KR100963206B1 - Fiber optic connectors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광섬유 커넥터를 제공하기 위한 것으로, 코어의 굴절률 보다 낮은 굴절률을 갖는 재질로 이루어지고, 상기 코어의 외부를 둘러싸는 클래딩과; 상기 클래딩의 내부에 위치하고, 광신호를 전송하는 코어와; 일측은 상기 코어와 연결되고, 타측은 광디바이스와 연결되어 상기 코어의 광신호를 상기 광디바이스로 전송하도록 깔때기 형으로 구성된 접속부와; 상기 접속부 내에 위치하여 상기 코어의 광신호를 집속하여 상기 광디바이스로 전송되도록 안테나 기능을 수행하는 링을 구비하여 광신호가 전송되도록 하는 광 안테나;를 포함하여 구성함으로서, 깔때기 형으로 접속부를 형성하고 링 구조의 광 안테나를 이용하여 광섬유 커넥터를 구성함으로써, 광신호의 손실을 최소화하여 광섬유에서 파장 단위의 작은 공간에서 직접 코어 보다 작은 크기의 광 도파로에 연결할 수 있게 되는 것이다.The present invention is to provide an optical fiber connector, comprising a cladding made of a material having a refractive index lower than the refractive index of the core, surrounding the outside of the core; A core located inside the cladding and transmitting an optical signal; One side is connected to the core, and the other side is connected to an optical device, and a funnel-shaped connection portion for transmitting the optical signal of the core to the optical device; And an optical antenna positioned in the connection part to perform an optical antenna function to focus the optical signal of the core and transmit the optical signal to the optical device. By constructing the optical fiber connector using the optical antenna of the structure, it is possible to minimize the loss of the optical signal to connect directly to the optical waveguide of the size smaller than the core directly in the small space of the wavelength unit in the optical fiber.
광섬유, 커넥터, 커플러, 클래딩, 코어 Fiber Optics, Connectors, Couplers, Cladding, Cores
Description
본 발명은 광섬유 칩 커플러(fiber-chip coupler)로 사용되는 광섬유 커넥터에 관한 것으로, 특히 깔때기 형으로 접속부를 형성하고 링(Ring) 구조의 광 안테나를 이용하여 광섬유 커넥터를 구성함으로써, 광신호의 손실을 최소화하여 광섬유에서 파장 단위의 작은 공간에서 직접 코어(Core) 보다 작은 크기의 광 도파로에 연결하기에 적당하도록 한 광섬유 커넥터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 광 도파로 제조 방법은 몰드라고 하는 형틀로 광 도파로를 마치 도장을 찍듯 만들어 내는 기술인데, 고열을 이용하는 열 엠보싱기법과 자외선을 이용하는 자외선 엠보싱기법으로 나눌 수 있다. 열 엠보싱의 경우 소재는 열가소성을 가져야만 하고 자외선 엠보싱의 경우 소재는 자외선 경화성을 가져야 한다.In general, an optical waveguide manufacturing method is a technique for producing an optical waveguide in a mold called mold, which can be divided into a thermal embossing method using high heat and an ultraviolet embossing method using ultraviolet light. For thermal embossing the material must have a thermoplastic and for ultraviolet embossing the material must have UV curability.
또한 광 도파로(또는 광배선)는 광신호를 전달하기 위한 전송매체로서 유리나 플라스틱과 같은 투명한 재질을 사용하며 굴절률이 높은 중심(코어)과 낮은 바깥(클래딩)의 굴절률 차이를 이용해 전반사의 원리로 빛을 진행하게 한다.In addition, optical waveguides (or optical wirings) use a transparent material such as glass or plastic as a transmission medium for transmitting an optical signal, and use a total reflection principle based on a difference in refractive index between the center (core) and the low outside (cladding) with high refractive index. Let's proceed.
도 1은 종래 광 도파로를 포함하는 광시스템의 개념도로서, 대한민국 공개특허 제 2007-0029715 호의 기술내용이다.1 is a conceptual diagram of an optical system including a conventional optical waveguide, which is the technical content of Korean Patent Laid-Open Publication No. 2007-0029715.
그래서 광 도파로를 포함하는 광시스템(10)은 제 1 광입출력수단(12), 제 2 광입출력수단(14), 및 제 3 광입출력수단(16)과, 멀티모드에서의 광의 전파가 가능한 제 4 멀티모드광도파로(20) 및 제 5 멀티모드광도파로(22)를 갖고, 상기 제 4 멀티모드광도파로(20) 및 제 5 멀티모드광도파로(22)의 사이에 상기 제 4 멀티모드광도파로(20) 및 제 5 멀티모드광도파로(22) 내의 광의 진행방향에 교차하여 광학필터(24)를 설치하기 위한 광학필터설치수단(26)을 갖고, 상기 제 1 광입출력수단(12)이 상기 제 4 멀티모드광도파로(20)에서의 상기 광학필터설치수단(26)의 반대측의 단면에 접속되고, 상기 제 2 광입출력수단(14) 및 제 3 광입출력수단(16)이 상기 제 5 멀티모드광도파로(22)의 상기 광학필터설치수단(26)의 반대측의 단면에 접속되어 있다.Thus, the
상기 제 4 멀티모드광도파로(20)의 광의 진행방향의 길이를 L4, 광의 진행방향과 직교하는 방향의 폭을 W4로 한다. 상기 제 5 멀티모드광도파로(22)의 광의 진행방향의 길이를 L5, 광의 진행방향과 직교하는 방향의 폭을 W5로 한다.The length of the traveling direction of the light of the fourth multi-mode
상기 제 5 멀티모드광도파로(22)에의 제 2 광입출력수단(14) 및 제 3 광입출력수단(16)의 입출력 위치의 중심선 간격의 1/2을 D5로 한다. 상기 제 5 멀티모드광도파로(22)에의 제 2 광입출력수단(14) 및 제 3 광입출력수단(16)의 입출력 위치의 중심선(Ｏ)과 상기 제 4 멀티모드광도파로(4)에의 제 1 광입출력수단(12)의 입출력 중심위치의 간격을 D4로 한다.A half of the centerline spacing of the input / output positions of the second light input / output means 14 and the third light input / output means 16 to the fifth multi-mode optical waveguide 22 is D5. The center line O of the input / output positions of the second light input / output means 14 and the third light input / output means 16 to the fifth multi-mode optical waveguide 22 and the first to the fourth multi-mode optical waveguide 4. The interval between the input and output center positions of the light input and output means 12 is D4.
광학필터(24)는 입사각 0도의 광에 대하여 제 1 파장 1.31㎛ 및 제 2 파장 1.49㎛의 광을 투과하고, 또한 파장 1.55㎛의 광을 반사하는 유전체 다층막 필터(24)가 사용되었다. 광학필터의 두께는 25㎛이다. 기판은 0.1 내지 1.0mm의 유리기판, 또는 5 내지 10㎛의 폴리이미드 기판이다.The optical filter 24 used a dielectric multilayer film filter 24 that transmits light having a first wavelength of 1.31 占 퐉 and a second wavelength of 1.49 占 퐉 and reflects light having a wavelength of 1.55 占 퐉 with respect to light having an incident angle of 0 degrees. The thickness of the optical filter is 25 mu m. The substrate is a glass substrate of 0.1 to 1.0 mm, or a polyimide substrate of 5 to 10 μm.
광 도파로를 포함하는 광시스템(10)의 각 치수는 아래와 같다.Each dimension of the
제 4 멀티모드광도파로(20)의 광의 진행방향의 길이 : L4 = 412.5㎛Length of the light propagation direction of the fourth multimode optical waveguide 20: L4 = 412.5 μm
제 5 멀티모드광도파로(22)의 광의 진행방향의 길이 : L5 = 242.5㎛Length of the traveling direction of the light of the fifth multi-mode optical waveguide 22: L5 = 242.5 μm
제 4 멀티모드광도파로(20)의 진행방향과 직교하는 방향의 폭 : W4 = 17.2㎛Width in the direction orthogonal to the traveling direction of the fourth multi-mode optical waveguide 20: W4 = 17.2 μm
제 5 멀티모드광도파로(22)의 진행방향과 직교하는 방향의 폭 : W5 = 16.8㎛Width in the direction orthogonal to the advancing direction of the fifth multi-mode optical waveguide 22: W5 = 16.8 µm
제 5 멀티모드광도파로(22)에의 제 2 광입출력수단(14) 및 제 3 광입출력수단(16)의 입출력 위치의 중심선(Ｏ)과 상기 제 4 멀티모드광도파로(20)에의 제 1 광입출력수단(12)의 입출력 중심위치의 간격 : D4 = 4.7㎛The center line O of the input / output positions of the second light input / output means 14 and the third light input / output means 16 to the fifth multimode optical waveguide 22 and the first light to the fourth multimode
제 5 멀티모드광도파로(22)에의 제 2 광입출력수단(14) 및 제 3 광입출력수단(16)의 입출력 위치의 중심선 간격의 1/2 : D5 = 5.15㎛1/2 of the centerline spacing of the input / output positions of the second light input / output means 14 and the third light input / output means 16 to the fifth multi-mode optical waveguide 22: D5 = 5.15 mu m
그래서 종래 O-PCB의 경우 중심인 코어와 바깥의 클래딩의 굴절률 차이를 이용해 광신호를 전송하는 광 도파로를 구성하고, 이러한 광 도파로를 광디바이스에 연결하게 된다.Therefore, in the conventional O-PCB, an optical waveguide for transmitting an optical signal is formed by using a difference in refractive index between a core and an outer cladding, and the optical waveguide is connected to an optical device.
광 도파로에서 코어(Core)는 직경이 8.2㎛ 정도가 될 수 있고, 굴절률(n)이 1.468 정도 된다. 또한 코어를 보호하는 클래딩(Cladding)은 직경이 125㎛ 정도가 될 수 있으며, 굴절률이 약 1.453 정도 된다. 또한 내부의 디바이스는 약 1㎛ x 1 ㎛ 정도의 두께를 가질 수 있다.In the optical waveguide, the core may have a diameter of about 8.2 μm, and the refractive index n may be about 1.468. In addition, the cladding that protects the core may have a diameter of about 125 μm and a refractive index of about 1.453. Also, the device inside may have a thickness of about 1 μm × 1 μm.
그러나 현재는 광신호의 파동성을 이용하여 광 모드를 변환(Convert)하려고 하기 때문에 광섬유 커넥터의 크기가 신호의 파장보다 훨씬 더 커질 수 밖에 없는 문제점이 있었다. 또한 광 도파로와 광디바이스의 연결 접점에서의 광전송 효율이 저하되는 문제점도 있었다.However, at present, there is a problem that the size of the optical fiber connector must be much larger than the wavelength of the signal because the optical mode is used to convert the optical mode. In addition, there is a problem that the optical transmission efficiency at the connection contact between the optical waveguide and the optical device is reduced.
따라서 코어와 광디바이스를 연결할 때, 코어의 굴절률(n=1.468)을 고려하여 광신호의 손실을 최소화할 수 있는 연결 구조가 요구된다.Therefore, when connecting the core and the optical device, a connection structure that can minimize the loss of the optical signal in consideration of the refractive index (n = 1.468) of the core is required.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 깔때기 형으로 접속부를 형성하고 링 구조의 광 안테나를 이용하여 광섬유 커넥터를 구성함으로써, 광신호의 손실을 최소화하여 광섬유에서 파장 단위의 작은 공간에서 직접 코어 보다 작은 크기의 광 도파로에 연결할 수 있는 광섬유 커넥터를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to form a funnel-type connection part and to form a fiber connector using an optical antenna having a ring structure, thereby reducing the loss of an optical signal. It provides a fiber-optic connector that can be connected to an optical waveguide of a smaller size than the core directly in a small space in wavelength units in the optical fiber.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 광섬유 커넥터의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of an optical fiber connector according to an embodiment of the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 코어(120)의 굴절률 보다 낮은 굴절률을 갖는 재질로 이루어지고, 상기 코어(120)의 외부를 둘러싸는 클래딩(110)과; 상기 클래딩(110)의 내부에 위치하고, 광신호를 전송하는 코어(120)와; 일측은 상기 코어(120)와 연결되고, 타측은 광디바이스(130)와 연결되어 상기 코어(120)의 광신호를 상기 광디바이스(130)로 전송하도록 깔때기 형으로 구성된 접속부(140)와; 상기 접속부(140) 내에 위치하여 상기 코어(120)의 광신호를 집속하여 상기 광디바이스(130)로 전송되도록 안테나 기능을 수행하는 링을 구비하여 광신호가 전송되도록 하는 광 안테나(150);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.As shown therein, the
상기 링은, 환형 형태로 이루어지고, 상기 링은 직경이 서로 다른 둘 이상의 복수개로 이루어진 것을 특징으로 한다.The ring is formed in an annular shape, the ring is characterized in that consisting of a plurality of two or more different diameters.
상기 링은, 상기 접속부(140)에서 상기 코어(120)와 연결된 일측 부분(A 지점)에 위치한 것을 특징으로 한다.The ring is located at one side (point A) connected to the
상기 링은, 전기전도도가 104 ~ 107 S/m(지멘스/미터) 범위의 금속인 것을 특징으로 한다.The ring is characterized in that the electrical conductivity is a metal in the range of 10 4 ~ 10 7 S / m (Siemens / meter).
상기 접속부(140)는, 상기 코어(120)와 연결된 일측(A 지점)의 직경은 상기 광디바이스(130)와 연결된 타측(B 지점)의 직경 보다 큰 것을 특징으로 한다.The
상기 접속부(140)는, 상기 코어(120)와 같은 굴절률 값을 갖는 재질로 구성된 것을 특징으로 한다.The
본 발명에 의한 광섬유 커넥터는 깔때기 형으로 접속부를 형성하고 링 구조의 광 안테나를 이용하여 광섬유 커넥터를 구성함으로써, 광신호의 손실을 최소화하여 광섬유에서 파장 단위의 작은 공간에서 직접 코어 보다 작은 크기의 광 도파로에 연결할 수 있는 효과가 있게 된다.The optical fiber connector according to the present invention forms a connection part in a funnel type and configures the optical fiber connector using a ring-shaped optical antenna, thereby minimizing the loss of the optical signal, thereby minimizing the size of the optical fiber smaller than the core directly in a small space of wavelength unit in the optical fiber. The effect can be connected to the waveguide.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 광섬유 커넥터의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.Referring to the preferred embodiment of the optical fiber connector according to the present invention configured as described above in detail with reference to the accompanying drawings as follows. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. It is to be understood that the following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention of the user, the operator, or the precedent, and the meaning of each term should be interpreted based on the contents will be.
먼저 본 발명은 깔때기 형으로 접속부를 형성하고 링 구조의 광 안테나를 이용하여 광섬유 커넥터를 구성함으로써, 광신호의 손실을 최소화하여 광섬유에서 파장 단위의 작은 공간에서 직접 코어 보다 작은 크기의 광 도파로에 연결하고자 한 것이다.First, the present invention forms a connection part in a funnel type and configures an optical fiber connector using an optical antenna having a ring structure, thereby minimizing the loss of an optical signal, thereby connecting the optical waveguide of a smaller size than the core directly in a small space of a wavelength unit in the optical fiber. It would be.
도 2는 본 발명이 적용되는 광섬유 커넥터의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of an optical fiber connector to which the present invention is applied.
광 도파로에서 코어(120)는 직경이 8.2㎛ 정도가 될 수 있고, 굴절률(n)이 1.468 정도 된다. 또한 코어를 보호하는 클래딩(110)은 직경이 125㎛ 정도가 될 수 있으며, 굴절률이 약 1.453 정도 되어 코어(120) 보다는 굴절률이 작다. 광 도파로는 클래딩(110)의 굴절률(n=1.453) 보다 코어(120)의 굴절률(n=1.468)을 크게 하여 굴절률의 차이에 의해 광신호가 전송되도록 한다.In the optical waveguide, the
또한 내부의 광디바이스(130)는 약 1㎛ x 1㎛(가로 x 세로) 정도의 두께를 가질 수 있다.In addition, the internal
그래서 접속부(140)를 깔때기 형으로 구성하여 코어(120) 측의 광신호가 최대의 전송 효율에 의해 광디바이스(130)로 전송되도록 한다. 그리고 접속부(140)는 코어(120)와 연결된 일측(A 지점)의 직경은 광디바이스(130)와 연결된 타측(B 지점)의 직경 보다 크도록 하고, 굴절률은 코어(120)의 굴절률과 동일한 범위(오차 범위에서 동일함을 의미함)의 굴절률(n=1.468)을 갖도록 할 수 있다. 또한 접속부(140)에서 A 지점에서 B 지점까지의 수평 길이는 2.12㎛로 설정할 수 있다.Therefore, the
도 3은 도 2에 대한 FDTD(Finite-Difference Time-Domain, 유한차분시간영역법) 전사모사 결과를 보인 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a finite-difference time-domain (FDTD) transcription simulation result of FIG. 2.
그래서 코어(120)에서 A 지점을 거쳐 접속부(140)를 경유하고, B 지점을 거쳐 광디바이스(130)로 전송되는 광신호에서, 접속부(140)에 의해 광신호의 강도(Intensity)가 감소하지 않고 센터(Center)로 광신호가 집속된 상태로 코어(120)에서 광디바이스(130)로 전송되는 것을 알 수 있다.Therefore, in the optical signal transmitted from the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 광섬유 커넥터의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of an optical fiber connector according to an embodiment of the present invention.
이는 도 2와는 달리, 접속부(140)에 링을 구비한 광 안테나(150)를 삽입하여 코어(120)의 광신호를 집속하여 광디바이스(130)로 전송되도록 한 것이다.Unlike in FIG. 2, the
이러한 링을 구비한 광 안테나(150)는 접속부(140)에서 코어(120)와 연결된 일측 부분(A 지점)에 위치하도록 할 수 있다.The
또한 링은 전기전도성이 좋은 금속을 이용할 수 있으며, 전기전도도가 104 ~ 107 S/m(지멘스/미터) 범위의 금속(예, 은, 구리, 금, 백금, 알루미늄 등)을 사용할 수 있다.In addition, the ring may be a metal with good electrical conductivity, and a metal having a conductivity of 10 4 to 10 7 S / m (Siemens / meter) may be used (eg, silver, copper, gold, platinum, aluminum, etc.). .
도 4에서 광 안테나(150)는 둘 이상의 링으로 구성할 수 있다. 만약 2개의 링으로 광 안테나(150)를 구성했을 경우, 최외각의 링의 직경은 7240nm일 수 있고, 그 내부의 링의 직경은 5160nm일 수 있다.In FIG. 4, the
도 5는 도 4에 대한 FDTD 전사모사 결과를 보인 도면이다.5 is a diagram showing the results of the FDTD transcription simulation for FIG.
그래서 코어(120)에서 A 지점을 거쳐 접속부(140)를 경유하고, B 지점을 거쳐 광디바이스(130)로 전송되는 광신호에서, 접속부(140)와 광 안테나(150)에 의해 광신호의 강도(Intensity)가 감소하지 않고 센터(Center)로 광신호가 집속된 상태로 코어(120)에서 광디바이스(130)로 전송되는 것을 알 수 있다.Thus, in the optical signal transmitted from the
이처럼 본 발명은 깔때기 형으로 접속부를 형성하고 링 구조의 광 안테나를 이용하여 광섬유 커넥터를 구성함으로써, 광신호의 손실을 최소화하여 광섬유에서 파장 단위의 작은 공간에서 직접 코어 보다 작은 크기의 광 도파로에 연결하게 되는 것이다.As described above, the present invention forms a connection part in a funnel type and configures an optical fiber connector using an optical antenna having a ring structure, thereby minimizing the loss of an optical signal, thereby connecting the optical waveguide of a smaller size than the core directly in a small space of a wavelength unit in the optical fiber. Will be done.
이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described in more detail with reference to the examples, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
도 1은 종래 광 도파로를 포함하는 광시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an optical system including a conventional optical waveguide.
도 2는 본 발명이 적용되는 광섬유 커넥터의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of an optical fiber connector to which the present invention is applied.
도 3은 도 2에 대한 FDTD 전사모사 결과를 보인 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing a result of FDTD transcription simulation for FIG. 2.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 광섬유 커넥터의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of an optical fiber connector according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 대한 FDTD 전사모사 결과를 보인 도면이다.5 is a diagram showing the results of the FDTD transcription simulation for FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110 : 클래딩110: cladding
120 : 코어120: core
130 : 광디바이스130: optical device
140 : 접속부140: connection part
150 : 광 안테나150: optical antenna
Claims (6)
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| KR1020080037106A KR100963206B1 (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Fiber optic connectors |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080037106A KR100963206B1 (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Fiber optic connectors |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190128896A (en) | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 국방과학연구소 | System for sensing optical signal to mitigate optical signal fading due to atmospheric turbulence |
-
2008
- 2008-04-22 KR KR1020080037106A patent/KR100963206B1/en active IP Right Grant
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| KR20090111473A (en) | 2009-10-27 |
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