KR20030055053A - 광접속장치 및 그 제조 방법, 그리고, 광집속장치 및광전달장치 - Google Patents

광접속장치 및 그 제조 방법, 그리고, 광집속장치 및광전달장치 Download PDF

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Abstract

광접속장치 및 그 제조 방법, 그리고, 광집속장치 및 광전달장치가 개시된다. 제1 및 제2 3-포트 피그테일은 각각 페럴 및 광전달수단을 갖는다. 페럴에 삽입된 광전달수단은 광섬유로서 하나의 입력단 및 두 개의 출력단을 갖는다. 제1 및 제2렌즈는 입력단으로부터 입사된 광신호를 평행광으로 집속시킨다. 필터는 입사된 빛을 선택적으로 투과 또는 반사시킨다. 두 개의 피그테일 및 두 개의 렌즈는 필터를 중심축으로 하여 상하좌우 대칭적으로 배치된다. 이로 인해, 6-포트 WDM 광전달장치가 형성된다. 6-포트 WDM 광전달장치는 두 개의 3-포트 WDM을 구비한 것과 동일한 기능을 수행한다. 나아가 광섬유의 중점을 연결하면 정삼각형 구조가 형성되어 중점간의 거리는 균일하게 유지되며, 최소한의 삽입 손실을 얻을 수 있다.

Description

광접속장치 및 그 제조 방법, 그리고, 광집속장치 및 광전달장치 {Optical connection device and method for producing thereof, and optical collimator apparatus and optical transmission apparatus}
본 발명은 광접속장치 및 그 제조 방법, 그리고, 광집속장치 및 광전달매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광전달을 위해 WDM(Wavelength Division Multiplexing)등과 같은 광통신 시스템에서 사용되는 광접속장치 및 그 제조 방법, 그리고, 광전달장치에 관한 것이다.
광소자는 점차로 적은 비용으로 향상된 패키징(packaging) 밀도를 갖는 부품들을 요구한다. 향상된 패키징 밀도를 갖는 초미세 광소자들은 주로 멀티플렉싱(Multiplexing : MUX)과 디멀티플렉싱(Demultiplexing : DeMUX)의 응용을 이용한 밀집 파장 분할 다중화(Dense Wavelength-Division Multiplexing : DWDM) 시스템에 사용되고 있다. DWDM은 단일 모드 광섬유(single mode fiber)를 통해 동작된다. 그러나 패키징(packaging)의 응용에 있어서 혁명적인 변화를 일궈내기 위해서는 초미세 광소자들을 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 같은 진보된 기술에 응용할 수 있어야 한다. 이런 요구에 부흥하기 위해, 3-포트 패키지와 같은 원통형 마이크로 광 패키지가 고안되었다.
또한, 광신호를 주고 받는 광통신은 도 1과 같이 MUX/DeMUX와 이를 연결하는 광케이블로 구성된다. 이 때 MUX와 DeMUX 사이에서는 광신호를 송신하거나(add) 수신하는(drop) 경우가 발생한다. 이러한 add/drop을 위해 필요한 것이 OADM(Optical Add/Drop Multiplexer : 광삽입추출기)이다. 광삽입추출기는 같은 채널의 ADM(Add/Drop Module)이 한 쌍 이상 필요하며, 종래에는 동일 채널의 ADM 두 개를 구비하여 OADM을 구성한다.
도 2는 종래의 3-포트 패키지(Package)의 구성을 도시한 단면도이며, 도 3은 종래의 6-포트 패키지의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면 종래의 3-포트 패키지(200)는 제1페럴(ferrule)(210), 제1렌즈(220), 필터(230), 제2렌즈(240) 및 제2페럴(250)을 갖는다. 제1 및 제2페럴(210, 250)은 세 개의 광섬유(210a, 210b, 250a)를 갖는다. 도 2에서 광섬유(210a, 210b, 250a)의 입력단은 일점쇄선, 출력단은 실선으로 표시하며, 광경로부(path)는 이점쇄선으로 표시한다.
3-포트 패키지(200)는 한 개의 입력 광섬유(210a), 한 개의 반사 광섬유(210b) 및 한 개의 출력 광섬유(250a)를 갖는다.
제1페럴(210) 및 제2페럴(250)은 원형의 통공을 형성한다. 제1페럴(210)의 통공 내부에는 입력 광섬유(210a) 및 제1출력 광섬유(210b)가 삽입되며, 제2페럴(250)의 통공 내부에는 제2출력 광섬유(250a)가 삽입된다. 제1렌즈(220)는 입력 광섬유(210a)를 통해 전송된 빛을 집속하여 필터(230)로 입사시킨다. 필터(230)는 필터(230)의 특성에 따라 입사된 빛을 투과 또는 반사한다. 필터(230)에서 반사된 빛은 다시 제1렌즈(220)에서 집속되어 제1출력 광섬유(210b)로 입사되며, 필터(230)를 투과한 빛은 제2렌즈(240)에서 집속되어 제2출력 광섬유(250b)로 입사되어 전송된다.
3-포트 패키지(200)는 필터(230)에서 반사된 빛의 최적화된 정렬을 갖기 위해 광섬유의 기울기(tilting)를 조절한다. 또한, 적당한 광섬유간의 거리로 인해 최소한의 입사 손실을 얻을 수 있다. 100GHz 패키지를 예로 들면, 삽입구멍간 거리의 허용한계는 약 3마이크로미터이다. 이는 3-포트 패키지(200)에서 광섬유(210a, 210b)간의 거리로서, 제1페럴(210) 및 제1렌즈(220)의 기울어짐에 의해 전송에서의 삽입 손실은 최적화된다.
도 3을 참조하면 종래의 6-포트 패키지(300)는 제3페럴(310), 제3렌즈(320), 제2필터(330), 제4렌즈(340) 및 제4페럴(350)을 갖는다. 제3 및 제4페럴(310, 350)은 광섬유(310a, 310b, 310c, 310d, 350a, 350b)를 갖는다. 도 3에서 광섬유(310a,310b, 310c, 310d, 350a, 350b)의 입력단은 일점쇄선, 출력단은 실선으로 표시하며, 광경로부(path)는 이점쇄선으로 표시한다.
6-포트 패키지(300)는 두 개의 입력 광섬유(310a, 310b), 두 개의 반사 광섬유(310c, 310d) 및 두 개의 출력 광섬유(350a, 350b)를 갖는다. 이와 같은 6-포트 패키지(300)는 얇은 필름의 제2필터(330)를 통한 다양한 광경로를 가지며, 3-포트 패키지(200)에 비해 추가된 광경로를 가진다.
제3페럴(310) 및 제4페럴(350)은 원형의 통공을 형성한다. 제3페럴(310)의 통공 내부에는 제1 및 제2입력 광섬유(310a, 310b) 및 제1 및 제2출력 광섬유(310c, 310d)가 삽입되며, 제4페럴(350)의 통공 내부에는 제3 및 제4출력 광섬유(350a, 350b)가 삽입된다. 이에 의해 4-2포트 즉, 6-포트 패키지(300)가 형성된다. 제3페럴(310)의 네 개의 광섬유(310a, 310b, 310c, 310d) 및 제4페럴(350)의 두 개의 광섬유(350a, 350b)는 두 개씩 짝을 이룬 후 동시에 합쳐져야 한다. 이는 최소한으로 삽입 손실(0.05dB이하)을 제한하기 위함이다. 제3렌즈(320)는 제1 및 제2입력 광섬유(310a, 310b)를 통해 전송된 빛을 집속하여 필터(330)로 입사시킨다. 필터(330)는 필터(330)의 특성에 따라 입사된 빛을 투과 또는 반사한다.
예를 들면, 제1입력 광섬유(310a)로부터 전송되어 제3렌즈(320)에서 집속된 후 필터(330)에 도달한 빛은, 필터(330)에서 반사되면 제1출력광섬유(310c)로 입사된다. 반면, 필터(330)에서 투과되면 제1입력 광섬유(310a)로부터 전송된 빛은 제3출력 광섬유(350a)로 입사된다. 이와 동일하게, 제2입력 광섬유(310b)로부터 전송된 빛은 필터(330)에서 반사되면 제2출력 광섬유(310d)로 입사되며, 필터(330)를투과한 빛은 제4출력 광섬유(340d)로 입사된다.
6-포트 패키지(300)와 같은 멀티포트 기술은 3-포트(200)에 비해 추가된 광경로를 가지며, 또한, 반복되는 광기능의 모듈 또는 장치에 유용하게 쓰인다. 즉, 6-포트 패키지(300)는 얇은 필름 및 크리스탈 광소자에서 양립할 수 있으므로, WDM(Wavelength-Division Multiplexing, 파장 분할 다중화) 모듈, add/drop 멀티플렉서, 아이솔레이터(isolator) 및 편광빔 결합기 등에서 사용된다.
그러나 이러한 종래의 3-포트 패키지(200) 및 6-포트 패키지(300)는 패키지 가공 또는 장착시 부품의 균일성이 감소한다. 특히 6-포트 패키지(300)는 광섬유의 결합시 처음 한 쌍의 결합은 용이하나 다른 두 개의 결합은 정밀하게 결합되지 않음으로써 삽입 손실이 증가할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 삽입되는 광섬유를 구분지어 결합하지 않음으로써 최소한의 삽입손실로 광섬유를 결합할 수 있는 3-포트 광접속장치 및 3-포트 광접속장치 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 3-포트 패키지와 렌즈를 결합하여 광집속을 향상시키는 광집속장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 두 개의 3-포트 패키지를 구비한 것과 동일한 기능을 수행하는 6-포트 광전달매체를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 광신호를 주고 받는 광통신의 구성을 도시한 개략도,
도 2는 종래의 3-포트 패키지의 구성을 도시한 단면도,
도 3은 종래의 6-포트 패키지의 구성을 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3-포트 광접속 수단의 기본적인 구성을 도시한 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 3-포트 광접속 수단의 제조 방법을 도시한 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3-포트 광접속 수단의 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 3-포트 피그테일을 이용한 광집속장치에 대한 기본적인 구성을 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 6-포트 광전달매체의 기본적인 구성을 도시한 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 6-포트 광전달매체의 다른 실시예를 도시한 단면도, 그리고,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 7-포트 광접속 수단의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
400, 710 : 3-포트 피그테일 410, 712 : 페럴
420, 716 : 광전달소자 420a, 420b, 420c : 광섬유
700 : 광집속장치 720 : 비구면렌즈
800 : 6-포트 광전달매체 810, 910 : 제1광접속장치
812, 852 : 제1 및 제2페럴 812a, 812b, 812c : 제1광전달소자
820, 920 : 제1비구면렌즈 840, 940 : 제2비구면레즈
830 : 필터 850, 950 : 제2광접속장치
852a, 852b, 852c : 제2광전달소자 860, 960 : 제1접속부
870, 970 : 제2접속부
900 : 두 개의 필터를 구비한 6-포트 광전달매체
930 : 제1필터 935 : 제2필터
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광접속장치는, 통공이형성된 페럴(Ferrule); 상기 통공을 관통하여 배치되며 광신호를 전달하는 적어도 3개 이상의 광전달소자; 및 상기 광전달소자를 상기 페럴에 고정하는 고정부재;를 포함하며, 상기 광전달소자 각각은 상호 접촉되도록 배치된다.
보다 상세하게는 상기 광전달소자 각각은 상기 페럴의 내면에 접하도록 배치되며, 상기 고정부재는 에폭시(Epoxy)수지이다.
한편, 본 발명에 따른 광접속장치 제조방법은, 페럴(Ferrule)에 통공을 형성하는 단계; 상기 통공에 광신호를 전달하는 광전달소자를 삽입하는 단계; 삽입된 상기 광전달소자가 상호 접촉되어 고정되도록 상기 통공에 고정부재를 압입하는 단계; 및 상기 페럴의 일단면이 상기 페럴의 길이 방향과 수직인 평면에 대하여 소정의 각도를 유지하도록 연마하는 단계;를 포함한다. 바람직하게는 상기 광전달소자 각각은 상기 페럴의 내면에 접하도록 배치된다.
본 발명의 다른 기술적 과제에 따른 광집속장치는, 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 광접속장치; 및 상기 광접속장치로부터 일정 간격 떨어져서 배치되는 렌즈;를 포함하며, 상기 렌즈의 일단면은 상기 광접속장치의 타단면과 평행하게 배치된다.
바람직하게는, 상기 광접속장치는, 통공이 형성된 페럴(Ferrule); 상기 통공을 관통하여 배치되며 광신호를 전달하는 적어도 3개 이상의 광전달소자; 상기 광전달소자를 상기 페럴에 고정하는 고정부재;를 포함하며, 상기 광전달소자 각각은 상호 접촉되도록 배치된다. 나아가, 상기 광전달소자 각각은 상기 페럴의 내면에 접하도록 배치되며, 상기 고정부재는 에폭시(Epoxy) 수지이다.
본 발명의 다른 기술적 과제에 따른 광전달장치는, 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제1광접속장치 및 제1렌즈를 갖는 제1접속부; 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제2광접속장치 및 제2렌즈를 갖는 제2접속부; 및 상기 제1 및 제2접속부로부터 입력받은 광신호를 선택적으로 투과 및 반사시키는 필터;를 포함하며, 상기 제1 및 제2접속부는 상기 필터를 중심으로 대칭적으로 배치되며, 상기 제1 및 제2렌즈는 입력받은 상기 광신호를 평행광으로 집속시킨다.
보다 상세하게, 제1 및 제2광접속장치는, 통공이 형성된 페럴(Ferrule); 상기 통공을 관통하여 배치되며 광신호를 전달하는 적어도 3개 이상의 광전달소자; 및 상기 광전달소자를 상기 페럴에 고정하는 고정부재;를 포함하며, 상기 광전달소자 각각은 상호 접촉되도록 배치된다. 또한, 상기 광전달소자 각각은 상기 페럴의 내면에 접하도록 배치된다. 상기 고정부재는 에폭시(Epoxy) 수지이다.
또한, 상기 제1 및 제2광접속장치의 일단면은 상기 제1 및 제2접속부의 길이방향에 대해 수직으로 형성되며, 상기 제1 및 제2광접속장치의 타단면은 상기 제1 및 제2접속부의 길이방향의 수직인 평면에 대해 소정의 각도를 갖도록 형성되며, 상기 제1 및 제2렌즈의 일단면은 상기 제1 및 제2광접속장치의 타단면과 평행하게 배치된다.
본 발명에 따르면, 상호 대칭적인 페럴구조의 피그테일을 사용함으로써 페럴의 가공이 용이하며, 기존의 4-2포트 피그테일 두 개를 사용하는 것과 동일하므로 생산비용이 절감되며, 제품의 부피를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제에 따른 광전달장치는, 하나의 입력단과 복수의출력단을 가지는 제1광접속장치 및 제1렌즈를 갖는 제1접속부; 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제2광접속장치 및 제2렌즈를 갖는 제2접속부; 입력받은 광신호를 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1필터 및 제2필터;를 포함하며, 제1필터 및 제2필터는 일정한 거리로 이격되어 제1접속부 및 제2접속부 사이에 위치하며, 상기 제1 및 제2렌즈는 입력받은 상기 광신호를 평행광으로 집속시킨다.
바람직하게는, 제1 및 제2광접속장치는, 통공이 형성된 페럴(Ferrule); 상기 통공을 관통하여 배치되며 광신호를 전달하는 적어도 3개 이상의 광전달소자; 및 상기 광전달소자를 상기 페럴에 고정하는 고정부재;를 포함하며, 상기 광전달소자 각각은 상호 접촉되도록 배치된다. 또한, 상기 광전달소자 각각은 상기 페럴의 내면에 접하도록 배치된다. 상기 고정부재는 에폭시(Epoxy) 수지이다.
상기 제1 및 제2광접속장치의 일단면은 상기 제1 및 제2접속부의 길이방향에 대해 수직으로 형성되며, 상기 제1 및 제2광접속장치의 타단면은 상기 제1 및 제2접속수단의 길이방향과 수직인 평면에 대해 소정의 각도를 갖도록 형성되며, 상기 제1 및 제2렌즈의 일단면은 상기 제1 및 제2광접속부의 타단면과 평행하게 배치된다.
본 발명에 따르면, 두 개의 필터를 구비함으로써 광전달장치의 광학계 정렬이 용이해진다. 또한, 입력된 광이 두 개의 필터를 통과함으로써 높은 아이솔레이션(High-Isolation) 효과를 갖는 DWDM 제작이 가능하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3-포트 광접속장치의 기본적인 구성을도시한 개략도, 도 5는 본 발명에 따른 3-포트 광접속장치의 제조 방법을 도시한 흐름도, 그리고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3-포트 광접속장치의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 3-포트 광접속장치(400)는 페럴(ferrule)(410) 및 광전달소자(420)를 갖는다. 이하에서는 3-포트 광접속장치(400)를 3-포트 피그테일(pigtail)이라 칭한다. 페럴(410)은 내부에 하나의 원형 통공(410a)을 갖는다. 통공(410a)은 페럴(410)의 길이 방향으로 형성된다. 광전달소자(420)는 통공(410a)을 관통하는 세 개의 광섬유(420a, 420b, 420c)로 이루어진다. 세 개의 광섬유(420a, 420b, 420c)는 통공(410a)에 삽입된다(S510).
도 6을 참조하면, 세 개의 광섬유(420a, 420b, 420c)는 서로 접촉되며, 또한, 서로 접촉된 세 개의 광섬유(420a, 420b, 420c)의 측면이 페럴(410)의 내부에 각각 접하도록 통공(410a)에 삽입된다(S510). 그리고 세 개의 광섬유(420a, 420b, 420c)가 고정되도록 통공(410a)에 접착부재를 압입한다(S520). 접착부재는 에폭시(Epoxy)에 의해 경화되며, 열경화, 자외선을 이용한 경화 등 다양한 에폭시를 사용할 수 있다.
에폭시 경화에 의해 세 개의 광섬유(420a, 420b, 420c)가 통공(410a)내에 고정되면 페럴(410)의 일단면을 길이방향과 직교하는 방향에 대해 소정의 각도(예를 들면, 8°)를 갖도록 연마한다(S530). 즉, 페럴(410)의 일단면을 소정의 각도로 연마함으로써, 페럴(410)의 일단면이 길이방향과 직교하지 않도록 한다. 이는페럴(410)의 포트로 입사된 광선이 페럴(410)의 경계면에서 반사되어 다시 그 포트로 되돌아 나오는 현상을 방지하기 위함이다.
삽입된 세 개의 광섬유(420a, 420b, 420c)의 중점을 연결하면 정삼각형이 형성된다. 이로 인해, 광섬유(420a, 420b, 420c)의 중점간 거리는 균일하게 유지되며, 광섬유간(420a, 420b, 420c)의 거리(d)를 정확하게 조절하지 않아도 된다. 즉, 삽입 손실을 최소화하기 위해 광섬유간의 거리를 정밀하게 조절할 필요가 없게 된다.
또한, 통공(410a)은 반드시 원형을 이루어야만 하는 것은 아니다. 즉, 세 개의 광섬유(420a, 420b, 420c)의 중점을 연결하여 정삼각형 구조가 형성되도록 배치가능한 정삼각형, 정육각형 또는 정팔각형과 같은 정다각형도 사용가능하다. 그러나 제작의 편의상 원형의 통공(410a)을 형성하는 것이 가장 바람직하다. 그리고 세 개의 광섬유(420a, 420b, 420c)의 측면이 반드시 통공(410a)에 접하지 않아도 무관하나, 세 개의 광섬유(420a, 420b, 420c)가 통공(410a)에 밀착되도록 통공(410a)의 지름을 형성하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명에 따른 3-포트 피그테일을 이용한 광집속장치에 대한 기본적인 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 3-포트 피그테일을 이용한 광집속장치(700)는 광접속장치(710) 및 렌즈(720)를 갖는다. 광집속장치(700)는 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 광접속장치(710) 및 렌즈(720)를 갖는다. 이하에서 광접속장치는 피그테일(710)이라 칭한다. 렌즈(720)는 비구면렌즈를 비롯하여 그린 렌즈(Graded-index lens : GRIN 렌즈), 볼렌즈(Ball lens), Plano 렌즈, 구면 렌즈 등이 사용될 수 있다. 실시예로 비구면 렌즈를 적용하여 렌즈는 비구면렌즈(720)라 칭한다.
피그테일(710)은 페럴(ferrule)(712) 및 광전달소자(716)를 갖는다. 페럴(712)은 내부에 하나의 원형 통공(714)을 갖는다. 통공(714)은 페럴(712)의 길이 방향으로 형성된다. 광전달소자(716)는 세 개의 광섬유(716a, 716b, 716c)로 이루어진다. 도 4 내지 도 6을 참조하여 피그테일(710)에 대한 상세한 설명은 생략한다. 세 개의 광섬유(716a, 716b, 716c)를 통공(714)내에 고정시킨 후, 피그테일(710)의 일단면을 소정의 각을 갖도록 사선으로 연마한다. 이로 인해 3-포트 피그테일(710)이 형성된다.
피그테일(710)과 비구면렌즈(720) 조립시, 피그테일(710)과 비구면렌즈(720)의 거리 및 각도에 따라 빛의 초점 크기는 달라진다. 비구면렌즈(720)는 집속을 위한 콜리메이터(collimator)렌즈이다. 비구면렌즈(720)의 일단면은 일정각도를 갖도록 사선으로 연마되며, 피그테일(710)의 일단면에 평행하도록 설치된다. 예를 들면, 비구면렌즈(720) 및 피그테일(710)의 일단면은 경사각 8°의 각을 갖도록 한다. 이로 인해 피그테일(710)에 입사된 빛이 반사되어 되돌아오는 현상이 방지된다. 경사각 및 초점거리가 맞춰지면 피그테일(710)과 비구면렌즈(720)를 에폭시 경화를 이용해 고정시킨다. 이로 인해 3-포트를 이용한 광집속장치(700)가 형성된다.
이하에서는 본 발명에 따른 3-포트 피그테일을 이용한 6-포트 광전달매체를 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 6-포트 광전달매체의 기본적인 구성을 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 6-포트 광전달매체(800)는 제1접속부(860), 제2접속부(870) 및 필터(830)를 갖는다. 제1접속부(860)는 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제1광접속장치(810) 및 제1렌즈(820)를 갖는다. 제2접속부(870)는 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제2광접속장치(850) 및 제2렌즈(840)를 갖는다. 제1 및 제2광접속장치(810, 850)의 내부에는 제1 및 제2광전달소자(812a, 812b, 812c, 852a, 852b, 852c)가 삽입된다.
이하에서, 제1 및 제2광접속장치는 각각 제1 및 제2피그테일(810, 850)이라 칭한다. 제1 및 제2렌즈(820, 840)는 비구면렌즈를 비롯하여 그린 렌즈(Graded-index lens : GRIN 렌즈), 볼렌즈(Ball lens), Plano 렌즈, 구면 렌즈 등이 사용될 수 있다. 실예로 비구면 렌즈를 적용하여 제1 및 제2렌즈는 각각 제1 및 제2비구면렌즈(820, 840)라 칭한다. 제1 및 제2접속부(860, 870)는 필터(830)를 중심으로 대칭적으로 배치된다. 그리고, 제1광전달소자(812a, 812b, 812c) 및 제2광전달소자(852a, 852b, 852c)는 광섬유인 것이 바람직하다. 도 8에는 제1광전달소자(812a, 812b, 812c) 및 제2광전달소자(852a, 852b, 852c)의 입력단은 일점쇄선, 출력단은 실선으로 표시하며, 광경로는 이점쇄선으로 표시한다.
제1피그테일(810) 및 제2피그테일(850)은 각각 제1 및 제2페럴(812, 852), 제1광전달 소자(812a, 812b, 812c) 및 제2광전달 소자(852a, 852b, 852c)를 갖는다. 제1 및 제2페럴(812, 852)은 내부에 원형의 통공을 갖는다. 제1페럴(812)의 통공에는 제1광전달 소자(812a, 812b, 812c), 즉, 제1, 제2 및 제3 광섬유(812a, 812b, 812c)가 삽입된다. 제2페럴(852)의 통공에는 제2광전달 소자(852a, 852b, 852c), 즉, 제4, 제5 및 제6 광섬유(852a, 852b, 852c)가 삽입된다.
제1페럴(812)의 통공 내부에 삽입되는 제1, 제2 및 제3 광섬유(812a, 812b, 812c)는 서로 접촉되며, 또한, 접촉된 제1, 제2 및 제3 광섬유(812a, 812b, 812c)의 일면은 통공에 각각 접하게 된다. 통공에 삽입된 제1, 제2 및 제3 광섬유(812a, 812b, 812c)는 에폭시 경화에 의해 고정된다. 제2페럴(852)의 통공 내부에 삽입되는 제4, 제5 및 제6 광섬유(852a, 852b, 852c)도 위와 동일한 방법으로 고정된다.
고정된 제1 및 제2 3-포트 피그테일(810, 850)의 일단면을 도 8에 도시된 바와 같이 소정의 각을 갖도록 사선으로 연마한다. 연마시에는 피그테일(810, 850)의 길이방향과 직교하는 방향에 대해 일정한 기울기를 갖도록 갈아주며, 갈아준 부분은 폴리싱 및 코팅처리한다. 이로 인해 제1 및 제2 3-포트 피그테일(810, 850)이 형성된다.
제1피그테일(810)과 제1비구면렌즈(820) 조립시, 제1피그테일(810)과 제1비구면렌즈(820)의 거리 및 각도에 따라 빛의 초점 크기는 달라진다. 제1비구면렌즈(820)는 집속을 위한 콜리메이터(collimator)렌즈이다. 제1피그테일(810) 및 제1비구면렌즈(820)의 일단면은 일정각도를 갖도록 사선으로 연마되며, 두 사선이 평행하도록 설치된다. 예를 들면, 제1비구면렌즈(820) 및 제1피그테일(810)의 일단면은 경사각 8°의 각을 갖도록 한다. 이로 인해 제1피그테일(810)에 입사된 빛이 반사되어 되돌아오는 현상이 방지된다.
경사각 및 초점거리가 맞춰지면 제1피그테일(810)과 제1비구면렌즈(820)를 에폭시 경화를 이용해 고정시킨다. 고정된 제1피그테일(810) 및 제1비구면 렌즈(820)에 대응하여 빛이 반사 및/또는 투과되도록 필터(830)는 에폭시 경화 또는 UV 경화로 고정시킨다. 제1 및 제2접속부(860, 870)는 솔더링(soldering)에 의해 고정된다.
필터(830) 역시 길이방향의 수직방향에 대해 소정의 각도를 갖도록 배치된다. 필터(830)는 입력된 빛이 반사되어 출력되는 제3광섬유(812c)로 들어갈 수 있게 정렬한다. 이러한 경우 필터(830)의 배치각도는 대개 제1피그테일(810)의 소정의 각도, 제1비구면렌즈(820)의 각도, 제1광전달 소자(812a, 812b, 812c)의 굴절률, 제1비구면렌즈(820)의 굴절률에 의해 결정된다. 필터(830)는 길이 방향과 수직이 되도록 배치되는 경우 파장에 관계없이 입사된 빛이 모두 반사되므로 바람직하지 않다. 그러나 특정 용도로 사용되는 경우 필터(830)는 가로방향에 수직이 되도록 배치될 수 있다. 또한 투과 및 반사되는 빛의 파장특성은 필터(830)로 입사하는 빛의 각도에 따라 조금씩 변한다. 이것을 결정지어주는 것은 입사 또는 반사되어 들어가는 제1광전달 소자(812a, 812b, 812c)의 간격과 제1비구면렌즈(820)의 특성에 따라 결정된다.
제2피그테일(850), 제2비구면렌즈(840) 및 필터(830)의 고정은 제1피그테일(810), 제1비구면렌즈(820) 및 필터(830)의 고정방법과 동일하다. 필터(830)의 다른 방향에 제2비구면렌즈(840) 및 제2피그테일(850)을 고정시킨다. 고정된 제1피그테일(810)과 제1비구면렌즈(820), 제2피그테일(850)과 제2비구면렌즈(840)는 에폭시에 의한 접합, 솔더링(soldering) 또는 레이저 웰딩(laser welding) 등 다양한 기법을 사용하여 하우징한다. 이에 의해 6-포트 광전달매체(800)가 만들어진다.
이하에서는 6-포트 광전달매체(800)의 빛의 경로를 설명한다. 제1페럴(812)의 통공에 삽입된 제1, 제2 및 제3 광섬유(812a, 812b, 812c) 중 제1광섬유(812a)는 광을 입력받아 전달한다. 제1비구면렌즈(820)는 전달된 광을 집속하여 평행광으로 출력시킨다. 필터(830)는 필터(830)의 주파수 특성에 따라 집속된 광을 반사 및/또는 투과시킨다. 제2비구면렌즈(840)는 필터(830)로부터 투과된 평행광을 집속하여 제2페럴(852)의의 제5광섬유(852b)로 전달한다. 필터(830)에 의해 반사된 광은 제1비구면렌즈(820)에 의해 집속되어 제3광섬유(812c)로 입사된다. 제1 및 제2비구면렌즈(820, 840)는 집속용 콜리메이터(Collimator)렌즈가 사용된다.
제6광섬유(852c)에 입력된 광은 제2비구면렌즈(840)를 통해 집속되어 출력된다. 출력된 광은 필터(830)에서 투과 또는 반사된다. 투과된 광은 제1비구면렌즈(820)를 거쳐 제2광섬유(812b)로 입사된다. 반면, 반사된 광은 제2비구면렌즈(840)를 거쳐 제4광섬유(852a)로 입사된다.
도 9는 본 발명에 따른 6-포트 광전달매체의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 6-포트 광전달매체(900)는, 제1접속부(960), 제2접속부(970), 제1필터(930), 및 제2필터(935)를 갖는다. 제1접속부(960) 및 제2접속부(970)는 도 8을 참조하여 설명한 제1접속부(860) 및 제2접속부(870)와 구조 및 기능이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 제1접속부(960)는 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제1광접속장치(910) 및 제1렌즈(920)를 갖는다. 제2접속부(970)는 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제2광접속장치(950) 및 제2렌즈(940)를 갖는다.
이하에서, 제1 및 제2광접속장치는 각각 제1 및 제2피그테일(910, 950)이라 칭한다. 제1 및 제2렌즈(920, 940)는 비구면렌즈를 비롯하여 그린 렌즈(Graded-index lens : GRIN 렌즈), 볼렌즈(Ball lens), Plano 렌즈, 구면 렌즈 등이 사용될 수 있다. 실예로 비구면 렌즈를 적용하여 제1 및 제2렌즈는 각각 제1 및 제2비구면렌즈(920, 940)라 칭한다. 제1광전달소자(912a, 912b, 912c) 및 제2광전달소자(952a, 952b, 952c)는 광섬유인 것이 바람직하다. 도 9에는 제1광전달소자(912a, 912b, 912c) 및 제2광전달소자(952a, 952b, 952c)의 입력단은 일점쇄선, 출력단은 실선으로 표시하며, 광경로는 이점쇄선으로 표시한다.
제1필터(930) 및 제2필터(935)는 일정한 거리로 이격되어 제1접속부(960) 및 제2접속부(970) 사이에 위치한다. 제1 및 제2필터(930, 935)는 제1 및 제2접속부(960, 970)의 길이방향의 수직방향에 대해 소정의 각도를 갖도록 배치된다. 제1 및 제2필터(930, 935)의 배치 각도에 따라 동일한 파장의 빛이 입사되어도 투과 및 반사여부가 달라진다.
제1 및 제2필터(930, 935)는 입력된 빛이 반사되어 출력되는 각각의 제3 및 제4광섬유(912c, 952a)로 들어갈 수 있게 정렬한다. 이러한 경우 제1 및 제2필터(930, 935)의 배치각도는 대개 제1 및 제2피그테일(910, 950)의 소정의 각도, 제1 및 제2비구면렌즈(920, 940)의 각도, 제1 및 제2광전달 소자(912a, 912b, 912c, 952a, 952b, 952c)의 굴절률, 제1 및 제2비구면렌즈(920, 940)의 굴절률에 의해 결정된다.
제1 및 제2필터(930, 935)는 길이 방향과 수직이 되도록 배치되는 경우 파장에 관계없이 입사된 빛이 모두 반사되므로 바람직하지 않다. 그러나 특정 용도로 사용되는 경우 제1 및 제2필터(930, 935)는 가로방향에 수직이 되도록 배치될 수 있다. 또한 투과 및 반사되는 빛의 파장특성은 제1 및 제2필터(930, 935)로 입사하는 빛의 각도에 따라 조금씩 변한다. 이것을 결정지어주는 것은 입사 또는 반사되어 들어가는 제1 및 제2광전달 소자(912a, 912b, 912c, 952a, 952b, 952c)의 간격과 제1 및 제2비구면렌즈(920, 940)의 특성에 따라 결정된다.
이하에서는 6-포트 광전달매체(900)의 빛의 경로를 설명한다. 제1광섬유(912a)는 광을 입력받아 전달한다. 제1비구면렌즈(920)는 전달된 광을 집속하여 평행광으로 출력시킨다. 제1필터(930)는 제1필터(930)의 주파수 특성에 따라 집속된 광을 반사 및/또는 투과시킨다. 제1필터(930)를 투과한 광은 제2필터(935)를 투과하여 제2비구면렌즈(940)로 입사한다. 제2비구면렌즈(940)는 입사된 광을 집속하여 제5광섬유(952b)로 입사시킨다. 제1필터(930)에서 반사된 광은 제3광섬유(912c)로 입사된다. 제1 및 제2비구면렌즈(920, 940)는 집속용 콜리메이터(Collimator)렌즈가 사용된다.
제6광섬유(952c)에 입력된 광은 제2비구면렌즈(940)를 통해 집속되어 출력된다. 출력된 광은 제2필터(935)에서 투과 또는 반사된다. 제2필터(935)를 투과한 광은 제1필터(930)를 투과하여 제1비구면렌즈(920)로 입사한다. 제1비구면렌즈(920)는 입사된 광을 집속하여 평행광으로 출력시킨다. 집속된 광은 제2광섬유(912b)로 입사된다. 제2필터(935)에서 반사된 광은 제4광섬유(952a)로 입사된다.
동일한 특성을 가진 제1 및 제2필터(930, 935)가 구비되는 경우, 제1 및 제2필터(930, 935)에서 반사된 각각의 광은 동일한 특성을 갖는다. 반면, 제1 및 제2필터(930, 935)의 특성이 다른 경우, 제1 및 제2필터(930, 935)에서 반사된 광은 각각 다른 특성으로 출력된다. 이로 인해, 서로 다른 특성의 반사광을 가짐으로써 다양한 광통신에 응용할 수 있다.
그리고, 제1 및 제2필터(930, 935)의 특성이 동일하지 않아도 두 개의 필터(930, 935)를 투과한 각각의 광은 동일한 특성을 갖는다. 즉, 두 개의 필터(930, 935)를 투과함으로써 아이솔레이션(Isolation)이 향상된다. 이로 인해, 하이-아이솔레이션 밀집 파장 분할 다중화(High-Isolation DWDM)에 용이하게 적용할 수 있다. 또한, 두 개의 필터(930, 935)를 구비함으로써, 제1접속부(960), 제2접속부(970), 제1필터(930) 및 제2필터(935)의 광축 정렬이 용이해진다.
본 발명에 따른 6-포트 광전달매체에서 각각의 피그테일은 한 개의 입력단 및 두 개의 출력단을 구비한다. 두 개의 출력단 중 한 개의 출력단은 대칭되는 피그테일로부터 입사된 광신호를 출력한다. 다른 한 개의 출력단은 이 출력단이 위치한 피그테일로의 입력단으로부터 입사된 광신호를 출력한다. 이는 종래의 3-포트 광전달매체를 두 개 구비한 것과 동일하다. 이로 인해 가입망 또는 엑세스망에서 동일한 채널 주파수 두 개, 즉, 3-포트 광전달매체 두 개를 사용하는 모듈은 한 개의 6-포트 광전달매체로 대체될 수 있다.
상술한 실시예에서는 한 개의 입력단과 두 개의 출력단을 갖는 피그테일 및 이 피그테일을 이용하는 6-포트 광전달매체를 예로 들어 본 발명을 설명하였다. 그러나 피그테일의 단자는 광섬유의 배치구조에 따라 달라질 수 있다. 즉, 광섬유를 페럴에 형성된 통공내에 적절하게 배치하면 도 10에서 보여지는 피그테일과 같은 7-포트(1000a 내지 1000g) 피그테일을 제작할 수 있다. 나아가 포트의 4-포트, 6-포트 등과 같은 다양한 포트를 갖는 피그테일의 제작이 가능하다.
본 발명에 따른 3-포트 광접속장치 및 그 제조 방법, 광집속장치, 그리고, 6-포트 광전달장치에 의하면, 6-포트 WDM 광전달장치는 두 개의 3-포트 WDM을 구비한 것과 동일한 기능을 수행함으로써 제품의 부피가 감소되며 재료 원가가 절감될 수 있다. 또한, 동일한 채널 ADM 두 개로 구현되는 OADM을 한 개의 ADM을 사용하여 제작함으로써 제작이 용이해진다. 그리고, 6-포트 WDM 광전달장치의 피그테일은 대칭적으로 배치됨으로써 제품 장착시 방향을 구별하지 않아도 된다. 나아가 페럴에 삽입되는 광섬유의 중점을 연결하면 정삼각형 구조가 형성됨으로써 중점간의 거리는 균일하게 유지된다. 이로 인해 삽입 손실의 최소화를 위해 중점간의 거리를 정확하게 조절하지 않아도 된다. 또한, 두 개의 필터를 구비한 6-포트 광전달장치에서 입력된 광은 필터를 두 번 투과한다. 이로 인해, 높은 아이솔레이션(Isolation) 효과를 갖는 DWDM 제작이 가능하다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 통공이 형성된 페럴(Ferrule);
    상기 통공을 관통하여 배치되며 광신호를 전달하는 적어도 3개 이상의 광전달소자; 및
    상기 광전달소자를 상기 페럴에 고정하는 고정부재;를 포함하며
    상기 광전달소자 각각은 상호 접촉되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광접속장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광전달소자 각각은 상기 페럴의 내면에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광접속장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고정부재는 에폭시(Epoxy) 수지인 것을 특징으로 하는 광접속장치.
  4. 페럴(Ferrule)에 통공을 형성하는 단계;
    상기 통공에 광신호를 전달하는 광전달소자를 삽입하는 단계;
    삽입된 상기 광전달소자가 상호 접촉되어 고정되도록 상기 통공에 고정부재를 압입하는 단계; 및
    상기 페럴의 일단면이 상기 페럴의 길이 방향과 수직인 평면에 대하여 소정의 각도를 유지하도록 연마하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광접속장치 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 광전달소자 각각은 상기 페럴의 내면에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광접속장치 제조 방법.
  6. 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 광접속장치; 및
    상기 광접속장치로부터 일정 간격 떨어져서 배치되는 렌즈;를 포함하며,
    상기 렌즈의 일단면은 상기 광접속장치의 타단면과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광집속장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 광접속장치는,
    통공이 형성된 페럴(Ferrule);
    상기 통공을 관통하여 배치되며 광신호를 전달하는 적어도 3개 이상의 광전달소자;
    상기 광전달소자를 상기 페럴에 고정하는 고정부재;를 포함하며,
    상기 광전달소자 각각은 상호 접촉되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광집속장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 광전달소자 각각은 상기 페럴의 내면에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광집속장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 고정부재는 에폭시(Epoxy) 수지인 것을 특징으로 하는 광집속장치.
  10. 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제1광접속장치 및 제1렌즈를 갖는 제1접속부;
    하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제2광접속장치 및 제2렌즈를 갖는 제2접속부; 및
    상기 제1 및 제2접속부로부터 입력받은 광신호를 선택적으로 투과 및 반사시키는 필터;를 포함하며,
    상기 제1 및 제2접속부는 상기 필터를 중심으로 대칭적으로 배치되며, 상기 제1 및 제2렌즈는 입력받은 상기 광신호를 평행광으로 집속시키는 것을 특징으로 하는 광전달장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    제1 및 제2광접속장치는,
    통공이 형성된 페럴(Ferrule);
    상기 통공을 관통하여 배치되며 광신호를 전달하는 적어도 3개 이상의 광전달소자; 및
    상기 광전달소자를 상기 페럴에 고정하는 고정부재;를 포함하며,
    상기 광전달소자 각각은 상호 접촉되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광전달장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 광전달소자 각각은 상기 페럴의 내면에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광전달장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 고정부재는 에폭시(Epoxy) 수지인 것을 특징으로 하는 광전달장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2광접속장치의 일단면은 상기 제1 및 제2접속부의 길이방향에 대해 수직으로 형성되며, 상기 제1 및 제2광접속장치의 타단면은 상기 제1 및 제2접속부의 길이방향과 수직인 평면에 대해 소정의 각도를 갖도록 형성되며, 상기 제1 및 제2렌즈의 일단면은 상기 제1 및 제2광접속장치의 타단면과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광전달장치.
  15. 하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제1광접속장치 및 제1렌즈를 갖는 제1접속부;
    하나의 입력단과 복수의 출력단을 가지는 제2광접속장치 및 제2렌즈를 갖는 제2접속부;
    입력받은 광신호를 선택적으로 투과 및 반사시키는 1필터 및 제2필터;를 포함하며,
    제1필터 및 제2필터는 일정한 거리로 이격되어 제1접속부 및 제2접속부 사이에 위치하며, 상기 제1 및 제2렌즈는 입력받은 상기 광신호를 평행광으로 집속시키는 것을 특징으로 하는 광전달장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    제1 및 제2광접속장치는,
    통공이 형성된 페럴(Ferrule);
    상기 통공을 관통하여 배치되며 광신호를 전달하는 적어도 3개 이상의 광전달소자; 및
    상기 광전달소자를 상기 페럴에 고정하는 고정부재;를 포함하며,
    상기 광전달소자 각각은 상호 접촉되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광전달장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 광전달소자 각각은 상기 페럴의 내면에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광전달장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 고정부재는 에폭시(Epoxy) 수지인 것을 특징으로 하는 광전달장치.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2광접속장치의 일단면은 상기 제1 및 제2접속부의 길이방향에 대해 수직으로 형성되며, 상기 제1 및 제2광접속장치의 타단면은 상기 제1 및 제2접속수단의 길이방향과 수직인 평면에 대해 소정의 각도를 갖도록 형성되며, 상기 제1 및 제2렌즈의 일단면은 상기 제1 및 제2광접속부의 타단면과 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광전달장치.
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