KR100783582B1 - 광신호 접속부 및 광신호 접속부의 초점거리 조절방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 출력광도파로(D1)의 광신호를 입력광도파로(D0)로 전송하는 광신호 접속부(1)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학적 특성이 양호한 기판(3)의 상측면에 원통형 실린더(4)를 구비하고, 상기 실린더(4) 내에 광학적 특성이 양호한 액상의 유체렌즈(2)를 구비하며, 상기 기판(3)의 저면에 원환형 전극(5)을 구비하여, 상기 전극(5)에 전원이 인가되어 발생되는 전기장에 의하여 상기 유체렌즈(2)가 일정 곡률의 곡면을 형성한 전기습윤에 의한 가변초점 유체렌즈 및 초점거리 조절방법에 관한 것으로, 광신호를 전송하는 광신호 접속부(1)에 초점거리가 변화되는 유체렌즈(2)를 구비하여 분산되지 않고 알맞은 초점을 구현하도록 하였다.

기판, 광도파로, 유체렌즈, 전기습윤

Description

광신호 접속부 및 광신호 접속부의 초점거리 조절방법{Optical Signals Connector and Focal length Adjusting Method of the same}

도 1은 종래기술에 따른 광신호 접속부(1)의 개략적인 실시 예시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 가변초점 유체렌즈(2)를 구비한 광신호 접속부(1)의 개략적인 실시 예시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 가변초점 유체렌즈(2)에 전원을 인가하지 않은 상태의 정면에 대한 일부 절개 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 가변초점 유체렌즈(2)에 전원을 인가한 상태의 정면에 대한 일부 절개 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 가변초점 유체렌즈(2)를 구비한 광신호 접속부(1)의 저면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 초점거리 조절방법에 대한 흐름도를 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1 : 광신호 접속부 2 : 유체렌즈

3 : 기판 4 : 실린더

5 : 전극

D1, D2, D3 : 출력광도파로

D0 : 입력광도파로 F1 : 집광부

L1, L2, L3 : 유체렌즈부

본 발명은 전기습윤에 의한 가변초점 유체렌즈 및 초점거리 조절방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기습윤 효과에 의한 것으로, 인가되는 전기장에 따라 곡률이 변화하는 곡면을 구현한 유체렌즈에 의해 알맞은 광신호 초점거리로 조절하여 광신호 전송이 원활하도록 하는 전기습윤에 의한 가변초점 유체렌즈 및 초점거리 조절방법에 관한 것이다.

일반적으로 이용되는 다양한 멀티미디어 분야 및 통신 분야의 발달로 멀티미디어 기기 및 통신 기기들은 점점 고정밀화 된다. 즉 이동통신 단말기, 소형 디지털 카메라, 자동 카메라 및 MP3가 탑재된 이동통신 단말기 그리고 장단거리 및 위성 통신을 위한 전송기기 등이 이에 해당된다. 이러한 첨단기기들의 크기는 점점 작아져서, 고정밀화 및 초소형화의 요구는 점점 커지고 있다. 이러한 고정밀, 초소 형에 있어서 신호 전송은 기존의 전기적 신호로는 한계가 있어, 점점 광신호를 이용하는 미소 광학계로의 전환이 빠르게 진행되고 있다. 이러한 미소 광학계를 이용한 광신호 전송에 있어서, 신호의 안전성 및 신호 전송 시간 단축은 기존의 전기적 신호의 한계를 극복하고 있다.

그러나 이러한 미소 광학의 광신호 전송에 있어서 극복해야 할 부분은 광신호 접속부에 관한 것으로, 광신호 발신기, 광신호 수신기 그리고 각 도파로간에 광신호 전송을 담당하는 부분인, 광신호 접속부의 안정은 바로 광신호 전송의 안정과도 직결된다.

특히 미소 광학의 광신호 전송은 크기가 아주 작은 소자를 이용하기 때문에, 광신호 접속부를 설치할 때 또는 기기에 장착하여 사용할 때에는 처음 설계된 바와 다른 변화가 요구될 수 있다. 즉 도 1에 도시된 바와 같이, 여러 개의 출력광도파로(E1, E2, E3)로부터 전송되는 광신호를 집광하기 위하여 출력광도파로(E1, E2, E3)의 끝단에 고체렌즈(M1, M2, M3)를 구비하여, 출력광도파로(E1, E2, E3)로부터 전송되는 광신호가 입력광도파로(E0)의 집광부(F0)에 집광되어 광신호가 전송된다. 그러나 설계치와 다르게 설치되거나 또는 기기 사용중의 변동 등에 의해 각 출력광도파로(E1, E2, E3)로부터 전송되는 광신호의 초점거리(G1, G2, G3)가 변화되며, 이때 미소광학계인 고체렌즈(M1, M2, M3)의 초점거리(G1, G2, G3)를 변화시킬수 없으므로 결국 각 광신호가 집광부(F0)로 모이지 않으며, 이로 인해 광신호가 분산되어 광신호가 전송되지 않는 등의 문제점이 발생된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 출력광도파로의 광신호를 입력광도파로로 전송하는 광신호 접속부에 있어서, 광학적 특성이 양호한 기판의 상측면에 원통형 실린더를 구비하고, 상기 실린더 내에 광학적 특성이 양호한 액상의 유체렌즈를 구비하며, 상기 기판의 저면에 원환형 전극을 구비하여, 상기 전극에 전원이 인가되어 발생되는 전기장에 의하여 상기 유체렌즈가 일정 곡률의 곡면을 형성하는 전기습윤에 의한 가변초점 유체렌즈 및 초점거리 조절방법에 관한 것으로, 광신호를 전송하는 광신호 접속부의 초점거리가 변화되는 유체렌즈에 의해 분산되지 않고 알맞은 초점을 구현하며, 특히 여러 광신호 전송에 대해 각각의 광신호 초점을 알맞게 하여 광신호 전송이 원활하도록 하는데 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 출력광도파로의 광신호를 입력광도파로로 전송하는 광신호 접속부에 있어서, 상기 출력광도파로의 광전송로에 구비된 기판과, 상기 기판의 상측면에 구비되어 내측으로 광신호를 전송하는 원통형 실린더와, 상기 실린더 내에 구비되어 광신호를 전송하는 액상의 유체렌즈와, 상기 기판의 저면에 구비되어 컨트롤러에 의해 제어되는 전극을 구비하여, 상기 전극에 전원이 인가되어 발생되는 전기장에 의하여 상기 유체렌즈가 일정 곡률의 곡면을 형성하는 전기습윤에 의한 광신호 접속부의 가변초점 유체렌즈를 제공한다.

본 발명의 다른 실시로는 출력광도파로의 광전송로에 초점거리 조절용 유체렌즈를 일측에 구비한 기판을 위치하고, 기판의 타측에 구비되어 전기장을 발생하는 전극이 컨트롤러에 제어되도록 설치하는 설치 단계와, 상기 유체렌즈의 초점거리를 조절하기 위하여 상기 출력광도파로에서 광신호를 발신하는 광신호 발신 단계와, 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 전극에 전기를 인가하여 발생되는 전기장에 의해 유체렌즈의 표면을 곡면으로 형성하는 곡면형성 단계와, 곡면을 형성한 유체렌즈를 통과한 광신호의 초점을 검출하는 검출단계와, 검출된 광신호 초점 정보에 따른 컨트롤러에 의한 전기장 변화로 유체렌즈의 곡면 곡률을 변화하여 초점거리를 조절하는 보정 단계에 의해, 상기 출력광도파로에서 발신된 광신호가 입력광도파로로 전송되도록 구비한 전기습윤에 의한 광신호 초점거리 조절방법을 제공한다.

또한 상기 전극은 동심원을 이루는 전극2를 다수 구비하고, 상기 보정 단계는 다수 구비된 상기 전극과 전극2에 의해 광신호 초점을 보정하며, 그리고 상기 기판은 광학적 특성이 양호한 기판으로 구비하고, 상기 유체렌즈는 광학적 특성이 양호한 렌즈로 구비한 전기습윤에 의한 광신호 초점거리 조절방법을 제공한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 가변초점 유체렌즈(2)를 구비한 광신호 접속부(1)의 개략적인 실시 예시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 가변초점 유체렌즈(2)에 전원을 인가하지 않은 상태, 도 4는 본 발명에 따른 가변초점 유체렌즈(2)에 전원을 인가 한 상태의 각각의 정면에 대한 일부 절개 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 가변초점 유체렌즈(2)를 구비한 광신호 접속부(1)의 저면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 초점거리 조절방법에 대한 흐름도를 나타낸 것이다.

즉 본 발명에 따른 전기습윤에 의한 가변초점 유체렌즈 및 초점거리 조절방법은 기판(3), 실린더(4), 전극(5), 전극2(6), 유체렌즈(2) 및 컨트롤러(7) 등으로 구비된다.

여기에서 출력광도파로(D1)의 광신호를 입력광도파로(D0)로 전송하는 광신호 접속부(1)는 광신호 전송이 양호하도록 구비한다. 즉 광학적 특성이 양호한 기판(3)의 일측면에 원통형 실린더(4)를 구비하고, 상기 실린더(4) 내에 광학적 특성이 양호한 액상의 유체렌즈(2)를 구비한다. 이때 상기 기판(3)은 광학적 특성이 양호한 것으로 광학적 광투과율 특성이 양호한 재질로 구비하며, 상기 원통형 실린더(4)의 상측 부분 덮게(8)도 광학적 광투과율 특성이 양호한 성분으로 구비한 것으로, 상기 출력광도파로(D1)로부터 전송된 광신호가 상기 덮게(8)를 통과하여 실린더(4) 내로 진입한 다음, 상기 유체렌즈(2)를 통해 상기 기판(3)을 지나서, 상기 입력광도파로(D0)의 집광부(F1)로 전송되도록 하였다.

이와 같이 구비된 기판(3)의 타측면에는 전극(5)을 구비하며, 특히 전극(5)은 원환형 또는 다각형 등으로 형성하도록 하였다. 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전극(5)에 전원이 인가되어 발생되는 전기장에 의하여 상기 유체렌즈(2)가 일정 곡률의 곡면을 형성하여, 상기 출력광도파로(D1)의 광신호가 굴절되어 전 송되게 된다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이, 최초 기판(3)과 실린더(4) 내에 놓인 유체렌즈(2)가 평형상태인 유체의 평평한 표면을 유지하고 있는 상태에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(7)에 의해 조절되는 전극(5)에 전원을 인가하여 전기장이 형성되면, 유체렌즈(2)의 표면에너지가 변화하게 된다. 이러한 전기장에 의해 유체 표면에너지가 변화되는 것을 전기 습윤 효과라 하며, 전기장이 밀집된 부분으로 전기장과 평형을 유지하려는 대전입자가 모여, 결국 유체인 유체렌즈(2)의 형태가 변화하게 된다. 이때 전극(5)의 형태가 원환형으로 구비되기 때문에, 형성되는 전기장의 형태도 원환형으로 중심부의 전기장이 세며, 외측으로의 전기장이 약해지도록 형성된다. 따라서 이러한 유체렌즈(2)의 형태는 결국 전기장이 센 중심부분은 두께가 두껍게, 그리고 전기장이 약한 외측으로는 두께가 얇게 형성되는 전체적으로 둥근 반원형이 형성된다. 이때 알맞은 형태는 상측면이 둥근 곡면이 형성되도록 하는 반원형으로 형성되는 형태로, 이러한 형태는 컨트롤러(7)에 의해 전극(5)에 가해지는 전원의 세기에 따라 알맞게 설정할 수 있다.

이러한 유체렌즈(2)의 알맞은 형태를 더욱 정밀하게 구현하기 위하여, 전극(5)의 외측 또는 내측으로 또 다른 전극인 전극2(6)를 구비하여, 각각의 광신호 전송 환경에 알맞게 유체렌즈(2) 곡면의 곡률을 좀더 정밀하게 변화하도록 하여, 광신호 전송 특성을 양호하게 하였다. 따라서 좀더 양호한 상태의 광신호 전송을 위하여 전극의 숫자 및 형태를 각각의 전송 상황에 알맞게 설정할 수 있다.

상기와 같이 구비된 본 발명에 의한 광신호 전송을 살펴보면 다음과 같다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 출력광도파로(D1)로부터 전송된 광신호가 유체렌즈부(L1)를 통해 입력광도파로(D0)의 집광부(F1)로 전송된다. 이때 유체렌즈부(L1)와 집광부(F1)와의 거리에 알맞은 초점거리를 유지하기 위하여, 컨트롤러(7)로 초점거리를 조절하게 된다. 특히 여러 개의 출력광도파로(D1, D2, D3)에 대해 각각의 유체렌즈부(L1, L2, L3)들과 집광부(F1)와의 초점거리가 각각 모두 다르기 때문에, 각각의 유체렌즈부(L1, L2, L3) 별로 다른 크기의 전기장을 형성하여, 알맞은 렌즈 곡면의 곡률을 형성하도록 하며, 따라서 각각의 광신호가 모두 집광부(F1)로 집광되어, 각각의 광신호 전송이 원활하게 되도록 하였다.

특히 이러한 다중 광신호 전송은 여러 개의 VCSEL을 통해 발생된 광신호를 하나의 광도파로를 이용하여 전송하는 광통신분야 또는 광PCB 등에서의 광결합 시에 유용하게 이용된다.

이와 같이 구비된 본 발명에 따른 광전송 흐름을 살펴보면 도 6에 도시된 바와 같다. 즉 출력광도파로(D1)의 광전송로에 초점거리 조절용 유체렌즈(2)를 일측에 구비한 기판(3)을 위치하고, 기판(3)의 타측에 구비되어 전기장을 발생하는 전극(5)이 컨트롤러(7)에 제어되도록 설치하는 설치 단계(S1)와, 상기 유체렌즈(2)의 초점거리를 조절하기 위하여 상기 출력광도파로(D1)에서 광신호를 발신하는 광신호 발신 단계(S2)와, 상기 컨트롤러(7)에 의해 제어되는 전극(5)에 전기를 인가하여 발생되는 전기장에 의해 유체렌즈(2)의 표면을 곡면으로 형성하는 곡면형성 단계(S3)와, 곡면을 형성한 유체렌즈(2)를 통과한 광신호의 초점을 검출하는 검출단계 (S4)와, 검출된 광신호 초점 정보에 따라 컨트롤러(7)를 이용하여 전기장 변화에 따라 유체렌즈(2)의 곡면 곡률을 변화하여 초점거리를 조절하는 보정 단계(S5)를 포함한 전기습윤에 의한 광신호 초점거리 조절방법에 의해, 상기 출력광도파로(D1)에서 발신된 광신호가 입력광도파로(D0)로 양호하게 전송되도록 구비하였다.

또한 이와 같은 전기습윤에 의한 광신호 초점거리 조절방법에서, 상기 전극(5)은 동심원을 이루는 전극2(6)를 다수 구비하고, 상기 보정 단계(S4)는 다수 구비된 상기 전극(5)과 전극2(6)에 의해 광신호 초점을 보정하며, 그리고 상기 기판(3)은 광학적 특성이 양호한 기판으로 구비하고, 상기 유체렌즈(2)는 광학적 특성이 양호한 렌즈로 구비하였다.

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 출력광도파로(D1)의 광신호를 입력광도파로(D0)로 전송하는 광신호 접속부(1)에 있어서, 광학적 특성이 양호한 기판(3)의 상측면에 원통형 실린더(4)를 구비하고, 상기 실린더(4) 내에 광학적 특성이 양호한 액상의 유체렌즈(2)를 구비하며, 상기 기판(3)의 저면에 원환형 전극(5)을 구비하여, 상기 전극(5)에 전원이 인가되어 발생되는 전기장에 의하여 상기 유체렌즈(2)가 일정 곡률의 곡면을 형성한 전기습윤에 의한 가변초점 유체렌즈 및 초점거리 조절방법에 관한 것으로, 광신호를 전송하는 광신호 접속부(1)의 변화되는 유체렌즈(2)의 초점거리에 의해 분산되지 않고 알맞은 초점을 구현하며, 특히 여러 광신호 전송에 대해 각각의 광신호 초점을 알맞게 하여 광신호 전송이 원활하도록 하는 등의 효과가 있다.

Claims (10)

1. 출력광도파로의 광신호를 입력광도파로로 전송하는 광신호 접속부에 있어서,

   상기 출력광도파로의 광전송로에 구비된 기판;

   상기 기판의 일측면에 구비되어 내측으로 광신호를 전송하는 원통형 실린더;

   상기 실린더 내에 구비되어 광신호를 전송하는 액상의 유체렌즈; 및

   상기 기판의 타측면에 구비되어 컨트롤러에 의해 제어되는 동심원 형상의 적어도 2 이상의 전극을 포함하여 구성되고,

   상기 액상의 유체렌즈는 상기 2 이상의 전극에 의해 발생되는 전기장의 세기에 의하여 표면의 곡률이 변화되어 초점이 가변되는 것을 특징으로 하는 광신호 접속부.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기판은 투명한 것을 특징으로 하는 광신호 접속부.
5. 제 1항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 액상의 유체렌즈는 투명한 것을 특징으로 하는 광신호 접속부.
6. 출력광도파로의 광신호를 입력광도파로로 전송하는 광신호 접속부의 초점거리 조절방법에 있어서,

   초점거리 조절용 유체렌즈를 일측에 구비하고 타측에는 컨트롤러에 의해 제어되며 전기장을 발생시키는 전극이 구비된 기판을 상기 출력광도파로의 광전송로에 설치하는 설치 단계;

   상기 유체렌즈의 초점거리를 조절하기 위하여 상기 출력광도파로에서 광신호를 발신하는 광신호 발신 단계;

   상기 전극에 전기를 인가하여 발생되는 전기장에 의해 상기 유체렌즈의 표면을 곡면으로 형성하는 곡면형성 단계;

   상기 곡면형성 단계에서 표면이 곡면으로 형성된 유체렌즈를 통과한 광신호의 초점 정보를 검출하는 검출단계; 및

   상기 검출단계에서 검출된 광신호의 초점 정보에 따라 전기장을 변화시켜 상기 유체렌즈의 곡면 곡률을 변화시켜 초점거리를 조절하는 보정 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광신호 접속부의 초점거리 조절방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 전극은 동심원을 이루는 적어도 2 이상의 전극인 것을 특징으로 하는 광신호 접속부의 초점거리 조절방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 보정 단계는 상기 유체 렌즈를 통과한 광신호가 상기 입력광도파로에 구비된 집광부에 집광되도록 상기 유체 렌즈의 초점거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 광신호 접속부의 초점거리 조절방법.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 기판은 투명한 것을 특징으로 하는 광신호 접속부의 초점거리 조절방법.
10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 유체렌즈는 투명한 것을 특징으로 하는 광신호 접속부의 초점거리 조절방법.

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