KR970002731B1 - An optic attenuator - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 종래 광 감쇠기의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a conventional optical attenuator.
제 2 도는 종래 다른 광 감쇠기의 개략적인 구성도.2 is a schematic diagram of another conventional optical attenuator.
제 3 도는 본 발명에 따른 광 감쇠기의 구성도.3 is a block diagram of an optical attenuator according to the present invention.
제 4 도 (a)에서 (d)는 본 발명에 따른 광 감쇠기의 가변 감쇠 영역을 보이는 그래프.4A to 4D are graphs showing the variable attenuation region of the optical attenuator according to the present invention.
제 5 도는 본 발명에 따른 광 감쇠기의 회전각에 따른 감쇠량을 보이는 그래프.5 is a graph showing the amount of attenuation according to the rotation angle of the optical attenuator according to the present invention.
제 6 도는 본 발명에 다른 광 감쇠기의 구조도.6 is a structural diagram of an optical attenuator according to the present invention.
제 7 도(a),(b),(c)는 본 발명에 따른 광 감쇠기의 일부 발췌 구성도.7 (a), (b) and (c) are partial schematic diagrams of an optical attenuator according to the present invention.
제 8 도는 본 발명에 다른 광 감쇠기의 외관도.8 is an external view of an optical attenuator according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 광 감쇠기 입력부 22 : 광 감쇠기 출력부21 optical attenuator input 22 optical attenuator output
23,24 : 광 파이버 25 : 제 1 렌즈23,24: optical fiber 25: first lens
26 : 제 2 렌즈 27 : 회전축26: second lens 27: rotation axis
29 : 제 2 렌즈의 단면 30 : 제 1 렌즈의 단면29: cross section of the second lens 30: cross section of the first lens
41 : 제 1 홀더(holder) 42 : 제 2 홀더41: first holder 42: second holder
43 : 원통 44,74 : 회전 구동체43: cylinder 44,74: rotating drive body
46 : 외부 케이스 47,77 : 스프링46: outer case 47,77: spring
49a,49b,79a,79b : 스톱퍼(stopper) 51,81 : 보조 케이스49a, 49b, 79a, 79b: stopper 51, 81: auxiliary case
100 : 광 감쇠기100: optical attenuator
본 발명은 광 전송 시스템과 같은 광 응용분야에서 이용되는 광 감쇠기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 광 신호를 넓은 가변 영역에서 연속적이고도 정밀하게 가변시킬 수 있는 간단한 구조의 가변 광 감쇠기에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to optical attenuators used in optical applications, such as optical transmission systems, and more particularly to variable optical attenuators of simple construction that can vary optical signals continuously and precisely over a wide variable range.
일반적으로 광 전송 시스템에서 광 신호는 고출력으로 전송되는데, 고출력으로 전송된 광 신호는 수신측에서 적절하게 이용되기 위해 광 감쇠기에 의해 감쇠된다. 이와 같이 고 출력의 광 신호를 감쇠시키는 광 감쇠기는 광 통신 시스템의 조정과 교정, 각종 측정 또는 광 파이버 전송로의 구간손실조정에 이용될 수 있으며, 광과 관련된 장치들에서도 다양하게 이용될 수 있다.In general, in an optical transmission system, an optical signal is transmitted at high power, and the optical signal transmitted at high power is attenuated by an optical attenuator for proper use at the receiving end. The optical attenuator which attenuates the high power optical signal can be used to adjust and calibrate the optical communication system, to measure various kinds or to adjust the interval loss of the optical fiber transmission path, and can be used in various devices related to the light. .
상기의 다양한 이용 분야를 충족시키기 위해 여러 종류의 감쇠기가 개발되어 있는데, 그 중의 한 형태가 제 1 도에 도시되어 있다. 제 1 도에 도시된 종래의 광 감쇠기는 미국 특허 제5,087,122호에 개시된 것으로서, 소정 형태의 렌즈에 의해 만들어진 평행광을 광 차단기(6)로 광을 차단하는 형태이다. 이 광 감쇠기는 코어(core; 1a,2a) 및 클래드(clad; 1b,2b)로 구성된 제 1 광 파이버(1) 및 제 2 광 파이버(2), 각 광 파이버의 전단에 배치된 소정 형태의 렌즈(4,5), 렌즈 사이에 배치되어 진행하는 광을 차단하는 광 차단기(6)로 구성되며, 제 1 광 파이버(1)의 코어(1a) 선단에서 공기중으로 방출된 광선(3)은 고유의 개구수(NA : Numerical Aperture)값을 가지고 확산되어 진행하다가 소정 형태의 렌즈(4)를 통과한 후 평행광선이 되고, 렌즈(5)를 통해 다시 접속되어 제 2 광 파이버(2)의 코어(2a)로 진행한다. 렌즈(4,5)사이에 있는 광 차단기(6)는 P점을 주축으로 하여 화살표 방향으로 회전하며, 광 차단기(6)의 선단(7)은 원호(8)를 그리며 시계 방향으로 회전하면서 평행광선을 차단하여 코어(2a)를 향해 진행하는 광선의 양을 감쇠시킨다.Several types of attenuators have been developed to meet these various applications, one of which is shown in FIG. The conventional optical attenuator shown in FIG. 1 is disclosed in US Pat. No. 5,087,122, which blocks light with the light blocker 6 in parallel light produced by a lens of a predetermined type. The optical attenuator has a first optical fiber 1 and a second optical fiber 2 composed of a core 1a, 2a and a clad 1b, 2b, and of a predetermined type disposed in front of each optical fiber. It consists of a lens (4, 5), a light blocker (6) for blocking the light propagating between the lens, the light rays (3) emitted into the air from the tip of the core (1a) of the first optical fiber 1 Diffusion and propagation with inherent numerical aperture (NA: Numerical Aperture) value passes through the lens 4 of the predetermined type, becomes parallel light, and is connected again through the lens 5 to connect the second optical fiber 2. Proceed to core 2a. The light blocker 6 between the lenses 4 and 5 rotates in the direction of the arrow with the point P as the main axis, and the tip 7 of the light blocker 6 rotates in a clockwise direction by drawing an arc 8 in parallel. Blocking the light beams attenuates the amount of light propagating toward the core 2a.
또 다른 형태의 광 감쇠기가 제 2 도에 도시되어 있는데, 이는 일본국 공개 특허 공보 소화 59-192204호에 개시된 것으로서, 광 파이버 사이의 축 어긋남을 이용해 광 신호를 감쇠시키는 형태이다. 이 광 감쇠기는 소정의 거리(d)를 두고 이격되어 제 1 광 파이버(13), 제 2 광 파이버(14)를 각각 경사지게 고정지지하는 홀더(holder; 11,12)를 마련하고 있다. 제 1 광 파이버(13) 및 제 2 광 파이버(14)는 홀더(11,12)내에서 각각 경사지게 삽입되어 있어 광 신호 전송시 배면 반사(back-reflection)를 줄일 수 있도록 했다. 이 광 감쇠기의 기본 동작은 제 1 광 파이버(13)를 포함한 홀더(11)를 회전축(16)에 대해 회전할 때 제 2 광 파이버(14)와의 축 어긋남에 의해 이루어지도록 되어 있다.Another type of optical attenuator is shown in FIG. 2, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-192204, which attenuates an optical signal by using an axial shift between optical fibers. The optical attenuators are provided with holders 11 and 12 which are spaced apart from each other by a predetermined distance d to hold the first optical fiber 13 and the second optical fiber 14 inclinedly. The first optical fiber 13 and the second optical fiber 14 are inserted obliquely in the holders 11 and 12, respectively, to reduce back-reflection during optical signal transmission. The basic operation of the optical attenuator is such that the shaft 11 is shifted from the second optical fiber 14 when the holder 11 including the first optical fiber 13 is rotated about the rotational axis 16.
그런데, 제 1 도에 도시된 종래 광 감쇠기는 전체 감쇠폭이 광 차단기의 회전각도 범위 40°내에서 이루어지며, 또한 실용적으로 쓰이는 20dB의 감쇠를 얻기 위해 회전각도(θ)의 범위는 20°정도이다. 따라서 회전의 정밀도를 높이기 위해서는 매우 복잡하고 값비싼 미세 회전 조절장치가 부착되어야 하는 단점이 있다.However, the conventional optical attenuator shown in FIG. 1 has a total attenuation within the rotation angle range of 40 ° of the optical blocker, and the range of rotation angle θ is about 20 ° to obtain a practically 20 dB attenuation. to be. Therefore, in order to increase the precision of rotation, there is a disadvantage that a very complicated and expensive fine rotation control device must be attached.
그리고, 제 2 도에 도시된 종래 광 감쇠기는 구조가 간단하여 소형화가 가능하지만 실용성이 부족한 문제점이 있으며, 광 파이버를 용이하게 회전시키기 위해서는 두 광 파이버사이에 에어 갭(air gap)을 두어야하며, 이에 따른 기본 감쇠량이 초기에 존재한다. 예로서, 에어 캡(d)이 약 0.4mm일 경우 회전각 0°에서 10dB정도의 초기 감쇠량이 존재하는 문제점이 있다. 또한, 회전각도 범위 180°내에서 전체 감쇠폭이 20dB이하로 제한되는 단점이 있다.In addition, the conventional optical attenuator shown in FIG. 2 has a problem that the size of the conventional optical attenuator is simple, but there is a lack of practicality. In order to easily rotate the optical fiber, an air gap must be provided between the two optical fibers. The default attenuation thus exists initially. For example, when the air cap d is about 0.4 mm, there is a problem that an initial amount of attenuation of about 10 dB exists at a rotation angle of 0 °. In addition, there is a disadvantage that the total attenuation width is limited to 20dB or less within the rotation angle range 180 °.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 가격이 저렴하고 형태 및 제작이 간단한 구조로 광 신호를 고 정도 및 넓은 영역에서 감쇠할 수 있고, 고 출력에서도 사용할 수 있는 광 감쇠기를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides an optical attenuator that can attenuate an optical signal in a high degree and a wide area with a low cost, simple structure and a simple structure, and can be used at high power. Has its purpose.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 다른 광 감쇠기는, 광 파이버를 포함하고 있는 광 신호 입력장치와 광 신호 출력장치 사이에 삽입 배치되어 광 신호를 감쇠하는 광 감쇠기에 있어서, 상기 광 신호 입력장치의 광 파이버에서 입사되는 광 신호를 평행광으로 만드는 제 1 렌즈와, 상기제1렌즈 및 상기 광입력장치의 광 파이버의 일부를 지지하는 소정의 제 1 지지수단을 구비하는 광 감쇠기 입력부와 ; 상기 제 1 렌즈와 대향되어 위치하며 평행광을 집속하는 제 2 렌즈와, 상기 제 2 렌즈 및 상기 광 출력장치의 광 파이버의 일부를 지지하는 소정의 제 2 지지수단을 구비하는 광 감쇠기 출력부 ; 및 상기 광 감쇠기 입력부와 출력부 사이에 위치하여 상기 제 1 렌즈에서 제 2 렌즈로 진행하는 광을 정렬하는 소정 크기의 구멍이 마련된 광 정렬판을 구비하되, 상기 광 감쇠기 입력부와 출력부에는 상기 제 1 렌즈 또는 제 2 렌즈의 일측부에서 소정간격 이격되어 상기 평행광과 평행하는 선을 회전축으로 하여 상기 광 감소기 입력부와 출력부를 회전시키는 소정의 회전 구동수단이 각각 마련되어 있는 점에 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, an optical attenuator according to the present invention comprises an optical attenuator inserted between an optical signal input device including an optical fiber and an optical signal output device to attenuate the optical signal. An optical attenuator input section including a first lens for making an optical signal incident from the optical fiber into parallel light, and a predetermined first support means for supporting a portion of the optical fiber of the first lens and the optical input device; An optical attenuator output section including a second lens positioned opposite said first lens and focusing parallel light, and predetermined second supporting means for supporting a portion of an optical fiber of said second lens and said optical output device; And an optical alignment plate disposed between the optical attenuator input unit and the output unit, the optical alignment plate having a hole having a predetermined size for aligning light traveling from the first lens to the second lens. It is characterized in that predetermined rotation driving means for rotating the light reducer input unit and the output unit, respectively, is provided with a line of rotation parallel to the parallel light spaced at a predetermined interval from one side of the first lens or the second lens. .
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 광 감쇠기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the optical attenuator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제 3 도 및 제 6 도를 참조하면, 본 발명에 따른 광 감쇠기(100)는 광 감쇠기 입력부(21)와 광 감쇠기 출력부(22) 및 광 정렬판(60)으로 대별되는데, 광 감쇠기 입력부(21)는 입사광을 평행광으로 출력하는 제 1 렌즈(25)와 이 제 1 렌즈(25)에 광을 출력하는 소정 길이의 광 파이버(23) 및 이 광 파이버(23)와 제 1 렌즈(25)를 소정 간격으로 고정지지하는 제 1 홀더(41)로 구성되어 있고, 광 감쇠기 출력부(22)는 평행광을 집속하는 제 2 렌즈(26)와, 이 제 2 렌즈(26)에서 집속되는 광을 입력받는 소정 길이의 광 파이버(24) 및 이 광 파이버(24)와 제 2 렌즈(26)를 소정 간격으로 고정 지지하는 제 2 홀더(42)로 구성되어 있으며, 광 정렬판(60)은 제 1 렌즈(25)에서 제 2 렌즈(26)로 진행하는 광을 정렬하는 구멍(61)이 마련되어 있다.3 and 6, the optical attenuator 100 according to the present invention is roughly divided into an optical attenuator input 21, an optical attenuator output 22, and an optical alignment plate 60. 21 is a first lens 25 for outputting incident light as parallel light, an optical fiber 23 having a predetermined length for outputting light to the first lens 25, and the optical fiber 23 and the first lens 25. ) Is composed of a first holder (41) for holding fixed at predetermined intervals, and the optical attenuator output section (22) has a second lens (26) for focusing parallel light and focused on the second lens (26). And an optical fiber 24 having a predetermined length for receiving light, and a second holder 42 for fixing and supporting the optical fiber 24 and the second lens 26 at predetermined intervals, and the optical alignment plate 60. The hole 61 for aligning the light traveling from the first lens 25 to the second lens 26 is provided.
그리고, 광 감쇠기 입력부(21) 및 출력부(22)는 각각 제 1 홀더(41), 제 2 홀더(42)와 결합되어 광 감쇠기 입력부(21), 출력부(22) 전체를 상기 제 1 렌즈(25) 또는 제 2 렌즈(26)의 일단부(SP) 연장선상에 있는 회전축(27)을 중심으로 하여 회전시킬 수 있는 회전 구동체(44,74)를 구비하고 있다. 여기서, 상기 회전축(27)을 제 1 렌즈(25)의 일단부(SP)에서 소정간격 이격되어 제 1 렌즈(25)에서 방사되는 광선과 평행하는 선으로 하는 것이 바람직하다.In addition, the optical attenuator input unit 21 and the output unit 22 are respectively coupled to the first holder 41 and the second holder 42 so that the optical attenuator input unit 21 and the entirety of the output unit 22 may be provided in the first lens. (25) or rotary drive members (44, 74) which can be rotated about a rotation axis (27) on an extension line of one end (SP) of the second lens (26). Here, it is preferable that the rotation axis 27 is a line parallel to the light rays emitted from the first lens 25 at a predetermined interval from the one end SP of the first lens 25.
또한, 본 발명 광 감쇠기에는 광 감쇠기 입력부(21)와 광 감쇠기 출력부(22)를 보호하며 그 전체를 감싸고 있는 외부 케이스(46)가 마련되어 있다.Further, the optical attenuator of the present invention is provided with an outer case 46 which protects the optical attenuator input portion 21 and the optical attenuator output portion 22 and surrounds the entirety thereof.
본 발명에 다른 광 감쇠기(100)의 구성 요소인 제 1 렌즈(25) 및 제 2 렌즈(26)는 봉상 형상의 그린(GRIN : Gradient Index) 렌즈이며, 광 파이버(23,24)는 코어(Core ; 23a,24a)와 클래드(Clad ; 23b,24b)로 구성되어 있다.The first lens 25 and the second lens 26, which are components of the optical attenuator 100 according to the present invention, are rod-shaped green (GRIN: Gradient Index) lenses, and the optical fibers 23 and 24 are formed of a core ( Core: 23a, 24a and clad; 23b, 24b.
이와 같이 구성되어 광 감쇠기 입력부 또는 출력부의 회전에 따라 광을 감쇠시킬 수 있는 본 발명에 따른 광 감쇠기의 작용 및 동작은 다음과 같다.The operation and operation of the optical attenuator according to the present invention configured as described above, which can attenuate light according to rotation of the optical attenuator input unit or output unit, are as follows.
제 3 도 및 제 6 도를 참조하면, 광 감쇠기 입력부(21)의 광 파이버 코어(23a) 일단에서 공기중으로 방출된 광(L)은 고유의 개구수(NA)값을 가지고 퍼져 진행하다가 제 1 렌즈(25)를 통과한 후 평행광이 되고 이 평행광은 광 정렬판(60)의 구멍(61)을 지나면서 정렬되어 회전부(22)의 제 2 렌즈(26)를 통해 다시 집속되어 광 파이버 코어(24a)로 진행한다.3 and 6, the light L emitted from the end of the optical fiber core 23a of the optical attenuator input unit 21 into the air spreads with a unique numerical aperture NA and then proceeds to the first. After passing through the lens 25 becomes parallel light, the parallel light is aligned while passing through the hole 61 of the light alignment plate 60 and focused again through the second lens 26 of the rotating part 22 to form an optical fiber. Proceeds to core 24a.
이때, 광 감쇠기 입력부(21)가 회전 구동체(74; 제 6 도)에 의해 점선으로 도시된 바와 같이 본래 위치(실선으로 도시된 형태)에서 180°회전되었을 때에는 입력부(21)의 제 1 렌즈(25)와 광 파이버(23)는 회전축(27)아래의 제 1 렌즈(25')와 파이버(23')로 위치 변환되어 광 감쇠기 입력부(21)로부터 방출되는 광(L)은 광 정렬판(60)에 반사 또는 흡수되어 광 감쇠기 출력부(26)에 들어가지 못하게 된다. 즉, 광 감쇠기 입력부(21)의 회전에 따라 광 감쇠기 입력부(21)로부터 진행하여 광 감쇠기 출력부(22)의 광 파이버 코어(24a)에 입사되는 광은 가변(즉, 감쇠)이 되는데, 그 감쇠 범위는 광 감쇠기 입력부(21)의 회전 각도에 따라 조정된다. 이와 같은 내용을 제 4 도를 참조하면서 설명하면 다음과 같다.At this time, when the optical attenuator input portion 21 is rotated 180 ° from its original position (shape shown in solid line) as shown by the dashed line by the rotation driver 74 (FIG. 6), the first lens of the input portion 21 The optical fiber 23 and the optical fiber 23 are converted into positions of the first lens 25 'and the fiber 23' under the rotation axis 27 so that the light L emitted from the optical attenuator input portion 21 is an optical alignment plate. Reflected or absorbed by 60 prevents it from entering the optical attenuator output 26. That is, the light entering the optical fiber core 24a of the optical attenuator output unit 22 by traveling from the optical attenuator input unit 21 according to the rotation of the optical attenuator input unit 21 becomes variable (that is, attenuation). The attenuation range is adjusted according to the rotation angle of the optical attenuator input 21. Such contents will be described with reference to FIG. 4 as follows.
제 4 도 (a)에서 (d)는 광 감쇠기 출력부(22)를 고정시키고 광 감쇠기 입력부(21)를 회전축(27)를 따라 소정 각도로 회전시켰을때, 서로 대향하는 제1, 제2 렌즈(25,26)의 단면(29,30)을 X-Y평면상에 겹쳐서 나타낸 개략도이다. 여기서 제 1 렌즈(25)의 단면(30) 면적은 파이버 코어(23a)로부터 방출된 광의 전체 양을 나타낸다. 그리고, 사선 부분(32)은 제 1, 제 2 렌즈(25,26)의 단면(29,30)이 서로 겹치는 부분으로 제 3 도의 제 1 렌즈(25)를 통해 방출된 평행광(L)이 제 2 렌즈(26)를 통해 입사되는 면적(즉, 입사광)을 나타낸다.4 (a) to (d) show the first and second lenses facing each other when the optical attenuator output part 22 is fixed and the optical attenuator input part 21 is rotated at a predetermined angle along the rotation axis 27. It is the schematic which showed the cross section 29, 30 of (25, 26) superimposed on XY plane. Here, the area of the cross section 30 of the first lens 25 represents the total amount of light emitted from the fiber core 23a. In addition, the diagonal portion 32 is a portion where the end surfaces 29 and 30 of the first and second lenses 25 and 26 overlap each other, and the parallel light L emitted through the first lens 25 of FIG. The area incident through the second lens 26 (that is, incident light) is shown.
제 4 도에서 점선원(31)은 회전축(27)(지면에는 나타나 있지 않지만 X-Y평면에 수직한 축)에 대해 제 1 렌즈(25) 단면(30)의 중심점(C)의 회전에 따른 궤적이다(제 4 도(a)). 제 1 렌즈 단면(30)의 회전각(θ)의 증가에 따라 사선 부분(32)의 크기는 점차 줄어들며(제 4 도(b)), 회전각(θ)이 180°인 때에는 사선 부분(32)의 면적은 0이된다(제 4 도(c)). 여기서, 회전각(θ)은 제1, 제 2 렌즈(25,26)가 정확히 일치되어 대향되고 있을때가 0°이며, 완전히 어긋나 있을 때(제 4 도(c))가 180°이다.In FIG. 4, the dotted line 31 is a trajectory according to the rotation of the center point C of the cross section 30 of the first lens 25 with respect to the rotation axis 27 (an axis not shown in the ground but perpendicular to the XY plane). (FIG. 4 (a)). As the rotation angle θ of the first lens end surface 30 increases, the size of the diagonal portion 32 gradually decreases (FIG. 4B), and when the rotation angle θ is 180 °, the diagonal portion 32 ) The area becomes 0 (Fig. 4 (c)). Here, the rotation angle θ is 0 ° when the first and second lenses 25 and 26 are exactly coincident with each other and are opposed to each other, and 180 ° when the first and second lenses 25 and 26 are completely shifted.
만일 회전각(θ)이 180°를 지나치면 사선 부분(32)의 면적은 다시 증가된다(제 4 도(d)). 결국, 광 감쇠기 입력부(21)의 회전각 증가(180°이내)에 따라 광 감쇠기 입력부(21)에서 방사되어 광 감쇠기 출력부(22)로 들어가는 광의 양은 점차 감소된다. 광 감쇠기 입력부(21)의 회전각(θ)과 사선 부분(32)의 면적(S)은 다음식에 의해 산출된다.If the rotation angle θ passes 180 °, the area of the oblique portion 32 is increased again (Fig. 4 (d)). As a result, the amount of light emitted from the optical attenuator input 21 and entering the optical attenuator output 22 gradually decreases as the rotation angle of the optical attenuator input 21 increases (within 180 degrees). The rotation angle θ of the optical attenuator input portion 21 and the area S of the oblique portion 32 are calculated by the following equation.
S=πr2-r2(sinθ+πθ/180) (1)S = πr 2 -r 2 (sinθ + πθ / 180) (1)
상기 식에서 r은 제1,2렌즈의 단면 반지름이다.Where r is the cross-sectional radius of the first and second lenses.
만일, 렌즈 단면에서 방출되는 광선이 단면 전체에서 일정(uniform)하다면 상기 식을 이용해 제 1 렌즈 단면(30)과 사선 부분(32)의 면적(S)을 비교하면 회전각(θ)에 따른 감쇠량(dB)이 다음식에 의해서 결정된다.If the light rays emitted from the lens cross section are uniform throughout the cross section, the area S of the first lens cross section 30 and the oblique portion 32 is compared using the above equation and the amount of attenuation according to the rotation angle θ is obtained. (dB) is determined by the following equation.
dB=10log(1-sinθ/π-θ/180) (2)dB = 10log (1-sinθ / π-θ / 180) (2)
제 5 도는 (2)식을 이용하여 회전각의 변화에 따른 감쇠량(dB)의 변화를 나타낸 그래프이다. 회전각의 증가에 따라 감쇠량은 서서히 증가하다가, 회전각이 150°이상으로 증가할때 감쇠량은 크게 증가한다. 실질적으로 상용으로 쓰이는 감쇠량의 범위는 20dB이며, 본 발명에서 이 범위를 얻기 위한 회전각의 범위는 도시된 바와 같이 150°근방이므로 정밀장치없이 간단하게 감쇠량을 얻을 수 있다.5 is a graph showing the change in the amount of attenuation (dB) according to the change of the rotation angle using the equation (2). As the rotation angle increases, the attenuation gradually increases, and as the rotation angle increases above 150 °, the attenuation increases greatly. Substantially, the range of commercially available attenuation is 20 dB, and the range of rotation angle for obtaining this range in the present invention is around 150 ° as shown in the drawing, so that the amount of attenuation can be simply obtained without a precision device.
그러나, 제 5 도에 도시된 광 감쇠기 입력부(21)의 회전각 변화에 따른 감쇠량(dB)의 변화는 실질적으로 실선과 같이 변화하지 않고 점선과 같이 변화되는데, 이는 광 감쇠기 입력부(21)의 회전에 따라 감쇠되는 광이 광 정렬판(60)의 구멍(61)부위에서 회절되거나 난반사되어 일부가 광 감쇠기 출력부(22)로 입사되기 때문이다. 또한, 실선 왼쪽에 치우쳐서 나타난 점선 부위는 바람직하지 않은 광포화 현상 때문에 나타난 것이다. 따라서, 상기와 같은 바람직하지 않은 입사광에 의한 광 감쇠 정도를 향상시키기 위해 광 감쇠기 출력부(22)를 회전시켜 광 감쇠 정도를 향상시킬 수 있다. 즉, 먼저 광 감쇠기 입력부(21)를 회전하여 적절하게 광 감쇠율을 얻은 다음 광 감쇠율 정도를 높이기 위해 광 감쇠기 출력부(21)를 회전시키면 제 5 도의 실선과 같은 감쇠량 변화를 얻을 수 있는 것이다.However, the change in the attenuation amount dB according to the rotation angle change of the optical attenuator input portion 21 shown in FIG. 5 does not substantially change like a solid line but changes like a dotted line, which is the rotation of the optical attenuator input portion 21. This is because the light attenuated by the light is diffracted or diffusely reflected at the hole 61 of the light alignment plate 60 so that a part of the light is incident on the light attenuator output 22. In addition, the dotted line portion to the left of the solid line is due to the undesirable light saturation phenomenon. Accordingly, the degree of light attenuation may be improved by rotating the light attenuator output unit 22 to improve the degree of light attenuation due to the undesirable incident light as described above. That is, first, the optical attenuator input unit 21 is rotated to obtain an appropriate optical attenuation rate. Then, when the optical attenuator output unit 21 is rotated to increase the optical attenuation ratio, the attenuation amount change as shown in FIG. 5 can be obtained.
제 6 도는 본 발명에 따른 가변 광 감쇠기(100)의 실질적인 구성도로서, 광 파이버(23,24)는 각각 홀더(holder; 41,42)의 중심축(27)에 대하여 편심으로 가공된 정해진 자리에 삽입되어 있으며, 제 1, 제 2 렌즈(41,42)는 대향하는 제1, 제 2 홀더(41,42)의 단면에 각각 부착되어 소정 간격을 유지하고 있다. 광의 반사량을 줄이기 위해 제1, 제 2 렌즈(25,26)의 대향하는 면에는 무 반사 코팅처리를 할 수 있다. 또한, 사용 목적상 필요에 따라 제1, 제 2 렌즈(25,26)를 제외한 나머지 제1, 제 2 홀더(41,42) 표면에 광흡수제를 코팅하여 산란에 의한 잡음을 최소화할 수도 있다.6 is a substantial configuration diagram of the variable optical attenuator 100 according to the present invention, in which the optical fibers 23 and 24 are fixed positions which are machined eccentrically with respect to the central axis 27 of the holder 41 and 42, respectively. The first and second lenses 41 and 42 are respectively attached to the end faces of the first and second holders 41 and 42 facing each other to maintain a predetermined interval. In order to reduce the amount of reflection of light, opposite surfaces of the first and second lenses 25 and 26 may be subjected to an anti-reflective coating. In addition, a light absorbing agent may be coated on the surfaces of the first and second holders 41 and 42 except for the first and second lenses 25 and 26 as needed for use, thereby minimizing noise due to scattering.
제1, 제 2 홀더(41,42)는 소정의 원통(43)에 삽입되어 회전축(27)에 대해 정렬되어 있다. 제1,2렌즈(25,26), 광 파이버(23,24) 및 홀더(41,42)를 회전축(27)을 중심으로 회전시키기 위해 원반 형상의 회전 구동체(44,74)를 제1,2홀더(41,42)의 일측에 각각 부착시키고, 제1,2홀더(41,42)를 포함한 회전 구동체(44,74)가 원통(43)으로부터 빠지지 않도록 하기 위해, 회전 구동체(44,74)와 외부 케이스(46)사이에 스프링(47,77)이 삽입되어 있다. 회전 구동체(44,74)가 180°이상으로 회전할 경우 제 4 도 (d)에서와 같이 사선 부분(32)의 면적이 다시 증가될 우려가 있다. 이를 방지하기 위해 제 6 도에서와 같이 회전 구동체(44,74)의 일측에 돌기(48,78)를 부착하고, 외부 케이스(46)의 대향면상에 제1, 제 2 스톱퍼(stopper ; 49a,49b,79a,79b)를 부착하여 회전 구동체(44,74)의 회전이 180°범위내에서 이루어지도록 하여 광 파이버(23,24)의 비틀림에 의한 손상을 최소화하도록 하였다.The first and second holders 41 and 42 are inserted into the predetermined cylinder 43 and aligned with respect to the rotation axis 27. In order to rotate the first and second lenses 25 and 26, the optical fibers 23 and 24, and the holders 41 and 42 about the rotation axis 27, the disk-shaped rotation driving bodies 44 and 74 may be first. In order to be attached to one side of the two holders 41 and 42, respectively, and to prevent the rotary drive members 44 and 74 including the first and second holders 41 and 42 from being pulled out of the cylinder 43, the rotary drive member ( Springs 47 and 77 are inserted between 44 and 74 and outer case 46. When the rotary drives 44 and 74 rotate more than 180 °, there is a concern that the area of the oblique portion 32 is increased again as shown in FIG. 4 (d). To prevent this, as shown in FIG. 6, protrusions 48 and 78 are attached to one side of the rotary drive bodies 44 and 74, and first and second stoppers 49a on opposite surfaces of the outer case 46. , 49b, 79a, and 79b were attached so that the rotation of the rotary drives 44 and 74 could be performed within a 180 ° range, thereby minimizing damage due to torsion of the optical fibers 23 and 24.
그리고, 회전 구동체(44,74)의 회전시 광 파이버(23,24)도 같이 회전하게 되고, 이에 따라 광 파이버(23,24)에 손상이 발생할 수 있음으로 이를 방지하기 위해 본 발명의 광 감쇠기(100)는 소정 길이의 광 파이버(23,24)를 포함할 수 있는 보조 케이스(51,81)를 각각 마련하고 있다. 이 보조 케이스(51,81)의 일측은 외부 케이스(46)의 일측면에 부착되어 있고, 타측은 광 파이버(23,24)를 고정지지할 수 있는 결합재료(52,82)(예를들면, 에폭시 물질)가 채워져 있어 회전 구동체(44,74)의 회전에 다른 광 파이버(23,24)의 비틀림 손상을 약화시키도록 하였다. 그리고, 광 정렬판(60)은 제1,2렌즈(25,26)사이에 위치하여 원통(43)에 고정되어 있다.In addition, the optical fibers 23 and 24 also rotate together when the rotational actuators 44 and 74 rotate, and thus damage to the optical fibers 23 and 24 may occur, thereby preventing the optical fibers of the present invention. The attenuator 100 has auxiliary cases 51 and 81 which can include optical fibers 23 and 24 of a predetermined length, respectively. One side of the auxiliary case (51, 81) is attached to one side of the outer case 46, the other side of the coupling material (52, 82) (e.g., to fix the optical fibers 23,24) , An epoxy material), to weaken the torsional damage of the other optical fibers 23 and 24 due to the rotation of the rotary drives 44 and 74. The light alignment plate 60 is positioned between the first and second lenses 25 and 26 and fixed to the cylinder 43.
제 7 도 (a),(b),(c)는 제 6 도에 도시된 본 발명 광 감쇠기(100)중에서 홀더(41,42)를 포함한 광 감쇠기 입력부(21)와 광 감쇠기 출력부(22)만을 상세하게 발췌한 발췌 구성도이다. 제 7 도 (a)를 참조하면, 광 파이버(23,24)는 제1, 제 2 홀더(41,42)내에 회전축(27)의 중심에서 소정 위치(P)만큼 편심되게 삽입되어 있으며, 이들 광 파이버(23,24)의 단부(K,L)에 각각 제1, 제2 렌즈(25,26)의 단면의 중심이 놓이고, 제1, 제 2 렌즈(25,26)의 일측면(25s,26s)은 모두 회전축(27)의 중심에 일치되게 위치되어 있다.7 (a), (b), and (c) show an optical attenuator input portion 21 and an optical attenuator output portion 22 including holders 41 and 42 in the optical attenuator 100 of the present invention shown in FIG. ) Excerpt from the detailed excerpt configuration. Referring to FIG. 7A, the optical fibers 23 and 24 are eccentrically inserted into the first and second holders 41 and 42 by a predetermined position P at the center of the rotation shaft 27. The centers of the cross-sections of the first and second lenses 25 and 26 are placed at the end portions K and L of the optical fibers 23 and 24, respectively, and one side surface of the first and second lenses 25 and 26 is formed. 25 s and 26 s are both positioned to coincide with the center of the rotation shaft 27.
광학적 정밀도를 높이기 위해 제 7 도 (b)에서와 같이 광 파이버(23,24)가 삽입된 원형 구조체(55,56)에 제1, 제 2 렌즈(25,26)를 부착한 후 이 원형 구조체(55,56)를 홀더(41,42)에 각각 삽입하여 고정 지지할 수도 있다. 이는 광 파이버(23,24)와 홀더(41,42) 및 제1, 제 2 렌즈(25,26)의 위치를 상호간에 정밀하게 조정하도록 하는 실시예이다.In order to increase the optical accuracy, the first and second lenses 25 and 26 are attached to the circular structures 55 and 56 into which the optical fibers 23 and 24 are inserted, as shown in FIG. 55 and 56 may be inserted into the holders 41 and 42, respectively, to be fixedly supported. This is an embodiment for precisely adjusting the positions of the optical fibers 23 and 24, the holders 41 and 42, and the first and second lenses 25 and 26.
또한, 광학적 정밀도를 더욱 향상시키기 위해 제 7 도(b)의 구조를 제 7 도(c)와 같이 구조 개선할 수 있는데, 이는 광 파이버(23,24)가 삽입된 원형 구조체(55,56)에 제1, 제 2 렌즈(25,26)를 소정 깊이로 삽입한 후 이 원형 구조체(55,56)를 홀더(41,42)에 각각 삽입하여 고정 지지할 수도 있다. 이것은 홀더(41,42), 광 파이버(23,24)와 제1, 제 2 렌즈(25,26)의 부착성 및 접속성을 안정하도록 하는 또 다른 실시예이다.In addition, in order to further improve the optical precision, the structure of FIG. 7 (b) may be improved as shown in FIG. 7 (c), which is a circular structure 55 and 56 into which optical fibers 23 and 24 are inserted. After inserting the first and second lenses 25 and 26 to a predetermined depth, the circular structures 55 and 56 may be inserted into the holders 41 and 42 to be fixedly supported. This is another embodiment in which the adhesion and connectivity of the holders 41 and 42, the optical fibers 23 and 24, and the first and second lenses 25 and 26 are stabilized.
제 8 도는 본 발명에 따른 가변 광 감쇠기의 외관 구성도이다. 제 8 도를 참조하면, 외부 케이스(46)의 상면에 회전 구동체(44,74)의 일부분이 노출되어 있어 광 감쇠기 입,출력부(21,22 ; 제 3 도)를 용이하게 회전시킬 수 있도록 하였다. 회전 구동체(44,74) 및 외부 케이스(46)의 소정 부위에 기준점(58a,58b,88a,88b)을 색인하여 회전 구동체(44,74)의 회전각도를 확인할 수 있도록 함으로써 광 감쇠량을 알아볼 수 있도록 하였다.8 is an external configuration diagram of a variable light attenuator according to the present invention. Referring to FIG. 8, a portion of the rotary drive bodies 44 and 74 is exposed on the upper surface of the outer case 46, so that the optical attenuator input and output units 21 and 22 (FIG. 3) can be easily rotated. It was made. The reference angles 58a, 58b, 88a, and 88b are indexed to predetermined portions of the rotary drive bodies 44 and 74 and the outer case 46 so that the rotation angles of the rotary drive bodies 44 and 74 can be confirmed. I could see it.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광 감쇠기는 봉상 형태의 그린 렌즈가 부착된 광 파이버의 회전에 의해 종래보다 큰 감쇠량을 제공할 수 있으며, 실제 상용으로 쓰이는 0dB에서 20dB 감쇠 범위를 얻기 위한 회전각의 범위가 0°에서 150°정도이므로 정밀장치없이 간단한 제작이 가능하여 가변 광 감쇠기의 저 가격화를 달성할 수 있다. 또한, 광학 렌즈를 이용한 구조이므로 삽입 손실이 2dB 이하이며, 고출력에서도 사용될 수 있는 이점을 제공할 수 있다.As described above, the optical attenuator according to the present invention can provide a larger amount of attenuation than the conventional one by the rotation of an optical fiber with a rod-shaped green lens. Since the range is from 0 ° to 150 °, simple fabrication is possible without precision devices, and low cost of the variable optical attenuator can be achieved. In addition, since the structure using the optical lens is less than 2dB insertion loss, it can provide an advantage that can be used even at high power.
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