KR20030068582A - 다코어 광섬유용 커넥터, 페룰, 및 그 제조방법 - Google Patents

다코어 광섬유용 커넥터, 페룰, 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20030068582A
KR20030068582A KR10-2003-7009177A KR20037009177A KR20030068582A KR 20030068582 A KR20030068582 A KR 20030068582A KR 20037009177 A KR20037009177 A KR 20037009177A KR 20030068582 A KR20030068582 A KR 20030068582A
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타카히코 무코우다
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무코우다, 타카히코
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Abstract

광섬유용 금속 페룰의 전기 증착층의 제조 동안 코어 와이어를 제거하기 위한 동작이 생략되어, 제조 비용이 감소될 수 있게 된다. 광섬유용 페룰의 전기 증착층의 제조 동안 전기 증착층의 내경 및 외경의 동심 및 원형(concentricity and circularity)을 측정하면서 다양한 교정을 수행하여, 전기 증착층의 내경 및 외경의 동심 및 원형의 정밀도가 개선되게 된다. 본 발명의 목적은 - 페룰을 이용하여 - 많은 채널을 갖는 접속 성능이 뛰어나고 광학 시스템의 구성을 가능하게 하는 커넥터를 제공하는 것이다. 또한, 그 내경이 내부에 광섬유가 삽입되기에 적합한 코어 와이어의 삽입 구멍의 중심축이 특정 위치에서 상호 정렬되고 고정되며 캐소드로서 사용되는 동안 전류를 인가한다. 이에 의해 전기 증착층이 코어 와이어의 외주에 일체로 형성되어, 커넥터가 제조될 수 있게 된다. (다-코어 광섬유 케이블을 구성하는데 사용될) 광섬유가 삽입될 복수의 원주형 페룰은 수지 등으로 코팅되는 한편, 페룰의 구멍의 위치가 페룰을 정렬시키는데 있어 기준으로서 작용하여 각각의 페룰은 특정 위치에 유지된다. 다음에 얻어진 구조를 적층하여 다-코어 광섬유용 커넥터가 제조된다.

Description

다코어 광섬유용 커넥터, 페룰, 및 그 제조방법{CONNECTOR COMPONENT FOR MULTI-CORE OPTICAL FIBER, FERRULE, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
근래, 많은 양의 정보를 한번에 송신하고 수신하기 위한 광섬유 케이블을 이용한 통신 수단이 개발되고 있고, 광통신 시스템 또는 광 어플리케이션 측정 시스템에서 다양한 장비, 장치 및 광회로 부분들을 접속하는 광 커넥터의 수요가 증가하고 있다.
광섬유는 주로 석영 유리로 이루어져 있고, 광 세기(light power)가 집중되는 코어부(core part), 및 광 세기를 한정시키는 클래드부(clad part)로 구성된다. 멀티미디어의 시대가 시작되었기 때문에, 전화선과 같은 광소자를 이용하는 다양한 분야에 광섬유가 사용되고 있다. 광섬유가 사용되기 전에는, 광섬유는 흔히 그 사용법에 따라 적당한 길이로 절단되고, 그 단부가 커넥터로서 마무리되었다. 흔히,광섬유의 단부를 커넥터로 만들 때에, (a) 광섬유 와이어를 함께 동축으로 고정시키기 위해 원주형 페룰(cylindrical ferrules)을 사용하거나 또는 (b) 광섬유가 수지로 형성된 재료 위의 V자형 홈에 놓이고 수지로 형성된 커버로 직접 코팅되는 다-코어 페룰(multi-core ferrules)이 사용된다.
종래에, 광섬유는 하나씩 접속, 즉 각각의 광섬유 쌍이 한 개의 커넥터에 의해 접속되었다. 그러나, 오늘날, 다-코어 및 고밀도 광섬유 케이블을 많이 이용하며, 한층 많은 양의 데이터를 송신하기 위해 이들 다-코어 및 고밀도 광섬유가 모두 함께 접속될 수 있도록 다-코어 광 커넥터(multi-core optical connector)가 개발되는 추세에 있다.
다-코어 커넥터는 복수의 광섬유를 동시에 접속하기 위한 커넥터이다. 다-코어 커넥터의 접속 스타일 및 기본적인 구성은 단일-코어 광 커넥터(single-core optical connector)의 그것들과 동일하다. 다-코어 커넥터는 섬유 위치 및 배열에 따라서 다음 두 가지 종류가 분류될 수 있다: (1) 단일 코어용 페룰이 다-코어 섬유의 각 코어에 사용되고 일단의 단일 코더 페룰이 광 커넥터를 구성하는 독립-페룰형(independent-ferrule-type) 다-코어 광 커넥터, 및 (2) 광섬유들이 접속될 수 있도록 복수의 광섬유가 기판의 표면의 V자형 홈에 고정되어 있는 배치-배열형(batch-arrangement-type) 광섬유 커넥터. 광섬유가 삽입될 복수의 구멍이 장방형 페룰에 만들어져 다-코어 페룰을 형성하므로써, 광섬유의 단면이 가이드 핀에 의해 용이하게 접속될 수 있다.
광섬유는 주로 석영 유리로 구성되고, 광 세기(light power)가 집중되는 코어부, 및 광 세기를 한정시키는 클래드부로 구성된다. 멀티미디어의 시대가 시작되었기 때문에, 전화선과 같은 광소자를 이용하는 다양한 분야에 광섬유가 사용되고 있다. 광섬유가 사용되기 전에는, 광섬유는 흔히 그 사용법에 따라 적당한 길이로 절단되고, 그 단부가 커넥터로서 기능할 수 있도록 그 단부가 종단되었다. 원주형 페룰 (cylindrical ferrules)은 광섬유의 단부가 커넥터로 만들어질 때, 흔히 광섬유 와이어를 함께 동축으로 고정시키는데 사용된다.
광섬유를 접속시키는 독립-페룰형 다-코어 커넥터 방법이 기본적으로 단일 코어 커넥터의 방법과 동일하기 때문에, 그 접속 성능은 단일 코어 커넥터의 성능만큼 양호하다. 그러나, 광섬유의 코어의 수가 증가함에 따라, 각각의 페룰은 동축의 원형 또는 행으로 정렬되어야 하는데, 이는 커넥터가 큰 바깥 형태를 가질 것을 필요로 한다. 따라서, 동작 관점에서 볼 때, 독립-페룰형 다-코어 광 커넥터는 비교적 수 코어 10 미만을 갖는 섬유에만 적용될 수 있다.
게다가, 상기 배치-배열형 광 커넥터는 많은 수의 광섬유가 고 밀도로 접속될 수 있게 한다는 장점을 갖는다. 그러나, 이와 같은 커넥터를 구성하는 멤버의 치수 정확도가 엄격하게 제어되지 않으면, 각 섬유의 종단면(end faces)이 변위를 초래할 수 있고, 이는 접속이 불량하게 되는 결과가 된다. 따라서, 예를 들어 1,000 채널을 갖는 큰 광-전송 경로를 구비한 시스템을 구성하는데 있어서 상기와 같은 종류의 광 커넥터를 사용하는 것은 불가능하였다.
종래에, 위와 같은 페룰은 다음과 같이 제조되고 있다: 산화 지르코늄 파우더와 수지의 혼합물을 주입 몰딩 또는 압출 몰딩에 의해 원주 형태(cylindricalshape)로 형성하고, 약 500℃에서 소결하여 수지를 분해한다. 원주 형태로 형성된 혼합물은 약 1,200℃에서 더 소결한 후, 다이아몬드를 사용하여 삽입 구멍의 직경을 미세하게 조정하기 위해 소결된 혼합물 내에 삽입 구멍을 만들고, 소결체의 외주(outer periphery)가 완전한 원형이 되도록 삽입 구멍을 가공한다. 그러나, 이와 같은 제조 방법은 다음과 같은 문제점을 갖는다:
(1) 주입 몰딩 또는 압출 몰딩을 위해 비싼 몰딩 기계 및 금속 몰드가 필요하고 산화 지르코늄 파우더로 인해 금속성 몰드가 마찰에 약하기 때문에, 몰딩 기계 또는 금속성 몰드를 항상 유지하거나 교환하여야 한다.
(2) 다이아몬드를 사용하여 삽입 구성을 그라인드하기 위해 노동 및 숙련 기술이 필요하기 때문에, 생산성을 증가시키기가 힘들다.
(3) 고온에서의 소결은 많은 비용 많은 에너지를 필요로 한다.
(4) 산화 지르코늄과 같은 세라믹으로 만들어진 소결체 위에 광섬유가 삽입될 복수의 삽입 구멍을 만드는 것은 실질적으로 불가능하다.
(5) 소결체가 물리적 접촉 접속에 일치하도록 하기 위해, 비록 소결체의 종단면(end surface)이 볼록 구면(convex spherical face), 경사 볼록 구면, 평탄면(flat face), 경사 평탄면 등으로 가공되더라도, 세라믹으로 만들어진 소결체에 대한 이와 같은 처리는 힘들다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 전기 주조(electroforming)에 의해 코어 와이어 둘레에 금속을 전기 증착하여 원주형 재료를 형성하기 위한 단계, 및 원주형 재료로부터 코어 와이어를 제거하기 위한 단계를 포함하는 페룰 제조 방법이 PCT/JP99/06570 공개 (발명의 명칭: "OPTICAL FIBER CONNECTOR AND FERRULE USED FOR IT AND PRODUCTION METHOD FOR FERRULE")에 제안되고 있다.
그러나, 본 공개에 따르면, 본 제조 방법에 의해 얻어진 광섬유를 접속시키기 위한 커넥터(이하 "페룰"이라고 함)가 비교적 두껍(외경 = 2 mm - 3mm)이기 때문에, 커넥터의 광섬유의 장착 밀도를 증가시키는 것이 힘들고, 원주형 재료의 외주를 그라인드할 때, 편심을 선정된 범위 내에 제한하는 것이 힘들어 결국 페룰 제품의 수율이 감소하는 경향이 있다는 문제점이 있다. 다른 문제는, 페룰의 기본적인 재료인 원주형 재료를 얻기 위해 거의 날마다 통전을 수행할 필요가 있기 때문에, 페룰을 제조하는데 높은 비용으로 많은 시간과 에너지를 투입하여야 한다는 점이다.
본 발명은 총체적으로 다-코어 광섬유를 접속하는데 사용되는 커넥터, 보다 상세하게는 (a) 링크된 광섬유의 접속 단이 2차원으로 배열된 커넥터 및 (b) 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 다단으로 배열된 수지를 갖는 복수의 페룰을 코팅하므로서 제조되는본 발명의 커넥터의 전면도,
도 2는 도 1에서 얻어진 형성된 구조를 적층하고 외부 코팅으로 이를 코팅하므로써 제조되는 본 발명의 커넥터의 전면도,
도 3은 본 발명의 다-코어 광섬유용 커넥터(1c)를 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 다-코어 광섬유용 커넥터(1d)를 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 위치정렬 부재(positioning member)의 개략 상면도,
도 6은 위치정렬 부재(6)에 고정된 페룰이 수지로 코팅된, 본 발명의 한 실시예에 따른 조건을 도시하는 개략도,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 주조법(electroforming method)에 의해 광섬유용 다-코어 페룰을 제조하기 위한 장치의 개략도,
도 8은 다-코어 광섬유용 금속 다페룰(multi-ferrule)이 제조될 때 전류를 코어 와이어에 인가하는 순서를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 광섬유용 금속 페룰을 제조하기 위한 장치의 개략 수직 단면도,
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 증착층을 형성하기 위한 방법을 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 증착층의 내경과 외경의 동심(concentricity) 및 원형(circularity)을 교정하기 위해, 두개 극 모두를 수평으로 만듦으로서 캐소드 측을 회전시키기 위한 방법을 도시하는 측면도,
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 증착층의 내경과 외경의 동심 및 원형을 교정하기 위해, 두개 극 모두를 수평으로 만듦으로서 캐소드 측을 회전시키기 위한 방법을 도시하는 전면도,
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 증착층의 내경과 외경의 동심 및 원형을 교정하기 위해, (a) 차폐 부재를 캐소드 측에 놓고, (b) 두개 극 모두를 수평으로 만듦으로서 캐소드 측을 회전시키기 위한 방법을 도시하는 전면도,
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 증착층의 내경과 외경의 동심 및 원형을 교정하기 위해, (a) 차폐 부재를 캐소드 측에 놓고, (b) 두개 극 모두를 수평으로 만듦으로서 캐소드 측을 회전시키기 위한 방법을 도시하는 전면도,
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 증착층의 내경과 외경의 동심(concentricity) 및 원형을 교정하기 위해, 애노드의 양측을 절연 재료로 차폐하기 위한 방법을 도시하는 측면도,
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 증착층의 내경과 외경의 동심(concentricity) 및 원형을 교정하기 위해, 애노드의 양측을 절연 재료로 차폐하기 위한 방법을 도시하는 전면도,
도 17은 본 발명의 한 실시예에 따라 전기 증착층의 테이퍼 형태를 교정하고 애노드와 캐소드 모두의 길이를 균등하게 하기 위해, 두 극의 상부 및 하부를 절연 재료로 차폐하고, 상호 대향하도록 상부 및 하부를 평행하게 만들며, 선택적으로 두 극에 전류를 인가하기 위한 방법을 도시하는 도면,
도 18은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 증착층의 테이퍼 형태를 교정하기위해 상술한 테이퍼링(tapering)에 따라 애노드를 수직으로 진동시키기 위한 방법을 도시하는 도면,
도 19는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 증착층의 테이퍼 형태를 교정하기 위해 코일 내에 애노드를 만들며 금속 전기 증착층의 두께를 이용하여 코일의 거칠기 밀도(rough density)에 대처하는 방법을 도시하는 도면,
도 20은 본 발명에 따른 광섬유용 금속 페룰의 수직 단면도,
도 21은 본 발명에 따른 광섬유용 금속 페룰의 수평 단면도, 및
도 22는 본 발명에 따른 광섬유용 금속 페룰의 접속도.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것이다. 청구항 1항에 기재된 바와 같은 발명은 복수의 광섬유의 단자를 고정시키는데 사용되고,
(a) 수지 또는 금속의, 열-스프레이(thermal-spraying)에 의해 형성된 재료 또는 전기 증착층들로 구성된 몸체, 및
(b) 복수의 광섬유의 각 코어가 각각 삽입되는 복수의 원주형 페룰(cylindrical ferrules)을 포함하되, 페룰은 페룰 내의 삽입 구멍의 중심 축이 특정 위치에서 상호 평행하도록 하는 조건에서 열-스프레이된 재료 또는 전기 증착층들로 코팅되는 커넥터이다.
청구항 2항에 기재된 바와 같은 발명은 복수의 광섬유의 단자들을 고정시키는데 사용되고,
(a) 수지 또는 금속의, 열-스프레이된(thermal-sprayed) 재료 또는 전기 증착층들로 구성된 몸체; 및
(b) 복수의 광섬유의 각 코어가 각각 삽입되는 복수의 원주형 페룰(cylindrical ferrules)을 구비하되,
(c) 페룰은 페룰 내의 삽입 구멍의 중심 축이 특정 위치에서 상호 평행한 조건에서 열-스프레이된 재료 또는 전기 증착층들로 코팅되고,
(d) 코팅된 구조의 표면은 수지 또는 금속의 적어도 하나의 열-스프레이된 층으로 더 코팅되는 커넥터이다.
청구항 3항에 기재된 바와 같은 발명은,
(a) 특정 형태로 형성되는 청구항 1항에 따른 커넥터의 적어도 두개의 커넥터가 다수의 층으로 적층되고,
(b) 커넥터들의 층들은, 커넥터의 페룰 내의 삽입 구멍의 중심축이 상호 정렬되어 특정 위치에서 고정되는 조건에서 수지 또는 금속의 적어도 하나의 열-스프레이된 층과 일체로 더 코팅되는 커넥터이다.
청구항 4항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 1항 내지 3항에 따른 다-코어 광섬유용 페룰로서, (a) 그 내경이 광섬유가 내부에 삽입되기에 충분히 큰 삽입 구멍을 갖는 금속 파이프로 된 코어 와이어, 및 (b) 코어 와이어의 외주에 전기 증착된 금속성 전기 증착층을 구비하는 것이 특징이 있다.
청구항 5항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 4항에 따른 다-코어 광섬유용 페룰로서, 적어도 하나의 종단면(end face)이 평탄한 형태, 돔 형태 또는 각이진 형태를 갖는 것에 특징이 있다.
청구항 6항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 4항에 따른 다-코어 광섬유용 페룰로서, 삽입 구멍중의 적어도 하나는 백-테이퍼링부(back-tapering)를 갖는 것에 특징이 있다.
청구항 7항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 4항에 따른 다-코어 광섬유용 페룰로서, 코어 와이어의 내경은 0.05mm - 0.13mm인 것에 특징이 있다.
청구항 8항에 기재된 발명은 청구항 4항에 따른 다-코어 광섬유용 페룰로서, 복수의 원주형 페룰은 (1) 페룰의 삽입 구멍의 중심축이 특정 위치에서 상호 평행한 조건에서 고정되고, (2) 복수의 페룰을 일체로 코팅하고 몰드하기 위해 금속성 원료를 사용하여 전기 주조(electroformed)되는 것에 특징이 있다.
청구항 9항에 기재된 바와 같은 발명은 커넥터의 제조 방법으로서, 페룰내 삽입 구멍의 중심축이 특정 위치에서 상호 평행한 조건에서, 복수의 원주형 페룰에 - 수지 또는 금속을 사용하여 - 열-스프레이 또는 전기 주조를 실시하여 복수의 페룰을 코팅하는 것을 특징으로 한다.
청구항 10항에 기재된 바와 같은 발명은 커넥터의 제조 방법으로서, 청구항 9항에 따른 방법에 의해 제조된 커넥터를 특정 형태로 형성하고, 상기 커넥터의 - 양단을 제외한 - 표면을 둘레에 코팅부를 형성하기 위해 수지 또는 금속의 적어도 한 층으로 열-스프레이하는 것을 특징으로 한다.
청구항 11항에 기재된 바와 같은 발명은 커넥터의 제조 방법으로서,
(a) 청구항 9항에 따른 방법에 의해 제조된 커넥터가 특정 형태로 다수의 층으로 적층되고,
(b) 커넥터에 고정된 페룰 내 삽입 구멍의 중심축이 특정 위치에서 상호 평행하고,
(c) 커넥터의 - 양단을 제외한 - 표면이 둘레에 코팅부를 형성하기 위해 수지 또는 금속의 적어도 한 층으로의 열-스프레이되는 것을 특징으로 한다.
청구항 12항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 9항 내지 11항에 기재된 다-코어 광섬유용 커넥터의 제조 방법으로서,
(a) 특정 위치에서 페룰을 고정시키기 위한 수단은 이동 위치정렬 부재(mobile positioning-member) 및 고정 위치정렬 부재(stationary positioning-member)를 구비하되, 이동 위치정렬 부재 및 고정 위치정렬 부재 모두는 페룰 내 삽입 구멍의 양단과 맞물리는 돌출부를 가지며,
(b) 이동 위치정렬 부재 및 고정 위치정렬 부재 모두의 돌출부는 각각의 페룰이 위치 정렬되도록 각각의 페룰을 고정시키기 위해 각 페룰의 양단부 구멍과 맞물리는 것을 특징으로 한다.
청구항 13항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 9항 내지 11항에 기재된 다-코어 광섬유용 커넥터의 제조 방법으로서, 열-스프레이(thermal-spraying)는 플레임-스프레이(flame-spraying) 또는 전기-아크 스프레이(electric-arc spraying)에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
청구항 14항에 기재된 바와 같은 발명은 - (a) (i) 전기 주조 베스(electroforming bath)에 저장된 전기 주조 수용액에 담겨져 있고 (ii) 상호 대향하여 배열된 애노드와 캐소드간에 전류를 인가하며, (b) 캐소드의 표면에 애노드 물질을 전기 증착(electrodepositing)하는 전기 주조법에 의해 광섬유를 결합하기 위한 페룰의 제조 방법에서 - 다-코어 광섬유용 페룰의 제조 방법으로서, (1) 그 내경이 광섬유를 삽입 구멍에 삽입하는데 적합한 삽입 구멍을 갖는 금속 파이프로 구성된 코어 와이어(core wire)가 캐소드로 사용되고, (2) 전기 증착층이 코어 와이어의 외주에 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 15항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 14항에 기재된 다-코어 광섬유용 페룰의 제조 방법으로서, 전기 증착층의 외주를 원주형 형태로 절단하여 코어 와이어의 축 코어가 페룰의 중심이 되는 페룰을 제조하기 위한 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 16항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 14항에 기재된 다-코어 광섬유용 페룰의 제조 방법으로서, 페룰을 제조할 때 전기 증착층의 원형 또는 동심(circularity or concentricity)을 개선하기 위해 - 전기 증착층을 코어 와이어에 형성하는 공정에서 - (a) 코어 와이어 및 전기 증착층 및 (b) 애노드간의 거리가 증가하거나 또는 감소하는 방식으로 코어 와이어 및 전기 증착층을 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 17항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 14항에 기재된 다-코어 광섬유용 페룰의 제조 방법으로서, - 전기 증착층을 코어 와이어에 형성하는 공정에서- 페룰의 축 코어를 중심으로 코어 와이어 및 전기 증착층을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 18항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 14항에 기재된 다-코어 광섬유용 페룰의 제조 방법으로서, 페룰을 제조할 때 전기 증착층의 외주의 테이퍼링 정도를 감소시키기 위해 - 코어 와이어 상에 전기 증착층을 형성하는 공정에서 - 전기 증착층의 두꺼운 금속-전기 증착부에서 고속으로 그리고 전기 증착층의 얇은 부분에서 저속으로 수직 방향으로 애노드를 왕복 운동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 19항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 14항에 기재된 다-코어 광섬유용 페룰의 제조 방법으로서, (1) (a) 코어 와이어와 공동으로 축 코어를 가지며 (b) 목표로 하는 전기 증착층의 최대 직경보다 큰 직경을 가지며, (c) 그 피치가 상부에서 하부로 향하는 방향으로 점차적으로 거칠어지는 코일이 애노드로서 사용되고, (2) 전기 증착층의 외부의 테이퍼링의 정도는 페룰의 제조를 위해 감소되는 것을 특징으로 한다.
청구항 20항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 14항에 기재된 다-코어 광섬유용 페룰의 제조 방법으로서,
(a) 캐소드는, 특정 위치에서 상호 평행한 - 그 내경이 삽입 구멍에 삽입된 광섬유를 갖기에 충분히 큰 - 코어 와이어 내의 삽입 구멍의 중심축을 정렬시키고 고정시키므로써 만들어지고,
(b) 광학 커넥터는, 전기 주조법, 즉 전류를 인가하여 코어 와이어의 외부에- 전기 증착층으로 - 일체로 코팅되고 형성되는 것을 특징으로 한다.
청구항 21항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 20항에 기재된 다-코어 광섬유용 페룰의 제조 방법으로서,
(a) 코어 와이어 삽입 구멍의 중심축이 특정 위치에서 상호 평행하고, 코어 와이어가 복수의 층들로서 적층되는 방식으로 복수의 코어 와이어가 정렬되고 고정되며,
(b) 위에 전기 증착층을 형성하기 위해 먼저 모든 코어 와이어의 중심에 있는 코어 와이어에 전류를 인가하고,
(c) 다음에, 위에 부수적인 전기 증착층을 형성하기 위해 하나씩 바깥쪽으로 인접하는 코어 와이어에 전류를 인가하는 것을 특징으로 한다.
청구항 22항에 기재된 바와 같은 발명은 청구항 14항 내지 청구항 21항에 기재된 다-코어 광섬유용 페룰의 제조 방법으로서, 페룰을 제조할 때 전기 증착층에 공기 구멍이 형성되는 것을 방지하기 위해 코어 와이어 위의 초기 버블을 제거하여 표면의 습윤성을 개선하는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명에 따른 방법은 그 내경이 1mm 미만인 원주형 재료를 형성하기 위해 광섬유의 직경에 따른 전기 주조에 의해 그 내경이 예를 들어 0.05mm - 0.13mm인 금속 파이프로 만들어진 코어 와이어 둘레에 금속을 전기 증착하기 위한 단계를 포함한다. 또한, 광섬유용 금속 페룰이 전기 주조에 의해 제조될 때, 도전성 코어 와이어가 사용되며, 스테인레스 합금(예를 들어, SUS 304) 파이프가 코어 와이어용 재료로서 사용된다. 이와 같은 코어 와이어의 경우,(a) 다이 또는 와이어링 방법을 이용한 압출 방법에 의해 제조되고 (b) 직경이 약 125.0㎛±0.5㎛인 정확도를 갖는 코어 와이어가 용이하게 얻어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 코어 와이어 둘레에 전기 증착될 금속의 두께가 원주형 재료의 외부 형태의 직경를 1mm 미만으로 만듦으로서 소정의 최소 값으로 제한될 수 있기 때문에, 편심(즉, (a) 광섬유용 금속 페룰의 외주의 중심 - 외주가 완전한 원으로서 간주될 때 - 과 (b) 삽입 구멍의 중심간의 편차)이 선정된 범위, 특히 ±0.5㎛이내로 억제되도록 원주형 재료의 원주를 그라인드하는 것이 극히 용이하게 된다. 따라서, 제품으로서 광섬유용 금속 페룰의 수율이 또한 개선될 수 있다.
본 발명의 광섬유용 금속 페룰의 이용 방법이 지금부터 설명될 것이다. 본 발명에 따른 광섬유용 페룰은, 광소자가 광섬유를 함께 일시적으로 또는 영구적으로 접속하기 위한 부분으로서 사용되는 다양한 목적에 극히 바람직하게 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 광섬유용 금속 페룰의 외경이 종래의 페룰의 외경보다 크게 작기 때문에, 예를 들어 플러그형 커넥터, 잭형(jack-type) 커넥터, 어댑터 및 리셉터클(receptacle)과 같은 다양한 종류의 커넥터를 위한 광섬유의 장착 밀도를 바람직하게 개선할 수 있다. 또한, 이와 같은 편심이 극히 작기 때문에, 광섬유가 보다 정밀하게 접속될 수 있고, 접속시의 광신호의 손실이 크게 감소될 수 있다.
지금부터 본 발명의 실시예를 도면을 참조로 설명할 것이다.
본 발명에서 커넥터라는 단어는 커넥터의 하우징부를 제외한, 다-코어 광섬유를 접속시키기 위한 커넥터의 몰드부(mold portion)를 가리킨다. 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 커넥터의 일례를 도시한다. 도 1은 복수의 원주형 페룰이 하나 이상의 행(도 1에서 2개의 행)으로 정렬되고 수지 또는 (세라믹을 포함한) 금속으로 열-스프레이(thermal-spraying) 또는 전기 주조(electroforming)에 의해 함께 코팅된 커넥터의 전면도이다. 도 2는 도 1에서 얻어진 형성된 구조가 특정 형태로 형성되고 적층되어 수지 또는 금속으로 열-스프레이하므로써 코팅되는 커넥터의 전면도이다.
도 1은 복수의 페룰(본 실시예에서 8 페룰)이 수지 또는 금속으로의 열-스프레이 또는 전기 주조에 의해 2 단계로 함께 코팅되는 커넥터를 도시한다. 도 1에서, 1은 커넥터, 2는 광섬유가 삽입될 수 있는 페룰, 3은 수지 또는 금속에 의한 열-스프레이 또는 전기 주조에 의해 특정 위치에서 페룰(2)를 코팅하고 고정시키는 코팅부를 가리킨다. 페룰(2)의 외부 표면은 코팅층의 접착을 개선하기 위해 코팅 이전에 블래스팅 또는 스크래칭(blasting or scratching)에 의해 거칠게 만드는 것(roughened)이 바람직하다.
본 발명의 다-코어 광섬유용 커넥터(1)는 한 라인에 n 페룰(n는 2 이상의 정수를 가리킨다. 도 1에서 n = 4) and K 단 (K는 1 이상이 정수를 가리킨다)를 갖는다. 페룰(2)의 삽입 구멍의 축방향이 동일한 방식으로 그리고 페룰(2)이 특정 피치로 정렬될 수 있도록, 이하에 설명하는 바와 같이 페룰(2)의 양단이 위치 정렬 부재에 의해 고정되어 있다. 용제와 혼합된 에폭시계 수지및 경화제를 스프레이하는 등에 의해 블래스트 효과(blast effect)가 페룰(2)에 미치게 되는 한편, 페룰(2)은 상술한 위치에 고정되고, 페룰(2)은 플레임-스프레이(flame-spraying), 전기-아크 스프레이, 및 수지 또는 금속에 의한 전기 주조에 의해 코팅한 다음, 특정 치수를 얻기 위해 코팅부(3)의 표면을 그라인드한다.
각각의 페룰(2)은 (산화 알미늄, 산화 지르코늄 또는 고급 납유리와 같은) 양호한 처리 능력을 갖는 세라믹, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속, 플라스틱 등으로 만들어진 원주형 형태로 제조되고, 중심 구멍에 삽입될 광섬유의 외경의 그것과 동일한 원형, 동심 및 원주를 갖도록 고정밀도로 그 중심 구멍이 처리된다. 또한, 외경, 구멍 직경, 구멍 편심 등은 서브마이크론 치수의 공차로 정확하게 처리된다. 표준 페룰의 외경은 흔히 2.5 mm 또는 1.25 mm이지만, 본 발명에서 페룰이 그 두 단에 고정될 필요만이 있어, 본 발명은 비표준 페룰 또는 그 외부 형태가 변형된 페룰에 적용될 수 있다.
본 발명에서 코팅부(3)를 형성하기 위한 수지로서, 양호한 열 저항 및 부식 저항을 갖는 비교적 저온에서 유체화되고, 작은 열팽창 계수를 갖는 열가소성 수지로 구성된 원료를 선택하는 것이 바람직하다. 그 열팽창 계수가 1∼2 x 10-5/℃이고 Polyplastics Co., Ltd.가 공급하는 FORTRON?및 Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.가 의해 공급하는 폴리페닐렌설파이드계 수지인 Idemitsu PPS가 열가소성 수지의 바람직한 예로서 사용될 수 있다. 그러나. 이들 두 가지 수지 이외에, 상술한 물리적 성질을 충족하는 임의의 열가소성 수지가 또한 본 발명을 구현하는데 사용될 수 있다. 또한 열 스프레이는 에폭시 수지로 구성된 열 스프레이 재료 및 경화제를 사용하여 수행될 수 있다. 부수적으로, 열-스프레이시, 에폭시 수지(열경화성 수지), 용제 및 경화제로 구성된 표면-러프닝제(surface-roughening agent) - Arc Techno Co., Ltd.가 공급하는 Sabnor (상표명)-가 거친 표면을 형성하기 위해 페룰의 표면층 위에 스프레이될 수 있다.
금속을 이용한 본 발명의 열-스프레이법에 있어서, 스프레이에 의해 유발되는 고온으로 인해 또는 스프레이의 속도로 인해 코팅될 페룰에 열 또는 스프레이-속도 영향을 거의 미치지 않는 전기-아크 스프레이 및 가스-플레임 스프레이(gas-flame spraying)를 채택할 수 있다. 금속 또는 수지 재료를 이용한 본 발명의 열-스프레이법에 있어서, 가스-프레임 스프레이 등을 채택할 수 있다. 전기-아크 스프레이에서, 열-스프레이 총의 두개 노즐을 통해 계속 공급되는 열-스프레이 재료의 두 팁(two tips) 사이에 아크가 발생되고, 열-스프레이 재료의 (아크에 의해 용해된) 용해된 부분은 기판 위에 코팅부를 형성하기 위해 상술한 두개의 노즐 사이에 있는 다른 노즐 바깥으로 부는 에어 젯에 의해 미세한 입자로서 기판의 표면에 스프레이된다. 사용된 열-스프레이 재료의 정렬은 0.8 mm - 5.0 mm이다. 그러나, 아크의 온도를 측정하는 것은 힘들다. 아크의 온도는 아크 분위기, 전극을 구성하는 재료, 전류에 따라 변한다. 한 예로서, 철 전극 사이의 280 A의 전류에서 아크 온도는 6,100 K ±200 K로 분광사진으로 측정된다. 전기-아크 스프레이법에서, 이와 같은 온도 하에서 작은 물방울이 발생된다. 용해된 금속은 압축된 공기 젯에 의해 열-스프레이 입자로서 주입되고, 이는 금속의 온도가 감소함에 따라 표면을 향해 공기 중에 비행한다. 본 발명에서, 페룰에 열 영향을 거의 미치지 않기 때문에 약 40℃의 표면에 금속들을 스프레이할 수 있는 Arcboy PC120 (or 250) iDEX (Arc Techno Co., Ltd.)를 이용한 저온 금속-스프레이 시스템이 바람직하게 이용된다.
전기-아크 스프레이의 두 가지 장점은 (1) 코팅부의 기판에 대한 접착도 및 코팅부 자체의 강도가 플레임-스프레이에서의 그것들보다 크다는 것과, (2) 운용 비용이 낮을 수 있다는 것이다. 또한, 두 가지 서로 다른 종류의 와이어가 열-스프레이 재료로서 사용될 수 있고, 이들은 열-스프레이 공정에서 코팅부를 형성하기 위해 함께 합금될 수 있다. 단점은 (1) 열-스프레이 재료가 도전성 재료에 한정되어 있다는 것과, (2) 재료의 출력에 대해 열-스프레이 재료를 공급하는 속도가 너무 낮을 때, 과열되고 산화되어 합금 내 소자의 조성을 국부적으로 변하게 한다는 점이다.
본 발명의 플레임-스프레이법은 산호 및 연료의 플레임인 열원을 갖는 열-스프레이법이다. 본 발명의 플레임-스프레이법은 세가지 종류: 와이어-플레임(wire-flame) 스프레이, 봉-플레임(rod-flame) 스프레이 및 파우더-플레임(powder-flame) 스프레이도 나뉠 수 있다.
본 발명에서 설명되는 바와 같이 수지 또는 금속을 이용한 본 발명에 따른 플레임-스프레이법에 따른 열-스프레이 수행 공정은 (a) 스프레이될 파우더 재료가 열 스프레이 건의 중심 노즐로부터의 기류 속으로 불리워지고, (b) 에어 젯이 기류의 주변에 동심으로 주입되고, (c) 프로판 및 산소 또는 프로판 및 공기가 기류의 외주에서 연소된다. 재료 파우더가 기판의 표면과 충돌할 때 스프레이된 재료 파우더가 적절히 융해되고 경화되도록 열-스프레이가 수행될 때 플레임 및 에어 젯이 조정된다. 더우기, 본 발명에서 열가소성 수지(폴리페닐렌설파이드계 수지)는 이상적인 코팅부를 얻기 위해 300℃ - 330℃의 융해 온도 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 열-스프레이 법이 실시될 때, 페룰에 미치는 열적 영향(변형 및 구부러짐과 같은)을 피할 수 있고, 균일한 열-스프레이 층을 얻을 수 있다.
도 2는 형성된 구조(다-코어 광섬유용 커넥터)를 특정 형태로 절단하고, 이들을 적층한 다음 외부 코팅부(4)에 의해 함께 코팅하므로서 제조되고, 또한 플레임-스프레이 또는 전기-아크 스프레이에 의해 형성되는 수지 또는 금속으로 구성되는 다-코어 광섬유용 커넥터(1a)를 도시한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 커넥터는:
(a) 페룰 구멍을 갖는 코팅 종단면(end face)을 제외한 코팅부의 표면에 금속층(5)이 형성되어 있는 다-코어 광섬유용 커넥터(1c), 및
(b) 두개의 구조층이 적층되고 금속층(5)이 외부 코팅부(4)로서 코팅된 표면 위에 형성된 다-코어 광섬유용 커넥터(1d)를 포함한다.
금속층(5)은 커넥터의 (페룰 구멍을 갖는 측면을 제외한) 표면상 특정 금속을 전기-아크 스프레이 또는 플레임-스프레이에 의해 형성되고, 커넥터(1 및 1a)를 보강하는데 효과적이다. 부수적으로, 만일 페룰의 변위가 균등하게 발생되면, 페룰의 위치를 최종적으로 조정하기 위해 금속층(5)의 표면을 그라인드할 수 있다.
지금부터 본 발명의 커넥터 제조 방법을 설명할 것이다.
본 발명에 따른 커넥터의 제조시, 광섬유가 삽입될 페룰이 먼저 특정 배열로 위치된다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 특정 위치에 페룰을 고정시키기 위한 위치정렬 부재(positioning member)의 개략 상면도이다.
도 5에서, 특정 위치에 페룰(2)을 고정시키기 위한 위치정렬 부재(6)는 철, 니켈, 및 크롬과 같은 금속의 합금으로 구성된다. 위치정렬 부재(6)는 복수의 돌출부(8)를 갖는 이동 위치정렬 부재(mobile positioning member)(9), 및 고정 위치정렬 부재(stationary positioning member)(7)로 구성되고, 위치정렬 부재들은 각각의 페룰에 삽입되어, 페룰의 각각이 위치정렬될 수 있게 된다. 각각의 돌출부(8)는 원뿔 형태, 피라미드 형태, 바늘 형태, 반구 형태 또는 그 조합으로 형성되는 것이 바람직하지만, 각 페룰 삽입 구멍의 위치가 정확하게 설정될 수 있는 한 임의의 다른 형태가 적용될 수 있다.
이동 위치정렬 부재(9)는 돌출부(8)를 갖는 플레이트(8a)를 수용하고, 복수의 플레이트(8a)가 독립적으로 미끄러지는 방식으로 구성된다. 페룰(2)이 설정될 때, 플레이트(8a)는 고정 위치정렬 부재(7)를 향해 미끄러진다. 각 플레이트(8a)의 전면에서, 돌출부(8)는 고정 위치정렬 부재(7)의 돌출부(7a)에 대향하는 특정 위치에 배치된다. 돌출부(7a 및 8)는 마이크로의 정확도로 형성되고, 돌출부(7a 및 8)의 각각이 페룰(2)에 삽입될 때 페룰의 삽입 구멍의 중심축이 동일한 방향으로 배치된다.
위/아래로 움직일 수 있고 복수의 페룰(2)을 지지하기 위한 V자형 홈을 갖는 리프트(lift)(10)이 위치정렬 부재(6)의 하부 공간에 설치되어, V자형 홈 위의 페룰(2)은 다음 동작을 수행하는 플레이트의 높이에 대해 순차적으로 위쪽으로 이동될 수 있게 된다.
상기 실시예에서, 그 수가 변할 수 있는 페룰(2)은 필요에 따라 페룰 공급기(도시되지 않음)로부터 세트로서 공급되고, 리프트(10)의 V자형 홈에 놓인다. 페룰(2)이 리프트(10)에 놓이면, 리프트(10)는 이동 위치정렬 부재(9)의 가장 높은 플레이트쪽으로 상승하고, 이동 위치정렬 부재(9)는 아래로 이동하여, 플레이트(8a)가 고정 위치정렬 부재(7)의 U자형 벽의 양단 사이에 맞물리게 된다.부재(9)는 더욱 밑으로 이동하고, 돌출부(7, 8)가 각각 페룰 삽입 구멍 내에 삽입되어 페룰의 양단이 적절히 위치정렬된다. 다른 페룰에 대해서도 유사한 동작이 수행되고, 페룰의 셋팅이 완료된다. 이와 같은 조건 하에서, 위치정렬 부재(6)의 원주는 페룰의 변위를 방지하기 위해 고정 부재(도시되지 않음)에 의해 고정된 다음 수지 등에 의한 코팅이 수행된다.
도 6은 위치정렬 부재(6)에 고정된, 수지가 페룰(2)에 도포된 상태를 도시하는 개략도를 도시한다.
도 6은 위치정렬 부재(6)가 놓인 트레이(tray)(11), 분할제 (parting agent)(12), 코팅 수지를 주입하기 위한 노즐(13), 및 코팅-수지층(14)를 도시한다.
복수의 페룰(2)의 셋팅이 완료된 후에, 위치정렬 부재(6)가 트레이(11)로 운반된다. 이때, 스프레이되는 코팅 수지(14)가 트레이(11)에 가까이 부착하는 것을 방지하기 위해 열-스프레이 밑에서 분할제(12)를 세트하는 것이 좋다. 다음에, 페룰(2) 근처의 온도가 150℃-200℃의 범위 내에 유지되도록, 폴리페닐렌설파이드계 수지가 플레임-스프레이법에 의해 노즐(13)로부터 주입된다.
에폭시 수지 및 경화제로 된 열 스프레이 재료를 이용한 플레임-스프레이에 의해 코팅이 수행될 수 있다.
열 스프레이 시에, 그 표면을 거칠게 하기 위해 에폭시 수지, 용제, 및 경화제로 구성된 Sabnor (Arc Techno Co., Ltd. 제조)를 페룰 위에 스프레이한 다음 페룰을 폴리페닐렌설파이드계 수지로 코팅할 수 있다.
상술한 코팅이 완료되고 온도가 저하한 후에, 구조 내의 페룰을 정확하게 위치정렬시키기 위해 코팅층의 외부를 그라인드한다. 이에 의해, 도 1에 도시된 커넥터(1)가 얻어진다.
커넥터(1)가 적층되고, 적층된 커넥터(1)간의 페룰 구멍이 위치정렬되고 고정된다. 상술한 것과 동일한 조건 하에서, 외부 코팅층(4)이 위에 형성되도록 적층된 커넥터(1)의 (페룰 구멍을 갖는 측면을 제외한) 표면에 플레임-스프레이 또는 전기-아크 스프레이에 의해 수지 또는 금속을 도포하여, 도 2에 도시된 커넥터(1a)를 얻는다.
다-코어 광섬유(다-코어 페룰)용 커넥터는 또한 복수의 원주형 금속 페룰을 전기 주조하므로써 제조될 수 있다. 지금부터 전기 주조로 커넥터를 제조하는 방법을 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 7은 전기 주조법에 의해 다-코어 광섬유용 다-코어 페룰을 제조하기 위한 장치를 도시하는 개략도이다. 도 7에서, 전기 주조 베스(electroforming bath)(20)은 격막(21)에 의해 애노드(+)와 캐소드(-)로 분리된다. 애노드(443)의 재료는 코어 와이어 봉(원주형 페룰)의 원주에 전기 증착될 금속에 따라 적절히 선택된다. 흔히 니켈, 철, 동 또는 코발트가 애노드(443)용 재료로서 사용된다. 흔히 물에 근거하고 코어 와이어(28)의 원주에 전기 증착된 것에 대응하여 일부 금속 이온을 포함하는 전기 주조액(27)은 도 7에 도시된 바와 같이 펌프(25)에 의해 흔히 0.1㎛ - -2㎛의 기공 크기인 밸브(26)와 필터(24)를 거쳐 순환된다.
니켈, 철, 동, 코발트, 텅스텐 및 그 합금은 전기 주조에 의해 전기 증착될금속의 예이다. 따라서, 상술한 바와 같은 금속 구성요소를 포함하는 전기 주조 수용액(electroforming aqueous solution)(27)으로서 사용될 수 있는 것은 다음과 같다:
(a) 설파민산니켈(nickel sulfamate), 염화니켈(nickel chloride), 황산니켈(nickel sulfate), 산화 제1철 설파민(ferrous oxide sulfamine), 산화 제1철 플루오르화붕소(ferrous oxide borofluoride), 피로인산 동(copper pyrophosphate), 플루오르화붕소 동(copper borofluoride), 플루오르화실리카 동(copper silicafluoride), 플루오르화타이탄 동(copper titanfluoride), 알칸올술폰산염 동(copper alkanolsulfonate), 코발트 설페이트(cobalt sulfate), and 텅스텐산 나트륨(sodium tungstate)의 수용액; 또는
(b) 탄화 실리콘, 탄화 텅스텐, 탄화 보론, 지르코늄 산화물, 실리콘 질화물, 알루미나 또는 다이아몬드의 미세한 파우더를 물에 분산시켜 얻어진 부유액(flotation liquid).
이들 중에서, 설파민을 포함하는 수용액은 화학적으로 안정하고 전기 주조 또는 용해가 용이하게 수행될 수 있기 때문에 전기 주조 수용액(27)으로서 극히 효율적이다.
각각 상부 고정 부재(29) 및 하부 고정 부재(30) 위에 놓인 돌출부(31)에 의해 삽입된, 서로 대향하여 정확하게 배치된 복수의 코어 와이어(원주형 페룰)(28)은 캐소드로서 작용한다. 상부 고정 부재(29) 및 하부 고정 부재(30) 모두는 절연 재료로 만들어진다. 상부 고정 부재(29) 위의 각각의 돌출부(31)는 음극 측상 도전성 와이어(29a)에 독립적으로 고정되어, 복수의 코어 와이어(28)의 각각의 전류가 선택적으로 인가될 수 있게 된다.
전기 주조에 의해 코어 와이어의 원주에 전기 증착되는 금속의 두께는, 전기 주조 물탱크, 애노드 또는 캐소드의 구조에 따라, 코어 와이어의 모든 부분에서 항상 일정할 수 없다. 따라서, 다-코어 광섬유용 금속 다-페룰을 제조할 때, 중심에 있는 코어 와이어에 전기 코팅부를 형성하기 위해 복수의 코어 와이어의 중심에 위치되는 하나의 코어 와이어에 먼저 전류를 인가한 다음, 인접하는 코어 와이어에 전류를 인가하여 그 위에 전기 코팅부를 형성하므로서, 내부에 구멍이 거의 없는 조밀한 전기 코팅부가 일체로 형성될 수 있게 된다.
도 8은 전류가 코어 와이어에 인가되어야 하는 순서를 도시하는 설명도이다. 25-코어 페룰의 예를 도시하는 도 8에 도시된 바와 같이 전류가 (1)에서 (3)의 순서로 인가되는데, 전기 증착을 수행하기 위해, 전류는 다음과 같이 인가된다: (1) 전류는 특정 배열의 중심에 있는 번호 1의 코어 와이어에 인가되고, (2) 번호 1의 코어 와이어 주변에 배치된 번호 2의 코어 와이어에 인가되고, 그리고 (3) 번호 1의 코어 와이어로부터 가장 멀고 번호 2의 코어 와이어 주변에 배치된 번호 3의 코어 와이어에 인가된다. 따라서, 복수의 코어 와이어(이 경우, 25 와이어)는, 조밀하고 공차가 없는 전기 증착층으로 코팅된다. 중심 부분에 있는 코어 와이어에 대한 전기 주조를 수행하는데 있어서, 코어 와이어 상의 전기 증착층의 특정 부분의 두께는, 그 두께가 조정을 필요로 하지 않는 전기 증착층의 부분에 차폐 재료를 배치한 후에 적절한 양의 전기 주조 수용액에 전기 증착층을 담금으로서 더욱 조정할수 있어, 전기 증착층의 다른 부분만(그 두께가 조정을 필요로 하는)이 전기 주조 수용액에 노출될 것이다.
전기 주조 베스(20)가 상술한 전기 주조 수용액(27)으로 채워져 있는 조건 하에서의 전기 주조에 있어서, 코어 와이어(28)는 캐소드 측에 담그고, 전류 밀도가 약 4 A/dm2-20 A/dm2가 되도록 전류를 애노드(443) 및 코어 와이어(28)에 인가한다. 이때, 전기 주조 수용액(27)의 pH 값이 산 측(acid side)에, pH 3 - pH 6, 보다 바람직하게 pH 4 - pH 5에 유지되면, 전류를 인가한 후에 특정 두께의 금속이 약 12 시간에 걸쳐 복수의 코어 와이어(28)의 원주에 전기 증착될 수 있다. 활성화 탄소를 사용하므로서 전기 주조 수용액(27)으로부터 유기 불순물을 규칙적으로 제거할 수 있다. 또한, 전기 주조하기 전에, 니켈-플레이트, 주름 모양의 철 플레이트 및 탄소가 캐소드 및 애노드로 각각 사용되는 약 0.2 A/dm2의 저 전류 밀도로 캐소드와 애노드 모두에 전류를 인가하므로서 스틸과 같은 무기 불순물을 유기 주조 수용액(27)으로부터 제거할 수 있다.
복수의 원주형 페룰 및 전기 증착층으로 구성된 구조는, 페룰이 내부에 정밀하게 배치되도록 층의 외부 표면을 그라인드한 후에 광섬유용 다-코어 페룰에 적용될 수 있다.
지금부터 본 발명에 따른 다-코어 광섬유용 금속 페룰의 제조 방법은 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 9는 전기 주조법에 의해 원주형 재료를 제조하기 위한 장치(40)를 도시한다. 도 9에서, 41은 그 내부가 애노드 챔버(43)와 칸막이 벽에 의한 캐소드 측으로 분리되어 있는 전기 주조 베스를 가리킨다. 애노드 챔버(43)에서, 애노드(44)는 전기 주조 베스(41)의 내벽을 따라 칸막이 막(42)의 내부에 대향하여 세트된다. 애노드(44)용 재료는 코어 와이어 둘레에 전기 증착될 재료에 따라 적절히 선택되는데, 흔히 니켈, 철, 동 또는 코발트가 재료로서 사용된다.
흔히 0.1㎛ - 2㎛의 개구 치수를 갖는 필터(45)는, 흔히 물에 근거하며(water-based) 펌프(46)를 거쳐 코어 와이어의 원주에 고속으로 전기 증착될 금속의 종류에 대응하는 몇 가지 금속 이온들을 포함하는 전기 주조액(50)을 순환시키고 필터링한다. 도 9에는, 또한 밸브(47), O 링(48) 및 모터(49)가 존재한다. 니켈, 동, 코발트, 텅스텐 및 그 합금은 전기 주조에 의해 전기 증착될 금속의 예이다. 따라서, 상술한 바와 같은 금속 성분을 포함하는 유기 주조 수용액(50)으로 사용될 수 있는 것은 다음과 같다:
(a) 설파민산니켈(nickel sulfamate), 염화니켈(nickel chloride), 황산니켈(nickel sulfate), 산화 제1철 설파민(ferrous oxide sulfamine), 산화 제1철 플루오르화붕소(ferrous oxide borofluoride), 피로인산 동(copper pyrophosphate), 플루오르화붕소 동(copper borofluoride), 플루오르화실리카 동(copper silicafluoride), 플루오르화타이탄 동(copper titanfluoride), 알칸올술폰산염 동(copper alkanolsulfonate), 코발트 설페이트(cobalt sulfate), and 텅스텐산 나트륨(sodium tungstate)의 수용액, 또는
(b) 탄화 실리콘, 탄화 텅스텐, 탄화 보론, 지르코늄 산화물, 실리콘 질화물, 알루미나 또는 다이아몬드의 미세한 파우더를 물에 분산시켜 얻어진 부유액(flotation liquid).
이들 중에서, 설파민을 포함하는 수용액은 화학적으로 안정하고 전기 주조 또는 용해가 용이하게 수행될 수 있기 때문에 전기 주조 수용액(50)으로서 극히 효율적이다.
유기 주조 수용액(50)의 금속 성분들은 궁극적으로 본 발명의 광섬유용 금속 페룰을 구성하는 금속 재료가 된다. 따라서, PC 접속에 사용되는 광섬유용 금속 페룰이 필요할 때, 예를 들어 그라인드하기 용이한 니켈 또는 니켈/코발트 합금과 같은 니켈 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제조 방법은 코어 와이어의 원주 둘레에 금속을 전기 증착하여 약 1mm 미만의 외경을 갖는 원주형 재료를 형성하기 위한 단계, 및 원주형 재료의 외부직경을 1mm 미만의 직경을 갖는 완전한 원형으로 처리하기 위한 단계를 포함한다.
전기 주조에 의해 코어 와이어의 원주에 전기 증착되는 금속의 두께는, 전기 주조 베스 및 애노드의 구조에 따라 코어 와이어의 모든 위치에서 항상 동일하지는 않다. 따라서, 실린더 재료의 외경이 클 수록 삽입 구멍의 편심의 정도가 크게 된다.
그러나, 본 발명에 따르면, 코어 와이어 둘레에 전기 증착된 금속의 두께를 소정의 최소 값으로 유지하기 위해 실린더 재료의 외경을 1mm 미만으로 만들기 때문에, 편심 (즉, (a) - 광섬유용 금속 페룰의 원주가 완전한 원으로서 간주될 때 -원의 중심과, (b) 삽입 구멍의 중심간의 편차)을 선정된 범위, 보다 특정하게는 ±0.5㎛내로 제한하는 것은 매우 쉽고, 제품으로서 광섬유용 금속 페룰의 수율이 개선될 수 있다.
코어 와이어는 광섬유용 금속 페룰의 내경, 즉 광섬유 와이어가 삽입되는 삽입 구멍의 직경의 크기를 결정하는 인수이기 때문에, 두께의 균일성, 원형 (소정의 직경과 코어 와이어의 실제 직경간의 근접성), 및 선형성에 관련하여 높은 정확도가 요구된다.
이와 같은 코어 와이어는 예를 들어, (1) 다이를 갖는 상술한 금속을 돌출시키기 위한 방법, (2) 와이어링 방법 또는 (3) 무중심 처리 방법에 의해 얻어질 수 있다. 스테인레스 합금의 경우, 직경이 약 125.0㎛±0.5㎛의 정확도를 갖는 코어 와이어가 용이하게 얻어질 수 있다.
또한, 원형 이외의 형태가 삽입 구멍의 형태로서 요구될 때, 상술한 금속 재료들은 다이를 갖고 돌출 몰드된다.
전기 주조 베스(41)가 상술된 유기 주조 수용액(50)으로 채워져 있는 조건에서의 전기 주조에 있어서, 코어 와이어(51)를 캐소드 측에 담그고, 필요에 따라 코어 와이어의 종 방향으로 코어 와이어(51)를 축 코어 둘레를 따라 회전시키면서 양 및 음 전류를 애노드(44)와 캐소드(51)에 각각 인가하므로서, 전류 밀도가 약 4 A/dm2-20A/dm2가 될 것이다. 이때, 유기 주조 수용액(50)의 pH 값은 pH 3 - pH 6, 보다 바람직하게 pH 4 - pH 5로 산 측(acid side)에 유지될 때, 약 12시간 내에,흔히 전류를 인가하기 시작한 후에, 3 내지 8시간 내에 복수의 코어 와이어(51)의 원주에 특정 두께의 금속이 전기 증착될 수 있다. 활성화된 탄소를 사용하므로서 유기 불순물을 유기 주조 수용액(50)으로부터 규칙적으로 제거할 수 있다. 또는, 전기 주조 이전에, 니켈-플레이트, 주름 모양의 철 플레이트 및 탄소가 캐소드 및 애노드로 각각 사용되는 약 0.2 A/dm2의 저 전류 밀도로 캐소드와 애노드 모두에 전류를 인가하므로서 스틸과 같은 무기 불순물을 유기 주조 수용액(50)으로부터 제거할 수 있다.
전기 증착층(52)은 목적에 따라 특정 길이로 절단한 직후에 광섬유용 금속 페룰로서 사용될 수 있지만, 흔히 층의 외주는 NC 가공 등에 의해 서브마이크론 (±0.5㎛이내)의 정밀도로 완전한 원형으로 그라인드된다. 본 발명에 따르면, 코어 와이어 둘레에 전기 증착될 금속의 두께가 약 1mm 미만인 원주형 재료의 외경과 같게 되기 때문에, 제품으로서 광섬유용 금속 페룰의 편심을 ±0.5㎛ 이내로 용이하게 유지할 수 있다.
전기 증착층(52)의 외부 및 내경의 동심 및 원형을 소정의 정밀도 내로 억제하기 위해, 캐소드와 애노드간의 거리가 변하거나, 또는 캐소드인 코어 와이어(51)의 회전에 따라 애노드(44)의 측면 상의 횡단 T를 이용하므로서 코어 와이어(51)의 회전각 속도가 변하게 되어, 도 10에 도시된 바와 같이 전류 값이 변하게 된다. 따라서, 전기 증착층의 내부 및 외경의 동심및 원형이 소정의 정밀도 내로 유지될 수 있다.
전기 증착층(52) 형성시, 도 11 및 12에 도시된 바와 같이, 지나침 및 모자람을 조정하면서 변형된 전기 증착층의 일부만을 유기 주조 수용액에 담그고, 도 13 및 14에 도시된 바와 같이, 차폐막(53)을 전기 증착층(52)위에 놓고, 교정될 전기 증착층의 일부만을 유기 주조 수용액(50)에 담그어, 금속 전기 증착층의 두께가 한층 균일하게 한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 애노드의 폭은 전기 증착층의 직경보다 작게 만들어져 있고, 도 16에 도시된 바와 같이, 절연층(54)은 애노드(44)의 폭 방향으로 양측에 놓여져 있어, 금속 전기 증착층의 두께를 한층 균일하게 한다.
도 17에 도시된 실시예에서, 전기 증착층의 테이퍼링을 초래하지 않고 원주형 형태를 형성하기 위해, 전기 증착될 코어 와이어(51)의 길이는 애노드(44)의 길이와 같게 만들어지고, 코어 와이어의 종단점(end point)의 높이와 애노드의 종단점의 높이는 같에 만들어지고, 두개 극은 서로 평행하게 놓여진다. 예를 들어전기 증착을 방지하기 위해 두개 극이 절연층(54)에 의해 둘러쌓여 있지만, 전기 증착층은 애노드와 캐소드 모두에 인가되는 전류의 방향을 선택적으로 변경시키면서 형성되어, 금속 전기 증착층의 두께가 캐소드 측에 걸쳐 한층 균일하게 된다.
도 18에 도시된 실시예는 전기 증착층의 테이퍼링을 변형시키기 위한 수단을 도시하는데, 여기서 애노드(44)와 캐소드(코어 와이어)(51) 중의 어느 하나 또는 이들 모두는 상호 평행하게 유지하면서 위/아래로 이동시킨다. 테이퍼링의 정도에 따라, 전기 증착층(52)의 두꺼운 금속 전기 증착 부분이 고속으로 발진되고, 그 얇은 부분은 저속으로 발진되는 한편, 캐소드와 애노드 모두가 상호 동기하여 금속전기 증착층의 두께가 캐소드 측에 걸쳐 균일하게 된다.
도 19에 도시된 실시예에는, 전기 증착층의 테이퍼링을 교 정하기 위한 수단이 제공된다. 본 실시예에서, 캐소드의 전기 증착층이 테이퍼진 형태를 갖는 경우를 다루는 것을 의미한다. (1) 애노드가 코일(코일이 감겨진 애노드 S)에 감겨지고, (2) 코일이 전기 증착층(52)의 얇은 금속 전기 증착 부분에서 조밀하게 감겨지고, (3) 코일이 상기 층의 두꺼운 부분에서 거칠게 감겨지고, (4) 전류가 양 극에 인가되어 전기 증착층의 테이퍼링이 교정되게 된다.
코어 와이어 상의 초기 버블을 제거하고 상기 코어의 습윤성을 개선하기 위해서, 액체의 온도를 관리하면서 다음이 수행될 수 있다:
(1) 몇 번에 걸쳐 코어 와이어를 수용액에 담그고 꺼냄.
(2) 큰 버블을 발생시키고, 버블이 코어 와이어의 바닥부를 빠져나가게 함.
(3) 수용액에서 코어 와이어를 발진시킴.
(4) 코어 와이어를 고속으로 회전시킴.
기계적 강도를 개선시키는 것은 물론 커넥터를 장착하는데 있어서의 편의를 위해, 광섬유용 금속 페룰(55)의 외경은 바람직하게 1mm 미만, 바람직하게 0.50 mm - 0.75 mm 이어야 한다.
광섬유용 금속 페룰(55)의 길이는 커넥터의 구조에 따라 적절히 만들어진다. 게다가, 이 목적에 따르면, 예를 들어 도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광섬유용 금속 페룰(55)의 하나 또는 두개 모두는 예를 들어 평탄한 형태, 돔 형태 또는 각이진 형태로 가공될 수 있다. 또는 삽입 구멍(56)내로 광섬유 와이어가 용이하게 삽입되도록 하기 위해 광섬유용 삽입 구멍(56)의 한 단부 또는 양단부상 적당한 각도의 백-테이퍼링부(back-tapering)가 형성될 수 있다.
광섬유용 금속 페룰(55)의 외주는, 필요에 따라 NC 가공 등에 의해 삽입 구멍(56)의 중심에 대해 ±0.5㎛내의 서브마이크론 정확도로 완전한 원을 형성하도록 그라인드된다.
금부터 본 발명의 광섬유용 금속 페룰(55)을 사용하는 방법을 설명할 것이다. 본 발명에 따른 광섬유용 금속 페룰(55)은, 광 소자들이 광섬유를 일시적으로 또는 영구적으로 접속시키기 위한 부분으로서 사용되는 다양한 목적에 극히 바람직하게 사용될 수 있다.
발명에 따른 광섬유용 금속 페룰의 외경이 종래의 페룰의 그것보다 훨씬 작기 때문에, 플러그형 커넥터, 잭형 커넥터, 어댑터 및 리셉터클과 같은 다양한 종류의 커넥터용 광섬유의 장착 밀도를 바람직하게 개선하는 것이 가능하다. 또한, 편심이 크게 작기 때문에, 광섬유가 보다 정밀하게 접속될 수 있고, 접속시의 광섬유의 손실이 크게 감소될 수 있다.
도 22는 도 20 및 도 22에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광섬유용 금속 페룰(55)을 이용한 PC-접속 광섬유용 커넥터의 예를 도시한다. 먼저, 광섬유(57, 57')가 광섬유용 금속 페룰(55, 55')의 삽입 구멍(56)에 삽입되고, 이 상태에서, 광섬유용 금속 페룰(55, 55')의 종단면(end face)이 볼록 구면으로 마무리된다. 다음에, 그 단면에 금속 페룰(55, 55')이 부착되는 광섬유 와이어(57, 57')가, 광섬유 와이어(57, 57')의 팁 단(tip end) 모두가 상호 접속하게 될 때까지 커넥터(58)의 삽입 구멍에 삽입된다. 이와 같이 얻어진 광섬유 커넥터는 그대로 사용될 수 있거나 또는 필요에 따라 예를 들어, 범용 잭 홀더, 러버(rubber holder) 홀더 또는 광섬유 커넥터의 외부 칼라(outer collar)를 장착하므로써 사용될 수 있다.
이 경우, 광섬유 와이어(57, 57')의 팁 단은 광섬유용 금속 페룰(55, 55')의 종단면과 동시에, 예를 들어 볼록 구면, 경사 구면, 평탄면 또는 경사 평탄면으로 그라인드될 수 있다.
코어 와이어 상의 초기 버블을 개선하고 와이어의 표면의 습윤성을 개선하기 위해, 다음 조치가 취해질 수 있다: (1) 몇번에 걸쳐 코어 와이어를 수용액에 담그고 꺼냄, (2) 큰 버블을 발생시키고, 버블이 코어 와이어의 바닥부를 빠져나가게 함, (3) 수용액에서 코어 와이어를 발진시키고, (4) 코어 와이어를 고속으로 회전시킴.
실시예
(실시예 1) 각 페룰의 표면이 거칠도록 하기 위해 열-스프레이에 사용되며, 에폭시 수지, 용제 및 경화제로 구성된 표면-러프닝제(surface-roughening agent) (제품명: Sabnor; Arc Techno Co., Ltd. 제조)를 상기 실시예에 대해 설명된 방법에 의해 위치정렬 부재에 고정된 페룰에 스프레이하였다. 특정 형태로 형성된 페룰을, 폴리페닐렌설파이드계 열가소성 수지 [FORTRON?: Polyplastics Co., Ltd.가 공급]를 플레임-스프레이하므로서 (페룰 구멍을 갖는 측면을 제외한) 그 표면을 코팅하였고, 각각의 페룰을 특정 형태로 형성하여, 8-코어 광섬유용 20 커넥터 (각 커넥터는 내부에 1단의 페룰을 가짐)를 제조하였다.
이때, 노즐 온도는 300℃ - 330℃로 설정하였고, 페룰 근처의 온도는 150℃ - 200℃로 유지하였다. (커넥터를 특정 형태로 형성한 후) 8-코어 광섬유용의 얻어진 커넥터 내의 페룰 구멍간의 편심 에러 (즉, 페룰 구멍 동심/방향 및 다른 페룰 구멍 동심/방향간의 에러/차이)를 측정한 결과, 에러 범위는 ±0.05㎛ - 0.5㎛이었다.
(실시예 2)
각 페룰의 표면이 거칠도록 하기 위해 열-스프레이에 사용되며, 에폭시 수지, 용제 및 경화제로 구성된 표면-러프닝제(surface-roughening agent) (Sabnor; Arc Techno Co., Ltd. 제조)를 상기 실시예에 대해 설명된 방법에 의해 위치정렬 부재에 고정된 페룰에 스프레이하였다. 특정 형태로 형성된 페룰의(페룰 구멍을 갖는 측면을 제외한) 표면을, [Arc Boy PC 120i 저온 금속-스프레이 시스템(Arc Techno Co., Ltd. 제조)을 사용하여] 아크-스프레이 아연 와이어 봉과 알루미늄 와이어 봉에 의해 코팅하였고, 각각의 페룰을 특정 형태로 형성하여, 8-코어 광섬유용 20 커넥터 (각 커넥터는 내부에 2단의 페룰을 가짐)를 제조하였다.
열-스프레이 동안 페룰 근처의 온도는 40℃ - 50℃로 설정하였다. (커넥터가 특정 형태로 형성된 후) 8-코어 광섬유용의 얻어진 커넥터 내의 페룰 구멍간의 편심을 측정한 결과, 에러 범위는 ±0.05㎛ - 0.5μm이었다.
(실시예 3)
실시예 2의 방법에 의해 제조된 광섬유 용 커넥터를 특정 형태로 절단하고페룰 삽입 구멍 및 벽 면의 위치를 조정하므로써 얻어진 구조를 적층하였다. 다음에 이 구조는 (페룰 구멍을 갖는 측면을 제외한) 그 표면에 IDEMITSU PPS을 플레임-스프레이하여 코팅하였고, 각각의 페룰을 특정 형태로 형성하여, 16-코어 광섬유용 10 커넥터 (각 커넥터는 내부에 4단의 페룰을 가짐)를 제조하였다.
이때, 노즐 온도는 300℃ - 330℃로 설정하였고, 페룰 근처의 온도는 150℃ - 200℃로 유지하였다. (커넥터를 특정 형태로 형성한 후) 16-코어 광섬유용의 얻어진 커넥터 내의 페룰 구멍간의 편심 에러를 측정한 결과, 에러 범위는 ±0.05㎛ - 0.5㎛이었다.
(실시예 4)
모두 열-스프레이를 위해 의도된 알루미늄 와이어 봉 및 아연 와이어 봉을, 저온 금속 열-스프레이법 - 전기-아크 스프레이 (Arc Boy PC 120i 저온 금속 열-스프레이 시스템 (Arc Techno Co., Ltd.제조))에 의해 예 1 및 3의 방법에 의해 얻어진 광섬유용 커넥터의 (페룰 구멍을 갖는 측면을 제외한) 표면상에 스프레이하였다.
출력 전압: 7V - 10V
와이어-공급 속도: 3.5 m/min (Φ = 1.3 mm)
젯-공기 압력: 5.5 kg/cm2
(커넥터를 특정 형태로 형성한 후) 얻어진 커넥터 내의 페룰 구멍간의 편심 에러를 측정한 결과, 에러 범위는 ±0.05㎛ - 0.5㎛이었다.
(실시예 5)
그 배열이 10행(5단)인 50 원주형 금속 페룰에 대해 상술한 실시예의 방법으로서 니켈을 이용한 전기 주조를 수행하였다. 얻어진 구조를 특정 형태로 그라인드하였고, 그 표면을 거칠게 하기 위해 에폭시 수지, 용제, 및 경화제루 구성된 열-스프레이용 표면-러프닝제(Sabnor; Arc Techno Co., Ltd. 제조)를 (삽입 구멍을 갖는 측명을 제외한) 페룰의 표면에 스프레이하였다. 다음에, 폴리페닐렌설파이드계 열가소성 수지(IDEMITSU PPS; Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. 공급)를 사용하여 그 위에 플레임-스프레이를 수행하였다. 플레임-스프레이의 온도는 약 300℃ - 330℃ (이는 젯 노즐 근처의 온도와 동일함)로 조정하였고, 이 구조의 표면 온도는 약 150℃로 조정하였다. (커넥터를 특정 형태로 형성한 후) 얻어진 커넥터 내의 페룰 구멍간의 편심 에러를 측정한 결과, 에러 범위는 ±0.05㎛ - 0.5㎛이었다.
(실시예 6)
그 배열이 10행 및 5단인 50 원주형 금속 페룰을 상기 실시예의 방법에 의해 전기 주조하였다. 얻어진 구조를 특정 형태로 그라인드하였고, 에폭시 수지, 용제 및 경화제로 구성된 열-스프레이용 표면-러프닝제(Sabnor; Arc Techno Co., Ltd. 제조)를 (삽입 구멍을 갖는 측면을 제외한) 페룰의 표면에 스프레이하였다. 다음에 알루미늄 와이어 및 아연 와이어를 페룰의 표면에 스프레이되는 재료로서 사용하면서, (Arc Boy PC 120i 저온 금속 열-스프레이 시스템 (Arc Techno Co., Ltd.)를 이용한) 전기-아크 스프레이에 의해 저온 금속 열-스프레이를 수행하였다.
출력 전압: 7V - 10V
와이어-공급 속도: 3.5m/min (Φ = 1.3 mm)
젯-공기 압력: 5.5kg/cm2
(커넥터를 특정 형태로 형성한 후) 얻어진 커넥터 내의 페룰 구멍간의 편심 에러를 측정한 결과, 에러 범위는 ±0.05㎛ - 0.5㎛이었다.
(실시예 7)
각 페룰의 표면이 거칠도록 하기 위해 열-스프레이에 사용되며, 에폭시 수지, 용제 및 경화제로 구성된 표면-러프닝제(surface-roughening agent) (Sabnor; Arc Techno Co., Ltd. 제조)를 상기 실시예에 대해 설명된 방법에 의해 위치정렬 부재에 고정된 페룰에 스프레이하였다. 페룰을, 폴리페닐렌설파이드계 열가소성 수지 [FORTRONⓡ Polyplastics Co., Ltd. 공급]를 플레임-스프레이하므로서 (페룰 구멍을 갖는 측면을 제외한) 그 표면에 코팅하였고, 각각의 페룰을 특정 형태로 형성하여, 24-코어 광섬유용 커넥터 (각 커넥터는 내부에 3단의 페룰을 가짐)를 제조하였다. 더우기, 구조의 주변은 특정 형태를 얻기 위해 그라인드되었고, 페룰 삽입 구멍과 벽면의 위치가 조정된 구조의 3층을 적층하였다. 다음에, 이 구조를 FORTRONⓡ 플레임-스프레이하여 위에 코팅하여, 72-코어 광섬유용 10 커넥터를 제조하였다.
이때, 노즐 온도는 300℃ - 330℃로 설정하였고, 페룰 근처의 온도는 150℃ - 200℃로 유지하였다. (커넥터를 특정 형태로 형성한 후) 16-코어 광섬유용의 얻어진 커넥터 내의 페룰 구멍간의 편심 에러를 측정한 결과, 에러 범위는 ±0.05㎛- 0.5㎛이었다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 커넥터에서의 에러 범위는 0.05μm 미만으로, 본 발명의 커넥터는 광섬유의 축 변위를 방지하는데 적합하다는 것을 증명하고 있다.
(실시예 8)
(그 배열이 5단 10행인) 50 원주형 금속 페룰을 상기 실시예의 방법에 의해 니켈을 사용하여 전기 주조하였다. 얻어진 구조를 그라인드하여 특정 형태로 형성하였고, 50-코어 광섬유용 (전기 증착된 페룰 및 니켈층으로 구성된) 커넥터를 제조하였다. 각 페룰 구멍 간의 편심 에러를 측정한 결과, 에러 범위는 ±0.05㎛ - 0.5㎛이었다.
(실시예 9)
각 페룰의 표면이 거칠도록 하기 위해 열-스프레이에 사용되며, 에폭시 수지, 용제 및 경화제로 구성된 표면-러프닝제(surface-roughening agent) (Sabnor; Arc Techno Co., Ltd. 제조)를 상기 실시예에 대해 설명된 방법에 의해 위치정렬 부재에 고정된 페룰에 스프레이하였다. 페룰을, 에폭시 수지와 경화제를 포함하는 열-스프레이 재료를 (페룰 구멍을 갖는 측면을 제외한)표면에 플레임-스프레이하므로서 코팅하였고, 각각의 페룰을 특정 형태로 형성하여, 8-코어 광섬유용 20 커넥터 (각 커넥터는 내부에 1단의 페룰을 가짐)를 제조하였다.
이때, 노즐 온도는 150℃로 설정하였고, 페룰 근처의 온도는 150℃ - 200℃로 유지하였다. 8-코어 광섬유용의 얻어진 커넥터 내의 각 페룰 구멍간의 편심 에러를 측정한 결과, 에러 범위는 ±0.05㎛ - 0.5㎛이었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 커넥터는 다음:
(a) 정확하게 조정된 위지정렬 부재 및 페룰의 양 단부 구멍을 위치 정렬하는데 있어서의 기준점으로 사용하므로써 복수의 원주형 페룰을 정렬시키고,
(b) 페룰을 특정 위치에 유지시키면서 원주형 페룰에 수지 또는 금속을 한번에 열-스프레이 or 전기 주조하고,
(c) 열-스프레이 층을 위에 형성하기 위해 상기 구조의 표면에 수지 또는 금속의 적어도 2층을 적층하고,
(d) 열-스프레이 층을 위에 형성하기 위해 상기 구조의 표면에 수지 또는 금속의 적어도 2층을 적층하므로서 얻어지는 구조이다.
따라서, 본 발명에 따른 커넥터로서, 광섬유의 축 변위 또는 광섬유의 구부러짐이 발생하지 않아, 광섬유의 불량한 위치정렬로 인한 접속 불량을 방지할 수 있다.
또한, 그 축이 변위되는 페룰조차 페룰 구멍의 원형이 변형되지 않는 한 본 발명을 수행하는데 있어서 어떠한 문제도 유발하지 않을 것이다. 만일 페룰의 정렬이 다단이면, 많은 채널의 광학 시스템을 용이하게 구성할 수 있다.
도전성 재료로 만들어지며 그 내경이 내부에 광섬유를 삽입하는데 적합하게 된 값싼 금속 파이프가 본 발명의 다-코어 광섬유용 금속 페룰에 사용된다. 이와같은 이유로 인해, 본 발명의 금속 커넥터는 종래의 비도전성의 비싼 세라믹 제품, 또는 생산이 그 전기 증착층으로부터 코어 와이어를 인발하는 부수적인 노동을 필요로 하는 종래의 도전성 제품과는 다르다. 이에 의해, 본 발명의 금속 커넥터를 채택하므로써, 사용된 싼 재료 및 감소된 노동 비용으로 인한 전체 비용이 크게 줄어들 수 있다.
도전성 재료로 만들어지며 그 내경이 내부에 광섬유를 삽입하는데 적합하게 된 값싼 금속 파이프가 본 발명의 다-코어 광섬유용 금속 페룰에 사용된다. 이와 같은 이유로 인해, 본 발명의 금속 커넥터는 종래의 비도전성의 비싼 세라믹 제품, 또는 생산이 그 전기 증착층으로부터 코어 와이어를 인발하는 부수적인 노동을 필요로 하는 종래의 도전성 제품과는 다르다. 이에 의해, 본 발명의 금속 커넥터를 채택하므로써, 사용된 싼 재료 및 감소된 노동 비용으로 인한 전체 비용이 크게 줄어들 수 있다. 본 발명의 금속 다-페룰(multi-ferrule)은 절단 전후에 원주형 페룰을 사용하여 제조될 수 있다.
사용에 따라, 광섬유용 금속 다-페룰의 한 종단면 또는 종단면 모두가 평탄 형태, 돔 형태 또는 각이진 형태로 가공될 수 있다. 또는 삽입 구멍 내로의 광섬유 와이어의 삽입이 용이하게 하기 위해, 광섬유 와이어용 삽입 구멍의 한 단부 또는 양 단부의 내벽에 적당한 각도의 백-테이퍼링부(back-tapering)가 형성될 수 있다. 따라서, 광소자가 광섬유를 일시적으로 또는 영구적으로 접속시키기 위한 부분으로 사용되는 다양한 목적에 금속 다-페룰이 극히 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 광섬유용 금속 다-페룰은 다양한 다-코어 커넥터에서 광섬유의 장착 밀도를 크게 개선할 수 있다. 또한, 상호 평행하도록 그 코어 와이어 삽입 구멍들이 적절히 정렬되어 있기 때문에 그리고 결국 접속 시에 광 신호의 손실이 크게 감소되기 때문에, 본 발명의 광섬유용 다-코어 페룰은 광섬유를 접속시키는데 있어 보다 높은 정확도를 제공한다.

Claims (22)

  1. 다-코어 광섬유(multi-core optical fiber)를 접속시키고, 복수의 광섬유의 단자를 고정시키기 위한 커넥터 (이하 간단히 커넥터라 함)에 있어서,
    (a) 수지 또는 금속의, 열-스프레이(thermal-spraying)에 의해 형성된 재료 또는 전기 증착층들로 구성된 몸체; 및
    (b) 상기 복수의 광섬유의 각 코어가 각각 삽입되는 복수의 원주형 페룰(cylindrical ferrules)
    을 구비하되, 상기 페룰은 상기 페룰 내의 삽입 구멍의 중심 축이 특정 위치에서 상호 평행하도록 하는 조건에서 상기 열-스프레이된 재료 또는 상기 전기 증착층들로 코팅되는 커넥터.
  2. 다-코어 광섬유(multi-core optical fiber)를 접속시키고, 복수의 광섬유의 단자를 고정시키기 위한 커넥터에 있어서,
    (a) 수지 또는 금속의, 열-스프레이된(thermal-sprayed) 재료 또는 전기 증착층들로 구성된 몸체; 및
    (b) 상기 복수의 광섬유의 각 코어가 각각 삽입되는 복수의 원주형 페룰(cylindrical ferrules)
    을 구비하되,
    (c) 상기 페룰은 상기 페룰 내의 삽입 구멍의 중심 축이 특정 위치에서 상호 평행한 조건에서 상기 열-스프레이된 재료 또는 상기 전기 증착층들로 코팅되고,
    (d) 상기 코팅된 구조의 표면은 수지 또는 금속의 적어도 하나의 열-스프레이된 층으로 더 코팅되는 커넥터.
  3. 커넥터에 있어서,
    (a) 특정 형태로 형성되는 청구항 1항에 따른 커넥터의 적어도 두개의 커넥터가 다수의 층으로 적층되고 (적어도 2개 층을 구성함),
    (b) 커넥터들의 상기 층들은, 상기 커넥터의 상기 페룰 내의 삽입 구멍의 중심축이 상호 정렬되어 특정 위치에서 고정되는 조건에서 수지 또는 금속의 적어도 하나의 열-스프레이된 층과 일체로 더 코팅되는 커넥터.
  4. 청구항 1항 내지 3항에 따른 다-코어 광섬유용 페룰에 있어서,
    (a) 그 내경이 상기 광섬유가 내부에 삽입되기에 충분히 큰 삽입 구멍을 갖는 금속 파이프로 형성된 코어 와이어, 및
    (b) 상기 코어 와이어의 외주에 전기 증착된 금속성 전기 증착층을 구비하는 페룰.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 페룰의 적어도 하나의 종단면(end face)은 평탄한 형태, 돔 형태 또는 각이진 형태인 것을 특징으로 하는 페룰.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 삽입 구멍중의 적어도 하나는 백-테이퍼링부(back-tapering)를 갖는 것을 특징으로 하는 페룰.
  7. 청구항 4에 있어서 상기 코어 와이어의 내경은 0.05mm - 0.13mm인 것을 특징으로 하는 페룰.
  8. 청구항 4에 있어서, 복수의 원주형 페룰은 (1) 상기 페룰의 삽입 구멍의 중심축이 특정 위치에서 상호 평행한 조건에서 고정되고, (2) 상기 복수의 페룰을 일체로 코팅하고 몰드하기 위해 금속성 원료를 사용하여 전기 주조(electroformed)되는 것을 특징으로 하는 페룰.
  9. 커넥터의 제조 방법에 있어서,
    페룰내 삽입 구멍의 중심축이 특정 위치에서 상호 평행한 조건에서, 복수의 원주형 페룰에 - 수지 또는 금속을 사용하여 - 열-스프레이 또는 전기 주조를 실시하여 상기 복수의 페룰을 코팅하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 커넥터의 제조 방법에 있어서,
    청구항 9에 따른 방법에 의해 제조된 커넥터를 특정 형태로 형성하고, 상기 커넥터의 - 양단을 제외한 - 표면을 수지 또는 금속의 적어도 한 층으로 열-스프레이하여 둘레에 코팅부를 형성하는 방법.
  11. 커넥터의 제조 방법에 있어서,
    (a) 청구항 9에 따른 방법에 의해 제조된 커넥터를 특정 형태로 (적어도 2층을 형성하는) 다수의 층으로 적층하고,
    (b) 상기 커넥터에 고정된 페룰 내 삽입 구멍의 중심축이 특정 위치에서 상호 평행하고,
    (c) 수지 또는 금속의 적어도 한 층으로의 열-스프레이를 상기 커넥터의 - 양단을 제외한 - 표면에 실시하여 둘레에 코팅부를 형성하는 방법.
  12. 청구항 9 내지 청구항 11에 있어서,
    (a) 특정 위치에서 복수의 페룰을 고정시키기 위한 수단은 이동 위치정렬 부재(mobile positioning-member) 및 고정 위치정렬 부재(stationary positioning-member)를 구비하되, 상기 이동 위치정렬 부재 및 고정 위치정렬 부재 모두는 상기 페룰 내 삽입 구멍의 양단과 맞물리는 돌출부를 가지며,
    (b) 상기 이동 위치정렬 부재 및 고정 위치정렬 부재 모두의 돌출부는 각각의 페룰이 위치정렬되도록 각각의 페룰을 고정시키기 위해 각 페룰의 양단부 구멍과 맞물리는 방법.
  13. 청구항 9 내지 청구항 11에 있어서, 열-스프레이(thermal-spraying)는 플레임-스프레이(flame-sparying) 또는 전기-아크 스프레이(electric-arc spraying)에 의해 수행되는 방법.
  14. 다-코어 광섬유용 페룰의 제조 방법 - 전기 주조 베스(electroforming bath)에 저장된 전기 주조 수용액에 담겨져 있고 상호 대향하여 배열된 애노드와 캐소드간에 전류를 인가하며, 상기 캐소드의 표면에 상기 애노드 물질을 전기 증착(electrodepositing)하는 전기 주조법에 의해 광섬유를 결합하기 위한 페룰의 제조 방법에서 - 에 있어서,
    그 내경이 광섬유를 삽입 구멍에 삽입하는데 적합한 삽입 구멍을 갖는 금속 파이프로 구성된 코어 와이어(core wire)가 캐소드로 사용되고, 전기 증착층이 상기 코어 와이어의 외주에 형성되는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 전기 증착층의 외주를 원주형 형태로 절단하여 상기 코어 와이어의 축 코어가 상기 페룰의 중심이 되는 페룰을 제조하기 위한 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 청구항 14항에 있어서, 페룰을 제조할 때 상기 전기 증착층의 원형 또는 동심(circularity or concentricity)을 개선하기 위해 전기 증착층을 상기 코어 와이어에 형성하는 공정에서, (a) 상기 애노드 및 (b) 상기 코어 와이어 및 전기 증착층간의 거리가 증가하거나 또는 감소하는 방식으로 상기 코어 와이어 및 상기 전기 증착층을 이동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 청구항 14에 있어서, 페룰을 제조할 때 상기 전기 증착층의 원형 또는 동심(circularity or concentricity)을 개선하기 위해 전기 증착층을 상기 코어 와이어에 형성하는 공정에서, 상기 페룰의 축 코어를 중심으로 상기 코어 와이어 및전기 증착층을 회전시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 청구항 14에 있어서, 상기 페룰을 제조할 때 상기 전기 증착층의 외주의 테이퍼링 정도를 감소시키기 위해 상기 코어 와이어 상에 전기 증착층을 형성하는 공정에서, 상기 전기 증착층의 두꺼운 금속-전기 증착부에서는 고속으로 그리고 상기 전기 증착층의 얇은 부분에서는 저속으로 수직 방향으로 상기 애노드를 왕복 운동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 청구항 14에 있어서, (1) (a) 상기 코어 와이어와 공동으로 축 코어를 가지며 (b) 목표로 하는 전기 증착층의 최대 직경보다 큰 직경을 가지며, (c) 그 피치가 상부에서 하부로 향하는 방향으로 점차적으로 거칠어지는 코일이 상기 애노드로서 사용되고, (2) 상기 전기 증착층의 외부의 테이퍼링의 정도는 페룰의 제조를 위해 감소되는 방법.
  20. 청구항 14에 있어서,
    (a) 캐소드는, 특정 위치에서 상호 평행한 - 그 내경이 상기 삽입 구멍에 삽입된 광섬유를 갖기에 충분히 큰 - 코어 와이어 내의 삽입 구멍의 중심축을 정렬시키고 고정시키므로써 만들어지고,
    (b) 광학 커넥터는, 전기 주조법, 즉 전류를 인가하여 상기 코어 와이어의 외부에 - 전기 증착층으로 - 일체로 코팅되고 형성되는 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    (a) 상기 코어 와이어 삽입 구멍의 중심축이 특정 위치에서 상호 평행하고, 상기 코어 와이어가 복수의 층들로서 적층되는 방식으로 복수의 코어 와이어가 정렬되고 고정되며,
    (b) 먼저, 전기 증착층을 위에 형성하기 위해 모든 코어 와이어의 중심에 있는 코어 와이어에 전류를 인가하고,
    (c) 다음에, 부수적인 전기 증착층을 위에 형성하기 위해 하나씩 바깥쪽으로 인접하는 코어 와이어에 전류를 인가하는 방법.
  22. 청구항 14 내지 청구항 21에 있어서, 페룰을 제조할 때 전기 증착층에 공기 구멍이 형성되는 것 방지하기 위해 상기 코어 와이어 위의 초기 버블을 제거하여 표면의 습윤성을 개선하는 방법.
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