KR200454990Y1 - 어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터 - Google Patents

어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터 Download PDF

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KR200454990Y1 KR2020100008241U KR20100008241U KR200454990Y1 KR 200454990 Y1 KR200454990 Y1 KR 200454990Y1 KR 2020100008241 U KR2020100008241 U KR 2020100008241U KR 20100008241 U KR20100008241 U KR 20100008241U KR 200454990 Y1 KR200454990 Y1 KR 200454990Y1
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Abstract

본 고안은 어댑터구조의 페룰을 적용한 차단필터에 관한 것으로서, 차단필터의 외관으로 리셉터클이 끼워지는 하우징과 리셉터클을 고정시키는 후크, 상기 하우징 내부에 삽입되는 슬리브, 페룰이 수용되는 프레임, 상기 슬리브와 연속되어 배치되는 페룰, 입력단과 연결되어 있고 상기 페룰의 내부로 삽입되는 제1광섬유, 출력단과 연결되고 상기 페룰내부에서 상기 제1광섬유와 본딩되어 결합되어 있고 상기 제1광섬유와 결합되는 단면이 코팅된 제2광섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 의해서 차단필터를 생산하는데 소요되는 공정시간을 줄이고, 비용을 절약할 수 있으며, 차단하고자 하는 빛의 필터링 오류를 줄일 수 있는 어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터가 제공된다.

Description

어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터{Cutoff wavelength filter with adapter included a ferrule}
본 고안은 어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수동광네트워크에서 단일모드 광섬유와 코팅된 단일모드 광섬유를 광선로감시에 적용되는 OTDR(Optical time domain reflectometer)의 광원을 차단하고 커넥터 형태로 연결하여 사용 할 수 있는 어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터에 관한 것이다.
광 전송 시스템에서 고속 장거리 통신(수십 ~ 수백㎞)에 대해서는 단일모드 광섬유(Single-Mode Fiber: SMF)를 사용하고, 사용되는 광섬유의 단선 유무를 확인하기 위해서 OTDR을 사용한다.
광회선 종단에 OLT(Optical Line Terminal)가 배치되어 각 가정이나 빌딩 등에 광드럽 케이블이 설치된다. 광섬유 회선중에는 데이터 통신을 하기 위한 파장 1310nm대, 1550nm대의 신호빛과 광섬유 상태를 감시하기 위한 파장 1650nm대의 감시빛이 중첩된다. 1650nm대의 감시빛이 그대로 입사해 버리면, 데이터 통신에 중대한 영향을 주기 때문에 광네트워크 장치에 입사시 충분히 감쇠되어야 한다.
상기 SMF는 빛의 경로 역할을 하는 광섬유 코어의 직경이 8 ~ 9㎛ 인 것으로서 빛이 단일경로로 진행하는 것을 특징으로 하며, 코팅된 SMF도 광섬유 코어의 직경이 8 ~ 9㎛의 직경을 가지면서 코팅된 단면에 의해서 OTDR에서 사용되는 파장1650nm대의 감시빛을 차단할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
도1은 기존 차단필터에 적용되는 페룰의 개략도이다.
도1에 도시된 바와 같이 상기 어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터는 기존의 SMF가 장착된 페룰을 두 개를 사용하고 두 개의 페룰사이에 차단 필터를 놓는 형태이다.
이 형태에 의하면 좌우측의 페룰에 광섬유가 삽입된 상태에서 연마처리가 되어야 하고 두 개의 페룰을 연결할 경우에 4면에 대한 연마가 이루어져야 한다. 이러한 연마과정은 광섬유의 손상과 차단필터의 효율의 감소 원인이 되고 있다. 또한 미세한 오차를 줄이기 위한 연마과정은 매우 복잡한 공정을 통해서 이루어지고 생산단가가 비교적 고가이다. 결국 4면의 연마과정을 위해서 제조공정에 많은 시간과 비용이 소요된다.
또한 기존 필터는 일반적으로 광섬유의 접촉면이 그레이팅(grating)구조를 형성하고 있다. 선택반사를 위해서 그레이팅구조의 줄무늬 간격을 G라고 하면
Figure 112010050876089-utm00001
(n은 굴절률, s는 정수)파장의 빛을 반사하게 되고 다른 파장을 가진 파는 투과하게 된다. 이러한 그레이팅 구조에 의한 OTDR에서 사용되는 1650nm대의 감시빛을 차단함은 매우 미세한 그레이팅 공정이 수행되어야 하며, 시간과 공정에 소요되는 비용이 상당하다. 또한 그레이팅 구조에 의한 선택반사는 한 개의 광섬유에 굴절율을 격자주기에 맞게 변화시켜 주어야 하며 직각으로 결합되어 있어야 한다는 점에서 높은 정밀도를 요하는 공정이다.
이러한 그레이팅 구조에 의한 공정은 생산성이 낮고 비용이 고가인 점에서 상용화 단계에서 상대적으로 생산단가를 절감하고자 하는 광섬유 생산에 걸림돌이 되고 있는 실정이다.
따라서, 본 고안의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 페룰에 삽입되는 광섬유를 결합시킴으로 인하여 페룰의 2면만을 연마하여 결합시킬 수 있는 차단필터를 제공함에 있다. 또한 선택적 반사를 할 수 있도록 광섬유의 단면에 코팅을 하고 그레이팅 구조를 형성하기 위한 공정을 거치지 않도록 하는 어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터를 제공함에 있다.
본 고안은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 차단필터의 외관으로 리셉터클이 끼워지는 하우징과 리셉터클을 고정시키는 후크, 상기 하우징 내부에 삽입되는 슬리브, 페룰이 수용되는 프레임, 상기 슬리브와 연속되어 배치되는 페룰, 입력단과 연결되어 있고 상기 페룰의 내부로 삽입되는 제1광섬유, 출력단과 연결되고 상기 페룰내부에서 상기 제1광섬유와 본딩되어 결합되어 있고 상기 제1광섬유와 결합되는 단면이 코팅된 제2광섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1광섬유와 상기 제2광섬유를 페룰내에 고정시키기 위해서 에폭시를 바른상태로 페룰에 삽입하는 것을 특징으로 하고 상기 제2광섬유의 상기 제1광섬유와 본딩되어 결합하는 단면은 수직인 것을 특징으로 하며, 상기 제2광섬유의 상기 제1광섬유와 본딩되어 결합하는 단면은 수직단면과 이루는 각도(θ)는 아래 수학식2의 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<수학식2>
Figure 112010082544996-utm00035
여기서
Figure 112010050876089-utm00003
는 광섬유의 중심 코어에서의 굴절율이고,
Figure 112010050876089-utm00004
는 광섬유의 클래딩 부분의 굴절율을 나타낸다.
상기 제2광섬유의 코팅부분은 상기 제2광섬유의 단면에 차단을 원하는 파장을 반사시키는 박막코팅층을 증착시키는 것을 특징으로 하고, 상기 하우징은 SC(Subscriber Connector or Square Connector), ST(Straight Tip), FC(Fiber Transmission System Connector), LC(Lucent Connector), MTRJ(Mechanical Transferable Registered Jack), MU(Miniature Unit) 형식중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따르면, 차단필터에 구비되어 있는 페룰의 4면을 연마하지 않고 2면만을 연마하여 결합함으로 인해서 공정시간과, 공정비용을 줄일 수 있는 어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터가 제공된다.
또한, 광섬유의 단면에 그레이팅 구조를 형성하여 택일적으로 빛을 차단하고자 하지 않고 광섬유 단면에 코팅을 하여 결합부분에서 차단을 원하는 빛이 투과되지 못하도록 하는 어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터가 제공된다.
도1은 기존 차단필터에 적용되는 페룰의 개략도이다.
도2는 광통신을 이용하여 구축되는 네트워크의 개략도이다.
도3은 SC(Subscriber Connector)구조를 갖는 차단필터의 분해도이다.
도4는 제1광섬유와 제2광섬유가 삽입된 페룰의 단면도이다.
도5는 페룰내부의 제1광섬유와 제2광섬유의 본딩된 부분의 확대도이다.
도6a는 광섬유의 종단면도이다.
도6b는 광섬유의 횡단면도이다.
도7은 제1광섬유와 제2광섬유의 결합각도가 직각인 경우 감시파의 이동경로를 나타내는 도면이다.
도8은 제2광섬유의 제1광섬유와 본딩되어 결합하는 단면이 수직단면과 이루는 각도 θ인 경우에 감시파의 진행경로에 대한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 실시예에 따른 어댑터구조의 페룰을 적용한 차단필터에 대하여 상세하게 설명한다.
도2는 광통신을 이용하여 구축되는 네트워크의 개략도를 나타낸다. 도2에 도시된 바와 같이 입력단에서 광선로에 특정 파장을 가진 신호를 보내게 된다. 이때 신호는 단일모드광섬유(SMF(Single-Mode Fiber))로 입력되고 가정이나 사무실 등 광통신의 종착점인 출력단에 도착하기 전에 불필요한 파를 제거하기 위한 차단필터(1)가 설치되어 신호파만을 출력단으로 보내거나 소멸시키게 된다. 즉 이런 일련의 과정은 서로 다른 파장을 가진 파의 간섭을 방지하고, 보다 선명한 신호파를 얻기 위해서 주로 광선로의 출력단 가까운 쪽에 차단필터(1)가 설치된다.
도3은 SC(Subscriber Connector)구조를 갖는 차단필터의 분해도이다.
도3에 도시된 바와 같이 차단필터의 구조는 차단필터의 외관으로 리셉터클(미도시)이 끼워지는 하우징(500)과 리셉터클을 고정시키는 후크(400), 상기 하우징(500) 내부에 삽입되는 슬리브(300), 페룰이 수용되는 프레임(200), 상기 슬리브(200)와 연속되어 배치되는 페룰(100), 입력단과 연결되어 있고 상기 페룰의 내부로 삽입되는 제1광섬유(120), 출력단과 연결되고 상기 페룰내부에서 상기 제1광섬유(140)와 본딩되어 결합되어 있고 상기 제1광섬유(120)와 결합되는 단면이 코팅된 제2광섬유(140)를 포함하고 있다.
상기 하우징(500)은 차단필터의 외부에 리셉터클과 결합하는 부분으로서 SC(Subscriber Connector), ST(Straight Tip), FC(Fiber Transmission System Connector), LC(Lucent Connector), MTRJ(Mechanical Transferable Registered Jack), MU(Miniature Unit) 표준형식 중 어느 하나이고 도3에 도시된 표준형식은 SC표준에 따른 하우징(500)을 나타낸다. 다양한 형식의 표준형태를 가질 수 있고, 하우징의 표준형태가 결정되면 하우징에 결합하는 리셉터클의 형식도 같이 바뀌게 된다. 리셉터클(미도시)은 상기 하우징의 출력단쪽 끝에 연결되는 부분으로 내부에 광섬유를 포함한 페룰(100)이 삽입되어 있다.
상기 후크(400)는 리셉터클이 하우징과 완벽하게 결합될 수 있도록 하는 결착부분이고, 상기 하우징의 표준형식의 변형에 따라 다양한 모양을 나타낼 수 있다.
상기 슬리브(300)는 상기 하우징(500) 내부에 삽입되고, 페룰(100)과 연속되게 배치된다. 또한 스톱퍼(미도시)에 의해서 외부로 이탈되지 않도록 고정된다.
상기 프레임(200)은 페룰(100)이 수용되는 부분으로서 상기 프레임(200)의 내부에 수용된 페룰(100)과 링(110)을 사이에 두고 상기 슬리브(300)가 배치된다.
상기 페룰(100)은 상기 프레임(200) 내부에서 프랜지(미도시)가 형성되어 있어 고정된다.
도4는 제1광섬유와 제2광섬유가 삽입된 페룰의 단면도이다.
도4에 도시한 바와 같이 상기 페룰(100)은 내부에 삽입되는 광섬유를 지지하는 역할을 하며, 광섬유를 고정시키는 역할을 하게 된다. 페룰(100)의 재질은 세라믹, 유리, 플라스틱 또는 금속재료로 형성될 수 있다. 페룰(100) 내부에 제1광섬유(120)와 제2광섬유(140)를 포함하고 있고, 단단하게 고정시키기 위해서 광섬유에 에폭시가 발라진 상태로 페룰(100) 내부로 삽입되어 외부충격이나 변형에도 불구하고 제1광섬유(120)와 제2광섬유(140)를 고정되도록 하는 역할을 하게 된다.
도5는 페룰내부의 제1광섬유와 제2광섬유의 본딩된 부분의 확대도이다.
도5에 도시한 바와 같이 상기 제1광섬유(120)와 상기 제2광섬유(140)가 소정의 각도로 결합되어 있으며, 상기 제2광섬유(140)에 코팅면(160)이 형성되어 있다.
상기 제2광섬유(140)의 코팅면(160)은 상기 제2광섬유(140)의 단면에 차단을 원하는 파장을 반사시키는 박막코팅층을 증착시킨다.
도6a는 광섬유의 종단면도이고, 도6b는 광섬유의 횡단면도이다. 도6a와, 도6b에 도시된 바와 같이 광섬유의 구조는 보통 중앙의 코어(121)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(122)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 모양을 하고 있다. 그 외부에는 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지 피복(123)을 1∼2차례 입힌다.
보호 피복(123)을 제외한 전체 크기는 지름 백∼수백μm(1μm은 1/1000mm)로 되고, 코어(121) 부분의 굴절률이 클래딩(122)의 굴절률보다 높게 되어 있어서, 빛이 코어 부분에 집속되어 잘 빠져나가지 않고 진행할 수 있게 되어 있다.
지금부터는 상술한 어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다. 일반적으로 광섬유의 입력단에서 출력단까지 진행하는 신호파와 입력단에서 차단필터까지의 광섬유의 이상유무를 판단하는 감시파가 광섬유의 코어를 통해서 진행하게 된다.
제1실시예에서는 코팅면에서 신호파는 제2광섬유로 투과하고, 감시파는 상기 제2광섬유의 코팅면에 의해서 반사되어 입력단으로 보내지는 원리에 대해서 언급한다.
도7은 제1광섬유와 제2광섬유의 결합각도가 직각인 경우 감시파의 이동경로를 나타내는 도면이다.
빛은 파동의 성질을 가지고 있으며, 진행하는 매질이 달라짐에 따라 파의 속도가 변화하게 된다. 빛의 파동성질로 인해서 진행하는 파는 다른 매질을 만나면 투과, 굴절, 반사를 하게 되고, 본 고안과 같이 특정 파장을 갖고 있는 파만을 선택적으로 반사할 수 있다.
도7에 도시한 바와 같이 광섬유의 코어(121)내부에서 진행하는 파는 클래딩(122) 부분과 만나더라도 굴절되지 않고 전반사가 일어나게 된다. 다만 코어(121)와 클래딩(122)의 경계면에 입사하는 입사각도가 전반사요건인 수학식1을 만족해야 한다.
Figure 112010050876089-utm00005
여기서
Figure 112010050876089-utm00006
는 입사각(제1보조선(10)과 이루는 각도)을 나타내고
Figure 112010050876089-utm00007
는 광섬유코어의 굴절율,
Figure 112010050876089-utm00008
는 광섬유 클래딩의 굴절율을 나타낸다.
반사의 법칙에 의해서 입사각과 반사각을 동일하므로 반사각
Figure 112010050876089-utm00009
로 상기 제2광섬유(140)를 향해서 진행한다. 상기 제2광섬유(140)의 코팅면(160)과 만나게 되는 진행파는 다시 반사하게 되며, 반사된 파는 다시 코어(121)와 클래딩(122)의 경계면에 각도
Figure 112010050876089-utm00010
로 입사하여 입력단을 향해서 되돌아가게 된다.
구체적으로 살펴보면
Figure 112010050876089-utm00011
=1.46295이고
Figure 112010050876089-utm00012
=1.4585인 광섬유에서 1550nm의 파장이 코어(121)부분에서 전반사가 일어나서 코팅면(160) 쪽으로 계속 진행하고, 코팅면(160)에서 반사된 파가 입력단 쪽으로 계속 진행하기 위한 임계각도(Critical angle)는 약 85.5299432°에 해당한다. 결국 광섬유에 파를 입력할 때 첫번째 코어와 클래딩의 경계면과 만나게 되는 입력파의 입사각이 85.5299432˚보다 크게 되면 상기 제2광섬유(140)의 코팅면(160)에 의해서 반사되더라도 입력단쪽으로 다시 돌아오게 된다. 즉 상기 제2광섬유(140)쪽으로 진행하여 출력단 쪽으로 진행하는 파는 신호파만이 진행하게 될 것이며, 차단을 원하는 감시파는 입력단 쪽으로 되돌아가게 된다.
다음으로 본 고안의 제2실시예에 따른 어댑터구조의 페룰을 적용한 차단필터에 대하여 설명한다. 제2실시예는 제1실시예와 달리 감시파를 차단필터에서 소멸시키기 위해서 상기 제1광섬유(120)와 상기 제2광섬유(140)가 소정의 각도 θ로 기울어져 결합되어 있는 경우에 대한 것이다.
도8은 제2광섬유의 제1광섬유와 본딩되어 결합하는 단면이 수직단면과 이루는 각도 θ인 경우에 감시파의 진행경로에 대한 도면이다.
도8에 도시한 바와 같이 앞선 입사각
Figure 112010082544996-utm00013
로 들어온 감시파는 상기 제2광섬유(140)쪽으로 진행하고, 상기 제2광섬유(140)의 코팅면(160)과 만나게 되어 반사하게 된다. 이때 반사하는 각도는 제2보조선(20)을 기준으로 α의 각도를 갖게 되고
Figure 112010082544996-utm00036
이다. 그리고 다시 반사된 감시파가 클래딩(122)과 코어(121)사이의 면에 입사할 때의 입사각을(제3보조선(30)과의 각도) β라 했을 때
Figure 112010082544996-utm00015
가 된다. 이때 감시파는 전반사가 일어나서는 안되고 클래딩 쪽으로 굴절이 일어나야 한다. 즉
Figure 112010082544996-utm00016
조건을 만족해야 한다.
결국 상기와 같은 조건을 만족하는 각도 θ를 구하면
Figure 112010082544996-utm00037
조건을 만족해야 한다.
여기서
Figure 112010050876089-utm00018
는 광섬유의 중심 코어에서의 굴절율이고,
Figure 112010050876089-utm00019
는 광섬유의 클래딩 부분의 굴절율을 나타낸다.
제2실시예와 같이 감시파를 광섬유내에서 전반사가 일어나지 않도록 하고 클래딩 부분으로 굴절되어 소멸하도록 함으로서 입력단에 걸리는 부하를 줄일 수가 있게 된다. 구체적인 수치를 대입하여 검토하여 보면
Figure 112010082544996-utm00020
=1.46295이고
Figure 112010082544996-utm00021
=1.4585인 광섬유에서
Figure 112010082544996-utm00038
조건을 만족해야 한다.
결국 본 고안은 페룰내부에 상기 제1광섬유(120)와 제2광섬유(140)를 소정의 각도 또는 직각으로 연마하여 기존의 차단필터와 같은 기능을 하는 어댑터구조의 페룰을 적용한 차단필터가 제공된다.
본 고안의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 고안의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
1 차단필터 10 제1보조선
20 제2보조선 30 제3보조선
100 페룰 110 링
120 제1광섬유 121 코어
122 클래딩 123 피복
140 제2광섬유 160 코팅면
200 프레임 300 슬리브
400 후크 500 하우징

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 차단필터의 외관으로 리셉터클이 끼워지는 하우징과 리셉터클을 고정시키는 후크, 상기 하우징 내부에 삽입되는 슬리브, 페룰이 수용되는 프레임, 상기 슬리브와 연속되어 배치되는 페룰, 입력단과 연결되어 있고 상기 페룰의 내부로 삽입되는 제1광섬유, 출력단과 연결되고 상기 페룰내부에서 상기 제1광섬유와 본딩되어 결합되어 있고 상기 제1광섬유와 결합되는 단면이 코팅된 제2광섬유를 포함하며,
    상기 제1광섬유와 상기 제2광섬유를 페룰내에 고정시키기 위해서 에폭시를 바른상태로 페룰에 삽입하는 것을 특징으로 하는 어댑터구조의 페룰을 적용한 차단필터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2광섬유의 상기 제1광섬유와 본딩되어 결합하는 단면은 수직인 것을 특징으로 하는 어댑터구조의 페룰을 적용한 차단필터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2광섬유의 상기 제1광섬유와 본딩되어 결합하는 단면은 수직단면과 이루는 각도(θ)는 수학식2의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 어댑터구조의 페룰을 적용한 차단필터.
    <수학식2>
    Figure 112010082544996-utm00039

    여기서
    Figure 112010082544996-utm00024
    는 광섬유의 중심 코어에서의 굴절율이고,
    Figure 112010082544996-utm00025
    는 광섬유의 클래딩 부분의 굴절율을 나타낸다.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2광섬유의 코팅부분은 상기 제2광섬유의 단면에 차단을 원하는 파장을 반사시키는 박막코팅층을 증착시키는 것을 특징으로 하는 어댑터구조의 페룰을 적용한 차단필터.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 하우징은 SC(Subscriber Connector or Square Connector), ST(Straight Tip), FC(Fiber Transmission System Connector), LC(Lucent Connector), MTRJ(Mechanical Transferable Registered Jack), MU(Miniature Unit) 형식중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 어댑터 구조의 페룰을 적용한 차단필터.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05100117A (ja) * 1991-10-11 1993-04-23 Seiko Giken:Kk 光減衰素子およびその製造方法
JPH10177112A (ja) * 1996-12-17 1998-06-30 Tokai Rubber Ind Ltd フィルター付き光ファイバーおよびその製法

Patent Citations (2)

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