KR100620569B1 - 유전기둥을 이용한 광 결합 방법 및 광결합부 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광발신기(4)의 광신호를 수광기(5)로 전송하는 다수 광도파로(2) 사이에서 광신호를 전송하는 광결합부(1)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 광도파로(2)의 출력광도파로(6) 끝단면을 곡면으로 형성하고, 광출력 방향으로 투광이 가능한 원통형 구조물인 집광부(8)를 구비하여, 광도파로(2)에서 전송되는 광신호가 수평ㆍ수직 성분으로 각각 집광되어 광신호 손실없이 전송하도록 하는 유전기둥을 이용한 광 결합 방법 및 광결합부(1)를 제공한다.

광도파로, 광결합부

Description

유전기둥을 이용한 광 결합 방법 및 광결합부{Optical coupling method and coupler using dielectric cylinder}

도 1은 종래 기술에 따른 광도파로(100)에서 광신호 전송에 대한 개략적인 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 광도파로(2)의 광결합부(1)에 대한 개략적인 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 광도파로(2)의 광결합부(1)에 대한 일 실시예 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 광도파로(2)의 광결합부(1)에 대한 다른 실시예 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1 : 광결합부 2 : 광도파로

3 : 기판 4 : 광발신기

5 : 수광기 6 : 출력광도파로

7 : 입력광도파로 8 : 집광부

9 : 곡면부

본 발명은 유전기둥을 이용한 광 결합 방법 및 광결합부에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광신호를 전송하는 광도파로의 끝단을 곡면으로 형성하고, 광신호 진행로인 광전송로에 원통형 구조물을 구비하여, 광신호가 집광되어 광신호 손실을 방지하는 유전기둥을 이용한 광 결합 방법 및 광결합부에 관한 것이다.

일반적으로 광통신 또는 광PCB 등에 이용되는 광도파로의 광신호는 빛을 이용한 광신호에 의한다. 이때 빛의 성질은 입자성과 파동성으로 구별되나, 광도파로에서 광전송은 에너지체인 빛 입자에 대한 성질로 살펴볼 수 있다. 즉 도 1에 도시된 바와 같이, 입자(n)는 진행방향(r)에 대해 수직방향(a),수평방향(b), 종축방향(c)으로 구분되며, 수직방향(a)과 수평방향(b)인 도파로의 측면벽과 계속 부딪히며 종축방향(c)으로 진행한다. 이때 수직방향(a)과 수평방향(b)으로 도파로와의 충돌에도 빛의 에너지가 급격하게 감소하지 않는 것은 빛의 반사에 대한 에너지 감소가 거의 없도록 광도파로를 구비하였기 때문이다. 따라서 수직방향(a)과 수평방향(b)의 성분을 계속 보유한 상태에서 종축방향(c)의 성분 크기만큼 전진한다. 사실상 길다란 광도파로 내에서 이동하는 빛 입자는 수직방향(a)과 수평방향(b)의 크기 보 다 종축방향(c)의 크기가 훨씬 큰 빛을 이용하기 때문에 신호전송에 유용하다.

이와 같이 도파로 내에서 이동하는 빛 입자(n1)는 광결합되는 광도파로의 끝단에서, 출력광도파로(100)와 입력광도파로(200) 사이의 거리(d)에 대해, 실제 진행방향(r1)의 수직방향(a1)과 수평방향(b1) 성분에 의해 빛 입자(n1)가 외부로 이탈되기 전에, 종축방향(c1) 성분에 의해 입력광도파로(200)로 빛이 전달되어야 한다. 그러나 신호 전송용 빛의 입자 일부는 출력광도파로(100)의 외측에 위치되어, 거리(d)에 비해 수직방향(a1)과 수평방향(b1)으로 이동하여, 입력광도파로(200)로 전송되지 않고, 외부로 이탈되는 문제점이 있다.

이와 같은 광결합 시 출력광도파로(100)를 이용한 광신호 전송에 있어, 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 출력광도파로(100)와 입력광도파로(200) 사이에 도시되지 않은 광학용 렌즈를 구비하는 방법과, 최소한의 손실로 광신호가 전송되도록 도파로의 광정렬을 수동으로 하는 방법이 있다. 그러나 이와 같은 방법들은 미소 광소자의 경우에는 제작상의 난제, 고비용의 비생산성 및 미소 광소자에서 정렬의 난제 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광발신기의 광신호를 수광기로 전송하는 다수 광도파로 사이의 광결합부에 있어서, 출력광도파로 끝단면을 곡면부로 형성하고, 광전송 방향으로 투광이 가능한 원통형 구조물인 집광부를 구비하여 광도파로에서 전송되는 광신호가 수평ㆍ수직 성분으로 각각 집광되어 손실없이 광신호를 전송할 수 있도록 한 유전기둥을 이용한 광 결합 방법 및 광결합부를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광도파로의 출력광도파로에서 발신된 광신호가 입력광도파로에서 수신되어 광신호를 전송하는 광결합부를 이용하여 광 결합을 행하는 방법에 있어서, 상기 출력광도파로에서 광신호를 수평 집광하여 발신하며, 상기 출력광도파로와 입력광도파로 사이의 광전송로에 구비된 집광부에서 광신호를 수직 집광한 후 다시 발신하여, 상기 입력광도파로에 수평 및 수직 집광된 광신호가 수신되도록 한 유전기둥을 이용한 광 결합 방법을 제공한다.

그리고 상기 집광부는 피복이 제거된 유전기둥인 원통형 광섬유로 구비하고, 상기 출력광도파로는 끝단면이 곡면인 곡면부를 형성하며, 상기 곡면부는 외측으로 돌출된 곡면 또는 내측으로 오목한 곡면으로 형성된 유전기둥을 이용한 광 결합 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 실시로는 광도파로의 출력광도파로에서 발신된 광신호가 입력광도파로에서 수신되어 광신호를 전송하는 광결합부에 있어서, 상기 출력광도파로와 상기 입력광도파로 사이의 광전송로에 투광이 가능한 원통형 유전기둥인 집광부를 구비한 유전기둥을 이용한 광결합부를 제공한다.

그리고 상기 출력광도파로는 끝단면이 곡면인 곡면부를 형성하고, 상기 출력광도파로는 광신호가 수평집광되도록 수평방향으로 곡면을 형성한 유전기둥을 이용한 광결합부를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시로는 기판 상에 광발신기, 수광기 그리고 광도파로를 구비하여, 상기 광도파로의 출력광도파로와 입력광도파로 사이의 광신호를 전송하는 광결합부에 있어서, 상기 출력광도파로 일측 끝단의 광출력 방향인 광전송로에 투광이 가능한 원통형 구조물인 집광부를 구비한 유전기둥을 이용한 광결합부를 제공한다.

그리고 상기 집광부는 피복이 제거된 원통형 광섬유로 구비하고, 상기 집광부가 위치되는 상기 기판에 "V"자 모양의 V홈을 형성하며, 상기 출력광도파로 끝단면이 곡면인 곡면부를 형성하고, 상기 곡면부가 외측으로 돌출된 곡면 또는 내측으로 오목한 곡면으로 형성한 유전기둥을 이용한 광결합부를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 광도파로(2)의 광결합부(1)에 대한 개략적인 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 광도파로(2)의 광결합부(1)에 대한 일 실시예 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 광도파로(2)의 광결합부(1)에 대한 다른 실시예 사시도를 나타낸 것이다.

즉 본 발명에 따른 광도파로(2)의 광결합부(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적으로 광통신용 광도파로 또는 기판(3)에서 광발신기(4)의 광신호를 광도파로(2)에 의해 수광기(5)로 전송하며, 출력광도파로(6)와 입력광도파로(7) 등을 구비하여 광신호가 전송되도록 구비한다.

이때 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(3) 상에 출력광도파로(6)와 입력광도파로(7) 사이의 광전송로에 집광부(8)를 구비하였으며, 출력광도파로(6)의 출력 끝단면은 일정 곡면이 유지되도록 형성된 곡면부(9)를 구비하였다. 즉 출력광도파로(6)의 출력 끝단면의 평단면을 반원으로, 그리고 측단면을 직각면으로 형성하여, 출력광도파로(6)의 출력 광신호가 수평방향에 대해 중앙으로 수평집광(P)되도록 하였다. 그리고 수평집광(P)된 광신호가 다시 원통형으로 형성된 유전기둥인 집광부(8)의 일측 원통면에 입사되어, 집광부(8)를 통과한 광신호가 다시 수직방향에 대해 중앙으로 수직집광(V)되도록 하였다.

따라서 광신호는 출력광도파로(6)의 곡면부(9)에 의해 수평집광(P)된 후, 다시 집광부(8)에 의해 수직집광(V)되어, 결국 출력광도파로(6)의 진행방향의 중앙에 집광된 상태에서 입력광도파로(7)에 광손실없이 전송되도록 하였다. 그리고 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 출력광도파로(6)의 광 출력면인 끝단면을 곡면으로 형성하되, 외측으로 돌출되거나 또는 내측으로 오목한 곡면을 형성하도록 하여, 각각의 알맞은 환경 조건에 맞게 선택하도록 함이 바람직하다.

이와 같이 구비된 본 발명에 있어서, 수직집광(V)의 특성이 양호하도록 하기 위하여, 집광부(8)를 출력광도파로(6) 일측 끝단의 광출력 방향인 광전송로에, 투광이 가능한 원통형 구조물 형태로 구비하며, 특히 피복이 제거된 광섬유로 구비함이 바람직하다. 또한 원통형 집광부(8)의 광정렬 특성이 양호하도록 하기 위하여, 기판(3) 상에 "V"자 모양으로 형성된 V홈(10)을 구비하였다. 이처럼 "V"자 모양인 V홈(10)을 형성하여 제작하면, 정밀도는 1um 정도 이내가 되어, 오차는 거의 무시해도 되는 수준으로 낮출 수 있어, 출력광도파로(6), 입력광도파로(7) 및 집광부(8) 사이의 광정렬에 따른 오차는 무시해도 되는 수준이 된다.

이와 같이 구비된 본 발명에서 집광부(8)를 원통형으로 형성하였기 때문에 출력광도파로(6) 및 입력광도파로(7)를 다수 구비하여 하나의 집광부(8)에 적용할 수 있어, 다수의 광신호 전송이 요구되는 광PCB에서의 광신호 특성을 양호하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 신호전송이 단순화되며, 회로 구성이 간결하게 된다.

이상에서와 같이 구비된 본 발명에 의하면, 본 발명은 광도파로(2)의 출력광도파로(6)에서 발신된 광신호가 입력광도파로(7)에서 수신되어 광신호를 전송하는 광결합부(1)에 있어서, 상기 출력광도파로(6)에서 광신호를 수평 집광하여 발신하며, 상기 출력광도파로(6)와 입력광도파로(7) 사이의 광전송로에 구비된 집광부(8)에서 광신호를 수직 집광한 후 다시 발신하여, 입력광도파로(7)에서 수평 및 수직 집광된 광신호가 수신되도록 구비한 유전기둥을 이용한 광 결합 방법을 제공하는 것이다. 그리고 이때 상기 집광부(8)는 피복이 제거된 유전기둥인 원통형 광섬유로 구비하고, 상기 출력광도파로(6)는 끝단면이 곡면인 곡면부(9)를 형성하며, 상기 곡면부(9)는 외측으로 돌출된 곡면 또는 내측으로 오목한 곡면을 형성하도록 하였다.

그리고 다른 실시예로는 광신호 전송에 따른 광통신에 대한 것으로, 광도파로(2)의 출력광도파로(6)에서 발신된 광신호가 입력광도파로(7)에서 수신되어 광신호를 전송하는 광결합부(1)에 있어서, 상기 출력광도파로(6)와 상기 입력광도파로(7) 사이의 광전송로에 투광이 가능한 원통형 유전기둥인 집광부(8)를 구비한 유전기둥을 이용한 광결합부(1)를 제공하도록 하였다. 그리고 이때 상기 출력광도파로(6)는 끝단면이 곡면인 곡면부(9)를 형성하고, 특히 광신호가 수평집광되도록 수평방향으로 곡면을 형성하도록 하였다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예로는 광통신 및 광PCB에 대한 것으로, 기판(3) 상에 광발신기(4), 수광기(5) 그리고 광도파로(2)를 구비하여, 상기 광도파로(2)의 출력광도파로(6)와 입력광도파로(7) 사이의 광신호를 전송하는 광결합부(1)에 있어서, 상기 출력광도파로(6) 일측 끝단의 광출력 방향인 광전송로에 투광이 가능한 원통형 구조물인 집광부(8)를 구비한 광도파로(2)의 광결합부(1)를 제공하도록 하였다. 그리고 이때 상기 집광부(8)는 피복이 제거된 원통형 광섬유로 구비하고, 상기 집광부(8)가 위치되는 상기 기판(3)에 "V"자 모양의 V홈(10)을 형성하며, 상기 출력광도파로(6) 끝단면이 곡면인 곡면부(9)를 형성하고, 상기 곡면부(9)가 외측으로 돌출된 곡면 또는 내측으로 오목한 곡면으로 형성하도록 하였다.

이상에서와 같은 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하며, 본 발명의 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

상기와 같이 구비된 본 발명은 광발신기의 광신호를 수광기로 전송하는 다수 광도파로 사이에서 광신호를 전송하는 광결합부에 있어서, 출력광도파로 끝단을 곡면부로 형성하고, 광출력 방향인 광전송로에 투광이 가능한 원통형 구조물인 집광부를 구비하여 광도파로에서 전송되는 광신호가 수평ㆍ수직 성분으로 각각 집광되어 전송되는 광신호가 손실되지 않는 등의 효과가 있다.

Claims (11)

1. 광도파로(2)의 출력광도파로(6)에서 발신된 광신호가 입력광도파로(7)에서 수신되어 광신호를 전송하는 광결합부(1)를 이용하여 광 결합을 행하는 방법에 있어서,

   상기 출력광도파로(6)에서 광신호를 수평 집광하여 발신하며,

   상기 출력광도파로(6)와 입력광도파로(7) 사이의 광전송로에 구비된 집광부(8)에서 광신호를 수직 집광한 후 다시 발신하여,

   상기 입력광도파로(7)에 수평 및 수직 집광된 광신호가 수신되도록 한 것을 특징으로 하는 유전기둥을 이용한 광 결합 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 집광부(8)는 피복이 제거된 유전기둥인 원통형 광섬유로 된 것을 특징으로 하는 유전기둥을 이용한 광 결합 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 출력광도파로(6)는 끝단면이 곡면인 곡면부(9)를 갖는 것을 특징으로 하는 유전기둥을 이용한 광 결합 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 곡면부(9)는 외측으로 돌출된 곡면 또는 내측으로 오목한 곡면 중 어느 한 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 유전기둥을 이용한 광 결합 방법.
5. 광도파로(2)의 출력광도파로(6)에서 발신된 광신호가 입력광도파로(7)에서 수신되어 광신호를 전송하는 광결합부(1)에 있어서,

   상기 출력광도파로(6) 일측 끝단의 광출력 방향인 광전송로에 투광이 가능한 원통형 유전기둥인 집광부(8)가 구비되며, 상기 출력광도파로(6)는 끝단면이 곡면인 곡면부(9)를 갖는 것을 특징으로 하는 유전기둥을 이용한 광결합부.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 집광부(8)는 피복이 제거된 원통형 광섬유로 된 것을 특징으로 하는 유전기둥을 이용한 광결합부.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 5항에 있어서,

   상기 집광부(8)가 위치되는 기판(3)에 "V"자 모양의 V홈(10)을 형성한 것을 특징으로 하는 유전기둥을 이용한 광결합부.
10. 삭제
11. 제 5항에 있어서,

    상기 곡면부(9)가 외측으로 돌출된 곡면 또는 내측으로 오목한 곡면 중 어느 한 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 유전기둥을 이용한 광결합부.

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