KR102063326B1

KR102063326B1 - 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터

Info

Publication number: KR102063326B1
Application number: KR1020180067373A
Authority: KR
Inventors: 박병철
Original assignee: 솔텍인포넷 주식회사
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2020-01-07
Also published as: KR20190140637A

Abstract

본 발명은 광섬유를 이용한 광신호 접속 기술에 있어서, 특히 통신대역 파장에 따른 광 손실을 최소화할 수 있는 상용 멀티모드파이버(Commercial Multi-Mode Fiber)를 사용한 빔 커넥터에 관한 것으로, 광신호 접속을 위해 광신호 경로 상에 제1 GRIN 렌즈를 구성하는 제1멀티모드파이버(1st MMF)와, 상기 제1멀티모드파이버의 후단에 결합되는 제1싱글모드파이버(1st SMF); 그리고 상기 제1 GRIN 렌즈와 광신호 접속을 위해 제2 GRIN 렌즈를 구성하는 제2멀티모드파이버(2nd MMF)와, 상기 제2멀티모드파이버의 후단에 결합되는 제2싱글모드파이버(2nd SMF)를 포함하되, 상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버는 50㎛ 또는 62.5㎛를 사용하되, 상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버 간의 거리가 300㎛인 것이 특징인 발명이다.

Description

상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터{beam connector using commercial multi-mode fiber}

본 발명은 광섬유를 이용한 광신호 접속 기술에 관한 것으로, 특히 통신대역 파장에 따른 광 손실을 최소화할 수 있는 상용 멀티모드파이버(Commercial Multi-Mode Fiber)를 사용한 빔 커넥터에 관한 것이다.

광통신, 광 데이터 처리 및 광학기기 등에서 GRIN(Graded-Index) 렌즈가 Selfoc 렌즈처럼 광을 집속하거나 평행광으로 만들 수 있어서 활용도가 높고 기술적으로 중요하기 때문에, GRIN 렌즈는 집속형 굴절률을 갖는 Selfoc 렌즈가 등장한 이후 광통신 분야에서 관심이 높아 연구가 지속되었다.

GRIN 렌즈를 활용한 빔 커넥터는 기존의 렌즈 장착 커넥터에 비해 용융 접속을 통해 쉽게 제작할 수 있고, 광섬유 정렬과 고정이 쉬운 장점이 있다.

그러나, 통신대역 파장에 따른 광 손실 문제로 인해 GRIN 렌즈를 사용한 빔 커넥터를 실제 제작하지는 못하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 특히 통신대역 파장에 따른 광 손실을 예측하여 원하는 통신대역 파장에서 광손실이 최소가 되는 스펙으로 빔 커넥터를 설계하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터의 특징은, 상용 MMF를 사용한 빔 커넥터로서, 광신호 접속을 위해 광신호 경로 상에 제1 GRIN 렌즈를 구성하는 제1멀티모드파이버(1st MMF)와, 상기 제1멀티모드파이버의 후단에 결합되는 제1싱글모드파이버(1st SMF); 그리고 상기 제1 GRIN 렌즈와 광신호 접속을 위해 제2 GRIN 렌즈를 구성하는 제2멀티모드파이버(2nd MMF)와, 상기 제2멀티모드파이버의 후단에 결합되는 제2싱글모드파이버(2nd SMF)를 포함하되, 상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버는 50㎛ 또는 62.5㎛를 사용하되, 상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버 간의 거리가 300㎛인 것이다.

바람직하게, 상기 제1멀티모드파이버 또는 상기 제2멀티모드파이버는, 통신대역 1310㎚ 또는 1550㎚의 동작 파장에서 계산된 최적 길이(Lp)에서 30㎛만큼 더 긴 길이를 사용할 수 있다.

바람직하게, 통신대역 1310㎚와 1550㎚의 동작 파장에서 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 최적 길이의 멀티모드파이버(Multi-Mode Fiber; 이하, MMF)를 사용하고 대향하는 MMF 간의 거리(W_D)를 최적으로 설정함으로써 통신대역 1310㎚와 1550㎚의 동작 파장에서 50㎛ 또는 62.5㎛ 코어 반지름의 MMF를 사용하는 빔 커넥터의 광 손실을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터를 구성하기 위한 GRIN 렌즈의 구조를 도시한 개념도이고,
도 2 내지 5는 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터에서 MMF 코어 반지름, MMF의 길이 및 동작 파장에 따른 MMF 간 거리(W_D) 별 광 손실 변화를 도시한 그래프들이다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.

도 1 내지 5를 참조하면, 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터는 광신호 접속을 위해 광신호 경로 상에 GRIN 렌즈를 구성하는 MMF(10,30)와, MMF(10,30)에 각각 결합되는 싱글모드파이버(Single-Mode Fiber; 이하, SMF)(20,40)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터는 MMF(10,30)와 SMF(20,40)로 구성되는 광섬유와 광섬유를 연결하기 위한 요소로서 세라믹이나 유리 등으로 이루어진 페룰(Ferrule)(미도시)을 더 포함할 수 있다. MMF(10,30)와 SMF(20,40)로 구성되는 광섬유는 페룰의 내측에 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터는 일측에서 타측으로 광신호를 전달하는 구성으로, 일측에는 제1 GRIN 렌즈를 구성하는 제1MMF(10)와 그 제1MMF(10)의 후단에 결합되는 제1SMF(20)를 구비한다. 그리고 타측에는 제2 GRIN 렌즈를 구성하는 제2MMF(30)와 그 제2MMF(30)의 후단에 결합되는 제2SMF(40)를 구비한다.

본 발명에 따른 빔 커넥터는 통신대역 1310㎚와 1550㎚의 동작 파장에서 광 손실이 최소화되도록 코어 반지름이 50㎛ 또는 62.5㎛ 인 MMF(10,30)를 사용한다.

또한, 코어 반지름이 50㎛ 또는 62.5㎛ 인 MMF(10,30)를 사용하면서 MMF(10,30)의 길이(Lp)와 MMF 간 거리(W_D)(=GRIN 렌즈 사이의 이격거리)에 따른 광 손실 변화를 계산하여, MMF(10,30)의 길이와 MMF 간 거리(W_D)를 결정한다.

도 2 내지 5는 상용 MMF의 길이(Lp)를 변경하면서 각 Lp에서 W_D 변화에 따른 광 손실을 도시한 것이다.

도 2와 3은 MMF 코어 반지름이 50㎛일 때, 도 4와 5는 MMF 코어 반지름이 62.5㎛일 때 광 손실 변화를 나타낸 것이다.

도 2와 4는 통신대역 1310㎚의 동작 파장이고, 도 3과 5는 통신대역 1550㎚의 동작 파장이다.

GRIN 렌즈는 MMF(10,30)의 코어 굴절률이 포물선으로 변화하는 구조이며, 아래의 식1에서와 같이 굴절률 분포가 "α-profile"로 주어진다.

상기에서 n₁은 MMF(10,30) 코어 중심의 굴절률, n₂는 MMF(10,30) 피복(Cladding)의 굴절률, a는 MMF(10,30) 코어의 반지름이며, α는 굴절률 포물선의 모양을 결정하는 값이다.

상기한 식2는 MMF(10,30)의 코어 반지름, 굴절률 및 길이(Lp)에 따른 광 손실 변화를 계산하기 위한 것이다.

MMF(10,30)의 길이(Lp)에 따라 광 손실이 변화하며, 고정된 Lp에서는 MMF 간 거리(W_D)의 변화에 따라 광 손실이 변화한다. 식2에서 동작 파장에 따른 굴절률 변화는 광 손실이 변화한다는 것을 나타내므로, 동작 파장에 따른 광 손실을 비교하여 광 손실이 최소가 되는 스펙으로 빔 커넥터를 설계한다.

본 발명에서는 광 손실이 0.5㏈ 이하가 되는 MF(10,30)의 길이와 MMF 간 거리(W_D)를 사용한다.

본 발명에 따른 빔 커넥터에 사용되는 코어 반지름이 50㎛ 또는 62.5㎛인 MMF(10,30)의 길이는 동작 파장 1310㎚ 및 1550㎚에서 최적의 MMF 길이(Lp)를 계산한 후에 그 Lp를 변화시켜 가면서 광 손실이 0.5㏈ 이하가 되는 MMF 간 거리(W_D)를 결정한다.

본 발명에서는 동작 파장 1310㎚ 및 1550㎚에서 최적의 MMF 길이(Lp)에서 30㎛만큼 더 긴 길이를 사용하고 MMF 간 거리(W_D)를 300㎛로 설정하여 빔 커넥터를 설계한다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.

그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 제1MMF
20: 제1SMF
30: 제2MMF
40: 제2SMF

Claims

통신대역 1310㎚와 1550㎚의 동작 파장에서 사용되는 상용 MMF를 사용한 빔 커넥터에 있어서,
광신호 접속을 위해 광신호 경로 상에 제1 GRIN 렌즈를 구성하는 제1멀티모드파이버(1st MMF)와, 상기 제1멀티모드파이버의 후단에 결합되는 제1싱글모드파이버(1st SMF); 그리고
상기 제1 GRIN 렌즈와 광신호 접속을 위해 제2 GRIN 렌즈를 구성하는 제2멀티모드파이버(2nd MMF)와, 상기 제2멀티모드파이버의 후단에 결합되는 제2싱글모드파이버(2nd SMF)를 포함하되,
상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버는 코어 반지름이 50㎛ 또는 62.5㎛를 사용하고, 상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버 간의 거리(W_D)는 광 손실이 0.5㏈ 이하가 되는 거리로 설정하되,
상기 제1멀티모드파이버 또는 상기 제2멀티모드파이버의 길이를 상기 통신대역 1310㎚ 또는 1550㎚의 동작 파장에서 계산된 길이(Lp)보다 30㎛만큼 더 길게 사용하여 상기 광 손실이 0.5㏈ 이하가 되는 상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버 간 거리(W_D)를 300㎛로 설정하는 것을 특징으로 하는 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터.
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