KR940002318B1 - 단일모드 광커넥터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

단일모드 광커넥터

제1도는 광커넥터 조립도.

제2도는 플러그 조립도.

제3도는 어댑터 조립도.

제4도는 정렬 및 접속원리를 나타낸 예시도.

제5도는 정렬링의 구조를 나타낸 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광섬유 2 : 탄성체 페룰

3 : 어댑터 4 : 플러그

5 : 정렬링

본 발명은 광통신에 사용되는 광섬유 결선용 단일모드 광커넥터의 구조와 접속원리에 관한 것이다.

광커넥터는 광통신시스템 구성에 사용되는 기본 부품으로서, 세계적으로 많은 종류가 개발되었으나, 성능 및 경제성 등의 이유로 단지 몇가지 제품만이 사용되고 있다. 이러한 제품들은 대부분 플러그-어댑터-플러그의 구조를 가지며 결합동작은 회전운동이나 직선운동에 의존하고 있다. 그러나 결합동작이 광커넥터의 실장밀도와 연관될 때는 직선운동이 유리한 측면이 있다. 또한, 지금까지의 상용화된 광커넥터들은 광섬유 지지페룰을 사용하여 접착제로 부착하는 방법을 채택하고 있다. 광커넥터에서 가장 중요한 특성인 광학적 손실은 삽입손실과 반사손실이 있으며, 현재 삽입손실을 줄이기 위하여 정렬 슬리브를 이용하고 있으며, 반사손실 특성을 향상시키기 위하여 스프링을 사용하여 광섬유 단면의 접축을 꾀하고 있다. 광커넥터에 사용되는 페룰은 치수 안정성 등의 측면에서 지르코니아 세라믹을 소재로 성형가공을 통하여 사용되고 있다. 그러나, 지르코니아 세라믹페룰은 삽입손실을 적정한 수준으로 유지하기 위하여 정밀한 가공기술이 사용된다.

즉 단일모드 광섬유의 삽입손실이 1데시벨(이하 ㏈로 표기)이하기 되기 위하여 페룰의 동심도는 1미크론 이하의 정밀도를 요구한다. 동심도를 1미크론 이하로 유지하기 위해서는 페룰성형에서 진원도, 진직도, 표면조도, 원통도를 함께 정밀하게 유지하여야 하며, 세라믹을 통하여 이러한 치수를 유지하기 위한 성형 가공기술은 극히 고도의 기술을 필요로 하여 세계적으로 아직은 일본에서 독점되고 있어서, 광커넥터가 개발되어도 경제성 측면에서 경쟁이 불가능하여 거의 모든 국가가 광 개발을 유보하고 있으며, 이것은 향후 광통신에 사용되는 커넥터의 기술종속으로 기술개발 및 첨단 통신서비스에 막대한 지장을 초래할 것이다. 한편, 정렬에 사용되는 정렬 슬리브는 동합금이나 세라믹을 소재로 하여 고도의 기술과정을 거쳐 생산되고 있으나. 이또한 일본에서 독점하고 있으며, 일본에서도 정렬에 요구되는 슬리브의 유지력 유지에 상당한 애로를 느끼고 있는 부품이다.

세라믹 슬리브와 페룰에 의하여 광커넥터의 손실을 특정수준으로 유지하기 위하여, 페룰 단면의 연마 및 스프링에 의한 페룰 단면의 변형에 의한 접속을 도모하는 것은 매우 정확한 치수를 필요로 한다. 페룰 단면의 연마는 특수한 연마 장치에 의하여 단면의 형상을 구면으로 하여 사용되고 있으며, 구면의 곡률 반지름도 설계를 통하여 제어되어야 한다. 광섬유와 페룰이 동시에 연마되므로서, 경도 및 인성의 차이로 인하여 이론적으로 요구되는 동일한 곡면상에 광섬유가 존재하지 않고, 페룰내에 함입(이를 Fiber Withdrawal이라고 함) 됨으로서 반사손실 및 삽입손실에 영향을 초래하며, 페룰 연마공정이 일정하지 않아서 페룰 단면의 첨점 이심이 종종 발생하여 손실을 증가시킨다. 슬리브 역시 적정한 수준의 유지력에 의하여 정렬을 시켜야 하지만, 반복되는 삽입/제거 과정에서 마모에 의한 손실을 초래시키며, 슬리브 자체의 파괴현상도 피로에 의하여 발생하므로 충분한 접속의 신뢰성을 보장하기에는 아직 많은 보완설계가 뒤따라야 한다. 스프링 역시 광커넥터의 구성부품수를 늘리는 요소이며, 스프링에 의하여 하중을 제어하기 때문에 스프링력이 클 경우, 페롤 접촉단면의 좌굴이 발생하여 삽입손실을 증대시키고, 하중이 작을 경우도 페룰의 변형을 불완전하게 하여 손실을 증대시킨다. 전체적인 결합기구도 결합후 완전한 접속으로 충격하중시에 파손의 우려가 있는 장단점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해서는 페룰소재, 새로운 정렬원리 및 새로운 구조의 광커넥터 설계가 필요하다.

본 발명의 목적은 기존 광커넥터의 문제를 해결하기 위하여 페룰의 소재를 새롭게 선정하여 페룰과 관련된 문제를 해결하는 것과 정렬원리의 개발 및 전체구조를 새롭게 설계하는 것이다. 즉, 본 발명은 페룰소재로 광섬유보다 탄성계수의 값이 낮은 탄성체를 이용함으로서 성형기술이 용이하도록 하였으며, 정렬링을 사용함으로서 가공정밀도 유지 정도를 낮게 하였다. 또한 탄성체 자체의 탄성에너지를 광섬유 접착력으로 변환가능케함으로서 스프링 사용을 제거하여 관련 부품수를 감소시켰고, 또한 크기의 소형화도 가능토록 하였다. 페룰 단면은 광섬유가 돌출토록하여 페룰은 정형가공으로 마무리하며, 단지 광섬유의 돌출길이만 제어하여 삽입과 반사손실 특성을 향상시킬 수 있도록 하였다. 정렬은 기존의 정렬슬리브가 아닌 정렬링에 의하도록 하여, 가공 및 정렬을 한층 용이하게 함과 아울러 직접적인 광섬유간 접축을 보장함으로서, 정렬오차 발생요인도 최소화하였다. 정렬링은 기존의 가공기술로 충분히 도달가능하며, 정렬을 용이하게 하기 위하여 도입부를 두었다. 결합기구도 구조를 단순화하였으며, 삽입력과 제거력은 어댑터의 돌출부에 의하여 조정된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 광커넥터의 조립도로서, 광(1)를 탄성체 페룰(2)에 접착제로 결합하여 조립한 플러그(4)를 정렬링(5)을 지닌 어댑터(3)에 결합하도록 하여 두 플러그에서의 돌출된 광섬유가 정렬링(5)을 통하여 정렬되어 광신호가 전달되도록 하는 것이다.

제2도는 플러그 조립도로서 광섬유가 접착된 페룰과 플러그의 결합된 상태를 나타낸다. 여기서 광섬유는 페룰 단면보다 돌출(21)되어 있으며, 결합의 안정성을 위하여 플러그는 어댑터와 결합되는 홈(23)을 가지고 있다.

제3도는 어댑터 조립도로서 정렬링이 어댑터에 내장되어 있는 상태를 나타낸 것이다. 어댑터의 돌출부(22)는 플러그의 홈에서 결합되도록 되어 있으며 정렬링은 어댑터에 적절한 안내홈을 설치하여 설치를 용이하게 한다. 또한 플러그의 이탈력을 제어가능하도록 경사구조가 다르게 설계되어 있다.

제4도는 정렬 및 접속원리를 나타낸 도면으로서 다음과 같이 설명된다. 충분한 탄성을 가지고 제작된 페룰은 플러그에 설치되어서, 플러그가 어댑터와 결합할 경우, 탄성변형을 겪게 된다. 정렬링은 높은 탄성계수를 지니는 탄성계수를 지니는 재료특성을 가져서 상대적인 변형이 없으므로 변형은 페룰에만 발생한다. 페룰이 변형함에 따라 완전하게 지지된 페룰은 정역학 법칙에 따라서 광섬유의 돌출을 야기한게 된다. 이경우에 접착제의 전단강도는 충분히 전단파괴를 견디도록 설계되었다. 설계된 어댑터와 플러그의 결합으로 돌출된 광섬유는 위치조정이 가능한 정렬링의 정렬구멍내로 삽입되어 위치한다. 마찬가지로 대응되는 또하나의 플러그에 의하여 광섬유간에는 접촉력이 발생하게 되며 접촉력의 범위는 충분히 보장되어진다. 이러한 정렬에서의 접촉력은 탄성체 페룰의 탄성 변형에너지에 의하여 발생유지된다.

제5도는 정렬링의 구조도이며 광섬유와의 치수비교로 정밀하게 가공되며 광섬유의 안내를 위하여 테이퍼진 도입부를 지니고 있다. 정렬링은 페룰과의 접촉시에 변형이 발생하지 않도록 충분한 강도를 지니는 재료이다.

본 발명은 광통신이 이루어지는 모든 분야에서 광섬유의 결선에 사용되며, 현재 사용되고 있는 제품보다 훨씬 간단한 제조공정을 거침과 아울러 세라믹 페룰을 비용이 저렴이 탄성체로 대체하여 전체 광커넥터 가격을 낮춤으로서 광통신의 조기상용화에 기여할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 두 광섬유간의 단면을 접속시키기 위한 단일모드 광커넥터에 있어서, 상기 두 광섬유간의 단면을 동일축상에서 접속시키기 위해 중앙에 정렬 구멍에 갖고 있는 정렬링, 및 상기 정렬링을 고정시키기 위한 안내홈을 구비하고 있는 어댑터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광커넥터.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 광섬유상에 접착된 탄성체 페룰 및 상기 탄성체 페룰에 결합된 플러그를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광커넥터.
3. 제2항에 있어서, 상기 플러그는 홈을 형성해 놓고 있고, 상기 어댑터는 상기 홈에서 결합될수 있도록 돌출수단을 형성해 놓은 것을 특징으로 하는 광커넥터.
4. 제3항에 있어서, 상기 정렬링은 광섬유의 안내를 위하여 데이퍼진 도입부를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 광커넥터.
5. 제4항에 있어서, 상기 정렬링은 상기 페룰과의 접촉시 변형이 발생하지 않도록 충분한 강도를 지니는 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 광커넥터.