KR100479219B1 - 플라스틱 광섬유용 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 플라스틱 광섬유용 커넥터는 하우징, 상기 하우징의 일측에 단면 연마된 상태로 고정되어 있는 플라스틱 광섬유, 상기 하우징의 내부에 상기 단면 연마된 플라스틱 광섬유와 접하도록 설치되어 있으며 굴절률 정합 유체가 들어 있는 캡슐 및 상기 하우징의 타측에 형성되어 결합할 플라스틱 광섬유를 상기 하우징 내의 캡슐로 유도하는 가이드부를 포함한다.

바람직하게, 상기 가이드부는 밀어 넣어진 광섬유가 쉽게 빠지지 않도록 돌기가 형성되어 있으며, 상기 돌기는 광섬유를 밀어 넣는 방향에 대해 복수개의 빗살형 돌기형태로 형성되어 있는 것을 포함한다. 또한, 상기 굴절률 정합 유체는 비반응성 재질로서 굴절률이 광섬유의 코어와 같거나 유사하며 그 재질로는 글리세린, 브로모 벤젠, 브로모 나프탈렌 중 어느 하나로 이루어지는 것을 포함하고, 상기 캡슐은 외력에 의해 쉽게 파손되는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 재질로 형성되는 것을 포함한다.

Description

플라스틱 광섬유용 커넥터{A connector for plastic optical fiber}

본 발명은 플라스틱 광섬유용 커넥터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전문적인 기술이나 지식이 없는 일반인들도 간편하게 분기된 광섬유를 연결할 수 있는 플라스틱 광섬유 커넥터에 관한 것이다.

정보통신 분야의 급속한 발달에 따라 종래의 구리선을 대신하여 보다 대용량의 정보를 주고받을 수 있는 광섬유가 널리 사용되고 있다. 현재 주로 사용되는 광섬유는 실리카 재질의 싱글모드 유리광섬유로서 전송특성 및 대역특성이 우수하여 장거리 전송용으로 적용되고 있다. 하지만, 상기 유리광섬유는 외부 충격에 취약하기 때문에 포설 및 시공에 있어서는 전문적인 지식과 시공기술을 보유한 기간망 사업자들만이 설치할 수 있었다. 또한, 빌딩 및 아파트 내부 등에 시공되는 단거리용 광섬유에 있어서는 코어의 직경이 8 ~ 9㎛에 불과한 유리광섬유를 취급하기 어렵기 때문에 구리재질의 UTP 케이블이 대체재로서 사용되었다.

그러나, 최근의 급격한 정보전송량 증가에 따라 건물의 외부에 설치된 광섬유와 건물 내에 시공된 구리선의 연결점에서 병목현상이 발생하기 시작하였으며, 아울러 구리선이 가지는 대역의 한계성 등으로 인해, 옥내 배선 구간에 있어서 구리선을 대체할 것으로 새로이 플라스틱 광섬유(Plastic Optical Fiber:POF)가 각광받기 시작하였다.

플라스틱 광섬유는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)계열의 고분자를 사용하여 제조되며, 최근에는 재료분산 특성이 우수한 불소치환 고분자가 재료로서 이용되고 있다. 전송손실에 있어서 초기 플라스틱 광섬유의 전송손실은 수천 dB/km였으나 현재는 수십 dB/km 수준으로 낮아졌으며, 종래 싱글모드 광섬유의 650nm 영역뿐만 아니라 멀티모드 광섬유의 사용영역인 850nm에서도 싱글모드 광섬유의 사용파장 대역인 1300 ~ 1500nm까지 사용할 수 있게 되었다.

상기와 같은 장점에 의해 플라스틱 광섬유는 단거리 네트워크용으로 근래에 널리 사용되고 있다. 단거리용이란 장거리 포설과는 달리 잦은 분기와 접속에 의한 연결이 많다는 것으로, 분기된 광섬유의 연결을 위해 광커넥터가 필수적이다. 어떠한 광시스템에서도 필요한 주요 부품 중 하나인 광 커넥터는 두개의 광섬유를 연결하거나 광시스템에 광섬유를 연결하는 역할을 수행함과 동시에, 광섬유의 단면을 물리적인 손상으로부터 보호해주고 결합 및 해체 시에 광섬유에 손상이 가지 않도록 하는 역할을 한다.

종래의 플라스틱 광섬유용 광커넥터(1)를 도 1 및 도 2a와 2b에 도시하였고, 도 3에는 상기 커넥터(1)에 광섬유(2)를 결합시키는 과정을 플로우차트로 나타내었다.

도 3의 플로우차트를 참조하여 종래의 광커넥터 구조를 설명하면, 광섬유(2)를 커넥터(1)에 연결하기 위해서는 먼저 플라스틱 광섬유(2)의 종단을 소정 길이로 절단하여 피복을 제거해야 한다. 바람직하게는, 광섬유를 커넥터에 밀어넣었을때 외부로 광섬유가 노출될 수 있을 정도의 길이로 피복을 제거하고 커넥터에 광섬유를 결합한다. 그리고, 커넥터(1)에 광섬유(2)를 밀어 넣은 상태에서, 광섬유가 움직이지 않도록 고정핀(4)으로 단단히 커넥터에 고정한다. 광섬유가 커넥터에 고정되면 커넥터 외부로 노출되어 있는 여장의 길이를 절단장치로 절단하고, 광축이 정렬되도록 절단된 면을 가열하여 연마 처리하게 되면 광커넥터가 완성된다.

상기에서 살펴본 바와 같이 종래에 분기된 광섬유를 연결하기 위해서는 상당히 다양한 부가장비들이 필요하다. 예를 들면, 별도의 장비로서 광섬유를 절단하는데 사용하기 위한 절단기와, 광섬유를 커넥터에 고정하는데 사용되는 고정핀과 커넥터 고정장치 및 광섬유의 단면을 연마하기 위한 연마장치 등이 필요하게 된다. 하지만, 아무리 장비가 잘 구비되어 있더라도 숙련된 기술자가 아니라면 분기된 광섬유의 연결을 용이하게 실시할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 누구나 손쉽게 별도의 장비를 구비하지 않고도 분기된 광섬유를 연결할 수 있는 플라스틱 광섬유용 커넥터 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플라스틱 광섬유용 커넥터는 하우징, 상기 하우징의 일측에 단면 연마된 상태로 고정되어 있는 플라스틱 광섬유, 상기 하우징의 내부에 상기 단면 연마된 플라스틱 광섬유와 접하도록 설치되어 있으며 굴절률 정합 유체가 들어 있는 캡슐 및 상기 하우징의 타측에 형성되어 결합할 플라스틱 광섬유를 상기 하우징 내의 캡슐로 유도하는 가이드부를 포함한다.

바람직하게, 상기 가이드부는 밀어 넣어진 광섬유가 쉽게 빠지지 않도록 돌기가 형성되어 있으며, 상기 돌기는 광섬유를 밀어 넣는 방향에 대해 복수개의 빗살형 돌기형태로 형성되어 있는 것을 포함한다. 또한, 상기 굴절률 정합 유체는 비반응성 재질로서 굴절률이 광섬유의 코어와 같거나 유사하며, 그 재질로는 글리세린, 브로모 벤젠, 브로모 나프탈렌 중 어느 하나로 이루어지는 것을 포함하고, 상기 캡슐은 외력에 의해 쉽게 파손되는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 재질로 형성되는 것을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 플라스틱 광섬유용 커넥터(1)를 나타낸 사시도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 커넥터(1)는 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 일측에 고정되어 있는 플라스틱 광섬유 심선(20)과, 상기 하우징의 내부에 상기 플라스틱 광섬유 심선(20)과 접촉하도록 설치되어 있는 굴절률 정합 유체(32)가 들어 있는 캡슐(30) 및 상기 하우징(10)의 타측에 형성되어 결합할 플라스틱 광섬유를 상기 캡슐(30)로 유도하는 가이드부(40)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 상기 하우징(10)은 광섬유용 커넥터에 있어서 특정의 외형에 한정되지 않으며, 일반적으로 플라스틱 광섬유, 플라스틱 클래드 광섬유를 포함하는 스텝형(Step Index) 및 그레이드형(Graded Index) 광섬유에 적용되는 형태를 가진다.

또한, 상기 하우징(10)의 일측에 고정되어 있는 플라스틱 광섬유는 피복이 되어있지 않은 광섬유 심선(20)이며, 결합손실을 최소화하기 위해 단면이 광파이버축에 대해 직각을 이루도록 연마되어 있다.

또한, 상기 하우징(10)의 내부에는 굴절률 정합 유체(32)가 들어 있는 캡슐(30)이 설치되어 있다. 상기 캡슐(30)은 외부 충격에 쉽게 파손되도록 형성된 것으로, 그 재질로는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 바람직하다. 또한, 상기 굴절률 정합 유체(32)는 코어의 중심부 굴절률과 동일하거나 유사한 비반응성 물질로서 바람직하게는 글리세린, 브로모벤젠, 브로모나프탈렌 등으로 구성되어 있다. 대안으로 고분자 수지를 채용할 수도 있지만, 이 경우에는 중합이 불완전하게 일어나 미반응 단량체가 존재하거나 기포 등이 발생할 우려가 크다.

본 발명의 커넥터에 따르면, 인입되는 피복 광섬유(23)를 유도하기 위한 가이드부(40)가 상기 하우징(10)에 형성되어 있다. 상기 가이드부(40)는 다시 상기 굴절률 정합 유체(32)가 들어있는 캡슐(30)을 수용하는 캡슐수용부(41)와, 피복이 제거된 광섬유가 조립시 휘지 않도록 가이드 해주는 슬리브(42) 및 피복 광섬유를 고정하기 위한 고정부(43)로 구성되어 있으며, 이때 상기 슬리브(42)와 고정부(43)는 광섬유의 피복된 두께 만큼의 단차를 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 가이드부(40)를 따라 커넥터에 인입된 피복 광섬유는 피복이 제거된 심선 부분만이 상기 슬리브(42)까지 인입되고, 피복이 제거되지 않은 부분의 광섬유(23)는 단차에 의해 자연스럽게 고정부(43)까지만 수용되어 커넥터에 고정된다.

또한, 상기 가이드부(40)의 고정부(43)에는 돌기(44)가 형성되어 인입되는 광섬유(22)가 빠지지 않도록 잡아준다. 이때, 바람직하게 상기 돌기(44)는 결합할 광섬유(22)를 밀어 넣는 방향에 대해 한 개 이상의 빗살형 돌기형태로 형성되어 인입된 광섬유가 잘 빠지지 않도록 지지하게 된다.

그러면, 상기와 같은 구조를 가지는 플라스틱 광섬유용 커넥터의 동작을 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 커넥터(1)에 광섬유를 결합하는 과정을 나타낸 플로우 차트이다. 아울러, 피복 광섬유(23)와 커넥터 하우징(10)이 결합되기 전의 상태가 도 6a에 도시되어 있으며, 결합한 후의 상태가 도 6b에 도시되어 있다.

상기 도면들을 참조하여 동작을 살펴보면, 우선 피복 광섬유(23)는 하우징(10)에 결합하기에 앞서 피복을 제거하여 심선(22)을 노출시킨다. 이때, 피복이 일부 제거된 피복 광섬유(23)의 길이는 광섬유를 하우징에 밀어 넣었을 때, 커넥터의 일측에 형성되어 있는 광섬유 심선(20)과 맞닿지 않도록 하여 광섬유가 굴절되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이어서, 피복이 일부 제거된 광섬유를 하우징(10)에 밀어 넣어 광섬유와 커넥터(1)를 결합한다. 예컨대, 광섬유의 노출된 심선(22)은 가이드부(40)의 캡슐수용부(41)와 슬리브(42)까지 들어가게 되고, 피복 광섬유(23)는 고정부(43)에 걸리도록 결합된다. 이 상태가 도 6b에 도시되어 있다.

도 6b를 좀 더 자세히 설명하면, 광섬유 심선(22)의 종단은 커넥터의 내부 예컨대, 고정부(43)를 거쳐 캡슐수용부(41)까지 다다르게 된다. 이때, 캡슐수용부 (41)에는 굴절률 정합 유체(32)가 들어 있는 파손이 용이한 캡슐(30)이 위치하고 있기 때문에 광섬유 심선(22)이 들어옴과 동시에 캡슐(30)은 파괴된다. 그 결과, 파손된 캡슐 내부의 굴절률 정합 유체(32)는 캡슐수용부(41) 내부에 퍼지게 되고, 캡슐수용부(41) 내부에 인입되어 있던 광섬유 심선(22)을 고르게 함침(immersion)하게 된다.

따라서, 피복된 플라스틱 광섬유(23)가 종래와 같이 광축 정열을 위해 단면가공되어 있지 않다 하더라도, 굴절률 정합 유체(32)가 광섬유를 고르게 감싸주게 되어 광산란 또는 광손실의 발생이 억제된다. 아울러, 단면 처리된 광섬유(20)와 인입 광섬유 심선(22)의 결합 부위가 최대한 가까워지도록 피복을 노출시키게 되면 불필요한 모드분산도 억제하게 된다.

도 7a 및 도 7b는 상기 고정부(43)를 확대하여 도시한 도면이다. 이를 참조하면, 도 7a는 광섬유를 밀어 넣기 전에 고정부에 형성된 돌기(44) 형태를 나타낸 것으로, 연질의 돌기가 고정부(43)의 내주면에 수직으로 돌출 형성되어 있다. 여기서, 돌기(44)의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니며, 광섬유를 밀어 넣는 방향을 따라 사선으로 형성될 수도 있다.

또한, 도 7b는 광섬유가 커넥터에 밀어 넣어진 상태를 나타낸 도면으로, 고정부(43)의 내주면에 수직으로 형성되어 있던 돌기(44)들이 광섬유 인입방향을 따라 사선으로 누우면서 빗살형태를 이루고 있다. 그 결과, 광섬유를 삽입하는 것은 쉽지만 반대로 광섬유를 빼내기에는 저항 마찰이 크게 작용하여 잘 빠지지 않게 된다.

도 8 및 도 9는 상기 도 6a 및 6b에 도시된 커넥터(10)와 피복 광섬유(23)의 결합관계를 나타낸 측단면도로서, 도 6a 및 6b와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 것이다.

도면을 참조하면, 종래와 달리 단면 가공을 실시하지 않아 불규칙한 종단면을 가지는 피복 광섬유(23)의 심선(22)은 커넥터에 결합되면서 가이드부의 캡슐수용부(41)까지 수용된다. 캡슐수용부(41)까지 삽입된 광섬유 심선(22)은 굴절률 정합 유체(32)가 들어있는 캡슐(30)을 파괴하고, 캡슐수용부(41) 내에서 굴절률 정합 유체(32)에 의해 함침되면서 광섬유 심선(22)을 감싸게 된다. 따라서, 미리 커넥터의 하우징(10)에 단면 연마되어 형성된 광섬유 심선(20)과 외부에서 인입된 광섬유 심선(22)은 굴절률 정합 유체(32)에 의해 감싸지게 되면서 결합하게 된다.

본 발명에 따르면, 지금까지는 특별한 공구 없이 플라스틱 광섬유를 절단했을 경우 단면이 매우 거칠거나 경사지게 되고, 이는 곧 다른 광섬유와 연결시 결합효율을 떨어뜨리게 되므로, 광섬유를 연결할 때 단면연마는 꼭 필요한 것으로 알려져 있었다. 하지만, 플라스틱 광섬유의 경우에는 입사된 빛이 멀티모드 거동을 보이기 때문에 단면 연마가 되어있더라도, 고차모드로 인해 산란 손실은 필연적으로 발생한다. 따라서, 본 발명에서는 플라스틱 광섬유의 클래드보다 굴절률이 높고, 코어와 유사한 굴절률을 가지는 굴절률 정합 유체(32)를 이용하여 거칠게 절단된 광섬유의 단면을 함침시킴으로서, 고차모드의 발생을 억제하여 굴절률의 산란 손실을 최대한 억제할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명의 플라스틱 광섬유용 커넥터 및 그 제조방법에 따르면, 커넥터 내부에 굴절률을 정합할 수 있는 유체를 삽입함으로서 광섬유 결합시 광축 정렬을 위해 절단면을 가공할 필요가 없어지게 된다. 따라서, 공정이 단순화하게 될 뿐만 아니라, 종래의 전문적인 지식을 가진 작업자들만이 할 수 있었던 광섬유의 연결을 누구라도 간편하게 실시할 수 있게 된다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 광커넥터의 사시도이다.

도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따라 광커넥터에 광섬유를 결합하는 것을 나타낸 도면이다.

도 3은 종래 기술에 따라 광커넥터에 광섬유를 결합하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 커넥터의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 커넥터에 광섬유를 결합하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 커넥터에 광섬유를 결합하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 가이드부의 고정부를 확대한 도면으로, 도 7a는 광섬유를 결합하기 전의 상태이며, 도 7b는 광섬유 결합 후의 상태를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 커넥터에 광섬유를 결합하기 전 상태를 나타낸 측단면도이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 광커넥터에 광섬유를 결합한 후를 나타낸 측단면도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 간단한 설명>

1.커넥터 10..하우징 20, 22..광섬유 심선

23..피복 광섬유 30..캡슐 32..굴절률 정합 유체

40..가이드부 41..캡슐수용부 42..슬리브

43..고정부

Claims (6)

1. 하우징;

   상기 하우징의 일측에 단면 연마된 상태로 고정되어 있는 플라스틱 광섬유;

   상기 하우징의 내부에 상기 단면 연마된 플라스틱 광섬유와 접하도록 설치되어 있으며 굴절률 정합 유체가 들어 있는 캡슐; 및

   상기 하우징의 타측에 형성되어 결합할 플라스틱 광섬유를 상기 하우징 내의 캡슐로 유도하는 가이드부;로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 광섬유용 커넥터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가이드부는 밀어 넣어진 광섬유가 쉽게 빠지지 않도록 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 광섬유용 커넥터.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 돌기는 광섬유를 밀어 넣는 방향에 대해 복수개의 빗살형 돌기형태로 형성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 광섬유용 커넥터.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 굴절률 정합 유체는 비반응성 재질로서 굴절률이 광섬유의 코어와 같거나 유사한 것을 특징으로 하는 플라스틱 광섬유용 커넥터.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 굴절률 정합 유체는 글리세린, 브로모 벤젠, 브로모 나프탈렌 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 광섬유용 커넥터.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 캡슐은 외력에 의해 쉽게 파손되는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 광섬유용 커넥터.