KR101244073B1 - 광섬유를 갖는 스터브 - Google Patents

Abstract

장치는 스터브(20)와 광섬유(30)를 포함한다. 스터브는 개구 및 제1 단부(22)와 제2 단부(24)를 포함한다. 광섬유는 스터브의 개구에 장착된다. 광섬유는 제1 단부(32)와 제2 단부(34)를 포함한다. 광섬유의 제1 단부는 스터브의 제1 단부와 동일 높이가 되도록 연마된다. 광섬유의 제2 단부는 광섬유의 제1 단부에서 광섬유의 제2 단부까지 측정된 광섬유의 소정의 길이를 위해 구비되도록 소정 위치에서 클리브 가공된다.

광섬유, 스터브, 접착 재료, 렌즈, 하우징

Description

광섬유를 갖는 스터브 {STUB HAVING AN OPTICAL FIBER}

본 발명은 섬유 광학 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광섬유의 일단부가 클리브 가공되고(cleaved) 광섬유의 타단부가 연마된 스터브에 장착된 광섬유에 관한 것이다. 유리 재료는 광섬유 또는 도파관을 구성하는데 사용된다.

기계적 수단에 의해 광섬유를 클리브 가공하는 것은 종래 기술에 공지되어 있고 레이저 또는 절단 비임으로 클리브 가공하는 것 또한 종래 기술에 공지되어 있고 미국 특허 제4,710,605호 및 제6,139,196호에 개시되어 있다. 미국 특허 제4,710,605호 및 제6,139,196호는 본 명세서에 참조로 병합된다. 미국 특허 제4,710,605호는 레이저가 노출된 광섬유를 클리브 가공하는 고정물(fixture)에 장착된 단일 광섬유를 개시한다. 미국 특허 제6,139,196호는 레이저가 섬유 자켓 및 광섬유를 클리브 가공한 고정물에 장착되고 광섬유를 둘러싸고 섬유 자켓을 포함하는 단일 광섬유를 개시한다. 두 경우 모두, 클리브 가공된 광섬유는 그 후 다른 처리를 위해 그 각각의 고정물로부터 제거된다.

더욱이, 레이저로 광섬유의 단부에서 렌즈를 형성하는 것이 미국 특허 제4,932,989호, 제5,011,254호 및 제5,256,851호에 개시되고 종래 기술에 공지되어 있다. 미국 특허 제4,932,989호, 제5,011,254호 및 제5,256,851호는 본 명세서에 참조로 병합된다. 미국 특허 제4,932,989호는 고정물에 장착된 단일 광섬유를 개시하고, 여기서 광섬유는 레이저로 광섬유의 단부에 형성된 테이퍼진 렌즈를 구비한다. 미국 특허 제5,011,254호는 고정물에 장착된 단일 광섬유를 개시하고, 여기서 광섬유는 레이저로 광섬유의 단부에 형성된 하이퍼볼릭 렌즈(hyperbolic lens)를 구비한다. 미국 특허 제5,256,851호는 고정물에 장착된 단일 광섬유를 개시하고, 여기서 광섬유는 레이저로 광섬유의 단부에 형성된 비대칭 하이퍼볼릭 렌즈를 구비한다. 모든 세 가지 경우, 클리브 가공되고 렌즈가 형성되는 광섬유는 그 후 다른 처리를 위해 그 각각의 고정물로부터 제거된다.

전형적으로, 클리브 가공되고 렌즈가 형성되는 광섬유는 광전 송신기 또는 광전 수신기를 포함하는 하우징에 장착된다. 광전 송신기의 경우에, 광전 송신기는 광신호가 광섬유에 효율적으로 도입되는 광섬유의 렌즈 상에 반짝이는 광신호를 방출한다. 광전 수신기의 경우에, 광신호는 광섬유의 길이를 따라 전파하여 광섬유를 나가고, 따라서 광전 수신기 상에 효율적인 방법으로 광신호를 초점맞춘다.

종래 기술이 렌즈 형성 단계와 클리브 가공 단계 모두는 많은 시간 소모적 설치 작업 및 저 생산량을 필요로 하고, 조립체에 광섬유를 배치시키고 조작하는 데 어려움을 가져온다.

따라서, 본 발명의 목적은 다른 구조물 또는 하우징으로 용이하게 조립되는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단축된 설치 시간 및 이에 따른 증가된 생산성을 제 공하는 광섬유에 부착된 스터브를 포함하는 종결된 광섬유를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 장치를 조립체용 다른 구조물에 공급하기 위해 조립 라인 공정의 일부인 진동 공급 기계에 의해 손상되지 않을 만큼 충분히 강성이고 튼튼하게 클리브 가공된 렌즈가 형성된 광섬유를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 형태로, 장치는 스터브와 광섬유를 포함하고, 스터브는 개구, 제1 단부 및 제2 단부를 구비한다. 광섬유는 스터브의 개구에 장착된다. 광섬유는 제1 단부 및 제2 단부를 구비한다. 광섬유의 제1 단부는 스터브의 제1 단부와 동일 평면으로 되도록 연마된다. 연마된 단부는 물리적 접촉 표면 표준과 일치한다. 광섬유의 제2 단부는 광섬유의 제1 단부에서 광섬유의 제2 단부까지 측정된 소정 길이의 광섬유를 제공하도록 소정 위치에서 종결된다.

본 발명의 또 다른 형태로, 장치는 스터브, 접착제 및 광섬유를 포함하고, 스터브는 개구, 제1 단부 및 제2 단부를 포함한다. 광섬유는 접착제에 의해 스터브의 개구에 부착된다. 광섬유는 제1 단부 및 제2 단부를 포함한다. 광섬유의 제1 단부는 스터브의 제1 단부와 동일 평면으로 되도록 연마된다. 연마된 단부는 물리적 접촉 표면 마감 표준과 일치한다. 광섬유의 제2 단부는 광섬유의 제1 단부에서 광섬유의 제2 단부까지 측정된 소정 길이의 광섬유를 제공하도록 소정 위치에서 클리브 가공된다.

본 발명의 또 다른 형태로, 제1 상술된 장치를 생산하기 위한 방법이 설명된다. 상기 방법은 개구를 구비한 스터브를 선택하는 단계와, 스터브의 개구 안으로 광섬유를 삽입하는 단계와, 물리적 접촉 표면 마감을 형성하도록 광섬유의 제1 단 부와 스터브의 제1 단부를 연마하는 단계와, 광섬유의 제2 단부를 형성하도록 광섬유를 종결시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 형태로, 제2 상술된 장치를 생산하기 위한 방법이 설명된다. 상기 방법은 개구를 구비한 스터브를 선택하는 단계와, 광섬유와 스터브의 개구 중 적어도 하나에 접착제를 도포하는 단계와, 광섬유를 접착제에 의해 스터브에 부착시키기 위해 스터브의 개구 안으로 광섬유를 삽입하는 단계와, 물리 접촉 표면 마감을 형성하도록 광섬유의 제1 단부와 스터브의 제1 단부를 연마하는 단계와, 광섬유의 제2 단부를 형성하도록 광섬유를 클리브 가공하는 단계를 포함한다.

따라서, 본 발명의 장치는 광섬유를 가진 스터브가 연결되기 때문에 현존하는 해결책보다 우수하다. 장치는 많은 양으로 조립되고 저장될 수 있다. 장치는 광전 장치를 내장한 하우징으로 조립될 수 있거나 종결되는 것이 필요한 마감되지 않거나 연결되지 않은 광섬유를 가진 기판 위로 조립될 수 있다. 따라서, 본 발명의 장치는 종래 기술의 장치보다 비용면에서 더 효율적이다.

본 발명의 많은 완전한 응용예와 많은 부수적인 장점들은 첨부된 도면과 관련하여 고려될 때 후술하는 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해되는 바와 같이 용이하게 얻어진다.

도1은 광섬유와 스터브를 포함하는 장치의 평면도이다.

도2는 도1의 장치 단부의 평면도이다.

도3은 도1의 장치의 단면도이다.

도4는 본 장치의 다른 실시예의 단면도이다.

도5는 개별 초점 렌즈 및 광전 장치가 함께 하우징에 장착된 도4의 장치의 단면도이다.

도6은 광섬유의 단부에 형성된 렌즈를 갖는 장치의 다른 실시예의 단면도이다.

도7은 광전 장치와 함께 하우징에 장착된 도6 장치의 단면도이다.

도8은 스터브 내에 수납된 광섬유를 갖는 장치의 다른 실시예의 단면도이다.

이제 도면을 참조하면, 유사한 도면 부호는 몇몇 도면을 통해 동일하거나 상응하는 부품을 나타내고, 더 상세히는, 도1 내지 도3은 스터브(20)와 광섬유(30)를 포함하는 장치(10)이다.

도1은 스터브(20)와 광섬유(30)를 포함하는 장치(10)의 평면도이다. 스터브(20)는 제1 단부(22)와 제2 단부(24)를 포함한다. 광섬유(30)는 제1 단부(32)와 제2 단부(34)를 포함한다.

도2는 스터브(20)의 실린더 형상의 표면(26)의 프로파일을 도시한 장치(10) 단부의 평면도이다. 또한 스터브(20)의 개구(21)를 도시한다.
도3은 도1의 장치(10)의 단면도이다. 광섬유(30)의 제1 단부(32)는 스터브(20)의 제1 단부(22)와 동일 높이가 되도록 연마된다. 스터브(20)의 제1 단부(22)와 광섬유(30)의 제1 단부(32)는 장치(10)가 (도시되지 않은) 광 커넥터와 정합하게 하도록 물리적 접촉(PC) 표면 마감 표준과 동일하게 연마된다. 광섬유(30)의 제2 단부(34)는 스터브의 제2 단부(24) 뒤로 연장된다. 광섬유(30)의 제2 단부(34)는 도3에 도시된 바와 같이 광섬유(30)의 길이에 대해 90도 이외의 각을 포함하는 임의의 각일 수 있지만, 전형적으로 광섬유(30)의 길이에 직각 방향에서 6 내지 10도의 각으로 절단된다. 광섬유(30)의 제2 단부(34)는 약 300 마이크론만큼 스터브(20)의 제2 단부(24) 위로 연장되고 이와 같이 광섬유(30)의 외팔보형 부분은 비교적 강성이고 반드시 만곡되거나 굽혀지지 않는다. 장치의 전체 길이(L1)는 약 0.5인치 인치이다. 스터브(20)의 제2 단부(24)는 임의의 각으로 절단될 수 있지만, 전형적으로 스터브(20) 길이에 직각 방향에서 6 내지 10도의 각으로 절단된다.

먼저, 적절한 개구(21)를 포함한 스터브(20)가 선택된다. 스터브(20)의 개구(21)의 크기는 광섬유(30)의 크기를 기초로 한다. 전형적으로, 개구(21)의 직경은 광섬유(30) 직경보다 크다. 조립하는 동안, 광섬유(30)는 그 외부면에 도포된 접착제(38)(명확하게 하기 위해, 접착제(38)는 도3, 도4 및 도6에 도시되지 않음)를 구비한다. 접착제(38)와 함께 광섬유(30)는 스터브(20)의 개구(21) 안으로 주입된다. 이 때, 광섬유(30)의 일부는 스터브(20)의 제1 및 제2 단부(22, 24) 위로 돌출한다. 접착제(38)는 광섬유(30)를 스터브(20)에 고정시킨다. 전형적으로, 접착제(38)는 에폭시 재료이다. 광섬유(30)의 제1 단부(32)와 스터브(20)의 제1 단부(22)는 상술된 바와 같이 연마된다. 연마는 물리 접촉 표준과 일치하는 표면을 생성하고 SC, LC 등과 같은 많은 표준 형상 중 하나일 수 있다. 물리 접촉 표준은 광섬유(30)의 제1 표면(32)이 (도시되지 않은) 관련 커넥터의 광섬유를 접촉시키는 것이 필요하다. 물리 접촉은 삽입 손실에 기여하는 표면들 사이의 공기 간극을 제 거한다.

광섬유(30)의 길이(L1) 및 그로 인해 장치(10)가 미리 결정된다. 따라서, 제1 단부(22, 32)가 연마된 후 제2 단부(34)에서의 광섬유(30)를 절단하기 위한 정확한 위치는 전체 길이(L1)를 이루도록 결정될 수 있다. 일단 광섬유의 제2 단부(34)의 위치가 결정되면 클리브 가공 단계는 절단을 수행하기 위해 채용된다. 클리브 가공 단계는 기계적 또는 레이저에 의해 수행될 수 있다.

기계적 클리브 가공은 제2 단부(34)의 위치에서 광섬유(30)의 표면에 크랙을 생성하도록 다이아몬드 또는 사파이어가 팁에 장착된 도구로 광섬유(30)의 표면을 선긋는 것을 포함한다. 그 후 광섬유(30)는 광섬유(30)의 직경을 따르는 크랙에 전달되도록 전형적으로 만곡시킴으로써 응력이 가해진다.

레이저 클리브 가공은 지정된 위치에 광섬유(30)의 일부를 제거하는 것을 포함한다. 레이저는 스터브(20) 재료에 해를 끼치지 않는다. 스터브(20)는 전형적으로 세라믹 재료로 형성된다. 그러나, 스터브(20)는 중합체 재료 또는 금속 재료로 형성될 수 있다.

연마와 비교해서, 클리브 가공 처리는 신속하고 정확하여 생산량을 증가시키고 길이(L1)가 제어될 수 있다.

도4는 스터브(20)와 유사한 스터브(60)를 포함하는 장치(50)와 광섬유(70)의 다른 실시예의 측면도이다. 광섬유(70)의 제2 단부는 스터브(60)의 표면과 동일 높이 이하이다. 스터브(60)는 레이저 또는 절단 비임이 스터브(60)의 표면 아래의 광섬유(70)를 절단할 수 있는 리세스(62)를 포함한다.

도5는 둥근 볼 렌즈와 같은 초점 요소(100), 캔 또는 리드(94), 광전 장치(90), 및 장치(10)를 포함하는 조립체(80)의 부분 단면도이다. 조립체는 L2로 나타낸 전체 길이를 갖는다. 조립체(80)는 물리적으로 장치(10)를 접촉하는 광 커넥터의 페룰을 수용하기 위한 페룰 수용 보어(82)를 포함한다. 광전 장치(90)가 송신기라면, 광에너지는 광전 장치(90)로부터 유동하여 광축(102)을 따라 초점 요소(100) 안으로 유동한다. 초점 요소(100)는 광축(103)을 따라 장치(10)의 광섬유의 클리브 가공된 단부 상에 광에너지를 초점맞춘다. 그 후 광에너지는 장치(10)의 광섬유를 통해 유동하고 그 후 광축(101)을 따라 장치(10)의 제1 단부에서 광 커넥터로 진입한다. 광전 장치가 수신기라면, 그 후 상술된 처리는 역전된다. 광전 장치 안으로 또는 밖으로 에너지의 유동은 광전 장치의 광학적으로 능동부를 통해 발생한다. 캡 또는 리드(94)는 위험한 환경 조건으로부터 광전 장치(90)를 밀폐식으로 밀봉한다.

본 발명의 다른 변형에서, 도6은 광섬유(30)의 제2 단부에 형성된 렌즈(36)를 갖는 도1 내지 도3의 장치(10)의 단면도이다. 렌즈는 단부를 형성하도록 광섬유의 팁에 레이저 비임의 에너지를 선택적으로 인가함으로써 형성될 수 있다. 이러한 렌즈(36)는 도5에서 도시되고 설명된 바와 같은 개별 포커싱 요소(100)의 필요를 제거한다.

도7은 광전 장치(90)를 갖는 조립체(110)에 채용된 도6에 도시된 바와 같은 장치(10)의 부분 단면도이다. 렌즈(36)가 광섬유의 단부에 형성되기 때문에, 도5에 도시된 바와 같은 포커싱 요소(100)는 필요가 없다. 따라서, 도5의 조립체(80)의 캔 또는 리드(94)는 제거될 수 있다. 캔(94)의 제거는 더 소형인 조립체를 위해 제공된다. 조립체(110)의 전체 길이(L3)는 도5에 도시된 바와 같은 조립체(80)의 전체 길이(L2)보다 짧다. 조립체(110)의 나머지 구조는 밀봉되도록 되어 있다.

본 발명의 또 다른 변형에서, 도8은 스터브(220) 내에 수납된 광섬유(230)를 갖는 장치(210)의 단면도이다. 장치(210)는 도4의 장치(50)와 유사하다. 도4의 장치(50)와 달리, 도8의 장치(210)는 스터브(220)의 길이에 대해 사실상 90도의 각도인 위치에서 종결된 스터브(220)의 일단부를 갖는다. 스터브(220)의 일부가 광섬유(230) 너머로 연장하는 스터브(220) 내에 수납된 광섬유(230)를 갖는 것은 기계적인 강도 및 강성 설계를 제공한다. 또한, 장치(210)는 광전 장치에 대해 또는 볼렌즈와 같은 개별 포커싱 요소에 대해 이들 중 하나가 조립체에 제공되면 광섬유(230) 단부의 조절을 허용한다. 이러한 조절은 장치(210)의 제조에 제공된다.

제조 중에, 장치(210)는 적절한 개구를 갖는 스터브(220)를 선택함으로써 구성된다. 광섬유(230)가 스터브(220)의 양단부를 통해 연장하도록 광섬유(230)는 개구 내로 삽입된다. 원추형 개구를 갖는 스터브(220)의 양단부를 통해 연장하는 광섬유(230)는 클리브 가공되거나 삽입 전에 미리 클리브 가공되고, 광섬유(230)의 단부는 렌즈가 바람직할 때 렌즈 형상으로 되거나 미리 렌즈 형상으로 된다. 그 다음에, 접착제가 스터브(220)의 원추형 개구를 통해 연장하는 광섬유의 일부에 인접하여 광섬유(230)에 위치된다. 광섬유(230)는 광섬유(230)의 단부가 스터브(220)의 개구의 원추형 부분의 정점에 인접하게 놓이도록 스터브(220)에 대해 이동된다. 스터브(220)의 타단부 너머로 연장하는 임의의 양의 광섬유(230)는 이전의 실시예에서 설명된 바와 같이 스터브(220)의 표면과 동일 평면으로 연마된다. 이 러한 응용에 따라, 스터브(220)의 원추형 개구에 인접한 광섬유(230)의 단부의 위치는 원추형 개구에 인접하여 위치된 스터브(230)의 단부에 대해 제어되고 지시될 수 있다. 따라서, 원추형 개구에 인접한 광섬유(230)의 단부는 원추의 정점과 동일 평면일 수 있고 또는 원추형 영역 내로 연장할 수 있다. 따라서, 스터브의 기계적인 길이와 광섬유의 길이는 장치(210)의 조립 동안 분리될 수 있다. 개구의 원추형 부분은 광섬유(230)의 단부로부터 방사되거나 진입하는 광에너지가 개구의 원추형 부분의 표면에 충돌하는 것을 방지하도록 크기가 정해진다.

명백하게, 본 발명의 다수의 변형 및 변경은 전술한 설명의 견지에서 가능하다. 따라서, 첨부된 청구항의 범주 내에서 본 발명은 특정하여 설명한 것 이외에도 달리 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (38)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 개구, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 스터브와,

   접착 재료와,

   접착 재료로 스터브의 개구에 부착되고 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 광섬유로서, 상기 광섬유의 제1 단부는 스터브의 제1 단부와 동일 평면이 되도록 연마되고, 광섬유의 제2 단부는 광섬유의 제1 단부로부터 광섬유의 제2 단부까지 측정되는 소정 길이의 광섬유를 제공하도록 소정의 위치에서 클리브 가공되는 광섬유와,

   광섬유의 제2 단부 상에 형성된 렌즈를 포함하고,

   상기 스터브의 제1 단부는 상기 스터브의 제2 단부로부터 제1 스터브 길이만큼 이격되어 있고, 상기 개구는 상기 스터브의 제2 단부에 인접한 원추형 부분을 갖고, 상기 개구의 원추형 부분은 정점을 갖고,

   상기 광섬유의 제2 단부는 상기 스터브의 개구의 원추형 부분의 정점에 인접해 있고, 상기 제1 스터브 길이는 상기 광섬유의 상기 소정의 길이보다 크고, 상기 스터브의 개구의 원추형 부분의 크기는 상기 광섬유의 제2 단부로부터 방사되는 광에너지가 상기 스터브의 개구의 원추형 부분의 표면에 충돌하는 것을 방지하도록 정해지고,

   광섬유의 제2 단부는 레이저 절제에 의해 클리브 가공되는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 렌즈는 레이저 가공 프로세스에 의해 형성되는 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 광섬유의 제2 단부는 스터브의 제2 단부와 동일 평면 이 아닌 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 광섬유의 제2 단부는 소정의 각도로 클리브 가공되는 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 광섬유는 유리 재료로 제조되는 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 스터브는 세라믹 재료로 제조되는 장치.
10. 제9항에 있어서, 하우징을 더 포함하고, 상기 스터브는 상기 하우징에 부착되는 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 하우징에 부착되는 광전 장치를 더 포함하고, 상기 광전 장치는 광섬유의 제2 단부에 인접하여 위치되는 장치.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 제9항에 있어서, 상기 광섬유의 제1 단부는 광섬유의 제2 단부로부터 1 ½ 인치 미만으로 이격되어 위치되는 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 광섬유의 제2 단부는 스터브의 제2 단부로부터 300 마이크로미터 미만으로 이격되어 위치되는 장치.
24. 삭제
25. 삭제
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