KR960013800B1 - 안정한 접속 특성을 갖는 다중 광섬유 커넥터 플러그 - Google Patents

안정한 접속 특성을 갖는 다중 광섬유 커넥터 플러그 Download PDF

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후미히로 아시야
도시아끼 사따께
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닛뽄 덴신 덴와 가부시끼가이샤
고지마 마사시
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Abstract

내용 없음.

Description

안정한 접속 특성을 갖는 다중 광섬유 커넥터 플러그
제1도는 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제1예의 사시도.
제2도는 제1도에 도시한 유형의 한쌍의 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그가 접속되어 있는 상태에서의 측단면도.
제3도는 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제2예의 사시도.
제4도는 제3도에 도시한 유형의 한쌍의 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그가 접속되어 있는 상태에서의 측단면도.
제5도는 제1예의 종래의 단일 광섬유 커넥터 플러그 한쌍이 접속되어 있는 상태에서의 측단면도.
제6도는 제2예의 종래의 단일 광섬유 커넥터 플러그 한쌍이 접속되어 있는 상태에서의 측단면도.
제7도는 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제3예의 사시도.
제8도는 제7도에 도시한 유형의 한쌍의 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그가 접속되어 있는 상태에서의 측단면도.
제9도는 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 일례의 사시도.
제10도는 제9도의 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 분해 사시도.
제11도는 제9도에 도시한 유형의 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체를 사용한 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그가 접속되어 있는 상태의 사시도.
제12도는 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제1실시예의 사시도.
제13도는 제12도의 다중 광섬유 커넥터 플러그의 측단면도.
제14도는 제12도에 도시한 유형의 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그가 접속되어 있는 상태에서의 측단면도.
제15도는 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제2실시예의 사시도.
제16도는 제15도에 도시한 유형의 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그가 접속되어 있는 상태에서의 측단면도.
제17도는 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제3실시예의 사시도.
제18도는 제17도의 다중 광섬유 커넥터 플러그의 측단면도.
제19도는 제17도의 다중 광섬유 커넥터 플러그의 평단면도.
제20도는 제17도에 도시한 유형의 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그가 접속되어 있는 상태에서의 측단면도.
제21도는 제17도에 도시한 유형의 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그가 접속되어 있는 상태에서의 평단면도.
제22도는 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제4실시예의 사시도.
제23도는 제22도의 다중 광섬유 커넥터 플러그의 측단면도.
제24도는 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제1실시예의 분해 사시도.
제25도는 제24도의 다중 광섬유 커넥터를 결합한 상태에서의 측단면도.
제26도는 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제2실시예의 분해 사시도.
제27도는 제26도의 다중 광섬유 커넥터를 결합한 상태에서의 평단면도.
제28도는 제26도의 다중 광섬유 커넥터를 결합한 상태에서의 측단면도.
제29도는 본 발명에 따른 광섬유 커넥터의 제3실시예에서 사용되는 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 사시도.
제30도는 제29도의 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 분해 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광섬유 리본 2 : 광섬유
3,3' : 커넥터 플러그 부재 4 : 삽입구
5,5' : 접속면 7 : 클램프 스프링 부재
9,9' : 커넥터 플러그 부재 12,12' : 돌출부
13,13' : 단부면 18 : 안내 슬리이브
19,19' : 커넥터 플러그 부재 20,20' : 접속면
25 : 정지 부재 26 : 스프링 부재
27 : 전방 하우징 28 : 후방 하우징
29 : 홈부 30,30' : 후크 부재
101 : 광섬유 리본 102 : 광섬유
104,104' : 삽입구 106 : 안내핀
111,117 : 접속면 112 : 중앙 돌출부
113 : 외곽 돌출부
본 발명은 2개의 다중 광섬유 코러를 접속하기 위해 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그와 접속되는 다중 광섬유 커넥터 플러그에 관한 것이다.
공지된 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제1예가 제1도에 도시되어 있으며, 커넥터 플러그 부재(3)는 광섬유 리본(1)의 단부에서 돌출하는 복수개의 측면 배열된 광섬유(2)를 수용하고 이 측면 배열된 광섬유(2)가 사이에 위치되는 한쌍의 안내핀 삽입구(4)를 구비하며, 커넥터 플러그 부재(3)의 접속면(5)은 수직 폴리싱(polishing)을 가함으로써 형성되는 광섬유(2)의 광축에 수직인 평면을 갖는다. 제1도의 다중 광섬유 커넥터 플러그는 하나의 커넥터 플러그 부재(3)와 다른 커넥터 플러그 부재(3')를 서로 접속시킬시에 이들을 클램핑하기 위한 클램프 스프링 부재(7)를 포함한다.
제2도에 도시한 바와 같이, 2개의 다중 광섬유 코어 접속시, 하나의 커넥터 플러그 부재(3)의 접속면(5)은 안내핀(6)이 커넥터 플러그 부재(3,3')의 안내핀 삽입구(4,4')내에 삽입됨으로써 제공된 커넥터 플러그 부재(3,3')의 정렬로 인해 다른 커넥터 플러그 부재(3')의 접속면(5')과 접하도록 되어 있다. 그리고 나서 커넥터 플러그 부재(3,3')는 적절한 정렬로 접속 상태를 유지하기 위하여 클램프 스프링 부재(7)를 부착함으로써 축방향으로 서로에 대항하여 프레싱된다.
그러나, 여기서 커넥터 플러그 부재(3,3')의 접속면(5,5')이 수직 폴리싱 공정에서 야기된 미세 각도 오차를 가지므로 커넥터 플러그 부재(3,3')가 서로 똑바로 접속될 때 접속면(5,5') 사이에 공차가 발생한다. 접속면(5,5')간의 이와 같은 공차로 인해 광섬유를 통해 전송되는 광 비임의 프레스넬 반사(Fresnel reflection)가 야기되고, 이 결과 반사된 광 비임의 존재로 인해 접속손실이 증대될 뿐만 아니라 광원쪽으로 반사된 광 비임으로 인해 광원의 방사 특성이 저하된다.
이와같은 이유로 인하여 제2도에 도시한 바와 같이, 접속면(5,5')이 접촉되기 전에 접속면(5,5')상에 실리콘 그리스와 같은 굴절율 정합 재료를 가하여 커넥터 플러그 부재(3,3')가 서로 접속될시에 굴절율 정합 재료(8)로 접속면(5,5') 사이의 공차를 충진시킴으로써 접속면(5,5') 사이의 공차를 방지할 수 있다.
그러나, 이러한 유형의 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그는 접속면(5,5')의 세척에 과다한 시간이 소요되고 재접속 또는 교환시에 접속면(5,5')상에 굴절율 정합 재료(7)를 다시 가해야 한다는 문제점을 안고 있다.
또한, 제2도의 구조는 커넥터를 떨어뜨릴때와 같이 조립된 커넥터 플러그에 가해지는 큰 충격에 의해 커넥터 플러그 부재(3,3')간의 각도 변이가 발생될 가능성이 크므로 커넥터의 접속손실에 상당한 영향을 끼치는 문제가 있다.
종래의 공지된 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제2예가 제3도에 도시되어 있으며, 커넥터 플러그 부재(9)는 광섬유 리본(1)의 단부에서 돌출하는 복수개의 측면 배열된 광섬유(2)를 수용하고 이 광섬유(2)가 사이에 위치되는 한쌍의 안내핀 삽입구(10)를 구비하며, 커넥터 플러그 부재(3)의 접속면(11)은 측면 배열된 광섬유(2)를 둘러싼 영역에 제공된 돌출부(12)를 갖고, 이 돌출부(12)는 수직 폴리싱을 가함으로써 얻어지는 광섬유(2)의 광학축에 수직인 평면형 단부 표면을 갖는다. 제3도의 다중 광섬유 커넥터 플러그는 하나의 커넥트 플러그 부재(9)와 다른 커넥터 플러그 부재(9')를 서로 접속시킬시에 이들을 클램핑하기 위한 클램프 스프링 부재(7)를 포함한다. 이 구조에서, 커넥터 플러그 부재(9)는 통상 가소성 재료로 형성된다.
제4도에 도시한 바와같이, 2개의 다중 광섬유 코어 접속시, 한개의 커넥터 플러그 부재(9)의 돌출부(12)의 평면형 단부 표면(13)은 안내핀(6)이 커넥터 플러그 부재(9,9')의 안내핀 삽입구(10,10')내에 삽입됨으로써 커넥터 플러그 부재(9,9')가 정렬되어 다른 커넥터 플러그 부재(9')의 돌출부(12')의 평면현 단부 표면(13')과 접하게 된다. 커넥터 플러그 부재(9,9')는 적절한 정렬로 접속 상태를 유지하기 위하여 클램프 스프링 부재(7)를 부착함으로써 축방향으로 서로 대향하여 프레싱된다.
제3도의 구조에서, 돌출부(12)는 전체 접속면(11)보다 작은 면적을 갖는 평면형 단부 표면(13)을 갖기 때문에, 수직 폴리싱 공정에서 야기되는 각도 오차가 전술될 제1도의 구조에 비해 현저히 줄어들며, 또한 커넥터 플러그 부재(9,9')용으로 탄성 가소성 재료가 사용되므로 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고서도 광섬유(2)의 단부면 사이에서의 직접 접속을 얻을 수 있다.
그러나, 여기서 광섬유(2)의 단부면의 각각은 폴리싱 공정의 부산물로서 발생되는 미세 크기의 고굴절율층에 의해 덮여지게 된다. 그 결과, 광섬유(2)를 통하여 전송되는 광 비임의 일부가 광원쪽으로 반사되며, 이러한 이유로 인해 반사력이 -40 내지 -35dB의 범위내로 제한되어 -50dB 반사력 이하의 낮은 반사 특성을 요구하는 아날로그 광전송 시스템에는 적용할 수 없다.
더욱이, 제4도의 구조는 커넥터 플러그 부재(9)내의 안내핀 삽입구(10) 주위의 접속면(11)의 상당 부분이 다른 커넥터 플러그 부재(9')의 접속면(11')과 접촉하지 못하기 때문에 커넥터 플러그 부재의 폭 또는 두께 방향으로 가해지는 외부의 힘에 의해 커넥터 플러그 부재(9,9')간의 각도 변이가 야기되기 쉽다는 문제점을 갖고 있다. 그 결과, 접속 또는 재접속시에 가해지는 외부의 힘에 의해 광섬유(2)의 단면간의 직접 접촉이 상실되기 쉬우며 커넥터 플러그 부재(9,9')의 돌출부(12,12')의 평면형 단부 표면(13,13') 사이에서 공차가 발생되기 쉽다. 이와 같은 이유로, 이러한 유형의 종래의 다중 광섬유 커넥터 플러그로는 안정한 반사 특성과 접속손실을 얻기가 용이하지 않다.
또한 전술한 제2도의 구조에서와 같이 제4도의 구조는 커넥터를 떨어뜨릴때와 같이 조립된 커넥터 플러그 부재(9,9')에 가해지는 큰 충격에 의해 커넥터 플러그 부재(9,9')간의 각도 변이가 발생되기 쉽고, 이러한 각도 변이에 의해 프레스넬 반사를 초래하는 평면형 단부면(13,13')간의 공차가 발생될 수도 있어 커넥터의 접속손실에 상당한 영향을 주게 된다는 문제가 있다.
다중 광섬유 커넥터 플러그에 대한 전술된 문제점이 단일 광섬유 커넥터 플러그에서도 마찬가지로 발생되어, 접속 상태에서 커넥터 플러그 부재의 접속면 사이에 형성된 공차에 의해 광섬유를 통해 전송된 광 비임의 프레스넬 반사가 야기되고, 그 결과 반사된 광 비임의 존재로 인해 접속손실이 증대될 뿐만 아니라 광원쪽으로 반사된 광 비임으로 인해 광원의 방사 특성이 저하된다. 단일 광섬유 커넥터 플러그의 경우에, 이러한 문제점은 다음의 공지된 구성으로 해결된다.
널리 공지된 단일 광섬유 커넥터 플러그의 제1예가 제5도에 도시되어 있으며, 원통형 형상의 커넥터 플러그 부재(16)는 광섬유 케이블(14)의 단부에서 돌출하는 광섬유(15)를 수용하고, 이 커넥터 플러그 부재(16)의 접속면(17)은 광섬유(15)의 광학축에 대하여 대칭인 볼록한 구표면을 갖는다. 여기서 접속면(17)의 구표면은 먼저 수직 폴리싱을 가하고 이 수직 폴리싱된 표면을 기준 표면으로서 이용하여 구표면 폴리싱함으로써 얻어진다. 이구조에서 커넥터 플러그 부재(16)는 통상 세라믹 재료로 형성된다.
제5도에 도시한 바와 같이, 2개의 다중 광섬유 코어 접속시, 한 커넥터 플러그 부재(16)의 접속면(17)이 안내 슬리이브(18)의 개구내에 삽입되어 안내 슬리이브(18)의 다른 개구내에 삽입된 다른 커넥터 플러그 부재(16')의 접속면(17')과 접하며, 외부적으로 제공되는 슬리이브 또는 다른 프레싱 수단에 의해 커넥터 플러그 부재(16,16')가 축방향으로 서로 프레싱되어 안내 슬리이브(18)에 의해 커넥터 플러그 부재(16,16')가 정렬되고 접속면(17,17')의 블록 구형 표면상에 구형 접촉 영역이 형성된다.
이러한 원형 접촉 영역의 직경은 커넥터 플러그 부재(16,16')용으로 사용된 세라믹 재료의 영의 탄성율(Young's modulus), 접속면(17,17')의 구형 표면의 곡률반경 및 헤르쯔(Herts) 방정식에 따라 축방향으로 가해지는 힘에 의해 결정될 것이다. 전형적인 경우에, 사용되는 세라믹 재료는 370GPa 정도의 탄성률을 갖는 알루미늄 세라믹이고 구형 표면의 곡률반경이 60㎜이며 축방향으로 가해지는 힘이 1Kgf인 경우, 원형 접촉 영역의 직경은 0.2㎜이다.
이와 같은 접촉 영역이 형성될 때, 원형 접촉 영역의 중심에 위치된 광섬유(15,15')의 단부면이 서로 직접 접촉하게 되어 공차로 인한 프레스넬 반사를 제거시킬 수 있다.
그러나, 전술된 제3도의 구성에서와 같이, 광섬유(15,15')의 단부면의 각각은 폴리싱 공정의 부산물로서 생성되는 미세 크기의 고굴절율층에 의해 덮여지게 된다. 그 결과, 광섬유(15,15')를 통해 전송되는 광 비임의 일부가 광원쪽으로 반사되고, 이로써 반사력이 -40 내지 -35dB의 범위내로 제한되어 -50dB 반사력이하의 낮은 반사 특성을 요구하는 아날로그 광전송 시스템에는 적용할 수 없다.
게다가, 제5도의 구성은 접속시 형성된 원형 접촉 영역이 복수개의 광섬유에 대한 직접 접촉을 보장하기에는 너무 작고 또한 복수의 광섬유를 원통형 커넥터 플러그 부재에 정확하게 위치시킴에 있어 기술적인 어려움이 있기 때문에 다중 광섬유 커넥터 플러그에 이러한 구성을 적용하는데 어려움이 있다.
널리 공지된 단일 광섬유 커넥터 플러그의 제2예가 제6도에 도시되어 있으며, 원통 형상의 커넥터 플러그 부재(19)는 광섬유 케이블(14)의 단부에서 돌출하는 광섬유(15)를 수용하며, 이 커넥터 플러그 부재(19)의 접속면(20)은 광섬유 (15)를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 광섬유(15)의 광학축에 대하여 경사진 경사면을 갖고, 이 접속면(20)의 경사면은 경사 폴리싱을 가함으로써 얻어지게 된다. 이 구조에서 커넥터 플러그 부재(19)는 통상 세라믹 재료로 형성된다.
제6도에 도시한 바와 같이, 2개의 광섬유를 접속할 시에 한 커넥터 플러그 부재(19)의 접속면(20)은 안내 슬리이브(18)의 한 개구에 삽입되어 안내 슬리이브(18)의 다른 개구내에 삽입되는 다른 커넥터 플러그 부재(19')의 접속면(20')과 접촉함으로써 안내 슬리이브(18)에 의해 커넥터 플러그(19,19')가 정렬된다. 이 구조에서 광섬유(15,15')의 단면은 각도 θ로 경사진 경사면에 접촉한다.
그러나, 여기서 커넥터 플러그 부재(19,19')의 접속면(20,20')은 다음 이유로 이들 사이에 공차가 형성된다. 첫째로, 커넥터 플러그 부재(19,19')의 접속면(20,20')은 경사 폴리싱 공정에서 발생되는 미세 각도 오차를 가지며, 이와 같은 각도 오차는 커넥터 플러그 부재(19,19')를 형성하는 매우 견고하고 탄성이 적은 세라믹 재료에 의해 흡수되지 못한다. 둘째로, 원통형 커넥터 플러그 부재(19,19')간의 각도 변위가 원주 방향으로 발생되기 쉽다. 세째로, 커넥터 플러그 부재(19,19')를 형성하는 세라믹 재료가 광섬유(15,15')를 형성하는 석영보다 더 견고하므로, 경사 폴리싱 과정 동안에 광섬유(15,15')가 커넥터 플러그 부재(19,19')에 비해 더 크게 폴리싱되어 광섬유(15,15')의 단부면이 오목 형태를 갖는다. 또한, 전술한 구성에서와 같이, 광섬유(15,15')의 단부면은 각각은 폴리싱 공정의 부산물로서 발생되는 미세 크기의 고굴절율층에 의해 덮여지게 된다.
그럼에도 불구하고, 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 경사진 경사면에서의 접촉 때문에, 고굴절율층에 기인한 반사 뿐만 아니라 접속면(20,20') 사이에 형성된 공차에 기인한 반사는 각도 θ로 경사진 경사면에서의 반사가 되므로, 반사된 비임이 광원쪽으로 전송되지 않아 결과적으로 이러한 제6도의 구조로 -50dB 반사력 이하의 낮은 반사 특성을 실현할 수 있다.
한편, 제6도의 구조에서, 접속면(20,20') 사이에 공차가 존재함으로써 광섬유를 통해 전송된 광 비임의 프레스넬 반사가 초래되어 반사된 광 비임의 존재에 기인한 접속손실의 증가로 나타난다.
더욱이, 제6도의 구조는 전술된 제5도의 구조에서와 같이 원통형 커넥터 플러그 부재에 복수개의 광섬유를 정확하게 위치시키는데 기술적 어려움이 있으므로 이 구조를 다중 광섬유 커넥터 플러그의 경우에 대하여 적용하기는 용이하지 않다.
널리 공지된 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제3예가 제7도에 도시되어 있으며, 제6도에 단일 광섬유 커넥터 플러그의 특징이 다중 광섬유 코어의 경우에 대하여 채택되어 있다. 제7도의 구조에서, 실리콘 재료에 의해 형성된 커넥터 플러그 부재(21)는 서로 조립될 상부 및 하부 반쪽부를 포함하며, 이 반쪽부의 각각은 복수개의 V자형 홈이 그위에 형성되어 있고 이 V자형 홈을 따라서 광섬유 리본(1)의 단부에서 돌출하는 복수개의 측면 배열된 광섬유(2)를 수용하며, 커넥터 플러그 부재(21)의 접속면(22)은 광섬유(2)를 통해 전송된 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 광섬유(2)의 광학축에 대해 경사진 경사면을 갖는다. 여기서 접속면(21)의 경사면은 경사 폴리싱을 가함으로써 얻어지게 된다.
제8도에 도시된 바와 같이, 2개의 다중 광섬유 코어 접속시, 한 커넥터 플러그 부재(21)의 접속면(22)은 안내 슬리이브(23)의 개구에 삽입되어 이 안내 슬리이브(23)의 다른 개구내에 삽입된 다른 커넥터 플러그 부재(21')의 접속면(22')과 접촉하고, 이로써 안내 슬리이브(23)의 내부에 제공된 아치형 스프링 부재(24)에 의해 커넥터 플러그 부재(21,21')가 정렬된다. 이 구조에서, 광섬유(2,2')의 단면은 각도 θ로 경사진 경사면에서 접촉한다.
그러나, 여기서 커넥터 플러그 부재(21,21')의 접속면(22,22')은 다음 이유로 이들 사이에 형성되는 공차를 갖는다. 첫째로, 커넥터 플러그 부재(21,21')의 접속면(22,22')은 경사 폴리싱 공정에서 발생된 미세 각도 오차를 가지며 이와같은 각도 오차는 커넥터 플러그 부재(21,21')를 형성하는 매우 견고하고 탄성이 적은 실리콘 재료에 의해 흡수되지 못한다. 둘째로, 커넥터 플러그 부재(21,21')를 형성하는 실리콘 재료는 광섬유(2,2')를 형성하는 석영보다 더 견고하므로 경사 폴리싱을 가하는 동안 광섬유(2,2')가 커넥터 플러그 부재(21,21')에 비해 더 크게 폴리싱되어 광섬유(2,2')의 단부면이 오목 형태를 갖는다. 또한, 전술된 구조에서와 같이, 광섬유(2,2')의 단부면은 각각은 폴리싱 공정의 부산물로서 생성되는 미세 크기의 고굴절율층에 의해 덮여지게 된다.
제7도의 구조에서, 제6도의 단일 광섬유 커넥터 플러그와 같이, 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 경사진 경사면에서의 접촉때문에, 고굴절율층에 기인한 반사 뿐만 아니라 접속면(22,22') 사이에 형성된 공차에 기인한 반사는 각도 θ로 경사진 경사면에서의 반사가 되므로, 반사된 비임이 광원쪽으로 전송되지 않아 결과적으로 제7도의 구조로 -50dB 반사력 이하의 낮은 반사 특성을 실현할 수 있다.
한편, 제7도의 구조에서, 접속면(22,22') 사이에 공차가 존재함으로써 광섬유를 통해 전송된 광 비임의 프레스넬 반사가 야기되므로 반사된 광 비임의 존재로 인한 접속손실의 증가를 초래한다.
제7도의 구조는 전술된 제1도의 구조에서와 같이 접속면(22,22')을 접촉시키기 전에 접속면(22,22')상에 실리콘 그리스와 같은 굴절율 정합 재료를 가하여 이 굴절율 정합 재료로 커넥터 플러그 부재(21,21')가 서로 접속될 시에 접속면(22,22') 사이의 공차를 충진시킬 수 있다.
그러나, 전술한 바와 같이, 이와 같은 굴절율 정합 재료를 가하는 것은 접속면(22,22')을 세척하는데 과다한 시간이 소요되며 재접속 또는 교환시에 접속면(22,22')상에 굴절율 정합 재료를 가해야 하는 문제점이 있어, 이와같이 굴절율 정합 재료를 사용하여 접속손실을 개선시키는 방법은 재접속이나 교환 동작이 거의 요구되지 않는 매우 한정된 환경에서만 적용될 수 있다.
널리 공지된 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 일례가 제9도 및 제10도에 도시되어 있으며, 전술된 제1도에 도시한 것과 유사한 커넥터 플러그 부재가 다중 광섬유 커넥터 페룰(3)로써 사용된다.
제9도 및 제10도의 구조에서, 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체는, 광섬유 리본(1)의 단부에서 돌출하는 복수의 측면 배열된 광섬유(2)를 수용하며 이 광섬유(2)가 사이에 위치되는 한쌍의 안내핀 삽입구(4)를 갖는 다중 광섬유 커넥터 페룰(3)과; 다중 광섬유 커넥터 페룰(3) 뒤에 제공되어 안내핀 삽입구(4)에 삽입된 안내핀이 다중 광섬유 커넥터 페룰(3)로부터 빠져나오지 못하도록 하는 안내핀 정지 부재(25)와 ; 안내핀 정지 부재(25)뒤에 제공되어 다중 광섬유 커넥터 페룰(3)을 축방향으로 상대 다중 광섬유 커넥터 페룰에 대해 프레싱하는 스프링 부재(26)와 ; 다중 광섬유 커넥터 페룰(3), 안내핀 정지 부재(25) 및 스프링 부재(26)를 일체로 수용하기 위한 전방 하우징(27) 및 후방 하우징(28)을 포함한다.
제11도에 도시한 바와같이, 다중 광섬유 커넥터를 형성하기 위하여 2개의 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체를 접속할시에, 안내핀(6)이 먼저 하나의 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A의 안내핀 삽입구(4)내에 삽입되고, 그리고나서 상기 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A는 어댑터 B상에 제공된 후크 부재(30)가 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A의 전방 하우징(27)상에 형성된 홈부(29)와 결합할때까지 어댑터 B의 한 개구내에 삽입된다.
그리고나서, 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A'는 어댑터 B상에 제공된 후크 부재(30')가 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A'의 전방 하우징(27')상에 형성된 홈부(29')와 결합할 때까지 어댑터 B의 다른 개구안으로 삽입된다. 여기서, 안내핀(6) 또한 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A'의 안내핀 삽입구(4')에 삽입되어 이 안내핀(6)에 의해 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A 및 A' 내부에 수용된 광섬유가 정렬된다. 재접속 또는 교환의 경우에, 어댑터 B의 후크 부재(30,30')와 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A 및 A'의 홉무(29,29')의 결합을 풀고 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A 및 A'를 어댑터 B의 외부로 잡아당김으로써 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체가 분리된다.
이 구조에서, 안내핀 삽입구(4,4')내에 삽입되는 안내핀(6)은 통상적으로 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A 및 A'의 양쪽에 제공되고 안내핀 삽입구의 어느 것에도 고정되지 않는다. 이러한 이유로 안내핀(6)이 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 A 및 A'로부터 떨어지게 되는 경우 접속 및 재접속시에 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 조작성이 용이치 않게 된다.
여기서 접착제 또는 다른 고정수단에 의하여 안내핀 삽입구(4,4')의 어느 한나에 안내핀(6)을 고정한다 하여도 다음 이유로 인하여 전술된 조작 문제가 해결되지 못한다.
첫째로, 안내핀(6)을 이와 같이 고정시킬 경우에 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체가 안내핀(6) 없는 암형 플러그 조립체와, 고정된 안내핀(6)을 갖는 수형 플러그 조립체를 갖는 두개의 형태를 갖게 되므로 각 플러그 조립체는 소정의 특정 접속 방향을 갖게 되고, 이로써 주어진 플러그 조립체가 다른 임의의 플러그 조립체와 반드시 접속되지는 않는다는 점에서 플러그 조립체의 이용폭이 매우 제한한다.
둘째로, 단일 광섬유 커넥터 플러그 조립체를 조작하는 경우에 옥외 작업 위치에서 빈번히 발생하는 바와 같이, 안내핀(6)을 고정시킨다면, 큰외력이 수형 플러그 조립체에서 돌출하는 안내핀(6)의 단부 부분상에 우연히 가해질때 플러그 조립체가 치명적으로 손상될 위험이 있다.
세째로, 이와 같이 안내핀(6)을 고정시킨다면, 고정된 안내핀(6)을 갖는 수평 플러그 조립체를 접속 또는 재접속시킬때에 플러그 조립체의 단부면을 충분히 세척하는데 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 굴절율 접합재를 사용하지 않고서도 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속특성을 실현할 수 있는 다중 광섬유 커넥터 플러그를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 접속 및 재접속 조작시에 향상된 조작성을 갖는 다중 광섬유 커넥터 플러그를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따라, 다중 광섬유 커넥터 플러그는, 복수개의 광섬유와 ; 가소성 재료로 구성되며, 상기 광섬유를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도로 광섬유의 광학축을 따라 축방향에 대해 경사진 접속면을 갖고, 다른 광섬유와 접속될 광섬유의 단부면이 상기 접속면의 외부로 돌출하는 광섬유의 단부면과 상기 접속면상에서 정렬되는 커넥터 플러그 부재를 구비한다.
본 발명의 특징에 따라, 다중 광섬유 커넥터 플러그는, 복수개의 광섬유와 ; 가소성 재료로 구성되며, 상기 광섬유를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도로 광섬유의 광학축을 따라 축방향에 대해 경사지고 볼록한 타원형 표면 형상을 갖는 접속면을 포함하고, 다른 광섬유와 접속될 광섬유의 단부면이 상기 접속면의 외부로 돌출하는 광섬유의 단부면과 상기 접속면상에서 정렬되는 커넥터 플러그 부재를 구비한다.
본 발명에 특징에 따라, 다중 광섬유 커넥터는, 복수개의 광섬유, 및 상기 광섬유를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도로 광섬유의 광학축을 따라 축방향에 대해 경사진 접속면을 갖고, 다른 광섬유와 접속될 광섬유의 단부면이 상기 접속면의 외부로 돌출하는 광섬유의 단부면과 상기 접속면상에서 정렬되는 커넥터 페룰을 포함하는 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그와 ; 상기 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그를 서로를 향해 축방향으로 프레싱하는 스프링 수단과; 상기 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그를 정렬하는 안내핀을 구비한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
이제 제12도 내지 제14도를 참고로 하여 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제1실시예를 상세히 설명할 것이다.
제1실시예에서, 다중 광섬유 커넥터 플러그는 광섬유 리본(101)의 단부에서 돌출하는 복수의 측면 배열된 광섬유(102)를 수용하고 이 광섬유(102)가 사이에 위치되는 한쌍의 안내핀 삽입구(104)를 갖는 커넥터 플러그 부재(103)를 포함하며, 상기 커넥터 플러그 부재(103)의 접속면(105)은 광섬유(102)를 통해 전송된 광 빔의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 광섬유(102)의 광학축에 대하여 경사진 경사면을 갖는다. 이러한 구조에서, 커넥터 플러그 부재(103)는 가소성 재료로 형성된다.
또한, 제13도에 도시한 바와 같이, 광섬유(102)는 상기 광섬유(102)의 각각의 외경보다 상당히 작은 길이 △L 만큼 접속면(105)에서 돌출하고 접속면(105)의 경사면에 평행한 단부면을 갖는다.
접속면(105)의 경사면은 가소성 플러그 부재(103)상에 경사 폴리싱을 가함으로써 얻어지게 되며, 광섬유(102)의 단부면의 돌출부는 경사 폴리싱 공정의 마지막 공정에서 버핑 폴리싱(buffing polishing)을 가함으로써 얻어지게 된다. 즉, 커넥터 플러그 부재(103)를 형성하는 가소성 재료의 경도가 광섬유(102)를 형성하는 석영보다 작기 때문에, 버핑 폴리싱의 장시간 가해질때에 석영보다 가소성 재료가 더 큰 정도로 폴리싱 된다. 본 실시예에서, 광섬유(102)의 돌출부는 광섬유 외경(102)의 대략 1%정도의 길이 △L을 갖는 것으로 충분하다.
제14도에 도시한 바와 같이, 2개의 다중 광섬유 코어를 접속할시에, 한 커넥터 플러그 부재(103)의 접속면(105)은 커넥터 플러그 부재(103,103')의 안내핀 삽입구(104,104')내에 삽입된 안내핀(106)에 의해 커넥터 플러그 부재(103,103')가 정렬됨으로써 다른 커넥터 플러그 부재(103')의 접속면(105')과 접하게 된다. 커넥터 플러그 부재(103,103')는 적절한 정렬로 접속 상태를 유지하기 위하여 스프링(도시하지 않음)과 같은 프레싱 수단에 의해 축방향으로 서로 대향하여 프레싱된다.
여기서, 커넥터 플러그 부재(103,103')의 접속면(105,105')은 경사 폴리싱 공정에서 발생된 미세 각도 오차를 갖는다. 그러나, 제14도에서 도시한 접속 상태에서, 상기 미세 각도 오차는 축방향으로의 프레싱에 기인한 가소성 커넥터 플러그 부재(103,103')의 탄성 변형에 의해 그리고 광섬유(102,102')의 단부면 사이에서 직접 접촉할 수 있는 광섬유(102,102')의 돌출부에 의해 상쇄되므로, 커넥터 플러그 부재(103,103')가 서로 접속될때 접속면(105,105') 사이에 공차가 발생되지 않는다.
본 실시예에서, 광섬유(102,102')의 돌출부 사이에서의 직접 접촉시, 광섬유(102,102')의 단부면의 바람직하지 못한 손상은 다음 요소에 의해 효과적으로 방지된다. 첫째로, 광섬유(102,102')의 각각의 돌출부의 크기 △L가 광섬유(102,102')의 각각의 외경보다 상당히 작다. 둘째로, 커넥터 플러그 부재(103,103')가 광섬유(102,102')의 주변에서만 아니라 안내핀 삽입구(104,104')를 둘러싼 영역을 포함한 전체 접속면(105,105')에서 서로 접촉하게 되고, 안내핀 삽입구(104,104')내에 삽입된 통상 제공되는 안내핀(106)에 의해 정렬되어 커넥터 플러그 부재(103,103')의 상대적인 회전이나 변이가 서로에 대해 방지되며, 따라서 광섬유의 단부면이 적절히 정렬된 상태로 서로 직접 접촉할 수 있다. 세째로, 접촉 동안의 충격이 가소성 재료로 형성되는 커넥터 플러그 부재(103,103')의 탄성변형에 의해 흡수될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서 접속된 사이에 공차가 존재함에 따른 광섬유를 통해 전송되는 광 비임의 프레스넬 반사가 제거된다. 또한, 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 경사진 경사면에서의 접촉때문에, 광섬유의 각각의 단부면상에 형상된 고굴절율층의 존재에 기인한 반사는 각도 θ로 경사진 표면에서의 반사가 되므로, 반사된 광 비임의 광원족으로 전송되지 않는다. 결과적으로 공차를 충진시키기 위한 어떠한 굴절율 정합 재료를 이용하지도 않고서도 반사된 광 비임의 존재에 따른 접속손실의 증대 및 광원쪽으로 반사되는 광 비임에 따른 광원의 방사특성의 저하를 방지할 수 있다.
그러므로, 제1실시예에 따라서, 굴절율 정합 재료를 사용하지도 않고서도 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속특성을 실현할 수 있는 다중 광섬유 커넥터 플러그를 제공하는 것이 가능하다.
제15도 내지 제16도를 참조하여 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제2실시예를 상세히 설명할 것이다.
제2실시예에서, 전술된 제1실시예와 같이, 다중 광섬유 커넥터 플러그는 광섬유 리본(101)의 단부에서 돌출하는 복수의 측면 배열된 광섬유(102)를 수용하고 이 광섬유(102)가 사이에 위치되는 한쌍의 안내핀 삽입구(104)를 갖는 커넥터 플러그 부재(109)를 포함한다.
한편, 제15도의 구조는 제12도의 구조와 상이하며, 이러한 차이점을 설명하면, 커넥터 플러그 부재(109)의 접속면(111)은 안내핀 삽입구(104)를 둘러싼 영역에 제공된 외곽 돌출부분(113) 및 측방으로 배열된 광섬유(102)를 둘러싼 영역에 제공된 중앙 돌출부분(112)을 가지며, 상기 중앙 돌출부분(112) 및 외곽 돌출부분(113)의 각각은 광섬유(102)를 통해 전송된 광학 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 광섬유(102)의 광학축에 대하여 경사진 경사면을 갖는다.
이 구조에서 커넥터 플러그 부재(109)는 가소성 재료를 형성되며, 제15도에 도시한 바와 같이 광섬유(102)는 전술된 제1실시예와 마찬가지로 광섬유(102)의 각각의 외경보다 상당히 작은 길이 △L 만큼 접속면(111)에서 돌출하고 접속면(111)의 경사면에 평행인 단부면을 갖는다.
접속면(111)상에 제공된 중앙 및 외곽 돌출부분(112,113)의 경사면은 가소성 커넥터 플러그 부재(103)상에 경사 폴리싱을 가함으로써 얻어지고, 광섬유(102)의 단부면의 돌출부는 전술된 제1실시예에서와 같이 경사 폴리싱 공정의 마지막 단계에서 버핑 폴리싱을 가함으로써 얻어지게 된다. 본 실시예에서, 광섬유(102)의 돌출부는 대략 광섬유(102)의 외경의 1% 정도의 길이 △L을 갖는 것으로 충분하다.
본 제2실시예에서, 중앙 및 외곽 돌출부분(112,113)을 함께 사용하기 때문에 커넥터 플러그 부재(109)의 가소성 몰딩은 전술된 제1실시예에 비해 더 복잡하고 더 많은 시간이 소요된다.
한편, 제16도에 도시된 바와 같이, 2개의 커넥터 플러그 부재(109,109')가 서로 접속될때, 중앙 돌출부분(112')의 표면과 접촉한 중앙 돌출부분(112)의 표면은 전체 접속면(111)보다 작은 면적을 가지기 때문에 경사 폴리싱 공정 동안에 발생되는 각도 오차는 전술된 제12도의 구조에 비해 상당히 작으며, 따라서 본 제2실시예는 광섬유(102,102')간의 접촉이 더용이하게 실현될 수 있다는 장점이 있다.
그러므로, 본 제2실시예에 따라서 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고서도 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속 특성을 실현할 수 있다는 다중 광섬유 커넥터 플러그를 제공할 수 있다.
이제 제17도 내지 제21도를 참고하여 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제3실시예를 상세히 설명할 것이다.
제3실시예에서, 다중 광섬유 커넥터 플러그는 광섬유 리본(101)의 단부에서 돌출하는 복수의 측방 배열된 광섬유(102)를 수용하고 이 광섬유(102)가 사이에 위치되는 한쌍의 안내핀 삽입구(104)를 갖는 커넥터 플러그 부재(116)를 구비한다. 또한 상기 커넥터 플러그 부재(116)의 접속면(117)은 광섬유(102)를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 광섬유(102)의 광학축에 대하여 경사진 경사 볼록 타원 표면을 갖는다.
이 구조에서 커넥터 플러그 부재(116)는 30GPa 이하의 영의 탄성률을 갖는 탄성재료로 형성되어야만 한다.
제18도 및 제19도에 도시한 바와같이, 접속면(17)의 경사 볼록 타원표면은 접속면(117)의 중앙에서 측방으로 가로 곡률반경 R1(0R1≤∞)과 접속면(117)의 중앙에서 측방에 수직인 방향으로 세로 곡률반경 R2(0R2≤∞)를 가지며, 본 실시예에서, 가로 곡률반경 R1은 가장 큰 곡률반경이고 세로 곡률반경 R2는 가장 작은 곡률반경이므로 R1R2가 된다. 접속면(117)의 경사 볼록 타원표면은 각도 θ로 광섬유(102)의 광학축에 대해 경사진 경사 표면을 얻기 위해 커넥터 플러그 부재(116)상에 경사 폴리싱을 가하고 이에 후속하여 요구된 볼록 타원 표면을 얻기 위해 상기 경사 표면을 버핑 폴리싱함으로써 형성된다. 즉, 커넥터 플러그 부재의 축방향으로 폴리싱 압력을 가하고 자유 연마제 입자를 이용함으로써 커넥터 플러그 부재를 회전시키기 위한 가소성 시트 폴리싱 디스크상에 장착된 커넥터 플러그 부재의 직사각형 단부 표면에 버핑 폴리싱을 가할때, 상기 직사각형 단부 표면의 외곽 영역은 직사각형 단부면의 중앙 영역이 받는 압력보다 큰 폴리싱 압력을 받기 때문에 직사각형 단부 표면의 외곽 영역이 중앙 영역에 비해 더 큰 정도로 폴리싱되므로, 직사각형 단부 표면은 직사각 단부 표면의 긴 측면을 따라서는 가장 큰 곡률반경 R1을 갖고 직사각 단부표면의 짧은 측면을 따라서는 가장 작은 곡률반경 R2를 갖는 소망의 볼록 타원형 형상으로 폴리싱된다.
접속면(117)의 경사 볼록 타원 표면을 형성하는 이러한 공정에서, 가로 곡률반경 R1과 세로 곡률반경 R2는 버핑 폴리싱을 가하기 전에 커넥터 플러그 부재의 직사각형 단부 표면의 크기 및 폴리싱 압력, 폴리싱 속도, 폴리싱 디스크와 연마 입자의 재료, 폴리싱 시간등과 같은 버핑 폴리싱의 조건을 적절히 선택함으로써 적합하게 설정될 수 있다.
제20도 및 제21도에 도시한 바와같이, 2개의 다중 광섬유 코어의 접속시, 한 커넥터 플러그 부재(116)의 접속면(117)은 커넥터 플러그 부재(116,116')의 안내핀 삽입구(104,104')내에 삽입된 안내핀(106)에 의해 커넥터 플러그 부재(116,116')가 정렬됨으로써 다른 커넥터 플러그 부재(116')의 접속면(117')과 접하게 된다. 커넥터 플러그 부재(116,116')는 적절한 배열로 접속상태를 유지하기 위하여 스프링(도시하지 않음)과 같은 프레싱 수단에 의해 축방향으로 서로 대향하여 프레싱된다.
제3실시예에서, 커넥터 플러그 부재의 중앙축에 중심이 마춰진 타원형 접촉 영역은 접속면(117,117')간의 접촉 평면상의 경사 볼록 타원형 표면상에 형성되며, 광섬유(102)의 광학축에 대해 각도 θ로 경사져 있다. 이 타원형 접촉 영역의 크기는 다음과 같이 계산될 수 있다. 즉, 프레싱 수단에 의해 축방향으로 가해지는 힘을 F라 하면, 접속면(117)은 접속면에 수직인 수직력 Fn=Fcosθ 및 접속면에 접하는 탄젠트 힘 Ft=Fsinθ를 받는다. 탄젠트 힘 Ft는 접속면(117)을 다른 접속면(117')과 어긋나게 하는 힘으로, 이는 접속면(117,117')간의 마찰력에 의해 상쇄될 것이다. 이러한 이유로, 대략적으로 타원형 접촉 영역은 수직력 Fn에 기인한 커넥터 플러그 부재(116,116')의 탄성 변형에 의해 형성되는 것으로 간주될 것이다. 그러므로, 헤르쯔 방정식에 따라 볼록 타원형 표면의 접촉에 의해 형성된 타원형 접촉 영역은 주축 C, 부축 D 및 다음 공식으로서 주어지는 축방향으로의 탄성 변형 W로 정의될 수 있다.
C=1.11α[(Fn/E)·R1·R2/(R1+R2)]1/3(1)
D=1.11β[(Fn/E)·R1·R2/(R1+R2)]1/3(2)
W=0.308λ[(Fn2/E2)·(R1+R2)/(R1·R2)]1/3(3)
여기서 E는 커넥터 플러그 부재용으로 사용된 재료의 영의 탄성율이며, α,β 및 λ는 R1/R2 비율에 의해 결정되는 파라미터로 R1/R2=1(구표면의 경우)일때 α=β=1의 값을 취하고, R1/R2=10일때, α=2.40, β=0.530, λ=1.55의 값을 취한다.
따라서, 예를 들어 커넥터 플러그 부재용으로 사용된 재료가 실리카 충진 에폭시(E=15GPa)로 형성된 가소성 재료이고, 수직력 Fn이 1㎏f이며, 가로 곡률반경 R1이 1000㎜이며, 세로 곡률반경 R2이 100㎜인 경우, 상기 방정식 1 내지 3에서 의해 2C=2.1㎜, 2D=0.46㎜, W=0.8×10-3㎜가 된다. 이것은 이 경우의 타원형 접촉 영역이 광섬유(102)가 배열되는 측면 방향으로 약 2㎜ 폭을 가지며, 측면 방향에 수직인 방향으로 약 0.5㎜를 갖는다는것을 의미한다. 따라서, 광섬유(102)간의 인접 간격이 0.25㎜인 경우, 8개의 광섬유에 대해 요구되는 측면 길이가 대략 1.9㎜ 정도이므로 8개의 광섬유가 본 예의 타원형 접촉영역내에 포함될 수 있다. 즉, 본 예의 경우에는 8개의 광섬유에 대한 직접 접촉이 가능하다.
여기서, 실리콘이나 세라믹 재료가 접촉 커넥터 플러그 부재용으로 사용된다면, 실리콘이나 세라믹 재료의 영의 탄성률이 가소성 재료보다 1오더 정도 큰 170 내지 370GPa이므로 획득된 타원형 접촉 영역은 주축 및 부축(C,D)이 절반 이하가 되고 탄성 변형 W이 1/5이하가 될 정도로 더 축소될 것이다. 이러한 이유에서 커넥터 플러그 부재용으로 실리콘이나 세라믹 재료가 사용된다면 하나 이상의 광섬유에 대해 직접 접촉을 제공하는 것이 용이치 않다. 따라서, 본 실시예에서는 복수개의 광섬유를 동시에 직접 접촉시킬 수 있도록 하기 위하여 30GPa이하의 영의 탄성률을 갖는 탄성 재료를 사용해야 한다는 점이 중요하다.
또한, 커넥터 플러그 부재(116,116')의 접속면(117,117')은 경사 폴리싱 공정에서 발생된 미세 각도 오차를 갖는다.
그러나,제20도 및 제21도에 도시된 접속 상태에서, 상기 미세 각도 오차는 축방향으로의 프레싱에 의한 가소성 커넥터 플러그 부재의 탄성 변형에 의해 상쇄되므로, 커넥터 플러그 부재(116,116')가 서로 접촉될 때 접속면(117,117') 사이에는 공차가 존재하지 않는다.
또한, 광섬유(102)가 커넥터 플러그 부재(116)보다 견고한 재료로 형성되므로 광섬유(102)의 단부면은 오목 형태로 폴리싱되지 않아 오목 형태 단부면에 의한 광섬유(102,102')간의 공차가 발생되지 않을 것이다.
결과적으로 본 실시예에서 접속면 사이의 공차의 존재로 인한 광섬유를 통해 전송되는 광 비임의 프레스넬 반사가 제거된다. 또한, 광 비임의 전반사 임계각도보다 큰 각도 θ로 경사진 경사 표면에서의 접촉때문에 광섬유의 각각의 단부면상에 형성된 고굴절율층의 존재로 인한 반사가 각도 θ로 경사진 경사 표면에서의 반사가 되므로, 반사된 비임은 광원쪽으로 전송되지 않는다. 결과적으로, 공차를 충진시키기 위한 임의의 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고서도 광원쪽으로 반사되는 광 비임에 기인하여 광원의 방사 특징이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 반사된 광 비임에 기인하여 접속손실이 증대되는 것을 방지할 수 있다.
그러므로, 상기 제3실시예에 따라, 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고서도 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속 특징을 실현할 수 있는 다중 광섬유 커넥터 플러그를 제공할 수 있다.
이제 제22도 및 제23도를 참조하여 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제4실시예를 상세히 설명할 것이다.
상기 제4실시예는 전술된 제3실시예의 변형으로, 제23도에서 명확히 도시한 바와같이, 광섬유(102)로 하여금 접속면(117)의 경사 표면과 평행인 단부면을 갖고 전술된 제1실시예에서와 같이 광섬유(102)의 각각의 외경보다 매우 작은 길이 △L 만큼 접속면(117)에서 돌출하도록 커넥터 플러그 부재(116A)가 형성된다는 점에서 제17도의 구조와 구분된다.
광섬유(102)의 단부면의 돌출부는 상기 제1실시예에서와 같이 폴리싱 공정의 마지막 단계에서 버핑 폴리싱을 가함으로써 형성된다. 광섬유(102)의 돌출부는 본 실시예에서의 광섬유(102)의 외경의 대략 1% 정도의 길이 △L을 갖는 것으로 충분하다.
이와 같이 광섬유(102)의 단부면의 돌출부를 형성하므로써 본 제4실시예는 복수개의 광섬유(102)의 직접 접촉을 더욱 용이하게 할 수 있다.
따라서, 제4실시예에 따라 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고서도 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속특성을 실현할 수 있는 다중 광섬유 커넥터 플러그를 제공할 수 있다.
이제 제24도 및 제25도로 참조하여 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제1실시예를 상세히 설명할 것이다.
본 실시예의 다중 광섬유 커넥터에는 제12도 내지 제14도와 관련하여 전술한 것과 유사한 커넥터 플러그부재가 사용되었다.
따라서, 가소성 재료로 형성된 커넥터 플러그 부재(103A)는 광섬유 리본(101)의 단부에서 돌출하는 복수의 측면 배열된 광섬유(102)를 수용하며 이 광섬유(102)가 사이에 위치되는 한쌍의 안내핀 삽입구(104)를 갖는 한편, 커넥터 플러그 부재(103A)의 접속면(105)은 광섬유(102)를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 광섬유(102)의 광학축에 대해 경사진 경사 표면을 갖는다. 여기서, 광섬유(102)는 접속면(105)의 경사 표면에 평행하고 광섬유(102)의 각각의 외경보다 상당히 작은 길이 △L 만큼 접속면(105)에서 돌출하는 단부면을 갖는다.
또한, 커넥터 플러그 부재(103A)는 접속면(105)보다 크게 형성되는 후방 단부부분(103B)을 갖는다.
커넥터 플러그 부재(103)와 정합될 커넥터 플러그 부재(103A')가 유사하게 형성된다.
상기 다중 광섬유 커넥터는 커넥터 플러그 부재(103A,103A')가 함께 접속될시에 이들을 클램핑하기 위한 클램프 스프링 부재(107)와, 커넥터 플러그 부재(103A,103A')가 내부에서 서로 접속하게 되는 안내 슬리이브(108)를 포함한다. 상기 안내 슬리이브(108)는 접속면(105)의 크기보다 약간 크고 커넥터 플러그 부재(103A)의 후방 단부부분(103B)의 크기보다 작은 내구 개구 크기를 갖고, 이로써 후방 단부부분(103B)이 안내 슬리이브(108)의 에지에 접합때까지 커넥터 플러그 부재(103A)가 안내 슬리이브(108)내에 삽입될 수 있다.
제25도에 도시한 바와같이, 2개의 다중 광섬유 코어 접속시, 커넥터 플러그 부재(103A)가 안내 슬리이브(108)의 한 개구에 삽입되는 한편, 안내핀(106)이 점차적으로 안내핀 삽입구(104')내에 삽입되는 커넥터 플러그 부재(103A')가 안내 슬리이브(108)의 다른 개구안으로 삽입되며, 커넥터 플러그 부재(103A)의 접속면(105)이 안내 슬리이브(108)의내부에서 커넥터 플러그 부재(103A')의 접속면(105')과 접하게 된다. 이로써 안내핀(106)은 또한 안내 슬리이브(108)의 내부에서 커넥터 플러그 부재(103A)의 안내핀 삽입구(104)에 삽입될 것이다. 따라서, 안내 슬리이브(108) 뿐만 아니라 안내핀(106)에 의해 커넥터 플러그 부재(103A,103A')가 정렬된다. 커넥터 플러그 부재(103A,103A')는 적절한 정렬로 접속상태를 유지하기 위하여 클램프 스프링 부재(107)의 후크부(107A)가 커넥터 플러그 부재(103A,103A')의 후방측면에 끼워지도록 클램프 스프링 부재(107)를 부착함으로써 축방향으로 서로에 대항하여 프레싱된다.
이러한 다중 광섬유 커넥터의 구조는 커넥터 플러그 부재(103A,103A')가내부에서 서로 접속되는 안내 슬리이브(108) 뿐만 아니라 안내핀 삽입구(104,104')내에 삽입되는 통상적으로 제공되는 안내핀(106)에 의해 커넥터 플러그 부재(103A,103A')가 정렬되며, 이로써 커넥터 플러그 부재(103A,103A')의 상호간의 변이나 상대적인 회전이 더 정확하게 방지될 수 있으므로 광섬유(102,102')의 단부면이 적절하게 정렬된 상태로 더 정확하게 서로 직접 접촉할 수 있다는 장점이 있다.
제12도 내지 제14도에 도시한 커넥터 플러그 구조의 모든 장점은 본 실시예의 다중 광섬유 커넥터에 포함될 수 있다. 그러므로, 제1실시예에 따라 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고서도 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속 특성을 실현할 수 있는 다중 광섬유 커넥터 플러그를 제공할 수 있다.
또한, 제1실시예에 따라 접속 및 재접속 조작시에 향상된 조작성을 갖는 다중 광섬유 커넥터 플러그를 제공할 수 있다.
제26도 내지 제28도를 참조하여 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 제2실시예를 상세히 설명할 것이다.
본 실시예의 다중 광섬유 커넥터에는 제12도 내제 제14도와 관련하여 전술된 것과 유사한 커넥터 플러그부재가 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체내의 다중 광섬유 페룰로서 사용된다.
따라서, 가소성 재료로 구성된 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)은 광섬유 리본(101)의 단부에서 돌출하는 복수의 측면 배열된 광섬유(102)를 수용하며 이 광섬유(102)가 사이에 위치되는 안내핀 삽입구(104)를 갖는 한편, 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)의 접속면(105)은 광섬유(102)를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 광섬유(102)의 광학축에 대하여 경사진 경사면을 갖는다. 여기서, 광섬유(102)는 접속면(105)의 경사면에 평행인 단부면을 가지며 광섬유(102) 각각의 외경보다 상당히 작은 길이 △L 만큼 접속면(105)에서 돌출한다.
또한, 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)은 접속면(105)보다 더 크게 형성되는 후방 단부부분(103B)을 가지며, 제27도 및 제28도에 도시한 바와 같이 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체는 푸쉬-온 타입 커넥터 플러그 케이즈(118)의 전방 단부부분(118A) 내부에 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)을 수납함으로써 형성되고, 여기서 상기 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)은 커넥터 플러그 케이스(118) 내부에 제공된 코일 스프링 부재(120)에 의해 전방을 향해 축방향으로 푸싱된다. 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)과 정합될 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A')도 동일하게 형성된다.
상기 다중 광섬유 커넥터는, 내부에서 다중 광섬유 페룰(103A,103A')이 함께 접속되는 전술된 제1실시예의 안내 슬리이브(108)와 유사한 안내 슬리이브(123)를 갖는 푸쉬-온 타입 어댑터(122)와 ; 안내 슬리이브(123)를 수용하는 외부 하우징(124)과 ; 푸쉬-온 타입 커넥터 플러그 케이스(118)의 전방 단부부분(118A)상에 제공된 결합홈(121)과 결합될 탄성 결합 후크부재(125)를 포함한다.
안내 슬리이브(123)는 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)의 접속면(105)의 크기보다 약간 더 크고 커넥터 플러그 케이스(118)의 전방 단부부분(118A)보다 작은 내부 개구 크기를 가지며, 이로써 전방 단부부분(118A)의 에지가 안내 슬리이브(123)의 에지에 접할때까지 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)이 안내 슬리이브(123)내에 삽입될 수 있다. 안내 슬리이브(123)는 또한 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)의 용이한 삽입을 위하여 테이퍼링된 내부 개구 에지를 갖는다.
외부 하우징(124)은 안내 슬리이브(123)에 인접하는 곳에서는 안내 슬리이브(123)의 외부 크기보다 크고 안내 슬리이브(123)의 양측면에서는 안내 슬리이브(123)의 내부 개구보다 크지만 안내 슬리이브(123)의 외부 크기보다 작은 내부 개구 크기를 가지며, 이로써 안내 슬리이브(123)는 부유 상태로 외부 하우징(124)내부에 수용된다. 이러한 특징의 어댑터(122)는 안내 슬리이브(123)내로의 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)의 원활한 삽입을 가능케 한다.
제27도 및 제28도에 도시한 바와 같이, 2개의 다중 광섬유 코어 접속시, 커넥터 플러그 케이스(118)의 전방 단부단면(118A)은 탄성 결합 후크 부재(125)가 결합홈(121)과 맞물릴때까지 어댑터(122)의 한 개구내의 삽입되는 한편 커넥터 플러그 케이스(118')의 전방 단부단면(118A')은 탄성 결합 후크 부재(125')가 결합홈(121')과 맞물릴때까지 어댑터(122)의 한 개구내에 삽입되며, 이로써 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)은 푸쉬-온 타입 어댑터(122)의 안내 슬리이브(123)의 한 개구내에 삽입되는 한편 안내핀(106)의 안내핀 삽입구(104')에 삽입되는 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A')은 안내 슬리이브(123)의 다른 개구내에 삽입된다. 그 결과 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)의 접속면(105)은 안내핀(106)의 안내 슬리이브(123)내부에서 다중광섬유 커넥터 페롤(103A)의 안내핀 삽입구멍(104)내에 삽입될 수 있도록 안내 슬리이브(123)의 내부에서 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A')의 접속면(105')과 접하게 된다. 그러므로, 안내 슬리이브(108) 뿐만 아니라 안내핀(106)에 의해 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A,103A')이 정렬된다. 접속 상태에서 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A,103A')은 적절한 정렬로 접속상태로 유지하기 위하여 코일 스프링 부재(120,120')에 의해 축방향으로 서로에 대항하여 프레싱된다.
전술된 제1실시예와 마찬가지로, 이러한 구조의 다중 광섬유 커넥터는 내부에서 다중 광섬유 커넥터 플러그부재(103A,103A')가 함께 접속되는 안내 슬리이브(108) 뿐만 아니라 안내핀 삽입구(104,104')내에 삽입되는 통상 제공된 안내핀(106)에 의해 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A,103A')이 정렬되며, 이로써 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A,103A')의 상호간의 변이나 상대적인 회전이 더 정확하게 방지되어 광섬유(102,102')의 단부면이 적절히 배열된 상태로 더 정확하게 서로 직접 접촉할 수 있다는 장점을 갖는다.
또한, 이러한 구조의 다중 광섬유 커넥터는 커넥터를 떨어뜨릴때와 같은 충격에 의해 다중 광섬유 커넥터에 가해지는 커다란 충격이 코일 스프링 부재(120,120')의 탄성 변형 및 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A,103A')이 서로 접속되는 어댑터(122)의 외곽 하우징(124) 내부에서의 안내 슬리이브(123)의 부유 동작에 의해 효과적으로 흡수될 수 있다는 추가의 장점을 갖는다. 결과적으로, 다중 광섬유 페룰(103A,103A')간의 바람직하지 않은 각도 변이가 더 효과적으로 방지되어 다중 광섬유 커넥터의 접속손실이 현저하게 안정될 수 있다.
제12도 내지 제14도에 도시한 커넥터 플러그 구조의 장점은 본 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체에 포함될 것이다.
그러므로, 본 제2실시예에 따라, 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고서도 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속 특성을 갖는 다중 광섬유 커넥터를 제공할 수 있다.
또한, 본 제2실시예에 따라 부착 및 분리 조작시에 개선된 조작성을 갖는 다중 광섬유 커넥터를 제공할 수 있다.
본 제2실시예의 다중 광섬유 커넥터에 있어, 상기 커넥터 플러그 케이스(118)와 어댑터(122)에 사용된 푸쉬-온 타입 부착구조는 강제 부착구조나 나사 부착구조와 같은 다른 공지된 부착구조로 대체할 수 있다.
이제 제29도 및 제30도를 참조하여 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터의 제3실시예를 상세히 설명할 것이다.
본 실시예에서, 제12도 내지 제14도와 관련하여 전술된 것과 유사한 커넥터 플러그 부재가 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체에서의 다중 광섬유 커넥터 페룰로써 사용된다.
따라서, 가소성 재료로 형성된 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)은 광섬유 리본(101)의 단부에서 돌출하는 복수의 측면 배열된 광섬유(102)를 수용하고 이 광섬유(102)가 사이에 위치되는 한쌍의 안내핀 삽입구(104)를 갖는 한편, 이 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)의 접속면(105)은 광섬유(102)를 통해 전송된 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도 θ로 광섬유(102)의 광학축에 대하여 경사진 경사 표면을 갖는다. 여기서, 광섬유(102)는 접속면(105)의 경사 표면에 평행한 단부면을 가지며 광섬유(102)의 각각의 외경보다 상당히 작은 길이 △L 만큼 접속면(105)에서 돌출한다.
다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)과 정합될 다중 광섬유 커넥터 페룰이 유사하게 형성된다.
본 실시예에서, 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체는 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)뒤에 제공되며, 안내핀 삽입구(104)에 삽입된 안내핀이 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)뒤로 연장하지 못하도록 하는 안내핀 유지 부재(130)와; 안내핀 유지 부재(130)뒤에 제공되며, 축방향으로 상대 다중 광섬유 커넥터 페룰에 대항하여 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)을 프레싱하는 스프링 부재(126)와; 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A), 안내핀 유지 부재(130) 및 스프링 부재(126)를 함께 일체로 수용하기 위한 전방 하우징(127)과 후방 하우징(128)을 포함한다.
여기서, 제30도에 도시한 바와 같이, 안내핀 유지 부재(130)는 안내핀(106)보다 약간 작은 내경을 갖는 안내핀 유지 구멍(131)과, 안내핀 유지 구멍(131)의 원주의 상부를 스플리팅하기 위한 슬릿(132)을 가지며, 상기 슬릿(132)은 안내핀(106)이 안내핀 삽입구(104)내에 삽입되어 다중 광섬유 커넥터 페룰(103A)뒤에 위치된 안내핀 유지 구멍(131)에 도달할때 안내핀(106)의 팁 단부가 안내핀 유지 구멍(131)에 삽입되어 내부에서 고정되도록 안내핀 유지 구멍(131)을 확장시키기 위해 안내핀(106)에 의해 탄성적으로 변형가능하다.
본 실시예의 다중 광섬유 커넥터는 전술된 제11도에 도시한 것과 유사한 어댑터를 포함하고 상기 제29도 및 제30도에 도시한 2개이 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체가 이 안에서 함께 결합된다. 그러므로, 2개의 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 접속시, 안내핀(106)은 상기 안내핀(106)의 팁 단부가 안내핀 유지 부재(130)의 안내핀 유지 구멍(131)에 의해 저지될때까지 우선 한개의 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 안내핀 삽입구(104)내에 삽입된다. 그리고나서, 상기 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체는 어댑터상에 제공된 후크 부재가 상기 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 접속면(127)상에 형성된 결합홈(129)과 결합될때까지 어댑터의 한 개구내에 삽입된다.
그후, 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체는 어댑터상에 제공된 다른 후크 부재가 상기 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 전방 하우징상에 형성된 결합홈과 결합될때까지 어댑터의 다른 개구안으로 삽입된다. 여기서, 안내핀(106)은 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체 내부에 수용된 광섬유가 안내핀(106)에 의해 정렬될 수 있도록 상기 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 안내핀 삽입 구멍내에 삽입된다.
재접속이나 교환의 경우에, 어댑터의 후크 부재와 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 결합을 풀고 이 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 어댑터의 외부로 잡아당김으로써 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체를 분리한다.
또한, 안내핀 유지 부재(130)에 의해 안내핀(106)에 가해질 유지력 F는 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체에서 안내핀(106)이 떨어져나가는 것을 방지하기 위하여 분리 조작후에 한 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 안내핀 유지 부재(130)에 의해 안내핀(106)이 여전히 유지되도록 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체가 함께 접속된 상태에서 안내핀중 하나를 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체의 외부로 잡아당기기 위해 필요한 힘 F1보다 크도록 설정된다.
또한, 안내핀 유지 부재(130)에 의해 안내핀(106)상에 가해질 유지력 F는 안내핀(106)이 안내핀 삽입구(104)를 거쳐 안내핀 유지 구멍(131)안으로 밀어넣어질때 스프링 부재(126)쪽으로 안내핀 유지 부재(130)를 밀지 않고서도 안내핀(106)이 안내핀 유지 구멍(131)안으로 원활하게 삽입되도록 스프링 부재(126)에 의해 가해지는 프레싱 힘 F2보다 작게 설정된다.
따라서, 유지력 F는 F1FF2의 관계를 만족하도록 설정된다. 이와같은 유지력 F는 안내핀 유지 구멍(131)의 각각의 내경을 적절히 조정함으로써 이루어진다.
제12도 내지 제14도에 도시한 커넥터 플러그 구조의 모든 잇점은 상기 다중 광섬유 커넥터에 포함된다는 것은 자명하다.
그러므로, 본 제3실시예에 따라, 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고서도 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속 특성을 실현할 수 있는 다중 광섬유 커넥터 플러그를 제공할 수 있다.
또한, 본 제3실시예에 따라, 접속 또는 재접속 조작시에 개선된 조작성을 갖는 다중 광섬유 커넥터를 제공할 수 있다.
본 제3실시예의 다중 광섬유 커넥터에 있어, 커넥터 플러그 케이스(118)와 어댑터(122)에 사용된 푸쉬-온 타입 부착 구조는 강제 부착구조 또는 나사 부착구조와 같은 다른 공지된 부착구조에 의해 대체될 수 있다.
이제 상기 전술된 각종 실시예를 실행하여 구한 실험 결과를 설명할 것이다.
먼저, 제12도 내지 제14도에 도시한 제1실시예의 다중 광섬유 커넥터 플러그는 다음과 같이 구성된다. 즉 4-광섬유 커넥터 플러그는 광섬유간의 인접 간격이 0.25㎜로 측면 배열된 1.3㎛파장의 4개의 단일모드 광섬유를 포함하고 있는 광섬유 리본을 사용하는 것으로 구성되었다. 각 광섬유의 외경은 125㎛이고 모드 필드(field) 직경은 9.5㎛이다. 한쌍의 안내핀 삽입구와 4개의 광섬유 구멍을 갖는 커넥터 플러그 부재는 에폭시 수지를 이용한 가소성 몰딩에 의해 형성되었다. 광섬유가 광섬유 구멍내에 삽입되어 내부에 고정 장착된 후 경사 폴리싱 공정이 커넥터 플러그 부재의 접속면에 가해져 광섬유를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 8°의 각도로 광섬유의 광학축에 대하여 경사진 경사면이 형성된다. 접속면의 단면크기는 7㎜×3㎜이다. 그리고나서, 이 경사표면상에 버핑 폴리싱을 가하여 광섬유 외경의 대략 1% 정도의 길이로 광섬유의 돌출부를 형성한다.
이와 같이 구성된 4-광섬유 커넥터 플러그를 사용하여, 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고 축방향으로 대략 1㎏f의 힘이 가해지는 상태에서 이러한 플러그의 각각이 소정 플러그와 접속될 때의 반사력 및 접속손실이 측정된다. 그 결과 총 32 광섬유에 대하여 반사력은 평균 -59dB이고 최대 -55dB이며, 접속손실은 평균 0.2dB이고 최대 0.6dB이다.
또한, 이러한 플러그의 각각이 반사율 정합 재료가 사이에 제공되어 있는 소정 기준 플러그와 접속할때 반사율 및 접속손실을 측정하여, 이 결과는 반사율 정합 재료를 사용하지 않은 경우에서 얻어진 결과와 비교한다. 이 결과는 반사력에서의 차이가 1dB 이하이고, 접속손실에서의 차이가 0.1dB 이하로 나타나며, 이는 측정 오차 범위내에 있는 것으로 굴절율 정합 재료를 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우에서 현저한 특징 차이가 없는것으로 판명되었다. 이것은 본 발명에 따른 4-광섬유 커넥터 플러그내에서 광섬유의 직접 접촉을 얻을 수 있다는 것을 의미한다.
더욱이, 접속 및 재접속 작동을 100회 반복하여 접속손실의 변화를 측정한다. 그 결과, 접속손실의 변화는 0.1dB 이하이었고, 광섬유의 단부면상에는 손상이 없었다.
따라서, 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제1실시예는 실제로 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고서도 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속 특성을 실현할 수 있음이 실험적으로 입증되었다.
다음에, 다음과 같이 구성된 제22도 및 제23도에 도시한 제4실시예의 다중 광섬유 커넥터 플러그에 대해 유사한 실험을 실행한다. 여기서, 4-광섬유 커넥터 플러그는 제1실시예에 대한 실험을 위해서 전술된 것과 유사한 방법으로 구성된다. 그러나, 이 경우에, 15GPa의 영의 탄성율을 갖는 실리카 충진 에폭시가 커넥터 플러그 부재의 가소성 몰딩에서 사용되고, 접속면의 경사 폴리싱 후, 가소성 시트 폴리싱 디스크상에 자유연마 입자를 사용함으로써 버핑 폴리싱을 가한다. 버핑 폴리싱 조건은 볼록 타원형 표면이 광섬유 외경의 1% 정도의 길이의 광섬유 돌출부와, 100 내지 200㎜의 세로 곡률반경과, 대략 1000㎜ 정도의 가로 곡률반경을 갖도록 설정된다.
이와 같이 구성된 제4실시예의 4-광섬유 커넥터 플러그를 이용하여 제1실시예에서의 실험에 대해 전술된 것과 유사한 결과가 얻어지게 된다.
또한, 외부에서 힘이 가해지는 상황에서 광섬유간의 직접 접촉의 안정성을 체크하기 위해 진동 테스트 및 충격 테스트를 실행한다. 진동 테스트에서 이러한 4-광섬유 커넥터 플러그에로 형성된 커넥터는 각 방향에 대해 2시간 동안 3개의 상호 수직 방향으로 10내지 55헤르쯔 주파수의 총 1.5㎜ 진폭의 진동하에 놓이게 된다. 충격 테스트에서, 4-광섬유 커넥터 플러그에 의해 형성된 커넥터는 3개의 상호 수직 방향으로 각 방향당 3회에 걸쳐 6ms의 시간동안 100G의 충격하에 놓이게 된다. 그 결과, 접속손실의 변화는 최대 0.03dB 이하로, 이는 측정 오차 범위내에 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제4실시예가 굴절색인 접속 재료를 사용하지 않고서도 저반사 및 저굴절의 안정한 접속 특성을 갖는다는것이 실험적으로 입증되었다.
다음, 다음과 같이 구성된 제24도 및 제25도에 도시한 제1실시예의 다중 광섬유 커넥터에 대해 동일한 실험이 실행된다. 여기서, 4-광섬유 커넥터 플러그는 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제1실시예에 대한 실험을 위해 전술된 것과 유사한 방법으로 실험되었다. 다중 광섬유 커넥터 구성시, 스테인레스강으로 구성된 안내 슬리이브와 스테인레스 강판 스프링으로 구성된 클램프 스프링 부재가 사용된다.
반사력 및 접속손실의 측정 결과는 총 60개의 광섬유에 대하여 반사력이 평균 -59dB 및 최대 -55dB로 나타나고 접속손실이 평균 0.3dB 및 최대 0.7dB로 나타났다.
또한, 굴절율 정합 재료의 사용 여부에 따른 특성 비교에 있어, 반사력에서의 차이는 1dB 이하이고, 접속손실에서의 차이는 0.1dB 이하로 나타나 굴절율 정합 재료 사용 여부에 따른 현저한 특징 차이는 없는 것으로 판명되었다. 이로써 본 발명에 따른 4-광섬유 커넥터에서 광섬유의 직접 접촉을 얻을 수 있다.
더욱이, 접속 및 재접속 동작을 500회 반복하는 동안에 측정된 접속손실의 변화는 0.15dB 이하로 나타났으며, 광섬유의 단부면상에는 아무런 손상이 없다는 것이 판명되었다.
또한, 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제4실시예에 대한 실험을 위해 전술된 것과 유사한 진동 테스트 및 충격 테스트를 실행하면, 전술된 것과 유사한 결과가 제1실시예의 다중 광섬유 커넥터를 사용함으로써 얻어진다.
따라서, 본 발명에 따른 다중 광섬유 커넥터 플러그의 제1실시예는 굴절율 정합 재료를 사용하지 않고서도 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속 특설을 제공할 수 있음이 실험적으로 입증되었다.
다음에, 제29도 및 제30도에 도시한 유형의 다중 광섬유 커넥터 플러그를 사용하여 제3실시예의 다중 광섬유 커넥터에 대해 다음 실험을 실행한다.
여기서, 4-광섬유 커넥터 페룰은 제1실시예의 다중 광섬유 커넥터 플러그에 대한 실험에서 사용된 4-광섬유 커넥터 플러그에 대해 전술된 것과 유사한 방법으로 구성된다. 이와 같이 구성된 4-광섬유 커넥터 페룰로부터 0.7㎜외경의 하나의 안내핀을 잡아빼기 위해 요구되는 힘 F1은 최대 0.2㎏f로 측정되었다.
다음, 축방향으로 약 1㎏f의 힘 F2를 가하는 코일 스프링을 사용하기 위해, 안내핀 유지 부재는 F1FF2의 관계를 충족시키기 위하여 안내핀 유지 구멍의 각각이 약 0.5㎏f 정도의 유지력 F를 발생할 수 있는 내경을 갖도록 가소성 몰딩에 의해 형성되었다. 이것은 안내핀 유지 구멍의 각각의 내경이 안내핀의 각각의 외경보다 약 5% 정도 작게 하는 것으로 충분하다.
다음, 제29도 및 제30도에 도시한 다중 광섬유 커넥터 플러그 조립체를 전술된 4-광섬유 커넥터 페룰 및 안내핀 유지 부재를 사용하여 구성하고, 접속 및 재접속 동작을 500회 반복한다. 이 테스트에서, 커넥터 플러그 조립체에서 안내핀이 빠져나오지 않으므로 안내핀이 분리 동작 후에도 실제로 안내핀 유지 부재에 의해 유지되는 것이 실험적으로 입증되었다.
또한, 이러한 접속 및 재접속 동작을 500회 반복한 후에 커넥터 플러그 조립체로부터 하나의 안내핀을 잡아빼기 위해 요구되는 힘 F1을 다시 측정하였다. 이 테스트에서 힘 F1은 앞서 측정된 힘 F1과 거의 동일한 것으로 판명되어 안내핀 유지 부재의 유지력은 반복된 접속 및 재접속 동작에 대해 안정하다는 것이 실험적으로 입증되었다.
전술된 바와같이, 본 발명에 따라 저반사 및 저접속손실의 안정한 접속 특성을 갖는 다중 광섬유 커넥터 플러그는 가입자 광전송 시스템 및 광전송 로컬 네트웍 시스템에 사용되는 광섬유 접속에 매우 효과적이다.
본 발명의 신규 특징 및 장점을 갖는 전술한 실시예에 대한 각종 수정 및 변형이 가능하므로, 이러한 수정 및 변형 실시예는 본 발명의 기술적 사상내에 포함된다.

Claims (26)

  1. 복수개의 광섬유와 ; 가소성 재료로 구성되며, 상기 광섬유를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도로 광섬유의 광학축을 따라 축방향에 대해 경사진 접속면을 갖고, 다른 광섬유와 접속될 광섬유의 단부면이 상기 접속면의 외부로 돌출하는 광섬유의 단부면과 상기 접속면상에서 정렬되는 커넥터 플러그 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커넥터 플러그 부재는 상기 다중 광섬유 커넥터 플러그를 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그와 정렬시키는 안내핀을 수용하기 위해 접속면상에 위치된 안내핀 삽입구를 포함하며, 상기 광섬유는 측면을 따라 상기 안내핀 삽입구 사이의 접속면상에 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접속면은 안내핀 삽입구를 둘러싼 외곽 돌출부 및 대체로 상기 접속면보다 작은 면적을 갖고 광섬유를 둘러싸는 중앙 돌출부를 포함하며, 상기 중앙 및 외곽 돌출부 모두는 광섬유를 통해 전송되는 전반사 임계각보다 큰 각도로 광섬유의 광학축에 대하여 경사지는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  4. 제2항에 있어서, 상기 커넥트 플러그 부재는 후방측을 향해 커넥터 플러그 부재의 외부로 돌출하고 상기 안내핀 삽입구내에 삽입되는 안내핀을 유지하기 위하여 상기 접속면에 대해 상기 커넥터 플러그 부재의 후방측상에 위치하는 안내핀 유지 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다중 광섬유 커넥터 플러그를 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그를 향해 축방향으로 프레싱하기 위한 스프링 수단을 추가로 포함하며, 상기 안내핀 유지 수단은 안내핀을 사용함으로써 다중 광섬유 커넥터 플러그가 다른 광섬유 커넥터 플러그와 접속되어 있는 상태에서 하나의 안내핀을 잡아빼는데 요구된 힘을 F1이라 하고 스프링에 의해 축방향으로 가해지는 힘을 F2라 할때 F1FF2의 관계를 충족하는 유지력 F에 의해 안내핀을 유지하는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  6. 제5항에 있어서, 상기 안내핀 유지 수단은 각각의 외경보다 작은 내경을 갖는 안내핀 유지 구멍과, 각 안내핀 유지 구멍의 외주를 스플리팅시키기 위한 슬릿을 포함하는것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  7. 제1항에 있어서, 광섬유의 단부면은 광섬유 각각의 외경보다 현저히 짧은 길이로 상기 접속면의 외부로 돌출하는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  8. 제1항에 있어서, 상기 접속면은 평면형의 표면 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  9. 제1항에 있어서, 상기 접속면은 볼록한 타원형의 표면 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광섬유는 측면 방향을 따라서 접속면상에 정렬되며, 상기 볼록한 타원형의 표면 형태를 갖는 접속면은 접속면의 중앙에서 측면으로의 최대 곡률반경 및 접속면의 중앙에서 측면에 수직인 방향으로의 최소 곡률반경을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  11. 제9항에 있어서, 상기 볼록한 타원형 표면 형태의 접속면은 접속면의 중앙에서 가로 방향으로의 가로 곡률반경 R1(0R1∞) 및 접속면의 중앙에서 세로 방향으로의 세로 곡률반경 R2(0R2∞) 를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  12. 제9항에 있어서, 상기 커넥터 플러그 부재를 형성하는 가소성 재료는 30GPa 이하의 영의 탄성률을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  13. 제12항에 있어서, 상기 다중 커넥터 플러그가 상기 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그와 접속되어 있는 상태에서 상기 다중 광섬유 커넥터 플러그를 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그를 향해 축방향으로 프레싱함으로써 상기 커넥터 플러그 부재를 형성하는 탄성 재료의 탄성 변형에 의해 광섬유를 에워싸는 타원형 접속 영역이 접속면에 형성되도록 하는 스프링 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  14. 복수개의 광섬유와 ; 가소성 재료로 구성되며, 상기 광섬유를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도로 광섬유의 광학축을 따라 축방향에 대해 경사지고 볼록한 타원형 표면 형상을 갖는 접속면을 포함하고, 다른 광섬유와 접속될 광섬유의 단부면이 상기 접속면의 외부로 돌출하는 광섬유의 단부면과 상기 접속면상에서 정렬되는 커넥터 플러그 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  15. 제14항에 있어서, 상기 광섬유는 측면 방향을 따라서 접속면상에 정렬되며, 상기 볼록한 타원형의 표면 형태를 갖는 접속면은 접속면의 중앙에서 측면으로의 최대 곡률반경 및 접속면의 중앙에서 측면에 수직인 방향으로의 최소 곡률반경을 갖는것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  16. 제14항에 있어서, 상기한 볼록한 타원형 표면 형태의 접속면은 접속면의 중앙에서 가로 방향으로의 가로 곡률반경 R1(0R1∞) 및 접속면의 중앙에서 세로 방향으로의 세로 곡률반경 R2(0R2∞)를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  17. 제14항에 있어서, 상기 커넥터 플러그 부재를 형성하는 가소성 재료는 30GPa 이하의 영의 탄성률을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  18. 제17항에 있어서, 상기 다중 광섬유 커넥터 플러그가 상기 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그와 접속되어 있는 상태에서 상기 다중 광섬유 커넥터 플러그를 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그를 향해 축방향으로 프레싱함으로써 상기 커넥터 플러그 부재를 형성하는 탄성 재료의 탄성 변형에 의해 광섬유를 에워싸는 타원형 접속 영역이 접속면에 형성되도록 하는 스프링 수단을 추가로 포함하는것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터 플러그.
  19. 복수개의 광섬유, 및 상기 광섬유를 통해 전송되는 광 비임의 전반사 임계각보다 큰 각도로 광섬유의 광학축을 따라 축방향에 대해 경사진 접속면을 갖고, 다른 광섬유와 접속될 광섬유의 단부면이 상기 접속면의 외부로 돌출하는 광섬유의 단부면과 상기 접속면상에서 정렬되는 커넥터 페룰을 포함하는 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그와 ; 상기 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그를 서로를 향해 축방향으로 프레싱하는 스프링 수단과 ; 상기 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그를 정렬하는 안내핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터.
  20. 제19항에 있어서, 상기 다중 광섬유 커넥터 플러그의 각각은 안내핀을 수용하기 위하여 접속면상에 위치된 안내핀 삽입구를 추가로 포함하며, 상기 광섬유는 안내핀 삽입구 사이의 접속면상에 정렬되는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터.
  21. 제20항에 있어서, 상기 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그는 후방측을 향해 상기 다중 광섬유 커넥터 플러그의 외부로 돌출하고 안내핀 삽입 구멍내에 삽입되는 안내핀을 유지하기 위하여 접속면에 대향하여 커넥터 플러그 부재의 후방측면에 위치된 안내핀 유지 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터.
  22. 제21항에 있어서, 상기 안내핀 유지 수단은 안내핀을 사용함으로써 다중 광섬유 커넥터 플러그가 다른 다중 광섬유 커넥터 플러그와 접속되어 있는 상태에서 하나의 안내핀을 잡아빼는데 요구된 힘을 F1이라 하고, 스프링에 의해 축방향으로 가해지는 힘을 F2라 할때 F1FF2의 관계를 충족하는 유지력 F에 의해 안내핀을 유지하는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터.
  23. 제22항에 있어서, 상기 안내핀 유지 수단은 안내핀의 각각의 외경보다 작은 내경을 갖는 안내핀 유지 구멍과, 각 안내핀 유지 구멍의 외주를 스플리팅시키기 위한 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터.
  24. 제19항에 있어서, 상기 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그를 함께 유지하는 안내 슬리이브 수단을 추가로 포함하며, 상기 한쌍의 다중 광섬유 커넥터 플러그가 상기 안내 슬리이브 수단 내부에서 함께 접속되는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터.
  25. 제24항에 있어서, 상기 안내 슬리이브 수단은 상기 안내 슬리이브 수단의 엣지를 향해 넓어지고 상기 접속면의 크기보다 더 큰 내부 개구 크기를 갖는것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터.
  26. 제24항에 있어서, 상기 안내 슬리이브 수단을 수용하는 어댑터 하우징을 추가로 포함하며, 상기 어댑터 하우징은 어댑터 하우징 내부에서의 상기 안내 슬리이브 수단의 위치에 인접한 부분에서는 상기 안내 슬리이브 수단의 외부 크기보다 큰 제1내부 개구 크기를 갖고, 상기 어댑터 하우징 내부의 상기 안내 슬리이브 수단의 위치에 인접한 부분 이외의 영역에서는 상기 안내 슬리이브 수단의 내부 개구 크기보다 크지만 상기 안내 슬리이브 수단의 외부 크기보다 작은 제2내부 개구 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 광섬유 커넥터.
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