아날로그-디지털 변환기(214)는 증폭기(213)로부터 입력된 직류전압의 아날로그신호를 디지털신호로 변환한다. 본 발명의 실시예에서는 12비트 마이크로프로세서 제어가 가능한 아날로그-디지털 변환기로 구현되고, 입력된 아날로그 신호의 레벨을 미리 지정된 기준레벨과 비교하고 양자화된 레벨을 식별하여 그 값을 디지털 데이터로 출력한다. 마이크로 콘트롤러(CPU: 215)는 도 4에 도시된 바와 같은 절차를 처리하는 미리 내장된 프로그램을 수행하여 아날로그-디지털 변환기(214)로부터 입력받은 디지털 데이터(측정값)와 PC(201)로부터 전달된 신호를 비교하여 모터 구동신호를 출력한다. 이러한 마이크로 콘트롤러(215)는 EEPROM 회로가 내장되어 정전시 등에도 내부의 주요한 데이터를 보호할 수 있도록 되어 있다. 모터 구동부(216)는 마이크로 콘트롤러(215)로부터 수신된 구동펄스신호를 받아 스테핑 모터(224)를 구동하기 위한 구동신호를 모터(224)측에 제공한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 스테핑 모터(stepping motor)는 디지털 전동기로서 회전각도, 회전속도는 보내진 펄스의수나 펄스 반복율에 비례하고, 기동시와 동작시의 전류차가 크므로 안정적인 동작을 위하여 전용 드라이버IC를 사용하는 것이 바람직하다.The photo detector 212 is an InGaAs PIN photodiode, which converts an optical signal into an electrical signal, and the amplifier 213 is composed of an OP AMP, which is required to control a fine current signal output by the photo detector 212. Amplify. The analog-digital converter 214 converts the analog signal of the DC voltage input from the amplifier 213 into a digital signal. In an embodiment of the present invention, an analog-to-digital converter capable of 12-bit microprocessor control is implemented. The level of the input analog signal is compared with a predetermined reference level, the quantized level is identified, and the value is output as digital data. The microcontroller (CPU) 215 carries out a pre-built program that processes the procedure as shown in FIG. 4 and transmits the digital data (measurement value) received from the analog-to-digital converter 214 and the PC 201. The motor drive signal is output by comparing the signals. The microcontroller 215 has a built-in EEPROM circuit to protect important internal data even in case of power failure. The motor driver 216 receives the driving pulse signal received from the microcontroller 215 and provides a driving signal for driving the stepping motor 224 to the motor 224. Stepping motor used in the embodiment of the present invention is a digital motor, the rotation angle, the rotational speed is proportional to the number of pulses sent or the pulse repetition rate, and the current difference between start-up and operation of the dedicated driver for stable operation It is preferable to use an IC.
개인용 컴퓨터(PC:201)는 전압조정형 가변 광감쇠기와의 통신을 위한 것으로, 감쇠값의 설정 및 변경, 감쇠값의 표시를 위해 사용된다. PC(201)에서 쉽게 감쇠값을 제어할 수 있기 때문에 가변 광감쇠기의 사용을 간편하게 하며, 도 5에 도시된 바와 같은 절차를 수행하여 사용자가 원하는 설정 감쇠값을 입력한 후 송신 버튼을 조작하면 이 설정값을 감쇠제어모듈의 마이크로 콘트롤러(215)에 전달하고, 마이크로 콘트롤러(215)로부터 광검출기가 검출한 광출력신호의 레벨을 전달받아 표시한다. 본 발명의 실시예에서는 설정부(201)를 별도의 개인용 컴퓨터(PC)로 구현하였으나 본 발명을 광시스템이나 광선로에 실제 적용할 경우에는 딥스위치나 가변저항, 키입력수단 등 다른 설정수단으로 구현하고, 감쇠제어모듈(210)에 포함하는 것이 바람직하다.The personal computer PC 201 is for communication with a voltage regulating variable attenuator and is used for setting and changing attenuation values and for displaying attenuation values. Since the PC 201 can easily control the attenuation value, the variable attenuator can be easily used. If the user inputs a desired setting attenuation value by performing a procedure as shown in FIG. The set value is transmitted to the microcontroller 215 of the attenuation control module, and the microcontroller 215 receives and displays the level of the light output signal detected by the photodetector. In the embodiment of the present invention, the setting unit 201 is implemented as a separate personal computer (PC), but when the present invention is actually applied to an optical system or an optical path, it is implemented by other setting means such as a dip switch, a variable resistor, a key input means, and the like. And, it is preferable to include in the attenuation control module 210.
도 4는 본 발명에 따라 감쇠제어모듈의 CPU가 수행하는 절차를 도시한 흐름도이고, 도 5는 본 발명에 따라 PC가 수행하는 절차를 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a procedure performed by a CPU of the attenuation control module according to the present invention, and FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure performed by a PC according to the present invention.
도 4를 참조하면, 단계 401에서는 PC로부터 설정값(단위 dBm)을 입력받고, 단계 402에서는 광검출기(212)에서 검출된 광신호가 아날로그-디지털 변환기(214)에서 디지털값으로 변환된 광출력 측정값(단위 dBm)을 입력받는다. 단계 403에서는 설정값과 측정값을 비교하여 일치하면 단계 401부터 반복하고, 일치하지 않으면 감쇠레벨을 조절하기 위하여 단계 404에서 모터 제어절차를 수행한 후, 단계 402부터 반복한다. 모터제어절차에서는 측정값이 설정값보다 작으면 감쇠량을 줄이기위해 스테핑 모터(224)를 제어하여 감쇠필터(106)가 하향으로 이동되게 하고, 측정값이 설정값보다 크면 감쇠량을 증가시키기 위하여 스테핑 모터(224)를 제어하여 감쇠필터(106)가 상향으로 이동되게 한다.Referring to FIG. 4, in step 401, a setting value (unit dBm) is input from a PC, and in step 402, an optical signal measured by the photodetector 212 is converted into a digital value by the analog-digital converter 214. Receive a value in dBm. In step 403, the set value and the measured value are compared and matched, and the process is repeated from step 401. If not, the motor control procedure is performed in step 404 to adjust the attenuation level. In the motor control procedure, if the measured value is smaller than the set value, the stepping motor 224 is controlled to reduce the attenuation amount so that the damping filter 106 is moved downward. If the measured value is larger than the set value, the stepping motor is increased to increase the attenuation amount. Control 224 to cause the attenuation filter 106 to move upward.
도 5를 참조하면, 단계 501에서는 PC 화면상에 출력레벨을 모니터링하기 위한 화면이 디스플레이되고 있고, 단계 502에서는 사용자가 입력화면에서 설정값을 입력한다. 이어 화면상의 송신버튼을 클릭하면, 설정값은 감쇠제어모듈의 마이크로 콘트롤러(215)로 전송된다(503,504).Referring to FIG. 5, a screen for monitoring an output level is displayed on a PC screen in step 501. In step 502, a user inputs a setting value on an input screen. Then, when the transmission button on the screen is clicked, the set value is transmitted to the microcontroller 215 of the attenuation control module (503, 504).
도 6은 본 발명에 따라 광감쇠모듈을 제조하는 절차를 도시한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a procedure of manufacturing the optical attenuation module according to the present invention.
본 발명에 따른 광감쇠모듈(220)은 도 2에 도시된 바와 같이, 두개의 광콜리메이터(104a,104b)와 광콜리메이터(104a,104b)를 고정하기 위한 고정 슬리브, 광콜리메이터 사이에 삽입되는 감쇠필터(106), 감쇠필터(106)를 고정하기 위한 필터고정블럭, 필터고정블럭을 상하로 이송하기 위한 이송기구(223), 및 이송기구(223)를 회전시키기 위한 모터(224), 하우징 내함(222), 하우징 외함(221) 등으로 이루어진다. 이와 같이 구성되는 광감쇠모듈(220)의 각 부품이 제조 및 조립되는 과정을 설명하면 다음과 같다.As shown in FIG. 2, the optical attenuation module 220 according to the present invention has a fixed sleeve for fixing the two optical collimators 104a and 104b and the optical collimators 104a and 104b and an attenuation inserted between the optical collimators. A filter 106, a filter fixing block for fixing the damping filter 106, a conveying mechanism 223 for conveying the filter fixing block up and down, a motor 224 for rotating the conveying mechanism 223, a housing box 222, a housing enclosure 221, and the like. The process of manufacturing and assembling each component of the optical attenuation module 220 configured as described above is as follows.
두개의 광콜리메이터를 이용하여 광링크를 구성하기 위해, 단계 601에서는 광콜리메이터(104a,104b)를 정렬한다.In order to configure an optical link using two optical collimators, the optical collimators 104a and 104b are aligned in step 601.
통상, 광섬유 정렬의 경우, 광섬유 코어의 직경이 수십 혹은 수 ㎛ 정도로 매우 작고, 수 ㎛의 정렬 불일치로도 수 dB의 손실이 발생하기 때문에 결합효율을 높이기 위해서는 매우 정확한 정렬이 요구된다. 두 개의 광섬유를 정확히 정렬하여 결합효율을 높이기 위해서는 구면 렌즈, 비구면 렌즈 또는 GRIN(GRadient INdex) 렌즈를 사용한 광콜리메이터를 이용하여 평행 빔을 만듦으로서 광섬유간의 정렬을 용이하게 하며, 손실을 줄일 수 있다. 특히, 렌즈의 중심을 정점으로 포물선 형태의 굴절률 분포를 갖는 GRIN렌즈를 이용한 광콜리메이터의 경우 작동거리(D: working Distance)와 개구수(NA: Numerical Aperture) 등에서 큰 장점이 있어 가장 일반적으로 사용된다. GRIN렌즈의 경우 사양에 따라 변화는 있지만 일반적으로 NA는 0.4~0.7이고, 발산각은 20 mrad이며, 워킹 디스턴스가 0~60mm일 때 직경이 0.6~1.3mm 로서 광섬유 정렬에 비해 큰 결합효율을 얻을 수 있다.In general, in the case of optical fiber alignment, the diameter of the optical fiber core is very small, such as several tens or several micrometers, and the loss of several dB occurs even with the mismatch of several micrometers, so that very accurate alignment is required to increase the coupling efficiency. In order to increase the coupling efficiency by accurately aligning two optical fibers, parallel collimation is made by using an optical collimator using a spherical lens, an aspherical lens or a GRIN (GRadient INdex) lens, which facilitates alignment between the optical fibers and reduces losses. In particular, the optical collimator using a GRIN lens having a parabolic refractive index distribution with the center of the lens as its vertex is most commonly used because of its great advantages in working distance (D) and numerical aperture (NA). . In the case of GRIN lenses, the NA varies from 0.4 to 0.7, the divergence angle is 20 mrad, and when the working distance is 0 to 60 mm, the diameter is 0.6 to 1.3 mm. Can be.
그리고 광섬유 혹은 광콜리메이터의 정렬에 있어 매우 이상적인 결합조건은 두 광섬유 혹은 광콜리메이터 렌즈 사이에 위상분포와 빔의 크기가 일치할 때라고 할 수 있다. 이상적인 결합조건이 아닌 경우 발생할 수 있는 비정렬 손실은 측방향 손실, 축방향손실, 각방향 손실과 불일치로 인한 손실 등을 들 수 있다.The ideal coupling condition for the alignment of optical fiber or optical collimator is when the phase distribution and beam size match between two optical fiber or optical collimator lenses. Unaligned losses that can occur when the ideal coupling condition is not included include lateral losses, axial losses, and losses due to angular losses and mismatches.
이와 같이 정렬이 이루어지면, 광섬유에서 출사되는 빛이 GRIN렌즈를 지나 약 0.5mm 정도의 빔직경을 갖는 평행광이 되며, 역으로 평행하게 GRIN렌즈에 입사한 빛은 초점거리에 위치한 광섬유의 코어에 접속된다. 그러나 2개의 광콜리메이터로 구성되어 정확하게 정렬된 광링크를 안정적으로 지속시키는 것이 매우 어렵기 때문에 2개의 광콜리메이터로 구성된 광링크의 특성과 환경특성을 안정적으로 유지하기 위해서는 고정 슬리브를 이용하여 솔더링방식으로 광콜리메이터 링크를 구성할 필요가 있다.When the alignment is made like this, the light emitted from the optical fiber passes through the GRIN lens and becomes parallel light having a beam diameter of about 0.5 mm, and the light incident on the GRIN lens in parallel is transmitted to the core of the optical fiber located at the focal length. Connected. However, since it is very difficult to stably maintain a precisely aligned optical link composed of two optical collimators, in order to maintain the characteristics and environmental characteristics of the optical link composed of two optical collimators, a fixing sleeve is used to solder it. You need to configure the optical collimator link.
단계 601에서 솔더링방식으로 광콜리메이터 링크를 구성하기 위해서는 먼저광학 테이블 위에 한쪽이 고정되어 있는 광콜리메이터와 x,y,z 및 틸트(Tilt) 조절이 가능한 5축 포지셔너(positioner) 위에 놓여 있는 광콜리메이터를 광원과 광검출기를 사용하여 가장 낮은 초기 손실을 갖도록 광링크를 정렬한다. 포지셔너를 사용한 광콜리메이터 링크의 정렬은 GRIN렌즈와 광섬유의 축이 다소 어긋나더라도 이를 보정할 수 있는 잇점이 있다.In order to configure the optical collimator link by soldering in step 601, first, the optical collimator fixed on one side on the optical table and the optical collimator placed on the 5-axis positioner with adjustable x, y, z and tilt are placed. Use the light source and photodetector to align the optical link with the lowest initial loss. The alignment of the optical collimator link using the positioner has the advantage of correcting even if the axis of the GRIN lens and the optical fiber are slightly misaligned.
이어 단계 602에서는 정렬된 광콜리메이터 링크를 안정적으로 유지하기 위해 도 7에 도시된 바와 같은 광콜리메이터를 고정하기 위한 고정 슬리브를 이용하여 광콜리메이터를 고정 슬리브에 솔더링방식으로 부착시킨다. 즉, 포지셔너에 고정되어 정렬된 광콜리메이터를 고정 슬리브와 솔더링으로 결합한다. 이때, 광콜리메이터와 고정 슬리브를 솔더링하기 위해 모든 부품의 표면처리를 금도금하여 솔더링을 위한 예비과정을 거치는 것이 바람직하다. 그리고 광콜리메이터 링크는 광손실이 최소인 위치로 포지셔너에 의해 고정되어 있으나 외부 힘에 의해 매우 민감하게 반응하므로 솔더링을 위해 가열할 때 주의할 필요가 있다. 이와 같이 하여 구성된 광링크의 예는 도 8에 도시된 바와 같고, 이러한 광링크에서 삽입손실 변화는 약 0.1dB이다.Subsequently, in step 602, the optical collimator is attached to the fixing sleeve by soldering using a fixing sleeve for fixing the optical collimator as shown in FIG. 7 in order to stably maintain the aligned optical collimator link. That is, the optical collimator fixedly aligned to the positioner is combined with the fixed sleeve and soldering. At this time, in order to solder the optical collimator and the fixing sleeve, it is preferable to go through the preliminary process for soldering by plating the surface of all components. And the optical collimator link is fixed by the positioner to the position where the light loss is minimal, but it is very sensitive by the external force, so care should be taken when heating for soldering. An example of the optical link thus constructed is as shown in FIG. 8, and the insertion loss change in this optical link is about 0.1 dB.
도 7을 참조하면, 고정 슬리브는 평판의 양단에 원통이 연결된 형상으로 되어 있고, 납땜을 용이하게 할 수 있도록 원통의 일부분을 일자로 따낸 형상으로 되어 있다. 이와 같이 광콜리메이터를 고정하기 위한 고정 슬리브를 개발하여 사용함으로써 외함에 직접 납땜하는 종래방식에 비해 납땜하기가 용이하고, 신뢰성이 향상되는 잇점이 있다.Referring to FIG. 7, the fixing sleeve has a shape in which a cylinder is connected to both ends of the flat plate, and has a shape in which a portion of the cylinder is drawn to date to facilitate soldering. By developing and using a fixing sleeve for fixing the optical collimator as described above, there is an advantage in that soldering is easier and reliability is improved as compared with the conventional method of soldering directly to the enclosure.
한편, 감쇠필터(106)를 제조하는 단계 603에서는 기판으로 사용할 그라스(예컨대, 0.5mm 코닝사 제품)를 소정 길이( 예컨대, 약 12mm)로 잘라 알코올 등과 같은 세정액으로 세정한 후 100℃에서 약 20분간 어닐링(annealing)한다(603). 그리고 감쇠박막의 재료로서 사용되는 니켈(Ni)은 순도를 99.99% 이상으로 하고, 10분정도 예열하여 불순물을 제거한다.Meanwhile, in step 603 of manufacturing the damping filter 106, the glass (for example, 0.5 mm Corning Co., Ltd.) to be used as a substrate is cut into a predetermined length (for example, about 12 mm), washed with a cleaning solution such as alcohol, and then washed at 100 ° C. for about 20 minutes. Annealing (603). Nickel (Ni), which is used as a material for the damping thin film, has a purity of 99.99% or more and is preheated for about 10 minutes to remove impurities.
일반적으로, 광통신에 사용되는 광부품의 경우 1200~1600㎚ 대역에서 파장의존특성이 중요하다. 따라서 광량을 감쇠시키는 소자로 사용되는 감쇠필터(106)는 기판 위에 증착된 금속의 두께에 따라 그 감쇠량이 결정되는 ND(Netural Density)필터가 주로 사용되고, 여기에 사용되는 금속으로는 로듐(Rh), 파라듐(Pd), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 크롬(Cr), Ni-Cr 등이 있으나 본 발명의 실시예에서는 니켈(Ni)을 사용한다.In general, in the case of an optical component used for optical communication, the wavelength dependent characteristic is important in the 1200 ~ 1600nm band. Therefore, the ND (Netural Density) filter whose attenuation amount is determined according to the thickness of the metal deposited on the substrate is mainly used for the damping filter 106 used as an element to attenuate the amount of light, and the metal used here is rhodium (Rh). , Palladium (Pd), tungsten (W), nickel (Ni), chromium (Cr), Ni-Cr and the like, but the embodiment of the present invention uses nickel (Ni).
단계 604에서는 전자빔 증착기(E-beam evaporator)를 이용하여 그라스 기판위에 Ni박막을 증착한다. 이때 전자빔 증착기 챔버의 진공도는 약 1.8×10-5torr로 유지하고, 박막을 균일하게 증착하기 위해 최적의 증착속도를 갖게 하며, 할로겐 램프를 사용하여 그라스 기판을 약 70℃로 가열함으로써 접착력을 향상시킨다. 또한 기판 위에 증착되는 감쇠박막의 두께를 점차적으로 변화시키기 위하여 스텝 모터를 이용하여 일정속도(예컨대, 0.01 mm/sec)로 셔터(shutter)를 이동시키고, 이에 따라 제작된 감쇠필터의 감쇠량 범위가 0~35 dB가 되게 한다. 전자빔(E-beam)의 세기를 일정하게 유지하여 니켈(Ni)의 증착속도를 일정하게 하고,셔터(shutter)를 미세하게 움직임으로써 도 9에 도시된 바와 같이 박막의 두께가 점차적으로 증가하는 감쇠박막을 그라스 기판상에 증착시킬 수 있다. 증착시키려는 그라스 기판의 길이와 감쇠량을 고려하여 셔터의 이동을 조절하는 스텝모터의 동작속도와, 전자빔의 세기를 결정할 수 있다.In step 604, a Ni thin film is deposited on the glass substrate using an E-beam evaporator. At this time, the vacuum degree of the electron beam evaporator chamber is maintained at about 1.8 × 10 -5 torr, to have an optimum deposition rate for uniform deposition of the thin film, and to improve adhesion by heating the glass substrate to about 70 ° C. using a halogen lamp. Let's do it. In addition, the shutter is moved at a constant speed (for example, 0.01 mm / sec) by using a step motor to gradually change the thickness of the attenuated thin film deposited on the substrate. Allow it to be ~ 35 dB. Attenuation in which the thickness of the thin film is gradually increased as shown in FIG. 9 by maintaining the intensity of the electron beam (E-beam) to keep the deposition rate of nickel (Ni) constant, and moving the shutter finely. A thin film can be deposited on the glass substrate. Considering the length and attenuation of the glass substrate to be deposited, the operation speed of the step motor for adjusting the movement of the shutter and the intensity of the electron beam can be determined.
이와 같이 제작된 감쇠필터(106)는 파장 의존성이 파장에 대해 주기적인 특성을 갖고 있다. 이러한 특성은 그라스와 공기와의 경계면에서 일어나는 반사에 의한 패브리-페로 간섭현상에 기인하므로 Ni이 증착된 반대편에 무반사 코팅을 처리할 필요가 있다.The damping filter 106 manufactured as described above has a wavelength-dependent periodicity with respect to the wavelength. This property is due to Fabry-Perot interference caused by reflections at the interface between glass and air, so it is necessary to treat the antireflective coating on the opposite side where Ni is deposited.
단계 605에서는 고주파 마그네트론 스퍼터(RF Magnetron sputter)를 이용하여 그라스 기판상에 무반사 박막을 증착시킨다. 무반사 박막은 패브리-페로 현상에 의한 주기적인 파장 의존성을 제거할 뿐만 아니라 매우 낮은 감쇠가 요구되는 경우 무반사 박막을 구성함으로써 감쇠필터 자체의 손실을 줄여 주어 감쇠필터의 초기 감쇠값을 낮춰 주는 역할을 한다. 무반사 박막(903)은 도 9에 도시된 바와 같이, 그라스 기판(902)위에 소광계수가 거의 없는 유전체 물질(예컨대, TiO2, SiO2)로 박막으로 구성하되 다층으로 형성한다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 그라스 기판(902)의 일면에는 감쇠박막(901)이 형성되어 있고, 그라스기판(902)의 타면에는 5층으로 무반사박막(903)이 형성되어 있다. 무반사박막(903)은 기판(902)으로부터 TiO2(904)층, SiO2(905)층,TiO2(904)층, SiO2(905)층, TiO2(904)층으로 되어 공기층으로 접촉되며, 무반사박막의 각 층의 두께는 기판으로부터TiO2(904)층이 307nm, SiO2(905)층이 104nm,TiO2(904)층이 39nm, SiO2(905)층이 266nm, TiO2(904)층이 151nm이다. 유전체 다층박막은 금속박막과는 달리 증착에 요구되는 에너지가 매우 크고, 박막의 균일성과 정확한 박막두께의 제어가 필요하므로 고주파 마그네트론 스퍼터(RF Magnetron Sputter)를 사용한다. 그리고 증착물질로서 TiO2와 SiO2를 선택한 이유는 챔버 내의 오염이 적고, 두 물질의 굴절률 비가 0.66 정도이기 때문에 적은 박막층수로 반사율의 변화를 최적화할 수 있기 때문이다. 이와 같이 제작된 감쇠필터는 약 0.5% 이하의 낮은 반사율을 갖는다.In step 605, an antireflective thin film is deposited on the glass substrate using a high frequency magnetron sputter. The antireflective thin film not only removes the periodic wavelength dependency caused by the Fabry-Perot phenomenon, but also reduces the loss of the attenuation filter itself by forming the antireflective thin film when very low attenuation is required, thereby lowering the initial attenuation value of the attenuation filter. . As shown in FIG. 9, the antireflective thin film 903 is formed of a thin film of dielectric material (eg, TiO 2 , SiO 2 ) having almost no extinction coefficient on the glass substrate 902, but is formed in multiple layers. Referring to FIG. 9, in the exemplary embodiment of the present invention, an attenuated thin film 901 is formed on one surface of the glass substrate 902, and an antireflective thin film 903 is formed on the other surface of the glass substrate 902 by five layers. . The antireflective thin film 903 is made of a TiO 2 904 layer, a SiO 2 905 layer, a TiO 2 904 layer, a SiO 2 905 layer, and a TiO 2 904 layer from the substrate 902 to contact the air layer. and, the thickness of each layer of anti-reflective films are TiO 2 (904) from a substrate layer 307nm, SiO 2 (905) layer is 104nm, TiO 2 (904) layer is 39nm, SiO 2 (905) layer is 266nm, TiO 2 The 904 layer is 151 nm. Unlike metal thin films, dielectric multilayer thin films use a high frequency magnetron sputter because the energy required for deposition is very large and the uniformity of thin films and precise thin film thickness control are required. The reason why TiO 2 and SiO 2 were selected as the deposition material is that the change of reflectance can be optimized with a small number of thin film layers because the contamination in the chamber is low and the refractive index ratio of the two materials is about 0.66. The damping filter fabricated as described above has a low reflectance of about 0.5% or less.
이와 같이 광링크와 감쇠필터가 제작된 후에 두개의 광콜리메이터 사이에 가변 감쇠필터를 삽입하여 패키징함으로써 광감쇠모듈을 완성할 수가 있다. 가변 광감쇠모듈의 패키징은 사용용도에 따라 다양한 크기로 제작될 수 있으며, 제품이 소형화될 경우 실장이 용이한 잇점이 있다. 본 발명의 실시예에서는 금속 솔더링방식으로 광콜리메이터 광링크를 구성하고, 소형의 하우징으로 제작하기 위해 모터와 감쇠필터가 위치하는 하우징 내함과, 모터구동단자와 광콜리메이터 링크 구조물이 위치하는 하우징 외함으로 구분한 후 내함과 외함을 솔더링방식으로 결합한다. 이때, 하우징의 외함과 내함은 모두 알루미늄 재질이고, 여기에 금도금하여 외부환경의 영향를 받지 않도록 되어 있다.After the optical link and the attenuation filter are manufactured, the optical attenuation module can be completed by inserting and packaging the variable attenuation filter between the two optical collimators. The packaging of the variable optical attenuation module can be manufactured in various sizes according to the intended use, and it is easy to mount when the product is miniaturized. In an embodiment of the present invention, the optical collimator optical link is constructed by metal soldering, and the housing inner box in which the motor and the damping filter are positioned, and the housing outer box in which the motor driving terminal and the optical collimator link structure are located are manufactured to manufacture a compact housing. After the classification, the inner box and the outer box are soldered together. At this time, both the enclosure and the enclosure of the housing are made of aluminum, and gold-plated thereon so as not to be affected by the external environment.
단계 606에서는 도 10에 도시된 바와 같은 필터고정블럭에 앞서 제작된 감쇠필터(106)를 고정한다. 그리고 필터고정블럭의 내부에는 샤프트와 결합하기 위한 홀이 형성되어 있고, 이 홀에는 감쇠필터의 미세변위를 조절하기 위해 사용되는 웜기어가 형성되어 있다. 샤프트는 도 11에 도시된 바와 같이 플레이트상에서 모터와 결합된다. 웜기어는 미세한 피치의 나사와, 나사를 따라 왕복운동을 하는 너트역할의 지지대로 구성되어 있고, 회전운동을 상하운동으로 바꾸어 주어 필터고정블럭에 고정된 감쇠필터를 이송하여 감쇠량을 조절한다.In step 606, the damping filter 106 fabricated before the filter fixing block as shown in FIG. 10 is fixed. A hole for engaging the shaft is formed in the inside of the filter fixing block, and the hole has a worm gear used to adjust the micro displacement of the damping filter. The shaft is coupled to the motor on the plate as shown in FIG. The worm gear consists of a screw of fine pitch and a nut supporting the reciprocating motion along the screw. The worm gear transfers the damping filter fixed to the filter fixing block by changing the rotational motion to the vertical motion to adjust the amount of damping.
도 11을 참조하면, 모터(224)에 연결되고 웜기어가 형성된 샤프트(227)가 회전하면, 샤프트(227)에 삽입된 필터고정블럭(225)은 웜기어(226)에 의해 축방향으로 이동하게 된다. 본 발명의 실시예에서 샤프트(227)의 길이는 약 28mm이고, 감쇠필터(106)의 길이는 약 12mm로 샤프트의 길이가 감쇠필터 길이의 2배가 넘기 때문에 감쇠필터의 모든 부분이 광콜리메이터 링크 사이를 통과하여 약 0~35 dB 까지 전 범위에 걸쳐 광감쇠가 이루어진다.Referring to FIG. 11, when the shaft 227 connected to the motor 224 and the worm gear is formed to rotate, the filter fixing block 225 inserted into the shaft 227 is moved axially by the worm gear 226. . In the embodiment of the present invention, the length of the shaft 227 is about 28 mm, and the length of the damping filter 106 is about 12 mm, so that all parts of the damping filter are between the optical collimator links because the length of the shaft is more than twice the length of the damping filter. The light attenuates through the entire range from about 0 to 35 dB.
그리고 필터고정블럭(225)과 가변 감쇠필터(106)는 그라스 본드를 이용하여 고정되는데, 필터와 광콜리메이터 링크가 약 8°기울인 각에 가까운 방향으로 놓여질 수 있도록 고정한다. 이를 위해 필터고정블럭은 도 10에 도시된 바와 같이, 감쇠필터를 삽입하기 위한 홈의 일면이 약 8°정도 기울여져 있다. 감쇠필터가 광콜리메이터 링크와 약 8°각을 기울지 못할 경우, 리플(맥동)이 발생될 수 있다.The filter fixing block 225 and the variable attenuation filter 106 are fixed by using glass bonds. The filter fixing block 225 and the variable attenuation filter 106 are fixed so that the filter and the optical collimator link can be placed in a direction close to an angle of about 8 °. To this end, as shown in FIG. 10, one side of the groove for inserting the damping filter is inclined by about 8 °. If the attenuation filter fails to tilt about 8 ° with the optical collimator link, ripple may occur.
단계 607에서는 앞서 제작된 감쇠필터 부분을 도 12에 도시된 바와 같은 하우징 내함과 조립한 후, 단계 608에서 솔더링방식으로 결합한다. 단계 609에서는 도 13에 도시된 바와 같은 하우징 외함과 하우징 내함을 조립한 후, 단계 610에서 솔더링 방식으로 결합한다. 하우징의 외함과 내함을 결합할 때, 앞서 제작된 광콜리메이터 링크 구조물을 함께 조립한 후 솔더링방식으로 결합한다.In step 607, the previously prepared damping filter part is assembled with the housing box as shown in FIG. 12 and then soldered in step 608. In step 609, the housing enclosure and the housing inner box as shown in FIG. 13 are assembled, and then coupled in a soldering manner in step 610. When joining the enclosure and the housing of the housing, the previously fabricated optical collimator link structures are assembled together and soldered together.
단계 611에서는 에폭시 접착제 등과 같은 밀봉재료를 이용하여 하우징의 외함과 상부 뚜껑을 결합하여 하우징을 밀봉한다. 이때 외함의 테두리 부분에는 홈이 형성되어 있어 상부 뚜껑을 결합할 때 접착제가 테두리 외부로 흘러 넘쳐 미관상 보기 싫게 되는 것을 방지하도록 되어 있다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이 외함의 테두리 부분에는 홈이 형성되어 있으므로 이 홈에 에폭시 접착제를 채워넣고 상부 뚜껑을 채우면, 에폭시 접착제가 외부로 흘러 넘치는 것을 방지할 수 있다. 또한 고정볼트 등을 사용하지 않고 에폭시 접착제로만 상부 뚜껑을 채울 수 있으므로 종래에 비해 외관이 깨끗한 잇점도 있다.In step 611, a sealing material such as an epoxy adhesive is used to seal the housing by combining the housing's enclosure and the upper lid. At this time, a groove is formed in the edge of the enclosure so that the adhesive flows out of the edge when the upper lid is joined to prevent the aesthetic view. That is, as shown in Figure 13, because the groove is formed in the edge of the enclosure filled with the epoxy adhesive in the groove and the upper lid, it is possible to prevent the epoxy adhesive flows to the outside. In addition, since the upper lid can be filled only with epoxy adhesive without using fixing bolts, there is also an advantage that the appearance is clean as compared with the related art.
이와 같이 하여 완성된 광감쇠모듈(220)은 감쇠제어모듈(210)과 연결되어 사용자가 설정부(201)를 통해 설정된 설정값으로 광섬유를 통과하는 광출력을 조절한다. 즉, 사용자가 PC(201)상에서 설정값을 입력한 후 송신버튼을 누르면, 설정값은 감쇠제어모듈의 마이크로 콘트롤러(215)로 전달된다. 감쇠제어모듈(210)의 탭 카플러(211)는 광감쇠모듈(220)에서 출력되는 광신호의 일부를 분기하여 광검출기(212)로 전달하고, 광검출기(212)는 광신호를 전기적인 신호로 변환한다. 증폭기(213)는 광검출기(212)가 출력하는 미세한 전류신호를 증폭하여 전압신호로 출력하고, 아날로그 디지털 변환기(214)는 증폭기(213)의 아날로그 출력을 디지털로 변환하여 측정값을 마이크로 콘트롤러(215)로 전달한다.The light attenuation module 220 completed in this way is connected to the attenuation control module 210 to adjust the light output through the optical fiber to the user set through the setting unit 201. That is, when the user inputs the setting value on the PC 201 and presses the transmit button, the setting value is transmitted to the microcontroller 215 of the attenuation control module. The tap coupler 211 of the attenuation control module 210 branches a portion of the optical signal output from the optical attenuation module 220 to the photodetector 212, and the photodetector 212 transmits the optical signal to an electrical signal. Convert to The amplifier 213 amplifies the minute current signal output from the photodetector 212 and outputs it as a voltage signal. The analog-to-digital converter 214 converts the analog output of the amplifier 213 into digital and converts the measured value into a microcontroller ( 215).
마이크로 콘트롤러(215)는 아날로그-디지털 변환기(214)로부터 전송된 측정값을 설정부(201)로부터 입력된 설정값과 비교하여 일치하면, 현재 상태를 유지하면서 상기 과정을 반복한다. 만일, 측정값이 설정값보다 낮으면 감쇠량을 줄이기위해 모터 제어신호를 발생하여 모터 구동부(216)를 통해 모터(224)로 전달하고, 이에 따라 모터(224)는 적당량 샤프트를 회전시켜 감쇠필터(106)가 부착된 필터고정블럭(225)을 감쇠량이 감소되는 방향으로 이송시킨다. 이에 따라 광링크에서 감쇠량은 감소하게 되어 광출력이 증가하게 되고, 이러한 과정을 설정값과 측정값이 일치할 때까지 반복하게 된다. 반대로, 측정값이 설정값보다 높으면 감쇠량을 증가시키기 위한 과정을 수행한다. 감쇠량을 증가시키는 동작은 감쇠량을 감소시키는 동작과 반대로 이루어진다.The microcontroller 215 compares the measured value transmitted from the analog-digital converter 214 with the set value input from the setting unit 201, and repeats the above process while maintaining the current state. If the measured value is lower than the set value, in order to reduce the amount of attenuation, a motor control signal is generated and transmitted to the motor 224 through the motor driving unit 216. Accordingly, the motor 224 rotates the appropriate amount shaft to reduce the damping filter ( The filter fixing block 225 to which 106 is attached is transferred in a direction in which the attenuation amount is reduced. As a result, the amount of attenuation in the optical link is reduced to increase the light output. This process is repeated until the set value and the measured value coincide. On the contrary, if the measured value is higher than the set value, a process for increasing the attenuation is performed. The operation of increasing the attenuation amount is performed in the reverse of the operation of decreasing the amount of attenuation.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전압조정형 가변 광감쇠기는 설정값과 측정값이 다를 경우에 두개의 광 콜리메이터 사이에 위치한 감쇠필터를 모터를 이용하여 자동으로 이송시킴으로써 광출력을 설정값으로 유지시킬 수 있다. 특히 본 발명에 따른 가변 광감쇠기는 약 0.4 dB의 최소 감소량부터 약 35 dB의 최대 감쇠량 범위에 이르기까지 넓은 범위에 대해 선형적으로 감쇠량을 조절할 수 있고, 편광의존 손실을 약 0.05 dB 이하 및 리플 약 0.1dB 이하로 구현할 수 있으며 무반사 코팅에 의해 역반사 손실이 양호한 효과가 있다.As described above, the voltage-adjustable variable optical attenuator according to the present invention maintains the light output at the set value by automatically transferring the attenuation filter located between two optical collimators using a motor when the set value and the measured value are different. You can. In particular, the variable optical attenuator according to the present invention can adjust the attenuation linearly over a wide range ranging from a minimum reduction of about 0.4 dB to a maximum attenuation of about 35 dB, and a polarization dependent loss of about 0.05 dB or less and about ripple. Less than 0.1dB can be realized, and the anti-reflection coating has a good anti-reflection loss.
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