KR20030097457A

KR20030097457A - 광스위치

Info

Publication number: KR20030097457A
Application number: KR1020020034833A
Authority: KR
Inventors: 박진상; 곽용석
Original assignee: 박진상
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2003-12-31
Also published as: KR100446909B1

Abstract

광스위치에 관하여 개시한다. 본 발명은 플레밍의 왼손법칙을 이용하여 거울을 회전시키고, 1x2 광스위치에 광입출력포트를 하나 더 형성하고 거울들을 더 설치함으로써 간단하게 2x2 광스위치로 변경하는 것을 특징으로 하고 또한, 듀얼 콜리메이터와 상술한 거울 회전 구동부를 사용하는 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 플레밍의 왼손법칙을 이용하여 거울을 회전시켜 광경로를 바꿔줌으로써 경로의 중첩에 의한 누화 현상이 방지되고, 아이솔레이션이 뛰어나며, 거울의 설치시 기계적 중심축에 의존하기 때문에 제작이 용이하고, 단지 거울을 회전시킴으로써 광경로를 바꾸게 되므로 종래의 이동수단에 해당하는 부품 수를 줄일 수 있으며, 이동수단을 작동시키기 위한 소비 전력을 줄일 수 있다. 그리고, 1x2 광스위치에서 2x2 광스위치로의 변경이 용이하므로 용도에 따라서 두 가지의 광스위치를 용이하게 구현할 수 있으며 콜리메이터 렌즈 등의 보호용 하우징과 같이 부가적인 구성요소를 공용(共用)으로 사용할 수 있다. 또한, 두 개의 광섬유에 대하여 하나의 듀얼 콜리메이트 렌즈와 본 발명에 의한 구동부를 이용하여 거울을 회전시킴으로써 부품 수를 줄일 수 있으며, 공정을 줄임으로써 제작을 용이하게 할 수 있다.

Description

광스위치{Optical Switch}

본 발명은 광스위치에 관한 것으로, 특히 광 전송 시스템에서 제1 포트(port)로부터 입력되는 광신호를 제2 포트로 전송하고, 제2 포트로부터 입력되는 광신호를 제1 포트로 전송할 수 있는 양방향 광 스위치에 관한 것이다.

최근 광통신 시스템이 발전함에 따라, 광 회로를 구성하는 광스위치, 광감쇠기, 광 커플러(coupler) 및 광 스플리터(splitter)와 같은 부품의 중요성이 급격히 증가하고 있으며, 특히 광스위치는 광 회로에서 가장 큰 비중을 차지하는 주요 부품이다.

일반적으로 광 전송 시스템 등에서 사용되는 기계식 광 스위치는 움직이는 물체에 의하여 입력 포트와 출력 포트 사이의 광 경로가 결정되는 스위치로서, 종래의 광 스위치를 형성하는 대표적인 방법으로는 거울을 이용하는 방법과 프리즘을 이용하는 방법을 들 수 있다. 여기서, 프리즘을 이용하는 경우에는 구조는 간단하지만, 굴절율이 적고 삽입손실이 크므로 현재로선 그다지 많이 사용되지 않고 있으며 단순한 소규모 광 스위치에 적용되는 것이 대부분이다.

도 1a는 종래의 거울을 이용한 1x2 광스위치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 1b는 종래의 거울을 이용한 2x2 광스위치를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1a 및 도 1b에서 참조 부호 (1)과 (2)는 광스위치의 작동에 의한 광경로의 변화를 나타낸 것이고, 각각의 화살표는 광경로를 나타낸 것이다.

도 1a 및 1b를 참조하면, 종래의 거울을 이용한 광스위치는 광파이버(11, 21, 31, 41)와 렌즈(12, 22, 32, 42)로 각각 이루어진 입력포트(10, 20) 및 출력포트(30, 40)와, 입력포트와 출력포트 사이에 설치된 거울(51, 52, 53, 54, 55, 56, 57)로 이루어진다. 입력포트에서 출사된 광은 거울에 반사되어 광 경로가 바뀌게 되고 바뀐 광 경로에 위치된 출력 포트를 통하여 계속해서 진행하게 된다.

1x2 광스위치와 2x2 광스위치 구조의 대표적인 차이점으로는, 첫째 입력포트(10, 20)의 개수가 다르다는 점, 둘째 1x2 광스위치는 하나의 이동 수단에 의하여 동시에 움직이게 되는 두 개의 거울(51, 52)이 설치되지만 2x2 광스위치는 위치가 고정된 세 개의 거울(53, 54, 55)과 각각 다른 이동 수단에 의하여 각각 움직이게 되는 두 개의 거울(56, 57)이 설치된 다는 점을 들 수 있다. 따라서, 1x2 광스위치와 2x2 광스위치는 단순한 구조의 변경만으로 서로 호환시키기가 어려운 문제점이 있다.

그리고, 2x2 광스위치 경우에는 이동 수단이 두 개가 존재되므로 구조가 복잡하고, 소비 전력 또한 증가되며, 제작 공정이 복잡해지고 스위칭 속도 또한 저하되게 된다. 뿐 만 아니라, 두 개의 이동 수단 중에서 어느 하나가 오동작을 일으키게 되면 스위칭이 일어나지 않게 되므로 광스위치의 신뢰성에 문제를 야기하게 된다. 그리고, 이동하게 되는 두 개의 거울이외에도 위치가 고정되어 있는 세 개의 거울이 존재하게 되므로 패키징시 광학정렬에 큰 어려움이 있으므로 공정 수율이 저하된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구조의 변경 없이 구성요소의 추가, 또는 제거만으로도 1x2 광스위치와 2x2 광스위치가 호환될 수 있으며, 보다 용이하게 제작할 수 있는 광스위치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 광스위치의 신뢰성을 향상시키고 공정 수율을 향상시킬 수 있는 광스위치를 제공하는 데 있다.

도 1a는 종래의 거울을 이용한 1x2 광스위치를 설명하기 위한 개략도;

도 1b는 종래의 거울을 이용한 2x2 광스위치를 설명하기 위한 개략도;

도 2a는 본 발명의 실시예에 의한 1x2 광스위치를 설명하기 위한 개략도;

도 2b는 도 2a에 따른 1x2 광스위치의 작동을 설명하기 위한 개략도;

도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 2x2 광스위치를 설명하기 위한 개략도;

도 3b는 도 3a에 따른 2x2 광스위치의 작동을 설명하기 위한 개략도; 및

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 1x2 광스위치를 설명하기 위한 개략도이다.

* 도면 중의 주요 부분에 대한 참조 번호의 설명 *

100 : 몸체 200 : 축

300 : 보빈부 410, 420 : 자석

510, 520, 530, 540, 550, 560, 570 : 거울

610, 620, 630, 640, 660 : 콜리메이트 렌즈

650 : 듀얼 콜리메이트 렌즈

상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 광스위치는: 광이 각각 입출력되는 제1 포트, 제2 포트, 및 상기 제1 포트와 상기 제2 포트 사이에 위치되는 제3 포트가 일직선을 이루도록 일측벽에 각각 형성되며, 내부에는 공간이 있는 몸체(100)와; 상기 일측벽과 평행하며 회전가능하도록 상기 몸체(100)에 설치되는 축(200)과; 상기 축(200)의 소정영역을 감싸도록 상기 축(200)에 설치되며 코일이 감겨있는 보빈부(300)와; 상기 코일과 연결되어 상기 코일에 전류를 공급하는 전류공급부와; 상기 축(200) 및 상기 보빈부(300)를 사이에 두고 대향하도록 상기 몸체(100) 바닥에 소정거리 이격되어 각각 설치되는 제1 및 제2 자석(410, 420)과; 상기 몸체(200)에 설치되는 제1 거울(510) 및 제2 거울(520)과 상기 보빈부(300) 외면에 설치되는 제3 거울(530)이 구비되되, 상기 제1 거울(510)과 상기 제2 거울(520)은 상기 제1 포트를 통하여 상기 몸체(100) 내부로 입사된 광신호가 상기 제1 거울(510)에 45°로 입사된 다음 상기 제2 거울(520)에45°로 입사된 후 상기 제2 포트를 통하여 외부로 출사되도록 상기 몸체(100)에 설치되고, 상기 제3 거울(530)은 상기 축(200)의 회전으로 상기 보빈부(300)가 회전하여 자신(530)의 반사면이 상기 제1 거울(510)에서 반사된 광신호의 광축상에 위치되면 상기 제1 거울(510)에 반사된 광신호가 자신(530)에게 45°로 입사된 다음 상기 제3 포트를 통하여 외부로 출사되도록 상기 보빈부(300)에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 광스위치는: 상술한 일 예에 따른 광스위치에, 상기 제2 포트와 상기 제3 포트 사이에 위치되는 제4 포트가 상기 제1, 제2, 및 제3 포트와 더불어 일직선을 이루도록 상기 몸체(100)의 일측벽에 더 형성되고; 상기 축(200)의 회전으로 상기 보빈부(300)가 회전하여 자신(540)의 반사면이 상기 제2 포트를 통하여 상기 몸체(100) 내부로 출사되어 상기 제2 거울(520)에 45°로 입사된 다음 상기 제2 거울(520)에서 반사되는 광신호의 광축상에 위치되면, 상기 제2 거울(520)에 반사된 광신호가 자신(540)에게 45°로 입사된 다음 상기 제4 포트를 통하여 외부로 출사되도록 상기 보빈부(300)에 설치되는 제4 거울과; 상기 보빈부(300) 외면에 각각 설치되는 제5 거울(550) 및 제6 거울(560)이 더 구비되되, 상기 축(200)의 회전으로 상기 보빈부(300)가 회전하여 상기 제5 거울(550)의 반사면이 상기 제3 포트를 통하여 상기 몸체(100) 내부로 입사되는 광신호의 광축상에 위치되고 상기 제6 거울(560)의 반사면이 상기 제4 포트를 통하여 상기 몸체(100) 내부로 입사되는 광신호의 광축상에 위치되면, 상기 제3 포트를 통하여 상기 몸체(100) 내부로 입사된 광신호가상기 제5 거울(550)에 45°로 입사된 다음 상기 제6 거울(560)에 45°로 입사된 후 상기 제4 포트를 통하여 외부로 출사되도록 상기 보빈부(300)에 각각 설치되는 상기 제5 거울(550) 및 상기 제6 거울(560)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 예에 따른 광스위치는: 내부에는 공간이 있는 몸체(100)와; 상기 몸체(100)의 일측벽에 설치되며 제1 케필러리(651)와 제2 케필러리(652)가 있는 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)와; 상기 몸체(100)의 일측벽과 대향하는 타측벽에 설치되되, 상기 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 상기 제1 케필러리(651)로부터 출사된 광신호가 자신(660)에게 입사되도록 설치되는 콜리메이트 렌즈(660)와; 회전가능하도록 상기 몸체(100)에 설치되되, 자신의 일단들이 상기 일측벽 및 타측벽에 각각 접하도록 설치되는 축(200)과; 상기 축(200)의 소정영역을 감싸도록 상기 축(200)에 설치되며 코일이 감겨있는 보빈부(300)와; 상기 코일과 연결되어 상기 코일에 전류를 공급하는 전류공급부와; 상기 축(200) 및 상기 보빈부(300)를 사이에 두고 대향하도록 상기 몸체(100) 바닥에 소정거리 이격되어 각각 설치되는 제1 및 제2 자석(410, 420)과; 상기 축(200)의 회전되어 상기 보빈부(300)의 회전으로 자신(570)의 반사면이 상기 제1 및 제2 케필러리(651, 652)로부터 출사된 광신호의 광축상에 위치되면 상기 제1 케필러리(651)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 제1 광신호가 자신(570)의 반사면에 반사된 다음 상기 제2 케필러리(652)를 통하여 외부로 출사되도록 상기 보빈부(300)의 외면에 설치되는 회전거울이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명한다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 의한 1x2 광스위치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2b는 도 2a에 따른 1x2 광스위치의 작동을 설명하기 위한 개략도이며, 도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 2x2 광스위치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 3b는 도 3a에 따른 2x2 광스위치의 작동을 설명하기 위한 개략도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 1x2 광스위치를 설명하기 위한 개략도이다. 도면에 있어서, 각각의 화살표는 광경로를 나타낸 것이고, 동일한 참조번호는 동일 기능을 수행하는 구성요소를 나타내며 반복적인 설명은 생략한다.

[실시예 1]

도 2a를 참조하면, 본 실시예에 따른 1x2 광스위치는, 몸체(100), 구동부, 몸체(100)와 구동부 사이에 설치되는 두 개의 고정거울(510, 520)들(이하에서 제1 거울과 제2 거울이라 한다.), 구동부에 설치되어 회전하는 하나의 회전거울(530)(이하에서 제3 거울이라 한다.)이 구비된다.

몸체(100)는, 고정거울(510, 520)들과 구동부가 그 내부에 설치되도록 상부가 개방된 공간이 있으며, 일측벽에는 제1 광입출력포트, 제2 광입출력포트, 및 제3 광입출력포트가 일직선을 이루도록 각각 형성된다. 이 때, 제3 광입출력포트는 제1 광입출력포트와 제2 광입출력포트 사이에 형성된다. 제1, 제2, 및 제3 광입출력포트를 통하여 진행하는 광신호들을 광손실이 거의 없는 직선광으로 만들도록제1, 제2, 및 제3 광입출력포트에는 콜리메이트 렌즈(610, 620, 630)가 각각 설치된다. 콜리메이트 렌즈(610, 620, 630)(이하에서, 제1, 제2, 및 제3 콜리메이트 렌즈라 한다.)들 각각의 케필러리(Capillary)에는 광섬유(10, 20, 30)가 각각 연결된다.

제1 및 제2 거울(510, 520)은 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 제1 광신호가 제1 거울(510) 및 제2 거울(520)에 순차적으로 반사된 다음 제2 콜리메이트 렌즈(620)를 통하여 외부로 출사되도록, 그리고 제2 콜리메이트 렌즈(620)를 통하여 입사된 제2 광신호가 제2 거울(520) 및 제1 거울(510)에 순차적으로 반사된 다음 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 외부로 출사되도록 설치된다. 즉, 제1 거울(510)의 특정 지점이 제1 광신호의 광축 상에 있을 때 그 특정 지점에서의 제1 거울(510)에 대한 법선과 제1 광신호의 광축이 이루는 각이 45°가 되고, 제1 거울(510)에서 반사된 제1 광신호의 광축과 제2 거울(520)의 어느 특정 지점에서의 제2 거울(520)에 대한 법선이 이루는 각이 45°로 되며, 제2 거울(520)의 그 특정 지점이 제2 광신호의 광축 상에 있고 그 특정 지점에서의 제2 거울(520)에 대한 법선과 제2 광신호의 광축이 이루는 각이 45°가 되도록 제1 거울(510) 및 제2 거울(520)을 설치한다. 이를 위하여, 제1 광입출력포트에 설치된 제1 콜리메이트 렌즈(610)의 중심을 지나는 중심선의 연장선이 제1 거울(510)의 중심에 대한 법선과 45°를 이루고, 제2 광입출력포트에 설치된 제2 콜리메이트 렌즈(620)의 중심을 지나는 중심선의 연장선이 제2 거울(520)의 중심에 대한 법선과 45°를 이루며, 제1 거울(510)의 중심과 제2 거울(520)의 중심을 연결하는 가상의 직선이 제1 콜리에이트 렌즈(610)의 중심선의 연장선 또는 제2 콜리메이트 렌즈(620)의 중심선의 연장선과 직각을 이루도록 제1 및 제2 거울(510, 520)을 설치하면 제1 및 제2 거울(510, 520)이 용이하게 몸체(100)에 설치된다.

구동부는 플레밍의 왼손법칙을 이용한 것으로서, 축(200), 보빈부(300), 전류공급부(미도시), 및 두 개의 자석(410, 420)들로 이루어진다.

축(200)은 콜리메이트 렌즈(610, 620, 630)가 설치된 몸체(100)의 일측벽과 평행하며, 회전 가능하도록 몸체(100) 내부에 설치된다. 보빈부(300)는 축(200)의 소정영역을 감싸도록 축(200)에 설치되어 축(200)과 같이 회전하게 된다. 보빈부(300)에는 코일(미도시)이 감겨져 있다. 전류공급부는 보빈부(300)에 감겨진 코일과 연결되어 코일에 전류를 공급한다. 이 때, 축(200)과 보빈부(300)가 일정각도만큼만 회전하도록 축(200)에 걸림쇠를 마련하거나 보빈부(300)의 하부에 별도의 부재를 설치하여도 좋다. 이것은 회전거울(530)이 일정각도 이상 회전하는 것을 방지하기 위해서이다.

두 개의 자석 즉, 제1 및 제2 자석(410, 420)은 축(200) 및 보빈부(300) 외측에 위치되며 서로 대향하도록 몸체(100) 바닥면에 각각 설치된다. 이 때, 두 개의 자석(410, 420)을 연결하는 임의의 직선이 축(200)과 직각을 이루도록 자석(410, 420)들이 설치되는 것이 좋다.

따라서, 전류공급부에서 코일에 전류를 인가하면 축(200)이 회전하게 되고, 축(200)의 회전에 의하여 보빈부(300)가 회전하게 된다.

한편, 보빈부(300)가 정회전하는 경우에 제1 자석(410)과 결합되는 제3자석(미도시)과, 보빈부(300)가 역회전하는 경우에 제2 자석(420)과 결합되는 제4 자석(미도시)이 보빈부(300) 하면에 각각 설치된다. 즉, 제3 및 제4 자석은 축(200) 및 보빈부(300)가 회전함으로써 위치가 변경되어 제1 자석(410) 또는 제2 자석(420)과 결합되게 된다. 이 때, 코일에 전류를 인가함으로써 발생되는 축(200) 등의 회전력은 제1 자석(410)과 제3 자석의 결합력 및 제2 자석(420)과 제4 자석의 결합력보다 커야 한다. 제3 자석과 제4 자석은 상술한 축(200)과 보빈부(300)가 일정각도 이상 회전하는 것을 방지할 뿐 아니라, 축(200) 등의 공차를 줄여주는 역할을 한다.

제3 거울(530)은 보빈부(300)의 외면에 설치되어 축(200) 및 보빈부(300)의 회전에 의하여 회전한다. 그리고, 제3 거울(530)은 보빈부(300)가 정회전하여 제1 자석(410)과 제3 자석이 결합되면 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 제1 광신호가 제1 거울(510) 및 제3 거울(530)에 순차적으로 반사된 다음 제3 콜리메이트 렌즈(630)를 통하여 외부로 출사되도록, 그리고 제3 콜리메이트 렌즈(630)를 통하여 입사된 제3 광신호가 제3 거울(530) 및 제1 거울(510)에 순차적으로 반사된 다음 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 외부로 출사되도록 설치된다. 즉, 보빈부(300)가 정회전하여 제1 자석(410)과 제3 자석이 결합되면 제1 거울(510)에서 반사된 제1 광신호의 광축과 제3 거울(530)의 어느 특정 지점에서의 제3 거울(530)에 대한 법선이 이루는 각이 45°로 되며, 제3 거울(530)의 그 특정 지점이 제3 광신호의 광축 상에 있고 그 특정 지점에서의 제3 거울(530)에 대한 법선과 제3 광신호의 광축이 이루는 각이 45°가 되도록 제3 거울(530)을 설치한다.이를 위하여, 제3 광입출력포트에 설치된 제3 콜리메이트 렌즈(630)의 중심을 지나는 중심선의 연장선이 제3 거울(530)의 중심에 대한 법선과 45°를 이루며, 제1 거울(510)의 중심과 제3 거울(530)의 중심을 연결하는 가상의 직선이 제1 콜리에이트 렌즈(610)의 중심선의 연장선 또는 제3 콜리메이트 렌즈(630)의 중심선의 연장선과 직각을 이루도록 제3 거울(530)을 설치한다.

따라서, 도 2b의 (1)을 참조하면 제2 자석과 제4 자석이 결합되어 있을 때에는, 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제1 광신호는 제1 거울 (510)및 제2 거울(520)에 순차적으로 반사된 다음 제2 콜리메이트 렌즈(620)를 통하여 외부로 출사되고, 제2 콜리메이트 렌즈(620)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제2 광신호는 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 외부로 출사된다.

그리고, 도 2b의 (2)를 참조하면 제1 자석과 제3 자석이 결합되어 있을 때에는, 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제1 광신호는 제1 거울(510) 및 제3 거울(530)에 순차적으로 반사된 다음 제3 콜리메이트 렌즈(630)를 통하여 외부로 출사되고, 제3 콜리메이트 렌즈(630)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제3 광신호는 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 외부로 출사된다.

즉, 제1, 제2, 및 제3 콜리메이트 렌즈가 설치된 제1, 제2, 및 제3 포트를 입력포트와 출력포트로 구분하여 칭할 필요는 없다. 하지만, 제1 콜리메이트 렌즈가 설치된 포트를 입력포트라 칭하고, 제2 및 제3 콜리메이트 렌즈가 설치된 포트를 출력포트라 칭하면, 입력포트로부터 몸체 내부로 입사된 광은 보빈부에 부착이 되어 있는 제3 거울의 회전에 의하여 광의 경로에 간섭을 일으켜 출력포트를 달리하면서 진행되므로 용이하게 1x2 광스위치를 구현하게 된다.

이와 같이, 플레밍의 왼손법칙을 이용하여 광신호의 경로를 바꿔줌으로써 경로의 중첩에 의한 누화(Cross talk) 현상이 방지된다. 그리고, 스위칭 되지 않는 광경로는 완전히 차단되게 되므로 아이솔레이션이 뛰어나다. 나아가, 스위칭 속도는 인가되는 전류의 세기를 조절함으로써 조절할 수 있다. 더 나아가, 거울의 설치시 광축에 의존하기보다는 기계적 중심축에 의존하기 때문에 제작이 용이하다.

이어서, 본 발명에 의한 2x2 광스위치를 설명한다.

[실시예 2]

도 3a를 참조하면 본 실시예에 따른 2x2 광스위치는, 도 2a에 따른 1x2 광스위치의 몸체의 일측벽에 제1, 제2, 제3 광입출력포트와 더불어 일직선을 이루도록 제4 광입출력포트가 더 형성되고, 세 개의 회전거울(540, 550, 560)(이하에서, 제4, 제5, 제6 거울이라 한다.)이 보빈부(300)에 각각 더 설치됨으로써 구현된다. 이 때, 제4 광입출력포트는 제2 광입출력포트와 제3 광입출력포트 사이에 형성되고, 제4 광입출력포트에도 콜리메이트 렌즈(640)(이하에서 제4 콜리메이트 렌즈라 한다.)가 역시 설치된다. 그리고, 제4 콜리메이트 렌즈(640)의 케필러리에도 광섬유(40)가 연결된다.

제4 거울(540)은 보빈부(300)의 외면에 설치되어 축(200) 및 보빈부(300)의 회전에 의하여 회전한다. 제4 거울(540)은 보빈부(300)가 정회전하여 제1 자석(410)과 제3 자석이 결합되면 제2 콜리메이트 렌즈(620)를 통하여 몸체(100)내부로 입사된 제2 광신호가 제2 거울(520) 및 제4 거울(540)에 순차적으로 반사된 다음 제4 콜리메이트 렌즈(640)를 통하여 외부로 출사되도록, 그리고 제4 콜리메이트 렌즈(640)를 통하여 입사된 제4 광신호가 제4 거울(540) 및 제2 거울(520)에 순차적으로 반사된 다음 제2 콜리메이트 렌즈(620)를 통하여 외부로 출사되도록 설치된다. 즉, 보빈부(300)가 정회전하여 제1 자석(410)과 제3 자석이 결합되면 제2 거울(520)에서 반사된 제2 광신호의 광축과 제4 거울(540)의 어느 특정 지점에서의 제4 거울(540)에 대한 법선이 이루는 각이 45°로 되며, 제4 거울(540)의 그 특정 지점이 제4 광신호의 광축 상에 있고 그 특정 지점에서의 제4 거울(540)에 대한 법선과 제4 광신호의 광축이 이루는 각이 45°가 되도록 제4 거울(540)을 설치한다.

제5 및 제6 거울(550, 560) 역시 보빈부(300)의 외면에 설치되어 축(200) 및 보빈부(300)의 회전에 의하여 회전한다. 제5 및 제6 거울(550, 560)은 보빈부(300)가 역회전하여 제2 자석(420)과 제4 자석이 결합되면 제3 콜리메이트 렌즈(640)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 제3 광신호가 제5 거울(550) 및 제6 거울(560)에 순차적으로 반사된 다음 제4 콜리메이트 렌즈(640)를 통하여 외부로 출사되도록, 그리고 제4 콜리메이트 렌즈(640)를 통하여 입사된 제4 광신호가 제6 거울(560) 및 제5 거울(550)에 순차적으로 반사된 다음 제3 콜리메이트 렌즈(630)를 통하여 외부로 출사되도록 설치된다. 즉, 보빈부(300)가 역회전하여 제2 자석(420)과 제4 자석이 결합되면 제5 거울(550)의 특정 지점이 제3 광신호의 광축 상에 있을 때 그 특정 지점에서의 제5 거울(550)에 대한 법선과 제3 광신호의 광축이 이루는 각이 45°로 되고, 제5 거울(550)에서 반사된 제3 광신호의 광축과 제6 거울(560)의 어느특정 지점에서의 제6 거울(560)에 대한 법선이 이루는 각이 45°의 각으로 되며, 제6 거울(560)의 그 특정 지점이 제4 광신호의 광축 상에 있고 그 특정 지점에서의 제6 거울(560)에 대한 법선과 제4 광신호의 광축이 이루는 각이 45°가 되도록 제5 거울(550) 및 제6 거울(560)을 설치한다.

따라서, 도 3b의 (1)을 참조하면 제2 자석과 제4 자석이 결합되어 있을 때에는, 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제1 광신호는 제1 거울(510) 및 제2 거울(520)에 순차적으로 반사된 다음 제2 콜리메이트 렌즈(620)를 통하여 외부로 출사되고, 제2 콜리메이트 렌즈(620)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제2 광신호는 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 외부로 출사된다. 그리고, 제3 콜리메이트 렌즈(630)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제3 광신호는 제5 거울(550) 및 제6 거울(560)에 순차적으로 반사된 다음 제4 콜리메이트 렌즈(640)를 통하여 외부로 출사되고, 제4 콜리메이트 렌즈(640)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제4 광신호는 제3 콜리메이트 렌즈(630)를 통하여 외부로 출사된다.

그리고, 도 3b의 (2)를 참조하면 제1 자석과 제3 자석이 결합되어 있을 때에는, 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제1 광신호는 제3 콜리메이트 렌즈(630)를 통하여 외부로 출사되고, 제3 콜리메이트 렌즈(630)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제3 광신호는 제1 콜리메이트 렌즈(610)를 통하여 외부로 출사된다. 그리고, 제2 콜리메이트 렌즈(620)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제2 광신호는 제2 거울(520) 및 제4 거울(540)에 순차적으로 반사된 다음 제4 콜리메이트 렌즈(640)를 통하여 외부로 출사되고, 제4 콜리메이트 렌즈(640)를 통하여 몸체 내부로 입사된 제4 광신호는 제2 콜리메이트 렌즈(620)를 통하여 외부로 출사된다.

이와 같이, 1x2 광스위치에 광입출력포트를 하나 더 형성하고, 회전거울들을 더 설치함으로써 간단하게 2x2 광스위치로 변경되게 되므로, 용도에 따라서 두 가지의 광스위치를 용이하게 구현할 수 있을 뿐 아니라 콜리메이트 렌즈 등의 보호용 하우징과 같이 부가적인 구성요소를 공용(共用)으로 사용할 수 있다. 그리고, 2x2 광스위치의 경우에는 각각의 입력포트로부터 출사된 광이 각각 다른 경로로 진행하게 되므로 경로의 중첩에 의한 누화(Cross talk) 현상이 방지된다. 그리고, 단지 거울을 회전시킴으로써 광의 진행 경로를 바꾸게 되므로 종래의 이동수단에 해당하는 부품 수를 줄일 수 있으며, 이동수단을 작동시키기 위한 소비 전력을 줄일 수 있다.

[실시예 3]

도 4를 참조하면 본 실시예에 따른 2x2 광스위치는, 도 2a에 따른 1x2 광스위치의 구동부를 이용하되, 몸체(100)에 형성된 포트의 위치와, 콜리메이트 렌즈(650, 660)와, 회전거울(570)의 설치 위치에 차이점이 있다. 본 실시예에 따른 광스위치에는 고정거울이 포함되지 않는다.

몸체(100)는, 구동부가 그 내부에 설치되도록 상부가 개방된 공간이 있으며, 일측벽과 그 일측벽과 대향하는 타측벽에는 서로 대향하도록 각각 포트가 형성된다. 일측벽에 형성된 포트에는 광신호가 입출력되는 광섬유(51, 52)가 연결되는 두 개의 케필러리(651, 652)(이하에서, 제1 및 제2 케필러리라 한다.)가 있는 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)가 설치되고, 타측벽에 형성된 포트에는 일반적인 콜리메이트 렌즈(660)가 설치된다. 이 때, 타측벽에 설치된 콜리메이트 렌즈(660)는 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 제1 케필러리(651)로부터 출사된 광신호가 간섭이 없는 경우에는 자신에게 입사되도록 설치된다. 타측벽에 설치된 콜리메이트 렌즈(660)에도 광섬유(60)가 연결된다.

구동부의 축(200)은 회전가능하되, 자신의 일단들이 몸체(100)의 일측벽 및 타측벽에 각각 접하도록 설치된다. 구동부에서 기타 구성요소는 실시예 1과 동일하다.

회전거울(570)은 보빈부(300)의 외면에 설치되어 역시 축(200) 및 보빈부(300)의 회전에 의하여 회전한다. 회전거울(570)은 보빈부(300)가 정회전하여 제1 자석(410)과 제3 자석이 결합되면 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 제1 케필러리(651)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 제1 광신호가 회전거울(570)에 반사된 다음 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 제2 케필러리(652)를 통하여 외부로 출사되도록, 그리고 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 제2 케필러리(652)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 제2 광신호가 회전거울(570)에 반사된 다음 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 제1 케필러리(651)를 통하여 외부로 출사되도록 설치된다. 이것은, 제1 및 제2 케필러리(651, 652)와 거울(570)의 반사면이 수직인 경우에 제1 또는 제2 케필러리(651, 652)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 광신호는 거울(570)의 반사면에 수직으로 입사하지 않고 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)와 거울(570) 반사면 사이의 거리에 따라서 입사각이 달라짐을 이용한 것이다. 따라서, 제1케필러리(651)와 제2 케필러리(652)의 위치가 다름에도 불구하고 제1 및 제2 케필러리(651, 652)와 거울(570)의 반사면이 수직인 경우에는 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)와 거울(570) 반사면 사이의 거리를 조정하여 거울(570)에 광신호가 입사되는 입사각을 조정함으로써 제1 캐릴러리(651)로부터 출사된 광신호를 제2 케필러리(652)로 입사시킬 수 있고, 그 역으로도 가능하다. 구현 방법은, 축(200)이 회전되어 보빈부(300)의 회전으로 회전거울(570)의 반사면이 제1 및 제2 케필러리(651, 652)로부터 출사된 광신호의 광축상에 위치되는 경우에 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 제1 케필러리(651) 중심을 지나는 가상의 선과 자신(570)의 반사면의 법선이 평행하고, 제2 케필러리(652) 중심을 지나는 가상의 선과 자신(570)의 반사면의 법선이 평행하도록 회전거울(570)을 설치하고, 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)와 거울(570) 반사면 사이의 거리를 조정함으로써 이루어진다.

따라서, 제1 자석(410)과 제3 자석이 결합되어 있을 때에는, 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 제1 케필러리(651)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 제1 광신호는 회전거울(570)에 반사된 다음 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 제2 케필러리(652)를 통하여 외부로 출사되고, 제2 케필러리(652)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 제2 광신호는 제1 케필러리(651)를 통하여 외부로 출사된다.

그리고, 제2 자석(420)과 제4 자석이 결합되어 있을 때에는, 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 제1 케필러리(651)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 제1 광신호는 간섭없이 타측벽에 설치된 콜리메이트 렌즈(660)를 통하여 외부로 출사된다.

이와 같이, 두 개의 광섬유에 대하여 하나의 듀얼 콜리메이트 렌즈 본 실시예에 의한 구동부를 이용하여 거울을 회전시킴으로써 부품 수를 줄일 수 있으며, 공정을 줄임으로써 제작을 용이하게 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 광스위치에 의하면, 이와 같이, 플레밍의 왼손법칙을 이용하여 거울을 회전시켜 광신호의 경로를 바꿔줌으로써 경로의 중첩에 의한 누화 현상이 방지된다. 그리고, 스위칭 되지 않는 광경로는 완전히 차단되게 되므로 아이솔레이션이 뛰어나다. 나아가, 스위칭 속도는 인가되는 전류의 세기를 조절함으로써 조절할 수 있고, 거울의 설치시 광축에 의존하기보다는 기계적 중심축에 의존하기 때문에 제작이 용이하다. 더 나아가, 그리고, 단지 거울을 회전시킴으로써 광의 진행 경로를 바꾸게 되므로 종래의 이동수단에 해당하는 부품 수를 줄일 수 있으며, 이동수단을 작동시키기 위한 소비 전력을 줄일 수 있다.

또한, 1x2 광스위치에 광입출력포트를 하나 더 형성하고, 회전거울들을 더 설치함으로써 간단하게 2x2 광스위치로 변경되게 되므로, 용도에 따라서 두 가지의 광스위치를 용이하게 구현할 수 있을 뿐 아니라 콜리메이트 렌즈 등의 보호용 하우징과 같이 부가적인 구성요소를 공용(共用)으로 사용할 수 있다.

나아가, 두 개의 광섬유에 대하여 하나의 듀얼 콜리메이트 렌즈와 본 발명에 의한 구동부를 이용하여 거울을 회전시킴으로써 부품 수를 줄일 수 있으며, 공정을 줄임으로써 제작을 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims

광이 각각 입출력되는 제1 포트, 제2 포트, 및 상기 제1 포트와 상기 제2 포트 사이에 위치되는 제3 포트가 일직선을 이루도록 일측벽에 각각 형성되며, 내부에는 공간이 있는 몸체(100)와;

상기 일측벽과 평행하며 회전가능하도록 상기 몸체(100)에 설치되는 축(200)과;

상기 축(200)의 소정영역을 감싸도록 상기 축(200)에 설치되며 코일이 감겨있는 보빈부(300)와;

상기 코일과 연결되어 상기 코일에 전류를 공급하는 전류공급부와;

상기 축(200) 및 상기 보빈부(300)를 사이에 두고 대향하도록 상기 몸체(100) 바닥에 소정거리 이격되어 각각 설치되는 제1 및 제2 자석(410, 420)과;

상기 몸체(200)에 설치되는 제1 거울(510) 및 제2 거울(520)과 상기 보빈부(300) 외면에 설치되는 제3 거울(530)이 구비되되, 상기 제1 거울(510)과 상기 제2 거울(520)은 상기 제1 포트를 통하여 상기 몸체(100) 내부로 입사된 광신호가 상기 제1 거울(510)에 45°로 입사된 다음 상기 제2 거울(520)에 45°로 입사된 후 상기 제2 포트를 통하여 외부로 출사되도록 상기 몸체(100)에 설치되고, 상기 제3 거울(530)은 상기 축(200)의 회전으로 상기 보빈부(300)가 회전하여 자신(530)의 반사면이 상기 제1 거울(510)에서 반사된 광신호의 광축상에 위치되면 상기 제1 거울(510)에 반사된 광신호가 자신(530)에게 45°로 입사된 다음 상기제3 포트를 통하여 외부로 출사되도록 상기 보빈부(300)에 설치되는 것을 특징으로 하는 광스위치.
제 1항에 있어서, 상기 제2 포트와 상기 제3 포트 사이에 위치되는 제4 포트가 상기 제1, 제2, 및 제3 포트와 더불어 일직선을 이루도록 상기 몸체(100)의 일측벽에 더 형성되고;

상기 축(200)의 회전으로 상기 보빈부(300)가 회전하여 자신(540)의 반사면이 상기 제2 포트를 통하여 상기 몸체(100) 내부로 출사되어 상기 제2 거울(520)에 45°로 입사된 다음 상기 제2 거울(520)에서 반사되는 광신호의 광축상에 위치되면, 상기 제2 거울(520)에 반사된 광신호가 자신(540)에게 45°로 입사된 다음 상기 제4 포트를 통하여 외부로 출사되도록 상기 보빈부(300)에 설치되는 제4 거울과;

상기 보빈부(300) 외면에 각각 설치되는 제5 거울(550) 및 제6 거울(560)이 더 구비되되, 상기 축(200)의 회전으로 상기 보빈부(300)가 회전하여 상기 제5 거울(550)의 반사면이 상기 제3 포트를 통하여 상기 몸체(100) 내부로 입사되는 광신호의 광축상에 위치되고 상기 제6 거울(560)의 반사면이 상기 제4 포트를 통하여 상기 몸체(100) 내부로 입사되는 광신호의 광축상에 위치되면, 상기 제3 포트를 통하여 상기 몸체(100) 내부로 입사된 광신호가 상기 제5 거울(550)에 45°로 입사된 다음 상기 제6 거울(560)에 45°로 입사된 후 상기 제4 포트를 통하여 외부로 출사되도록 상기 보빈부(300)에 각각 설치되는 상기 제5 거울(550) 및 상기 제6거울(560)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광스위치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 포트들 각각에는 콜리메이트 렌즈(610, 620, 630, 640)가 각각 더 설치되는 것을 특징으로 하는 광스위치.
내부에는 공간이 있는 몸체(100)와;

상기 몸체(100)의 일측벽에 설치되며 제1 케필러리(651)와 제2 케필러리(652)가 있는 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)와;

상기 몸체(100)의 일측벽과 대향하는 타측벽에 설치되되, 상기 듀얼 콜리메이트 렌즈(650)의 상기 제1 케필러리(651)로부터 출사된 광신호가 자신(660)에게 입사되도록 설치되는 콜리메이트 렌즈(660)와;

회전가능하도록 상기 몸체(100)에 설치되되, 자신의 일단들이 상기 일측벽 및 타측벽에 각각 접하도록 설치되는 축(200)과;

상기 축(200)의 소정영역을 감싸도록 상기 축(200)에 설치되며 코일이 감겨있는 보빈부(300)와;

상기 코일과 연결되어 상기 코일에 전류를 공급하는 전류공급부와;

상기 축(200) 및 상기 보빈부(300)를 사이에 두고 대향하도록 상기 몸체(100) 바닥에 소정거리 이격되어 각각 설치되는 제1 및 제2 자석(410, 420)과;

상기 축(200)의 회전되어 상기 보빈부(300)의 회전으로 자신(570)의 반사면이 상기 제1 및 제2 케필러리(651, 652)로부터 출사된 광신호의 광축상에 위치되면 상기 제1 케필러리(651)를 통하여 몸체(100) 내부로 입사된 제1 광신호가 자신(570)의 반사면에 반사된 다음 상기 제2 케필러리(652)를 통하여 외부로 출사되도록 상기 보빈부(300)의 외면에 설치되는 회전거울이 구비되는 광스위치.