KR20010017600A - 콜리메이터 정렬장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콜리메이터 정렬장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 인접하는 다수개의 콜리메이터를 일체로 고정시켜 대응되는 다수개의 콜리메이터와 한번에 정렬할 수 있도록 한 것이다. 이를 위해 정렬블록(20,20')에 정렬홈(22)을 형성하고, 상기 콜리메이터(C)의 하부 양단을 지지하는 가이드핀(25)의 양단을 상기 정렬블록(20,20')에 각각 지지시킨 상태에서, 상기 정렬블록(20,20')의 사이에 설치되어 있는 고정판(30)에 상기 가이드핀(25)과 콜리메이터(C)를 일체로 고정하게 된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 다수개의 콜리메이터(C) 사용하는 장치에서 그 정렬을 신속하게 할 수 있고, 인접하는 콜리메이터(C)들을 원하는 간격으로 설치할 수 있어 장치의 경박단소화를 이룰 수 있고, 공기중에 노출되는 광경로를 최소화하여 광신호 전달특성이 좋아지게 되는 이점이 있다.

Description

콜리메이터 정렬장치 및 방법{apparatus and method for collimator array}

본 발명은 콜리메이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유사이를 연결하는 광경로의 형성에 사용되는 콜리메이터를 다수개 정렬하여 위치시키는 콜리메이터 정렬장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 상용화되어 있는 광통신용 수동부품들은 광스위치(ptical switch)와 같이 여러개의 광섬유를 순차적으로 정렬하거나, 파장분할기(wavelength division multiplexer) 등과 같이 광섬유 사이에 특별한 기능의 소자를 삽입하기 위해 광섬유 내의 광신호를 외부로 유도하여 기능부여 후 다시 광섬유로 유입시키는 광경로 형성이 필요한다.

이와 같은 광경로의 형성에 있어서, 광섬유의 끝단에서 나온 빛은 공간에서 원추형으로 퍼짐으로서 일정한 거리동안 공기중에서 진행한 후 다시 광섬유로 유입될 수 있는 빛의 양은 극히 미미하게 된다. 이러한 현상을 보정하기 위해 광섬유 끝단에 렌즈를 부착하여 광섬유에서 나온 빛이 평행광이 되어 직진하게 하고 다시 반대편에도 동일한 구조의 부품을 사용하여 공기중으로 진행되어 온 빛을 다시 렌즈의 촛점으로 모으고 여기에 광섬유를 위치시켜 광섬유로 빛이 다시 유입되게 하는 부품을 사용하게 된다. 이와 같은 부품이 바로 콜리메이터(collimator)이다. 도 1에는 광섬유에 콜리메이터가 연결된 것이 도시되어 있다.

도 1에 따르면, 서로 대응되는 광섬유(1,1')의 말단에 콜리메이터(3,3')가 설치되고, 상기 콜리메이터(3,3') 사이에 기능소자(5)가 설치된 것이 도시되어 있다. 이와 같은 구성에서 일측 광섬유(1)에서 콜리메이터(3)를 통해 공기중으로 나온 빛은 기능소자(5)를 통과하여 다시 콜리메이터(3')로 전달되고, 상기 콜리메이터(3')에서 광섬유(1')를 통해 전달하게 된다.

이와 같은 구성을 통해 빛을 전달하기 위해서는 서로 대응되는 콜리메이터(3,3')를 그 광경로가 일치하게 정확하게 정렬하여야 하는데, 이와 같은 작업을 하는 것이 도 2에 도시되어 있다.

이에 따르면, 일측 콜리메이터(3)를 지그(11)를 사용하여 고정시키고, 대응되는 타측 콜리메이터(3')를 정렬기(10)를 사용하여 잡은 상태로, 일측 콜리메이터(3)와 연결된 광원(7)의 광을 전달하여, 타측 콜리메이터(3')에 수광되는 정도를 광측정기(9)로 측정하여, 광의 수광정도를 확인하여 콜리메이터(3,3') 사이의 위치를 정밀하게 조절하여 고정하게 된다. 도면중 미설명 부호 8,8'는 광커넥터이다.

그러나 이와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 종래와 같이 한쌍씩 콜리메이터(3,3')를 정렬시키는 방식은 서로 대응되는 한쌍의 콜리메이터(3,3')를 정렬하는데는 적합하나, 파장분할기와 같이 여러 쌍의 콜리메이터(3,3')가 사용되는 경우에는 적합하지 않다.

즉, 서로 대응되는 한쌍의 콜리메이터(3,3')씩 정렬하기 위해서는 상기 지그(11) 및 정렬기(10)가 위치할 수 있는 공간이 반드시 필요하게 되어 서로 인접하게 되는 콜리메이터 사이에는 필수적으로 상기 지그(11)나 정렬기(10)가 위치될 수 있는 공간이 필요하게 된다. 따라서, 다수개의 콜리메이터(3,3')를 사용하는 경우에 인접하는 콜리메이터(3,3')를 완전히 밀착되게 또는 되도록 인접하게 설치하는 것이 어렵게 된다.

결국, 종래의 방식으로 다수개의 콜리메이터(3,3')를 정렬하기 위해서는 많은 시간이 소요되는 문제점을 가지게 되고, 각각의 콜리메이터(3,3') 쌍에 대해 일정 이상의 공간이 확보되어야 하므로 전체적으로 콜리메이터(3,3')를 사용하는 제품의 크기가 커지게 된다.

또한, 서로 인접하는 콜리메이터(3,3') 사의 거리가 커지게 되면, 도 6에 도시된 바와 같은 파장분할기에서는 콜리메이터간 공기중에서의 광경로가 길어져 일측에서 타측으로 전달되는 빛의 세기가 약해지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인접하는 콜리메이터를 최대한 근접시켜 배치하여 콜리메이터가 사용되는 제품의 크기를 최소화하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인접하는 콜리메이터 사이를 최대로 근접시켜 서로 대응되는 콜리메이터 사이의 광경로를 짧게 만들어 주는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 서로 대응되는 콜리메이터를 정렬하는 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 일반적인 콜리메이터가 광섬유에 장착되어 사용되는 것을 보인 도면.

도 2는 종래에 콜리메이터를 정렬하는 것을 보인 작업상태도.

도 3은 본 발명에 의한 콜리메이터 정렬장치의 구성을 보인 평면도.

도 4는 본 발명에 의한 콜리메이터 정렬장치를 구성하는 정렬블록과 가이드핀의 구성을 보인 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 콜리메이터 정렬장치에 의해 콜리메이터가 정렬된 것을 보인 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 장치 및 방법을 이용하여 제작한 파장분할기의 구성을 보인 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20, 20': 정렬판 22: 정렬홈

25: 가이드핀 30: 고정판

40: 에폭시층 50: 필터

F: 광섬유 C: 콜리메이터

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 다수개의 정렬홈을 구비하는 정렬블록과, 상기 정렬홈에 안착되고 콜리메이터의 하부 양단을 지지하여 그 안착위치를 안내하는 가이드핀과, 상기 가이드핀에 의해 정렬된 콜리메이터가 고정되는 고정판과, 상기 콜리메이터를 고정판에 고정하는 열경화성의 고정층을 포함하여 구성된다.

상기 정렬블록은 상기 콜리메이터의 양단에 대응되게 상기 고정판의 양단에 각각 임시로 설치된다.

상기 콜리메이터를 하부 양단에서 지지하는 가이드핀의 중심과 상기 콜리메이터의 중심을 연결하면 정삼각형이 형성된다.

상기 열경화성의 고정층은 에폭시수지층이다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 인접하는 다수개의 콜리메이터를 하나의 고정판에 고정하여 상대되는 콜리메이터와 동시에 정렬한다.

다수개의 콜리메이터를 하나의 고정판에 고정하는 과정은, 콜리메이터를 하부 양단에서 지지하는 가이드핀을 설치하는 단계와, 상기 가이드핀상에 콜리메이터를 위치시키는 단계와, 상기 가이드핀상에 위치된 콜리메이터를 가이드핀과 함께 상기 고정판에 고정하는 단계를 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 인접하는 다수개의 콜리메이터가 사용되는 장치에서 대응되는 콜리메이터 사이의 정렬이 정확하고 용이하게 이루어지고, 인접하는 콜리메이터가 서로 밀착되게 까지 설치될 수 있어 장치의 경박단소화를 이룰 수 있는 이점이 있다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에서 도 5에 도시된 바에 따르면, 정렬블록(20,20')에는 다수개의 정렬홈(22)이 형성된다. 상기 정렬홈(22)에는 콜리메이터(C)의 하부 양단을 지지하는 가이드핀(25)이 안착된다. 상기 가이드핀(25)은 2개가 한쌍이 되어 콜리메이터(C)의 하부 양단을 지지하는데, 콜리메이터(C)의 중심점과, 상기 가이드핀(25)의 중심점을 연결하면 정삼각형이 형성된다. 따라서, 하나의 콜리메이터(C)를 지지하는 두개의 상기 가이드핀(25) 사이의 간격은 상기 콜리메이터(C)의 반경에 상기 가이드핀(25)의 직경을 더한 값으로 된다. 그리고, 인접하는 콜리메이터(C) 사이의 간격에 따라 서로 인접하는 한쌍의 정렬홈(22) 사이의 간격이 결정된다.

한편, 상기 정렬블록(20,20')은 콜리메이터(C)의 양단을 지지할 수 있도록 2개가 구비되는데, 이와 같이 하는 이유는 상기 정렬블록(20,20')의 가공을 용이하게 하도록 하기 위함이다. 즉, 상기 콜리메이터(C)의 길이와 동일하게 정렬블록을 형성하게 되면, 그 만큼 정밀가공에 많은 노력과 비용이 소모되기 때문이다. 그리고 이와 같은 정렬블록(20,20')은 콜리메이터(C)를 지지하는 가이드핀(25)을 정렬하기 위한 목적으로 사용되는 것으로 일단 가이드핀(30)을 정렬하여 기판(30)에 고정시킨 후에는 제거된다.

상기 정렬블록(20,20')의 사이에는 상기 콜리메이터(C)를 지지하기 위한 고정판(30)이 위치된다. 상기 고정판(30)은 정렬블록(20,20')의 사이에 위치되고 인접하게 정렬되는 콜리메이터(C)를 모두 고정시킬 수 있을 정도의 폭을 가진다.

그리고, 상기 가이드핀(25), 고정판(30) 및 콜리메이터(C)는 에폭시수지층(40)에 의해 일체로 고정된다. 상기 에폭시수지층(40)은 열경화성을 가지는 것이다.

여기서, 상기 콜리메이터의 하우징, 가이드핀(25), 정렬블록(20,20') 및 고정판(30)은 모두 동일한 재질(예를 들면 스테인레스)로 형성하여, 온도변화시에 열팽창계수의 차이에 따른 위치변위를 최소화하였다.

그리고 상기 콜리메이터 하우징, 가이드핀(25) 및 정렬블록(20,20')의 가공정밀도는 1μm이내로 제작되어야 한다. 본 발명에서는 이와 같은 가공정밀도를 유지하기 위해 상기 고정판(30)에 직접 상기 콜리메이터(C)를 안착하기 위한 홈을 형성하지 않고, 상기 정렬블록(20,20')에 되도록 작은 반경의 정렬홈(22)을 가공하도록 하고 있다. 또한 상기 정렬홈(22)의 길이를 최소화하기 위해 상기 정렬블록(20,20')을 콜리메이터(C)의 양단에 설치하도록 하고 있다.

도면 중 미설명 부호 F는 상기 콜리메이터(C)와 연결되는 광섬유이다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 콜리메이터 정렬장치를 사용하여 콜리메이터를 정렬하는 것을 설명하기로 한다.

먼저, 평면 상에 2개의 정렬블록(20,20')을 평행하게 나란히 고정하고, 상기 정렬블록(20,20')의 사이에 고정판(30)을 위치시킨다. 상기 정렬블록(20,20')의 정렬홈(22)에 가이드핀(25)을 각각 위치시키고 에폭시(40)를 도포한다. 그리고, 상기 가이드핀(25) 상에 콜리메이터(C)를 올려 놓고 상기 에폭시(40)를 경화시키게 된다. 이때, 상기 에폭시(40)의 경화는 80℃에서 약 30분간 하게 된다. 물론 상기 정렬블록(20,20')은 상기 에폭시(40)를 경화시키기 전에 제거하여야 한다.

이와 같이 하여 다수개의 콜리메이터(C)를 정렬하여 고정시킨 후에는 상대되는 콜리메이터(C)와의 사이에 정확한 광경로를 형성할 수 있도록 정렬기를 사용하여 정렬하는 과정을 거치게 된다. 이때, 본 발명에서는 다수개가 정렬된 콜리메이터(C)를 한번에 정렬하게 되므로 종래에 비해 정렬작업의 속도가 빨라지게 된다.

한편, 도 6에는 8개의 콜리메이터(C)가 정렬되어 형성된 파장분할기가 도시되어 있는데, 이와 같이 인접하여 정렬되는 콜리메이터(C)가 다수개인 경우에 이 들사이의 간격을 최소화할 수 있게 된다.

즉, 종래에는 각각의 대응되는 콜리메이터(C)를 정렬하기 위해 각각 정렬기를 사용하여야 했으나, 본 발명에서는 8개의 콜리메이터(C)를 일체로 정렬하고, 대응되는 8개가 일체로 정렬된 콜리메이터(C)들을 단번에 대응되게 정렬하여 광경로를 형성할 수 있어 상기 일체로 되는 콜리메이터(C) 사이의 간격을 원하는 대로 조절할 수 있다. 따라서, 상기 콜리메이터(C)의 간격을 최소화할 수 있게 됨에 의해 전체적으로 광분할기의 크기를 소형화할 수 있게 된다.

또한, 이와 같이 인접하는 콜리메이터(C) 사이의 간격을 최소화함에 의해 상기 콜리메이터(C) 사이의 공기중에 형성되는 광경로를 최소화 할 수 있게 되어 광섬유(F)사이에서 전달되는 광의 특성을 최대로 유지할 수 있게 된다. 도면 부호 50은 필터이다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에서는 콜리메이터를 다수개 정렬하여 고정시켜 한번에 상대되는 콜리메이터들과 광경로를 형성하도록 정렬작업을 하고 있다. 따라서, 상대되는 콜리메이터와의 정렬작업이 매우 신속하게 이루어지게 되는 효과가 있다.

그리고, 여러개의 콜리메이터에 대한 대응되는 콜리메이터의 정렬작업을 한번에 하므로 각각의 콜리메이터를 정렬하기 위해 필요로 하는 기본 공간이 제거되어 인접하는 콜리메이터를 될 수 있는데로 근접시켜 고정할 수 있어, 그 만큼 장치가 경박단소화되는 효과도 가진다.

또한, 이에 부수적으로 인접하는 콜리메이터 사이를 근접시킬 수 있어 대응되는 콜리메이터와의 사이에 형성되는 광경로를 최소화할 수 있게 되어 광신호전달 특성이 좋아지는 효과도 있다.

Claims (6)

1. 다수개의 정렬홈을 구비하는 정렬블록과,

   상기 정렬홈에 안착되고 콜리메이터의 하부 양단을 지지하여 그 안착위치를 안내하는 가이드핀과,

   상기 가이드핀에 의해 정렬된 콜리메이터가 고정되는 고정판과,

   상기 콜리메이터를 고정판에 고정하는 열경화성의 고정층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 콜리메이터 정렬장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정렬블록은 상기 콜리메이터의 양단에 대응되게 상기 고정판의 양단에 각각 임시로 설치됨을 특징으로 하는 콜리메이터 정렬장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 콜리메이터를 하부 양단에서 지지하는 가이드핀의 중심과 상기 콜리메이터의 중심을 연결하면 정삼각형이 형성됨을 특징으로 하는 콜리메이터 정렬장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 열경화성의 고정층은 에폭시수지층임을 특징으로 하는 콜리메이터 정렬장치.
5. 인접하는 다수개의 콜리메이터를 하나의 고정판에 고정하여 상대되는 콜리메이터와 동시에 정렬함을 특징으로 하는 콜리메이터 정렬방법.
6. 제 5 항에 있어서, 다수개의 콜리메이터를 하나의 고정판에 고정하는 과정은,

   콜리메이터를 하부 양단에서 지지하는 가이드핀을 설치하는 단계와,

   상기 가이드핀상에 콜리메이터를 위치시키는 단계와,

   상기 가이드핀상에 위치된 콜리메이터를 가이드핀과 함께 상기 고정판에 고정하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 콜리메이터 정렬방법.