KR100588764B1 - 광섬유 정렬에 사용되는 접속 모듈 - Google Patents

광섬유 정렬에 사용되는 접속 모듈 Download PDF

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니혼 고꾸 덴시 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

각각 미리 결정된 반경(Rf)을 가진 제1 및 제2 광섬유(200, 300)의 단부를 광학적으로 상호 접속하는 접속 모듈(100)이 개시된다. 접속 모듈은 모두 실리콘으로 이루어진 제1 및 제2 플레이트(20, 30)를 구비한다. 제1 플레이트(20)에는 홈(22)이 형성되어 있다. 제2 플레이트(30)는 제1 플레이트(20) 위에 배치되어 홈(22)을 덮고 제1 및 제2 광섬유(200, 300)의 단부를 수용 및 정렬하는 통로(26)를 형성한다. 통로(26)는 반경(Ri)이 미리 결정된 반경(Rf)보다 0.5 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하의 미리 결정된 차(D)만큼 더 큰 내접원(28)을 갖는다.

Description

광섬유 정렬에 사용되는 접속 모듈{SPLICE MODULE FOR USE IN OPTICAL FIBER ALIGNMENT}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접속 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 접속 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 접속 모듈의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 3의 접속 모듈을 나타내는 분해 단면도이다.
도 5는 도 1의 접속 모듈의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 1의 접속 모듈의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 1의 접속 모듈에 포함된 제1 및 제2 플레이트의 조합을 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 1의 화살표 A 방향에 대한 확대도이며 광섬유의 통로의 내접원을 나타낸다.
도 9는 통로와 광섬유 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 접속 모듈에 광섬유를 삽입할 때의 힘의 측정의 설명에 이용되는 도면이다.
도 11은 도 10의 측정에 따른 결과이다.
도 12는 비교예로서 광섬유를 유리관에 삽입할 때의 힘의 측정의 설명에 이 용되는 도면이다.
도 13은 도 12의 측정에 따른 결과이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 본체 11 : 프레임부
12 : 베이스부 13 : 스톱퍼부
14, 15 : 돌기 16 : 레일부
17 : 기립부 18 : 실장부
20: 제1 플레이트 22 : 홈
26 : 통로 28 : 내접원
30 : 제2 플레이트 40 : 압착 덮개
41 : 상부 플레이트 42 : 측벽
43 : 개구 44 : 빔부
45, 46 : 리세스 47 : 수직 리세스
50 : 삽입 가이드 100 : 접속 모듈
200 : 제1 광섬유 300 : 제2 광섬유
본 발명은 광섬유 정렬에 사용되는 접속 모듈에 관한 것이다.
일본 특개평 제2002-48934호는 광섬유 정렬에 사용되는 접속 모듈을 개시하고 있다. 접속 모듈에는 기판 및 압착판(presser plate)이 있으며, 기판에는 미리 결정된 방향으로 각각 연장하는 다수의 홈이 형성되어 있다. 압착판은 기판 위에 배치되어, 광섬유의 단부를 각각 수용 및 정렬하기 위한 다수의 통로를 형성한다. 특히, 압착판에는 각각의 홈에 따라 배치되어 각 홈의 반대쪽 단부를 실질적으로 확대하는 다수의 안내부가 형성된다. 접속 모듈은 삽입 편이성을 제공할 수 있다.
일본 특개평 2001-201668호는 다른 광섬유용 접속 모듈을 개시하고 있다. 접속 모듈은 2개의 플레이트를 가지며, 하나에는 다수의 홈이 형성되어 있는 한편, 다른 하나는 그 위에 배치되어 홈을 광섬유의 수용 및 정렬을 위한 다수의 통로가 되게 한다.
그러나, 통로와 광섬유 사이의 적절한 관계에 관해서는 고려하지 않는다. 예를 들어, 일본 특개평 2002-48934호에 따른 접속 모듈은 각 통로의 단면의 면적이 너무 커서 정렬을 할 수 없기 때문에 광섬유의 정확한 정렬을 달성할 수 없다. 통로가 작은 단면을 갖는다면, 정렬 정확성은 높아지게 된다. 그러나, 광섬유를 접속 모듈에 삽입할 때의 부하도 커진다. 이는 통로의 단면이 부적절하게 작으면 접속 모듈이 상당수의 광섬유를 수용하는 것이 어려워진다는 것을 의미한다.
본 발명의 목적은 광섬유를 접속 모듈에 삽입할 때의 부하를 작게 하면서 광섬유의 정확한 정렬을 달성할 수 있는 접속 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 각각 미리 결정된 반경을 가진 제1 및 제2 광섬유의 단부를 광학적으로 상호 접속하는 접속 모듈에 적용할 수 있다. 접속 모듈은 미리 결정된 방향으로 연장하는 홈(22)이 적어도 하나 형성되어 있는 표면을 가진 제1 플레이트(20), 및 제1 플레이트의 표면에 배치되어 제1 및 제2 광섬유의 단부를 수용 및 정렬하는 통로를 형성하는 표면을 가진 제2 플레이트를 포함하며, 상기 통로는 상기 미리 결정된 방향에 수직인 평면에 내접원(28)을 갖고 있다. 본 발명에 따르면, 상기 내접원(inscribed circle)은 상기 미리 결정된 반경(Rf)보다 1.0 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하의 미리 결정된 차(D)만큼 더 큰 반경(Ri)을 갖는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유의 기계적인 접속 모듈(100)은 본체(10), 제1 및 제2 플레이트(20, 30), 압착 덮개(pressing lid)(40)를 포함한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본체(10)는 한 쌍의 프레임부(11)와 베이스부(12)를 포함한다. 프레임부(11) 각각은 Y 방향으로 연장하고 Y 방향에 수직인 X 방향으로 다른 프레임부(11)와 별도로 배치된다. 베이스부(12)는 프레임부(11) 사이에 X 방향으로 위치하여 그 사이를 연결한다.
도 2∼도 5를 참조하면, 각각의 프레임부(11)에는 Y 방향으로 프레임부(11)의 중앙에 위치하며 Y 방향에 수직인 평면에 프레임부보다 큰 단면을 갖는 스톱퍼부(13)가 설치된다. 일본 특개평 2002-48934호에서 설명하는 바와 같이, 이러한 접속 모듈(100)은 각각이 다수의 광섬유를 수용하는 한 쌍의 플러그 커넥터와 함께 사용된다. 프레임부(11)의 한쪽 단부는 스톱퍼부(13)가 플러그 커넥터의 인터페이스부에 부딪힐 때까지 플러그 커넥터에 삽입된다. 또한, 다른 플러그 커넥터는 스톱퍼부(13)가 상기 다른 플러그 커넥터의 인터페이스부에 부딪힐 때까지 프레임부(11)의 다른 단부를 수용한다. 따라서, 광섬유가 접속 모듈에 삽입되어 서로 접합되면, 플러그 커넥터는 스톱퍼부(13)에 대해 대칭적으로 배치된다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임부(11)에는 한 쌍의 돌기(14, 15)가 설치된다. 돌기(14)는 다른 돌기(15)와 Y 방향으로 떨어져 배치되어 대응하는 스톱퍼부(13)가 돌기(14, 15) 사이에 위치한다. 돌기(14, 15)는 다른 프레임부(11)의 대응하는 돌기(14, 15) 쪽으로 X 방향으로 돌출한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 베이스부(12)는 한 쌍의 레일부(16) 및 한 쌍의 기립부(standing-up portion)(17)를 구비한다. 레일부(16)는 베이스부(12)의 각 단부에 Y 방향으로 배치된다. 레일부(16) 각각은 X 방향으로 연장하며 베이스부(12)로부터 X 및 Y 방향에 수직인 Z 방향으로 위쪽으로 돌출한다. 기립부(17)는 X 방향으로 베이스부(12)의 다른 단부에 가깝게 X 방향으로 기립부(17)와 베이스부(12)의 각 단부 사이에 어느 정도 거리를 두고 배치된다. 기립부(17)는 Z 방향으로 베이스부(12)에서 위쪽으로 돌출한다. 레일부(16) 및 기립부(17)는 베이스부(12)에 제1 플레이트(20)를 수용하기 위한 실장부(18)를 형성한다. 도 2, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 기립부(17) 각각은 세 부분(17a-17c)으로 구성되며, 중앙부(17b)가 단부(17a, 17c)보다 약간 더 짧아 중앙부(17b)는 내려앉은 부분을 구성한다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 플레이트(20)는 거의 직사각형 판이고 실장부(18) 내에 수용되어 꼭 맞는 크기이다. 제1 플레이트(20)는 실리콘으로 이루어지지만 실리콘보다 단단한 다른 물질로 이루어질 수도 있다. 제1 플레이트(20)는 상부 표면(21) 및 실장부(18) 위에 설치되는 밑면을 갖고 있다. 상부 표면(21)에는 다수의 홈(22)이 형성된다. 홈(22)은 X 방향으로 배치된다. 각각의 홈(22)은 Y 방향으로 연장하며 Y 방향에 수직인 평면, 즉 XZ 평면에 V자형 단면을 갖는다. 제1 플레이트(20)는 홈(22)의 각 단부로 연속되는 경사진 에지(23, 24)를 갖는다. 도 2∼도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 플레이트(20)의 각각의 수직으로 연장하는 면(25)은 Y 방향에서 홈(22)을 볼 때 레일부(16)가 홈(22)을 가리지 않는 크기가 된다. 즉, 본체(10)의 레일부(16)는 제1 플레이트(20)의 수직으로 연장하는 면(25)보다 낮다.
도 2∼도 4를 참조하면, 제2 플레이트(30) 또한 거의 직사각형 판이며 제1 플레이트(20)에 대응하는 크기이다. 제2 플레이트(30) 또한 실리콘으로 이루어지지만 실리콘보다 단단한 다른 물질로 이루어질 수도 있다. 제2 플레이트(30)는 윗면 및 밑면(31, 32)을 갖고 있다. 제2 플레이트(30)의 밑면(32)은 수평면 부분(33) 및 경사진 에지(34, 35)를 갖고 있다. 경사진 에지(34, 35)는 X 방향으로 연장한다. 도 3 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 경사진 에지(34, 35)는 제2 플레이트(30)가 제1 플레이트(20) 상에 배치될 때 경사진 에지(23, 24)와 함께 광섬유의 삽입 가이드(50)를 형성한다.
본 실시예에서, 제2 플레이트(30)는, 도 3, 도 4 및 도 6으로부터 알 수 있듯이, 제2 플레이트(30)가 제1 플레이트(20)와 함께 본체(10)에 실장될 때 상부 표면(31)이 기립부(17)의 중앙부(17c)와 동일한 레벨로 배치되도록 특정한 높이를 갖는다. 즉, 제1 및 제2 플레이트(20, 30)의 Z 방향으로의 전체 높이는 기립부(17)의 중앙부(17c)의 높이와 같다.
도 1∼도 6에 나타낸 바와 같이, 압착 덮개(40)는 상부 플레이트부(41) 및 이 상부 플레이트부(41)에 설치된 한 쌍의 측벽부(42)를 갖는다. 측벽부(42)가 X 방향으로 상부 플레이트부(41)의 대향 에지에 형성되고 Z 방향으로 아래쪽으로 돌출하여, 압착 덮개(40)는 XZ 평면에 C자형 단면을 갖는다. 압착 덮개(40)는 본체(10)와 조립될 때, 압착 덮개(40)가 본체(10)의 프레임부(11)의 안쪽 면에 잘 맞는 X 방향의 크기를 갖는다. 측벽부(42)는 대응하는 프레임부(11)의 안쪽 면과 대응하는 기립부(17) 사이에 들어갈 수 있는 X 방향의 두께를 갖는다.
상부 플레이트부(41)는 개구(43)를 가지며, X 방향으로 개구(43) 상으로 연장하는 빔부(44)를 구비한다. 빔부(44)의 두께는 Z 방향으로 상부 플레이트부(41)보다 두꺼워 빔부(44)는 Z 방향으로 상부 플레이트부(41)를 넘어 아래쪽으로 돌출한다. 빔부(44)는, 도 6에 나타낸 바와 같이 결합된 상태에서 기립부(17)의 중앙부(17c)에 위치하며 제1 및 제2 플레이트(20, 30)를 고정시킨다.
측벽부(42) 각각은 리세스(45, 46)를 구비하고 있다. 리세스(45, 46)는, 도 2로부터 알 수 있듯이 측벽부(42)의 바깥쪽 면에 형성된다. 리세스(45)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 측벽(42)의 앞면 및 상부 플레이트부(41)의 윗면과 연결된다. 리세스(46)는 측벽(42)의 뒷면 및 상부 플레이트부(41)의 윗면과 연결된다. 측벽부(42)는 또한 리세스(46)와도 연결된 수직 리세스(47)를 구비하고 있다.
제1 및 제2 플레이트(20, 30)가 실장부(18)에 실장된 후, 압착 덮개(40)의 전단이 돌기(14)의 뒷면에 대응하도록 압착 덮개(40)가 배치되는 한편, 수직 리세스(47)는 다른 돌기(15)를 수용한다. 압착 덮개(40)가 아래쪽으로 눌려 Y 방향으로 전방 이동하면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 돌기(14, 15)는 리세스(45, 46)에 각각 맞물려 끼워진다. 이때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 플레이트(20, 30)는 본체(10)와 압착 덮개(40) 사이에 걸려 고정된다. 도 1, 도 2 및 도 5로부터 알 수 있듯이, 본체(10), 제1 및 제2 플레이트(20, 30), 압착 덮개(40)는 접속 모듈(100)에 분리할 수 있게 조립된다. 따라서, 접속 모듈(100)은 분해될 수 있고, 홈(22)을 청소할 수 있다.
도 7∼도 9에 나타낸 바와 같이, 제2 플레이트(30)가 제1 플레이트(20) 위에 배치된 상태에서, 제2 플레이트(30)가 홈(22)을 덮고 광섬유의 단부를 수용 및 정렬하기 위한 다수의 통로(26)가 형성된다. 통로(26) 각각은 Y 방향으로 연장하고 XZ 평면에 폐쇄 단면을 갖는다. 이 실시예에서, 통로(26)의 단면은 반경이 Ri인 내접원을 갖는 삼각형이다. 광섬유(200, 300)는 Rf의 반경을 갖기 때문에, 반경(Ri)과 반경(Rf) 사이에 차(D)가 있다. 차(D)는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 중요한 파라미터이며 0.5 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하의 미리 결정된 범위에 속한다. 차(D)가 미리 결정된 범위 내에 있으면, 광섬유를 통로(26)에 삽입하기 위한 힘(FI)은 0.1 N을 초과하지 않는다. 따라서, 접속 모듈(100)은 뛰어난 삽입 편의성을 갖는다. 또한, 차(D)는 1.0 ㎛보다 크지 않기 때문에, 접속 모듈(100)은 광섬유에 대한 우수한 배치 정확성을 갖는다.
상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 실리콘의 경도는 광섬유를 구성하는 물질의 경도(hardness)보다 그렇게 작지는 않고 제1 플레이트(20) 상에 정확한 홈(22)을 형성하는 것이 쉽기 때문에, 제1 및 제2 플레이트(20, 30)에는 실리콘이 바람직한 물질이다. 이 실시예에서, 홈(22)의 형성은 에칭 처리에서 실행된다. 경도 면에서 지르코니아 또는 알루미나가 제1 및 제2 플레이트(20, 30)의 물질로서 사용되기도 한다.
이제, 본 실시예의 접속 모듈의 효과에 대해 도 10∼도 13을 참조하여 설명한다. 도 10 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 광섬유(200, 300) 쌍이 통로(26) 및 유리관(400)의 홀(401)에 각각 삽입되고, 삽입시의 삽입력(FI)이 측정되었다. 도 11 및 도 13은 각각 도 10 및 도 12의 측정에 따른 결과를 나타낸다. 도 11 및 도 13에서, 그래프의 세로좌표는 삽입력(FI)이고, 그래프의 가로좌표는 샘플 수이다.
도 11에서, 검정색 마름모꼴은 각각 광섬유(200, 300)와 내접원(28)과의 차(D)가 0.5 ㎛인 조건(도 9도 참조) 하에 필요한 삽입력(FI)을 나타낸다. 검정색 사각형은 각각 차(D)가 1 ㎛인 경우에 필요한 삽입력(FI)을 나타낸다. 차(D)가 0.5 또는 1 ㎛인 경우에 광섬유(200, 300)는 0.1 N 미만의 삽입력으로 홈에 삽입될 수 있다는 것이 분명해졌다.
한편, 차(D)가 0.5 ㎛인 경우에 삽입력(FI)은 0.2 N 필요하였다(도 13). 0.1 N 미만의 낮은 삽입력(FI)에 대해서는 2개의 광섬유(200, 300)를 접속하기 위한 유리관(400)에 따라 최소 1 ㎛의 차(D)가 필요하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 광섬유를 접속 모듈에 삽입할 때의 부하를 작게 하면서 광섬유의 정확한 정렬을 달성할 수 있는 접속 모듈을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 각각 미리 결정된 반경(Rf)을 가진 제1 및 제2 광섬유(200, 300)의 단부를 광학적으로 상호 접속하는 접속 모듈(100)로서,
    미리 결정된 방향으로 연장하는 홈(22)이 적어도 하나 형성되어 있는 표면(21)을 가진 제1 플레이트(20); 및
    상기 제1 플레이트(20)의 표면(21) 위에 배치되어 상기 제1 및 제2 광섬유(200, 300)의 단부를 수용 및 정렬하는 통로(26)를 형성하는 표면(32)을 가진 제2 플레이트(30)를 포함하고,
    상기 통로(26)는 상기 미리 결정된 방향에 수직인 평면에 반경(Ri)이 상기 미리 결정된 반경(Rf)보다 1.0 ㎛ 이하의 미리 결정된 차(D)만큼 더 큰 내접원을 가지며,
    본체(10) 및 압착 덮개(40)를 더 포함하며,
    상기 본체(10)는 상기 제1 플레이트(20)를 실장하는 실장부(18) 및 돌기(14, 15)를 가지며, 상기 압착 덮개(40)에는 상기 돌기(14, 15)와 맞물려 끼워지는 리세스(45, 46)가 형성되는 한편, 상기 제1 및 제2 플레이트(20, 30)가 상기 본체(10)와 상기 압착 덮개(40) 사이에 걸려 고정되는 접속 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 미리 결정된 차는 0.5 ㎛ 와 1.0 ㎛ 사이의 크기인 접속 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 홈(22)은 V자형 단면을 갖는 접속 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 통로(26)는 상기 미리 결정된 방향에 수직인 평면에 폐쇄 단면을 갖는 접속 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플레이트(20, 30)는 실리콘의 경도와 동일하거나 더 높은 특정 경도를 갖는 접속 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 및 제2 플레이트(20, 30)는 실리콘으로 이루어진 접속 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 홈(22)은 에칭 처리에 의해 형성되는 접속 모듈.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 본체(10)는 한 쌍의 프레임부(11) 및 베이스부(12)를 포함하고;
    프레임부(11) 각각은 상기 미리 결정된 방향으로서 제1 방향으로 연장하고 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 다른 프레임부(11)와 별도로 배치되며, 상기 프레임부(11)에 상기 돌기(14, 15)가 설치되어 상기 프레임부(11) 사이로 돌출하고;
    상기 베이스부(12)는 상기 제2 방향으로 프레임부(11) 사이를 연결하며 상기 실장부(18)가 설치되고;
    상기 압착 덮개(40)는 상부 플레이트부(41) 및 측벽부(42)를 갖고;
    상기 상부 플레이트부(41)는 상기 제2 방향으로 대향 단부를 가지며;
    상기 측벽부(42)는 상기 상부 플레이트부(41)의 대향 단부로부터 상기 제1 및 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 상기 베이스부(12)를 향해 돌출하며, 상기 측벽(42)은 각각 바깥쪽 면을 갖고, 상기 리세스(45, 46)가 상기 측벽(42)의 바깥쪽 면에 형성되는 접속 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 측벽(42)의 바깥쪽 면은 각각의 프레임부(11)와 접촉하는 한편, 상기 돌기(14, 15)는 상기 리세스(45, 46)와 맞물리는 접속 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 상부 플레이트부(41)에는 개구(43)가 형성되며 빔부(44)가 설치되고;
    상기 빔부(44)는 상기 제2 방향으로 상기 개구(43) 위로 연장하여 상기 상부 플레이트부(41)를 넘어 상기 제3 방향으로 상기 베이스부(12)를 향해 돌출하며;
    상기 베이스부(12)에는 상기 제2 방향으로 서로 떨어져 배치되며 상기 베이 스부(12)에서 상기 상부 플레이트부(41)를 향해 상기 제3 방향으로 돌출하는 2개의 기립부(17)가 형성되며, 상기 기립부(17)는 상기 빔부(44)와 접촉하게 되는 한편, 상기 빔부(44)와 상기 베이스부(12) 사이에 상기 제1 및 제2 플레이트(20, 30)가 배치되어 고정되는 접속 모듈.
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