KR100443161B1

KR100443161B1 - 비정렬 접속 필터 제조방법

Info

Publication number: KR100443161B1
Application number: KR10-2002-0011975A
Authority: KR
Inventors: 홍영상
Original assignee: 주식회사 포앤티
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2004-08-04
Also published as: KR20030072781A

Abstract

본 발명은 광전송시스템에 사용되는 광감쇠 필터 제조기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비정렬 접속을 이용한 광감쇠 필터 제조방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 방법은, 제1 클래드와 제1 코어를 갖는 제1 광섬유와, 제2 클래드와 제2 코어를 갖는 제2 광섬유의 서로 연결할 부분을 열융착으로 서로 접속하되, 비정렬된 코아의 굴절방향을 제어하여 경사지게 연결함으로써 다단위의 감쇠량을 갖게 하는 광감쇠 필터를 제조하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 광섬유와 제2 광섬유의 비정렬 융착부분에 인덱스 매칭 오일을 도포하여 노이즈 특성을 개선할 수 있고, 상기 비정렬 융착부분에 홈을 형성하여 이 홈에 소정의 보호수지를 삽입할 수 있으며, 상기 비정렬 융착부분을 원통형 슬리브로 고정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 따라 제작된 광감쇠 필터는 넓은 범위의 광감쇠량을 제공할 수 있고, 반사손실, 광입력 세기, 광정밀도, 파장 의존성, 편광특성, 외부환경 특성 및 기계적 특성 등 시스템에서 요구하는 다양한 특성을 만족시킬 수 있으며, 양산성과 경제성을 향상시킬 수 있다.

Description

비정렬 접속 필터 제조방법{Method of manufacturing an non-alignment connection filter}

일반적으로, 광감쇠 필터는 첫째 두개의 광섬유를 소정 거리를 두고 이격시켜 배치하고 그 사이에 공기층을 형성시킴으로써 광신호를 감쇠시키는 방법과, 둘째 광섬유 사이에 광감쇠 필터를 삽입함으로써 광신호의 감쇠를 행하는 방법, 셋째 광섬유 자체에 감쇠를 주어 제작된 감쇠필터를 삽입하는 방법으로 제작된다.

그런데 첫번째 방법은 제1 광섬유로부터 방출된 광신호가 공기층을 통해 퍼지게 되어 신호의 일부만이 제2 광섬유로 입사되어 광감쇠가 일어나게 되는 데, 이때 제1 광섬유와 공기층 경계면에서 프레넬 반사가 발생되어 이것에 의한 반사손실이 약 14.4dB 정도이므로 실제 광시스템에 사용하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 프레넬 반사는 굴절율 차가 있는 두 물질을 광신호가 통과할 때 경계면에서 광신호의 일부가 반사되는 것으로, 광시스템에서 광원에 심한 오류를 발생시킬 수 있는 것이다.

두번째 방법은 제1 광섬유로부터 방출된 광신호가 광감쇠 필터를 통과해 감쇠되어 제2 광섬유로 입사되는 것으로, 광섬유의 반사손실을 줄이기 위해 경사 연마가 필요해 경사 연마공정의 수반에 따라 제조단가도 상승하고, 광감쇠 필터를 최소한의 두께로 제조하여도 감쇠되는 최소 감쇠량에는 제한이 생기기 때문에 더작은 감쇠량이 필요한 경우에는 사용할 수 없는 문제점이 있다.

세번째 방법은 광섬유 자체에 광감쇠 기능이 수반되어 첫번째 및 두번째의 광감쇠보다는 문제점이 적으나 광학적 특성조건을 만족하는 광입력 세기, 광정밀도, 파장 의존성이 떨어지며, 최소 광감쇠량에서 최대 광감쇠량까지 광감쇠를 행하는데 있어 아직 미흡하다. 또한 제조공정에 수반되는 원부자재(광감쇠필터)의 단가가 고가여서 현 광통신 부품시장의 제품단가에 비추어 볼 때 각 제조업체에서 제조단가가 상승하게 되는 문제점이 있다.

다른 한편, 비정렬 접속을 이용한 종래의 광감쇠 필터는 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 광섬유(12a,12b)를 서로 비정렬 접속하여 광감쇠가 일어나게 하는 것이다.

도 1을 참조하면, 제1 광섬유(12a)는 제1 클래드(14a)와 제1 코어(16a)로 이루어지고, 제2 광섬유(12b)는 제2 클래드(14b)와 제2 코아(16b)로 이루어져 융착부(18)에서 서로 융착된다. 이와 같이 2개의 광섬유(12a,12b)가 수직으로 융착 접속될 경우에는 신호가 역류될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 광섬유 코아의 비정렬 접속 기술을 커넥터 일체형 고정형 광감쇠기에 적용함으로써 시스템에서 요구하는 광감쇠량, 반사손실, 광입력세기, 광정밀도, 파장 의존성, 편광특성, 외부환경 특성 및 기계적 특성을 만족시킬 수 있으며, 양산성과 경제성을 향상시킨 비정렬 접속 필터 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 비정렬 접속 광감쇠 필터의 구조를 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 비정렬 접속 광감쇠 필터의 구조를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따라 노이즈 방지 특성을 갖는 비정렬 접속 광감쇠 필터의 구조를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 비정렬 접속 광감쇠 필터의 전체 구조도,

도 5는 본 발명에 따른 비정렬 접속 광감쇠 필터의 파장의존 특성을 도시한 그래프.

☞도면의 주요부분에 대한 부호의 설명☜

210: 제1 광섬유 220: 제2 광섬유

212,222: 클래드 214,224: 코어

230: 비정렬 융착부 240: 인덱스 매칭 오일

250: 홈 260: 원통형 슬리브

270: 제1 페룰 280: 제2 페룰

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 제1 클래드와 제1 코어를 갖는 제1 광섬유와, 제2 클래드와 제2 코어를 갖는 제2 광섬유의 서로 연결할 부분을 열융착으로 서로 접속하되, 비정렬된 코아의 굴절방향을 제어하여 경사지게 연결함으로써 다단위의 감쇠량을 갖게 하는 광감쇠 필터를 제조하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

일반적으로, 두 광섬유의 코아를 비정렬시키는 기술은 일반 열융착장치를 사용하여 쉽게 제조할 수 있고, 이러한 비정렬 열융착기술은 고정형 광감쇠기 제조에 응용할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 비정렬 접속 광감쇠 필터의 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따라 노이즈 방지 특성을 갖는 비정렬 접속 광감쇠 필터의 구조를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 비정렬 접속 광감쇠 필터의 전체 구조도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광감쇠 필터는 2개의 코아(214,224)를 비정렬시킨 후 열융착 접속기술로 접속하되, 비정렬된 코아(214,224)의 굴절방향(코어의 크기)을 제어하여 경사지게 접속한다. 여기서, 참조번호 210은 제1 광섬유를 나타내고, 212는 제1 광섬유의 클래드를 나타내며, 214는 제1 광섬유의 코아를 나타낸다. 참조번호 220은 제2 광섬유를 나타내고, 222는 제2 광섬유의 클래드를 나타내며, 224는 제2 광섬유의 코아를 나타낸다. 참조번호 230은 비정렬 융착부를 나타내고, 240은 인덱스 매칭 오일을 나타내며, 250은 홈, 260은 원통형 슬리브를 나타낸다.

한편, 본 발명에 따라 비정렬 코아를 접속할 때 y축과 x축의 기울기를 평행하게 맞춤으로써 광감쇠량 및 파장 의존성을 향상시키고, 노이즈를 방지하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 비정렬 융착부(230)에 인덱스 매칭 오일(240)을 도포한다. 이와 같이 인덱스 매칭 오일(240)을 도포함으로써 파장 변화에 따른 감쇠값의 변화폭을 줄일 수 있다. 이때, 각 구성 재료들의 굴절률을 살펴보면, 코아(214,224)가 1.47이고, 클래드(212,222)가 1.46이며, 인덱스 매칭 오일(240)이 1.46이다.

또한 본 발명에 따라 광섬유 코아 비정렬 열융착으로 제조된 감쇠필터는 도 4에 도시된 바와 같이, 두개의 광섬유(210,220)의 서로 대면하는 부분에 홈(250)을 형성하여 광섬유의 비정렬 열융착된 부분(230)이 안전하게 위치하도록 하는 것이바람직하다. 즉, 도 4를 참조하면 제1 광섬유(210)는 제1 페룰(270) 속에 있고, 제2 광섬유(220)는 제2 페룰(280) 속에 있는데, 두개의 광섬유(210,220)와 페룰(270,280)이 서로 만나는 부위에 홈(250)이 형성되어 있다.

그리고 두개의 서로 대면하는 부분에 형성된 홈(250)에 위치된 광섬유의 열융착된 부분의 손상을 방지하기 위하여 열경화성 수지나 기타 보호수지를 삽입한다.

더욱이 광섬유의 열융착된 부분은 외부 충격에 쉽게 손상될 수 있으므로 이 부분을 보호하기 위해 원통형 슬리브(260)로 고정한다. 원통형 슬리브(260)는 외부 하우징과 고정 및 키 맞춤(key adjustment)을 수행하기 위해 원통 바깥 외주면에 4개의 가이드 홈이 형성되어 있다.

이와 같은 본 발명의 기술을 따라 제조된 비정렬 접속 광감쇠기는 0.2dB에서 25dB에 이르는 넓은 범위의 감쇠량을 가질 수 있고, 사용 파장대역도 1240nm~1620nm이다. 그리고 반사손실은 PC 페룰의 경우 50dB 이상이고, APC 페룰의 경우 60dB 이상이며, 최대 광 입력파워는 200mW, 편광의존손실 0.2dB 이하이며, 감쇠정밀도는 감쇠량에 따라 다음 표 1과 같다.

감쇠량	감쇠 정밀도
0.2dB ~ 5dB	±0.5dB 이하
6dB ~ 10dB	±0.7dB 이하
11dB ~20dB	±1.0dB 이하
21dB ~25dB	±1.3dB 이하

도 5는 본 발명에 따른 비정렬 접속 광감쇠 필터의 파장 의존 특성을 도시한 그래프로서, 종축은 레벨을 나타내고 횡축은 파장을 나타낸다. 도시된 그래프와 같이 본 발명에 따른 광감쇠 필터는 1260 내지 1600nm에 이르는 전 파장 범위에서 레벨이 균일하여 감쇠량이 파장에 따라 변하지 않는 것을 알 수 있다.

또한 본 발명에 따라 제작된 광감쇠 필터의 온도의존 특성을 측정한 결과 다음 표 2와 같고, 고온처리 후 특성을 시험한 결과 다음 표 3과 같다.

종류	초기	온도사이클 시험 후	△IL	△RL
종류	감쇠량(IL)	반사량(RL)	△IL	△RL	감쇠량(IL)	반사량(RL)
5 dB	4.98	53	5.09	53	0.11	0
10 dB	10.45	52	10.48	53	0.03	1
15 dB	15.15	53	15.26	53	0.11	0
20dB	20.08	53	20.21	54	0.13	1
평균	0.10	0.5

종류	초기	고온처리 시험 후	△IL	△RL
종류	감쇠량(IL)	반사량(RL)	△IL	△RL	감쇠량(IL)	반사량(RL)
5 dB	5.25	54	5.29	55	0.04	1
10 dB	10.12	52	10.27	53	0.15	1
15 dB	15.24	52	15.38	52	0.14	0
20dB	20.55	53	20.62	54	0.07	1
평균	0.10	0.75

상기 표 2를 살펴 보면, 본 발명에 따라 제조된 각 광감쇠 필터는 온도 사이클 후에도 광감쇠량의 변화는 평균 0.15dB 이내이고, 역반사량 변화는 평균 1dB 이내로서 거의 특성이 변하지 않은 것을 알 수 있다. 또한 상기 표 3을 살펴보면, 고온처리에 따른 광감쇠량 변화는 0.15 dB 이내이고 역반사량 변화는 1dB 이내로서, 역시 고온 처리후에도 특성이 거의 변하지 않는 것을 알 수 있다.

다른 한편, 본 발명에 따라 제조된 광감쇠 필터의 편광손실 특성을 측정한 결과는 다음 표 4와 같고, 광입력 세기 특성을 시험한 결과 다음 표 5와 같다.

종류	광감쇠량	편광손실(PDL)
5 dB	5.23	0.045
10 dB	10.14	0.071
15 dB	15.29	0.109
20 dB	20.55	0.153

광입력세기	광감쇠량
광입력세기	5 dB용	10 dB용	15 dB용	20 dB용
0.1 mW	4.98	10.46	15.10	20.08
0.3 mW	4.95	10.45	15.15	20.05
1.0 mW	4.97	10.49	15.27	20.02
3.6 mW	5.14	10.42	15.23	19.97
11 mW	5.15	10.35	15.20	19.92
24 mW	5.12	10.33	15.21	19.95
변화폭	0.20	0.16	0.17	0.19

상기 표 4를 참조하면, 감쇠값의 증가에 따라 편광손실이 서서히 증가하는경향이 있는데, 이러한 경향은 광감쇠값 증가에 따라 비정렬 접속부분이 증가하는데 기인한다. 그리고 전체적으로 편광손실 특성은 0.15 dB 이내로서, 비정렬 접속 부분에서의 계면 상태가 양호한 것을 알 수 있다. 또한 상기 표 5를 참조하면, 광입력 세기의 증가에 따른 감쇠량 변화폭은 최대 0.2 dB 이내로서, 본 발명에 따른 광감쇠 필터는 광입력 세기의 증가에도 매우 안정된 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 제작된 광감쇠 필터는 온도 변화에 따른 광감쇠량의 변화는 평균 0.15dB 이내이고, 역반사량 변화는 평균 1dB 이내로서 온도 변화에 의해 특성이 거의 변하지 않고, 고온처리 후에도 거의 특성이 변하지 않는 우수한 온도특성을 갖고 있다. 또한 편광손실은 평균 0.15dB 이내로 광섬유 코아 비정렬 접속 부분에서의 계면상태 변화는 미비한 것으로 나타났고, 광입력 세기 증가에 따른 감쇠값의 변화폭은 최대 0.2dB 이내로 매우 안정적이며, 파장 의존 특성에 따른 파장변화 폭은 5dB, 10dB일 때 0.5dB 이내이고, 15dB일 때는 0.7dB 이내이며, 20dB 일 때는 1.0dB 이내의 변화폭을 갖고 있어 전반적으로 광감쇠량의 파장 특성이 양호한 것을 알 수 있다.

Claims

제1 클래드와 제1 코어를 갖는 제1 광섬유와, 제2 클래드와 제2 코어를 갖는 제2 광섬유의 서로 연결할 접속부분을 열융착으로 접속하여 비정렬 융착부를 형성하되,

상기 비정렬 융착부의 코어가 경사진 구조를 갖도록 함으로써 경사각도에 따라 다단위의 감쇠량을 갖게 하는 것을 특징으로 하는 비정렬 접속 필터 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 광섬유와 제2 광섬유의 비정렬 융착부에 인덱스 매칭 오일을 도포하여 노이즈 특성을 개선한 것을 특징으로 하는 비정렬 접속 필터 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 비정렬 융착부분에 홈을 형성하고, 이 홈에 소정의 보호수지를 삽입하는 것을 특징으로 하는 비정렬 접속 필터 제조방법.
제1항 내지 제3항에 있어서, 상기 비정렬 융착부를 원통형 슬리브로 고정하는 것을 특징으로 하는 비정렬 접속 필터 제조방법.