KR910000062B1

KR910000062B1 - 광파이버의 접속방법

Info

Publication number: KR910000062B1
Application number: KR1019870010678A
Authority: KR
Inventors: 도오루 야나기; 야스오 아사노; 게에지 오오사까; 미쯔아끼 오사나이
Original assignee: 스미도모덴기고오교오 가부시기가이샤; 나까하라 쯔네오
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1987-09-25
Publication date: 1991-01-19
Also published as: DK168178B1; KR880004334A; EP0262303B1; DK499787A; DE3782713T2; JPS63184712A; AU590434B2; AU7597187A; DK499787D0; EP0262303A3; US4749252A; EP0262303A2; CA1277125C; DE3782713D1; JPH0575084B2

Abstract

내용 없음.

Description

광파이버의 접속방법

제1도는 광파이버심선의 단부에 있는 피복층을 화학적으로 제거하기 위한 장치를 나타내는 개략설명도.

제2a~d도는 광파이버나선위에 uv경화성수지 또는 다른 화학수지로된 박막층을 형성하는 과정을 나타내는 개략설명도.

제3도는 본 발명에 따른 광파이버 융착 접속기의 단면도.

제4도는 종래의 광파이버 융착 접속기의 단면도.

제5도는 V자형 홈 및 클램핑 메카니즘에 의해 고정한 광파이버나선을 나타내는 사시도.

제6a도 및 제6b도는 광파이버심선으로부터 피복층을 기계적으로 제거하기 위한 공구를 나타낸 도면,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광파이버심선 1' : 글래스파이버나선

4,8 : 화공약품 9 : 세척기

5 : 히터 10 : 초음파발생기

11 : 송출노즐 11' : 흡입노즐

12 : uv경화성수지 13 : 클램프

12' : uv수지피복층 23 : 고정대

25 : 클램핑 메카니즘 22a : V자형 홈

21 : 미세조정장치대

본 발명은 융착 접속을 하여 광파이버를 고강도로 서로 접속시키는 방법에 관한 것이다.

광파이버를 접속하는 공지된 융착 접속방법에 의하면, 다음 세가지의 공정의 수행되어 접속될 광파이버심선의 단말부를 준비한다:

[1] 피복 제거공구를 각각의 광파이버심선의 단말부로부터 피복층을 4㎝정도 제거하는데 사용하여, 글래스파이버나선을 노출시킨다.

[2] 글래스파이버나선을, 알코올, 아세톤등의 용매에 침윤시킨 가아제로 문질러서 깨끗이 세척한다.

[3] 광파이버의 나선부분을 소정의 길이로 절단한다.

제4도에 나타난 바와같이, 상기 공정을 거쳐서 준비된 광파이버는 융착접속기에 각각 설치된다. 일반적으로 광파이버 각각의 나선 부분(1')을 융찹 접속기의 고정대(32)에 형성된 V자형 홈(33)과, 홈에 대향하는 위치에 있는 클램핑 메카니즘(33)의 사이에 설치하여 고정한다. 동시에, 광파이버심선의 단부(1)를 고정대(31)와 파이버심선의 클램핑 메카니즘(35)사이에 고정한다. (36)과 (37)은 클램핑 메카니즘(34)와 (35)에 각각 압력을 가하는 용수철을 나타낸다. 그리하여 클램프된 광파이버나선(1')은 각 단면(端面)이 서로 대향하도록 인접되며, 그들의 나선을 제5도에 나타난 바와 같이 그들 각각의 축과 일치하도록 X 및 Y방향으로 조작한다. 그다음, 광파이버중 하나가 Z방향으로 다른 하나쪽으로 밀리는 동안 전기방전을 발생시켜 융착 접속한다.

제4도에서, 미세하게 구동하는 테이블(38)(39)(38')(39')을, 대향하고 있는 파이버(1)과 (1')을 일직선 정렬하도록 구비하고 있다. 고정대(32), V자형 홈(33) 및 클랭핑 메카니즘(34)은 X방향으로만 이동가능한 구동테이블(38)상에 일체적으로 조립되어있고, 대향하고 있는 고정대(32'), V자형 홈(33') 및 클램핑 메카니즘(34')은 Y방향으로만 이동가능한 구동테이블(38')상에 일체적으로 조립되어있다. 고정대(31)와 파이버심선의 클램핑 메카니즘(35)은 Z방향으로만 이동가능한 구동테이블(39)상에 일체적으로 조립되어있으며, 대향한 고정대(31')와 파이버심선의 클램핑 메카니즘(35')은 Z방향으로만 이동가능한 구동테이블(39')상에 일체적으로 조립되어 있다.

상기 공지된 융착 접속법은 일반적으로 공장, 공사현장등에서 사용된다. 그러나, 광파이버들 간의 융착 접속강도는 다음과 같은 이유로 인해서 결국 초기강도의 1/10정도까지 저하된다:

[1] 광파이버의 단말부분을 기계적으로 처리하여 피복층이 벗겨지고, 즉 피복층이 강제로 벗겨져서 찢어지고, 피복층이 벗겨진 파이버나선부분을 가아제로 문질러 닦으므로 광파이버의 나선부분에 미세한 손상이 생긴다. 정상적으로, 광파이버의 글래스부분은 피복층과 밀착되어 있다. 종래에는, 피복제거기와 같은 공구를 사용하여 피복층에 벤자국을 내어서 광파이버의 선단부쪽으로 피복층을 잡아당긴다. 그러나, 그러한 방법을 이용하면, 미세한 상처가 공구의 블레이드가 글래스표면을 따라 섭동운동을 하므로서 발생되는 높은 마찰력 때문에 글래스부분의 표면에 손상이 생긴다. 결과적으로, 글래스나선부분의 강도는 상당해 저하된다.

[2] 광파이버의 나선부분을 V자형 홈과 파이버 클램핑 메카니즘에 의해 클램프하여 고정하므로, 광파이버의 나선부분을 클램핑할 때 광파이버의 나선부분에 손상이 생긴다.

[3] V자형 홈과 파이버 클램핑 메카니즘에 의하여 광파이버나선 단부를 고정한후, V자형 홈과 클램핑 메카니즘에 관련된 Z방향으로 광파이버나선을 비끄러지듯이 섭동하므로서, 인접하여 융착하는 두 파이버의 단부가 일직선으로 정렬된다. 그러므로, Z방향으로의 미끄럼운동으로 인하여 광파이버나선에 손상이 생긴다.

[4] 종래에는 파이버융착 접속을 할 경우, 고정대(31)(31')와 고정대(32)(32')를 함께 움직이지 않게 하였으므로, 서로 대향하고 있는 광파이버의 나선축의 일직선 정렬을, 특히 Z방향으로 파이버를 움직이는 공정에서 할수 없다.

본 발명의 목적은 광파이버 접속부분의 강도가 저하되지 않는 광파이버 접속방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 방법은 접속할 각각의 광파이버심선의 피복층을 화학적 또는 기계적으로 제거하는 공정과, 접속될 선단부를 제외한 노출된 광파이버나선 각각의 주위에 uv경화성수지 또는 화학수지로된 박막층을 형성하는 공정과, 융착 접속기에 광파이버의 박막층을 각각 고정시키는 공정과, 광파이버를 서로 접속시키는 공정등으로 구성되어있다. 화학적 제거공정에서는 광파이버심선의 피복층은 화학반응으로 용해된다. 기계적으로 제거하는 공정에서는, 피복층을 가열하여 피복층을 팽창하므로서 피복층을 글래스파이버의 표면으로 분리한 다음, 피복층을 벗겨서 광파이버나선을 노출시킨다.

제1도 내지 제3도는 본 발명에 따른 접속방법의 실시예를 나타내는 설명도이다.

제1도 내지 제3도에서 보여지는 실시예에 있어서, 피복층은 광파이버심선으로부터 화학반응으로 제거된다.

제1도는 그의 단부에서 광파이버심선의 피복층을 제거하기 위한 장치를 나타낸다. 본 장치는 히터(5)를 구비한 가열탱크(6)와 초음파 발생기(10)를 구비한 초음파세척기(9)로 구성되어있다. 광파이버의 피복부분은 다음과 같이 제거한다. 먼저, 광파이버심선의 단부를 히터(5)에 의해 가열된 화공약품(4)에 디핑(dipping)시켜서 광파이버심선(1)의 피복층을 팽창하여 용해되도록 한다. 그다음, 광파이버의 피복층을 제거하고, 피복층제거에 의해 노출된 광파이버나선(1')을 초음파세척기(9)내에 있는 화공약품(8)에 디핑시켜서 초음파 발생기(10)에 의해 발생되는 진동으로 세척하므로서 광파이버나선(1')에 부착된 화공약품, 불순물을 제거한다.

용기(3)내의 화공약품(4)은 히터(5)에 의해 가열된 황산이다. 황산을 가열하지 않으면(실온에서 사용하면), 피복층의 용해도가 저하되고, 가열되지 않은 황산으로 피복층을 완전히 용해시킬려면 30~60분정도걸린다. 용기(7)내의 화공약품(8)은 실온에서 사용되는 아세톤이다. 아세톤은 황산과 글래스나선부분(1')에 부착되어있는 미세한 피복층을 제거한다. 알코올은 글래스나선부분(1')을 세척하는데 아세톤 대신 사용될수 있다. 그러나, 아세톤대신에 알코올을 사용할 경우 세배의 세척시간이 걸린다.

제2a도 내지 제2d도는 세척된 광파이버나선위에 uv경화성수지 또는 다른 화학수지로된 박막층을 형성하는 과정을 나타내는 설명도이다.

제2a도는 박막 피복장치의 윤곽을 나타내며, 장치에는 액체 탱크에 저장된 uv경화성수지(12)를 방출하는 노즐(11)과 노즐(11)로부터 방출된 uv경화성수지(12)를 흡인하는 노즐(11')이 1의 길이를 가진 갭을 가지도록 서로 대향배치하므로서 방출용노즐(11)로부터 방출되는 uv경화성수지(12)의 소정량을 방출노즐(11)과 흡입노즐(11')간의 갭에 채울수 있다. 그 다음, 제2b도에서 나타난 바와 같이, 그의 단부의 피복층을 제거한다음 세척한 광파이버심선을, 클램프(13)에 의해, 노즐(11)과, (11')사이에 놓여지는 uv경화성수지의 중심위치에 클램프한다.(남은 피복부분을 클램프(13)에 의해 클램프한다.) uv경화성수지의 중심부에서 광파이버심선의 위치를 고정시키기 위하여, 광파이버심선(1)을 도면의 수직 방향으로 이동하여, 글래스파이버나선(1')의 접속단부는 uv경화성수지에 접촉되지 않는다. 그 다음, 노즐(11)과 (11')을 소정의 일정속도로 광파이버의 축방향에 수직으로 하강시키므로서 uv경화성수지의 피복(12')을 광파이버나선(1')에 형성시킨다. 이때, 노즐(11')이 uv경화성수지의 초과량을 노즐(11')에서 흡입하므로서, uv경화성수지는 광파이버나선(1')의 길이방향으로 균일하게 형성된다. uv경화성수지 피복은 수지의 점도 및 표면장력 때문에 균일하게 형성된다. uv경화성수지 피복은 수지의 점도 및 표면장력 때문에 균일하게 형성된다. 제2d도에 나타난 바와 같이 광파이버나선(1')위에 uv경화성수지를 상기와 같이 형성한 얇은 피복층(12')을 자외선으로 조사하여 수지층을 경화시킨다.

제2a도 내지 제2a도에 나타난 실시예에서 글래스파이버나선(1')을, 노즐(11)과 (11')사이에 놓여진 uv경화성수지의 중앙부에 삽입하고, 광파이버심선을 클램프(13)에 의해 클램프한다음 노즐(11)(11')을, 광파이버(1)의 축방향에 수직으로 하강시키므로서 글래스파이버나선(1')위에 피복층(12')을 형성한다. 그러나, 또다른 방법이 클램프(13)에 의하여 광파이버심선(1)을 클램핑하는 것이 가능하고 노즐(11)(11')을 그들의 정지위치에서 유지시켜서 피복층(12')를 형성하는 동안 파이버를 일정산 속도로 수직으로 상승시킨다.

제3도는 접속될 광파이버심선을 융착 접속기에 설치한 상태를 나타낸다. 상술한 바와 같이 접속단부를 제외한 광파이버나선위에 형성된 uv경화성수지의 박막층(12')을 가지는 광파이버나선단부(1')를 구비한 광파이버심선(1)을, 고정대(22) 및 클램프(24)의 V자형 홈(22a)에 의해 박막층(12')을 클램프한단. 동시에, 광파이버심선(1)을 고정대(23)와 클램핑 메카니즘(25)에 의해 견고하게 클램프한다. 상술한 V자형 홈(22a)과 고정대(23)를, 방전전극(도시되지않음)의 대향측에 일직선정렬되어 있는 정밀조정장치대(21)의 한쌍중 하나에 고정하고, X,Y 및 Z방향으로 정밀하게 움직일 수 있도록 배치되어있다. 정밀조정장치대(21) 각각은, X,Y,Z방향으로 각각 미세하게 조정을 하는 세 개의 스테이지 구동유닛을 일체적으로 제공한다.

이론적으로, 파이버의 일직선으로 정렬을, 세방향에서 정밀조정장치대(21)중에서 하나만 움직이게하고, 다른 장치대(21)는 정지시켜 놓고 조정할 수 있다. 그러나, 대향된 파이버의 일직선 정렬은 정밀을 필요로 하므로 장치대(21)를 세방향으로 움직이게 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 장치대만이 미세하게 조정할 수 있기 때문이다. 정밀조정장치대(21')를 정밀학 움직이게 하므로서, 대향된 광파이버나선(1')의 축을 각각 일치하게 한다. 그 다음, 전기방전이 일어남과 동시에 광파이버(1')중 하나가 Z-방향에 움직여서(제5도 참조) 상대편 광파이버 융착 접속되도록 한다.

제6a도 및 제6b도는 광파이버심선(1)의 단부에 있는 피복층을 기계적 또는 물리적으로 제거하는 또 다른 실시예를 나타낸다. 상기 실시예에서, 광파이버심선(1)의 단부에 있는 피복층을 가열하므로서, 가열된 피복층이 팽창하여 광파이버의 표면으로부터 피복층을 분리한다음, 분리된 피복층을 광파이버심선으로부터 제거하여 글래스파이버나선을 노출시킨다. 광파이버는, 제2도 및 제3도에 나타난 바와같이, uv경화성수지피복공정과 융착 접속공정을 거친다. 제6a도 및 제6b도에 나타난 실시예에 따라, 피복층을 제거하여도 글래스파이버나선은 손상을 입지않는다.

좀더 구체적으로 설명하면 제6a도 및 제6b도에서, 상부 프레임부재(41)는 하부 프레임부재(42)에 대하여 피보트축(43)에서 선회가능하게 하면서 지지된다. 프레임부재(41)와 (42) 각각은 단자(50)을 통하여 전원(도시되지않음)에 연결되는 히터(48) 및 (49)가 각각 제공된다. 스토퍼(stopper)(46),(47)는 프래임부재의 자유단부에 구비되어 있으며, 블레이드(44), (45)는 스토퍼 인접해서 구비되어 있다. 상기 스토퍼와 블레이드는 프레임부재 내부에 위치하고 있다. 블레이드(44),(45)는 광파이버심선의 피복층에 벤자국을 내도록 고안되어 있고 스토퍼는 블레이드가 광파이버나선의 표면을 자르거나 벤자국을 내지 않도록 발명되어 있다. 제6b도에 나타난 바와 같이, 광파이버심선(1)의 단부는, 프레임부재를 닫을때에 히터(48),(49)사이에 삽입된다.

이 경우, 블레이드는 피복층 표면만을 벤다. 정상인 경우에는, 글래스파이버나선은 125㎛의직경을 가지므로, 스토퍼는 대향된 블레이드는 프레임부재를 닫을때에, 약 150~180㎛의 간격을 구비하도록 발명되어 있으므로, 글래스파이버나선의 손상을 방지할 수 있다. 피복층을 가열시 피복층이 열팽창하기 때문에 글래스파이버의 표면으로부터 피복층이 분리된다. 광파이버심선(1)을 잡아당기므로서[제6b도의 왼쪽방향으로], 벤자국이 있는 부분에서 피복층을 제거할 수 있다. 제6b도에 나타난 장비의 내부공간에 있는 피복층을 광파이버심선으로부터 제거한다. 가열온도는 uv경화성수지의 재료에 따라 다르다. 그러나, 일반적으로 온도는 약 10초동안 150~200℃가 된다.

제6a도 및 제6b도에 나타난 실시예는, 위험한 화공약품을 반드시 사용할 필요가 없으므로, 옥외작업용으로 특별히 유익하다. 또한, 상기 실시예는, 어떠한 손상도 없이 글래스파이버나선을 제공할 수 있으므로, 제1도에 따라서 상술한 화공약품처리와 마찬가지로 접속부의 고강도를 유지하는 파이버단부 접속작업을 구비하고 있다.

종래에는 피복층의 제거 및 광파이버심선의 단부의 세척작업을, 피복제거기(jacket remover)와 같은 공정구를 사용하는 기계적 방법으로 하였다. 그러나, 본 발명에 따른 접속방법에서는, 화공약품을 사용해서 피복층을 제거하여 광파이버심선의 제거된 부분을 초음파세척기로 세척하거나 히터를 이용해서 피복층을 팽창시켜 글래스파이버표면으로부터 피복을 제거하여 손상없는 깨끗한 단부를 가지는 광파이버나선을 얻을 수 있다. uv경화성수지의 박막층을 광파이버나선부분에 형성하고 광파이버를 V자형 홈과 클램핑 메카니즘에 의해 고정하므로서, 손상되기 쉬운 광파이버나선 부분에 아무것도 직접 접촉하지 않게 된다. 손상되지 않는 이점외에, 본 발명은 공지된 장치보다 더욱 신뢰성이 있다. 고정대(22)와 (23)과 같은 메카니즘 부분을 단순한 정밀조정장치대(21)에 함께 일체적으로 구비되어 있으므로 중심을 맞추기 작동과 융착 접속작동을 하기 위하여 Z방향으로움직일 때 광파이버는 전체 지지대 및 클램핑 메카니즘과 함께 움직인다.

[실시예]

자외선 경화수지의 피복층을 가지며 0.25mm직경을 가지는 광파이버 나선을 절단기를 사용하므로서 손상되면서 절단되었다. 두 개의 절단된 광파이버나선의 단말부를 제1도에서 나타난 바와같이 가열탱크에 디핑하여 약1분동안 가열한다음 디핑된 단부의 피복층은 용해하여 제거되었다.

피복층이 제거된 광파이버나선을, 아세톤, 알코올등의 용제를 함유한 초음파 세척기에 디핑하여, 초음파 진동으로 광파이버나선에 있는 피복수지, 황산, 이물등의 먼지를 약 30초동안 제거하였다.

제2도에서 기술된 과정에 따라서, uv경화성수지의 5~10㎛두께의 박막층을 광파이버나선에 각각 형성하고 수초간 자외선으로 조사하여 경화하였다.

상술한 바와같이 준비된 광파이버는 박막층이 형성된 부분을 융착 접속기상의 V자형 홈 및 클램핑 메카니즘에 설치하여 고정되고, 제3도에 나타난 바와같이 정밀조정장치대를 X축방향과 Y축방향으로 정밀하게 조정하여 심선축을 서로 일치시킨다음, 두 광파이버중 하나를 Z축방향으로 다른 광파이버에 밀착시킴과 동시에 전기방전을 발생시켜 융착접속을 하였다.

상기와 같이 얻어진 광파이버 접속부분의 인장강도는 50번 시험에서 최대 3.0kg이며, 최소 1.5kg이고, 평균 2.0kg이었다. 따라서, 상기 기술된 종래 기술을 통해 얻어진 것에 비해서 대단히 강한 접속을 얻었으며, 종래의 접속 강도는 최대 1.1kg, 최소 0.3kg, 평균 0.7kg이었다.

본 발명에 따른 광파이버 접속방법에 있어서, 상술한 바와같이, 종래의 접속부분의 강도를 저하시키는 요인을 제거하므로서, 대단히 강하고 신뢰성이 있는 접속을 제공한다.

본 발명은, 가장 실용적이고 바람직한 실시예로서 고려된 것을 가지고 접속에 관해 기술하고 있는 것을 물론이거니와 공개된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위와 발명정신에 내포된 다양한 변형 및 동등한 장치를 포함하고 있다.

Claims

글래스파이버나선을 노출시키기 위하여 광파이버심선의 단부에서 가장 가까운 광파이버심선의 피복층을 소정의 길이로 제거하는 공정과, 글래스파이버나선의 접속되는 선단부를 제외한 상기 글래스파이버나선을 수지층으로 피복하는 공정과, 수지층을 경화하는 공정과, 경화된 수지로 피복된 광파이버부분에서 상기 광파이버심선을 각각 클램프하는 공정과, 상기 광파이버심선의 축을 일직선으로 정렬하는 공정과, 상기 광파이버심선을 함께 융착 접속하는 공정등으로 구성하는 것을 특징으로 하는 광파이버의 접속방법.
제1항에 있어서, 상기 제거하는 공정이 상기 광파이버심선의 상기 선단부를 제1의 화학약품에 디핑(dipping)하여 상기 피복층을 용해시켜서 제거하는 것을 특징으로 하는 광파이버의 접속방법.
제1항에 있어서, 상기 제거하는 공정이 상기 광파이버심선의 상기 선단부를 가열하여 글래스파이버나선의 표면에 있는 상기 피복층을 팽창하여 분리시키고, 상기 피복층에 벤자국을 내여, 상기 피복층을 잡아 당겨서 상기 광파이버나선을 노출시키는 것을 특징으로 하는 광파이버의 접속방법.
제2항에 있어서, 상기 글래스파이버나선을 제2의 화학약품에 디핑하여 상기 글래스파이버나선을 세척하는 공정을 추가하는 것을 특징으로 하는 광파이버의 접속방법.
제1항에 있어서, 상기 피복하는 공정은 제1 및 제2노즐이 서로 간격을 두고 대향하여 일직선으로 정렬하여 한쌍의 제1 및 제2노즐을 형성하는 공정과 상기 노즐중 한 노즐로부터 수지를 방출하는 공정과 상기 간격사이에서 상기 수지를 유지하도록 상기 노즐중의 다른 노즐에서 흡입하는 공정과, 광파이버의 최외측 선단부를 제외한 광파이버의 선단부를 제1 및 제2노즐들 사이에 통과시키는 공정등으로 구성되고, 상기 공정에 의하여 상기 글래스파이버나선을 각각 매끄럽게 피복하는 것을 특징으로 하는 광파이버의 접속방법.
제1항에 있어서, 상기 수지층을 경화하는 공정은 자외선으로 수지층을 조사하여 경화하는 것을 특징으로 하는 광파이버의 접속방법.
제1항에 있어서, 상기 피복하는 공정을, 상기 수지와 같은 uv경화성수지를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 광파이버의 접속방법.
제1항에 있어서, 상기 클램프하는 공정에서, 경화된 수지로 피복된 상기 부분을 각각 제1고정대의 V자형 홈과 제1클램핑 메카니즘 사이에 클램프되고, 남은 광파이버심선이 제2클램핑 메카니즘과 제2고정대에 의해 클램프되는 것을 특징으로 하는 광파이버의 접속방법.
제8항에 있어서, 상기 일직선으로 정렬하는 공정에서, 상기 제1 및 제2고정대를 X,Y,Z방향에서 움직일 수 있는 정밀조정장치대에 일체적으로 설치되어, 상기 제1 및 제2고정대, 상기 광파이버심선 그리고 상기 제1 및 제2클램핑 메카니즘이 일체적으로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는광파이버의 접속방법.
제9항에 있어서, 상기 융착 접속하는 공정에서, 상기 정밀조정장치대가 상기 광파이버심선의 축방향(Z-방향)으로 움직이는 것을 특징으로 하는 광파이버의 접속방법.
제1항에 있어서, 상기 융착 접속하는 공정이 전기방전에 의해 융착되는 것을 특징으로 하는 광파이어버의 접속방법.