KR20130025885A - 광결합 구조, 광결합 구조의 조립 방법 - Google Patents

광결합 구조, 광결합 구조의 조립 방법 Download PDF

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Abstract

광파이버의 끝면이 렌즈에 밀어붙여지는 힘이 유지되는 광결합 구조를 제공한다. 본 발명의 광결합 구조는 렌즈 보디와 클램프로 구성된다. 렌즈 보디는 렌즈를 갖는 렌즈부와, 고정부로 이루어진다. 고정부는 광파이버가 밀어붙여졌을 때에 광파이버의 광축이 위치 결정되는 광파이버 가이드를 갖는다. 클램프는 위치 결정부, 누름 스프링, 유지부를 구비한다. 위치 결정부는 광파이버의 광축의 방향을 제외하고, 클램프의 위치를 정한다. 누름 스프링은 광파이버의 끝면과 법선방향이 일치하는 렌즈 보디의 면과 접촉하고, 당해 면의 법선방향의 반대로 당해 클램프가 이동했을 때에, 되돌리려고 하는 힘을 발생시킨다. 유지부는 당해 클램프의 광파이버를 밀어붙이는 부분에 형성되고, 광파이버가 렌즈로부터 떨어지는 방향으로 이동하지 않도록 유지한다.

Description

광결합 구조, 광결합 구조의 조립 방법{OPTOCOUPLER STRUCTURE, AND OPTOCOUPLER STRUCTURE ASSEMBLY METHOD}
본 발명은 렌즈와 광파이버를 광결합시키기 위한 광결합 구조와, 광결합 구조의 조립 방법에 관한 것이다.
렌즈와 광파이버를 광결합시키는 기술로서 접착제를 사용하는 방법이 있다. 이러한 기술의 하나로서, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 기술이 있다. 특허문헌 1에 기재된 기술은 렌즈 부재(렌즈+가이드홈)에 누름판을 사용하여 광파이버의 위치맞춤을 하고, 접착제로 고정하고 있다. 또한, 도 1a, 도 1b는 특허문헌 1의 도 1이며, 도 1a는 특허문헌 1에 개시된 광결합기의 사시도, 도 1b는 특허문헌 1에 도시된 광결합기의 단면도이다. 1A는 광결합기, 2A는 렌즈 부재, 3A는 렌즈 형성부, 4A는 파이버 유지부, 5A는 콜리메이터 렌즈, 6A는 파이버 가이드홈, 7은 누름 덮개, 8은 접착제, 20은 광파이버, 20a는 코어이다.
일본 특개 2007-41222호 공보
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그렇지만, 특허문헌 1 등의 접착제를 사용하는 방법의 대부분은, 렌즈와 광파이버의 끝면 사이에 간극이 생기기 쉽다. 예를 들면, 제조시에는 간극이 없었다고 해도, 광파이버를 렌즈에 밀어붙이는 힘이 없거나, 혹은, 밀어붙이는 힘을 유지할 수 없으므로, 온도변화에 의한 수축이 원인으로 간극이 생길 가능성이 있다. 또한 접착제를 사용하므로, 접착제를 경화시키는 처리나 그 처리를 위한 시간이 필요하게 된다. 따라서, 조립 공정이 복잡하게 된다.
본 발명의 목적은, 조립 공정이 간이하며, 광파이버의 끝면이 렌즈에 밀어붙여지는 힘이 제조 후에도 유지되는 광결합 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 광결합 구조는 렌즈 보디와 클램프로 구성된다. 렌즈 보디는 렌즈를 갖는 렌즈부와, 고정부로 이루어진다. 고정부는 렌즈부와 일체로 형성되고, 광파이버가 밀어붙여졌을 때에 광파이버의 광축을 렌즈의 소정의 위치에 위치 결정하는 광파이버 가이드를 갖는다. 클램프는 위치 결정부, 누름 스프링, 유지부를 구비한다. 위치 결정부는 광파이버의 광축 방향의 위치를 제외하고, 렌즈 보디에 대한 당해 클램프의 위치를 정한다. 누름 스프링은 광파이버의 끝면과 법선방향이 일치하는 렌즈 보디의 면과 접촉하고, 당해 면의 법선방향과 반대방향으로 당해 클램프가 이동했을 때에, 되돌리려고 하는 힘을 발생시킨다. 유지부는 당해 클램프의 광파이버를 밀어붙이는 부분에 형성되고, 광파이버가 렌즈로부터 떨어지는 방향으로 이동하지 않도록 유지한다. 유지부는 당해 클램프의 내측방향 또한 광파이버가 렌즈에 근접하는 방향으로 뻗은 발톱부이며, 선단이 광파이버를 광파이버 가이드로 밀어붙이는 위치에 있는 고정발톱으로 해도 된다. 또한 유지부는, 요철을 갖는 거친 면으로 해도 된다. 또한, 「면의 법선방향」이란 면을 형성하는 고체의 내측으로부터 외측을 향하는 방향을 의미하는 것으로 한다. 즉, 상기의 「법선방향이 일치하는」이란 광파이버의 끝면의 내측으로부터 외측으로 향하는 법선 벡터와, 렌즈 보디의 내측으로부터 외측으로 향하는 법선 벡터의 방향이 일치한다고 하는 의미이다. 또한 반대 방향이란 법선 벡터끼리의 방향이 반대라고 하는 의미이다.
본 발명의 광결합 구조에 의하면, 광파이버는 광축과 수직한 방향에 대해서는 광파이버 가이드와 유지부로 위치 결정된다. 또한 유지부가 광파이버를 상기 렌즈로부터 떨어지는 방향으로 이동하지 않도록 유지하고 있다. 따라서, 광파이버가 렌즈로부터 떨어지는 방향으로 이동하려고 하면, 클램프마다 이동하게 되므로, 누름 스프링이 되돌리려고 하는 힘을 발생시킨다. 또한 제조시에 광파이버가 렌즈를 누르도록 설정해 두면, 그 누르는 힘은 제조 후에도 유지된다. 또한 본 발명의 광결합 구조는 접착제를 사용하지 않아도 되므로, 조립 공정이 간단하다. 또한, 접착제를 부가적으로 사용하는 경우에도, 본 발명의 광결합 구조가 광파이버와 렌즈를 고정하므로, 접착제의 경화를 기다릴 필요가 없기 때문에, 조립 공정은 간단하다.
도 1a는 특허문헌 1에 개시된 광결합기의 사시도.
도 1b는 특허문헌 1에 개시된 광결합기의 단면도.
도 2는 실시예 1의 광결합 구조의 사시도.
도 3a는 실시예 1의 광결합 구조의 평면도.
도 3b는 실시예 1의 광결합 구조의 정면도.
도 3c는 실시예 1의 광결합 구조의 좌측면도.
도 4는 도 3a의 A-A선으로 잘랐을 때의 단면도.
도 5는 도 3c의 B-B선으로 잘랐을 때의 단면도.
도 6은 도 3a의 C-C선으로 잘랐을 때의 단면도이며, 광결합의 모습을 나타내는 도면.
도 7은 도 3a의 C-C선으로 잘랐을 때의 단면도이며, 다른 광결합의 모습을 나타내는 도면.
도 8a는 렌즈 보디(100)를 클램프(200)에 끼우는 과정을 도시하는 도면.
도 8b는 광파이버(501, 502)를 광결합 구조(10)에 삽입하는 과정을 도시하는 도면.
도 9a는 도 3a의 C-C선으로 잘랐을 때의 단면도이며, 광파이버(502)를 삽입하기 시작했을 때의 도면.
도 9b는 도 3a의 C-C선으로 잘랐을 때의 단면도이며, 광파이버(502)가 렌즈(112)에 접촉한 후에, 광파이버(502)를 더 눌렀을 때의 도면.
도 9c는 도 3a의 C-C선으로 잘랐을 때의 단면도이며, 클램프 고정 조정 기구(650)을 떼어낸 상태를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 광결합 구조의 조립 방법의 다른 예를 도시하는 도면.
도 11은 실시예 1 변형예의 광결합 구조의 사시도.
도 12a는 실시예 1 변형예의 광결합 구조의 평면도.
도 12b는 실시예 1 변형예의 광결합 구조의 정면도.
도 12c는 실시예 1 변형예의 광결합 구조의 좌측면도.
도 13은 실시예 2의 광결합 구조의 사시도.
도 14a는 실시예 2의 광결합 구조의 평면도.
도 14b는 실시예 2의 광결합 구조의 정면도.
도 14c는 실시예 2의 광결합 구조의 좌측면도.
도 15는 도 14a의 D-D선으로 잘랐을 때의 단면도.
도 16은 도 14c의 E-E선으로 잘랐을 때의 단면도.
도 17은 실시예 2 변형예의 광결합 구조의 사시도.
도 18은 도 17의 F-F선으로 잘랐을 때의 단면도.
도 19는 실시예 2 변형예의 클램프의 사시도.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 상세하게 설명한다. 또한, 동일한 기능을 갖는 구성부에는 동일한 부호를 붙이고, 중복 설명을 생략한다.
(실시예 1)
도 2는 실시예 1의 광결합 구조의 사시도이며, 도 3a, 도 3b, 도 3c는 실시예 1의 광결합 구조의 삼면도이다. 도 3a는 평면도, 도 3b는 정면도, 도 3c는 좌측면도이다. 도 4는 도 3a의 A-A선으로 잘랐을 때의 단면도, 도 5는 도 3c의 B-B선으로 잘랐을 때의 단면도이다. 도 6은 도 3a의 C-C선으로 잘랐을 때의 단면도이며, 광결합의 모습을 도시하는 도면이다. 도 7도 도 3a의 C-C선으로 잘랐을 때의 단면도이며, 다른 광결합의 모습을 도시하는 도면이다.
실시예 1의 광결합 구조는 2개의 광파이버를 렌즈에 물리적 접촉시킨다. 광결합 구조(10)는 렌즈 보디(100)와 클램프(200)로 구성된다. 렌즈 보디(100)는 렌즈(111, 112)를 갖는 렌즈부(110)와, 고정부(120)로 이루어진다. 이들 도면에 도시된 렌즈(111, 112)는 볼록 렌즈이다. 예를 들면, 렌즈의 광파이버와 접촉하는 면을 평평하게 하고, 광파이버의 끝면을 볼록 형상으로 해도 된다. 또한, 렌즈 보디(100) 전체, 혹은 적어도 렌즈부(110) 전체를 렌즈와 동일한 광학 재료로 형성한 경우, 렌즈의 범위는 명확하지는 않다. 그래서, 본 명세서 내에서의 렌즈는 렌즈부(110) 중에서 광이 통과할 가능성이 있는 범위를 의미하는 것으로 한다. 즉, 렌즈가 평볼록 렌즈인 경우에도, 볼록 부분만을 렌즈라고 부르는 것이 아니고, 평평한 부분부터 볼록 부분까지 사이 전체를 렌즈라고 부른다. 도 6 및 도 7의 점선으로 둘러싸인 부분이 렌즈에 상당한다. 도 6의 예에서는, 렌즈는 콜리메이트 기능을 가지고 있다. 또한 도 7의 예에서는, 렌즈는 집광 기능을 가지고 있다. 렌즈의 초점 거리 등의 광학 특성은 어떤 광결합으로 하고 싶은지에 따라, 적당히 설계하면 된다.
고정부(120)는 렌즈부(110)와 일체로 형성되고, 광파이버(501, 502)가 밀어붙어졌을 때에 광파이버(501, 502)의 광축이 렌즈(111, 112)의 소정의 위치에 위치 결정되는 광파이버 가이드(121, 122)를 갖는다. 구체적으로는, 각 광파이버 가이드(121(122))는 광파이버(501(502))가 배치되는 홈을 형성하는 2개의 가이드면(123, 124(125, 126))으로 이루어진다. 그리고, 광파이버(501(502))가 2개의 가이드면(123, 124(125, 126))의 양쪽으로 밀어붙여짐으로써 광파이버(501(502))의 광축이 위치 결정된다.
클램프(200)는 위치 결정부(210), 누름 스프링(220), 고정발톱(230)을 구비한다. 위치 결정부(210)는, 광파이버(501, 502)의 광축의 방향을 제외하고, 렌즈 보디(100)에 대한 클램프(200)의 위치를 정한다. 예를 들면, 위치 결정부(210)는 탄성을 갖고, 광파이버 가이드(121, 122) 이외의 상호 법선방향이 상이한 3개 이상의 고정부(120)의 면과 접촉시키면 된다. 도 4의 예에서는, 3개의 접촉부(211, 212, 213)가 고정부(120)의 상호 법선방향이 상이한 3개의 면과 접촉하고 있다. 법선방향이란 면의 법선과 평행한 방향이므로 일반적으로는 2개의 방향이 있을 수 있지만, 본 명세서 중에서는, 「면의 법선방향」이란 면을 형성하는 고체의 내측으로부터 외측을 향하는 방향을 의미하는 것으로 한다.
도 2～5에 도시한 광결합 구조의 예를 표현을 바꾸어 설명하면, 고정부(120)의 광파이버의 광축과 수직한 면으로 자른 단면(도 4에 도시한 단면)이 직사각형에 V형의 홈이 부가된 형상이다. 이 V형의 홈이 광파이버 가이드(121, 122)이다. 그리고, 위치 결정부(210)는 탄성을 갖고, V형의 홈을 제외한 고정부(120)의 상호 법선방향이 상이한 3개 이상의 면과 접촉하고 있다.
누름 스프링(220)은 광파이버(501, 502)의 끝면과 법선방향이 일치하는 렌즈 보디(100)의 면과 접촉하고, 당해 면의 법선방향과 반대방향으로 클램프(200)가 이동했을 때, 되돌리려고 하는 힘을 발생시킨다. 즉, 누름 스프링(220)은 광파이버(501, 502)가 렌즈(111, 112)로부터 떨어지는 방향으로 이동하지 않도록 클램프(200)를 구속하고 있다. 고정발톱(230)은 클램프(200)의 내측방향이고 또한 광파이버(501, 502)가 렌즈(111, 112)에 근접하는 방향으로 뻗은 발톱부이며, 선단이 광파이버(501, 502)를 광파이버 가이드(121, 122)에 밀어붙이는 위치에 있다. 즉, 고정발톱(230)은 광파이버 가이드(121, 122)에 광파이버(501, 502)를 밀어붙임과 아울러, 광파이버(501, 502)가 렌즈(111, 112)로부터 벗어나는 방향으로 이동하지 않도록 구속하고 있다.
이와 같이, 누름 스프링(220)과 고정발톱(230)에 의해, 광파이버(501, 502)를 렌즈(111, 112)에 억누른 상태가 유지된다. 또한 제조시에 누름 스프링(220)에 되돌리려고 하는 힘을 어느 정도 부여해 두는지에 따라, 광파이버(501, 502)를 렌즈(111, 112)에 억누르는 힘을 조정할 수 있다. 또한, 누름 스프링(220)의 스프링 정수와 변위 가능한 범위는, 광결합 구조(10)를 사용하는 환경에 기초하여 온도변화나 가해지는 진동을 검토하고, 항상 목표값 이상의 억누르는 힘을 유지할 수 있게 설계하면 된다.
본 발명의 광결합 구조에 의하면, 광파이버(501, 502)는 광축과 수직한 방향에 대해서는 광파이버 가이드(121, 122)와 고정발톱(230)으로 위치 결정된다. 또한 고정발톱(230)이 광파이버(501, 502)가 렌즈(111, 112)에 근접하는 방향으로 뻗어 있다. 따라서, 광파이버(501, 502)가 렌즈(111, 112)로부터 떨어지는 방향으로 이동하려고 하면, 클램프(200)마다 이동하게 되므로, 누름 스프링이 되돌리려고 하는 힘을 발생시킨다. 또한 제조시에 광파이버(501, 502)가 렌즈(111, 112)를 누르도록 설정해 두면, 그 누르는 힘은 제조 후에도 유지된다. 또한 본 발명의 광결합 구조는 접착제를 사용할 필요가 없기 때문에, 조립 공정이 간단하다. 또한, 예를 들면, 조립 공정의 최후에 부가적으로 접착제를 사용해도 상관없다. 이 경우도, 본 발명의 광결합 구조에 의해 광파이버(501, 502)와 렌즈(111, 112)는 고정되어 있으므로, 접착제가 굳어질 때까지 광파이버(501, 502)와 렌즈(111, 112)를 고정해 두는 것과 같은 처리는 불필요하다.
[조립 방법 1]
도 8a, 도 8b와 도 9a, 도 9b, 도 9c에 실시예 1의 광결합 구조의 조립 방법의 예를 도시한다. 도 8a는 렌즈 보디(100)를 클램프(200)에 끼우는 과정을 도시하고 있다. 클램프(200)가 탄성을 갖는 경우에는, 고정발톱(230) 부근을 벌리면서 렌즈 보디(100)를 끼우면 된다. 도 8b는 광파이버(501, 502)를 광결합 구조(10)에 삽입하는 과정을 도시하고 있다. 이 과정에서는, 예를 들면, 클램프 고정 조정 기구(650)로 클램프(200)를 고정하고, 광파이버(501, 502)를 삽입하면 된다. 도 9a, 도 9b, 도9c는 광파이버를 삽입하는 과정을 상세하게 도시한 것으로, 도 3a의 C-C선에서의 단면을 도시하고 있다. 도 9a는 광파이버(502)를 삽입하기 시작했을 때의 도면이다. 도 9b는 광파이버(502)가 렌즈(112)에 접촉한 후에, 광파이버(502)를 더 눌렀을 때의 도면이다. 클램프 고정 조정 기구(650)는 클램프(200)를 고정하고 있지만, 렌즈 보디(100)는 고정하고 있지 않다. 따라서, 렌즈 보디(100)는 광파이버(502)에 밀려서 도면의 우측방향으로 이동하여, 누름 스프링(220)에는 되돌리려고 하는 힘이 발생한다. 도 9c는 클램프 고정 조정 기구(650)를 떼어낸 상태를 도시하고 있다. 누름 스프링(220)은 렌즈 보디(100)와 광파이버(502)를 되돌리려고 하지만, 고정발톱(230)이 광파이버(502)가 좌측으로 이동하는 것을 막고 있다. 따라서, 광파이버(502)의 끝면(508)이 렌즈(112)에 밀어붙여진 상태가 된다.
[조립 방법 2]
도 10에 실시예 1의 광결합 구조의 조립 방법의 다른 예를 도시한다. 이 조립 방법에서는, 클램프(200)는 누름 스프링(220)과 반대측의 일부가 후프재(280)에 접속되어 있다. 클램프(200)는 접착제 등을 사용하여 후프재(280)와 접속해도 되고, 프레스 가공에 의해 클램프(200)와 후프재(280)를 일체로 제조해도 된다. 그리고, 후프재(280)를 사용하여 클램프(200)를 이동시키면서 광결합 구조를 조립한다. 우선, 어떤 위치에서 렌즈 보디(100)를 클램프(200)에 끼운다(S110: 부착 과정). 다음 위치에서는, 광파이버(501, 502)를 삽입한다(S120: 삽입 과정). 또한, 광파이버(501, 502)는, 도 9b와 동일하도록 렌즈(111, 112)와 접촉한 후에도 소정의 힘으로, 혹은 소정의 위치까지 밀어 넣는다. 소정의 힘으로 밀어 넣기로 할지, 소정의 위치까지 밀어 넣기로 할지는 제조상의 조건으로부터 적당하게 정하면 된다. 조립 방법 1에서는, 클램프 고정 조정 기구(650)가 클램프(200)를 고정하고 있었지만, 조립 방법 2에서는 후프재(280)가 클램프(200)를 고정하는 역할을 수행한다. 광파이버(501, 502)를 누르는 힘을 해제해도, 누름 스프링(220)과 고정발톱(230)에 의해, 광파이버(501, 502)의 끝면이 렌즈(111, 112)를 밀어붙이는 힘은 유지된다. 그리고, 다음 위치에서는, 클램프(200)와 후프재(280)를 접속하고 있는 부분을 절단하고, 클램프(200)를 후프재(280)로부터 떼어낸다(S130: 절단 과정). 이러한 조립 방법이라면, 소형의 광결합 구조이어도 조립하기 쉽고, 흐름 작업에 의해 조립할 수 있으므로 효율적이다.
[변형예]
도 11은 실시예 1 변형예의 광결합 구조의 사시도이며, 도 12a, 도 12b, 도 12c는 실시예 1 변형예의 광결합 구조의 삼면도이다. 도 12a는 평면도, 도 12b는 정면도, 도 12c는 좌측면도이다. 본 변형예의 광결합 구조는, 1개의 광파이버를 렌즈에 물리적 접촉시킨다. 광결합 구조(30)는 렌즈 보디(300)와 클램프(400)로 구성된다. 렌즈 보디(300)는 렌즈(311)를 갖는 렌즈부(310)와, 고정부(320)로 이루어진다. 또한, 렌즈의 구조나 범위에 관한 개념은 실시예 1과 동일하다.
고정부(320)는 렌즈부(310)와 일체로 형성되고, 광파이버(503)가 밀어붙여졌을 때에 광파이버(503)의 광축을 렌즈(311)의 소정의 위치에 위치 결정하는 광파이버 가이드(321)를 갖는다. 구체적으로는, 실시예 1과 같이, 광파이버 가이드(321)는 광파이버(503)가 배치되는 홈을 형성하는 2개의 가이드면(도시하지 않음)으로 이루어지고, 광파이버(503)가 2개의 가이드면의 양쪽에 밀어붙여짐으로써 광파이버(503)의 광축이 위치 결정된다.
클램프(400)는 위치 결정부(410), 누름 스프링(420), 고정발톱(430)을 구비한다. 위치 결정부(410)는, 광파이버(503)의 광축의 방향을 제외하고, 렌즈 보디(300)에 대한 클램프(400)의 위치를 정한다. 예를 들면, 실시예 1과 같이, 위치 결정부(410)는, 탄성을 갖고, 광파이버 가이드(321) 이외의 상호 법선방향이 상이한 3개 이상의 고정부(320)의 면과 접촉한다.
누름 스프링(420)은 광파이버(503)의 끝면과 법선방향이 일치하는 렌즈 보디(300)의 면과 접촉하고, 당해 면의 법선방향과 반대방향으로 클램프(400)가 이동했을 때에, 되돌리려고 하는 힘을 발생시킨다. 즉, 누름 스프링(420)은, 광파이버(503)가 렌즈(311)로부터 벗어나는 방향으로 이동하지 않도록, 클램프(400)를 구속하고 있다. 고정발톱(430)은 클램프(400)의 내측방향이고 또한 광파이버(503)가 렌즈(311)에 근접하는 방향으로 뻗은 발톱부이며, 선단이 광파이버(503)를 광파이버 가이드(321)에 밀어붙이는 위치에 있다. 즉, 고정발톱(430)은, 광파이버 가이드(321)에 광파이버(503)를 밀어붙임과 아울러, 광파이버(503)가 렌즈(311)로부터 벗어나는 방향으로 이동하지 않도록, 광파이버(503)를 구속하고 있다.
본 변형예의 광결합 구조는 이러한 구조므로, 실시예 1과 동일한 효과가 얻어진다. 또한 실시예 1에서 제시한 조립 방법 1, 조립 방법 2의 어느 방법도 사용할 수 있다.
(실시예 2)
도 13은 실시예 2의 광결합 구조의 사시도이며, 도 14a, 도 14b, 도 14c는 실시예 2의 광결합 구조의 삼면도이다. 도 14a는 평면도, 도 14b는 정면도, 도 14c는 좌측면도이다. 도 15는 도 14a의 D-D선으로 잘랐을 때의 단면도, 도 16은 도 14c의 E-E선으로 잘랐을 때의 단면도이다.
실시예 2의 광결합 구조는 2개의 광파이버를 렌즈에 물리적 접촉시킨다. 광결합 구조(70)는 렌즈 보디(700)와 클램프(800)로 구성된다. 렌즈 보디(700)는 렌즈(711, 712)를 갖는 렌즈부(710)와, 고정부(720)로 이루어진다. 렌즈(711, 712)의 구조, 기능 등은 실시예 1의 렌즈(111, 112)와 동일하며, 광학 특성은 어떤 광결합으로 하고 싶은지에 따라, 적당히 설계하면 된다.
고정부(720)는 렌즈부(710)와 일체로 형성되고, 광파이버(505, 506)가 밀어붙여졌을 때에 광파이버(505, 506)의 광축이 렌즈(711, 712)의 소정의 위치에 위치 결정되는 광파이버 가이드(721, 722)를 갖는다. 구체적으로는, 각 광파이버 가이드(721(722))는 광파이버(505(506))가 배치되는 홈을 형성하는 2개의 가이드면(723, 724(725, 726))으로 이루어진다. 그리고, 광파이버(505(506))가 2개의 가이드면(723, 724(725, 726))의 양쪽에 밀어붙여짐으로써, 광파이버(505(506))의 광축이 위치 결정된다.
클램프(800)는 위치 결정부(810), 누름 스프링(820), 고정발톱(830)을 구비한다. 위치 결정부(810)는 광파이버(505, 506)의 광축의 방향을 제외하고, 렌즈 보디(700)에 대한 클램프(800)의 위치를 정한다.
도 13～16에 도시한 광결합 구조의 예를 표현을 바꾸어 설명한다. 고정부(720)는 광파이버의 광축과 수직한 면으로 자른 단면(도 15에 도시한 단면)이 직사각형에 당해 직사각형의 2개의 대향하는 변에 각각 V형의 홈이 부가된 형상이다. 이 V형의 홈이 광파이버 가이드(721, 722)이다. 그리고, 고정발톱(830)은 고정부(720)를 사이에 끼도록 2개의 광파이버(505, 506)를 밀어붙임으로써 광파이버(505, 506)를 광파이버 가이드(721, 722)에 밀어붙인다. 위치 결정부(810)는, 탄성을 갖고, 적어도 고정부(720)의 V형의 홈이 없는 면의 일방과 접촉하고 있다. 또한, 고정부(720)의 V형의 홈이 없는 면의 양쪽과 접촉해도 된다.
누름 스프링(820)은 광파이버(505, 506)의 끝면과 법선방향이 일치하는 렌즈 보디(700)의 면과 접촉하고, 당해 면의 법선방향과 반대방향으로 클램프(800)가 이동했을 때에, 되돌리려고 하는 힘을 발생시킨다. 즉, 누름 스프링(820)은 광파이버(505, 506)가 렌즈(711, 712)로부터 벗어나는 방향으로 이동하지 않도록 클램프(800)를 구속하고 있다. 고정발톱(830)은 클램프(800)의 내측방향이고 또한 광파이버(505, 506)가 렌즈(711, 712)에 근접하는 방향으로 뻗은 발톱부이며, 선단이 광파이버(505, 506)를 광파이버 가이드(721, 722)에 밀어붙이는 위치에 있다. 즉, 고정발톱(830)은, 광파이버 가이드(721, 722)에 광파이버(505, 506)를 밀어붙임과 아울러, 광파이버(505, 506)가 렌즈(711, 712)로부터 벗어나는 방향으로 이동하지 않도록, 광파이버(505, 506)를 구속하고 있다.
이와 같이, 누름 스프링(820)과 고정발톱(830)에 의해, 광파이버(505, 506)를 렌즈(711, 712)에 억압한 상태가 유지된다. 또한 제조시에 누름 스프링(820)에 되돌리려고 하는 힘을 어느 정도 부여해 둘지에 따라, 광파이버(505, 506)를 렌즈(711, 712)에 밀어붙이는 힘을 조정할 수 있다. 또한, 누름 스프링(820)의 스프링 정수와 변위 가능한 범위는 광결합 구조(70)를 사용하는 환경에 기초하여 온도 변화나 가해지는 진동을 검토하여, 항상 목표값 이상의 밀어붙이는 힘을 유지할 수 있도록 설계하면 된다. 또한 실시예 1에서 제시한 조립 방법 1, 조립 방법 2의 어느 방법에서도 사용할 수 있다.
본 실시예의 광결합 구조에 의하면, 광파이버(505, 506)는 광축과 수직한 방향에 대해서는, 광파이버 가이드(721, 722)와 고정발톱(830)으로 위치 결정된다. 또한 고정발톱(830)이 광파이버(505, 506)가 렌즈(711, 712)에 근접하는 방향으로 뻗어 있으므로, 광파이버(505, 506)가 렌즈(711, 712)로부터 떨어지는 방향으로 이동하려고 하면, 클램프(800)마다 이동하게 된다. 그리고, 클램프(800)가 이동하려고 하면, 누름 스프링(820)이 되돌리려고 하는 힘을 발생시킨다. 따라서, 제조시에 광파이버(505, 506)가 렌즈(711, 712)를 누르도록 설정해 두면, 그 누르는 힘은 제조 후에도 유지된다. 또한 본 발명의 광결합 구조는, 접착제를 사용할 필요가 없으므로, 조립 공정이 간단하다. 또한, 후프재를 사용할 수도 있으므로, 간단하고 또한 효율적으로 조립할 수 있다. 또한, 예를 들면, 조립 공정의 최후에 부가적으로 접착제를 사용해도 상관없다. 이 경우도, 본 발명의 광결합 구조에 의해 광파이버(505, 506)와 렌즈(711, 712)는 고정되어 있으므로, 접착제가 굳어질 때까지 광파이버(505, 506)와 렌즈(711, 712)를 고정해 두는 것 같은 처리는 불필요하다.
[변형예]
도 17은 실시예 2 변형예의 광결합 구조의 사시도, 도 18은 도 17의 F-F선으로 잘랐을 때의 단면도, 도 19는 실시예 2 변형예의 클램프의 사시도이다. 본 변형예의 광결합 구조(90)는 클램프의 고정발톱(830)을 거친면(840)으로 변경한 점이 실시예 2와 다르다. 즉, 렌즈 보디(700)는 실시예 2와 동일하다. 그리고, 클램프(900)는 위치 결정부(810), 누름 스프링(820), 거친면(840)을 구비한다. 거친면(840)은 클램프(900)의 광파이버(505, 506)를 밀어붙이는 부분(바꿔 말하면, 광파이버 가이드(721, 722)와 대향하는 부분)에 형성되고, 광파이버(505, 506)가 렌즈(711, 712)로부터 벗어나는 방향으로 이동하지 않도록 유지하는 요철을 갖는 면이다. 거친면(840)은 샌드 블라스트나 화학적 에칭에 의해 클램프(900)에 형성하면 된다. 거친면(840)은 요철을 가지므로, 광파이버(505, 506)와의 사이의 마찰계수가 커진다. 그리고, 클램프(900)가 광파이버(505, 506)를 밀어붙이는 힘에 의해 충분한 마찰력이 생기도록 하면, 광파이버(505, 506)를 렌즈(711, 712)에 밀어붙인 상태를 유지할 수 있다.
또한, 광결합 구조(90)의 조립에서는, 광파이버(505, 506)를 삽입할 때에, 클램프(900)를 벌려서 거친면(840)이 광파이버(505, 506)에 접촉하지 않도록 하고, 삽입한 후에 접촉하는 상태로 하지 않으면 안 된다. 예를 들면, 실시예 1에서 도 10을 사용하여 설명한 조립 방법의 경우, 삽입 과정(S120)은 다음과 같이 된다. 거친면(840)이 광파이버(505, 506)에 접촉하지 않도록 클램프(900)를 벌린 상태에서, 광파이버 가이드(721, 722)에 광파이버(505, 506)를 삽입하고, 광파이버(505, 506)로 렌즈(711, 712)를 미리 정한 힘으로, 혹은 미리 정한 위치까지 누른다. 그리고, 거친면(840)이 광파이버(505, 506)에 접촉하도록, 클램프(900)를 벌린 상태를 해제한다(S120').
본 변형예는 실시예 1에도 적용할 수 있다. 본 변형예의 경우, 조립하는 방법은 실시예 2에 비교하면 다소 복잡하게 되지만, 동일한 효과가 얻어지고, 클램프(900)의 구조는 간단하게 된다.
상위 개념의 추출
실시예 2와 실시예 2 변형예는 클램프(800, 900)의 고정발톱(830)과 거친면(840)이 다르지만, 어느쪽도 클램프(800, 900)의 광파이버(505, 506)를 밀어붙이는 부분에 형성되어 있는 것, 광파이버(505, 506)가 렌즈(711, 712)로부터 떨어지는 방향으로 이동하지 않도록 유지하는 것은 공통되고 있다. 따라서, 클램프(800, 900)는 위치 결정부, 누름 스프링, 유지부를 구비하면 되고, 위치 결정부는, 광파이버(505, 506)의 광축의 방향을 제외하고, 렌즈 보디(700)에 대한 당해 클램프(800, 900)의 위치를 정한다. 누름 스프링(820)은, 광파이버(505, 506)의 끝면과 법선방향이 일치하는 렌즈 보디(700)의 면과 접촉하고, 당해 면의 법선방향의 반대방향으로 당해 클램프(800, 900)가 이동했을 때에, 되돌리려고 하는 힘을 발생시킨다. 유지부는 당해 클램프(800, 900)의 광파이버(505, 506)를 밀어붙이는 부분에 형성되고, 광파이버(505, 506)가 렌즈(711, 712)로부터 벗어나는 방향으로 이동하지 않도록 유지하면 된다. 이러한 클램프(800, 900)라면, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
(산업상의 이용가능성)
본 발명은 광파이버와 광학 소자를 광결합시킬 때에 이용할 수 있다.
10, 30, 70, 90 광결합 구조
100, 300, 700 렌즈 보디
110, 310, 710 렌즈부
111, 112, 311, 711, 712 렌즈
120, 320, 720 고정부
121, 122, 321, 721, 722 광파이버 가이드
123, 124, 125, 126, 723, 724, 725, 726 가이드면
200, 400, 800, 900 클램프
210, 410, 810 위치 결정부
211, 212, 213 접촉부
220, 420, 820 누름 스프링
230, 430, 830 고정발톱
280 후프재
501, 502, 503, 505, 506 광파이버
650 클램프 고정 조정 기구
840 거친면

Claims (9)

  1. 렌즈와 광파이버의 끝면을 접촉시킨 상태에서 고정하는 광결합 구조로서,
    렌즈 보디와 클램프로 구성되고,
    상기 렌즈 보디는
    상기 렌즈를 갖는 렌즈부와,
    상기 렌즈부와 일체로 형성되고, 상기 광파이버가 밀어붙여졌을 때에 상기 광파이버의 광축을 상기 렌즈의 소정의 위치에 위치 결정하는 광파이버 가이드를 갖는 고정부,
    를 구비하고,
    상기 클램프는,
    상기 광파이버의 광축방향의 위치를 제외하고, 상기 렌즈 보디에 대한 당해 클램프의 위치를 정하는 위치 결정부와,
    상기 광파이버의 끝면과 법선방향이 일치하는 상기 렌즈 보디의 면과 접촉하고, 당해 면의 법선방향의 반대방향에 당해 클램프가 이동했을 때에, 되돌리려고 하는 힘을 발생시키는 누름 스프링과,
    당해 클램프의 상기 광파이버를 밀어붙이는 부분에 형성된 상기 광파이버가 상기 렌즈로부터 떨어지는 방향으로 이동하지 않도록 유지하는 유지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광결합 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지부는 당해 클램프의 내측방향이고 또한 상기 광파이버가 상기 렌즈에 근접하는 방향으로 뻗는 발톱부이며, 선단이 상기 광파이버를 상기 광파이버 가이드에 밀어붙이는 위치에 있는 고정발톱인 것을 특징으로 하는 광결합 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지부는 요철을 갖는 거친 면인 것을 특징으로 하는 광결합 구조.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 광결합 구조로서,
    1개의 상기 광파이버 가이드는 상기 광파이버가 배치되는 홈을 형성하는 2개의 가이드면으로 이루어지고, 상기 광파이버가 2개의 상기 가이드면의 양쪽에 밀어붙여짐으로써 상기 광파이버의 광축이 위치 결정되는 것을 특징으로 하는 광결합 구조.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정부의 상기 광파이버의 광축과 수직한 면으로 자른 단면이 직사각형에 V형의 홈이 부가된 형상이며,
    상기 V형의 홈이 상기 광파이버 가이드이며,
    상기 위치 결정부는 탄성을 갖고, 상기 V형의 홈을 제외한 상기 고정부의 상호 법선방향이 상이한 3개 이상의 면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 광결합 구조.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈 보디는 2개의 렌즈와 2개의 광파이버 가이드를 갖는 것을 특징으로 하는 광결합 구조.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈 보디는 2개의 렌즈와 2개의 광파이버 가이드를 갖고,
    상기 고정부의 상기 광파이버의 광축과 수직한 면으로 자른 단면이 직사각형에 당해 직사각형의 2개의 대향하는 변에 각각 V형의 홈이 부가된 형상이고,
    상기 V형의 홈이 상기 광파이버 가이드이고,
    상기 유지부는 상기 고정부를 사이에 끼도록 2개의 광파이버를 밀어붙이고,
    상기 위치 결정부는 탄성을 갖고, 상기 고정부의 상기 V형의 홈이 없는 면의 적어도 어느 한쪽과 접촉하는 것을 특징으로 하는 광결합 구조.
  8. 제 2 항에 기재된 광결합 구조의 조립방법으로서,
    후프재에 상기 누름 스프링과 반대측의 일부가 접속된 상기 클램프에 상기 렌즈 보디를 끼우는 부착 과정과,
    상기 광파이버 가이드에 광파이버를 삽입하고, 당해 광파이버로 상기 렌즈를 미리 정한 힘으로, 혹은 미리 정한 위치까지 누르는 삽입 과정과,
    상기 후프재로부터 상기 클램프를 떼어내는 절단 과정을 갖는 것을 특징으로 하는 광결합 구조의 조립 방법.
  9. 제 3 항에 기재된 광결합 구조의 조립 방법으로서,
    후프재에 상기 누름 스프링과 반대측의 일부가 접속된 상기 클램프에 상기 렌즈 보디를 끼우는 부착 과정과,
    상기 거친면이 상기 광파이버에 접촉하지 않도록 상기 클램프를 벌린 상태에서, 상기 광파이버 가이드에 광파이버를 삽입하고, 당해 광파이버로 상기 렌즈를 미리 정한 힘으로, 혹은 미리 정한 위치까지 누르고, 상기 거친면이 상기 광파이버에 접촉하도록 상기 클램프를 벌린 상태를 해제하는 삽입 과정과,
    상기 후프재로부터 상기 클램프를 떼어내는 절단 과정을 갖는 것을 특징으로 하는 광결합 구조의 조립 방법.
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