KR101858708B1

KR101858708B1 - 광 송수신 장치

Info

Publication number: KR101858708B1
Application number: KR1020170116122A
Authority: KR
Inventors: 이상식; 민병민
Original assignee: 이상식; 민병민
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2018-05-16
Also published as: WO2019050190A1

Abstract

본 발명의 실시 형태는 광소자가 배치되는 플레이트로서, X축상에 하나 이상 형성된 제1기준홀과, X축과 수직하는 Y축상에 하나 이상 형성된 제2기준홀을 가지는 베이스 플레이트; 및 광통신하는 광섬유 및 렌즈부가 고정 설치되고, 상기 제1기준홀에 삽입되는 제1포스트와 상기 제2기준홀에 삽입되는 제2포스트를 가지는 광섬유 고정블럭;을 포함하며, 상기 제2기준홀의 중심점을 통과하는 Y축 라인을 제2기준선이라 할 때, 상기 광소자는 상기 제2기준선을 따라 마련되어 있을 수 있다.

Description

광 송수신 장치{Apparatus for transmitting and receiving optical signals}

본 발명은 광 송수신 장치로서, 광섬유 기반으로 광을 송수신하는 광 송수신 장치에 관한 것이다.

장거리 통신에 널리 사용 중인 광섬유(Optical fiber) 기반 신호 전송방법은 전자기 간섭(Electromagnetic Interference, EMI)에 무관한 동작 특성과 광대역 주파수에서의 효용성 등의 장점으로 인해 고속, 고밀도의 데이터 전송이 요구되는 고화질 디지털 비디오 디스플레이 장치를 비롯한 대용량 디지털 미디어 전송에 널리 적용 되고 있다.

이러한 광섬유 기반 신호 전송 방법은 광섬유와 광소자 사이에 렌즈와 반사수단을 개재시키는 구조를 이룸으로써 달성할 수 있으며, 이러한 구조를 실현하기 위하여 광섬유와 반사수단 및 렌즈가 고정설치된 구조물을 광소자가 실장된 기판에 설치하여 광 정렬을 수행하는 방법을 사용할 수 있다.

한편, 이러한 광 정렬 방법으로 제조되는 광 송수신 장치는 광소자, 렌즈, 반사수단 및 광섬유를 어떠한 방식으로 정렬하는가에 따라서 구조의 단순화, 제품생산비용의 절감, 내구성과 정밀도의 향상 등을 가져올 수 있으므로 광 정렬의 문제는 매우 중요하게 부각되고 있다.

그러나 종래의 방식으로 광 정렬을 수행하여 제조되는 광 송수신 장치는 고가(high cost)일 뿐 아니라, 부피가 커서 스마트폰과 같은 이동통신기기에 사용하기 어려운 문제가 있으며 복잡한 구조를 가지므로 안정성이 확보되지 않는 문제가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 베이스플레이트와 광섬유 고정블럭을 나타내는 광 송수신 장치를 나타낸 그림이다.

도 1을 참조하면, 광소자가 설정위치에 배치되고, 제1기준홀과 제1기준홀과 제1간격을 두고 형성되는 제2기준홀을 가지는 베이스 플레이트(10)와, 광소자와 광통신하는 광섬유 및 렌즈가 고정 설치되고, 제1기준홀에 삽입되는 제2포스트와 제2기준홀에 삽입되는 제2포스트를 가지는 광섬유 고정블럭(20)을 포함한다.

광소자의 설정위치는 제1기준홀과 제2기준홀을 통과하는 제1기준선과, 제1기준선과 교차하고, 제1기준홀로부터 제2간격을 둔 위치에 위치하며, 제1기준홀과 제2기준홀의 사이에 위치하는 제2기준선에 의하여 결정되며, 제2포스트는 제2포스트의 제1기준홀에 삽입보다 더 헐겁게 제2기준홀에 삽입되도록 하여 정렬을 최적화한다.

그런데 기존의 도 1과 같은 광 송수신 장치는, 광섬유 고정블럭(20)을 베이스플레이트에 고정시킬 때 2번 기둥을 헐겁게 해서 정렬을 최적화한다고 했는데 X,Y방향으로 틀어짐을 보정하겠다는 것인데 광소자가 여러 개일 경우는 Y방향으로 늘어선 광소자의 축이 틀어져서 오히려 정렬을 흐뜨러뜨리는 변수가 더 많아진다. 또한 X방향으로도 lateral offset이 커지는 경우도 발생한다. 또한 도 2와 같이 Z방향으로, 삽입 불량으로 인해 θ만큼 tilt가 발생할 경우 광소자와 렌즈 사이에 집광 효율에도 저해요소가 된다.

광섬유의 탈착을 쉽게 하기 위해 도 3(a)처럼 광섬유 고정블럭(20)의 광섬유 인입부위를 사선형태로 넓게 만들어 놓았는데 작업 시 수 mm의 광섬유 리본이 도 3(b), 또는 도 3(c)와 같이 한쪽으로 치우쳐서 조립되어 효과적인 정렬을 기대할 수 없다. 참고로 도 3(b)나 도 3(c)는 광섬유 리본이 장착된 모습을 확대해서 표현한 그림이다.

따라서 광 정렬 시 일정 편차가 존재하게 되는데 이러한 편차는 고도의 정밀성을 요하는 당해 기술분야에서 치명적인 문제점으로 작용할 수 있다.

한국공개특허 10-2014-0168272

본 발명의 기술적 과제는 정밀한 사양을 요구하는 다중 광송수신 장치에 있어서 고품질의 장치를 저렴하고 단순한 작업 방식으로 대량생산할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

상기 제1기준홀과 제2기준홀은, 상기 베이스 플레이트의 일면에서 타면을 관통하는 구멍으로 각각 형성되며, 상기 제1포스트는 상기 베이스 플레이트의 일면에 형성된 제1기준홀을 관통하여 상기 베이스 플레이트의 타면에 돌출 체결되며, 상기 제2포스트는 상기 베이스 플레이트의 일면에 제2기준홀을 관통하여 상기 베이스 플레이트의 후면에 돌출되어 체결될 수 있다.

상기 제1포스트와 제2포스트는, 상기 광섬유 고정블럭의 저면에서 돌출된 기둥체; 및 상기 기둥체의 끝단에 결합된 삼각뿔 형태의 뿔체;를 포함하며, 상기 뿔체의 중앙에 파여진 홈이 형성되어 있을 수 있다.

상기 뿔체의 중앙에 파여진 홈은, 내부로 들어갈수록 홈 크기가 좁아지는 형태를 가짐을 특징으로 할 수 있다.

상기 광소자는, 상기 제1기준홀의 중심점을 통과하는 X축 라인을 제1기준선이라 할 때, 상기 제1기준선과 제2기준선이 교차하는 지점에 단일 갯수로 마련되어 있음을 특징으로 할 수 있다.

상기 광섬유 고정블럭은, 광섬유가 착탈되는 광섬유 가이드부를 구비하며, 광섬유 가이드부의 일측벽은 평평한 플레이트면으로 형성되며, 광섬유 가이드부의 타측벽은 내측으로부터 바깥쪽에 위치한 개구로 갈수록 점차로 단면적이 넓어지도록 형성되어 있음을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1기준홀의 개수와 제2기준홀의 개수는 서로 비대칭되는 개수로서 형성됨을 특징으로 할 수 있다.

상기 광소자는, 상기 제2기준선을 따라서 복수개로 마련되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 기존에 발생할 수 있는 수평 방향(X,Y) 의 literal offset을 최소화할 수 있고 Z축 방향으로 발생할 수 있는 tilt도 최소화할 수 있으며 광섬유 인입시 발생할 수 있는 오류도 최소화할 수 있어서 손쉬운 작업성과 고품질의 광 송수신 장치를 대량 생산할 수 있는 효과를 가져올 수 있다.

도 1 내지 도 3은 기존의 광 송수신 장치의 그림.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 송수신 장치의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광 송수신 장치의 평면도 및 절개도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 송수신 장치의 광섬유 고정블럭이 베이스 플레이트에 결합된 A-A'의 절단면을 도시한 절개도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 기준홀이 비대칭적으로 형성된 광 송수신 장치의 평면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수개의 광소자가 마련된 광 송수신 장치의 평면도.

이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 송수신 장치의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광 송수신 장치의 평면도 및 절개도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 송수신 장치의 광섬유 고정블럭이 베이스 플레이트에 결합된 A-A'의 절단면을 도시한 절개도이다.

발명의 광 송수신 장치는, 베이스 플레이트(100)와 광섬유 고정블럭(200)을 포함한다.

베이스 플레이트(100)는, 광소자(120)가 배치되는 플레이트로서, 베이스 플레이트(100)는 예컨대 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 기판일 수 있다. 베이스 플레이트(100) 상에는 집적회로(Integrated Circuit, IC)가 구비되어 광소자(120)와 전기적으로 연결될 수 있다.

송신의 경우는 광소자(120)가 발광소자(120)가 되고 렌즈(220)를 통해 반사경(혹은 프리즘)을 통해 광섬유(300)로 전달이 되고 수신의 경우는 역으로 광섬유(300)로부터 들어온 신호가 반사부재(230)(반사경 또는 프리즘)을 통해 렌즈(220)를 지나 광소자(120)가 수신소자로 사용된다.

베이스 플레이트(100)에는, X축상에 하나 이상 형성된 제1기준홀(111)과, X축과 수직하는 Y축상에 하나 이상 형성된 제2기준홀(112)을 가진다. 이러한 제1기준홀(111)과 제2기준홀(112)은, 베이스 플레이트(100)의 일면에서 타면을 관통하는 구멍으로 각각 형성된다.

기존의 X,Y 방향에서 발생하는 literal offset을 최소화하고 양산성을 올리기 위해 제1기준홀(111)과 제2기준홀(112)은 복수개로 마련될 수 있다. 즉, 제1기준홀(111)은 X축을 따라서 제1-1기준홀(111a)과 제1-2기준홀(111b)의 두 개로 마련될 수 있으며, 제2기준홀(112)은 X축을 따라서 제2-1기준홀(112a)과 제2-2기준홀(112b)의 두 개로 마련될 수 있다.

한편, 광소자(120)가 베이스 플레이트(100)에 마련되는데, 제1기준홀(111)의 중심점을 통과하는 X축 라인을 제1기준선이라 하며, 제2기준홀(112)의 중심점을 통과하는 Y축 라인을 제2기준선이라 부르기로 할 때, 제1기준선과 제2기준선은 가상의 선일 수 있으며, 제1기준선과 제2기준선을 기준으로 광소자(120)의 배치위치가 결정된다.

광소자(120)는, 제2기준선을 따라 마련될 수 있는데, 단일 개수의 광소자(120)로 마련되는 경우, 광소자(120)는, 제1기준선과 제2기준선이 교차하는 지점에 단일 갯수로 마련될 수 있다.

광섬유 고정블럭(200)은 그 내부에 광통신하는 광섬유(300) 및 렌즈(220)가 고정 설치된다. 광섬유(300)는 베이스 플레이트(100)에 마련된 광소자(120)와 광통신을 한다.

광섬유 고정블럭(200)은 내측으로 광섬유(300)를 가이드 하는 광섬유 가이드부(230)가 형성된다. 광섬유 가이드부(230)에 의하여 광섬유(300)는 광섬유 고정블럭(200)에 그 길이방향을 따라 안착길이만큼 삽입되어 안착된다. 광섬유(300)는 일정한 길이만큼은 광섬유 고정블럭(200)에 안착되는 안착길이를 확보해 주어야 한다. 안착길이를 확보해줌으로써, 광섬유(300) 및 광 송수신 장치의 안정성 및 내구성이 보장될 수 있다. 광섬유 가이드부(230)는 광섬유(300)가 길이방향을 따라 안착길이를 확보하면서 배치되도록 유도하는 역할을 한다.

특히 본 발명의 광섬유 가이드부(230)는 양측벽은 일직선으로 형성되거나, 또는 내측으로부터 바깥쪽에 위치한 개구로 갈수록 점차로 단면적이 넓어지도록 형성되어 광섬유(300)의 끝단을 설정된 위치까지 가이드할 수 있다.

또는 광섬유(300)가 착탈되는 광섬유 가이드부(230)는 양측벽이 비대칭으로 형성될 수 있는데, 광섬유 가이드부(230)의 일측벽(231)은 평평한 플레이트면으로 형성되며, 광섬유 가이드부(230)의 타측벽(232)은 내측으로부터 바깥쪽에 위치한 개구로 갈수록 점차로 단면적이 넓어지도록 형성되도록 한다. 이러한 광섬유 가이드부(230)의 양측벽 비대칭성은, 광섬유(300) 체결 시 발생할 수 있는 치우침을 개선하면서 양산의 수월성은 유지하도록 하기 위하여, 도 4(a)의 상부면에서 보듯이 광섬유(300)를 착탈할 입구를 일측벽(231)은 직선을 유지하면서 타측벽(232)만 사선으로 넓게 함으로써 치우침을 방지할 수 있게 된다.

광섬유 고정블럭(200)의 일부분에는 렌즈(220)가 광섬유 고정블럭(200)의 하부 방향을 향하도록 고정설치 된다. 즉 렌즈(220)는 광섬유(300)의 길이방향과 수직한 방향을 향하도록 고정설치 된다. 이러한 구조를 통하여 광섬유 고정블럭(200)이 베이스 플레이트(100)에 설치된 경우 베이스 플레이트(100)에 배치된 광소자(120)와 렌즈(220)가 서로 마주보도록 할 수 있다. 광섬유(300)는 광 정렬을 이룰 수 있는 구조로 배치되며, 반사부재(230)는 예컨대 반사경 또는 프리즘일 수 있다. 이러한 광 정렬을 통하여 광섬유(300)의 끝에서 방사된 빛(Light)이 반사부재(230)를 통하여 경로를 변경하고 렌즈(220)를 통하여 집광되어 광소자(120)에 도달할 수 있게 하거나, 광소자(120)로부터 방사된 빛이 렌즈(220)를 통하여 집광되고, 반사부재(230)를 통하여 경로를 변경하여 광섬유(300)의 끝단에 도달할 수 있게도 한다.

한편, 광섬유 고정블럭(200)은, 베이스 플레이트(100)의 제1기준홀(111)에 삽입되는 제1포스트(211)와 베이스 플레이트(100)의 제2기준홀(112)에 삽입되는 제2포스트(212)를 구비한다.

기존의 X,Y 방향에서 발생하는 literal offset을 최소화하고 양산성을 올리기 위해 X축상의 제1기준홀(111)에 삽입되는 제1포스트(211)와 Y축상의 제2기준홀(112)에 삽입되는 제2포스트(212)가 마련된다.

기존의 X,Y 방향에서 발생하는 literal offset을 최소화하고 양산성을 올리기 위해 제1기준홀(111)이 X축을 따라서 제1-1기준홀(111a)과 제1-2기준홀(111b)로 되는 2개로 마련되는 경우, 제1포스트(211) 역시 제1-1기준홀(111a)에 삽입되는 제1-1포스트(211a)와 제1-2기준홀(111b)에 삽입되는 제1-2포스트(211b)로 마련될 수 있다. 마찬가지로, 제2기준홀(112)이 Y축을 따라서 제2-1기준홀(112a)과 제2-2기준홀(112b)로 되는 2개로 마련되는 경우, 제2포스트(212) 역시 제2-1기준홀(112a)에 삽입되는 제2-1포스트(212a)와 제2-2기준홀(112b)에 삽입되는 제2-2포스트(212b)로 마련될 수 있다.

이러한 각각의 포스트는, 대응되는 기준홀을 관통하여 락킹(locking)되는 구조를 가지도록 한다. 상기의 락킹(locking) 구조를 위하여, 제2포스트(212)는 베이스 플레이트(100)의 일면에 형성된 제1기준홀(111)을 관통하여 베이스 플레이트(100)의 타면에 돌출 체결되며, 제2포스트는 상기 베이스 플레이트(100)의 일면에 제2기준홀(112)을 관통하여 베이스 플레이트(100)의 후면에 돌출되어 체결되도록 한다. 이와 같은 락킹(locking) 구조는, X,Y 방향의 literal offset과 Z방향의 tilt를 최소화함으로써 다중 광소자(120)의 정렬을 최적화할 수 있다.

락킹(locking) 구조를 가지는 제1포스트(211)와 제2포스트(212)는, 플라스틱 재질처럼 약간의 연성을 가지며, 각각의 포스트는, 광섬유 고정블럭(200)의 저면에서 돌출된 기둥체와, 기둥체의 끝단에 결합된 삼각뿔 형태의 뿔체를 가진다. 뿔체의 중앙에 파여진 홈이 형성되어 있어, 이러한 뿔체의 중앙에 파여진 홈은, 내부로 들어갈수록 홈 크기가 좁아지는 형태를 가지도록 한다.

따라서 포스트가 대응되는 기준홀에 삽입되는 순간에는 뿔체의 중앙에 있는 홈 간격이 좁아져서, 결국 뿔체의 외경이 좁아져서 기준홀에 삽입 관통될 수 있다., 관통 이후에는 포스트의 뿔체의 홈 간격이 다시 확장되어, 결국 뿔체의 외경이 넓어져서 베이스 플레이트(100)의 타면에 락킹될 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서 제1기준홀(111)과 제2기준홀(112)은 각각 복수개 마련될 수 있는데, 이들 제1기준홀(111)과 제2기준홀(112)은 각각 비대칭 개수로 마련될 수 있다. 또한 본 발명의 다른 실시예로서 광소자(120)의 개수를 복수개로 마련될 수 있다. 이하 도 7 및 도 8과 함께 상술한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 기준홀이 비대칭적으로 형성된 광 송수신 장치의 평면도이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수개의 광소자가 마련된 광 송수신 장치의 평면도이다.

도 7을 참조하면, 제1기준홀(111)의 개수와 제2기준홀(112)의 개수는 서로 비대칭되는 개수로서 마련되어, 이들 기준홀에 삽입되는 제1포스트(211)와 제2포스트(212)의 개수 역시 서로 비대칭으로 마련된다.

예를 들어, 도 7(a)에 도시한 바와 같이, 제1포스트(211)는 제1-1포스트(211a)과 제1-2포스트(211b)의 두 개로 마련되는데, 이에 반해 제2포스트(212)는 제2-1포스트(212a)의 한 개로 마련될 수 있다.

또는 도 7(b)에 도시한 바와 같이, 제1-2포스트(211b)와 제2-1포스트(212a)가(112b)가 위치하여 서로 비대칭으로 배치할 수 있다. 이와 같이 제1포스트(211)의 개수와 제2포스트의 개수는 서로 비대칭되는 개수로서 마련되더라도 최소의 기준홀 형성만으로도, 결합시의 오프셋(offset)을 방지할 할 수 있게 된다.

또한 광소자(120)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 제2기준선을 따라서 복수개로 마련될 수 있다. 도 8은, 광소자(120)가 4개 마련되어 있어, 이에 대응되는 광섬유 고정블록(200 내의 렌즈(220)를 4개 정렬한 사례이다. 광소자(120)와 렌즈(220)는 필요에 따라 각각 N개로 구성할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

100:베이스 플레이트
111:제1기준홀
112:제2기준홀
120:광소자
200:광섬유 고정 블럭
211:제1포스트
212:제2포스트

Claims

광소자가 배치되는 플레이트로서, X축상에 하나 이상 형성된 제1기준홀과, X축과 수직하는 Y축상에 하나 이상 형성된 제2기준홀을 가지는 베이스 플레이트; 및
광통신하는 광섬유 및 렌즈부가 고정 설치되고, 상기 제1기준홀에 삽입되는 제1포스트와 상기 제2기준홀에 삽입되는 제2포스트를 가지는 광섬유 고정블럭;을 포함하며,
상기 제2기준홀의 중심점을 통과하는 Y축 라인을 제2기준선이라 할 때, 상기 광소자는 상기 제2기준선을 따라 마련되며,
상기 제1기준홀과 제2기준홀은 상기 베이스 플레이트의 일면에서 타면을 관통하는 구멍으로 각각 형성되며,
상기 제1포스트는 상기 베이스 플레이트의 일면에 형성된 제1기준홀을 관통하여 상기 베이스 플레이트의 타면에 돌출 체결되며, 상기 제2포스트는 상기 베이스 플레이트의 일면에 제2기준홀을 관통하여 상기 베이스 플레이트의 후면에 돌출되어 체결되고,
상기 광섬유 고정블럭은, 광섬유가 착탈되는 광섬유 가이드부를 구비하며,
광섬유 가이드부의 일측벽은 평평한 플레이트면으로 형성되며, 광섬유 가이드부의 타측벽은 내측으로부터 바깥쪽에 위치한 개구로 갈수록 점차로 단면적이 넓어지도록 형성되어 있음을 특징으로 하는 광 송수신 장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 제1포스트와 제2포스트는,
상기 광섬유 고정블럭의 저면에서 돌출된 기둥체; 및
상기 기둥체의 끝단에 결합된 삼각뿔 형태의 뿔체;를 포함하며,
상기 뿔체의 중앙에 파여진 홈이 형성되어 있는 광 송수신 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 광소자는,
상기 제1기준홀의 중심점을 통과하는 X축 라인을 제1기준선이라 할 때, 상기 제1기준선과 제2기준선이 교차하는 지점에 단일 갯수로 마련되어 있음을 특징으로 하는 광 송수신 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1기준홀의 개수와 제2기준홀의 개수는 서로 비대칭되는 개수로서 형성됨을 특징으로 하는 광 송수신 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 광소자는,
상기 제2기준선을 따라서 복수개로 마련되어 있음을 특징으로 하는 광 송수신 장치.