KR20140146647A - 통합형 광학 요소를 갖는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체 - Google Patents

통합형 광학 요소를 갖는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체 Download PDF

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KR20140146647A
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수허 리
로버트 라이언 밸런스
마이클 케이. 바노스키
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나노프리시젼 프로덕츠 인코포레이션
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Abstract

밀폐식 광섬유 정렬 조립체는 광섬유의 단부 섹션을 수용하는 복수의 홈(34)을 갖는 페룰 부분(40)을 포함하며, 홈은 페룰 부분에 대한 단부 섹션의 위치 및 배향을 규정한다. 상기 조립체는 광섬유의 입력/출력을 옵토-전자 모듈 내 옵토-전자 장치에 결합하기 위한 통합형 광학 요소를 포함한다. 광학 요소는 구조화된 반사 표면의 형태를 가질 수 있다. 광섬유의 단부는 구조화된 반사 표면까지 규정된 거리에 있고, 구조화된 반사 표면과 정렬된다. 구조화된 반사 표면 및 섬유 정렬 홈은 스탬핑에 의해 형성될 수 있다.

Description

통합형 광학 요소를 갖는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체{HERMETIC OPTICAL FIBER ALIGNMENT ASSEMBLY HAVING INTEGRATED OPTICAL ELEMENT}
우선권 주장
본 출원은 2012년 4월 11일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/623,027호 및 2012년 9월 10일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/699,125호의 우선권을 주장한다. 또한, 본 출원은 2012년 3월 5일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/606,885호의 우선권을 주장하는 2013년 3월 5일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/786,448호의 우선권을 주장함과 동시에 이의 일부계속출원이다. 이들 출원은 이들 출원이 본 명세서에 완전히 개시되어 있는 듯이 전체적으로 참고로 포함된다. 이하 언급되는 모든 공보는 이들 공보가 본 명세서에 완전히 개시되어 있는 듯이 전체적으로 참고로 포함된다.
발명의 분야
본 출원은 광섬유 페룰 구조체, 특히 광섬유를 정렬시키기 위한 페룰을 포함하는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체에 관한 것이다.
현대의 데이터 전송을 위한 (예를 들어, 고화질 영상 데이터를 위한) 증가하는 대역폭 필요조건을 고려할 때, 데이터 통신을 위한 광섬유 신호 전송이 일반화되어 있다. 광신호는 광섬유 및 관련 커넥터와 스위치의 네트워크를 통해, 광섬유에 의해 전송된다. 주어진 물리적 크기/공간에 대해, 광섬유는 구리 와이어에 비해 현저하게 높은 대역폭 데이터 전송 능력 및 낮은 신호 손실을 나타낸다.
광섬유 신호 전송에 있어서, 광신호와 전기신호 사이의 전환은 광섬유의 종결 단부를 지나 발생한다. 구체적으로, 광섬유의 출력 단부에서, 광섬유로부터의 광이 변환 수신기에 의해 검출되고, 하류측에서의 추가적인 데이터 처리를 위해 전기신호로 전환된다(즉, 광학적인 형태로부터 전기적인 형태로의 전환). 광섬유의 입력 단부에서, 전기신호는 변환 송신기에 의해 광섬유 내로 입력되는 광으로 전환된다(즉, 전기적인 형태로부터 광학적인 형태로의 전환).
옵토-전자 장치(수신기와 송신기, 및 관련된 광학 요소 및 전자 하드웨어)는 옵토-전자 모듈 또는 패키지에 포함된다. 광섬유는 하우징 벽에 제공되는 개구를 통해 옵토-전자 모듈의 하우징 외부로부터 유입된다. 광섬유의 단부는 하우징 내에 보유지지되는 옵토-전자 장치에 광학적으로 결합된다. 도통 요소가 광섬유의 벽 개구를 통과하는 부분을 지지한다. 다양한 응용에 대해, 구성요소를 부식을 일으키는 매체, 습기 등으로부터 보호하기 위해, 옵토-전자 모듈의 하우징 내에 옵토-전자 장치를 밀폐식으로 밀봉하는 것이 바람직하다. 옵토-전자 모듈의 패키지는 전체로서 밀폐식으로 밀봉되어야 하기 때문에, 도통(feedthrough) 요소는 옵토-전자 모듈 하우징 내 전자-광학 구성요소가 환경으로부터 신뢰할 수 있게 연속적으로 보호되도록, 밀폐식으로 밀봉되어야 한다.
따라서, 밀폐식 도통은 광섬유의 일부 섹션이 통과하는 넓은 간격을 갖는 원통형 슬리브의 형태를 갖는다. 광섬유는 슬리브를 지나 옵토-전자 모듈 내로 연장된다. 광섬유의 단부는 내부에 제공되는 옵토-전자 장치와 정렬되는 (슬리브와는 별개인) 페룰에서 종결된다. 에폭시와 같은 밀봉 재료가 광섬유와 슬리브의 내벽 사이의 간격 공간을 밀봉하도록 적용된다. 슬리브는 옵토-전자 모듈 하우징의 개구 내로 삽입되고, 개구는 전형적으로, 슬리브의 외벽을 하우징에 납땜함으로써 밀봉된다. 슬리브의 외벽은 납땜을 용이하게 하고 내식성을 개선하기 위해 금 도금될 수 있다.
슬리브와 광섬유 사이의 넓은 간격 및 이러한 간격을 밀봉하기 위한 에폭시의 사용(즉, 외측 섬유 벽과 슬리브의 내벽 사이의 에폭시 층)을 고려할 때, 슬리브는 슬리브에 대해 임의의 위치적 정렬 상태로 광섬유를 지지하지 않는다. 밀봉 재료가 내부에 보유지지된 광섬유의 섹션에 대한 응력 및 스트레인 완화를 제공하고, 취급 동안 취성 섬유는 쉽게 부서지지 않는다. 슬리브는 본질적으로, 옵토-전자 모듈 하우징에 밀봉되고 슬리브 내 밀폐식 시일에서 광섬유를 통과하는 그로밋 또는 도관으로서 작용한다. 후술하는 바와 같이, 광섬유의 단부는 페룰에 의해 허용 가능한 공차 내로 옵토-전자 장치에 정렬될 필요가 있다.
옵토-전자 모듈 내 옵토-전자 장치에 광섬유의 입력/출력을 광학적으로 결합하기 위해, 렌즈 및 미러와 같은 광학 요소가 광원(예를 들어, 레이저)으로부터의 광을 광섬유의 입력 단부 내로 시준 및/또는 초점화하는데, 그리고 광섬유의 출력 단부로부터의 광을 수신기로 시준 및/또는 초점화하는데 필요하다. 허용 가능한 신호 레벨을 달성하기 위해, 광섬유의 단부는 광섬유가 송신기 및 수신기에 대해 지지된 광학 요소에 정밀하게 정렬되도록, 송신기 및 수신기에 높은 공차로 정밀하게 정렬되어야 한다. 과거, 허용 가능한 공차로 필요한 광학적 정렬을 달성하기 위해 요구되는 내측 광학 요소 및 구조체를 고려할 때, 밀폐식으로 밀봉된 옵토-전자 모듈 하우징 내에 연결 포트를 포함하는 결합 구조체가 제공되며, 광섬유의 단부가 종결되는 페룰이 상기 옵토-전자 모듈 하우징에 결합된다. 따라서, 송신기 및 수신기, 그리고 관련된 광학 요소 및 연결 구조체는 일반적으로 부피가 커서 상당한 공간을 차지하며, 이로써 이들은 작은 전자 장치에서의 사용에 적합하지 않게 된다. 지금까지, 송신기 및 수신기를 포함하는 옵토-전자 모듈은 일반적으로, 주어진 포트 개수에 대해 매우 고가이고 비교적 크기가 컸다. 광섬유가 취성임을 고려하면, 광섬유는 옵토-전자 모듈 내 결합 구조체에 대한 물리적 연결 동안 및 상기 연결 후에, 그리고 도통 슬리브에서의 파손을 방지하기 위해 주의 깊게 취급되어야 한다. 광섬유 파손의 경우, 밀폐식 광섬유 도통부가 납땜되는 전체 옵토-전자 모듈을 교체하는 것이 산업계 관례였다. 송신기 및 수신기에 대한 광섬유의 연결 및 광학적 정렬이 조립되어야 하고, 구성요소들은 초미세 정밀도로 제조되어야 하며, 완전 자동화 고속 공정으로 생산되어 경제적일 수 있어야 한다.
기존의 광섬유 데이터 전송의 전술한 결점들은 다중-채널 섬유 전송에 있어 악화된다.
OZ 옵틱스 엘티디(OZ Optics Ltd)에서는 슬리브를 통과하는 다중 광섬유를 갖는 유리 솔더를 구비한 다중-섬유 밀폐식 밀봉가능한 패치코드를 생산하는데, 이의 광섬유는 슬리브를 지나 연장되고, 광섬유의 단부들은 슬리브와는 별개인 정렬 페룰 내에 보유지지된다. OZ 옵틱스 엘티디에서는 또한, 광섬유가 금속으로 코팅된 금속 솔더(금속화 섬유)를 구비한 다중-섬유 밀폐식 밀봉가능한 패치코드를 생산한다. 광섬유는 상기 페룰과는 별개의 구성요소인 슬리브 내에 지지되는 실리콘 페룰로 종결된다. 슬리브의 외벽은 옵토-전자 모듈 하우징에 대한 밀봉을 위해 금 도금된다. 그러나, 이들 다중-섬유 밀폐식 도통 구성은 전술한 종래 기술의 결점들을 해결하는 것으로 보이지 않으며, 적어도 제조능력 측면에서는 추가적인 복잡성 및 비용을 야기한다.
감소된 비용으로 광학적 정렬, 제조능력, 사용 용이성, 기능성 및 신뢰성을 개선한 개선된 밀폐식 광섬유 정렬 조립체가 필요하다.
본 발명은 감소된 비용으로 광학적 정렬, 제조능력, 사용 용이성, 기능성 및 신뢰성을 개선하여, 종래 기술의 구조체의 많은 결점들을 극복한 개선된 밀폐식 광섬유 정렬 조립체를 제공한다.
일 태양에서, 본 발명은, 밀폐식 광섬유 정렬 조립체이며, 복수의 광섬유의 단부 섹션을 적어도 수용하는 복수의 홈이 제공되는 제1 표면을 구비한 제1 페룰 부분 - 상기 홈은 제1 페룰 부분에 대한 상기 단부 섹션의 위치 및 배향을 규정함-; 상기 제1 페룰의 제1 표면에 대면하는 제2 표면을 구비한 제2 페룰 부분 - 상기 제1 페룰 부분은 제1 표면이 제2 표면과 마주한 상태로 제2 페룰 부분에 부착됨 -을 포함하고, 제1 페룰 부분과 제2 페룰 부분 사이에 캐비티가 형성되고, 상기 캐비티는 홈보다 넓으며, 각각의 광섬유의 부유 섹션은 캐비티 내에 부유되고, 캐비티는 밀폐제로 밀봉되는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체를 제공한다. 밀폐제는 캐비티 내에서 광섬유의 부유 섹션 주위로 연장된다. 제1 페룰 부분의 적어도 하나의 제1 표면에는 제1 페룰 부분의 제1 포켓을 형성하는 벽이 제공되며, 제1 포켓 및 제2 페룰 섹션은 함께 캐비티를 형성한다. 제1 페룰 부분 및 제2 페룰 부분 중 적어도 하나에 개방부가 제공되어, 캐비티를 노출시키며, 밀폐제가 개방부를 통해 공급된다.
본 발명의 다른 태양에서, 밀폐식 광섬유 정렬 조립체는 옵토-전자 모듈에 대한 밀폐식 도통부 및 광학적 정렬을 제공한다. 본 발명의 추가적인 태양에서, 밀폐식 광섬유 정렬 조립체는 옵토-전자 모듈로의 접근을 위한 단자 및 정렬을 제공한다.
계속하여 본 발명의 다른 태양에서, 개선된 밀폐식 광섬유 정렬 조립체는 광섬유의 입력/출력을 옵토-전자 모듈 내 옵토-전자 장치에 결합하기 위한 통합형 광학 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 통합형 광학 요소는 광섬유에 대한 정렬 홈으로 스탬핑되는 반사 요소를 포함한다.
일 실시예에서, 밀폐식 광섬유 정렬 조립체는 광섬유의 단부면이 광섬유의 축선을 따라 광학 요소로부터 미리 정해진 거리에 위치되도록, 광학 요소 및 광섬유 유지 구조체(예를 들어, 개방 구조체를 갖는 정렬 홈)를 갖는 제1 페룰 부분 - 광섬유의 단부면은 광섬유의 축선을 따라 광학 요소로부터 미리 정해진 거리에 위치되고, 광섬유 유지 구조체는 광섬유를 광학 요소에 대해 정밀하게 정렬시켜, 광섬유로부터의 출력 광이 광학 요소에 의해 제1 페룰 부분 외부로 안내될 수 있거나, 광학 요소에 입사하는 제1 페룰 부분 외부로부터의 입력 광이 광섬유를 향해 반사될 수 있음 -; 및 제2 페룰 부분에 밀폐식으로 부착되는 제2 페룰 부분 - 제1 페룰은 광학 요소가 제2 페룰 부분의 에지를 지나 위치되는 제2 페룰 부분의 에지를 지나는 연장 부분을 포함함 -을 포함한다.
다른 실시예에서, 밀폐식 광섬유 정렬 조립체는 광섬유의 단부 섹션을 적어도 수용하는 홈을 적어도 형성하는 제1 표면을 구비한 제1 페룰 부분 - 홈은 제1 페룰 부분에 대한 단부 섹션의 위치 및 배향을 규정함 -; 제1 페룰의 제1 표면에 대면하는 제2 표면을 구비한 제2 페룰 부분을 포함하고, 제1 페룰 부분은 제1 표면이 제2 표면과 마주한 상태로 제2 페룰 부분에 밀폐식으로 부착되고, 제1 페룰은 홈이 제2 페룰 부분의 에지를 지나 연장되고 에지를 지나 위치된 광학 요소에서 종결되는 제2 페룰 부분의 에지를 지나는 연장 부분을 포함하며, 광섬유의 단부면은 광섬유의 축선을 따라 광학 요소로부터 미리 정해진 거리에 위치되며, 홈은 광섬유를 광학 요소에 대해 정밀하게 정렬시켜, 광섬유로부터의 출력 광이 광학 요소에 의해 페룰 외부로 안내될 수 있거나, 광학 요소에 입사하는 페룰 외부로부터의 입력 광이 광섬유를 향해 안내될 수 있다.
바람직한 사용 모드 뿐만 아니라 본 발명의 특성 및 이점의 보다 완전한 이해를 위해, 첨부 도면과 함께 읽을 수 있는 이하의 상세한 설명이 참조되어야 한다. 이하의 도면에서, 동일한 도면부호는 도면 전반에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체가 밀폐식으로 밀봉되는 옵토-전자 모듈 하우징의 개략적인 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체를 갖는 광학 점퍼 패치코드를 예시하는 개략적인 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체가 옵토-전자 모듈 하우징에 밀폐식으로 밀봉된 도 2의 광학 점퍼 패치코드를 예시하는 개략도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체의 사시도.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 밀폐식 광섬유 조립체의 평면도; 도 5d는 대안적 실시예를 예시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4의 밀폐식 광섬유 조립체의 분해 사시도.
도 7a 내지 도 7e는 밀폐식 광섬유 조립체의 커버의 평면도.
도 8a 내지 도 8e는 밀폐식 광섬유 조립체의 페룰의 평면도.
도 9a 내지 도 9e는 도 5a의 라인 9A-9A에서 9E-9E를 따라 취해진 단면도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체 내 광섬유의 출구 단부에 있는 광 안내 요소의 사시도; 도 10c는 도 10b의 라인 10C-10C를 따라 취해진 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체가 밀폐식으로 밀봉된 옵토-전자 모듈 하우징의 개략적인 사시도.
도 12는 밀폐식 광섬유 조립체의 프로토타입의 사진 단면도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체를 옵토-전자 모듈 하우징에 장착하는 추가 상세를 도시하는 단면도.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 통합형 광학 요소를 갖는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체의 개략적인 사시도.
도 15는 도 14의 밀폐식 광섬유 정렬 조립체의 하측면의 개략적인 사시도.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 페룰의 연장 부분의 확대 사시도.
도 17a는 광섬유의 종방향 축선을 따르는 섬유 정렬 홈의 단면도; 도 17b는 이의 단면 사시도.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 광섬유와 옵토-전자 장치 사이에서의 광의 반사를 예시하는 단면도.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 광섬유와 옵토-전자 장치 사이에서의 광의 반사를 예시하는 단면도.
본 발명은 도면과 함께 다양한 실시예를 참조하여 이하 설명된다. 본 발명은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 최상의 모드에 대해 기술되어 있지만, 본 발명의 사상 또는 범주를 벗어남이 없이, 이들 교시내용을 고려한 변형들이 이루어질 수 있음이 당업자들에 의해 이해될 것이다.
본 발명은 개선된 밀폐식 광섬유 조립체를 제공하며, 이러한 조립체는 감소된 비용으로 광학적 정렬, 제조능력, 사용 용이성, 기능성 및 신뢰성을 개선하여, 종래 기술의 구조체의 많은 결점을 극복한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체(10)가 밀폐식으로 밀봉되는 옵토-전자 모듈(12)의 개략도이다. 옵토-전자 모듈(12)은 베이스(16)를 포함하는 하우징(14) 및 하우징에 밀폐식으로 밀봉되어 하우징의 내부를 하우징의 외부에 있는 환경으로부터 보호하는 커버를 포함한다. 간략화를 위해, 옵토-전자 모듈(12)의 커버는 도 1에서 생략되어 있다. 하우징의 챔버 내에는 옵토-전자 장치(17 및 18)(예를 들어, 송신기 및 수신기, 그리고 관련 전자장치 및/또는 광학 요소(도 1에는 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 도 3에는 개략적으로 도시되어 있음)가 포함된다. 옵토-전자 모듈(12) 내 전자장치는 가요성 전기 연결 핀(19)을 통해 외부 회로판(20)에 전기적으로 결합된다.
예시된 실시예에서, 하우징 베이스(16)는 밀폐식 광섬유 조립체(10)가 삽입되는 2개의 개구(21 및 22)를 포함한다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 각각의 밀폐식 광섬유 조립체(10)는 섬유 리본(23) 내 광섬유(24)에 대한 밀폐식 도통부로서 작용한다. 예시된 실시예에서, 섬유 리본(23) 내에는 4개의 광섬유(24)가 존재한다. 밀폐식 광섬유 조립체(10)는 또한, 서로에 대해 그리고 밀폐식 광섬유 조립체(10)의 외부 표면에 대해 고정된 위치에서 광섬유(24)의 단부들(즉, 섹션 또는 "단부 섹션")을 지지하는 페룰로서 작용한다. 이하 추가로 설명되는 바와 같이, 밀폐식 광섬유 조립체(10)가 (예를 들어, 베이스(16) 내 개구(21, 22)에서의 납땜에 의해) 하우징(14)에 고정적으로 부착되면, 광섬유(24)의 단부는 하우징(14) 내 옵토-전자 장치(17, 18)에 대해 그 위치가 고정(즉, 정밀하게 정렬)될 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체(10)를 갖는 광학 점퍼 패치코드(30)를 예시하는 개략도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체(10)가 옵토-전자 모듈 하우징에 밀폐식으로 밀봉된 광학 점퍼 패치코드(30)를 예시하는 개략도이다. 예시된 실시예에서, 광학 점퍼 패치코드(30)는, 일단부에서 각각 밀폐식 광섬유 조립체(10)로 종결하고, 타단부에서 공동으로 섬유 네트워크에의 결합을 위한 커넥터(25)로 종결되는 2개의 섬유 리본(23)을 포함한다. 커넥터(25) 및 옵토-전자 모듈(12)은 옵토-전자 모듈(12)을 지지하는 회로판(도시되지 않음) 및 회로판의 에지에 있는 커넥터(25)를 포함하는 옵토-전자 주변판의 일부일 수 있다. 이러한 경우에, 광학 점퍼 패치코드(30)는 섬유 네트워크 또는 배면 인쇄 회로 기판에 대한 외부 연결을 위해 옵토-전자 모듈(12)로부터 옵토-전자 주변판의 빌트-인 단자(즉, 커넥터(25))로의 짧은 광섬유 연결부로서 작용한다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 밀폐식 광섬유 조립체(10)의 상세 구조를 예시한다. 밀폐식 광섬유 조립체(10)는 본질적으로, 광섬유(24)의 단부들을 정렬시키기 위해 내부에 제공된 평행 개방 홈을 갖는 페룰 조립체이다.
도 4a 내지 도 4c는 밀폐식 광섬유 조립체(10)의 사시도이다. 도 5a 내지 도 5c는 밀폐식 광섬유 조립체(10)의 평면도이다. 도 6은 밀폐식 광섬유 조립체(10)의 분해 사시도이다. 도 9a 내지 도 9e는 도 5a의 라인 9A-9A 내지 9E-9E를 따라 취해진 단면도이다. 예시된 실시예에서, 페룰 조립체(10)는 2개의 페룰 부분을 포함하고, 상기 2개의 페룰 부분 중 제1 페룰 부분(이하, 페룰(40)로 지칭함)에는 광섬유 정렬 홈(34)이 제공되고, 제2 페룰 부분(이하, 커버(42)로 지칭함)에는 어떠한 정렬 홈도 제공되지 않는다. 페룰 부분들 각각은 (튜브 또는 슬리브에 비해) 대체로 평면인 구조를 갖는다.
도 7a 내지 도 7e는 밀폐식 광섬유 조립체(10)의 커버(42)의 평면도이다. 도 7a를 참조하면, 커버(42)의 하측면(38)(페룰(40)에 대면하는 측면)에는 커버(42)의 종방향 일단부에 절결부(45) 및 중심 근처에 포켓(44)를 형성하는 얕은 웰(well)이 제공된다. 종방향 에지 상에 모따기부(46)가 제공된다.
도 8a 내지 도 8e는 밀폐식 광섬유 조립체(10)의 페룰(40)의 평면도이다. 도 8a를 참조하면, 페룰(40)의 하측면(39)(커버(42)에 대면하는 측면)에는 절결부(45) 및 포켓(44)에 정합하는, 페룰(40)의 종방향 일단부에 절결부(55) 및 중심 근처에 포켓(54)을 형성하는 얕은 웰이 제공된다. 하측면(39)에 평행 수평 평면 내 평행하는 종방향 홈(34)이 단부면(56)과 포켓(54) 상에 제공된다. 하측면(39)에 평행하는 수평 평면 내 추가적인 평행 종방향 홈(35)이 포켓(54)과 절결부(55) 사이에 제공된다. 또한, 도 9e를 참조하면, 홈(34 및 35)이 각각의 광섬유(24)의 종결 단부 섹션을 수용하도록 크기설정된다(즉, 각각의 광섬유의 짧은 섹션은 보호 버퍼층 및 재킷이 제거되어 피복층을 노출시킨 노출 상태의 단부로, 일단부를 지탱함). 구체적으로, 홈(34)은 페룰(40)의 외부 표면 및 서로에 대해 광섬유(24)의 단부들을 정밀하게 위치시키기 위해 정밀하게 크기설정된다. (예를 들어, 베이스(16) 내 개구(21, 22)에서의 납땜에 의해) 하우징(14)에의 밀폐식 광섬유 조립체(10)의 부착 시, 광섬유(24)의 단부들은 하우징(14) 내 옵토-전자 장치(17, 18)에 대해 위치가 고정(즉, 정밀하게 정렬)될 것이다.
도 9e에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 커버(42) 및 페룰(40)이 커버(42)의 하측면(38)과 페룰(40)의 하측면(39)이 서로 마주하는 상태로 서로 정합될 때, 포켓(44 및 45)은 함께 각각의 광섬유(24)의 일 섹션이 부유 시 (즉, 페룰(40) 및 커버(42)와 접촉하지 않음) 통과하는 캐비티(48)를 형성한다. 페룰(40)에는 밀폐제가 캐비티(48) 내로 공급될 수 있는 개방부(41)가 제공된다. 또한, 도 9b를 참고하면, 개방부(41)의 폭은 광섬유(24)의 직경보다 실질적으로 넓으며, 평행하게 배열된 광섬유(24) 모두를 노출시키도록 페룰을 가로질러 연장된다(도 4c 참조; 즉, 개방부(41)의 폭은 페룰(40)의 평면에서 결합된 모든 홈(34)보다 넓다). 또한, 절결부(45 및 55)는 함께 조립체(10)의 타단부에서 (노출 광섬유(24) 위에 보호층을 포함하는) 섬유 리본(24)을 지지하는 스트레인 완화부(43)를 수용하는 포켓(49)을 형성한다.
도 8d 및 도 9a를 참조하면, 홈(34)의 벽은 대체로 U자-형상의 단면을 갖는다. 각각의 홈(34)의 깊이는 광섬유의 상단이 홈의 상단과 실질적으로 일치한 상태로(즉, 하측면(39)의 표면과 실질적으로 동일한 레벨로), 홈(34) 위로 돌출함이 없이 광섬유를 완전히 유지하도록 크기설정된다. 커버(42) 및 페룰(40)이 커버(42)의 하측면(38) 및 페룰(40)의 하측면(39)이 마주하는 상태로 서로 정합할 때, 커버(42)의 하측면(48)은 홈(34) 위에 덮일 때 광섬유의 상단 벽에 살짝 닿아, 홈(34) 내에 광섬유(24)를 유지시킨다.
홈(34)은 광섬유(24)를 클램핑함으로써, 예를 들어 기계적 끼워맞춤 또는 억지 끼워맞춤(또는 압입 끼워맞춤)에 의해 광섬유(24)(보호 버퍼 및 재킷 층을 구비하지 않은 피복이 노출된 노출 섹션)를 고정적으로 유지시키도록 구성된다. 예를 들어, 홈(34)의 폭은 광섬유(24)가 억지 끼워맞춤에 의해 홈(34) 내에 꼭 맞게 유지되도록, 광섬유(24)의 직경보다 약간 작게 크기설정될 수 있다. 억지 끼워맞춤은 광섬유(24)가 제 위치에 클램핑되고, 이에 따라 광섬유(24)의 단부들의 위치 및 배향이 홈(34)의 위치 및 종방향 축선에 의해 설정됨을 보장한다. 예시된 실시예에서, 홈(34)은 노출 광섬유(24)(보호 버퍼 및 재킷 층을 구비하지 않은 피복이 노출된 노출 섹션)를 꼭 맞게 수용하는 U자-형상의 단면을 갖는다. 홈(34)의 측벽은 실질적으로 평행하며, 홈의 개구는 광섬유(24)에 대한 추가적인 기계적 끼워맞춤 또는 억지 끼워맞춤을 제공하기 위해, 측벽들 사이의 평행 간격보다 약간 좁을 수 있다(즉, 약한 C자-형상 단면을 가짐). 개방 홈 구조의 추가적인 상세는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2012년 4월 5일자로 출원된 동시 계류중인 미국 특허 공보 제13/440,970호에서 찾아볼 수 있다. 홈(34)을 갖는 페룰(40)은 그 단부들이 서로에 대해 그리고 페룰(40)의 외부 기하학적 구조에 대해 정확한 위치 및 정렬을 이루어 광섬유(24)를 효율적으로 지지하는 원피스형 개방 페룰이다.
홈(34)에는 광섬유의 원통형 벽의 절반(즉, 반-원 원통형 벽)정도와 일치하게 접촉하는 단면(도 9a 참조)의 둥근 바닥이 제공될 수 있다. 임의의 경우에, 광섬유(24)의 벽은 광섬유의 적어도 측방 측면이 홈(34)의 측벽과 밀착 접촉(tight contact)(예를 들어, 단면이 실질적으로 접선 접촉)한 상태로, 홈(34)의 적어도 측벽과 접촉(예를 들어, 압박 접촉)할 것이다. 광섬유와 홈(34)의 인접 측벽 사이의 이러한 측방 접촉은 서로에 대한 그리고 페룰(40)의 적어도 측방 측면에 대한 광섬유(24)의 필요한 수평 정렬 위치설정/간격을 형성하는 기하학적 구조를 보장한다. 페룰(40) 내 홈(34)의 깊이의 정밀한 크기설정은 페룰(40)의 적어도 외부 표면(하측면(39) 반대쪽의 상단 표면)에 대한 광섬유(24)의 필요한 수직 정렬 위치설정을 형성하는 커버(42)에 대한 기하학적 구조를 보장한다.
광섬유(24)의 섹션을 캐비티(48)의 타측면 상의 광섬유(24)의 단부로부터 더 멀리에 보유지지하기 위한 홈(35)과 관련하여, 이들 홈은 홈(34)과 유사한 기하학적 구조 및/또는 설계 고려사항을 가질 수 있다. 그러나, 광섬유의 광학적 정렬의 목적을 위해, 광섬유(24)의 종결 단부 섹션을 지지하기 위한 밀착 공차를 갖는 정렬 홈(34)을 제공하는 것만이 필요하다는 것에 주목해야 한다. 스트레인 완화부(43)에 보다 근접하여 제공되는 홈(35)은 이 홈의 공차가 외부 광학 요소에 대한 광섬유(24)의 단부의 광학적 정렬과는 관계가 없기 때문에, 홈(34)의 공차에 비해 엄격한 공차를 가질 필요가 없다.
조립체(10)의 밀폐식 밀봉은 본 발명의 일 실시예에 따른, 이하의 절차에 의해 실현될 수 있다. 보호 버퍼 및 재킷 층들이 단부 섹션에서 제거된 상태에서, 광섬유(24)는 페룰(40) 내 홈(34 및 35) 내에 위치된다. 커버(42)는 도 9e에 의해 전반적으로 예시된 구성에서 페룰에 대해 (예를 들어, 외부 클램핑 고정부에 의해) 정합된다. 커버(42) 및 페룰(40)은 금-주석 솔더를 사용하여 함께 납땜된다. 모따기부(46)는 과잉 솔더의 블리딩을 허용하도록 일부 간격을 제공한다. 조립체(10)와 모듈 하우징(14) 사이의 납땜을 용이하게 하도록 잠재적인 간격을 감소시키기 위해, 모따기부(46)는 커버(42)의 전체 길이를 따라 연장되지는 않는 것으로 도시되어 있음에 주목해야 한다.
또한, 도 13을 참조하면, 홈들이 대체로 U자-형상의 단면을 갖는 것을 고려할 때(도 13 참조), 유리 솔더와 같은 밀폐제(37)(또는, 밀폐식 밀봉에 적합한 다른 밀폐제)는 포켓(49)에 진공이 적용되어 유리 솔더를 끌어내 캐비티(48) 및 광섬유(23), 홈(35), 그리고 커버(42) 사이의 유효 공간/간격을 충전시킬 때, 페룰(40) 내 개방부(41)를 통해 공급된다. 유리 솔더의 일부는 또한, 광섬유, 정렬 홈(34) 그리고 커버(42) 사이의 유효 공간을 충전하도록 유동한다. 적어도 캐비티로부터 각각의 홈 내로의 진입부 근처의 영역에서 유효 공간을 막기에 충분한 거리로 충분한 밀폐제가 끌어내지는 한, 유리 솔더를 홈(34 또는 35)을 완전히 통과하여 끌어낼 필요는 없다. 포켓(44 및 54)이 홈(34 및 35)의 깊이보다 깊은 깊이를 갖는 것을 고려할 때, 밀폐제는 캐비티(48)에 현수된 광섬유(24)의 섹션 주위를 둘러싼다. 밀폐제는 본질적으로, 캐비티(48) 내 밀폐식 플러그를 형성하여, 조립체(10)를 통한 누설을 억제한다. 조립체(10)의 구조는 2개의 페룰 부분(전술한 실시예에 있어 페룰(40) 및 커버(42))을 지나는 임의의 외부 슬리브에 대한 필요성 없이 밀폐식으로 밀봉될 수 있다. 따라서, 밀폐식 조립체의 구조는 간단하고, 이는 효율적인 밀폐식 시일을 제공한다.
적어도 홈(34)의 벽과 광섬유의 벽 사이의 밀착 접촉을 고려할 때, 밀폐제는 광섬유(24), 커버(42) 그리고 밀폐제를 적용하기 전에 존재한 홈(34)의 벽 사이의 접촉 표면들 사이로 진입하지 않음에 주목해야 한다. 밀폐제가 광섬유(24), 홈(34) 그리고 커버(42) 사이의 유효 공간 및/또는 간격을 막지만, 그렇지 않으면 홈(34)에 의해 광섬유의 정렬에 영향을 미칠 수 있는 밀폐제의 적용 전에 접촉 지점에서 광섬유와 홈 벽 사이의 중간 층을 형성하지 않을 것이 의도된다.
유리 솔더로의 밀봉 후에, 에폭시 재료가 포켓(49) 내에 적용되어 스트레인 완화부(43)를 형성한다. 광섬유(24)의 노출된 단부는 밀폐식 조립체(10)를 마감처리하기 위해 페룰(40)의 단부면(56)과 실질적으로 동일 평면에 있도록 연마될 수 있다. 섬유(24)의 단부는 페룰(40)의 단부면(56)을 지나 (최대 수 마이크로미터만큼) 약간 돌출될 수 있지만, 광섬유(24)의 각각의 단부에 보호 버퍼 및 재킷 층들이 존재하지 않기 때문에, 단부면(56)을 현저하게 지나 연장되지는 않는다. 모듈 하우징(14)에의 조립체의 납땜을 용이하게 하고, 내식성을 개선하기 위해, 커버(42) 및/또는 페룰(40)의 표면은 금 도금될 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 페룰(40) 및/또는 커버(42)는 금속 재료를 정밀 스탬핑함으로써 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 재료는 고강성(예를 들어, 스테인리스 스틸), 화학적 안정성(예를 들어, 티타늄), 고온 안정성(니켈 합금), 저 열팽창(예를 들어, 인바)을 갖도록, 또는 다른 재료에 대해 열팽창을 부합시키도록(예를 들어, 유리에 부합시키기 위한 코바르) 선택될 수 있다. 대안적으로, 재료는 실리콘, 경질 플라스틱 또는 다른 경질 중합체 재료일 수 있다.
페룰(40) 및 커버(42)의 전술한 개방 구조는 페룰 및 커버가 스탬핑과 같은 저비용, 고처리율 공정인 대량 생산 공정에 부합한다. 정밀 스탬핑 공정 및 장치는 본 발명의 양수인에게 공동 양도된 미국 특허 제7,343,770호에 개시되어 있다. 이 특허는 본 명세서에 완전히 개시되어 있는 것처럼 전체적으로 참고로 포함된다. 본 명세서에 개시된 공정 및 스탬핑 장치는 본 명세서의 페룰(40) 및 커버(42)의 특징부를 정밀 스탬핑하는데 적용될 수 있다. 스탬핑 공정 및 시스템은 적어도 1000 nm의 공차로 부품을 생산할 수 있다.
도 5d는 상보적인 정렬 홈(34' 및 34")(예를 들어, C자-형상 또는 반-원 단면을 갖는 홈)이 각각 페룰 부분(40' 및 42') 상에 제공되는 일 대안적인 실시예를 예시한다. 홈(34' 및 34")은 도 5d의 단부도(또는 홈의 종방향 축선에 직교하는 단면도)에서 페룰 부분(40' 및 42") 사이의 접촉 인터페이스에 대해 대칭이거나 비대칭일 수 있다. 페룰 부분(40' 및 42")은 대안적인 실시예에서 동일할 수 있다. 대안적으로, V자-형상의 단면을 갖는 홈은 페룰(40), 커버(42), 및/또는 페룰 부분(40' 및 42')에서 U자-형상 또는 C자-형상의 홈을 대신하여 사용될 수 있다.
유리 솔더를 공급하기 위해 페룰(40) 내 개방부를 제공하는 대신, 이에 대신하여 또는 부수적으로 이러한 개방부가 커버(42)에 제공될 수 있다. 또한, 캐비티(48)가 페룰(40) 및 커버(42) 중 하나에만 제공되는 포켓에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 포켓(44 및 54)을 갖는 벽을 대신하여, 상당히 큰 크기의 홈이 홈(34 및 35)을 잇는 커버(42) 및/또는 페룰(40)에 제공될 수 있다(즉, 조립체를 밀폐식으로, 내부적으로 막기 위해 밀폐제의 흐름을 용이하게 하도록 광섬유(24)와 보다 큰 홈 사이의 보다 큰 간격).
상기한 실시예는 밀폐식 다중-섬유 페룰 조립체에 관한 것이지만, 본 발명의 개념은 밀폐식 단일-섬유 페룰 조립체에도 동등하게 적용 가능하다.
도 10a 및 도 10b는 전술한 밀폐식 광섬유 조립체(10) 내 광섬유(24)의 단부에 있는 광 안내 요소의 사시도이며; 도 10c는 도 10b의 라인 10C-10C를 따라 취해진 단면도이다. (개략적으로 도시된) 별개의 미러 조립체(57)가 송신기(예를 들어, VCSEL - 수직 캐비티 표면 - 방출 레이저와 같은 레이저) 또는 수신기(예를 들어, 광검출기)와 같은 (개략적으로 도시된) 옵토-전자 장치(58) 및 섬유 단부 사이의 광 입력/출력을 안내하기 위해, 광섬유(24)의 단부에 위치되고 이와 정렬된다. 이들 옵토-전자 장치는 전기신호와 광신호 사이를 전환시키고, 옵토-전자 모듈(12)에 포함된다. 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 옵토-전자 모듈 하우징(14)의 베이스(16)의 개구(21, 22)를 통한 밀폐식 광섬유 조립체(10)의 장착의 추가적인 상세를 도시하는 단면도이다.
미러 조립체(57)는 조립체(10)에 부착될 수 있으며, 미러 조립체(57)의 입력/출력은 옵토-전자 장치(58)에 대해 위치 및 정렬된다. 대안적으로, 미러 조립체(57)는 모듈(12) 내에 지지되고, 옵토-전자 장치(58)에 대해 정렬되며, 밀폐식 조립체(10)는 미러 조립체(57)에 정렬된다. 또한, 도 3을 참조하면, 밀폐식 조립체(10)는 모듈 하우징 베이스(16)에 밀폐식으로 밀봉된다. 밀폐식 조립체(10)는 광섬유 리본(23)에 대한 정렬 페룰 및 도통부 모두로서 작용하는 것으로 여겨질 수 있다.
전술한 실시예가 대체로 직사각형인 단면을 갖는 밀폐식 페룰 조립체에 관하여 기술되어 있지만, 다른 단면의 기하학적 구조가 본 발명의 범주 및 사상을 벗어남이 없이 실현될 수 있다.
도 11에 예시된 실시예를 참조하면, 밀폐식 페룰 조립체는 대체로 타원형의 단면을 가질 수 있다. 밀폐식 조립체(60)의 구조는 외부 단면 프로파일이 대체로 타원형이라는 점을 제외하고는, 앞선 실시예들에서의 밀폐식 조립체(10)와 유사할 수 있다. 밀폐식 조립체(60)는 함께 타원 단면을 갖는 밀폐식 조립체를 이루는 2개의 페룰 부분을 포함한다. 페룰 부분들 중 하나는 (하측면(38)과 유사한 표면 특징을 갖는) 이전 실시예의 커버(42)에 대응할 수 있으며, 페룰 부분들 중 다른 하나는 (하측면(39)과 유사한 표면 특징을 갖는) 이전 실시예의 페룰(40)에 대응할 수 있다. 본 실시예에서, 이전 실시예에서와 같이 광섬유 리본(23)에 연결되는 밀폐식 페룰 조립체를 제공하는 대신, 밀폐식 페룰 조립체(60)는 옵토-전자 모듈(12)의 하우징(14)에 밀폐식으로 부착되어, 양단부에서 조립체(60)를 현저하게 지나 연장됨이 없이, 조립체(60) 내에 노출 광섬유(24)(즉, 버퍼 층 및 보호 층을 구비하지 않음)만이 보유지지된다(즉, 조립체(60)에 보유지지된 광섬유가 조립체(60)의 양 단부면에 실질적으로 동일 평면에서 종결되고; 조립체(60)의 단부면 중 하나는 모듈 하우징(14)을 대신한다). 본 실시예에서, 섬유 정렬 홈은 광섬유의 양 단부에 대한 높은 공차로 (예를 들어, 스탬핑에 의해) 정밀하게 형성될 것이다. 대안적으로, 도 11의 타원형 밀폐식 조립체는 이전 실시예의 밀폐식 조립체(10)로 대체될 수 있으며, 이러한 경우 대체로 직사각형의 단면을 갖는 정렬 슬리브가 요구될 것이다.
따라서, 본 실시예에서, 밀폐식 페룰 조립체(60)는 정렬 슬리브(62)(예를 들어, 패치코드(63) 상의 페룰 및 페룰 조립체(60)를 수용하도록 크기설정된 상보적인 형상을 갖는 분열 슬리브)를 사용함으로써, 광섬유 리본(예를 들어, 타원 단면을 갖는 유사하게 형상화된 페룰을 갖는 패치코드(63))과 같은 다른 광학 장치에의 결합을 위해, 모듈(12)용 분리가능 단자를 제공한다. 본 실시예에서, 밀폐식 조립체(60)는 외부 장치에 대한 광학적 정렬을 위한 정렬 페룰을 갖는 모듈(12)의 밀폐식 단자인 것으로 여겨질 수 있다. 본 실시예의 경우에, 결함이 있는 외부 광섬유 리본은 밀폐식 페룰 단자 상에 교체 섬유 리본을 플러깅함으로써 대체될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서, 개선된 밀폐식 광섬유 정렬 조립체는 옵토-전자 모듈 내 옵토-전자 장치에 광섬유의 입력/출력을 결합하기 위한 통합형 광학 요소를 포함한다. 도 10 및 도 13의 실시예에서, 별개의 외부 광학 모듈(예를 들어, 미러 모듈(57))을 대신하여, 개선된 밀폐식 광섬유 정렬 조립체는 통합형 광학 요소를 포함한다(예를 들어, 광학 요소 및 페룰 부분이 동일한 일체식 구조체의 일부이다). 일 실시예에서, 통합형 광학 요소는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체의 페룰 부분에서 광섬유에 대한 정렬 홈으로 스탬핑되는 반사 요소를 포함한다. 후술되는 실시예에서, 광학 요소는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체의 전술한 실시예에서 페룰 내 정렬 홈으로부터의 통합형 연장부인 구조화된 반사 표면이다. 광섬유의 단부는 구조화된 반사 표면까지 규정된 거리에 있고, 상기 반사 표면과 정렬된다. 반사 표면은 반사에 의해 광섬유의 입력/출력 단부로 광을 안내하고/이들 단부로부터 광을 안내한다. 섬유 정렬 홈 및 구조화된 반사 표면의 개방 구조로 인해 이들은 정밀 스탬핑과 같은 대량 생산 공정이 가능하다.
본 발명은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 앞서 출원된 동시계속중인 미국 특허 출원 제13/786,448호(이에 대한 우선권이 주장됨)에 개시된 광학 요소 스탬핑의 개념을 채택한다.
도 14 및 도 15에 예시된 실시예에서, 밀폐식 광섬유 정렬 조립체(110)는, 조립체의 단부면에서 광섬유(24)를 종결하는 대신 페룰이 정렬 홈이 구조화된 반사 표면으로 연장되고 광섬유(24)의 단부가 구조화된 반사 표면에 대해 위치되도록 연장되는 것을 제외하고, 전술한 밀폐식 조립체(10)와 유사한 구조를 갖는다. 밀폐식 광섬유 정렬 조립체(110)는 페룰(140)의 연장 구조를 제외하고는, 본질적으로 이전 실시예의 페룰(40) 및 커버(142)와 구조가 유사한 페룰(140) 및 커버(142)를 포함한다. 광섬유(24)의 종결 단부에 근접한 페룰(140)의 단부는 커버(142)의 단부와 동일 평면을 이루지 않는다. 페룰(142)은 커버(142)의 인접 단부를 지나 연장되는 부분(70)을 갖는다. 도 15를 참조하면, 페룰(142)에는 커버의 에지를 지나 연장 부분(70)까지 연장되는 섬유 정렬 홈(134)이 제공된다. 각각의 홈(134)은 커버(142)의 인접 에지를 지나 위치되는 구조화된 반사 표면(113)에서 종결한다. 각각의 광섬유(124)는 구조화된 반사 표면(113)에 보다 가까이로 커버(142)의 에지를 지나 홈(134)에서 연장된다. 도 6은 연장 부분(70)의 확대도를 예시한다.
도 17a는 광섬유(10)의 종방향 축선을 따라 취해진 단면도이다. 도 17b는 광섬유(10)의 종방향 축선을 따라 취해진 단면 사시도이다. 예시된 실시예에서, 섬유 정렬 홈(134)은 광섬유(24)의 단부가 구조화된 반사 표면(113)과 미리 정해진 거리에서 구조화된 반사 표면과 정렬되는 방식으로 광섬유(24)를 확실하게 수용한다. 구조화된 반사 표면(113)의 위치 및 배향은 섬유 정렬 홈(134)에 대해 고정된다. 예시된 실시예에서, 홈(134) 및 구조화된 반사 표면(113)은 동일한(예를 들어, 일체식) 페룰(140) 상에 형성된다. 홈(134)은 광섬유(24)의 단부면(15) 사이의 공간을 형성하는 섹션(124)을 갖는다. 예시된 실시예에서, 이 섹션(124)은 홈(134)의 나머지 섹션과 유사한 폭을 갖지만 보다 얕은 바닥을 갖는다. 섹션(124)은 광섬유(24)의 단부면(113)의 일부(단부)가 맞닿는 멈춤부를 제공하는 어깨부(127)를 갖는다. 따라서, 광축을 따른 거리(예를 들어, 245 ㎛)는 구조화된 반사 표면(113)과 단부면(115) 사이에 형성된다. 예시된 실시예에서, 광섬유는 광섬유(24)의 외측 표면이 페룰(140)의 상단 표면(139)과 동일 평면에 있는 상태로, 홈(134)에 완전히 수용된다. 광섬유가 125 ㎛의 직경을 갖고, 구조화된 반사 표면(113)으로부터 100 ㎛의 (예컨대, 광학 축선을 따라 VCSEL(158)의 평탄 표면으로부터의) 유효 거리에 VCSEL 광원(158)이 있다는 것을 고려할 때, 페룰의 상단 표면(139)으로부터 VCSEL(158)의 평탄 표면의 거리는 약 37.5 ㎛일 것이다.
개방 홈(134)의 설계 고려사항은 이전의 실시예(예를 들어, 노출 광섬유(24) 등을 꼭 맞게 수용하는 대체로 U자-형상의 단면)의 홈(34)과 유사하다. 구조화된 반사 표면에 대한 설계 고려사항은 동시 계류중인 미국 특허 출원 제13/786,448호에 개시된 것과 유사하다.
밀폐식 조립체(110)는 연장 부분(70)이 모듈 하우징(14) 내에 있는 상태로, 옵토-전자 모듈(12)의 하우징(14)의 베이스(16)의 개구(21, 22)에 부착된다. 반사 표면(113)은 옵토-전자 장치(58)와 광학적 정렬을 이룬다. 도 18은 구조화된 반사 표면 영역의 확대 단면도를 예시한다. 본 실시예에서, 구조화된 반사 표면은 옵토-전자 장치(58)로부터/로 광섬유(24)로/로부터 광(159)을 반사하는 평탄 미러 표면이다. 도 19는 수렴식으로 입사광을 반사시키는 오목한 반사 표면인 연장 부분(70)에서 구조화된 반사 표면(113)을 거쳐 광섬유(24)와 옵토-전자 장치(58) 사이의 광의 반사를 예시하는 단면도이다.
밀폐식 조립체(110)는 광섬유 리본(23)에 대한 빌트-인 광학기기 및 정렬 페룰을 갖는 도통부로서 작용하고자 할 수 있으며, 이로써 옵토-전자 모듈(12) 내 옵토-전자 장치(예를 들어, 송신기 및 수신기)와의 광학적 결합을 위한 별개의 광학 요소에 대한 필요성을 제거한다.
구조화된 반사 표면(113) 및 정렬 홈(134)은 금속 재료로부터 페룰을 정밀 스탬핑함으로써 일체로 형성될 수 있다. 정밀 스탬핑 공정 및 장치는 본 발명의 양수인에게 공통 양도된 미국 특허 제7,343,770호에 개시된다. 본 특허는 본 명세서에 전체적으로 개시되어 있는 듯이 전체적으로 참고로 포함된다. 이에 개시되어 있는 공정 및 스탬핑 장치는 (구조화된 반사 표면 및 광섬유 정렬 홈을 포함하는) 본 발명의 페룰(140) 및/또는 커버(142)의 특징부를 정밀 스탬핑하는 것에 적용될 수 있다. 스탬핑 공정 및 시스템은 적어도 1000 nm의 공차를 갖고 부품을 생산할 수 있다.
다른 섬유 리본 내 광섬유에 광학적 정렬/결합을 위해 구성되는 전술한 밀폐식 조립체에 대해, 밀폐식 조립체의 외측 표면은 정렬 슬리브를 사용하여 정렬을 위해 높은 공차로 유지되어야 한다. 전술한 실시예에서, 페룰의 정렬에 대해 어떠한 정렬 핀도 요구되지 않는다. 따라서, 페룰 부분의 스탬핑(페룰 및 커버)은 홈, 페룰 부분의 정합 표면, 및 슬리브와 접촉하는 외측 표면의 형성을 포함하여 페룰 부분의 전체를 스탬핑하는 것을 포함한다. 슬리브는 또한, 스탬핑에 의해 정밀 형성될 수 있다. 이는 정렬 핀에 의존함이 없이 단지 정렬 슬리브만을 사용하여 정렬을 용이하게 하기 위해, 밀폐식 조립체의 외측 정렬 표면과 홈 사이의 필요한 치수 관계를 유지한다.
전술한 모든 실시예에 있어서, 구조화된 반사 표면(113)은 평탄하거나, 볼록하거나 오목하거나, 또는 복합 반사 표면을 구조화하기 위해 이러한 형상의 조합일 수 있다. 일 실시예에서, 구조화된 반사 표면은 매끄러운(연마 마무리 처리된) 미러 표면을 갖는다. 대신, 반사성인 텍스처 표면일 수 있다. 구조화된 반사 표면은 균일한 표면 특성, 또는 다양한 정도의 평탄성 및/또는 표면을 가로지르는 텍스처와 같은 다양한 표면 특성, 또는 구조화된 반사 표면을 이루는 평탄하고 텍스처 처리된 표면의 다양한 영역의 조합을 가질 수 있다. 구조화된 반사 표면은 이하의 동등 광학 요소: 미러, 포커싱 렌즈, 발산 렌즈, 회절 격자, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나에 대응하는 표면 프로파일 및/또는 광학적 특성을 가질 수 있다. 구조화된 반사 표면은 상이한 동등 광학 요소에 대응하는 하나 초과의 영역 (예를 들어, 분기하는 환형 영역에 의해 둘러싸여 포커싱되는 중심 영역)을 형성하는 복합 프로파일을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 구조화된 반사 표면은 표면을 통해 광을 전달하지 않는 불투명 재료 상에 형성된다.
앞선 실시예들에서 기술된 밀폐식 조립체는 유사한 방식의 통합형 광학 요소가 추가로 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 11의 밀폐식 조립체(60)는 조립체(110)와 유사한 통합형 광학 요소(예를 들어, 스탬핑된 구조화된 반사 표면)을 채택할 수 있다.
본 발명에 따른 밀폐식 광섬유 정렬 조립체는 종래 기술의 여러 결점을 극복하며, 이는 정밀 정렬, 환경 조건에 대한 높은 신뢰성을 제공하고 저비용으로 제조 가능하다. 본 발명의 밀폐식 조립체는 통합형 광학 요소를 포함할 수 있는 광학적 정렬 및/또는 밀폐식 도통을 위해 단일 또는 다중 섬유를 지지하도록 구성될 수 있다.
본 발명이 특히 바람직한 실시예를 참조하여 도시 및 기술되었지만, 본 발명의 사상, 범주 및 교시내용으로부터 벗어남이 없이, 형태 및 상세에 있어서 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 개시된 발명은 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 오직 첨부된 특허청구범위에 명시된 바와 같은 범주로 한정되는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (17)

  1. 밀폐식 광섬유 정렬 조립체이며,
    광섬유의 단부 섹션을 적어도 수용하는 홈을 적어도 형성하는 제1 표면을 구비한 제1 페룰 부분으로서, 상기 홈은 제1 페룰 부분에 대한 상기 단부 섹션의 위치 및 배향을 규정하는, 제1 페룰 부분과;
    상기 제1 페룰의 제1 표면에 대면하는 제2 표면을 구비한 제2 페룰 부분으로서, 상기 제1 페룰 부분은 제1 표면이 제2 표면과 마주한 상태로 제2 페룰 부분에 밀폐식으로 부착되는, 제2 페룰 부분
    을 포함하고,
    상기 제1 페룰은 상기 홈이 연장되고 제2 페룰 부분의 에지를 지나 위치되는 광학 요소에서 종결되는 제2 페룰 부분의 에지를 지나는 연장 부분을 포함하고, 광섬유의 단부면은 광섬유의 축선을 따라 광학 요소로부터 미리 정해진 거리에 위치되며, 상기 홈이 광섬유를 광학 요소에 대해 정확하게 정렬시켜, 광섬유로부터의 출력 광이 광학 요소에 의해 페룰 외부로 안내될 수 있거나, 광학 요소에 입사하는 페룰 외부로부터의 입력 광이 광섬유를 향해 안내될 수 있는
    밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 요소는 페룰에 통합되는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광학 요소 및 페룰은 동일한 일체식 구조체의 일부인 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 광학 요소는 구조화된 반사 표면을 포함하고, 상기 홈은 연장되어 구조화된 반사 표면에서 종결되며, 광섬유로부터의 출력 광이 구조화된 반사 표면에 의해 페룰의 외부로 반사될 수 있거나, 구조화된 반사 표면에 입사하는 페룰 외부로부터의 입력 광이 광섬유를 향해 반사될 수 있는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 홈은 구조화된 반사 표면에 대해 정렬되는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 홈은 광섬유의 단부면의 일부가 광섬유의 단부면과 구조화된 반사 표면 사이에 미리 정해진 거리를 형성하도록 맞닿을 수 있는 멈춤부를 형성하는 어깨부를 포함하는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 홈은 광섬유를 구조화된 반사 표면에 대해 정렬시키도록 정밀 성형되는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 홈은 제1 페룰 부분 상의 개방 홈인 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 구조화된 반사 표면 및 개방 홈은 가단성 재료를 스탬핑하여 형성되는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 가단성 재료는 금속인 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 구조화된 반사 표면은 오목한 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  12. 옵토-전자 모듈이며,
    하우징; 및
    상기 하우징에 밀폐식으로 밀봉되는, 제1항에 따른 밀폐식 광섬유 정렬 조립체
    를 포함하는
    옵토-전자 모듈.
  13. 옵토-전자 모듈이며,
    하우징; 및
    상기 하우징에 밀폐식으로 밀봉되고 정렬 슬리브에 의한 외부 연결용 단자를 형성하는, 제1항에 따른 밀폐식 광섬유 정렬 조립체
    를 포함하는
    옵토-전자 모듈.
  14. 제1항에 있어서, 복수의 광섬유 및 복수의 홈이 존재하고, 복수의 홈 각각은 광섬유 중 하나의 단부 섹션을 적어도 수용하고, 각각의 홈은 구조화된 반사 표면에서 종결되는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  15. 제1항에 따른 밀폐식 광섬유 정렬 조립체를 제조하는 방법이며,
    구조화된 반사 표면 및 적어도 광섬유 정렬 홈을 형성하기 위해 페룰을 스탬핑하는 단계를 포함하고, 상기 홈은 구조화된 반사 표면에 대해 정렬되는
    밀폐식 광섬유 정렬 조립체를 제조하는 방법.
  16. 밀폐식 광섬유 정렬 조립체이며,
    광섬유의 단부면이 광섬유의 축선을 따라 광학 요소로부터 미리 정해진 거리에 위치되도록 광학 요소 및 광섬유 유지 구조체를 형성하는 제1 페룰 부분으로서, 광섬유의 단부면은 광섬유의 축선을 따라 광학 요소로부터 미리 정해진 거리에 위치되고, 광섬유 유지 구조체는 광섬유를 광학 요소에 대해 정확하게 정렬시켜, 광섬유로부터의 출력 광이 광학 요소에 의해 제1 페룰 부분 외부로 안내될 수 있거나, 광학 요소에 입사하는 제1 페룰 부분 외부로부터의 입력 광이 광섬유를 향해 반사될 수 있는, 제1 페룰 부분과;
    제2 페룰 부분에 밀폐식으로 부착되는 제2 페룰 부분
    을 포함하고,
    제1 페룰은 광학 요소가 제2 페룰 부분의 에지를 지나 위치되는 제2 페룰 부분의 에지를 지나는 연장 부분을 포함하는
    밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광섬유 유지 구조체는 광섬유의 단부 섹션을 적어도 수용하도록 크기설정되는 정렬 홈을 포함하는 밀폐식 광섬유 정렬 조립체.
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