KR100442168B1 - 광섬유 커플러 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 CATV, 광 LAN, 광통신등의 광정보통신망에 있어서의 광신호의 분배 및 결합기능을 갖는 광섬유 커플러 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정렬된 광섬유를 압착부에 견고히 고정한 후 다수개의 광섬유의 꼬임작업을 자동화하며 안정된 열원을 제공하여 특성이 향상된 광섬유 커플러를 제조할 수 있는 광섬유 커플러 제조장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치는 다수개의 광섬유를 정렬시키고 광원부로부터 광검출부에 연결시킨 후 꼬여진 광섬유를 토치로 가열하면서 인장하여 인장된 부분을 패키지부에서 패키지하는 광섬유 커플러 제조장치에 있어서, 정렬된 또는 꼬여진 광섬유를 압착하여 고정하도록 한 압착부를 포함하며 상기 압착부 중 일측의 것에는 끼워진 다수개의 광섬유를 꼬임 형태로 회전시키는 회전자가 설치되어 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

광섬유 커플러 제조장치{System for manufacture optical fiber couplers}
본 발명은 광 CATV, 광 LAN, 광통신등의 광정보통신망에 있어서의 광신호의 분배 및 결합기능을 갖는 광섬유 커플러 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정렬된 광섬유를 압착부에 견고히 고정한 후 다수개의 광섬유의 꼬임작업을 자동화하며 안정된 열원을 제공하여 특성이 향상된 광섬유 커플러를 제조할 수 있는 광섬유 커플러 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광섬유 커플러는 광 CATV, 광 LAN, 광 통신등 광을 이용하는 정보통신망에서 또는 광 응용기기에서 광신호를 분배하거나 결합하는 기능을 한다. 이와 같이 광신호를 분배하거나 결합하는 광섬유 커플러는 광섬유형, 도파로형 및 미세광학소자형이 있는데, 광섬유형이 그 제조공정이 간단하며 가격이 저렴하고 설비투자비가 적어 대부분의 광통신 시스템에 사용되고 있다.
광섬유 커플러 제조장치는 광통신에 사용되는 광수동부품인 광섬유 커플러를제조하기 위한 장치로써 크게 광원부, 광섬유다발부, 인장부, 광검출부, 가열부, 패키지부, 제어부로 이루어져 특성이 우수한 광섬유 커플러를 높은 작업효율로 제작할 수 있는 장치이다.
종래의 광섬유 커플러 제조장치로 광섬유 커플러를 제조하는 방법을 도 1을 참조하여 살펴보면, 광원모듈(1)과 연결되어 있는 광섬유다발부(2)로부터 나오는 제 2 광섬유(4)를 정렬고정하기 위한 한 쌍의 고정지그(6)에 진공을 이용하여 정렬하고 제 2 광섬유(4)의 끝을 광검출부(9)의 수광소자(9b)에 연결시킨 후 현재의 광원의 양을 제어부(10)에 기억시키고 제 2 광섬유(4)의 시작부분인 광섬유다발부(2)의 시작부분을 잘라낸다. 다시 광섬유다발부(2)로부터 나오는 제 1 광섬유(3)를 광섬유를 정렬고정하기 위한 한 쌍의 고정지그(6)에 진공을 이용하여 정렬하고 제 1 광섬유(3)의 끝을 광검출부(9)의 수광소자(9a)에 의해 그 광원의 양이 검출되고 검출된 광원의 양은 제어부(10)에 의해 기억되며 이 검출된 광원의 양을 통하여 광섬유 커플러의 특성을 정해진 공식에 의해 계산한다. 한 쌍의 고정지그(6)에 진공으로 정렬되어 있는 제 1 광섬유(3)와 제 2 광섬유(4)는 작업자에 의해 도 4와 같은 형태로 꼬여진 후 한 쌍의 고정지그(6)에 진공을 이용하여 재정렬 작업을 거친다. 가열부(8)의 토치가 한 쌍의 고정지그(6)에 정렬된 제 1 광섬유(3)와 제 2 광섬유(4)로 이동한 후 가스에 의한 불꽃을 통하여 동시에 가열되며 제어부(10)에 의해 한 쌍의 고정지그(6)와 결합되어 있는 한 쌍의 인장부(5)를 각각 양 끝단으로 이동시키면서 한 쌍의 고정지그(6)에 진공으로 정렬된 제 1 광섬유(3)와 제 2 광섬유(4)를 인장한다. 인장 중에도 제어부(10)는 제 1 광섬유(3)와 제 2 광섬유(4)를통하여 출력되는 광원모듈(1)의 광원의 양을 광검출부(9)의 수광소자(9a,9b)에 의해 계속적으로 검출하며 그 검출량이 제어부(10)에 작업 전 미리 입력된 지정 광원의 양과 일치하면 제어부(10)는 한 쌍의 고정지그(6)와 결합되어 있는 한 쌍의 인장부(5)를 정지시킴과 동시에 가열부(8)를 인장전 초기 위치로 원위치 시킨다. 제 1 광섬유(3)와 제 2 광섬유(4)는 인장작업으로 인하여 그 외경이 초기 외경에 비해 현저하게 가늘어진 상태로 취급에 어려움이 있으므로 한 쌍의 고정지그(6)에 진공으로 고정된 상태로 대기하며 제어부(10)는 패키지부(7)의 보강패키지(13)를 놓을 수 있는 홈(11)에 보강패키지(13)를 놓은 후 모터를 이용하여 패키지부(7)를 제 1 광섬유(3)와 제 2 광섬유(4)가 고정되어 있는 한 쌍의 고정지그(6) 사이의 공간으로 이동시킨다. 마지막으로 작업자가 에폭시를 이용하여 패키징 하므로서 광섬유 커플러의 제조를 마친다.
상기된 종래의 광섬유 커플러 제조장치에 의한 광섬유 커플러 제조방법은 광섬유 커플러 제조시 한 쌍의 고정지그(6)에 정렬된 제 1 광섬유(3)와 제 2 광섬유(4)는 작업자에 의해 꼬여진 후 다시 한 쌍의 고정지그(6)에 세부정렬되어야 하기 때문에 고도로 숙련된 작업자를 필요로 하고, 수작업에 의한 생산속도가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 두 가닥 이상의 광섬유를 사용하는 특수 커플러를 제작할 때에도 정렬의 어려움은 마찬가지다.
종래의 광섬유 커플러 제조장치의 토치(도 2 참조)의 구조상 흐르는 가스의유량을 증가시켰을 때 그 압력이 상승되어 인장이 이루어져 그 외경이 초기보다 가늘어진 제 1 광섬유(3)와 제 2 광섬유(4)의 정렬 상태에 영향을 주어 광섬유 커플러의 특성을 저하시키는 문제점이 있다.
뿐만아니라, 광섬유를 정렬 및 고정시키는 한 쌍의 고정지그(6)는 광섬유를 고정시키기 위하여 진공만을 이용하기 때문에 정확한 고정이 이루어지지 못하여 가열부(7)의 토치가 정확한 위치에서 충분한 열원을 공급하지 못할 경우에 광섬유의 정렬 상태가 변하게 되어 제작되는 광섬유 커플러의 특성이 저하되는 문제점이 있다.
상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 진공에 의하여 정렬된 광섬유의 정렬을 견고히 유지할 수 있도록 하고, 광섬유 커플러의 특성을 저하시키지 않도록 한 토치의 구조를 형성한 광섬유 커플러 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 목적은 두 가닥 이상의 광섬유 꼬임 작업을 작업자에 의하지 않고 자동으로 이루어질 수 있도록 하는 광섬유 커플러 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치는 두 가닥 이상의 광섬유 꼬임 작업을 자동으로 이루어질 수 있도록 하는 회전자와, 정렬된 광섬유의 정렬을 견고히 유지하도록 하는 압착부와, 안정된 열원을 확보할수 있도록 하기 위하여 충진공간이 형성된 토치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1. 종래의 광섬유 커플러 제조장치의 구성도.
도 2. 종래의 광섬유 커플러 제조장치의 토치부.
도 3. 종래의 광섬유 커플러 제조장치의 패키지부.
도 4. 제 1 광섬유와 제 2 광섬유의 꼬임 형태.
도 5. 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 구성도.
도 6. 도 5의 상세 구성도.
도 7. 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 광원부.
도 8. 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 제 1 타입 고정지그.
도 9. 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 제 2 타입 고정지그.
도 10. 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 가열부.
도 11. 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 토치부.
도 12. 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 패키지부.
도 13. 도 12의 A부 확대도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
20: 광원부 30: 광섬유다발부
32: 제 1 광섬유 34: 제 2 광섬유
40: 제 1 타입 고정지그 45: 제 2 타입 고정지그
50: 인장부 60: 가열부
70: 광검출부 80: 패키지부
90: 제어부
이하, 상기된 바와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 구성도이고, 도 6은 도 5의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치(100)는 광원을 파장별로 선택 사용할 수 있는 광원부(20)와, 광섬유 커플러 제조의 원료가 되는 광성유다발부(30)와, 상기 광원부(20)와 연결되어 있는 광섬유다발부(30)로부터 나오는 광섬유를 정렬 및 고정할 수 있는 한 쌍의 제 1 타입 고정지그(40)와, 상기 한 쌍의 제 1 타입 고정지그(40)와 결합되어 인장 작업을 위하여 한 쌍의 제 1 타입 고정지그(40)를 이동시키는 인장부(50)와, 열원의 원료가 되는 가스의 흐름을 제어하는 가스흐름 제어부(62)가 연결되고 한 쌍의 제 1 타입 고정지그(40)에 정렬 및 고정되어 광섬유를 가열하는 가열부(60)와, 상기 광원부(20)와 연결된 광섬유다발부(30)로부터 나오는 광섬유를 통하여 출력되는 광원의 양을 검출할 수 있는 광검출부(70)와, 인장 작업이 완료된 후의 광섬유를 패키지하는 패키지부(80)와, 상기 각 장치를 통합 제어할 수 있는 제어부(90)로 이루어져, 작업공간의 최소화를 위해 도 5에 도시된 바와 같이 일체로 설치구성된다.
상기 제 1 타입 고정지그(40)는 제 2 타입 고정지그(45)로 대체되어 구성될 수 있으며, 제 2 타입 고정지그(45)가 설치된 광섬유커플러 제조장치는 광섬유 꼬임 작업을 자동으로 수행하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 광원부이다.
광원부(20)는 각각의 파장별 광원발생모듈(22)과, 필요로 하는 광원을 선택하는 광스위치부(24)와, 상기 구성품의 구동전압을 공급하기 위한 전원부(26)와, 상기 각 장치를 제어하고 후술된 제어부(90)와 통신할 수 있는 마이크로프로세서유닛(28)으로 이루어지며, 제어부(90)에 의하여 제어된다.
상기 광섬유다발부(30)는 효과적인 공간 활용 및 취급을 편리하게 하기 위하여 광섬유 커플러 제조장치(100)의 좌측 상판의 원통형바(32)에 설치된다.
도 8과 도 9는 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 제 1 타입 고정지그와 제 2 타입 고정지그이며, 고정지그는 광원부(20)와 연결되어 있는 광섬유다발부(30)로부터 공급되는 광섬유를 정렬 및 고정한다.
한 쌍의 제 1 타입 고정지그(40)는 제 1 광섬유(32)와 제 2 광섬유(34)를 정렬하고 1차 고정하는 진공부(41)와, 진공부 지그(42)의 정렬을 위한 정렬지지대(43)가 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 광섬유가 꼬인 후 정렬된 제 1 광섬유(32)와 제 2 광섬유(34)의 인장 작업을 위하여 일측에서 2차 고정하는 압착부(44)로 이루어지며, 2가닥의 광섬유를 이용하여 일반 광섬유 커플러 및 특수 광섬유커플러를 제조하는데 유용하다.
제 2 타입 고정지그(45)는 제 1 타입 고정지그(40)와 교환 설치되는 것으로, 회전자지지대(46)의 일측에 광섬유가 삽입될 수 있는 홈이 중심으로 형성되고 삽입된 다수개의 광섬유가 정렬지지대(49)에 정렬된 후 다수개의 광섬유가 꼬일 수 있도록 회전되는 회전자(47)가 설치되고, 타측에 정렬된 광섬유를 고정하기 위한 압착부(48)가 설치되어 이루어진다.
상기 회전자(47)는 제어부(90)의 제어에 의하여 지정된 만큼 회전되는 모터에 의하여 회전되면서 광섬유가 꼬임 형태를 이루도록 한다.
도 10은 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 가열부이고, 도 11은 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 토치이다.
가열부(60)에는 바람직하게 'ㄱ'자형 토치(62)가 사용되고, 상기 토치(62)의 내부 꺾임부분에는 충진공간(64)이 형성된다.
상기 충진공간(64)은 토치(62)의 꺾임부분에서 가스 공급방향으로 형성된 홈으로 인하여 소정의 공간을 형성하여, 가스공급시 공급된 가스가 충진공간(54)에서 충진된 후 토치(52)의 출구방향으로 분출되도록 하므로서 공급되는 가스의 압력이 공급되는 양에 비례하지 않게 증가하므로서 종래의 가열부(도 2 참조)보다 안정된 열원을 확보할 수 있다.
상기 광검출부(70)는 광원부(20)의 각각의 파장별 광원발생모듈(22)의 광원 모두에 적합한 수광소자로 이루어져 있으며, 수광소자를 통하여 검출된 광원의 양은 제어부(90)에 의해 계산 및 저장되어 광섬유 커플러의 특성을 표시하는데 사용된다.
도 12는 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치의 패키지부이고, 도 13은 도 12의 A부 확대도이다.
도시된 바와 같이, 상기 패키지부(80)는 모터와 연결된 브라켓(82)의 끝단에 보강패키지(13)를 올려 놓을 수 있는 보강패키지홈(84)에 제 1 타입 고정지그(40) 또는 제 2 타입 고정지그(45)에 정렬되어 있는 광섬유측 방향으로 이동시 흔들림을 방지하기 위하여 진공홀(86)이 형성되고, 상기 보강패키지홈(84)의 양 끝단에 가열장치(88)가 설치되어 제어부(90)에 의하여 온도가 조정된다.
상기 가열장치(86)는 에폭시 작업시 빠른 에폭시 경화를 통한 우수한 품질의 광섬유 커플러를 제조할 수 있도록 하며, 열선히터를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제어부(90)는 광원부(20)에 연결되어 있는 광섬유다발부(30)로부터 나오는 광섬유들을 통하여 출력되는 광원의 양을 검출하는 광검출부(70)를 통하여 현재의 광원의 양을 읽고 저장 및 계산하여 필요한 광섬유 커플러의 특성을 규명하고 한 쌍의 제 1 타입 고정지그(40)와, 제 2 타입 고정지그(45), 가열부(60), 패키지부(80)를 제어하여 상기 제어부(90)에 미리 지정된 위치로 이동 및 정렬시키며 광원부(20)의 파장별 광원발생모듈(22)의 선택 및 광원의 양을 제어할 수 있다.
한편, 상기 제 1 타입 고정지그(40)와 제 2 타입 고정지그(45)의 공통된 구성은 압착부(44, 48)이며, 제 1 타입 고정지그(40)는 작업자에 의하여 꼬여진 광섬유를 진공부(41)에서 정렬하고 제 2 타입 고정지그(45)는 정렬지지대(49)에 정렬된 광섬유를 회전자(47)로 꼬임 작업을 하는 것이 차이점임을 알 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치를 이용한 광섬유 커플러 제작과정을 상세히 설명한다.
광섬유 커플러 제작과정은 제 1 타입 고정지그(40)와 제 2 타입 고정지그(45)가 각각 설치되는 두 가지 경우의 제작과정으로 나누어 설명할 수 있으며, 먼저 제 1 타입 고정지그(40)가 설치된 광섬유 커플러 제조장치를 이용한 광섬유 커플러 제작과정을 살펴본다.
각 장치는 제어 프로그램에 의하여 자동으로 동작되며, 먼저 가스의 흐르는 양을 설정한 후 가열부(60)의 토치(62)에 불을 붙여주고, 광원부(20)에서 출력되는 파장과 광원의 양을 선택하며, 제 2 광섬유(34)의 끝을 광검출부(70)의 광검출소자(74)에 연결한 후 한 쌍의 제 1 타입 고정지그(40)에 정렬하고 검출된 광원의 양을 제어부(90)에 저장한 후 광섬유다발부(30)측 끝단을 잘라낸다.
같은 방법으로, 제 1 광섬유(32)의 끝을 광검출부(70)의 광검출소자(72)에 연결한 후 한 쌍의 제 1 타입 고정지그(40)에 제 2 광섬유(34)와 나란히 정렬한 후 검출된 광원의 양을 제어부(90)에 저장하며, 각 광검출소자(72, 74)를 통하여 검출된 광원의 양을 보정한다.
한 쌍의 제 1 타입 고정지그(40)에 나란히 정렬되어 있는 제 1 광섬유(32)와 제 2 광섬유(34)의 중간 부분에서 소정길이로 광섬유의 외피(클레드 부분)가 벗겨지고, 제 1 광섬유(32)와 제 2 광섬유(34)의 벗겨진 부분이 작업자에 의해 꼬여진 후 제 1 타입 고정지그(40)의 진공으로 나란히 정렬되며 압착부(48)에 의해 제 1 광섬유(32)와 제 2 광섬유(34)는 완전히 고정된다.
그 후, 인장부(50)에 의해서 제 1 광섬유(32)와 제 2 광섬유(34)의 인장 작업이 시작되고, 이와 동시에 가열부(60)는 한 쌍의 제 1 타입 고정지그(40)의 정중앙으로 이동하여 정위치된 후 미리 제어부(90)에 지정된 시간(약 3∼5초이내)동안 열원을 가하면서 지정된 가속도와 속도로 제 1 타입 고정지그(40)를 이동하여 제 1 광섬유(32)와 제 2 광섬유(34)를 인장한다.
이때, 제어부(90)는 인장 작업동안 각 광검출소자(72, 74)에서 검출된 광원의 양을 지속적으로 검출하며 미리 저장된 광섬유커플러의 특성값에 도달함과 동시에 인장 작업은 정지하게 된다.
그 후, 패키지부(80)는 제 1 타입 고정지그(40)에 고정되어 있는 제 1 광섬유(32)와 제 2 광섬유(34)의 중간 하단 부분으로 이동되고, 작업자에 의해 준비된 에폭시를 이용하여 패키징하며, 가열장치(88)는 에폭시 경화작업을 도와준다.
마직막으로, 제 1 광섬유(32)의 끝단을 절단하면 제 1 타입 고정지그(40)에 의한 광섬유커플러가 완성된다.
다른 제작과정으로, 제 2 타입 고정지그(45)에 설치된 광섬유 커플러 제조장치를 이용한 광섬유 커플러 제작과정을 살펴본다.
제 2 타입 고정지그(45)를 사용한 제작과정은 제 1 타입 고정지그(40)를 사용한 제작과정의 전체 공정은 동일하며, 단 작업자에 의해 다수개의 광섬유가 꼬여지는 과정이 회전자(47)에 의해 자동으로 진행되는 것이 차이점이다.
이 과정을 설명하면, 제 2 타입 고정지그(45)의 정렬지지대(49)에 정렬된 다수개의 광섬유는 모터에 의하여 회전자(47)가 회전되면서 압착부(48)가 회전되어 꼬는 작업이 자동으로 이루어지며, 그 후 작업과정 또한 상기된 작업과정과 동일하게 이루어진다.
상기된 바와 같이 본 발명에 따른 광섬유 커플러 제조장치에서, 제 1 타입 고정지그(40)의 압착부(44)는 진공에 의하여 정렬된 광섬유를 광섬유 꼬임 작업 후 견고히 고정시키도록 하기 때문에 특성이 우수한 광섬유 커플러를 제조할 수 있도록 하는데 효과가 있다.
또한, 제 2 타입 고정지그(45)의 회전자(47)는 광섬유의 꼬임 작업을 자동화하므로서 신속정확하게 이루어질 수 있도록 하며 작업인력을 최소화할 뿐만아니라 제조시간을 크게 단축시키는데 효과가 있다.
뿐만아니라, 가열부(50)의 토치(62)에서 상기 토치(62)의 내부에 충진공간 (64)을 형성하므로서 흐르는 가스량에 상관없이 가스의 압력이 일정하게 유지되어서 충분하면서 안정된 열원을 제공할 수 있게 되어 특성이 우수한 광섬유 커플러를 제조할 수 있도록 하는데 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 다수개의 광섬유를 정렬시키고 광원부로부터 광검출부에 연결시킨 후 꼬여진 광섬유를 토치로 가열하면서 인장하여 인장된 부분을 패키지부에서 패키지하는 광섬유 커플러 제조장치에 있어서, 정렬된 또는 꼬여진 광섬유를 압착하여 고정하도록 한 압착부를 포함하며, 상기 압착부의 일측에는 상기 압착부를 회전시켜 정렬된 광섬유의 꼬임 작업을 자동으로 이루어지게 하기 위하여 회전되는 회전자가 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러 제조장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다수개의 광섬유는 상기 압착부의 일측에 설치된 진공부의 진공에 의해 정렬되는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다수개의 광섬유는 상기 압착부의 일측에 설치된 정렬지지대에 의해 정렬되는 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러 제조장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 토치는 공급된 가스가 안정되게 분출되도록 'ㄱ'자형으로 꺾임 부분에 소정 공간을 형성하여 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러 제조장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 광검출부로부터 광원을 검출하면서 제어부에 미리 저장된 데이터에 의하여 고정지그, 토치, 패키지부가 자동 제어되도록 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러 제조장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 패키지부는 패키지 작업을 위하여 인장된 광섬유측으로 이동시 안착되어 있는 보강패키지를 견고히 안착시키기 위하여 일측에 진공홀을 형성하여 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러 제조장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 패키지부는 일측에 패키지 작업시 에폭시의 빠른 경화를 위하여 가열장치가 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 광섬유 커플러 제조장치.
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