KR20020046950A - 파이버 어레이 및 도파로 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 V홈 기판의 V홈에 정렬시킨 리본형 광파이버 다심선 중 외측의 포트에 있어서의 광 신호의 손실이 없는 파이버 어레이를 제공하는 것을 과제로 한다.

2라인의 리본형 광파이버(1, 2)의 선단은 피복이 벗겨내어지고, 나(裸)파이버(11, 21)가 V홈판(4)과 누름판(5)에 의해 접착되어 고정되어 있다. 또한, 리본형 광파이버(1, 2)의 피복은 피복 수납판(6)에 의해 V홈 기판(4)에 접착되어 고정되어 있다. 그리고, 나파이버(11, 21)의 최외측에 해당하는 더미(dummy) 파이버(3, 3)는 타원(B)으로 둘러싼 부분으로, V홈의 단가장자리에 닿은 상태가 되어 피복 부분의 피치의 어긋남이 외측으로부터 응력으로서 걸리기 때문에, 광 신호를 송신하는 내측의 나파이버에는 응력이 걸리지 않고 있다.

Description

파이버 어레이 및 도파로 디바이스{FIBER ARRAY AND WAVEGUIDE DEVICE}

본 발명은 광학 소자와의 접속에 사용되는 파이버 어레이(fiber array)로서, 리본형 광파이버 다심선의 피복이 제거된 나(裸)파이버가 V홈 기판의 V홈에 정렬된 파이버 어레이 및 상기 파이버 어레이를 밀봉한 도파로(waveguide) 디바이스에 관한 것이다.

통신료의 증대를 위해 고밀도화가 요구된 결과, 복수 라인의 광파이버를 연결하여 리본형으로 형성한 노멀 피치 타입이나, 노멀 피치 타입의 리본형 광파이버 심선(1, 2) 2개를 상하로 중첩시키고 피복을 벗겨낸 나파이버를 교대로 나란히 V홈 기판의 V홈에 배치하여 고밀도화를 도모한 하프 피치 타입의 파이버 어레이에 관한 기술이 개시되어 있다.

이러한 기술에 있어서, 파이버 어레이의 V홈에 정렬시킨 리본형 광파이버 다심선 중 엄밀하게는 외측의 포트에 있어서의 광 신호의 손실 증가가 발생하기 쉽다고 할 수 있고, 경우에 따라서는 외측에 위치하는 나파이버가 파손될 우려도 있다고 할 수 있다. 그 원인으로는 첫째, 리본형 광파이버 다심선의 피치 규격은 250 ㎛이지만, 피복 형성시의 오차 등에 의해 8심 리본의 8심 사이에서 100 ㎛ 정도, 24심 리본에서는 200 ㎛ 정도 크게 형성되어 버린다. 그리고, 피복이 제거된 나파이버 피치의 V홈 피치에 대한 편차의 크기, 특히 최외측의 V홈에 수납되는 나파이버의 편차가 커져, 피복 부위에서 V홈까지 큰 굽힘력이 가해지게 된다. 그리고, 이 상태에서 파이버 어레이로서 접착 고정되고 온도 변화 등이 큰 환경하에 놓였을 때에, 파이버의 굽힘 부분에 큰 스트레스이 가해져 광 신호의 손실 증가나 단선의 원인이 된다.

둘째로, 피복이 제거된 나파이버 피치의 V홈 피치에 대한 편차, 특히 최외측의 V홈에 수납되는 나파이버의 편차가 크다. 그 때문에, 광파이버를 파이버 어레이의 V홈에 수납하는 조립 작업시에, 나파이버가 V홈의 홈 단부에 닿게 되어 광파이버의 외주에 상처가 발생하는 일이 있다. 그리고, 조립 직후는 문제가 없다고 해도 장기간의 사용에 의해 V홈 단부가 광 신호의 손실 증가나 단선의 원인이 된다. 특히, 고밀도화를 위해 V홈의 피치가 대략 127 ㎛로 좁은 파이버 어레이인 경우, 탑재하는 파이버 직경과 피치 길이의 관계에 의해 V홈은 얕고 그 개구부가 좁기 때문에, 수납되는 나파이버가 V홈의 홈 단부에 닿게 된다는 문제가 현저하게 나타나기 쉽다.

셋째로, 리본형 광파이버의 피복을 제거하기 위해서는 전용 장치를 이용하여 광파이버의 피복 부분에 상하에서 날을 대어 광파이버의 상하 부분부터 피복을 벗겨 내고 있다. 그 때문에, 장치의 평행이여야 할 상하의 날 끝이 경사져 있거나, 광파이버가 상하의 날 끝에 대하여 평행하게 놓여있지 않은 상태로 피복이 제거되면, 외측의 광파이버의 한편에 날 끝이 접촉하여 광파이버의 외주에 상처가 발생하는 경우가 있어, 피복 제거 시작부는 광 신호의 손실 증가나 단선의 원인이 된다.

또한, 넷째로는 파이버 어레이 조립시에 발생되어 고정되는 광축을 Z축으로 한 경우의 θz 방향으로의 비틀림에 대하여, 외측에 위치하는 파이버일수록 비틀림 양이 커 항상 큰 부하가 걸리고 있는 것이나, 다섯째로 리본 전체에 폭 방향으로의 요동이 있어, 외측에 위치하는 나파이버에 스트레스가 걸리고 있는 것도 광 신호의 손실 증가나 단선의 원인이 되기 쉽다.

더욱이, 하프 피치 타입의 파이버 어레이의 경우, 상기 이유에 더하여 2개의 다심 리본형 광파이버를 상하 방향으로 적층하여 1열로 교대로 배열된 나파이버에는 상하 방향의 굽힘력도 항상 가해지고 있기 때문에, 보다 광 신호의 손실 증가나 단선의 원인이 되기 쉽다.

도 1은 본 발명에 따른 리본형 광파이버 다심선을 도시하는 설명도이다.

도 2는 파이버 어레이를 도시하는 설명도이다.

도 3은 도파로 디바이스를 도시하는 설명도이다.

도 4는 도파로 칩에 대한 파이버 어레이의 코어 위치의 정의를 도시하는 설명도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 2 : 리본형 광파이버 심선

3 : 더미 파이버

4 : V홈 기판

5 : 누름판

6 : 피복 수납판

7 : 접착제

7a : 굽힘 완화부

8 : 파이버 어레이

9 : 도파로 칩

10 : 패키지

20 : 도파로 디바이스

그래서, 제1항에 따른 본 발명은 리본형 광파이버 다심선의 피복이 제거된 나파이버가 V홈 기판의 V홈에 정렬된 파이버 어레이로서, 상기 나파이버 어레이 중 적어도 최외측에, 그리고 적어도 파이버 어레이 전체 길이에 걸쳐, 광 신호를 전송하지 않는 파이버가 마련되는 것을 특징으로 하는 파이버 어레이이다. 이에 따라, 파이버 어레이의 V홈에 정렬시킨 리본형 광파이버 다심선 중 적어도 최외측의 것은 광 신호를 송신하지 않고, 다른 나파이버에 걸리는 굽힘 응력 등을 흡수하거나, 드물게는 최외측에 위치하는 나파이버가 굽힘력 등에 의해 파손되더라도 광 신호는 송신되고 있지 않기 때문에, 광 신호의 손실 증가나 단선이 없어 장기간 안정성이 우수하다.

여기서, 광 신호를 전송하지 않는 파이버는 광 신호를 양단 사이에서 전송하지 않는 파이버로서, 광 신호의 발신원 또는 수신기에 접속되어 있지 않는 파이버, 접속되어 있더라도 발신원의 광 신호를 전송하지 않는 파이버, 접속되어 있고 광 신호를 전송하더라도 차폐되어 있는 파이버 등을 포함하고 있다(이하, 더미 파이버라 함). 또한, 적어도 최외측의 것이라고 하는 것은, 노멀 피치 타입의 파이버 어레이 및 하프 피치 타입으로서 다심선이 1열로 배열되어 있는 파이버 어레이의 가장 외측에 위치하는 양측 1라인씩 2라인의 광파이버를 말한다. 또한, 이들 광파이버, 즉 V홈 기판의 V홈에 정렬된 나파이버 어레이의 적어도 최외측에, 또 적어도 파이버 어레이 전체 길이에 걸쳐, 광 신호를 전송하지 않는 파이버는 나파이버부와 피복부로 이루어지고, 적어도 파이버 어레이 전체 길이에 걸쳐 상기 나파이버부와 상기 피복부를 포함하도록 구성된다. 또한, 다심선이 예컨대 40라인 이상이거나, V홈 피치가 특히 좁아 굽힘력이 커지는 경우에는, 다심선 파이버 어레이의 가장 외측에 위치하는 양측 2라인씩 4라인의 광파이버로 하여금 신호를 전송하지 않게 하는 것이 적합하다.

특히, 2개의 다심 리본형 광파이버를 상하 방향으로 적층하고 교대로 1열로 한 하프 피치 타입 파이버 어레이에서, 상단층에 배치되는 리본형 광파이버의 적어도 최외측에 위치하는 나파이버는 상하 방향의 굽힘력도 항상 받고 있기 때문에, 이것을 광 신호를 송신하지 않는 더미(dummy) 파이버로 함으로써 광 신호의 손실 증가나 단선을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 하프 피치 타입 파이버 어레이의 경우, 리본형 광파이버의 상하단 각각의 적어도 최외측에 위치하는 파이버를 더미 파이버로 하는 것이 바람직하다. 이 때, 적어도 총 4라인이 더미 파이버로 되고 있다.

제2항에 따른 본 발명은 리본형 광파이버 다심선의 피복이 제거된 나파이버가 V홈 기판의 V홈에 정렬된 파이버 어레이를 도파로 칩에 광학적으로 접속시켜 패키지에 밀봉한 도파로 디바이스에 있어서, 상기 나파이버 어레이 중 적어도 최외측에, 또 상기 파이버 어레이로부터 상기 피복이 고정되는 패키지의 적어도 내면에까지 걸쳐, 광 신호를 전송하지 않는 파이버가 마련되는 것을 특징으로 하는 도파로 디바이스이다. 이에 따라, 파이버 어레이의 V홈에 나파이버의 선단은 고정되더라도 피복은 고정되어 있지 않고, 패키지로 피복을 고정하여 파이버 다심선을 고정하는 도파로 디바이스에 있어서도, 상기와 같이 적어도 최외측의 것은 광 신호를 송신하지 않고 다른 나파이버에 걸리는 굽힘 응력 등을 흡수하거나, 드물게는 도파로 디바이스가 적재된 곳에서 가혹한 외부 진동 등이 가해져 최외측에 위치하는 나파이버가 파손되더라도 광 신호가 송신되고 있지 않기 때문에, 광 신호의 손실 증가나 단선 등이 없어 장기간 안정성이 우수하다.

또한, 더미 파이버의 재질은 다른 것과 동일한 석영 유리 외에, 같은 정도의 내충격성이 있는 소재라면 특별히 한정되지 않는다. 더미 파이버 자체가 파손되더라도 탈락하지 않으면 충격을 흡수할 수 있어, 내측의 나파이버에 굽힘력이 도달하여 파손이 생길 위험성이 감소한다.

본 발명의 실시예를 도면에 따라서 상세히 설명한다.

도 1은 하프 피치 타입의 파이버 어레이를 제작하기 위한 리본형 광파이버 다심선이고, (a)에 도시된 바와 같이 12심의 리본형 광파이버(1, 2)를 2라인 준비하며, 2라인의 리본형 광파이버(1, 2)를 상하로 중첩시킨다. 다음에, (b)에 도시된 바와 같이 피복(1a, 2a)을 제거하여 상하의 나파이버가 V홈 기판의 V홈에 교대로 1열에 정렬된 24심 리본형 파이버를 형성한다. 그리고 이것을 2조 준비함으로써, 배인 48심 리본형 파이버로서 도 2에 도시된 바와 같은 파이버 어레이를 형성한다. 이 때에, 다심선 중 배열 방향에 대해서 적어도 최외측의 나파이버 및 연속된 피복 부분의 파이버를 광 신호를 송신하지 않는 더미 파이버(3, 3)로서 이용한다. 또한, 도시된 파이버 코어에서 x는 리본형 광파이버(1, 2)를 구별하기 위한 표시이며 전송 방향 등을 나타내는 것은 아니다.

또한, 더미 파이버(3, 3)는 파이버의 길이 방향으로 적어도 파이버 어레이의 단가장자리 사이(3b, 3c)에서 파이버 어레이 전체 길이 만큼인 것으로, 나파이버와 피복 수납판에 클램핑된 리본 파이버로 이루어지는 것인데, (c)에 도시된 바와 같이 파이버 어레이의 외측으로 연속된 리본 파이버부까지 포함하여도 되는 것은 물론이다.

도 2는 본 발명에 따른 파이버 어레이의 3면도이며, (a)는 정면도, (b)는 측면도, (c)는 평면도이다. 또한, 48심 등의 다심선은 폭이 넓어지기 때문에 심수를 적게 하여 나타내고 있다.

2라인의 리본형 광파이버(1, 2)의 선단은 피복이 벗겨내어지고, 나파이버(11, 21)가 V홈 기판(4)의 V홈에 수납되며, 위에서부터 누름판(5)에 의해 접착되어 고정되어 있다. 또한, 리본형 광파이버(1, 2)의 피복은 피복 수납판(6)에 의해 V홈 기판(4)에 접착되어 고정되어 있다. 그리고, V홈 기판(4)과 피복 수납판(6) 사이의 굽힘 완화부(7a)에 위치하는 나파이버(11, 21)는 접착제(7)에 의해 덮혀 있다.

이들 중, 나파이버(11, 21)의 최외측에 대응하는 더미 파이버(3, 3)는 타원(B)으로 둘러싼 부분으로, V홈의 단가장자리에 닿은 상태가 되어 피복 부분의 피치의 어긋남이 외측으로부터 응력으로서 걸리기 때문에, 광 신호를 송신하는 내측의 나파이버에 대해서는 응력이 걸리고 있지 않다. 또한, 만일 이 더미 파이버(3)가 큰 응력으로 인해 꺾였다고 해도, 피복이 벗겨내어진 부분은 접착제(7)에 의해 덮혀 고정되고 있기 때문에, 꺾인 더미 파이버의 바로 내측에 있는 다음 외측에 위치하는 파이버에 응력 전체가 걸리는 것이 아니라, 접착제에 의해 분산되어 작은 응력으로 되고 문제를 발생시킬 가능성이 현저히 낮아진다.

도 3은 본 발명에 따른 도파로 디바이스의 측면도이다.

도파로 디바이스(20)는, 리본형 광파이버 다심선(1)의 피복이 제거된 나파이버(11)의 선단이 V홈 기판(4)의 V홈에 정렬된 파이버 어레이(8)를 도파로 칩(9)에 광학적으로 접속시키고, 이들이 패키지(10)에 의해 밀봉되어 있다. 패키지(10)는 상면이 덮개로 된 박스 형상으로 형성되어 있는 것이 많지만, 밀봉 수단에 관하여는 한정되는 것이 아니다.

이 리본형 광파이버 다심선(1)의 피복이 제거된 나파이버(11)의 선단이 V홈 기판(4)의 V홈에 정렬된 파이버 어레이(8)는, 도 2에 도시된 형상과는 달리 피복을 접착하여 고정하는 피복 수납판을 이용하고 있지 않고, 리본형 광파이버 다심선(1)의 피복은 패키지, 예컨대 박스와 덮개로 클램핑되어 고정되고 있다.

이 더미 파이버는, 리본형 광파이버 다심선(1)의 피복이 제거된 나파이버(11) 중 적어도 최외측에 정렬된 것으로서, 내측의 신호선에 이용되는 파이버와 동일한 길이인 것을 이용할 수 있지만, 본 발명의 효과를 발휘하기 위해서는 파이버 어레이(8)로부터 피복을 고착되는 패키지의 적어도 내면(10a)에까지 걸쳐 더미 파이버를 설치하는 도파로 디바이스일 필요가 있다. 이에 따라, 파이버 어레이의 V홈에 의해 나파이버의 선단은 고정되더라도 파이버 어레이의 피복은 고정되지 않고, 패키지로 피복을 고정시켜 파이버 다심선을 고정하는 도파로 디바이스에 있어서도, 상기와 같이 적어도 최외측의 것은 광 신호를 송신하지 않고, 다른 나파이버에 걸린 굽힘 응력 등을 흡수하거나, 드물게는 도파로 디바이스가 적재된 곳에서 가혹한 외부 진동 등이 가해져 최외측에 위치하는 나파이버가 파손되더라도 광 신호가 송신되고 있지 않기 때문에, 광 신호의 손실 증가나 단선이 없어 장기간 안정성이 우수하다.

또한, 파이버 어레이를 도파로 칩에 결합시킬 때에, 종래에는 광 신호의 열화가 생기지 않도록, 파이버 어레이와 도파로 칩의 각각의 단가장자리에서 코어를 투과하는 광량이 최대치가 되는 위치를 확인하면서 결합 작업을 수행하였다. 예컨대, 도 4(a)에서 나타내는 제1 포트(61), 최종 포트(69)와 48심 리본 파이버의 경우, 제1심과 제48심을 기준 위치로 하고 그 사이의 제2심에서 제47심까지의 이상(理想) 위치를 산출하여, 그 이상 위치에 실제의 측정 위치가 합치하도록 오차 거리를 조정한다. 그러나, 도 3에 도시된 것과 같은 본 발명에서는, 예컨대 40ch 디바이스 양측에 4개씩 총 8라인의 더미 파이버를 설치한 전체가 48심인 리본 파이버를이용한 경우에는, 제1∼4심과 제45∼48심은 더미 파이버가 되기 때문에 위치 조정은 필요가 없고, 이들의 바로 내측이 되는 제5심과 제44심을 기준 위치로 하고, 그 사이의 제6심에서 제43심까지에 대해 이상 위치를 산출하여, 그 이상 위치에 합치하도록 조정을 할 필요가 있기 때문에, 파이버 어레이의 검사로서는 제5심과 제44심을 기준으로 파이버 위치를 측정했다. 즉, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 더미 파이버를 양측에 설치한 신호용 파이버의 양단이 되는 제1 포트(71)와 최종 포트(79)를 기준으로 파이버 위치를 측정하기만 하면 되므로, 작업 효율이 올라간다.

<실시예>

도 1에 중앙부를 생략하고 도시된 48심 파이버 어레이에 관해서 벨코어 규격으로 내구 시험을 실시했다. 더미 파이버는 하나의 리본 파이버에 대해 양 외측 2라인씩 4라인으로 하고, 온도 조건은 -40℃∼85℃, 1000 사이클을 1회로 하여 실시했다.

그 결과, 도중인 500 사이클에서는 아무런 이상은 발생하지 않고, 1000 사이클 시점에서 최외측에 위치하는 더미 파이버에 단선이 발생했을 뿐, 광 신호의 전달에는 아무런 지장이 없고 광 신호의 손실 증가나 단선은 생기지 않았다.

이상 설명한 바와 같이, 제1항에 따른 본 발명은 리본형 광파이버 다심선의 피복이 제거된 나파이버가 V홈 기판의 V홈에 정렬된 파이버 어레이로서, 상기 나파이버 어레이 중 적어도 최외측에, 또 적어도 파이버 어레이 전체 길이에 걸쳐, 더미 파이버가 마련됨으로써, 파이버 어레이의 V홈에 정렬시킨 리본형 광파이버 다심선 중 적어도 최외측의 것은 광 신호를 송신하지 않고, 다른 나파이버에 걸리는 굽힘 응력 등을 흡수하거나, 드물게는 최외측에 위치하는 나파이버가 굽힘력 등에 의해 파손되더라도 광 신호가 송신되고 있지 않기 때문에, 광 신호의 손실 증가나 단선이 없어 장기간 안정성이 우수하다.

또한, 제2항에 따른 본 발명은, 리본형 광파이버 다심선의 피복이 제거된 나파이버가 V홈 기판의 V홈에 정렬된 파이버 어레이를 도파로 칩에 광학적으로 접속시켜 패키지에 밀봉한 도파로 디바이스에 있어서, 상기 나파이버 어레이 중 적어도 최외측에, 또 상기 파이버 어레이로부터 상기 피복을 고착하는 패키지의 적어도 내면에까지 걸쳐, 더미 파이버가 마련됨으로써, 파이버 어레이의 V홈에 나파이버의 선단은 고정되더라도 피복은 고정되지 않고, 패키지로 피복을 고착하여 파이버 다심선을 고정하는 도파로 디바이스에 있어서도, 상기와 같이 적어도 최외측의 것은 광 신호를 송신하지 않고, 다른 나파이버에 걸리는 굽힘 응력 등을 흡수하거나, 드물게는 도파로 디바이스가 적재된 곳에서 가혹한 외부 진동 등이 가해져 최외측에 위치하는 나파이버가 파손되더라도 광 신호는 송신되고 있지 않기 때문에, 광 신호의 손실 증가나 단선이 없어 장기간 안정성이 우수하다.

Claims (2)

1. 리본형 광파이버 다심선의 피복이 제거된 나(裸)파이버가 V홈 기판의 V홈에 정렬된 파이버 어레이로서,

   이 나파이버 어레이 중 적어도 최외측에, 또 적어도 파이버 어레이 전체 길이에 걸쳐, 광 신호를 전송하지 않는 파이버가 마련되는 것을 특징으로 하는 파이버 어레이.
2. 리본형 광파이버 다심선의 피복이 제거된 나파이버가 V홈 기판의 V홈에 정렬된 파이버 어레이를 도파로 칩에 광학적으로 접속시켜 패키지에 밀봉한 도파로 디바이스에 있어서,

   이 나파이버 어레이 중 적어도 최외측에, 그리고 상기 파이버 어레이에서부터 상기 피복을 고착하는 패키지의 적어도 내면에까지 걸쳐, 광 신호를 전송하지 않는 파이버가 마련되는 것을 특징으로 하는 도파로 디바이스.