KR20030093437A - 광섬유 편광조절장치 - Google Patents

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KR20030093437A
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이미선
서경식
유수정
정진욱
유연주
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Abstract

기계적 광섬유 편광조절장치에 관하여 개시한다. 본 발명의 광섬유 편광조절장치는, 고정판과, 광섬유가 통과되게 되는 구멍이 각각 형성되며 고정판의 상면에 설치되는 제1 부재 및 제2 부재와, 기어를 이용하여 광섬유를 회전시키는 편광조절부들로 이루어진다. 본 발명에 의하면, 기어에 의한 회전을 이용하여 광섬유에 응력을 가하는 구조로 이루어짐으로써 광섬유 편광조절장치를 용이하게 구현할 수 있을 뿐 만 아니라, 다채널 편광조절장치의 구현도 용이하고, 간단하게 부재들 및 편광조절부를 추가함으로써 광섬유의 소정영역에 응력이 집중되는 것을 방지하므로 응력 집중으로 인하여 광섬유가 단락되는 것을 방지할 수 있다.

Description

광섬유 편광조절장치{Optical Fiber Polarization Controller}
본 발명은 광섬유 편광조절장치에 관한 것으로서, 특히 기계적 편광조절장치에 관한 것이다.
광통신의 광원으로 사용되는 레이저의 빛은 서로 직교하는 전장과 자장을 가지는 전자기파로서, 광파가 진행할 때 광파의 벡터 E가 그리는 궤적에 따라 광파의 편광상태를 정의한다. 이러한 광파의 궤적이 일정한 방향을 가지는 경우 직선 편광, 규칙적인 원운동을 하는 경우에는 원편광, 타원운동을 하는 경우에는 타원편광이라고 한다.
일반적인 광통신 시스템에서는 이러한 빛이 광섬유 선로를 진행함에 따라 편광상태가 변화하며, 이러한 현상은 광통신 상에서 편광 특성에 따른 손실 및 광신호의 열화(劣化) 등의 문제를 야기한다. 이러한 편광에 기인한 문제들은 빛의 편광을 시스템의 고유한 편광축에 대하여 선형 편광된 빛으로 맞추어 주는 광섬유 편광 조절장치를 사용하여 통신시스템 또는 빛이 입출력되는 각각의 광소자에서 입력 또는 출력 편광을 어떠한 일정한 상태로 유지시킴으로써 해결할 수 있다.
통상적으로 사용되는 광섬유 편광조절장치는 입력 편광의 편광상태를 임의의 출력 편광으로 바꾸어 줄 수 있는 장치로서 서로 직교하는 위상지연 파장판을 사용하여 원하는 편광상태를 가지는 출력편광을 얻어낸다. 이러한 위상 지연기를 가지는 편광조절장치는 여러 가지 형태를 가지는데 정해진 위상 지연량을 가지는 몇 개의 파장판을 각각 회전시키는 구조와 파장판의 위상 지연량을 고정시키지 않고 기계적인 응력 등에 의해 위상 지연량을 변화시킬 수 있는 구조 등으로 분류된다.
그런데, 위상지연 파장판을 사용하여 편광조절장치를 구현하는 경우에는 장치가 복잡해지게 되고, 종래의 기계적인 복굴절 유도 장치를 사용하는 경우에는 기계적 피로에 의해 광섬유가 단락되는 문제점을 가진다. 그리고, 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 방식 등에 사용하기 위하여 각각의 채널에 대한 편광을 조절하는 다채널 편광조절장치를 구현하는 경우에는 장치가 더욱 더 복잡해지는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 간단하게 구현할 수 있고, 광섬유의 단락을 방지하며, 다채널 편광조절장치를 용이하게 구현할 수 있는 광섬유 편광조절장치를 제공하는데 있다.
도 1은 편광상태의 변화를 포앙까레의 구(Poincare Sphere) 상에 나타낸 도면;
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 편광조절장치를 설명하기 위한 사시도; 및
도 2b는 도 2a에 따른 광섬유 편광조절장치를 이용한 다채널 광섬유 편광조절장치를 나타낸 사시도이다.
* 도면 중의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 고정판 210 : 제1 부재
220 : 제2 부재 300 : 편광조절부
310, 320, 330 : 광섬유 회전수단
311, 321, 331 : 제1 기어부 312, 322, 332 : 제2 기어부
313, 323, 333 : 파이프 314, 324, 334 : 조절손잡이
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 광섬유 편광조절장치는: 광섬유의 편광을 조절하는 광섬유 편광조절장치에 있어서, 고정판(100)과, 편광조절부(300)와, 제1 부재(210) 및 제2 부재(220)가 구비되되, 상기 제1 부재(210) 및 상기 제2 부재(220)에는: 상기 광섬유(10)가 통과되게 되는 구멍이각각 형성되며 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는 상기 제1 부재에 형성된 구멍과 상기 제2 부재에 형성된 구멍이 일직선을 이루도록 소정거리가 이격되어 상기 고정판의 상면에 설치되고, 상기 편광조절부에는: 축방향으로는 상기 광섬유가 통과하게 되는 구멍이 있고 외면에는 기어가 형성된 제1 기어부(311 또는 321)와, 상기 제1 기어부의 상기 기어와 맞물리는 기어가 형성된 제2 기어부(312 또는 322)와, 일단은 상기 제2 기어부와 연결되는 파이프(313 또는 323)와, 상기 파이프의 타단과 연결되는 조절손잡이(314 또는 324)로 이루어져 상기 조절손잡이의 조절로 상기 파이프, 상기 제2 기어부, 및 상기 제1 기어부가 회전가능하도록 상기 고정판에 각각 설치되는 제1 광섬유 회전수단(310) 및 제2 광섬유 회전수단(320)이 포함되되, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 상기 제1 광섬유 회전수단의 제1 기어부와 상기 제2 광섬유 회전수단의 제1 기어부가 각각 위치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 편광조절장치.
이 때, 상기 편광조절부(300)에는, 축방향으로는 상기 광섬유가 통과하게 되는 구멍이 있고 외면에는 기어가 형성된 제1 기어부(313)와, 상기 제1 기어부의 상기 기어와 맞물리는 기어가 형성된 제2 기어부(323)와, 일단은 상기 제2 기어부와 연결되는 파이프(333)와, 상기 파이프의 타단과 연결되는 조절손잡이(334)로 이루어져 상기 조절손잡이의 조절로 상기 파이프, 상기 제2 기어부, 및 상기 제1 기어부가 회전가능하도록 상기 고정판에 설치되는 제3 광섬유 회전수단(330)이 더 포함되되, 상기 제1 부재(210)와 상기 제2 부재(220) 사이에 상기 제3 광섬유 회전수단의 제1 기어부가 위치되는 것을 특징으로 하여도 좋다.
나아가, 상기 제1 광섬유 회전수단의 조절손잡이와 상기 제2 광섬유 회전수단의 조절손잡이 또는 상기 제1 광섬유 회전수단의 조절손잡이와 상기 제2 광섬유 회전수단의 조절손잡이 및 상기 제3 광섬유 회전수단의 조절손잡이는 하나의 어셈블리로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 고정판에는 상기 제1 부재(210), 상기 제2 부재(220), 및 상기 편광조절부(300)로 이루어지는 조가 적어도 두 조 설치되는 것을 특징으로 한다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 편광상태의 변화를 포앙까레의 구(Poincare Sphere) 상에 나타낸 도면이다.
도 1과 같이, 포앙까레 구를 이용하여 광의 편광상태를 나타내면 간편하다.
여기서, 구 위의 임의의 점은 광의 편광상태에 대응한다. 포앙카레 구(Poincare sphere)의 적도는 선편광을 나타내고 각 극(Pole)은 원형편광을 나타낸다. 구 위의 임의의 좌표는 2개의 기저(Basis)에 의해 표현될 수 있기 때문에, 기저로서 만약 2개의 직교하는 회전축이 있으면, 구위의 임의의 점을 다른 점으로 옮겨 놓을 수 있음을 의미한다. 이는 광섬유에 응력을 가하여 광의 임의의 편광상태를 또 다른 임의의 편광상태로 바꿀 수 있음을 의미한다.
이하에서, 광섬유에 응력을 가함으로써 광의 편광상태를 변화시킬 수 있는 본 발명에 따른 광섬유 편광조절장치에 대하여 설명한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 편광조절장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2b는 도 2a에 따른 광섬유 편광조절장치를 이용한 다채널 광섬유 편광조절장치를 나타낸 사시도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 편광조절장치는 고정판(100)과, 편광조절부(300)와, 제1 부재(210) 및 제2 부재(220)가 구비된다.
제1 부재(210)는 광섬유(10)가 통과될 수 있는 작은 구멍이 형성된 판형으로서, 고정판(100)의 상면에 설치된다. 제2 부재(220) 역시 광섬유(10)가 통과될 수 있는 작은 구멍이 형성된 판형으로서, 고정판(100)의 상면에 설치된다. 이 때, 제1 부재(210)와 제2 부재(220)는 제1 부재(210)에 형성된 구멍과 제2 부재(220)에 형성된 구멍이 일직선을 이루도록 소정거리가 이격되어 고정판(100)의 상면에 각각 설치된다.
편광조절부(300)는 회전가능하도록 각각 고정판(100)에 설치되는 제1 광섬유 회전수단(310), 제2 광섬유 회전수단(320), 및 제3 광섬유 회전수단(330)으로 이루어진다.
제1 광섬유 회전수단(310), 제2 광섬유 회전수단(320), 및 제3 광섬유 회전수단(330) 각각은, 축방향으로는 광섬유(10)가 통과하게 되는 구멍이 있고 그 외면에는 기어가 형성되며 제1 부재(210)와 제2 부재(220) 사이에 설치되는 제1 기어부(311, 321, 331)와, 제1 기어부(311, 321, 331)의 기어와 맞물리는 기어가 형성된 제2 기어부(312, 322, 332)와, 일단은 제2 기어부(312, 322, 332)와 연결되는 파이프(313, 323, 333)와, 파이프(313, 323, 333)의 타단과 연결되는 조절손잡이(314, 324, 334)로 이루어진다.
제1 기어부(311, 321, 331)는 자신의 축이 고정판에 마련된 별도의 부재(231, 232)에 회전가능하도록 설치되며, 제2 기어부(312, 322, 332) 역시 자신의 축이 제1 기어부(311, 321, 331)가 설치된 그 부재(231, 232)에 회전가능하도록 설치되고, 파이프(313, 323, 333)의 일단은 제2 기어부(312, 322, 332)의 축과 연결된다. 이 때, 제1 부재(210)에 형성된 구멍과, 제2 부재(220)에 형성된 구멍과, 제1 광섬유 회전수단(310)의 제1 기어부(311)의 구멍과, 제2 광섬유 회전수단(320)의 제1 기어부(321)의 구멍과, 제3 광섬유 회전수단(330)의 제1 기어부(331)의 구멍이 일직선을 이루도록 각각의 제1 광섬유 회전수단(310)의 제1 기어부(311)와, 제2 광섬유 회전수단(320)의 제1 기어부(321)와, 제3 광섬유 회전수단(330)의 제1 기어부(331)가 설치되는 것이 바람직하다.
각각의 조절손잡이(314, 324, 334)는 파이프(313, 323, 333)의 타단과 연결된다. 따라서, 조절손잡이(314, 324, 334)의 조절로 인하여 제1 기어부(311, 321, 331)는 회전하게 된다. 이 때, 제1 편광조절부(310)의 조절손잡이(314)와, 제2 편광조절부(320)의 조절손잡이(324)와, 제3 편광조절부(330)의 조절손잡이(334)는 각각 따로 따로 조절가능하도록 하나의 어셈블리로 이루어진다.
한편, 조절손잡이(314, 324, 334)에서 가까운 곳에 위치된 제2 기어부(312)를 제1 편광조절부(310)의 제2 기어부(312)라 하고, 이어서 순차적으로 제2 편광조절부(320)의 제2 기어부(322), 제3 편광조절부(330)의 제2 기어부(332)라 할 때, 제1 편광조절부(310)의 제2 기어부(312) 및 제2 편광조절부(320)의 제2기어부(322)에는 각각 구멍을 마련한다. 그리고, 제2 편광조절부(320)의 파이프(323)는 소정영역이 제1 편광조절부(310)의 파이프(313)에 삽입되며 제1 편광조절부(310)의 제2 기어부(312)에 마련된 구멍을 통과하도록 설치하고, 제3 편광조절부(330)의 파이프(333)는 소정영역이 제2 편광조절부(320)의 파이프(323)에 삽입되며 제2 편광조절부(320)의 제2 기어부(322)에 마련된 구멍을 통과하도록 설치함으로써 파이프(313, 323, 333)들이 별도의 가이드없이도 안정적으로 설치되게 된다.
광섬유는, 본 실시예에 따른 광섬유 편광조절장치에 있어서 제1 부재(210) 및 제2 부재(220)의 구멍과 제1, 제2, 및 제3 편광조절부(310, 320, 330)의 구멍에 에폭시 등을 이용하여 고정된다. 따라서, 제1, 제2, 및 제3 편광조절부(310, 320, 330)에 구비된 각각의 조절손잡이(314, 324, 334)의 조절로 광섬유(10)는 비틀어지게 되고 그에 따라 광의 편광 상태는 변화되게 된다.
도 2b를 참조하면, 하나의 고정판에 상술한 제1 부재와, 제2 부재와, 제1, 제2, 및 제3 편광조절부가 각각 하나의 조를 이루어서 8개의 조가 설치되어 있다. 여기에는 각각 다른 채널의 광섬유가 설치됨으로써 용이하게 다채널 광섬유 편광조절장치가 구현되게 된다. 이 때에는 각각의 광섬유 편광조절장치가 고정판에 안정적으로 설치되도록 별도의 패널(500)을 이용하여 파이프들의 위치를 고정시켜주어도 좋다.
본 실시예에서는 편광조절부가 세 개로 이루어지도록 기술하였다. 이것은 편광조절부가 두 개로 이루어지는 것을 기본으로 하고, 광섬유의 소정영역에 과도한응력이 걸리지 않도록 하고 포앙까레 구를 완전히 덮기 위한 것이다. 따라서, 편광조절부가 두 개만으로 이루어져도 좋고, 필요에 따라 세 개 이상으로 이루어져도 좋다.
본 발명의 광섬유 편광조절장치에 의하면, 기어에 의한 회전을 이용하여 광섬유에 응력을 가하는 구조로 이루어짐으로써 광섬유 편광조절장치를 용이하게 구현할 수 있을 뿐 만 아니라, 다채널 편광조절장치의 구현도 용이하다.
나아가, 간단하게 부재들 및 편광조절부를 추가함으로써 광섬유의 소정영역에 응력이 집중되는 것을 방지하므로 응력 집중으로 인하여 광섬유가 단락되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (4)

  1. 광섬유의 편광을 조절하는 광섬유 편광조절장치에 있어서,
    고정판(100)과, 편광조절부(300)와, 제1 부재(210) 및 제2 부재(220)가 구비되되,
    상기 제1 부재(210) 및 상기 제2 부재(220)에는: 상기 광섬유(10)가 통과되게 되는 구멍이 각각 형성되며, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는 상기 제1 부재에 형성된 구멍과 상기 제2 부재에 형성된 구멍이 일직선을 이루도록 소정거리가 이격되어 상기 고정판의 상면에 설치되고,
    상기 편광조절부에는: 축방향으로는 상기 광섬유가 통과하게 되는 구멍이 있고 외면에는 기어가 형성된 제1 기어부(311 또는 321)와, 상기 제1 기어부의 상기 기어와 맞물리는 기어가 형성된 제2 기어부(312 또는 322)와, 일단은 상기 제2 기어부와 연결되는 파이프(313 또는 323)와, 상기 파이프의 타단과 연결되는 조절손잡이(314 또는 324)로 이루어져 상기 조절손잡이의 조절로 상기 파이프, 상기 제2 기어부, 및 상기 제1 기어부가 회전가능하도록 상기 고정판에 각각 설치되는 제1 광섬유 회전수단(310) 및 제2 광섬유 회전수단(320)이 포함되되, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 상기 제1 광섬유 회전수단의 제1 기어부와 상기 제2 광섬유 회전수단의 제1 기어부가 각각 위치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 편광조절장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 편광조절부(300)에는, 축방향으로는 상기 광섬유가통과하게 되는 구멍이 있고 외면에는 기어가 형성된 제1 기어부(313)와, 상기 제1 기어부의 상기 기어와 맞물리는 기어가 형성된 제2 기어부(323)와, 일단은 상기 제2 기어부와 연결되는 파이프(333)와, 상기 파이프의 타단과 연결되는 조절손잡이(334)로 이루어져 상기 조절손잡이의 조절로 상기 파이프, 상기 제2 기어부, 및 상기 제1 기어부가 회전가능하도록 상기 고정판에 설치되는 제3 광섬유 회전수단(330)이 더 포함되되,
    상기 제1 부재(210)와 상기 제2 부재(220) 사이에 상기 제3 광섬유 회전수단의 제1 기어부가 위치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 편광조절장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제1 광섬유 회전수단의 조절손잡이와 상기 제2 광섬유 회전수단의 조절손잡이 또는 상기 제1 광섬유 회전수단의 조절손잡이와 상기 제2 광섬유 회전수단의 조절손잡이 및 상기 제3 광섬유 회전수단의 조절손잡이는 하나의 어셈블리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 편광조절장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고정판에는 상기 제1 부재(210), 상기 제2 부재(220), 및 상기 편광조절부(300)로 이루어지는 조가 적어도 두 조 설치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 편광조절장치.
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