KR100866034B1 - 광 정렬 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 정렬 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유와 PLC(Planer Lightwave Circuit) 블록의 제1 또는 제2 기준 도파로를 사용하여 자동 광 정렬을 하기 위해 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유와 PLC(Planer Lightwave Circuit) 블록 도파로의 일치를 이루고, 수광측 파이버 어레이 블록 광섬유와 상기 PLC(Planer Lightwave Circuit) 블록 도파로의 일치를 이루는 것을 특징으로 하는 광 정렬 방법에 관한 것이다. 이로 인해서, 광섬유를 정렬하는 과정에서 광원의 초점을 자동으로 정렬함으로서 정렬시간을 단축하고, 이로 인해서 작업효율이 향상될 수 있다.
광 정렬, 광섬유

Description

광 정렬 방법{Alignment method of optical fiber}
도 1은 광 정렬 장치.
도 2는 종래 기술에 따른 광 정렬 장치의 동작제어 구성도.
도 3은 종래 기술에 따른 광 정렬을 위한 동작제어 흐름도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광 정렬 장치의 동작제어 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광 정렬을 위한 동작제어 흐름도이고.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광 정렬의 동작제어 흐름도에 의해 정렬된 블록의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
41 : 제1 기준 도파로 42 : PLC 블록 출사면
43 : PLC 블록 입사도파로 44 : PLC 블록 입사면
45 : PLC 블록 도파로 46 : 제2 기준 도파로
47 : PLC 블록 출사도파로 51 : 광섬유
400 : PLC 블록 410 : PLC 블록 지그
610 : 소스 710 : 파워미터
910 : 파이버 파워미터
본 발명은 광 정렬 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 정렬 시간을 최소화하고 정밀도를 높이는 광 정렬 방법에 관한 것이다.
이하, 종래 기술에 따른 광 정렬 장치에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 광 정렬 장치이고, 도 2는 종래 기술에 따른 광 정렬 장치의 동작제어 구성도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 광 정렬을 위한 동작제어 흐름도이다.
종래에는 광 정렬 장치에서 모터 제어를 위해서 모터컨트롤러(8)가 구성되는데, 상기 컨트롤러는 외장형 컨트롤러로 구성된다. 그리고 입광측 모터스테이지(11)와 수광측 모터스테이지(12)를 제어하기 위해 불가피하게 2개의 6축 모터컨트롤러(8)가 필요하였으며, 이는 PC에 두 개의 모터컨트롤러(8)를 연결함으로서, 외관적으로도 복잡한 시스템을 띄고 있다.
종래 기술에 따른 광 정렬 장치의 조작과정을 살펴보면 다음과 같다.
광반도체의 초기 정렬시, 입광섬유와 광반도체의 정렬은 먼저 수동으로 입광섬유를 광반도체에 최대한 근접시킨 후, 측면과 윗면의 CCD카메라(7)를 이용하여 촬영하고, 이를 컴퓨터상의 모니터(18)를 통해서 육안으로 확인하며 입광섬유와 광도파로 간의 위치를 수동 조절한다. 그리고 동시에 사람의 눈으로 직접 모니터(15)를 확인하면서 적외선카메라(6)를 통해서 광원이 잡히도록 한다. 이 적외선카메라(6)에 광원의 상이 어느 이상의 광도로 잡히면 초기 수동 정렬이 끝나게 된다. 초기 정렬이 끝나면 적외선카메라(6)를 이동시키고 동일한 자리에 수광측 모터스테이지(12)를 위치시킨다. 그리고 입광섬유를 수동으로 조작하여, 입광섬유와 광반도체를 정렬시킨다.
좀 더 상세하게 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이 먼저, 시료부 고정후 수직/수평 감시장치로 경사각을 점검한다(S100). 광섬유를 광도파로 쪽으로 이동시킨 후, 접촉감지센서(도시하지 않음)에 의해 원점을 잡는다(S110). 적외선카메라(6)로 광도파로 끝단부의 출력을 감시한다(S120). 모터니(15)로 광도파로 끝단부를 관찰하면서 입사측 광섬유 정렬부를 조정한다(S130). 수광측 광섬유 정렬부를 조정위치로 이동시킨다(S140). 자동조정상태에서 수광측 광섬유 정렬부를 조정한다(S150). 각 광섬유 정렬부를 광도파로 측으로 접근시킨다(S160). 입사 및 수광측의 광섬유 정렬부를 제 140 단계에서 제 160 단계까지 반복하여 시행한다(S170). 광도파로와 광섬유간의 최적 정렬 상태를 찾은 후, 수동으로 자외선 에폭시를 조사한다(S180).
입사 및 수광측의 광섬유 정렬부를 S140 단계에서 S160 단계까지 2회 이상 반복한다(S190). 각 광섬유 정렬부를 결정된 Z축의 위치를 따라 이동시킨다(S200). 조사시간을 설정하여 자외선 빛을 조사한다(S210). 시료를 제거하고 작업을 완료한다(S220).
그러나 종래 기술에 따른 광 정렬 장치를 사용함에 있어서, 다음과 같은 문제점이 있었다. 종래의 광 정렬 장치는 초기 입광섬유의 정렬방식과 광도파로 로딩기술이 수동방식으로 되어 있어, 광 정렬 작업시 많은 시간이 소요되었다. 또한 수동으로 작업함으로서, 정밀도 또한 저하되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 자동으로 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유와 PLC 블록 도파로를 일치시킨 후 PLC 블록 도파로와 수광측 파이버 어레이 블록 광섬유의 일치시켜 광 정렬 시간을 최소화하고 정밀도를 높이는 광 정렬 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 정렬 방법은,
입광측 파이버 어레이 블록 광섬유에 빛을 방출하는 소스(610)를 연결하고 PLC 블록을 고정시키는 제1단계와;
입광측 파이버 어레이 블록과, PLC 블록과, 수광측 파이버 어레이 블록을 중앙 기준하여 일직선화하며 각각의 간격을 1~50um 거리로 인접시키는 제2단계와;
상기 입광측 파이버 어레이 블록을 PLC 블록 입사면과 1~50um를 유지하며 Y축 길이 변화없이 X축으로만 길이 변화를 행하여 채널(CH)에 따른 특정 거리에 1~10000um를 더 증가시켜 제1 또는 제2 기준도파로의 입사단에 인접하도록 이동시키는 제3단계와;
상기 수광측 파이버 어레이 블록 지그를 이동하여 광섬유를 PLC 블록 출사면과 PLC 블록 채널에 따른 특정거리 1~5000um를 유지하며 Y축 길이 변화없이 X축으로 길이 변화를 행하여 채널(CH)에 따른 특정 거리만 내향시켜 제1 또는 제2 기준도파로의 출사단에 인접하도록 이동시키는 제4단계와;
상기 입광측 파이버 어레이 블록을 1~3um 간격으로 이동하며 1~500um 구간 내를 펄스형으로 순차 탐색하여 파워미터의 신호가 최대값이 되는 위치를 써치(search)하는 제5단계와;
상기 최대값을 정점화하여 상기 입광측 파이버 어레이 블록을 상기 제4단계의 특정 거리만 내향 이동하여 입광측 파이버 어레이 블록 도파로와 PLC 블록 입사도파로가 일직선으로 정위치시키는 제6단계와;
상기 수광측 파이버 어레이 블록 지그를 이동시켜 PLC 블록과 수광측 파이버 어레이 블록을 중앙 기준하여 일직선화하며 간격을 1~50um 거리로 인접시키는 제 7단계; 및
상기 수광측 파이버 어레이 블록을 1~3um 간격으로 이동하며 1~500um 구간 내를 펄스형으로 순차 탐색하여 파이버 파워미터의 신호가 최대값이 되는 위치를 써치(search)하는 제8단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제5단계의 입광측 파이버 어레이 블록은, 상기 제5단계의 최대값인 제1 또는 제2 기준도파로의 정중앙과 X축,Y축 좌표의 정점이 각각 동일하며, 제1 기준도파로 정점은 Y축의 길이 변화없이 X축으로만 +향으로 증가 이동시키고, 제2 기준도파로 정점은 Y축의 길이 변화없이 X축으로만 -향으로 증가 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제8단계의 수광측 파이버 어레이 블록은, 상기 제8단계의 두 개의 파이버 파워미터의 신호가 최대값으로 되는 X축,Y축 좌표의 정점과 수광측 파이버 어레이 블록 광섬유의 정점이 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제5단계의 써치(search)는, 상기 PLC 블록을 고정시키고, 광섬유의 입사면을 제1 또는 제2 기준도파로의 출사면 위치로 이동시킨 후 고정하고, 상기 입광측 파이버 어레이 블록 도파로를 1~50um의 동일 거리에 두며 정점에서 수직으로 1~10um 또는 수평으로 1~10um 스탭(Step) 이동하여 수직/수평 하강시키거나 상승시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 광 정렬 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광 정렬 장치의 동작제어 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광 정렬을 위한 동작제어 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광 정렬의 동작제어 흐름도에 의해 정렬된 블록의 평면도이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광 정렬 장치는, 광을 송출하는 소스를 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유(32)에 두어 송출광을 투과하는 송출부(610)와, 모터를 구동시켜 광섬유와 광도파로 간의 광 정렬을 위한 변위 센서(미도시)를 이용한 모터 스테이지인 3 부재를 두고, 상기 송출부(610)에 의해 송출광이 형성되고, 상기 송출광을 수광하기 위한 파이버 파워미터(910)과 파워미터(710)를 수광측 파이버 어레이 블록(500)의 출사면에 두고, 상기 송출부(610), 상기 파워미터(710)와 파이버 파워미터(910)의 송출광을 모니터링하기 위한 PC(810)로 구성되어 있다. 이때, 상기 3 부재는 입광측 파이버 어레이 블록지그(310)와, PLC 블록지그(410)와, 수광측 파이버 어레이 블록 지그(510)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 입광측 파이버 어레이 블록지그(310)는 광을 송출하는 소스에 의해 송출광 소스가 입사되는 하나의 광섬유로 된 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유(32)와, 상기 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유(32)를 투명 육면체의 직사각형에 삽설하여 상기 송출광을 출사하며 상기 육면체의 우측 평평한 면으로 형성한 입광측 파이버 어레이 블록 출사면(31)에 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유(32)의 출사되는 면을 형성한 입광측 파이버 어레이 블록 도파로(33)로 구성된 싱글모드 유리블록(300)을 고정하는 장치이다.
여기서, 상기 PLC 블록지그(410)는 투명 육면체의 직사각형의 좌측면인 PLC 블록 입사면(44)의 중앙에 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유(32)에서 출사하는 송출광 소스를 입사 받기 위한 PLC 블록 입사도파로(43)와, 상기 PLC 블록 입사도파로(43)를 루트(ROOT)로 하여 PLC 설계 구조로 도파로를 형성한 PLC 블록 도파로(45)와, 상기 PLC 블록 도파로(45)의 출사단인 PLC 블록 출사도파로(47)와, 상기 PLC 블록 입사도파로(43)의 양측에 각각 평행하게 하나의 도파로를 둔 제1,2 기준 도파로(41, 46)와, 상기 PLC 블록 출사도파로(47)의 출사면이 상기 직사각형의 우측면인 PLC 블록 출사면(42)으로 구성된 PLC 블록(400)을 고정하는 장치이다.
여기서, 상기 PLC(400)은 채널(CH)의 개수에 따라 상기 PLC 블록 입사도파로(43)에서 상기 제1,2 기준 도파로(41, 46)의 간격이 일정하다. 이때, 상기 간격은 4, 8, 16, 32채널시 상기 PLC 블록 입사도파로(43)를 기준으로 각각 1250um, 1350um, 1428.5um, 2450um로 특정 거리에 있다.
여기서, 상기 수광측 파이버 어레이 블록 지그(510)는 상기 광을 송출하는 소스에 의해 송출광 소스의 그린 굴절률의 동일 광량을 측정하기 위해 직경 10~50um인 광섬유로 된 광섬유(51)와, 상기 광섬유와 일정간격을 이루며 동일 간격을 이루며 송출광을 상기 PLC 블록 출사도파로(47)에서 입사 받아 소실량 없이 외부로 출사하기 위한 수광측 파이버 어레이 블록 광섬유(54)와, 상기 광섬유(51)와 광간섭이 일어나지 않게 일정 간격을 둔 수광측 파이버 어레이 블록 도파로(53)와, 상기 수광측 파이버 어레이 블록 광섬유(54)를 삽설한 투명 육면체의 직사각형인 수광측 파이버 어레이 블록(500)과, 상기 수광측 파이버 어레이 블록(500)의 입사측면을 상기 수광측 파이버 어레이 블록 입사면(52)으로 구성된 것을 고정하는 장치이다.
이하, 본 발명에 따른 광 정렬 흐름 제어에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 먼저 본 발명의 광 정렬 방법은 PLC 블록지그(410)에 PLC 블록(400)을 고정한다(S310). 이때, 광을 송출하는 소스(610)를 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유(32)에 설치한다.
이어서, 입광측 파이버 어레이 지그(310)에 입광측 파이버 어레이 블록(300)를 고정하고, 상기 입광측 파이버 어레이 지그(310)를 슬라이딩시켜 PLC 블록 입사면(44) 측으로 이동하여 입광측 파이버 어레이 출사면(31)과 PLC 블록 입사면의 거리를 1~50㎛까지 접근시킨다(S311).
이어서, 수광측 파이버 어레이 지그(510)에 수광측 파이버 어레이 블록(500)를 고정하고, 상기 수광측 파이버 어레이 지그(510)를 슬라이딩시켜 PLC 블록 출사도파로(47) 측으로 이동하여 수광측 파이버 어레이 지그(510)과 PLC 블록 출사도파로(47)의 거리를 1~50㎛까지 접근시킨다. 이때, 상기 입광측 파이버 어레이 블록(300)에 중앙에 삽설되어 있는 광섬유와 PLC 블록(400)의 입사면과 수광측 파이 버 어레이 블록(500)을 일직선 형성한다(S312).
이어서, 광을 송출하는 소스(610)에서 방출된 송출광을 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유(32)에 투과시킨다. 이때, 상기 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유(32)의 입사단에 입사되어 입광측 파이버 어레이 블록 도파로(33)로 출사된다. 상기 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유(32)는 1~10um 크기이다.
이어서, 상기 입광측 파이버 어레이 블록(33)을 PLC 블록 입사면(44)과 1~50um를 유지하며 Y축 길이 변화없이 X축으로만 길이 변화를 행하여 채널(CH)에 따른 특정 거리에 1~10000um를 더 증가시켜 제1 또는 제2 기준도파로(41, 46)의 입사단에 인접한다(S313). 이때, 상기 특정 거리는 4, 8, 16, 32채널시 PLC 블록 입사도파로(43)를 기준으로 각각 1250um, 1350um, 1428.5um, 2450um이다.
이어서, 광섬유(51)를 PLC 블록 출사면(42)과 1~50um를 유지하며 Y축 길이 변화없이 X축으로만 길이 변화를 행하여 채널(CH)에 따른 특정 거리만 내향시켜 제1 또는 제2 기준도파로(41, 46)의 출사단에 인접한다(S314). 이때, 상기 특정 거리는 1~5000um이다.
이어서, 상기 입광측 파이버 어레이 블록(300)을 1~3um 간격으로 이동하며 1~500um 구간 내를 펄스형으로 순차 탐색하여 광 파워미터의 신호가 최대값이 되는 위치를 써치(search)한다(S315).
이때, 상기 입광측 파이버 어레이 블록(300)은 상기 최대값인 제1 또는 제2 기준도파로(41, 46)의 정중앙과 X축,Y축 좌표의 정점이 각각 동일하며, 제1 기준도파로(41) 정점은 Y축의 길이 변화없이 X축으로만 +향으로 증가 이동하고 제2 기준 도파로(46) 정점은 Y축의 길이 변화없이 X축으로만 -향으로 증가 이동한다.
또한, 상기 써치(search)는 상기 PLC 블록(400)을 고정하고, 상기 광섬유(51)의 입사면을 제1 또는 제2 기준도파로(41, 46)의 출사면 위치로 이동한 후 고정하고, 상기 입광측 파이버 어레이 블록 도파로(33)를 1~50um의 동일 거리에 두며 정점에서 수직으로 1~10um 또는 수평으로 1~10um 스탭(Step) 이동하여 수직/수평 하강하거나 상승한다.
이어서, 상기 최대값을 정점화하여 상기 입광측 파이버 어레이 블록(300)을 4, 8, 16, 32채널시 각각 1250um, 1350um, 1428.5um, 2450um 거리로 내향 이동하여 입광측 파이버 어레이 블록 도파로와 PLC 블록 입사도파로가 일직선 정위치한다(S316). 이때, 입광측 파이버 어레이 도파로(33)와 PLC 블록 입사도파로(43)가 일직선되며 정위치된 입광측 광정렬이 이루어진 것이다.
이어서, 수광측 파이버 어레이 블록 지그(510)를 이동하여 PLC 블록(400)과 수광측 파이버 어레이 블록(500)을 중앙 기준하여 일직선화하며 간격을 1~50um 거리로 인접시킨다(S317).
이어서, PLC 블록 입사도파로(43)에 입사된 광신호가 PLC 블록 도파로(45)를 통과하여 PLC 블록 출사도파로(47)로 출사하며 파이버 파워미터(910)의 신호가 최대가 되는 정점이 형성된다.
이어서, 상기 수광측 파이버 어레이 블록(500)을 1~3um 간격으로 이동하며 1~500um 구간 내를 펄스형으로 순차 탐색하여 파이버 파워미터의 신호가 최대값이 되는 위치를 써치(search)한다(S318).
이때, 상기 수광측 파이버 어레이 블록(500)은 상기 제8단계의 두 개의 파이버 파워미터(910)의 신호가 최대값으로 되는 X축,Y축 좌표의 정점과 수광측 파이버 어레이 블록 광섬유(54)의 정점이 동일하다.
또한, 상기 수광측 파이버 어레이 블록(500)을 외향 이동시켜 상기 PLC 블록 출사도파로(47)의 채널 개수와 동일한 최대값의 정점을 수광측 파이버 어레이 블록 광섬유(54)와 일직선상 정위치된 수광측 광정렬이 이루어진 것이다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해서 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
본 발명에 의하여, 광 정렬을 하면 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 정렬시간을 최소화할 수 있는 이점이 있다. 또한, 정렬 상태를 확인하기 위한 비젼인 카메라나 다른 비젼 도구가 필요 없으므로 비용을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 의하여, 자동으로 광정렬시켜 불량률을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 정렬 공정을 논스톱 작업화할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 입광측 파이버 어레이 블록 광섬유에 빛을 방출하는 소스(610)를 연결하고 PLC 블록을 고정시키는 제1단계와;
    입광측 파이버 어레이 블록과, PLC 블록과, 수광측 파이버 어레이 블록을 중앙 기준하여 일직선화하며 각각의 간격을 1~50um 거리로 인접시키는 제2단계와;
    상기 입광측 파이버 어레이 블록을 PLC 블록 입사면과 1~50um를 유지하며 Y축 길이 변화없이 X축으로만 길이 변화를 행하여 채널(CH)에 따른 특정 거리에 1~10000um를 더 증가시켜 제1 또는 제2 기준도파로의 입사단에 인접하도록 이동시키는 제3단계와;
    상기 수광측 파이버 어레이 블록 지그를 이동하여 광섬유를 PLC 블록 출사면과 PLC 블록 채널에 따른 특정거리 1~5000um를 유지하며 Y축 길이 변화없이 X축으로 길이 변화를 행하여 채널(CH)에 따른 특정 거리만 내향시켜 제1 또는 제2 기준도파로의 출사단에 인접하도록 이동시키는 제4단계와;
    상기 입광측 파이버 어레이 블록을 1~3um 간격으로 이동하며 1~500um 구간 내를 펄스형으로 순차 탐색하여 파워미터의 신호가 최대값이 되는 위치를 써치(search)하는 제5단계와;
    상기 최대값을 정점화하여 상기 입광측 파이버 어레이 블록을 상기 제4단계의 특정 거리만 내향 이동하여 입광측 파이버 어레이 블록 도파로와 PLC 블록 입사도파로가 일직선으로 정위치시키는 제6단계와;
    상기 수광측 파이버 어레이 블록 지그를 이동하여 PLC 블록과 수광측 파이버 어레이 블록을 중앙 기준하여 일직선화하며 간격을 1~50um 거리로 인접시키는 제 7단계; 및
    상기 수광측 파이버 어레이 블록을 1~3um 간격으로 이동하며 1~500um 구간 내를 펄스형으로 순차 탐색하여 파이버 파워미터의 신호가 최대값이 되는 위치를 써치(search)하는 제8단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광 정렬 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제5단계의 입광측 파이버 어레이 블록은,
    상기 제5단계의 최대값인 제1 또는 제2 기준도파로의 정중앙과 X축,Y축 좌표의 정점이 각각 동일하며, 제1 기준도파로 정점은 Y축의 길이 변화없이 X축으로만 +향으로 증가 이동시키고, 제2 기준도파로 정점은 Y축의 길이 변화없이 X축으로만 -향으로 증가 이동시키는 것을 특징으로 하는 광 정렬 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제8단계의 수광측 파이버 어레이 블록은,
    상기 제8단계의 두 개의 파이버 파워미터의 신호가 최대값으로 되는 X축,Y축 좌표의 정점과 수광측 파이버 어레이 블록 광섬유의 정점이 동일한 것을 특징으로 하는 광 정렬 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제5단계의 써치(search)는,
    상기 PLC 블록을 고정시키고, 상기 광섬유의 입사면을 제1 또는 제2 기준도파로의 출사면 위치로 이동한 후 고정시키고, 상기 입광측 파이버 어레이 블록 도파로를 1~50um의 동일 거리에 두며 정점에서 수직으로 1~10um 또는 수평으로 1~10um 스탭(Step) 이동시켜 수직/수평 하강시키거나 상승시키는 것을 특징으로 하는 광 정렬 방법.
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