KR20190140637A - beam connector using commercial multi-mode fiber - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광섬유를 이용한 광신호 접속 기술에 관한 것으로, 특히 통신대역 파장에 따른 광 손실을 최소화할 수 있는 상용 멀티모드파이버(Commercial Multi-Mode Fiber)를 사용한 빔 커넥터에 관한 것이다.The present invention relates to an optical signal connection technology using an optical fiber, and more particularly, to a beam connector using a commercial multi-mode fiber capable of minimizing optical loss due to a communication band wavelength.
광통신, 광 데이터 처리 및 광학기기 등에서 GRIN(Graded-Index) 렌즈가 Selfoc 렌즈처럼 광을 집속하거나 평행광으로 만들 수 있어서 활용도가 높고 기술적으로 중요하기 때문에, GRIN 렌즈는 집속형 굴절률을 갖는 Selfoc 렌즈가 등장한 이후 광통신 분야에서 관심이 높아 연구가 지속되었다.In optical communication, optical data processing, and optics, GRIN (Graded-Index) lenses can focus light or make parallel light like Selfoc lenses, so it is highly useful and technically important. Since its inception, research has continued due to high interest in the field of optical communication.
GRIN 렌즈를 활용한 빔 커넥터는 기존의 렌즈 장착 커넥터에 비해 용융 접속을 통해 쉽게 제작할 수 있고, 광섬유 정렬과 고정이 쉬운 장점이 있다.Beam connectors utilizing GRIN lenses can be easily fabricated by fusion splicing and are easier to align and secure with fiber optics than conventional lens mount connectors.
그러나, 통신대역 파장에 따른 광 손실 문제로 인해 GRIN 렌즈를 사용한 빔 커넥터를 실제 제작하지는 못하고 있는 실정이다.However, due to the problem of optical loss due to the communication band wavelength, the actual beam connector using the GRIN lens has not been manufactured.
본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 특히 통신대역 파장에 따른 광 손실을 예측하여 원하는 통신대역 파장에서 광손실이 최소가 되는 스펙으로 빔 커넥터를 설계하는데 있다.An object of the present invention has been made in view of the above points, and in particular, to predict the optical loss according to the communication band wavelength to design a beam connector with a specification that the optical loss is minimized in the desired communication band wavelength.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터의 특징은, 상용 MMF를 사용한 빔 커넥터로서, 광신호 접속을 위해 광신호 경로 상에 제1 GRIN 렌즈를 구성하는 제1멀티모드파이버(1st MMF)와, 상기 제1멀티모드파이버의 후단에 결합되는 제1싱글모드파이버(1st SMF); 그리고 상기 제1 GRIN 렌즈와 광신호 접속을 위해 제2 GRIN 렌즈를 구성하는 제2멀티모드파이버(2nd MMF)와, 상기 제2멀티모드파이버의 후단에 결합되는 제2싱글모드파이버(2nd SMF)를 포함하되, 상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버는 50㎛ 또는 62.5㎛를 사용하되, 상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버 간의 거리가 300㎛인 것이다.A beam connector using a commercially available multimode fiber according to the present invention for achieving the above object is a beam connector using a commercial MMF, comprising: a first constituting a first GRIN lens on an optical signal path for optical signal connection; A multimode fiber (1st MMF) and a first single mode fiber (1st SMF) coupled to a rear end of the first multimode fiber; And a second multimode fiber (2nd MMF) constituting a second GRIN lens for optical signal connection with the first GRIN lens, and a second single mode fiber (2nd SMF) coupled to a rear end of the second multimode fiber. Including, wherein the first multi-mode fiber and the second multi-mode fiber is used 50㎛ or 62.5㎛, the distance between the first multi-mode fiber and the second multi-mode fiber is 300㎛.
바람직하게, 상기 제1멀티모드파이버 또는 상기 제2멀티모드파이버는, 통신대역 1310㎚ 또는 1550㎚의 동작 파장에서 계산된 최적 길이(Lp)에서 30㎛만큼 더 긴 길이를 사용할 수 있다.Preferably, the first multimode fiber or the second multimode fiber may use a length longer than 30 μm at an optimum length Lp calculated at an operating wavelength of 1310 nm or 1550 nm of a communication band.
바람직하게, 통신대역 1310㎚와 1550㎚의 동작 파장에서 사용될 수 있다.Preferably, it can be used in the operating wavelength of the communication band 1310nm and 1550nm.
본 발명에 따르면, 최적 길이의 멀티모드파이버(Multi-Mode Fiber; 이하, MMF)를 사용하고 대향하는 MMF 간의 거리(WD)를 최적으로 설정함으로써 통신대역 1310㎚와 1550㎚의 동작 파장에서 50㎛ 또는 62.5㎛ 코어 반지름의 MMF를 사용하는 빔 커넥터의 광 손실을 최소화할 수 있다.According to the present invention, by using a multi-mode fiber of the optimum length (hereinafter referred to as MMF) and setting the distance (W D ) between the opposing MMFs optimally, it is possible to use 50 at operating wavelengths of communication bands 1310 nm and 1550 nm. It is possible to minimize the light loss of the beam connector using MMF of 6 μm or 62.5 μm core radius.
도 1은 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터를 구성하기 위한 GRIN 렌즈의 구조를 도시한 개념도이고,
도 2 내지 5는 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터에서 MMF 코어 반지름, MMF의 길이 및 동작 파장에 따른 MMF 간 거리(WD) 별 광 손실 변화를 도시한 그래프들이다.1 is a conceptual diagram showing the structure of a GRIN lens for constructing a beam connector using a commercially available multimode fiber according to the present invention,
Figures 2 to 5 are illustrating a MMF distance between the optical loss change by (W D) according to commercial multimode MMF core radius at the beam using a fiber connector and a length and the operating wavelength of the MMF according to the present invention graph.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating the configuration and operation of the embodiment of the present invention, the configuration and operation of the present invention shown in the drawings and described by it will be described by at least one embodiment, By the technical spirit of the present invention described above and its core configuration and operation is not limited.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a beam connector using a commercial multi-mode fiber according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터를 구성하기 위한 GRIN 렌즈의 구조를 도시한 개념도이고, 도 2 내지 5는 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터에서 MMF 코어 반지름, MMF의 길이 및 동작 파장에 따른 MMF 간 거리(WD) 별 광 손실 변화를 도시한 그래프들이다.1 is a conceptual diagram showing the structure of a GRIN lens for configuring a beam connector using a commercial multimode fiber according to the present invention, Figures 2 to 5 are MMF core radius in the beam connector using a commercial multimode fiber according to the present invention , Graphs showing the variation of the optical loss by the distance (W D ) between the MMF according to the length and the operating wavelength of the MMF.
도 1 내지 5를 참조하면, 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터는 광신호 접속을 위해 광신호 경로 상에 GRIN 렌즈를 구성하는 MMF(10,30)와, MMF(10,30)에 각각 결합되는 싱글모드파이버(Single-Mode Fiber; 이하, SMF)(20,40)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터는 MMF(10,30)와 SMF(20,40)로 구성되는 광섬유와 광섬유를 연결하기 위한 요소로서 세라믹이나 유리 등으로 이루어진 페룰(Ferrule)(미도시)을 더 포함할 수 있다. MMF(10,30)와 SMF(20,40)로 구성되는 광섬유는 페룰의 내측에 구비되는 것이 바람직하다.1 to 5, a beam connector using a commercially available multimode fiber according to the present invention includes an MMF (10,30) and a MMF (10,30) constituting a GRIN lens on an optical signal path for optical signal connection. Single Mode Fiber (hereinafter referred to as SMF) 20, 40 are respectively coupled to the. In addition, the beam connector using a commercial multi-mode fiber according to the present invention is an element for connecting the optical fiber and the optical fiber composed of MMF (10,30) and SMF (20,40) as a ferrule made of ceramic, glass, etc. It may further include (not shown). The optical fiber composed of the
본 발명에 따른 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터는 일측에서 타측으로 광신호를 전달하는 구성으로, 일측에는 제1 GRIN 렌즈를 구성하는 제1MMF(10)와 그 제1MMF(10)의 후단에 결합되는 제1SMF(20)를 구비한다. 그리고 타측에는 제2 GRIN 렌즈를 구성하는 제2MMF(30)와 그 제2MMF(30)의 후단에 결합되는 제2SMF(40)를 구비한다.Beam connector using a commercially available multi-mode fiber according to the present invention is configured to transfer the optical signal from one side to the other side, one side is coupled to the
본 발명에 따른 빔 커넥터는 통신대역 1310㎚와 1550㎚의 동작 파장에서 광 손실이 최소화되도록 코어 반지름이 50㎛ 또는 62.5㎛ 인 MMF(10,30)를 사용한다.The beam connector according to the present invention uses MMF (10,30) having a core radius of 50 mu m or 62.5 mu m so as to minimize optical loss in operating wavelengths of 1310 nm and 1550 nm.
또한, 코어 반지름이 50㎛ 또는 62.5㎛ 인 MMF(10,30)를 사용하면서 MMF(10,30)의 길이(Lp)와 MMF 간 거리(WD)(=GRIN 렌즈 사이의 이격거리)에 따른 광 손실 변화를 계산하여, MMF(10,30)의 길이와 MMF 간 거리(WD)를 결정한다.In addition, while using the MMF (10,30) having a core radius of 50 μm or 62.5 μm, the length Lp of the MMF (10,30) and the distance between the MMF (W D ) (= separation distance between GRIN lenses) The change in light loss is calculated to determine the distance W D between the length of the
도 2 내지 5는 상용 MMF의 길이(Lp)를 변경하면서 각 Lp에서 WD 변화에 따른 광 손실을 도시한 것이다.2 to 5 show the optical loss according to the W D change at each Lp while changing the length Lp of the commercial MMF.
도 2와 3은 MMF 코어 반지름이 50㎛일 때, 도 4와 5는 MMF 코어 반지름이 62.5㎛일 때 광 손실 변화를 나타낸 것이다.2 and 3 show the change in the light loss when the MMF core radius is 50㎛, Figures 4 and 5 when the MMF core radius is 62.5㎛.
도 2와 4는 통신대역 1310㎚의 동작 파장이고, 도 3과 5는 통신대역 1550㎚의 동작 파장이다.2 and 4 are the operating wavelength of the communication band 1310nm, Figures 3 and 5 are the operating wavelength of the communication band 1550nm.
GRIN 렌즈는 MMF(10,30)의 코어 굴절률이 포물선으로 변화하는 구조이며, 아래의 식1에서와 같이 굴절률 분포가 "α-profile"로 주어진다.The GRIN lens has a structure in which the core refractive index of the MMF (10,30) changes parabolic, and the refractive index distribution is given as "? -Profile" as shown in
상기에서 n1은 MMF(10,30) 코어 중심의 굴절률, n2는 MMF(10,30) 피복(Cladding)의 굴절률, a는 MMF(10,30) 코어의 반지름이며, α는 굴절률 포물선의 모양을 결정하는 값이다.Where n 1 is the refractive index of the center of the MMF (10,30) core, n 2 is the refractive index of the MMF (10,30) cladding, a is the radius of the MMF (10,30) core, and α is the refractive index of the parabola. The value determines the shape.
상기한 식2는 MMF(10,30)의 코어 반지름, 굴절률 및 길이(Lp)에 따른 광 손실 변화를 계산하기 위한 것이다.
MMF(10,30)의 길이(Lp)에 따라 광 손실이 변화하며, 고정된 Lp에서는 MMF 간 거리(WD)의 변화에 따라 광 손실이 변화한다. 식2에서 동작 파장에 따른 굴절률 변화는 광 손실이 변화한다는 것을 나타내므로, 동작 파장에 따른 광 손실을 비교하여 광 손실이 최소가 되는 스펙으로 빔 커넥터를 설계한다.The light loss varies depending on the length Lp of the
본 발명에서는 광 손실이 0.5㏈ 이하가 되는 MF(10,30)의 길이와 MMF 간 거리(WD)를 사용한다.In the present invention, the distance W D between the length of the MF (10,30) and the MMF in which the optical loss is 0.5 dB or less is used.
본 발명에 따른 빔 커넥터에 사용되는 코어 반지름이 50㎛ 또는 62.5㎛인 MMF(10,30)의 길이는 동작 파장 1310㎚ 및 1550㎚에서 최적의 MMF 길이(Lp)를 계산한 후에 그 Lp를 변화시켜 가면서 광 손실이 0.5㏈ 이하가 되는 MMF 간 거리(WD)를 결정한다.The length of the MMF (10,30) having a core radius of 50 μm or 62.5 μm used in the beam connector according to the present invention changes the Lp after calculating the optimum MMF length Lp at the operating wavelengths of 1310 nm and 1550 nm. The distance (W D ) between MMFs whose light loss is 0.5 dB or less is determined.
본 발명에서는 동작 파장 1310㎚ 및 1550㎚에서 최적의 MMF 길이(Lp)에서 30㎛만큼 더 긴 길이를 사용하고 MMF 간 거리(WD)를 300㎛로 설정하여 빔 커넥터를 설계한다. In the present invention, a beam connector is designed by using a length longer than 30 μm at an optimum MMF length Lp at operating wavelengths 1310 nm and 1550 nm and setting the distance between MMFs W D to 300 μm.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. While the preferred embodiments of the present invention have been described so far, those skilled in the art may implement the present invention in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.
그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments of the present invention described herein are to be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. Should be interpreted as being included in
10: 제1MMF
20: 제1SMF
30: 제2MMF
40: 제2SMF10: 1st MMF
20: first SMF
30: 2nd MMF
40: second SMF
Claims (3)
광신호 접속을 위해 광신호 경로 상에 제1 GRIN 렌즈를 구성하는 제1멀티모드파이버(1st MMF)와, 상기 제1멀티모드파이버의 후단에 결합되는 제1싱글모드파이버(1st SMF); 그리고
상기 제1 GRIN 렌즈와 광신호 접속을 위해 제2 GRIN 렌즈를 구성하는 제2멀티모드파이버(2nd MMF)와, 상기 제2멀티모드파이버의 후단에 결합되는 제2싱글모드파이버(2nd SMF)를 포함하되,
상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버는 50㎛ 또는 62.5㎛를 사용하되, 상기 제1멀티모드파이버와 상기 제2멀티모드파이버 간의 거리가 300㎛인 것을 특징으로 하는 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터.In the beam connector using a commercial MMF,
A first multimode fiber (1st MMF) constituting a first GRIN lens on an optical signal path for optical signal connection, and a first single mode fiber (1st SMF) coupled to a rear end of the first multimode fiber; And
A second multi-mode fiber (2nd MMF) constituting a second GRIN lens for optical signal connection with the first GRIN lens, and a second single-mode fiber (2nd SMF) coupled to a rear end of the second multi-mode fiber. Including,
The first multi-mode fiber and the second multi-mode fiber is 50㎛ or 62.5㎛ used commercially multimode fiber, characterized in that the distance between the first multimode fiber and the second multimode fiber is 300㎛ Beam connector.
상기 제1멀티모드파이버 또는 상기 제2멀티모드파이버는,
통신대역 1310㎚ 또는 1550㎚의 동작 파장에서 계산된 최적 길이(Lp)에서 30㎛만큼 더 긴 길이를 사용하는 것을 특징으로 하는 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터.The method of claim 1,
The first multimode fiber or the second multimode fiber,
A beam connector using a commercially available multimode fiber, characterized in that it uses a length longer than 30 μm at an optimum length Lp calculated at an operating wavelength of 1310 nm or 1550 nm.
통신대역 1310㎚와 1550㎚의 동작 파장에서 사용되는 것을 특징으로 하는 상용 멀티모드파이버를 사용한 빔 커넥터.The method of claim 1,
A beam connector using a commercial multimode fiber, characterized in that it is used in an operating wavelength of 1310 nm and 1550 nm in a communication band.
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