KR20160135707A - 광결합 소자 및 광결합 유닛 - Google Patents

광결합 소자 및 광결합 유닛 Download PDF

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Abstract

광결합 소자 및 상기 광결합 소자를 포함하는 광결합 유닛을 제공하고 상기 광결합 소자는 직각반사 프리즘(23)과 광섬유 가동 커넥터(21)를 포함하고 광섬유를 통하여 전파되는 광선이 수렴되어 반사되도록 상기 직각반사 프리즘(23)의 반사면에 곡면 반사면(24)이 설치되고, 광섬유를 통하여 전파되는 광선이 상기 직각반사 프리즘(23)의 곡면 반사면(24)에 입사되도록 상기 광섬유 가동 커넥터(21)와 상기 직각반사 프리즘(23)이 고정된다.

Description

광결합 소자 및 광결합 유닛{OPTICAL COUPLING DEVICE AND OPTICAL COUPLING UNIT}
본 발명은 광통신 분야에 관한 것으로, 특히 광결합 소자 및 광결합 유닛에 관한 것이다.
광대역 통신망, 슈퍼컴퓨터 및 빅데이터 등 응용 분야의 인쇄 회로 기판 사이, 칩 사이의 상호 접속 대역폭에 대한 수요가 높아짐에 따라 인쇄 회로 기판에 기반한 전기적 상호 접속 기술에 점차적으로 전송 속도상의 장애가 나타나고 있고, 특히, 중거리와 단거리(0.3m~1m)의 경우, 전기적 상호 접속은 대부분이 10Gbps 속도의 전송만이 가능하고 25Gbps, 40Gbps 등 고속의 상호 접속은 이미 전송 속도의 장애에 직면하였다. 따라서 해당 업계에서는 회로를 접속하는 동선 대신에 광도파로를 이용하고 광도파로를 인쇄 회로 기판에 집적시켜 각종 회로 소자 사이의 광 상호 접속을 실현함으로서 데이터의 고속 전송을 실현하도록 제안하였다. 이러한 광도파로에 기반한 광 상호 접속 방법은 대역폭이 높고 밀도가 높으며 전송 속도가 빠르고 전송 전력소비가 낮으며 손실이 작고 혼선이 거의 존재하지 않고 전자파 적합성을 구비하는 등 장점을 구비하여 전기 인쇄 회로 기판 대신에 광도파로에 기반한 광 인쇄 회로 기판을 사용하는 것이 고속의 대역폭 상호 접속이 발전하는 대세이고 향후 광대역 통신망, 슈퍼컴퓨터 및 빅데이터의 상호 접속의 대역폭 문제를 해결하는 핵심 기술이다.
상호 접속의 광도파로 시스템에 있어서, 예를 들어 광원과 광도파로, 광섬유와 광도파로, 광도파로와 광도파로 등 사이의 광로 교환 등 대량의 광로 교환 링크가 있고, 그중 광 결합 효율이 가장 주목받는 요소이다. 이것은 결합 효율의 수준이 광 상호 접속 링크의 삽입 손실에 직접적인 영향을 주어 상호 접속되는 거리를 단축시키기 때문이고 광결합에 관련되는 소자는 상호 접속의 광도파로 시스템에 있어서 중요한 존재이고 상호 접속 시스템의 성능을 결정하는 중요한 부분이다.
지금까지 광결합에 관련되는 소자를 실현하는 방법은 많이 공개되었지만 표준화된 상호 접속 광도파로의 수직으로 광결합을 실현하는 해결책은 제시하지 못하였다.
기존 기술에 존재하는 기술과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예는 광결합 소자 및 광결합 유닛을 제공한다.
본 발명의 실시예는 직각반사 프리즘과 광섬유 가동 커넥터를 포함하고, 광섬유를 통하여 전파되는 광선이 수렴되어 반사되도록 상기 직각반사 프리즘의 반사면에 곡면 반사면이 설치되고, 광섬유를 통하여 전파되는 광선이 상기 직각반사 프리즘의 곡면 반사면에 입사되도록 상기 광섬유 가동 커넥터와 상기 직각반사 프리즘이 고정되는 광결합 소자를 제공한다.
상기 방안에 있어서, 상기 광섬유 가동 커넥터에 광섬유 결합관이 설치되었고, 상기 곡면 반사면의 중간위치 및 간격이 상기 광섬유 결합관의 중간위치 및 간격과 동일하다.
상기 방안에 있어서, 상기 곡면 반사면의 곡율은 광섬유로부터 상기 곡면 반사면에 입사되는 최대 각도의 광선이 곡면 반사면에 의하여 수렴된 후 평행되게 발사되도록 광섬유 결합관의 수치 애퍼처 파라미터에 근거하여 설계된다.
상기 방안에 있어서, 상기 광결합 소자의 직각반사 프리즘의 타입이 차례로 단일 경로 반사 프리즘, 더블(double) 경로 반사 프리즘, 단일 열 다수 경로 반사 프리즘, 더블 열 다수 경로 반사 프리즘이면 상기 직각반사 프리즘을 고정하기 위한 광섬유 가동 커넥터의 타입은 차례로 단일 열 광섬유 가동 커넥터, 더블 경로 광섬유 가동 커넥터, 단일 열 다수 경로 광섬유 가동 커넥터, 더블 열 다수 경로 광섬유 가동 커넥터이다.
상기 방안에 있어서, 상기 직각반사 프리즘의 위치안내핀 구멍의 직경 및 위치는 상기 광섬유 가동 커넥터의 위치안내핀 구멍의 직경 및 위치에 대응된다.
상기 방안에 있어서, 상기 광섬유 가동 커넥터와 직각반사 프리즘은 위치안내핀을 통하여 연결되고 상기 위치안내핀은 각각 직각반사 프리즘과 광섬유 가동 커넥터상의 위치안내핀 구멍에 연결되며 상기 직각반사 프리즘은 자외선 접착제를 통하여 광섬유 가동 커넥터의 표면에 고정되고 자외선 접착제는 위치안내핀과 직각반사 프리즘, 광섬유 가동 커넥터와의 연결부분에 도포되고 또는 직각반사 프리즘의 가장자리와 광섬유 가동 커넥터와의 연결영역에 도포된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 광도파로와, 상기 광결합 소자를 포함하고 광결합 소자중의 직각반사 프리즘상의 곡면 반사면에 의하여 반사된 광선이 광도파로에 입사되어 전파되도록 상기 광결합 소자가 상기 광도파로에 수직으로 삽입되는 광결합 유닛을 제공한다.
상기 방안에 있어서, 상기 광결합 소자가 상기 광도파로에 수직으로 삽입되는 것이, 광도파로중의 평면 광도파로 베이스 이상의 위치에 홈이 설치되고 상기 광결합 소자중의 직각반사 프리즘이 상기 홈내에 수직으로 삽입되는 것을 포함하고, 상기 홈의 크기는 상기 직각반사 프리즘의 크기를 초과하거나 동일하다.
상기 방안에 있어서, 상기 광결합 소자중의 직각반사 프리즘의 타입이 차례로 단일 경로 반사 프리즘, 더블 경로 반사 프리즘, 단일 열 다수 경로 반사 프리즘, 다수 열 다수 경로 반사 프리즘이면 상기 광도파로의 타입은 차례로 단일 경로 광도파로, 더블 경로 광도파로, 단일 열 다수 경로 광도파로, 다수 열 다수 경로 광도파로이다.
상기 방안에 있어서, 상기 광결합 소자중의 직각반사 프리즘의 곡면 반사면의 곡율은 광섬유로부터 상기 곡면 반사면에 입사되는 최대 각도의 광선이 곡면 반사면에 의하여 수렴된 후 발사되는 광선의 각도가 광도파로의 수치 애퍼처 미만이도록 광섬유 결합관과 광도파로의 수치 애퍼처 파라미터에 근거하여 설계된다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 광결합 소자 및 광결합 유닛에 의하면, 광결합 소자의 직각반사 프리즘의 반사면에 곡면 반사면을 설치하고 광섬유를 통하여 전파되는 광선이 상기 곡면 반사면에 입사되어 상기 광섬유를 통하여 전파되는 광선이 수렴되어 반사되도록 광결합 소자중의 광섬유 가동 커넥터와 상기 직각반사 프리즘을 고정함으로서 광 전송과정의 손실을 감소하고 광결합 효율을 향상시키며 본 발명의 실시예에서 제공하는 광결합 소자 및 광결합 유닛은 구조가 간단하고 그 제조 방법 역시 간단하게 실현할 수 있다.
도 1은 기존 기술중의 직각반사 프리즘의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 광결합 소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 광섬유 가동 커넥터의 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 직각반사 프리즘의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 더블 경로 반사 프리즘의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 단일 열 다수 경로 반사 프리즘의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 다수 열 다수 경로 반사 프리즘의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 광결합 소자의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 광결합 유닛의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 광결합 유닛의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 광섬유 가동 커넥터와 직각반사 프리즘을 포함하는 광결합 소자를 제공하고 상기 직각반사 프리즘의 반사면에 곡면 반사면이 설치되고 광섬유를 통하여 전파되는 광선이 상기 곡면 반사면에 입사되어 상기 광섬유를 통하여 전파되는 광선이 수렴되어 반사되도록 상기 광섬유 가동 커넥터와 상기 직각반사 프리즘을 고정시킴으로서 광 전송과정의 손실을 감소하고 광결합 효율을 향상시킨다.
아래 도면과 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 직각반사 프리즘의 횡단면을 나타낸 도로, 도 1중의 직각을 이루는 두 변 AB와 AC는 직각반사 프리즘상의 서로 수직되는 두 측면을 나타내고 BC는 직각반사 프리즘상의 반사면을 나타낸다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 광결합 소자를 제공하고, 도 2는 본 발명의 실시예중의 광결합 소자의 단면도로, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 광결합 소자는 하나의 광섬유 가동 커넥터(21)와 하나의 직각반사 프리즘(23)으로 구성되고 상기 직각반사 프리즘(23)의 반사면에 곡면 반사면(24)이 설치되며 상기 곡면 반사면(24)은 입사되는 광선을 수렴하여 반사한다. 상기 광섬유 가동 커넥터(21)와 상기 직각반사 프리즘(23)은 고정되었다. 상기 광섬유 가동 커넥터(21)는 광섬유 결합관(22)을 포함하고 상기 광섬유 결합관(22)은 광섬유를 통하여 전파되는 광선이 상기 직각반사 프리즘(23)의 곡면 반사면(24)에 입사되도록 광섬유를 고정시키고 정렬한다.
상기 곡면 반사면(24)에 고반사율의 광학 박막이 도금되는 것이 바람직하고, 상기 곡면 반사면(24)상의 광학 박막으로 금, 은 등 금속 박막을 이용할 수 있고, 기타 매체 박막을 이용할 수도 있다. 박막 도금 처리를 거친후의 곡면 반사면(24)은 더욱 높은 반사율에 달할 수 있고, 입사 광선의 전반사를 실현할 수 있다. 광섬유 가동 커넥터(21)의 광섬유 결합관(22)에 광섬유가 고정되었을 경우, 광섬유를 통하여 전송되는 입사 광선은 직각반사 프리즘의 곡면 반사면(24)에 입사된 후, 상기 입사 광선은 고반사율의 광학 박막이 도금된 곡면 반사면(24)에 의하여 반사된다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 광섬유 가동 커넥터(21)의 타입, 구조를 특별히 한정하지 않고 상기 광섬유 가동 커넥터(21)의 타입은 MT-RJ 또는 MPO(Multi-fiber Push On) 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않고, 이로하여 본 발명의 실시예에서 제공하는 상기 광결합 소자는 구조가 간단하고 실현하기 쉽다.
도 3은 광섬유 가동 커넥터(21)의 횡단면도로, 회방향의 선이 그려진 A부분은 광섬유 결합관(22)의 횡단면이고 사선이 그려진 B와 C는 두 위치안내핀 구멍을 표시한다. 도 4는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 직각반사 프리즘(23)의 사시도로, 부호41은 곡면 반사면이 위치하는 위치를 표시하고 부호42는 위치안내핀 구멍의 위치를 표시한다. 실제 응용에 있어서, 광섬유 가동 커넥터(21)와 직각반사 프리즘(23)의 위치안내핀 구멍의 수량과 위치는 모두 필요에 따라 설계할 수 있고 본 발명의 실시예에서 제공하는 구조에 한정되지 않는다.
실제 응용에 있어서, 직각반사 프리즘(23)의 곡면 반사면(24)의 중간위치 및 간격은 선택한 광섬유 가동 커넥터(21)중의 광섬유 결합관(22)의 중간위치 및 간격과 동일하여야 한다.
상기 직각반사 프리즘(23)상의 위치안내핀 구멍의 직경 및 위치는 선택한 광섬유 가동 커넥터(21)상의 위치안내핀 구멍의 직경 및 위치에 정합되는 것이여야 하고 이로하여 위치안내핀을 통하여 광섬유 가동 커넥터(21)와 직각반사 프리즘(23)을 더욱 확실히 연결시킬 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 상기 직각반사 프리즘(23)은 광섬유 가동 커넥터(21)의 표면에 고정되어 광섬유를 통하여 전송되는 광선이 마침 직각반사 프리즘(23)의 곡면 반사면(24)에 입사되고 상기 곡면 반사면(24)에 의하여 반사된다.
상기 광섬유 가동 커넥터(21)와 상기 직각반사 프리즘(23)을 고정하는 것이 위치안내핀에 의하여 직각반사 프리즘(23)과 광섬유 가동 커넥터(21)를 연결시키고 상기 위치안내핀이 각각 직각반사 프리즘(23)과 광섬유 가동 커넥터(21)상의 위치안내핀 구멍에 연결되는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 그리고 자외선 접착제를 이용하여 직각반사 프리즘(23)을 광섬유 가동 커넥터(21)의 표면에 고정시키고 자외선 접착제를 위치안내핀과 직각반사 프리즘(23), 광섬유 가동 커넥터(21)와의 연결부분에 도포할 수 있고 직각반사 프리즘(23)의 가장자리와 광섬유 가동 커넥터(21)와의 연결영역에 도포할 수도 있다.
실제 응용에 있어서, 상기 직각반사 프리즘(23)의 곡면 반사면(24)의 곡율은 광섬유의 수치 애퍼처(aperture) 파라미터에 근거하여 설계할 수 있고, 광 반사 원리에 따라 곡면 반사면(24)이 광선을 수렴하는 작용을 구비함으로 직각반사 프리즘(23)의 곡면 반사면(24)의 곡율을 설계할 경우 광섬유로부터 직각반사 프리즘(23)에 입사되는 최대 각도의 광선이 곡면 반사면(24)에 의하여 수렴되어 평행되게 발사되도록 보장하여야 한다. 상기 반사면의 모양으로 원호면, 포물선면 등을 선택할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
도 2를 참조하면, 광섬유를 통하여 전송되는 입사 광선(210)이 직각반사 프리즘의 곡면 반사면(24)에 의하여 전반사된 후 수렴작용에 의하여 평행발사광(211)을 얻게 되고 이로하여 통상의 반사 프리즘을 이용하는 경우에 광선이 난반사되어 나타나는 손실을 절감하고 광결합의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 직각반사 프리즘은 더블 경로 반사 프리즘일 수도 있고, 즉, 도 5에 도시한 바와 같이 직각반사 프리즘의 반사면에 곡면 반사면이 두개 설치될 수 있고, 여기서, 부호52는 위치안내핀 구멍를 표시하고 부호51은 곡면 반사면를 표시한다. 이에 대응되게, 상기 더블 경로 반사 프리즘과 고정되는 광섬유 가동 커넥터는 더블 경로 광섬유 가동 커넥터, 즉, 광섬유 결합관을 두개 포함하는 광섬유 가동 커넥터이여야 하고 이로하여 동시에 두 경로의 광선의 반사를 실현할 수 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 직각반사 프리즘은 단일 열 다수 경로 반사 프리즘일 수도 있고, 즉, 도 6에 도시한 바와 같이 프리즘의 경사면에 단일 열의 다수의 곡면 반사면을 설치할 수도 있고, 여기서, 부호62는 위치안내핀 구멍를 표시하고 부호61은 곡면 반사면를 표시하며, 이에 대응되게 상기 단일 열 다수 경로 반사 프리즘과 고정되는 광섬유 가동 커넥터는 단일 열 다수 경로 광섬유 가동 커넥터, 즉 한 열의 다수의 광섬유 결합관을 포함하는 광섬유 가동 커넥터이고 이로하여 동시에 단일 열 다수 경로의 광선의 반사를 실현할 수 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 직각반사 프리즘은 다수 열 다수 경로 반사 프리즘일 수도 있고, 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 프리즘의 경사면에 다수 열의 곡면 반사면을 설치하고 각 열의 곡면 반사면은 다수이며, 여기서, 부호72는 위치안내핀 구멍를 표시하고 부호71은 곡면 반사면를 표시하며 상기 다수 열 다수 경로 반사 프리즘과 고정되는 광섬유 가동 커넥터는 다수 열 다수 경로 광섬유 가동 커넥터, 즉 각각 다수의 광섬유 결합관을 포함하는 다수 열의 결합관을 포함하는 광섬유 가동 커넥터이고 이로하여 동시에 다수 열 다수 경로의 광선의 반사를 실현할 수 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서 광결합 소자의 제조 방법을 제공하고, 상기 제조 방법의 흐름도는 도 8에 도시한 바이고 상기 제조 방법은 하기 단계를 포함한다:
직각반사 프리즘의 반사면에 곡면 반사면을 설치한다(단계801).
여기서, 상기 직각반사 프리즘은 광학 연마 기술에 의하여 제조될 수 있고, 직각반사 프리즘의 중간위치 및 간격은 고정되는 광섬유 가동 커넥터중의 광섬유 결합관의 중간위치 및 간격과 동일하여야 하고 또한 상기 직각반사 프리즘상의 위치안내핀 구멍의 직경 및 위치는 고정되는 광섬유 가동 커넥터상의 위치안내핀 구멍의 직경 및 위치에 정합되여야 하며 이로하여 위치안내핀에 의하여 광섬유 가동 커넥터와 직각반사 프리즘을 더욱 확실히 연결시킬 수 있다.
상기 설치되는 곡면 반사면의 중간위치 및 간격이 고정되는 광섬유 가동 커넥터중의 광섬유 결합관의 중간위치 및 간격과 동일한 것이 바람직하다. 상기 곡면 반사면의 곡율은 광섬유의 수치 애퍼처 파라미터에 근거하여 설계할 수 있고 광 반사 원리에 따라 곡면 반사면이 광선을 수렴하는 작용을 구비함으로 직각반사 프리즘의 곡면 반사면의 곡율을 설계할 경우 광섬유로부터 곡면 반사면에 입사되는 최대 각도의 광선이 곡면 반사면에 의하여 수렴되어 평행되게 발사되도록 보장하여야 한다. 상기 반사면의 모양으로 원호면, 포물선면 등을 선택할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 설계된 곡면 구조에 근거하여 자외 레이저 용해, 이산화탄소 레이저 열용해, 기계 연마 또는 초음파 연마 등 공정을 거쳐 직각반사 프리즘에 반사면을 가공한다.
여기서, 곡면 반사면에 진공 도금을 수행하여 전반사 곡면을 얻을 수 있다. 구체적으로 상기 도금막은 금, 은 등 금속 박막을 선택할 수 있고 기타 매체 박막을 선택할 수도 있다.
광섬유를 통하여 전파되는 광선이 모두 직각 곡면 반사 프리즘의 곡면 반사면에 입사되도록 상기 직각반사 프리즘을 광섬유 가동 커넥터의 표면에 고정시킨다(단계802).
단계801에서 제조된 직각반사 프리즘과 광섬유 가동 커넥터중의 위치안내핀 구멍이 각각 위치안내핀을 통하여 연결되는 것이 바람직하고, 그리고 자외선 접착제를 이용하여 직각반사 프리즘을 광섬유 가동 커넥터의 표면에 고정시키고 구체적으로 자외선 접착제를 위치안내핀과 반사 프리즘, 광섬유 가동 커넥터와의 연결부분에 도포할 수 있고 프리즘의 가장자리와 광섬유 가동 커넥터와의 연결 영역에 도포할 수도 있다.
그리고, 상기한 단계 번호는 서로다른 단계를 구별하기 위한 것으로 단계의 선후 순서를 한정하는 것이 아니고 수행시 모든 단계에 엄격한 선후 순서가 규정되지 않는다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 광결합 유닛을 제공하고, 도 9에 도시한 바와 같이 상기한 광결합 소자와, 광도파로(91)를 포함하고 광결합 소자중의 곡면 반사면에 의하여 반사되는 광선이 광도파로(91)에 입사되어 전파되도록 상기 광결합 소자를 광도파로(91)에 수직으로 삽입한다.
도 9에 도시한 바와 같이 상기 광도파로(91)는 평면 광도파로 베이스(95)와, 광도파로 하부 클래딩(cladding) 재료(94)와, 광도파로 코어 재료(93)와, 광도파로 상부 클래딩 재료(92)로 구성되고 상기 광결합 소자는 광도파로(91)에 수직으로 삽입하는 것은 광도파로(91)중의 평면 광도파로 베이스(95) 이상의 위치에 홈을 형성하고 상기 광결합 소자중의 직각반사 프리즘(23)이 상기 홈내에 수직으로 삽입되는 것이고, 상기 홈의 크기는 직각반사 프리즘의 크기보다 크고, 즉 직각반사 프리즘(23) 전체가 들어갈 수 있다.
상기 광도파로의 길이는 실제의 회로 수요에 따라 선택하는 것이 바람직하다. 상기 광도파로의 타입을 광결합 소자중의 직각반사 프리즘의 타입에 따라 선택할 수 있고, 구체적으로 상기 직각반사 프리즘이 더블 경로 반사 프리즘일 경우, 광도파로로 더블 경로 광도파로를 선택하여야 하고, 이로하여 상기 광결합 소자를 광도파로에 수직으로 삽입할 경우 두 경로의 광섬유를 두 경로의 광도파로에 정렬시킬 수 있고 더블 경로의 광섬유와 광도파로의 수직 광결합을 실현할 수 있다. 상기 직각반사 프리즘이 단일 열 다수 경로 반사 프리즘일 경우, 상기 광도파로로 단일 열 다수 경로 광도파로를 선택하여야 하고, 이로하여 상기 광결합 소자를 광도파로에 수직으로 삽입할 경우 단일 열 다수 경로 광섬유와 단일 열 다수 경로 광도파로를 정력시킬 수 있고 단일 열 다수 경로 광섬유와 광도파로의 수직 광결합을 실현할 수 있다. 상기 직각반사 프리즘이 더블 열 다수 경로 반사 프리즘일 경우, 상기 광도파로로 더블 열 다수 경로 광도파로를 선택하여야 하고, 이로하여 상기 광결합 소자를 광도파로에 수직으로 삽입할 경우 더블 열 다수 경로 광섬유와 더블 열 다수 경로 광도파로를 정렬시킬 수 있고 더블 열 다수 경로 광섬유와 광도파로의 수직 광결합을 실현할 수 있다.
상기 광결합 소자중의 직각반사 프리즘(23)의 곡면 반사면(24)의 곡율은 광섬유 및 광도파로의 수치 애퍼처 파라미터에 근거하여 설계할 수 있고, 광 반사 원리에 따라 곡면이 광선을 수렴하는 작용을 구비함으로 직각반사 프리즘(23)의 반사면의 곡율을 설계할 경우 광섬유로부터 곡면 반사면(24)에 입사되는 최대 각도의 광선이 곡면 반사면(24)에 의하여 수렴되어 발사되는 광선의 각도가 광도파로의 수치 애퍼처 파라미터 미만, 즉 광에너지 손실이 없도록 보장하여야 한다. 상기 반사면의 모양으로 원호면, 포물선면 등을 선택할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서 제공하는 광결합 유닛에 있어서, 광섬유를 통하여 전송되는 입사 광선(910)이 직각반사 프리즘의 곡면 반사면(24)에 의하여 전반사된 후 수렴 작용 의하여 평행발사광(911)을 얻을 수 있고 상기 평행발사광(911)은 광도파로에 입사되어 광도파로를 통하여 전파되고 이로하여 광 손실을 대폭 절감할 수 있고 광섬유와 광도파로 사이의 더욱 효율적인 수직 광결합을 실현할 수 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서 광결합 유닛의 제조 방법을 제공하고, 도 10에 도시한 바와 같이 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
직각반사 프리즘의 반사면에 곡면 반사면을 설치한다(단계1001).
상기 직각반사 프리즘은 광학 연마 기술에 의하여 제조될 수 있고 직각반사 프리즘상에 위치안내핀 구멍을 형성하고 위치안내핀 구멍의 직경 및 위치는 광섬유 가동 커넥터상의 위치안내핀 구멍의 직경 및 위치에 정합되어야 한다.
상기 직각반사 프리즘의 반사면에 곡면 반사면을 설치하고 상기 설치된 곡면 반사면의 중간위치 및 간격은 고정되는 광섬유 가동 커넥터중의 광섬유 결합관의 중간위치 및 간격에 대응되여야 한다.
곡면 반사면의 곡율과 모양을 확정하여 곡면 반사면의 구조를 확정한다.
광섬유 가동 커넥터와 광도파로의 수치 애퍼처 파라미터에 근거하여 상기 곡면 반사면의 곡율을 설계하는 것이 바람직하다. 구체적으로 광 반사 원리에 따라 곡면이 광선을 수렴하는 작용을 구비함으로 직각반사 프리즘의 반사면의 곡율을 설계할 경우 광섬유로부터 직각반사 프리즘에 입사되는 최대 각도의 광선이 곡면 반사면에 의하여 수렴된 후 반사되어 광도파로에 입사되는 각도가 광도파로의 수치 애퍼처 미만, 즉, 광에너지 손실이 없도록 보장하여야 한다. 상기 곡면 반사면의 모양으로 원호면, 포물선면 등을 선택할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
확정된 곡면의 구조 따라 자외 레이저 용해, 이산화탄소 레이저 열용해, 기계 연마 또는 초음파 연마 등 공정을 거쳐 직각반사 프리즘상에 반사면을 가공한다.
여기서, 곡면 반사면에 진공 도금을 수행하여 전반사 곡면을 얻을 수 있다. 구체적으로 곡면 반사면에 금, 은 등 금속 박막을 도금할 수 있고 기타 매체 박막을 도금할 수도 있다.
광섬유를 통하여 전파되는 광선이 모두 직각반사 프리즘의 곡면 반사면에 입사되도록 상기 직각반사 프리즘을 광섬유 가동 커넥터의 표면에 고정시켜 광결합 소자를 형성한다(단계1002).
상기 직각반사 프리즘과 상기 광섬유 가동 커넥터의 정합되는 위치안내핀 구멍을 각각 위치안내핀을 통하여 연결하는 것이 바람직하고, 그리고 자외선 접착제를 이용하여 직각반사 프리즘을 광섬유 가동 커넥터의 표면에 고정시키고, 구체적으로 자외선 접착제를 안내핀과 반사 프리즘, 광섬유 가동 커넥터와의 연결부분에 도포할 수 있고 프리즘의 가장자리와 광섬유 가동 커넥터와의 연결 영역에 도포할 수도 있다.
광도파로에 홈을 형성한다(단계1003).
상기 광도파로에 홈을 형성하는 것이 광도파로중의 평면 광도파로 베이스 이상의 위치에 레이저 용해 기술을 통하여 자외 레이저를 이용하여 홈을 형성하는 것을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 홈의 크기는 직각반사 프리즘의 크기 이상이거나 도일하고, 즉, 직각반사 프리즘 전체가 들어갈 수 있는 크기이다.
단계1002에서 형성된 광결합 소자를 단계1003에서 형성된 홈에 삽입하여 고정시킨다(단계1004).
상기 고정은 여러가지 방식으로 실현할 수 있고 자외선 접착제에 의하여 접착하여 고정시키는 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 광결합 소자를 광도파로의 홈에 삽입하여 고정시키면 광의 수직 결합을 실현할 수 있다.
그리고, 상기한 단계 번호는 서로다른 단계를 구별하기 위한 것으로 단계의 선후 순서를 한정하는 것이 아니고 수행시 모든 단계에 엄격한 선후 순서가 규정되지 않는다.
상기한 내용은 본 발명의 바람직한 실시예이고 본 발명의 보호범위를 한정하는것이 아니다.

Claims (10)

  1. 직각반사 프리즘과 광섬유 가동 커넥터를 포함하고,

    광섬유를 통하여 전파되는 광선이 수렴되어 반사되도록 상기 직각반사 프리즘의 반사면에 곡면 반사면이 설치되고,

    광섬유를 통하여 전파되는 광선이 상기 직각반사 프리즘의 곡면 반사면에 입사되도록 상기 광섬유 가동 커넥터와 상기 직각반사 프리즘이 고정되는 광결합 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유 가동 커넥터에 광섬유 결합관이 설치되고, 상기 곡면 반사면의 중간위치 및 간격이 상기 광섬유 결합관의 중간위치 및 간격과 동일한 광결합 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 곡면 반사면의 곡율은 광섬유로부터 상기 곡면 반사면에 입사되는 최대 각도의 광선이 곡면 반사면에 의하여 수렴된 후 평행되게 발사되도록 광섬유 결합관의 수치 애퍼처 파라미터에 근거하여 설계되는 광결합 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광결합 소자의 직각반사 프리즘의 타입이 차례로 단일 경로 반사 프리즘, 더블 경로 반사 프리즘, 단일 열 다수 경로 반사 프리즘, 더블 열 다수 경로 반사 프리즘이면 상기 직각반사 프리즘을 고정하기 위한 광섬유 가동 커넥터의 타입은 차례로 단일 열 광섬유 가동 커넥터, 더블 경로 광섬유 가동 커넥터, 단일 열 다수 경로 광섬유 가동 커넥터, 더블 열 다수 경로 광섬유 가동 커넥터인 광결합 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 직각반사 프리즘의 위치안내핀 구멍의 직경 및 위치가 상기 광섬유 가동 커넥터의 위치안내핀 구멍의 직경 및 위치에 대응되는 광결합 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광섬유 가동 커넥터와 직각반사 프리즘은 위치안내핀을 통하여 연결되고, 상기 위치안내핀은 각각 직각반사 프리즘과 광섬유 가동 커넥터상의 위치안내핀 구멍을 연결시키며,

    상기 직각반사 프리즘은 자외선 접착제를 이용하여 광섬유 가동 커넥터의 표면에 고정되고 자외선 접착제는 위치안내핀과 직각반사 프리즘, 광섬유 가동 커넥터와의 연결부분에 도포되고 또는 직각반사 프리즘의 가장자리와 광섬유 가동 커넥터와의 연결 영역에 도포되는 광결합 소자.
  7. 광도파로와,

    제1항 내지 제6항중의 어느 한 항에 기재된 광결합 소자를 포함하고,

    광결합 소자중의 직각반사 프리즘상의 곡면 반사면에 의하여 반사된 광선이 광도파로에 입사되어 전파되도록 상기 광결합 소자가 상기 광도파로에 수직으로 삽입되는 광결합 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광결합 소자가 상기 광도파로에 수직으로 삽입되는 것은 광도파로중의 평면 광도파로 베이스 이상의 위치에 홈이 설치되고 상기 광결합 소자중의 직각반사 프리즘이 상기 홈내에 수직으로 삽입되는 것을 포함하고, 상기 홈의 크기는 상기 직각반사 프리즘의 크기 이상이거나 동일한 광결합 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광결합 소자중의 직각반사 프리즘의 타입이 차례로 단일 경로 반사 프리즘, 더블 경로 반사 프리즘, 단일 열 다수 경로 반사 프리즘, 더블 열 다수 경로 반사 프리즘이면 상기 광도파로의 타입은 차례로 단일 경로 광도파로, 더블 경로 광도파로, 단일 열 다수 경로 광도파로, 더블 열 다수 경로 광도파로인 광결합 유닛.
  10. 제7항 내지 제9항중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 광결합 소자중의 직각반사 프리즘의 곡면 반사면의 곡율은, 광섬유로부터 상기 곡면 반사면에 입사되는 최대 각도의 광선이 곡면 반사면에 의하여 수렴된 후 발사되는 광선의 각도가 광도파로의 수치 애퍼처 미만이도록 광섬유 결합관과 광도파로의의 수치 애퍼처 파라미터에 근거하여 설계되는 광결합 유닛.
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