KR19980036475A - Multimode Optocoupler and Manufacturing Method Thereof - Google Patents
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Abstract
다중모드 광커플러 및 그 제조방법이 개시된다. 이 다중모드 광커플러는 전송광이 입사되며, 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 구성되는 제1광섬유; 전송광이 출력되며, 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 구성되는 제2광섬유; 제1광섬유와 제2광섬유 사이에 위치하고, 제1광섬유와 제2광섬유와 연결된 광전송매질인 코아확장소자; 제1광섬유 및 제2광섬유가 놓여지고 제1광섬유 및 제2광섬유 사이에 광전송매질이 채워지는 공간을 구비하며, 공간에 광전송매질이 채워진 후에는 전송광이 출력될 수 있도록 하는 채널형전송로; 및 제1광섬유 및 제2광섬유를 정렬시키며, 채널형전송로위에 놓여지는 덮개를 포함함을 특징으로 한다.Disclosed are a multimode optocoupler and a method of manufacturing the same. The multi-mode optical coupler includes a first optical fiber to which transmission light is incident, and comprises one of a plastic clad optical fiber and a plastic optical fiber; A second optical fiber outputting transmission light and configured of any one of a plastic clad optical fiber and a plastic optical fiber; A core expansion element positioned between the first optical fiber and the second optical fiber and being an optical transmission medium connected to the first optical fiber and the second optical fiber; A channel type transmission path having a space in which the first optical fiber and the second optical fiber are placed and filled with an optical transmission medium between the first optical fiber and the second optical fiber, and allowing the transmission light to be output after the optical transmission medium is filled in the space; And a cover which aligns the first optical fiber and the second optical fiber and is placed on the channel type transmission path.
본 발명에 의하면, 코아의 크기가 통신용 광섬유보다 큰 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유를 사용하고, 채널형 전송로내의 수지인 광전송매질에 의하여 코아 확장효과를 가진다. 또한 광과 광의 연결을 용이하게하여 광섬유간 분기/결합 및 접속을 단순하면서 가격을 싸게 할 수 있는 저손실 광전송을 이룬다.According to the present invention, a plastic clad optical fiber or a plastic optical fiber having a core size larger than that of a communication optical fiber is used, and the core expansion effect is achieved by an optical transmission medium that is a resin in a channel type transmission path. In addition, by facilitating the connection of light and light, it achieves a low loss optical transmission that can simplify the branching / coupling and connection between the optical fibers and lower the price.
Description
본 발명은 플라스틱 광섬유 또는 플라스틱 클래드 광섬유를 사용한 광커플러에 관한 것으로서, 플라스틱 광섬유 또는 플라스틱 클래드 광섬유를 통과한 전송광이 채널형 전송로 내의 광전송매질인 수지(residue monomer:resin)에 입사된 후 다시 반대쪽에 위치한 광섬유에서 출력되는 형태의 저손실 광 전송을 갖는 다중모드 광커플러 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical coupler using a plastic optical fiber or a plastic clad optical fiber, wherein the transmission light passing through the plastic optical fiber or the plastic clad optical fiber is incident on a resin monomer (resin), which is an optical transmission medium in a channel type transmission path, and then on the opposite side. The present invention relates to a multimode optical coupler having a low loss optical transmission in the form of output from an optical fiber located at and a manufacturing method thereof.
반사(reflection)와 굴절(refraction)에 의해 이루어지는 빛의 전파는 빛의 입사각과 두 매질의 굴절율에 의해 결정된다. 따라서 보다 효율적으로 빛을 전파할 수 있는 매질의 개발이 광을 이용하는 광섬유(optical fiber)이다. 광섬유는 빛을 전송하는 내부의 코아(core)와 코아에서 빛의 전반사가 이루어지도록 굴절율을 달리한 클래드(clad)로 구성된다. 뛰어난 광학적 특성, 환경안정성, 내열성 때문에 널리 사용되는 석영계 광섬유의 빛을 전송하는 코아의 크기는 직경이 약 0.008 mm 로부터 0.625 mm 정도가 흔히 쓰이는데 광섬유를 접속한다든지 송신되는 광을 분기결합하는데 코아 부분의 직경이 작아 상당한 기술적 어려움을 야기한다. 최근 대역폭-중계거리가 적절한 광통신 시스템에 플라스틱 클래드 광섬유 및 플라스택 광섬유의 응용이 급속히 전개되고 있다.The propagation of light by reflection and refraction is determined by the angle of incidence of the light and the refractive index of the two media. Therefore, the development of a medium that can propagate light more efficiently is an optical fiber using light. The optical fiber is composed of a core that transmits light and a clad having different refractive indices so that total reflection of light occurs in the core. The size of the core that transmits the light of quartz fiber which is widely used because of its excellent optical properties, environmental stability, and heat resistance is about 0.008 mm to 0.625 mm in diameter. The diameter of the small causes significant technical difficulties. Recently, the application of plastic clad optical fiber and plastic optical fiber to optical communication system with appropriate bandwidth-relay distance has been rapidly developed.
플라스틱 클래드 광섬유(plastic clad fiber, PCF)는 석영계 유리로 된 코아에 플라스틱 클래드를 입힌 광섬유로써 코아와 클래드의 굴절율 차가 크다. 특히 PCF는 지름이 크며 개구수(NA)가 높고 손실특성이 우수하여 광데이터 링크로 실용화되고 있다. 기존의 클래드제로서 실리콘 수지가 사용되어 있는데, 경도가 높은 불화성 아클리레이트 수지를 사용한 PCF가 개발되고 있다. 이 PCF는 현장 조립형 광커넥터의 광섬유 고정방법으로서 주목받고 있는 압착방식에의 적용가능성이 높고 나아가 전송손실의 저온 특성도 개선되고 있다. 현재 상용화되고 있는 플라스틱 클래드 광섬유는 코아 직경이 110과 200μm로 크며, 개구수도 0.37로 높은편이다. 특히 850 nm의 입사파장에 대한 감쇠율이 6dB/km로 광통신에의 응용이 충분하다. 현재 플라스틱 클래드 광섬유는 전송손실이 5 - 7 dB/km, 전송대역이 5 - 10 MHz.km가 실용화되고 있으며, 1km이하의 단거리 데이터 링크나 화상전송 등에 적용되고 있다.Plastic clad fiber (PCF) is an optical fiber coated with plastic clad on quartz glass core, and the refractive index difference between core and clad is large. In particular, PCF has a large diameter, high numerical aperture (NA), and excellent loss characteristics, making it practical for optical data links. Silicone resin is used as a conventional cladding agent, and a PCF using a high hardness fluorinated acrylate resin has been developed. This PCF has high applicability to the crimping method, which is attracting attention as an optical fiber fixing method for field-assembled optical connectors, and the low temperature characteristics of transmission loss are also improved. Currently commercially available plastic clad optical fiber has a core diameter of 110 and 200 μm and a numerical aperture of 0.37. In particular, the attenuation rate of 6dB / km for the incident wavelength of 850 nm is sufficient for optical communication. Currently, plastic clad optical fiber has a transmission loss of 5-7 dB / km and a transmission band of 5-10 MHz. Km, and is applied to short-range data links and image transmissions of 1 km or less.
플라스틱 광섬유는 유연성, 코아직경, 개구수 등에서 뛰어나고 저가의 이점으로 근거리 통신망에서 기존의 석영계 광섬유를 급속히 대체해 나가고 있다. 일반적으로 플라스틱 광섬유는 {MMA(Polymethylmethacrylate)나 플리스틸렌을 이용하고 있으며, 최근에 이르러 폴리카버네이트(poiycabonate), 열경화성 중합체, 불소 중합체 그리고 실리콘 화합물에 대한 연구가 이루어지고 있다. 일반적으로 플라스틱 광섬유의 전송손실은 160 - 1000 dB/km 에 이르며, 600 nm 범위에서 가장 낮은 전송손실을 보이고 있다. 최근에는 1300 - 1500 nm 범위에서 전손실의 플라스틱 광섬유가 상용화되고 있다. 플라스틱 광섬유의 개구수는 0.6까지 가능하며 저가의 LED를 이용할 수 있다는 장점을 지닌다. 특히 플라스틱 광섬유의 큰 장점은 3 mm 직경까지의 광섬유 제조가 가능하다는데 있다.Plastic optical fibers are excellent in flexibility, core diameter, numerical aperture, etc., and are rapidly replacing conventional quartz optical fibers in local area networks due to low cost. In general, the plastic optical fiber uses {MMA (polymethylmethacrylate) or polystyrene, and recently, studies on polycarbonate (poiycabonate), thermosetting polymer, fluoropolymer and silicon compound have been made. In general, the transmission loss of plastic optical fiber reaches 160-1000 dB / km and shows the lowest transmission loss in the 600 nm range. Recently, full-loss plastic optical fibers have been commercialized in the 1300-1500 nm range. The numerical aperture of plastic optical fibers is up to 0.6, which has the advantage of using low cost LEDs. In particular, the great advantage of plastic optical fiber is that it is possible to manufacture optical fiber up to 3 mm diameter.
광섬유를 사용하여 제조되는 광커플러는 광신호를 분기하거나 결합하는 수동소자이다. 광통신에서의 광신호의 분기/결합 기능은 전기통신의 분기/결합과 마찬가지로 각종 광통신망의 구성에 있어서 가장 기초적인 기능이다. 그러나 전기신호의 분기/결합은 동선의 기계적 접속만으로도 간단히 구현될 수 있으나 광신호에 있어서는 광섬유의 특성상 간단하게 구현하는 것이 불가능하며 따라서 별도의 광분기 및 광결합 기능소자로서 광커플러가 이용된다.An optical coupler manufactured using an optical fiber is a passive element that branches or couples an optical signal. The branching / coupling function of the optical signal in optical communication is the most basic function in the construction of various optical communication networks, similarly to the branching / coupling of telecommunications. However, the branching / coupling of the electrical signal can be easily realized only by the mechanical connection of the copper wire. However, the optical signal cannot be simply implemented due to the characteristics of the optical fiber, and thus an optical coupler is used as a separate optical branch and optical coupling function element.
1970년대부터 지금까지 가장 널리 쓰이는 광섬유를 이용한 광커플러는 용융인장형(fused) 커플러이며, 에반슨트(Evanescent) 필드 결합방식을 이용한다. 용융 인장형 커플러는 여러 개의 광섬유를 함께 꼬은 다음 동시에 용융 인장하여 제조된다. 광섬유를 포함하는 모든 유전체형 단일모드 도파로는 코아 외부로도 지수함수적으로 감소하는 Evanescent 전자기장을 갖는다. 따라서 두 개의 단일모드 도파로를 서로 인접시킬 경우 인접한 코아의 Evanescent 필드에 의하여 도파모드가 여기되며, 광신호의 결합이 일어나게 된다. 이러한 형태의 결합을 Evanescent 필드 결합이라고 하며 용융 인장형 커플러는 이러한 결합방식을 이용한다. 용융 인장형 커플러는 제조 공정이 복잡하고 장시간 소요되며 가격이 비싸고 그 가격을 낮출 수 있는 가능성이 작은 것이 문제점이다.Optocouplers using fiber optics, the most widely used fiber from the 1970s to the present, are fused couplers and use Evanescent field coupling. Melt tension couplers are made by twisting several optical fibers together and then melt tensioning them simultaneously. All dielectric singlemode waveguides, including optical fibers, have an evanescent field that is exponentially reduced outside the core. Therefore, when two single mode waveguides are adjacent to each other, the waveguide mode is excited by the evanescent field of adjacent cores, and optical signal coupling occurs. This type of coupling is called Evanescent field coupling, and melt-tension couplers use this coupling. Melt-tension couplers are problematic in that the manufacturing process is complicated, takes a long time, is expensive, and the possibility of lowering the price is low.
다른 커플러로 도파로형 커플러가 있는데 실리콘 기판위에 형성한 석영유리 도파로 또는 이온교환 유리를 사용하는 도파로를 도안함으로써 광을 분기/결합하는 역할을 성취할 수 있다. 그러나 도파로 기술을 이용할 경우 소형 커플러의 대량생산은 가능하지만 도파로 자체의 손실, 광섬유 결합손실, 도파로 형성기술 개선등 여러 가지 기술적인 문제점이 많다.Another coupler is a waveguide type coupler, which can achieve the role of branching / combining light by drawing a quartz glass waveguide formed on a silicon substrate or a waveguide using ion exchanged glass. However, if waveguide technology is used, mass production of small couplers is possible, but there are many technical problems such as loss of waveguide itself, optical fiber coupling loss, and improvement of waveguide formation technology.
또 다른 커플러로 광섬유의 코아를 채널형 전송로 내에서 확장시켜주는 확장소자를 이용한 직접 코아확장 커플러이다. 확장소자는 코아를 통해 송신되는 광을 코아세서부터 더욱 큰 단면적으로 확장되도록 하는 기능을 가지고 있다. 이러한 확장소자를 응용하면 광커플러를 도안할 수 있는 바, 끝면이 잘 절단된 여러개의 광섬유를 가지런히 모아놓고 상술한 확장소자를 각기 광섬유 절단면으로부터 형성하면 그 확장 소자의 단면적이 점차 증가하는 이유 때문에 결국 어떤 거리 이상에서는 그 확장소자들이 서로 닿아 결합을 하게되는 데 일단 확장소자들이 한 형체를 이루면 광이 분기/결합되는 역할을 하게 된다. 커플러는 용융인장형 커플러나 도파로형 커플러보다 광과 광의 연결을 용이하게 함으로써 광섬유간 분기/결합을 간편하게 하고 가격면에서 저렴하게할 가능성은 있지만 채널형 전송로내에서 코아 확장시의 코아 확장거리가 길어 UV에 의해 만들어지는 확장소자에 구불구불함(wiggle)현상이 발생되고 광섬유 단면과 채널형 전송로 벽사이에 존재하는 수지(resin)의 영향등으로 전송 광의 손실이 증가되어 성능이 현저하게 나빠져 커플러로써 사용이 불가능하게 되는 단점이 있다.Another coupler is a direct core expansion coupler using an expansion element that extends the core of an optical fiber in a channel-type transmission path. The expansion element has a function of extending the light transmitted through the core to a larger cross section from the core. The application of such an extension element allows the design of an optocoupler. If the above-mentioned extension elements are formed from the optical fiber cutting planes by arranging a plurality of optical fibers whose ends are well cut, the cross-sectional area of the expansion element gradually increases. Eventually, over a certain distance, the expansion elements come into contact with each other to be combined. Once the expansion elements form a shape, light is branched / coupled. The coupler can make the connection between optical fibers easier than the melt-tensioned coupler or the waveguide coupler to simplify the branching / coupling between the optical fibers and the cost inexpensively, but the core extension distance when extending the core in the channel transmission path The wiggle phenomenon occurs in the expansion device made by UV, and the loss of transmitted light is increased due to the influence of resin existing between the optical fiber cross section and the channel-type transmission path wall. The disadvantage is that it can not be used as a coupler.
광커플러 이외의 광통신을 위한 중요한 부품으로 광커넥터가 있는데 광커넥터는 광섬유와 광섬유를 결합하는 수동소자로 반복결합이 손쉽게 이루어지게 한다. 지금가지 다양한 종류의 광커낵터가 광해저케이블을 비롯한 광통신 시스템의 광케이블접속에 사용되어 왔다. 최근의 기술진전으로 구조가 매우 단순화되었으며 고성능의 제품이 선보이고 있지만 가격이 너무 비싸다는 단점이 있다. 광커넥터가 비싼 이유는 광섬유의 코아의 직경이 작기 때문인데, 광섬유 코아와 코아가 연결될 때 1 -3 μm 만 서로 일치하지 않아도 거기서 기인하는 광손실이 현저히 나빠지기 때문에 극도의 정밀도를 요구한다. 일반적으로 광섬유에서 나오는 광을 확장하면 요구되는 정밀도가 완화된다. 그리고 광섬유를 확장시키는 방법 또한 개발되었다. 그러나 이러한 광의 확장 방법은 광 확장 부품과 광섬유사이에 높은 정밀도를 요구하는 조립이 필요하는 등의 문제점이 발생한다.An important component for optical communication other than an optical coupler is an optical connector. An optical connector is a passive element that combines an optical fiber and an optical fiber to easily repeat the coupling. Various types of optical connectors have been used to connect optical cables of optical communication systems including optical submarine cables. Recent technological advances have greatly simplified the structure and offering high-performance products, but at the cost of being too expensive. The reason why the optical connector is expensive is because the diameter of the optical fiber core is small. When the optical fiber core and the core are connected, only 1 -3 μm does not coincide with each other, so the optical loss caused by the optical connector is significantly worsened, requiring extreme precision. In general, extending the light from the optical fiber relaxes the required precision. And a method of expanding the optical fiber has also been developed. However, such a method of extending the light requires a problem such as an assembly requiring high precision between the optical expansion part and the optical fiber.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 플라스틱 클래드 또는 플라스틱 광섬유에 입사하여 채널형 전송로내의 광전송매질인 residue emonomer(이하 수지라 함) 또는 상기 수지를 사전경화한 광전송매질인 폴리머(polymer)를 통과하여 반대쪽 광섬유에 출력함으로써 광과 광의 연결을 용이하게 하고 광섬유간 분기/결합 및 접속을 단순하고 저가화할 수 있는 저손실 광전송을 갖는 플라스틱 광섬유 또는 플라스틱 클래드 광섬유를 사용한 다중모드 광커플러 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and the residue emonomer (hereinafter referred to as a resin) which is an optical transmission medium in a channel-type transmission path by entering a plastic clad or plastic optical fiber or a polymer which is an optical transmission medium in which the resin is pre-cured ( Multimode optocouplers using plastic optical fiber or plastic clad optical fiber with low loss optical transmission that can pass light through polymer and output to the opposite optical fiber to facilitate light-to-light connection and simplify and reduce branching / coupling and connection between optical fibers. The purpose is to provide a manufacturing method.
도 1은 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유가 광전송매질인 수지 전단에 위치한 1X1 다중모드 광커플러의 구조를 도시한 것이다.FIG. 1 shows the structure of a 1 × 1 multimode optocoupler in which plastic clad optical fiber or plastic optical fiber is placed in front of a resin which is an optical transmission medium.
도 2는 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유가 광전송매질인 수지 전단에 위치한 1X2 다중모드 광커플러의 구조를 도시한 것이다.FIG. 2 shows the structure of a 1 × 2 multimode optocoupler in which the plastic clad optical fiber or the plastic optical fiber is located in front of the resin which is an optical transmission medium.
도 3은 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유가 광전송매질인 수지 전단에 위치한 1X1, 1X2 다중모드 광커플러의 한쪽면을 입체적으로 도시한 것이다.Figure 3 shows in three dimensions a plastic clad optical fiber or one side of a 1X1, 1X2 multimode optocoupler in which the plastic optical fiber is positioned in front of a resin which is an optical transmission medium.
도 4는 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유가 광전송매질인 폴리머 전단에 위치한 1X1, 1X2 다중모드 광커플러의 한쪽면을 입체적으로 도시한 것이다.Figure 4 shows in three dimensions a plastic clad optical fiber or one side of a 1X1, 1X2 multimode optocoupler in front of a polymer in which the optical fiber is a light transmission medium.
도 5는 U형태 또는 V형태의 그루브를 갖는 1X1, 1X2 광커플러의 한쪽면을 입체적으로 도시한 것이다.Fig. 5 shows three-dimensionally the one side of the 1 × 1, 1 × 2 optocoupler having a U-shaped or V-shaped groove.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다중모드 광커플러는 전송광이 입사되며, 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 구성되는 제1광섬유; 전송광이 출력되며, 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 구성되는 제2광섬유; 상기 제1광섬유와 상기 제2광섬유 사이에 위치하고, 상기 제1광섬유와 상기 제2광섬유와 연결된 광전송매질인 코아확장소자; 상기 제1광섬유 및 제2광섬유가 놓여지고 상기 제1광섬유 및 제2광섬유 사이에 상기 광전송매질이 채워지는 공간을 구비하며, 상기 공간에 광전송매질이 채워진 후에는 전송광이 출력될 수 있도록 하는 채널형전송로; 및 상기 제1광섬유 및 제2광섬유를 정렬시키며, 채널형전송로위에 놓여지는 덮개를 포함함이 바람직하다.According to the present invention for achieving the above object, a multi-mode optical coupler is a first optical fiber composed of any one of a plastic clad optical fiber or a plastic optical fiber is incident to the transmission light; A second optical fiber outputting transmission light and configured of any one of a plastic clad optical fiber and a plastic optical fiber; A core expansion element disposed between the first optical fiber and the second optical fiber and being an optical transmission medium connected to the first optical fiber and the second optical fiber; And a space in which the first optical fiber and the second optical fiber are placed and the optical transmission medium is filled between the first optical fiber and the second optical fiber, and after the optical transmission medium is filled in the space, the transmission light is output. Transmission line; And a cover which aligns the first optical fiber and the second optical fiber and is placed on the channel type transmission path.
상기 코아확장소자의 광전송매질은 수지(residue monomer)이거나 폴리머(polymer)임이 바람직하며, 상기 광전송매질 수지의 굴절율은 1.40 내지 1.60을 갖는 물질임을 특징으로 한다.The optical transmission medium of the core expansion element is preferably a resin (residue monomer) or a polymer (polymer), characterized in that the refractive index of the optical transmission medium resin is a material having a 1.40 to 1.60.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다른 다중모드 광커플러는 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 구성되는 제1광섬유; 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 구성되는 제2광섬유; 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 구성되는 제3광섬유; Y형태를 하며, 상기 Y형태의 일단은 상기 제1광섬유와 연결되고, 다른 두 개의 단은 상기 제2광섬유와 상기 제3광섬유에 각각 연결되는 광전송매질인 코아확장소자; 상기 제1광섬유, 제2광섬유 및 제3광섬유가 놓여지고, 상기 코아확장소자의 광전송매질이 채워지는 공간을 구비하며, 상기 공간에 광전송매질이 채워진 후에는 전송광이 출력될 수 있도록 하는 채널형전송로; 및 상기 제1광섬유, 제2광섬유 및 제3광섬유를 정렬시키며, 채널형전송로위에 놓여지는 덮개를 포함함이 바람직하다.Another multi-mode optical coupler according to the present invention for achieving the above object is a first optical fiber composed of any one of a plastic clad optical fiber or a plastic optical fiber; A second optical fiber composed of any one of a plastic clad optical fiber and a plastic optical fiber; A third optical fiber composed of any one of plastic clad optical fiber and plastic optical fiber; A core extending element having a Y shape, one end of the Y shape being connected to the first optical fiber, and the other two ends being an optical transmission medium respectively connected to the second optical fiber and the third optical fiber; The first optical fiber, the second optical fiber and the third optical fiber is placed, and having a space filled with the optical transmission medium of the core expansion element, the channel type for outputting the transmission light after the optical transmission medium is filled in the space Transmission path; And a cover which aligns the first optical fiber, the second optical fiber and the third optical fiber, and which is placed on the channel type transmission path.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한, 다중모드 광커플러 제조방법은 상기 광섬유를 눌러서 상기 채널형전송로에 고정시키는 방법을 사용하여 설치설치하는 단계; 상기 코아확장소자인 광전송매질을 상기 채널형전송로에 위치시키는 단계; 및 상기 덮개를 상기 광섬유의 일부분과 상기 코아확장소자 위에 덮는 덮개설치단계를 포함하여 이루어진다.According to the present invention for achieving the above object, the multi-mode optical coupler manufacturing method comprising the steps of installing and using the method of fixing the optical fiber by pressing the optical fiber; Placing the optical transmission medium, which is the core expansion element, in the channel type transmission path; And a cover installation step of covering the cover over a portion of the optical fiber and the core expansion element.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명은 상세히 설명하기로 한다. 본 발명에 의한 다중모드 광커플러의 구조는 도 1 내지 도 5에 도시되어 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The structure of a multimode optocoupler according to the present invention is shown in FIGS.
도 1은 통신용 광섬유의 코아 크기보다 큰 플라스택 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유(100)가 광전송매질(110) 전단에 위치한 1X1 광커플러의 구조를 도시한 것으로서, 제1광섬유(100), 제2광섬유(140), 코아확장소자(110), 채널형전송로(130) 및 덮개(120)를 포함하여 이루어진다.1 illustrates a structure of a 1 × 1 optical coupler in which a plastic clad optical fiber or a plastic optical fiber 100 larger than a core size of a communication optical fiber is located in front of an optical transmission medium 110. The first optical fiber 100 and the second optical fiber ( 140, the core expansion element 110, the channel type transmission path 130, and the cover 120.
상기 제1광섬유(100)는 전송광이 입사되며, 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 이루어진다. 상기 제2광섬유(140)는 전송광이 출력되며, 상기 제1광섬유(100)과 마찬가지로 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 이루어진다.Transmission light is incident on the first optical fiber 100 and is made of any one of a plastic clad optical fiber and a plastic optical fiber. The second optical fiber 140 outputs transmission light, and is made of any one of a plastic clad optical fiber and a plastic optical fiber like the first optical fiber 100.
상기 코아확장소자(110)는 상기 제1광섬유(100)와 상기 제2광섬유(140) 사이에 위치하고, 상기 제1광섬유(100)와 상기 제2광섬유(140)와 연결된 광전송매질로서, 바람직하게는 수지(residue monomer) 또는 폴리머(polymer)가 상기 광전송매질로 사용된다. 또한 상기 코아확장소자(110)의 굴절율은 전송광이 내부에 confine되어 계속진행되기 위해 광전송매질(110) 외부의 덮개(120) 및 직선식 채널형 전송로(130)의 굴절율보다 크다.The core expansion element 110 is located between the first optical fiber 100 and the second optical fiber 140, preferably as an optical transmission medium connected to the first optical fiber 100 and the second optical fiber 140, Resin (residue monomer) or polymer (polymer) is used as the optical transmission medium. In addition, the refractive index of the core expansion element 110 is larger than the refractive index of the cover 120 and the linear channel transmission path 130 outside the optical transmission medium 110 so that the transmission light is confined therein and continues to proceed.
상기 채널형전송로(130)은 상기 제1광섬유(100) 및 제2광섬유(140)가 놓여지고 상기 제1광섬유(100) 및 제2광섬유(140) 사이에 상기 광전송매질이 채워지는 공간을 구비하며, 상기 공간에 광전송매질이 채워진 후에는 전송광이 출력될 수 있도록 한다. 상기 덮개(120)는 상기 제1광섬유(100) 및 제2광섬유(140)를 정렬시키며, 상기 채널형전송로(130) 위에 놓여진다.The channel type transmission path 130 has a space in which the first optical fiber 100 and the second optical fiber 140 are placed, and the optical transmission medium is filled between the first optical fiber 100 and the second optical fiber 140. After the optical transmission medium is filled in the space, the transmission light can be output. The cover 120 aligns the first optical fiber 100 and the second optical fiber 140 and is placed on the channel type transmission path 130.
도 2는 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유가 광전송매질인 수지 전단에 위치한 1X2 다중모드 광커플러의 구조를 도시한 것으로서, 제1광섬유(200), 제2광섬유(240), 제3광섬유(250), 코아확장소자(210), 채널형전송로(230) 및 덮개(220)을 포함하여 이루어진다.FIG. 2 illustrates a structure of a 1 × 2 multimode optical coupler positioned in a front end of a plastic clad optical fiber or a plastic optical fiber in an optical transmission medium. The first optical fiber 200, the second optical fiber 240, the third optical fiber 250, The core expansion element 210, the channel type transmission path 230 and the cover 220 is made.
상기 제1광섬유(200), 제2광섬유(240) 및 제3광섬유(250)는 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 구성된다. 상기 제1광섬유(200)는 광신호를 결합할 때는 전송광을 입력으로 하며, 광신호를 분리할 때는 전송광을 출력한다. 반대로 상기 제2광섬유(240) 및 제3광섬유(250)는 광신호를 결합할 때는 전송광을 출력하며, 광신호를 분리할 때는 전송광을 입력으로 한다.The first optical fiber 200, the second optical fiber 240 and the third optical fiber 250 is composed of any one of a plastic clad optical fiber or a plastic optical fiber. The first optical fiber 200 receives the transmission light when combining the optical signal, and outputs the transmission light when separating the optical signal. On the contrary, the second optical fiber 240 and the third optical fiber 250 output transmission light when combining the optical signal, and when the optical signal is separated, the transmission light is input.
상기 코아확장소자(210)는 Y자 형태를 하며, 상기 Y형태의 일단은 상기 제1광섬유(200)와 연결되고, 다른 두 개의 단은 상기 제2광섬유(240)와 상기 제3광섬유(250)에 각각 연결되며, 바람직하게는 수지(residue monomer:resin) 또는 폴리머(polymer)가 상기 광전송매질로 사용된다. 상기 광전송매질(210)은 굴절율이 광전송매질(210)의 외부에 있는 덮개(220) 및 Y형상의 채널형전송로(230)의 굴절율보다 크다. 상기 채널형전송로(230)는 상기 제1광섬유(200), 제2광섬유(240) 및 제3광섬유(250)가 놓여지고, 상기 코아확장소자(210)의 광전송매질이 채워지는 공간을 구비하며, 상기 공간에 광전송매질이 채워진 후에는 전송광이 출력될 수 있도록 한다. 상기 덮개(220)는 상기 제1광섬유(200), 제2광섬유(240) 및 제3광섬유(250)를 정렬시키며, 상기 채널형전송로(230) 위에 놓여진다.The core expansion element 210 has a Y shape, one end of the Y shape is connected to the first optical fiber 200, and the other two ends are the second optical fiber 240 and the third optical fiber 250. ), Each of which is preferably a resin monomer (resin) or a polymer (polymer) is used as the optical transmission medium. The refractive index of the optical transmission medium 210 is larger than that of the cover 220 and the Y-shaped channel transmission path 230 outside the optical transmission medium 210. The channel type transmission path 230 has a space in which the first optical fiber 200, the second optical fiber 240, and the third optical fiber 250 are placed, and the optical transmission medium of the core expansion element 210 is filled. After the optical transmission medium is filled in the space, the transmission light can be output. The cover 220 aligns the first optical fiber 200, the second optical fiber 240, and the third optical fiber 250, and is placed on the channel type transmission path 230.
도 3은 광이 상기의 광섬유(300)를 지나 광전송매질(310)을 통과하는 1X1, 1X2 광커플러의 한쪽면을 입체적으로 도시한 것으로서, 덮개(320), 직선식 또는 Y형상의 채널형전송로(330)를 포함한다. 전송광이 내부에 confine되어 계속 진행되기 위해 광전송 매질(310)의 굴절율이 광전송매질(310) 외부에 있는 덮개(320) 및 직선식 또는 Y형상의 채널형전송로(330)의 굴절율보다 크다.3 is a three-dimensional view of one side of the 1X1, 1X2 optical coupler through which the light passes through the optical fiber 300 and through the optical transmission medium 310, the cover 320, the linear or Y-shaped channel transmission Furnace 330. The refractive index of the optical transmission medium 310 is larger than the refractive index of the cover 320 and the linear or Y-shaped channel transmission path 330 outside the optical transmission medium 310 so that the transmission light is confined therein and continues.
도 4는 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유가 광전송매질인 폴리머 전단에 위치하며, 광이 광섬유(400)를 지나 사전 경화된 광전송매질(410)을 통과하는 1X1, 1X2 광커플러의 한쪽면을 입체적으로 도시한 것으로서, 덮개(420), 직선식 또는 Y형상의 채널형 전송로(430)를 포함한다.4 is a three-dimensional representation of one side of a 1X1, 1X2 optocoupler where the plastic clad optical fiber or plastic optical fiber is positioned in front of the polymer, the optical transmission medium, and the light passes through the optical fiber 400 and passes through the pre-cured optical transmission medium 410. As one example, the cover 420 includes a linear or Y-shaped channel transmission path 430.
도 5는 상기 광섬유(500)가 자발적으로 자기배열(self-aligned)이 가능하도록 계단형 채널형 전송로(530) 내에 U형태 또는 V형태의 그루브(groove, 520)를 갖는 광커플러의 한쪽면을 입체적으로 도시한 것으로서, 상기 광커플러는 상기 U형태 또는 V형태의 그루브(groove, 520)를 더 구비한다.FIG. 5 shows one side of an optocoupler having a U- or V-shaped groove 520 in a stepped channel-type transmission path 530 such that the optical fiber 500 can spontaneously self-aligned. As shown in three dimensions, the optocoupler further comprises a groove (520) of the U-shaped or V-shaped.
한편 상기 광전송매질인 수지(resin)는 굴절율이 1.40 내지 1.60을 갖는 물질이 바람직하다. 그리고 상기 채널형전송로(130, 230, 330, 430,530)는 굴절율이 상기 코아확장소자(110, 210, 310, 410)의 굴절율보다 0.02 내지 0.002 작으면서 굴절율이 조절가능한 단수 또는 복수(복합)의 물질로 구성된 수지를 경화하여 만드는 것이 바람직하며, 주형(mould) 기술에 의해 만들 수도 있다. 또한 그 단면은 둥근 형태 또는 사각형 형태를 가질 수 있으며, 그 구조는 계단형 구조도 가능하다.On the other hand, the resin (resin) of the optical transmission medium is preferably a material having a refractive index of 1.40 to 1.60. The channel type transmission paths 130, 230, 330, 430, and 530 have a single or multiple (complex) of which the refractive index is adjustable while the refractive index is 0.02 to 0.002 smaller than the refractive index of the core expansion elements 110, 210, 310, and 410. It is preferable to make it by hardening resin which consists of a material, and it can also be made by mold technology. In addition, the cross section may have a round shape or a square shape, and the structure may have a stepped structure.
상기 덮개(120, 220, 320, 420, 520)는 굴절율이 상기 코아확장소자(110, 210, 310, 410)의 굴절율보다 0.02 내지 0.002 작으면서 굴절율이 조절가능한 단수 또는 복수(복합)의 물질로 구성된 수지를 경화하여 만들어진 자외선영역 및 가시영역에서 광 투명한 것이 바람직하다.The cover 120, 220, 320, 420, 520 is made of a singular or plural (composite) material having an adjustable refractive index while the refractive index is 0.02 to 0.002 smaller than the refractive index of the core expansion elements 110, 210, 310 and 410. It is preferable that the light is transparent in the ultraviolet region and the visible region formed by curing the composed resin.
그리고 상기 다중모드 광커플러는 상기 광섬유(100, 140, 200, 240, 250) 양단에 연결되는, 플러그 및 어댑터로 구성된 광커넥터(미도시)를 더 구비할 수 있으며, 상기 광커넥터의 플러그는 전송광이 입사되는 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유,상기 광섬유를 보호하고 있는 외피, 상기 외피를 고정해주는 몸체 및 상기 어댑터와 결합시켜주는 연결부를 포함하여 이루어진다. 또한 상기 광커넥터의 플러그는 상기 플러그를 결합할 수 있는 잠금장치를 포함한다.The multi-mode optical coupler may further include an optical connector (not shown) composed of a plug and an adapter connected to both ends of the optical fiber 100, 140, 200, 240, 250, and the plug of the optical connector may transmit It comprises a plastic clad optical fiber or plastic optical fiber to which light is incident, an outer shell protecting the optical fiber, a body for fixing the outer shell, and a connection portion coupled with the adapter. The plug of the optical connector also includes a locking device to couple the plug.
한편, 상기 다중모드 광커플러는 통상 상기 채널형전송로(130, 230, 330, 430,530)에 상기 광섬유(100, 140, 200, 240, 250)를 설치하고, 상기 코아확장소자인 광전송매질(110, 210, 310, 410)을 상기 채널형전송로에 위치시켜서, 상기 덮개(120, 220, 320, 420, 520)를 상기 광섬유의 일부분과 상기 코아확장소자 위에 덮음으로써 제조되는데, 특히 상기 채널형전송로에 상기 광섬유를 설치할 때는 상기 광섬유를 눌러서 상기 채널형전송로에 고정시키는 방법을 사용하여 설치할 수 있다.On the other hand, the multi-mode optical coupler is usually provided with the optical fiber (100, 140, 200, 240, 250) in the channel-type transmission path (130, 230, 330, 430, 530), the optical transmission medium 110 is the core expansion element , 210, 310, 410 located in the channel-type transmission path, the cover (120, 220, 320, 420, 520) is covered by a portion of the optical fiber and the core expansion element, especially the channel type When installing the optical fiber in the transmission path may be installed using a method of pressing the optical fiber to be fixed to the channel-type transmission path.
본 발명의 동작을 설명하기로 한다. 도 1에 따른 1X1 다중모드 광커플러의 동작을 살펴보면, 전송광은 상기 제1광섬유(100)으로 입사되어 전반사(total internal reflection)조건에 의거 상기 광전송매질인 수지(residue monomer, 110)의 내부에서 진행되며 다른 쪽에 위치한 제2광섬유(140)로 출력된다.The operation of the present invention will be described. Referring to the operation of the 1X1 multi-mode optical coupler according to Figure 1, the transmission light is incident to the first optical fiber 100 in the interior of the resin (residue monomer, 110), the optical transmission medium based on the total internal reflection conditions It proceeds and is output to the second optical fiber 140 located on the other side.
도 2에 따른 1X2 다중모드 광커플러의 동작을 살펴보면 다음과 같다. A로부터 B 및 C로의 분기 또는 B 및 C로부터 A로의 결합이 발생하는 상기 도 2의 다중모드 광커플러는 상기 Y형의 채널형전송로(230)내에 있는 광전송매질인 수지(210)를 진행하는 광신호의 전자기장이 서로 결합되어 있는 모드필드 구조에 의해 분기 및 결합이 일어난다.The operation of the 1 × 2 multimode optocoupler according to FIG. 2 is as follows. The multi-mode optocoupler of FIG. 2, where branching from A to B and C or coupling from B and C to A, proceeds through the resin 210, which is an optical transmission medium in the Y-type channel transmission path 230. Branching and coupling occurs by a mode field structure in which electromagnetic fields of optical signals are coupled to each other.
먼저 A로부터 B 및 C로의 분기가 일어나는 경우를 살펴보자. A로부터 전송되는 광은 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 하나로 구성된 제1광섬유(200)를 통과한 후, 광전송매질인 수지(resin, 210) 절단면으로부터 광섬유(200)의 코아가 확장된 효과를 가진다. 전송광은 상기 광전송매질인 수지(210)의 내부에서 진행되다가 Y형 채널형 전송로(230) 내의 분기부분에서 광파워가 각기 동일한 양으로 분기되면서 다른 쪽에 위치한 제2 및 제3광섬유(240, 250)로 입사되어 B 및 C로 출력된다.Let's look first at the branching from A to B and C. The light transmitted from A passes through the first optical fiber 200 composed of one of the plastic clad optical fiber and the plastic optical fiber, and then the core of the optical fiber 200 extends from the cut surface of the resin 210 that is an optical transmission medium. The transmission light proceeds inside the resin 210, which is the optical transmission medium, and the second and third optical fibers 240 positioned on the other side while the optical power is branched by the same amount in the branch portion of the Y-type channel transmission path 230. Incident to 250) and output to B and C;
다음으로 B와 C로부터 A로 결합이 일어나는 경우를 살펴보자. B 및 C로부터 전송되는 광은 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유 중 하나로 구성된 제2, 제3 광섬유(240, 250)를 통과한 후 광전송매질인 수지(210)의 내부에서 진행되며 다른쪽에 위치한 제1광섬유(200)로 입사되어 출력된다.Next, let's look at the case where the coupling occurs from B and C to A. The light transmitted from B and C passes through the second and third optical fibers 240 and 250 composed of one of the plastic clad optical fibers and the plastic optical fibers, and then proceeds inside the resin 210 which is the optical transmission medium and is located on the other side. Incident on 200 is output.
도 3에 따른 다중모드 광커플러를 살펴보면, 상기 제1광섬유(100)로 입사된 전송광은 전반사(total internal reflection) 조건에 의거 상기 광전송매질인 수지(310)의 내부에서 진행되며, 다른쪽에 위치한 광섬유로 입사되어 출력된다.Referring to the multi-mode optical coupler according to FIG. 3, the transmission light incident on the first optical fiber 100 proceeds inside the resin 310, which is the optical transmission medium, based on a total internal reflection condition. It is incident to the optical fiber and output.
도 4에 다른 다중모드 광커플러를 살펴보면, 전송광은 전반사(total internal reflection)조건에 의거 상기 광전송매질인 수지를 사전경화(pre-curing or pre-polymerization)하여 굴절율이 증가되어 상기 광전송매질과는 다른 구조를 광전송매질인 폴리머(polymer, 410)의 내부에서 진행되며 다른 쪽에 위치한 광섬유로 입사되어 출력된다. 사전경화에 의해서 광섬유 단면과 채널형 전송로 벽사이에 존재하는 수지(residue monomer)의 영향없이 저손실의 광전송이 가능하다.Referring to the multi-mode optical coupler shown in FIG. 4, the transmission light is pre-cured or pre-polymerized to the resin, which is the optical transmission medium, based on total internal reflection conditions, thereby increasing the refractive index, and thus the optical transmission medium. The other structure proceeds inside the polymer 410, which is an optical transmission medium, and is incident and output to an optical fiber located on the other side. By precure, low loss of optical transmission is possible without the influence of the resin monomer present between the optical fiber cross section and the channel-type transmission path wall.
도 5에 따른 다중모드 광커플러를 살펴보면, 상기 광섬유(500)가 계단형 채널형전송로(530)에 있는 사전 경화되지 않은 수지(monomer) 및 사전 경화된 수지(monomer)로 연결되어 상기 계단형의 채널형전송로(530)에 구성될 때 U형태 또는 V형태의 그루브(520)를 사용함으로써 상기 광섬유가 자발적으로 자기배열(self-aligned)이 가능하여 광섬유를 쉽게 상기 채널형전송로(530)에 고정시킬 수 있으며 광섬유 코아간 연결의 정밀도가 높아져 광섬유 코아간 불일치에 의해 생기는 광의 반사손실을 줄일 수 있다.Referring to the multi-mode optocoupler according to Figure 5, the optical fiber 500 is connected to the pre-cured resin (monomer) and pre-cured resin (monomer) in the stepped channel-type transmission path 530 to the stepped When the U-shaped or V-shaped groove 520 is used when the channel-type transmission path 530 is configured, the optical fiber can be self-aligned spontaneously, thereby easily transferring the optical fiber to the channel-type transmission path 530. ), And the accuracy of the connection between the fiber cores can be increased to reduce the reflection loss of the light caused by the fiber mismatch.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기존의 방법과 달리 코아의 크기가 일반 통신용 광섬유보다 큰 플라스틱 클래드 광섬유 또는 플라스틱 광섬유를 사용하고, 채널형 전송로내의 수지(resin)인 광전송매질에 의하여 코아 확장효과를 가진다.As described above, according to the present invention, unlike the conventional method, a core cladding fiber or plastic fiber having a larger core size than a general communication fiber is used, and the core expansion effect is achieved by an optical transmission medium that is a resin in a channel type transmission path. Has
아울러 수지를 사전경화한 후 코아확장 효과를 이룸으로써 광섬유 단면과 채널형 전송로 벽사이에 존재하는 resin의 영향을 없앰으로써 광과 광의 연결을 용이하게하여 광섬유간 분기/결합 및 접속을 단순하면서 가격을 싸게 할 수 있는 저손실 광전송을 이루는 효과가 있다.In addition, by pre-curing the resin, the core expansion effect is achieved, thereby eliminating the influence of resin between the optical fiber cross section and the channel-type transmission path wall, thereby facilitating the connection of light and light, thereby simplifying branching / combining and connection between optical fibers. It is effective to achieve low loss light transmission which can reduce the cost.
또한 U형태 또는 V형태의 그루브를 사용함으로써 상기 광섬유가 자발적으로 자기배열이 가능하여 광섬유를 쉽게 상기 채널형 전송로에 고정시킬 수 있으며 광섬유 코아간 연결의 정밀도가 높아져 광섬유 코아간 불일치에 의해 생기는 광의 방사손실을 줄일 수 있다.In addition, by using the U-shaped or V-shaped groove, the optical fiber can be spontaneously self-arranged, so that the optical fiber can be easily fixed to the channel-type transmission path, and the accuracy of the connection between the optical fiber cores is increased due to the high precision of the optical fiber core interconnection. The radiation loss can be reduced.
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