DE10019830A1 - Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung, die aus einem Lichtausbreitungselement (14) besteht, das mit einer Lichtemissionsvorrichtung zum Umwandeln erster elektrischer Signale in erste optische Signale versehen ist, und eine Lichtaufnahmevorrichtung umfasst, um die zweiten optischen Signale aufzunehmen und in zweite elektrische Signale umzuwandeln. Die Lichtaufnahmevorrichtung ist koaxial mit einer optischen Faser (12, 38) angeordnet. Das Lichtausbreitungselement (14) ist zwischen der optischen Faser und der Lichtaufnahmevorrichtung angeordnet. Die Lichtemissionsvorrichtung emittiert die ersten optischen Signale in die optische Faser und das Lichtausbreitungselement nimmt die zweiten optischen Signale von der optischen Faser auf und gibt diese an die Lichtaufnahmevorrichtung weiter. Ein optischer Leistungsverlust wird dadurch unterdrückt und eine Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung von geringerer Größe wird erhalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung für die bidirektionale optische Kommunikation mit einer optischen Faser.

Fig. 5 ist ein Grundschaltbild eines optischen bidirektionalen Kommunikationssystems im Stand der Technik, wie es in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 61-9610 vorgeschlagen wird. In diesem Schaltbild bezeichnet die Bezugsziffer 101 eine Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung, die aus einem Lichtemitter 102 zum Umwandeln von elektrischen Signalen in optische Signale besteht, einem Lichtaufnehmer 103 zum Umwandeln der optischen Signale in elektrische Signale und einem optischen Verzweigungsfilter 104. Mit 105 ist ebenfalls eine Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung bezeichnet, die aus einem Lichtemitter 106, einem Lichtaufnehmer 107 und einem optischen Verzweigungsfilter 108 besteht, deren Konstruktionen der Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung 101 entsprechen. Die Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtungen 101 und 105 sind über eine optische Faser 109 optisch miteinander verbunden.

Die oben erwähnte Veröffentlichung zeigt auch eine Lichtemissions- und eine Lichtaufnahmevorrichtung 101', 105', die gemäß Fig. 6 in einem einteiligem Aufbau vorliegt. In diesem Aufbau wird das Licht eines Lichtemissionselementes 110 an einer Linse 111 in paralleles Licht umgeformt, das über einen halbdurchlässigen Spiegel 112 an einer Linse 113 gesammelt und an eine optische Faser 114 weitergegeben wird. Andererseits wird das Licht der optischen Faser 114 an dem halbdurchlässigen Spiegel 112 reflektiert, an der Linse 115 gesammelt und an ein Lichtaufnahme-Element weitergegeben.

Die oben erwähnte Veröffentlichung zeigt darüber hinaus eine Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung 101", 105" gemäß Fig. 7, die aus einem Lichtemissions-Element 117, einer optischen Faser 118, einer ersten Linse 119, einem Glaskörper 120, einer zweiten Linse 121 und einem Lichtaufnahme-Element 122 besteht.

Die optische Faser 118 wird an ihrem vorderen Endabschnitt auf der Mittelachse in einem Glasröhrchen 123 aufgenommen, wobei die vordere Endoberfläche in einem Winkel von ca. 45° mit dem Glasröhrchen 123 schräg abgeschliffen ist.

Die erste Linse 119 ist zwischen dem Lichtemissionselement 117 und der optischen Faser 118 angeordnet und sammelt das Licht des Lichtemissionselementes 117, um es an die optische Faser 118 weiterzugeben.

Der Glaskörper 120 hat eine Oberfläche 120a gegenüber einer Endfläche der ersten Linse 119, die im rechten Winkel zur Mittelachse der optischen Faser 118 verankert ist, und eine Oberfläche 120b, die in einem Winkel von ca. 45° relativ zur Mittelachse der optischen Faser 118 verankert und mit einem halbdurchlässigen Spiegel 124 beschichtet ist.

Die zweite Linse 121 sammelt das Licht von der optischen Faser 118, das an dem halbdurchlässigen Spiegel 124 reflektiert wird.

Eine Halterung 126, die das Glasröhrchen 123 und die Außenbeschichtung 125 der optischen Faser 118 in ihrem hohlen Inneren festhält, das Lichtemissionselement 117, die erste und zweite Linse 119 und 121, das Lichtaufnahme-Element 122 und der Glaskörper 120 sind in einem Gehäuse 127 aufgenommen.

Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 63-175539 zeigt gemäß Fig. 8 ein weiteres System.

In diesem System tritt gemäß Fig. 8 das von einer Lichtemissionsvorrichtung 129 einer Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung 128 emittierte Licht durch einen halbdurchlässigen Spiegel 130, tritt dann in eine optische Faser 131 ein und durchläuft diese, wird dann an einem halbdurchlässigen Spiegel 133 einer Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung 132 reflektiert und tritt dann durch ein Beugungsgitter 134 in eine Lichtaufnahmevorrichtung 135.

Auf die Beschreibung des Vorgangs der entgegengesetzten Richtung wird verzichtet. Die Bezugsziffer 136 bezeichnet eine Lichtaufnahmevorrichtung und 137 bezeichnet eine Lichtemissionsvorrichtung.

In den obigen Systemen ergibt sich jedoch zwangsläufig ein optischer Leistungsverlust, da sowohl die Lichtemissions- als auch die Lichtaufnahmevorrichtung mit einem halbdurchlässigen Spiegel als unerlässliche Komponente versehen sind. Mit anderen Worten verringert sich die Lichtmenge beim Durchtritt (der Reflexion) durch den halbdurchlässigen Spiegel um die Hälfte, wenn Licht durch einen halbdurchlässigen Spiegel in optischen Kommunikationssystemen tritt, was in dem oben erwähnten Verlust resultiert.

Darüber hinaus ist es aufgrund des Aufbaus, in dem die Lichtaufnahmevorrichtung das Licht aufnimmt, nachdem es an dem halbdurchlässigen Spiegel reflektiert wurde, notwendig, dass die Lichtaufnahmevorrichtung in einer zur Achse der optischen Faser rechtwinkligen Position angeordnet ist, wodurch die Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung unvorteilhaft groß wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile zu eliminieren und eine Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung zu schaffen, die den optischen Leistungsverlust reduziert und deren Größe verringert ist.

Um diese Aufgabe zu lösen, ist gemäß der Erfindung eine Lichtemissions- und eine Lichtaufnahmevorrichtung vorgesehen, die aufweist: eine optische Faser; ein Lichtausbreitungselement, welches dem Licht ermöglicht, sich durch dieses Element fortzupflanzen, und welches Element mit einer Lichtemissionsvorrichtung versehen ist, die erste elektrische Signale in erste optische Signale umwandelt; und eine Lichtaufnahemvorrichtung, die zweite optische Signale aufnimmt und in zweite elektrische Signale umwandelt, wobei die Lichtaufnahmevorrichtung koaxial mit der optischen Faser angeordnet ist, und das Lichtausbreitungselement zwischen einem Ende der optischen Faser und der Lichtaufnahmevorrichtung angeordnet ist, so dass die Lichtemissionsvorrichtung die ersten optischen Signale in die optische Faser an deren Ende emittiert, und dass das Lichtausbreitungselement die zweiten optischen Signale von der optischen Faser aufnimmt und das Licht an die Lichtaufnahmevorrichtung weiterführt.

In der obigen Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung läuft das sich durch die optische Faser fortgepflanzte Licht aufgrund der Anordnung, in der das Lichtausbreitungselement mit dem Lichtemissionselement zwischen einem Ende der optischen Faser und der Lichtaufnahmevorrichtung angeordnet ist, durch das Lichtausbreitungselement an die Lichtaufnahmevorrichtung, und das von der Lichtemissionsvorrichtung emittierte Licht läuft durch das Lichtausbreitungselement oder direkt in die optische Faser.

Ohne einen halbdurchlässigen Spiegel, der als unerlässlicher Bestandteil herkömmlicherweise verwendet wurde, wird das Licht in der vorliegenden Vorrichtung von der optischen Faser beispielsweise daran gehindert, sich zu halbieren, wodurch eine bessere optische Kommunikation realisiert wird.

Darüber hinaus wird aufgrund der Anordnung, in der die Lichtaufnahmevorrichtung koaxial mit der optischen Faser angeordnet ist und die Lichtemissionsvorrichtung auf dem Lichtausbreitungselement zwischen der Lichtaufnahmevorrichtung und der optischen Faser vorgesehen ist, gegenüber einer herkömmlichen Vorrichtung eine kompaktere Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung erhalten. Mit anderen Worten bedarf es keiner Anordnung einer Hauptkomponente in einer Position mit einer Richtung des von einem halbdurchlässigen Spiegel reflektierten Lichtes oder einer Richtung die senkrecht zur Achse der optischen Faser steht, weil kein halbdurchlässiger Spiegel eingesetzt wird, der Licht reflektiert, wodurch eine kompakte Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung erhalten wird.

Demzufolge wird ein optischer Leistungsverlust unterdrückt, während eine kleinere Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung erhalten wird.

Es sei bemerkt, dass während einer Fortpflanzung des Lichts durch das Lichtausbreitungselement an die Lichtaufnahmevorrichtung ein Teil des Lichts durch die Lichtemissionsvorrichtung behindert werden kann. Dem kann jedoch begegnet werden, indem der Oberflächenbereich der Lichtemissionsvorrichtung, der der optischen Faser zugewandt ist, reduziert wird. Der Verlust kann auf diese Weise minimiert werden und es werden dadurch keine Probleme entstehen.

Das Lichtausbreitungselement hat vorzugsweise einen darin ausgebildeten Hohlraum, um die Lichtemissionsvorrichtung in einer einstückigen Weise mit dem Lichtausbreitungselement zu verbinden.

Auf diese Weise kann die Lichtemissionsvorrichtung im Voraus vorbereitet werden und in einem separaten Prozess in Übereinstimmung zur Form des Hohlraums in diesem befestigt und einstückig mit dem Lichtausbreitungselement in dem Hohlraum vereinigt werden.

Der Hohlraum ist vorzugsweise an einer derartigen Position ausgebildet, dass er an einer Endfläche des Lichtausbreitungselements gegenüber dem Ende der optischen Faser offen ist.

Diese Anordnung ermöglicht dem Licht aus dem Lichtausbreitungselement direkt in die optische Faser einzutreten, während die Anzahl der Grenzflächen zwischen der Lichtemissionsvorrichtung und dem Lichtausbreitungselement reduziert ist.

Eine Endfläche der Lichtemissionsvorrichtung schließt vorteilhafterweise mit der Endfläche des Lichtausbreitungselementes bündig ab, wenn die Lichtemissionsvorrichtung in dem Hohlraum angeordnet ist.

Das Lichtausbreitungselement hat vorteilhafterweise einen Stufenabschnitt, der an einem Ende gegenüber dem Ende der optischen Faser ausgebildet und zum Montieren der Lichtemissionsvorrichtung auf eine einstückige Weise mit dem Lichtausbreitungselement vorgesehen ist, wobei sich der Stufenabschnitt in einer breiten Richtung quer über das Lichtausbreitungselement erstreckt.

Diese Anordnung ermöglicht es, die Lichtemissionsvorrichtung im Voraus in einem separaten Schritt gemäß der Form des Stufenabschnitts vorzufertigen und sie einstückig mit dem Lichtausbreitungselement durch Montieren derselben in dem Hohlraum zu verbinden. Diese Anordnung erlaubt es ebenso, dass das Licht der Lichtemissionsvorrichtung direkt in die optische Faser eintritt, während die Anzahl der Grenzflächen zwischen der Lichtemissionsvorrichtung und dem Lichtausbreitungselement reduziert ist. Der Stufenabschnitt kann auf einfache Weise in dem Lichtausbreitungselement ausgebildet werden.

Die Lichtemissionsvorrichtung umfasst vorzugsweise ein Lichtausbreitungsteil mit demselben Brechungsindex entsprechend dem Brechungsindex des Lichtausbreitungselementes.

Gemäß der Erfindung ist überdies eine optische Steckverbindung vorgesehen, die eine Steckerbuchse und einen optischen Stecker aufweist, wobei die Steckerbuchse ein Gehäuse und eine in dem Gehäuse aufgenommene Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung aufweist, und der optische Stecker ein Steckergehäuse und eine in dem Steckergehäuse aufgenommene optische Faser aufweist, um an die Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung heran geführt zu werden, wenn die Steckerbuchse und der optische Stecker zusammengesteckt werden, wobei die Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung aufweist: ein Lichtausbreitungselement, das es dem Licht ermöglicht, sich durch dieses Element fortzupflanzen, welches Lichtausbreitungselement mit einer Lichtemissionsvorrichtung versehen ist, das erste elektrische Signale in erste optische Signale umwandelt; und eine Lichtaufnahmevorrichtung, die zweite optische Signale aufnimmt und diese in zweite elektrische Signale umwandelt, wobei die Lichtaufnahmevorrichtung koaxial mit der optischen Faser angeordnet ist und das Lichtausbreitungselement zwischen einem Ende der optischen Faser und der Lichtaufnahmevorrichtung angeordnet ist, so dass die Lichtemissionsvorrichtung die ersten optischen Signale in die optische Faser an deren Ende emittiert und so das Lichtausbreitungselement die zweiten optischen Signale von der optischen Faser aufnimmt und sie durch das Element ausbreiten läßt und an die Lichtaufnahmevorrichtung führt.

Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Lichtausbreitungselementes gemäß Fig. 1 mit einer separat aufgezeigten Lichtemissionsdiode;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Variante des Lichtausbreiungselementes von Fig. 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt einer beispielhaften optischen Steckverbindung mit einer Lichtemissions- und einer Lichtaufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ein Grundschaltbild eines herkömmlichen optischen bidirektionalen Kommunikationssystems;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung mit den in Fig. 5 gezeigten Bestandteilen, die in einem einteiligen Aufbau angeordnet sind;

Fig. 7 einen Schnitt einer weiteren beispielhaften herkömmlichen Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung mit den in Fig. 5 gezeigten Bestandteilen, die in einem einteiligen Aufbau angeordnet sind; und

Fig. 8 ein Grundschaltbild eines weiteren beispielhaften herkömmlichen optischen bidirektionalen Kommunikationssystems. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 11 eine Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung für optische bidirektionale Kommunikationen für beispielsweise ein Fahrzeug. Die Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung 11 umfasst eine bekannte optische Faser 12 mit einem Kern und einer Ummantelung, ein Lichtausbreitungselement 14, das koaxial mit der optischen Faser 12 angeordnet ist und an seinem vorderen Ende mit einer Lichtemissionsvorrichtung in der Form einer Lichtemissionsdiode 13 versehen ist, und eine Lichtaufnahmevorrichtung in der Form einer Photodiode 15, die koaxial zur optischen Faser 12 angeordnet ist und einer rückwärtigen Endfläche 14b des Lichtausbreitungselements 14 gegenübersteht.

Das Lichtausbreitungselement 14 besteht aus einem transparenten Glas oder synthetischen Harzmaterial, das für optische Kommunikationen geeignet ist, und es hat eine rechteckige Gestalt in Form eines Parallelepipeds gemäß Fig. 2 (Die Form als solche ist nicht begrenzend auszulegen, da beispielsweise ein zylindrisches Element mit demselben Durchmesser wie die optische Faser 12 ebenso eingesetzt werden kann). Das Lichtausbreitungselement 14 besteht aus einem Kern und einer Ummantelung (nicht gezeigt), die jeweils denselben Brechungsindex wie der Kern und die Ummantelung der optischen Faser 12 aufweisen.

Das Lichtausbreitungselement 14 hat eine zu einer Endfläche 12a (Fig. 1) der optischen Faser 12 parallele vordere Endfläche 14a, und einen Hohlraum 16, der zu der vorderen Endfläche 14a offen ist, die zum Befestigen der Lichtemissionsdiode 13 derart vorgesehen ist, dass das Licht der Lichtemissionsdiode 13 direkt in die optische Faser 12 eintritt.

Der Hohlraum 16 ist in der vorliegenden Ausführungsform auf einer oberen Oberfläche (Fig. 2) des Lichtausbreitungselementes 14 in der Mitte bezüglich seiner breiten Richtung ausgebildet, mit einer Tiefe, die fast bis zur Mittelachse des Lichtausbreitungselements 14 reicht. Der Hohlraum 16 hat eine Gestalt, die in dem Lichtausbreitungselement 14 auf einfache Weise ausgebildet werden kann, ungeachtet dessen, ob letztere aus Glas oder einem synthetischen Harz hergestellt ist.

Überdies ist es ebenso möglich, dass das Lichtausbreitungselement 14 vollständig aus Glas oder synthetischem Harz mit demselben Brechungsindex wie der Kern der optischen Faser 12 hergestellt ist, und über den Außenumfang, dass heißt auf seinen vier Hauptwänden, mit einem Material beschichtet ist, das denselben Brechungsindex wie das Ummantelungsmaterial der optischen Faser 12 hat.

Es ist ebenso möglich, den Hohlraum 16 mit einer größeren Tiefe auszubilden, um den später beschriebenen Lichtemissionsteil 13a der Lichtemissionsdiode 13 auf der Mittelachse anzuordnen, und den Hohlraum 16 in der Mitte der Längsrichtung der optischen Faser 12 auszubilden. Überdies kann die Endfläche 12a der optischen Faser 12 mit einem antireflektiven Material beschichtet sein.

Die Lichtemissionsdiode 13 umfasst den Lichtemissionsteil 13a mit einer zu der vorderen Endfläche 14a des Lichtsausbreitungselements 14 parallelen Lichtemissionsoberfläche, einer mit dem Lichtemissionsteil 13a ausgeführten Elektrode 13b, eine mit dem Lichtemissionsteil 13a verbundene Lichtelektrode 13c und ein würfelförmiges Lichtausbreitungsteil 13d, in dem diese Komponenten zusammen gepackt sind, wobei die Elektroden 13b und 13c nach außen hervorstehen. Die vordere Endfläche des Lichtausbreitungsteils 13d schließt bündig mit der vorderen Endfläche 14a des Lichtausbreitungselementes 14 ab. Die Lichtemissionsdiode 13 ist in dem Hohlraum 16 mit einem Haftmittel fixiert, wie beispielsweise einem Acrylharz oder Epoxydharz mit demselben oder näherungsweise demselben Brechungsindex wieder Lichtausbreitungsteil 13d und das Lichtausbreitungselement 14.

Der Lichtausbreitungsteil 13d ist aus demselben Material gefertigt und besitzt denselben Brechungsindex wie das Lichtausbreitungselement 14. (Es ist ebenso möglich, dass der Lichtausbreitungsteil 13d einen Kern und einen Ummantelungsaufbau umfasst oder auf der Oberfläche mit den hervorstehenden Elektroden 13b und 13c mit einem Material beschichtet ist, das denselben Brechungsindex wie die Ummantelung der optischen Faser 12 hat)

Die Fotodiode 15 ist mit einem Lichtaufnahmeteil 15a und einem nicht gezeigten Lichtaufnahme-Element gefertigt, das innenseitig des Lichtaufnahmeteils 14a in derselben Weise wie das Lichtausbreitungsteil 13d angeordnet ist. Mit den Bezugsziffern 15b und 15c sind Elektroden bezeichnet, die an das obige Lichtaufnahme-Element angeschlossen sind. Obwohl in der vorliegenden Ausführungform die Diode 13 und die Fotodiode 15 als die Lichtemissions- und die Lichtaufnahmevorrichtung eingesetzt sind, ist die Lichtemissions- und die Lichtaufnahmevorrichtung nicht auf diese begrenzt, insofern diese zum Umwandeln elektrischer Signale in optische Signale und zum Umwandeln von optischen Signalen in elektrische Signale fähig sind.

Es wird nun die Arbeitsweise der Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung 11 der obigen Konstruktion beschrieben.

Das Licht, das sich durch die optische Faser 12 fortgepflanzt hat, tritt an deren Endfläche 12a aus und tritt in das Lichtausbreitungselement 14 an der vorderen Endfläche 14a ein. Das Licht läuft dann unter wiederholter Totalreflexion innerhalb des Lichtausbreitungselements 14 an die rückwärtige Endfläche 14b und verläßt das Lichtausbreitungselement an der rückwärtigen Endfläche 14b, um in das nicht gezeigte Lichtaufnahme-Element durch das Lichtaufnahmeteil 15a der Fotodiode 15 einzutreten. Es ist zu beachten, dass obwohl das Lichtemissionsteil 13a und die Elektroden 13b und 13c, die in den Lichtausbreitungselement 14 angeordnet sind, einen Teil des Lichtes während seiner Ausbreitung durch das Lichtausbreitungselement 14 behindern, dieser Anteil vernachlässigbar ist, da sie das Licht nur in einem sehr kleinen Bereich behindern.

Andererseits läuft das vom Lichtemissionsteil 13a der Lichtemissionsdiode 13 emittierte Licht durch das Lichtausbreitungsteil 13d und tritt in die optische Faser 12 an der Endfläche der Faser 12 ein, um sich an eine nicht gezeigte gekoppelte Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung fortzupflanzen.

Wie das mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 oben beschrieben wurde, läuft das Licht von der optischen Faser 12 durch das Lichtausbreitungselement 14, um in die Fotodiode 15 einzutreten, weil das Lichtausbreitungselement 14, das mit der Lichtemissionsdiode 13 als die Lichtemissionsvorrichtung vorgesehen ist und ermöglicht, dass sich das Licht an die Fotodiode 15 als die Lichtaufnahmevorrichtung ausbreitet, zwischen der Endfläche 12a und der optischen Faser 12 und der Fotodiode 15 angeordnet ist, die koaxial mit der optischen Faser 12 angeordnet ist, und das Licht von der Lichtemissionsdiode 13, die in dem Lichtausbreitungselement 14 vorgesehen ist, tritt direkt in die optische Faser 12, mit dem Ergebnis, dass fast kein optischer Leistungsverlust auftritt. Darüber hinaus sind aufgrund der Anordnung, in der keine Hauptbestandteile in einer zur Achse der optischen Faser 12 senkrechten Position angeordnet sind, die Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung 11 kleiner als herkömmliche Vorrichtungen.

Folglich wird eine Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung erhalten, die den optischen Leistungsverlust reduziert und die kleiner ist.

Eine Variante des Lichtausbreitungselementes 14 gemäß Fig. 2 wird nun mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.

In Fig. 3 besteht ein Lichtausbreitungselement 17 aus demselben Material wie das Lichtausbreitungselement 14 (Fig. 1), um denselben Brechungsindex aufzuweisen. Das Lichtausbreitungselement 17 ist an seinem vorderen Ende mit einem Stufenabschnitt 19 ausgebildet, der sich in einer breiten Richtung quer über das Lichtausbreitungselement erstreckt und auf dem die Lichtemissionsvorrichtung in der Form einer Lichtemissionsdiode befestigt und fixiert ist.

Die Lichtemissionsdiode 18 umfasst einen Lichtemissionsteil 18a mit einer Lichtemissionsoberfläche, die mit der vorderen Endfläche 17a des Lichtausbreitungselementes 17 bündig abschließt, eine Elektrode 18b, die mit dem Lichtemissionsteil 18a ausgeführt ist, eine Elektrode 18c die an das Lichtemissionsteil 18a angeschlossen ist, und einen würfelförmigen Lichtausbreitungsteil 13d, der diese Bestandteile vereint, wobei die Elektroden 18b und 18c hervorstehen. Dieselbe Arbeitsweise und Wirkung kann gemäß der oben erwähnten Konstruktion mit dem Lichtausbreitungsteil 13d erhalten werden.

Ein konkretes Beispiel einer optischen Steckverbindung, die eine Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung der Erfindung miteinschließt, wird nun mit Bezug auf die Fig. 4 beschrieben.

In Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 21 eine optische Steckverbindung mit einer Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung, die eine Steckerbuchse 22 und einen Stecker 23 aufweist. Die Steckerbuchse 22 hat ein rechteckiges Anschlussgehäuse 24, das nach vorne und nach hinten geöffnet ist, und der optische Stecker 23 ist in einen Einpassabschnitt 28 an dem vorderen offenen Ende des Anschlussgehäuses 24 einsteckbar. An dem rückwärtigen offenen Ende des Anschlussgehäuses 24 sind eine Buchse 25, eine Lichtaufnahmevorrichtung in der Form eines Aufnahmemoduls 26 und eine Kappe 27 in Reihenfolge eingepasst. Auf seiner oberen Wand in Richtung des vorderen Endes hat das Anschlussgehäuse 24 einen Verschlußabschnitt 29 zum Verriegeln des später beschriebenen Riegelarmes 42 des optischen Steckers 23.

Der Riegelabschnitt 29 erhebt sich von der oberen Wand des Anschlussgehäuses 24 mit einem U-förmigen Querschnitt und ist mit einem rechteckigen Verriegelungsloch 29a versehen, damit ein Verriegelungsvorsprung 42a des Riegelarmes 42 eingreifen kann.

Das Anschlussgehäuse 24 ist innenseitig an dem rückwärtigen Ende mit einer Aufnahmekammer 30 für das Aufnahmemodul 26 ausgebildet, und Öffnungen 24a, 24b sind in der jeweiligen oberen und unteren Wand des Anschlussgehäuses 24 ausgebildet, die mit der Aufnahmekammer 30 in Verbindung stehen.

Verriegelungsvorsprünge 27a, 27b, die an dem oberen und unteren Rand der Kappe 27 vorgesehen sind, greifen verriegelnd in die Öffnungen 24a, 24b ein und eine Elektrode 26a des Aufnahmemoduls 26 und eine Elektrode 33a der nachfolgend beschriebenen Lichtemissionsdiode 33 erstrecken sich nach außen über die Öffnung 24b.

Überdies ist das Anschlussgehäuse 24 innenseitig an dessen halber Länge mit einem zylindrischen Aufnehmer 31 versehen, der sich von dem Einpassabschnitt 28 der Aufnahmekammer 30 erstreckt. Der zylindrische Aufnehmer 31 erstreckt sich längsseits, um an seiner Vorderseite in den Einpassabschnitt 28 hervorzustehen, und er ist einstückig mit dem Anschlussgehäuse 24 ausgebildet. Der zylindrische Aufnehmer 31 hat innenseitig einen vorwärtigen Abschnitt mit geringem Durchmesser und einen rückwärtigen Abschnitt mit großem Durchmesser mit einer dazwischen ausgebildeten Schulter, um jeweils eine später beschriebene Rundbuchse 35 des optischen Steckers 23 und die Buchse 25 aufzunehmen. Die Buchse wird in den Abschnitt mit dem großen Durchmesser durch die Aufnahmekammer 30 eingesetzt, bis sie an die Schulter anstößt, wobei die Buchse 25 in ihrer Position angeordnet ist. Der zylindrische Aufnehmer 31 ist innenseitig an seinem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser mit nicht gezeigten beispielsweise vier kleinen Vorsprüngen in gleichen Abständen zum Halten der Buchse 25 versehen.

Die Buchse 25 ist von zylindrischer Säulengestalt und enthält ein Lichtausbreitungsteil 32, das aus einem Kern und aus einer Ummantelung besteht, eine gepackte Lichtemissionsdiode 33 als Lichtemissionsvorrichtung, die in einem Hohlraum fixiert ist, der in dem Lichtausbreitungsteil 32 ausgebildet ist und an seiner vorderen Endfläche offen ist, eine zylindrische Halterung 34, die so vorgesehen ist, dass sie das Lichtausbreitungsteil 32 am Kreisumfang mit einem entfernten, d. h. abgenommenen Abschnitt für die Lichtemissionsdiode 33 umschließt. 33b bezeichnet das Lichtemissionsteil der Lichtaufnahmediode 33.

Das Material und der Aufbau des Lichtausbreitungsteils 32 und der Lichtemissionsdiode 33 sind dieselben wie für das oben beschriebene Lichtausbreitungselement 14, und die Lichtemissionsdiode 13 und die Halterung 34 bestehen aus einem metallischen Material. Die numerische Apertur des Lichtausbreitungsteiles 32 ist größer oder gleich der numerischen Apertur der nachfolgend beschriebenen optischen Faser 38.

Das Aufnahmemodul 26 ist wie die Lichtemissionsdiode 33 in gepackter Form vorgesehen und besitzt eine Einpassvertiefung 26b in der Mitte für die Buchse 25. In der Nähe der Einpassvertiefung 26b ist ein Lichtaufnahme-Element 26c eingebettet, das im Wesentlichen denselben Durchmesser wie das Lichtausbreitungsteil 32 hat.

Die Kappe 27 ist an ihrer Innenseite mit zwei Vorsprüngen 27b versehen, die auf das Aufnahmemodul 26 drücken.

Zum anderen umfasst der optische Stecker 23 die Rundkontakteinheit 35, ein Steckergehäuse 36 und eine Federkappe 37 und die Rundkontakteinheit 35 umfasst die optische Faser 38, einen an das vordere Ende der optischen Faser 38 befestigten Rundkontaktstift 39 und eine Feder 40.

Die optische Faser 38 ist als solche bekannt und umfasst ein Lichtausbreitungsteil (nicht gezeigt), das aus einem Kern (nicht gezeigt) und aus einer Ummantelung (nicht gezeigt) mit kleinerem Brechungsindex als der Kern besteht, und eine Erstbeschichtung (nicht gezeigt) und eine Zweitbeschichtung 38a, die das Lichtausbreitungsteil überdeckt. An dem Rundkontaktstift 39 ist die optische Faser 38 an ihrem Vorderende befestigt, wo die erste und zweite Beschichtung abgemantelt sind. Die numerische Apertur der optischen Faser 38 beträgt in der vorliegenden Ausführungsform 0,5, wobei dieser Wert ein nur Beispiel darstellt und nicht begrenzend auszulegen ist. Überdies ist die optische Faser 38 in der vorliegenden Ausführungsform eine optische Faser aus Kunststoff.

Der Rundkontaktstift 39 hat zylindrische Abschnitte 39a und 39b mit jeweils kleinem und großem Durchmesser, wobei ersterer zur Aufnahme des Lichtausbreitungsteiles (nicht gezeigt) der optischen Faser 38 und letzterer zur Aufnahme des mit der ersten Beschichtung überdeckten Abschnittes (nicht gezeigt) der optischen Faser vorgesehen ist. Der Rundkontaktstift 39 und die optische Faser 38 sind mit einem Haftmittel oder dergleichen zueinander fixiert, um ein Herausgleiten der optischen Faser 38 aus dem Rundkontaktstift 39 zu verhindern.

Der Abschnitt 39b mit großem Durchmesser ist außerhalb mit zwei Kreisumfangsflanschen 39c versehen und eine Feder 40 ist zwischen dem rückwärtigen Flansch 39c und der Federkappe 37 angeordnet.

Das Steckergehäuse 36 des optischen Steckers 23 ist ein rechtwinkliges Gehäuse mit einer hohlen Aufnahmekammer 41, die darin zum Aufnehmen der Rundkontakteinheit ausgebildet und an ihrer oberen Wand an dem vorderen Ende mit dem Riegelarm 42 versehen ist, der einen Verriegelungsvorsprung 42a hat, der in das Verriegelungsloch 29a der Steckerbuchse 22 eingreift. Durch Herabdrücken eines rückwärtigen Endes des Verriegelungsarms 42 kann der optische Stecker 23 in die Steckerbuchse 22 eingesteckt werden.

Die Federkappe 37 passt über das Steckergehäuse 36 und weist Schutzwände 43 auf, die von seiner Oberwand (nur eine ist dargestellt) nach oben abstehen, um den Verriegelungsarm 42 dazwischen zu schützen. Die Feder 40 stößt gegen eine Innenwand der Federkappe 37. Die Federkappe 37 ist innenseitig an ihrer halben Länge mit einer bekannten Verriegelungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Verriegelungsvorsprung (nicht gezeigt), zum Verhindern eines Herausgleitens des Steckergehäuses 36 versehen.

Der optische Stecker 23 wird durch Anordnen der Rundkontakteinheit 35 in das Steckergehäuse 36 und dann durch Einpassen der Federkappe 37 über das Steckergehäuse 36 zusammengesetzt. Die Feder 40 treibt die Rundkontakteinheit 45 vor und ein innerhalb der Aufnahmekammer 41 ausgebildeter Anschlag 44 hält die Rundkontakteinheit 35 innerhalb der Aufnahmekammer.

Mit der oben aufgezeigten Konstruktion bewegt sich der zylindrische Aufnehmer 31 in das Steckergehäuse 36, wenn der optische Stecker 23 in die Steckerbuchse 22 eingepasst wird, so dass der Abschnitt 39a der Rundkontakteinheit 35 mit dem kleinen Durchmesser sich in den zylindrischen Aufnehmer 31 bewegt und der Abschnitt 39b der Rundkontakteinheit 35 mit dem großen Durchmesser mit einem durch die Feder 40 verursachten zweckdienlichen Kontaktdruck gegen das Ende des zylindrischen Aufnehmers 31 anstößt.

In diesem Zustand sind die Rundkontakteinheit 35 und die Buchse 25 genauso wie das Aufnahmemodul 26 und die Buchse 25 Ende-an-Ende mit einem minimalen, dazwischenliegenden Zwischenraum angeordnet.

Um nun den Vorgang zu beschreiben, durchläuft das Licht die optische Faser 38, tritt an dem vorderen Ende der optischen Faser 38 aus, um in das Lichtausbreitungsteil 32 der Buchse 25 einzutreten. Das Licht pflanzt sich dann unter wiederholter Totalreflexion innerhalb des Lichtausbreitungsteiles 32 an dessen rückwärtige Endfläche fort, wo es das Lichtausbreitungsteil 32 verläßt und in das Lichtaufnahme-Element 26c des Aufnahmemoduls 26 eintritt.

Andererseits tritt das aus dem Lichtemissionsteil 32b der Lichtemissionsdiode 33 emittierte Licht direkt in die optische Faser 38 an dem dazu gegenüberliegenden Ende ein und pflanzt sich durch eine nicht gezeigte angekoppelte Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung fort.

Die derart konstruierte optische Steckverbindung 21 unterdrückt demzufolge einen optischen Leistungsverlust und ist in ihrer Größe kompakt.

Claims (7)

1. Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung, umfassend:

• - eine optische Faser (12, 38);
• - ein Lichtausbreitungselement (14), das es dem Licht ermöglicht, sich hindurch fortzupflanzen und das mit einer Lichtemissionsvorrichtung versehen ist, wobei die Lichtemissionsvorrichtung erste elektrische Signale in erste optische Signale umwandelt; und
• - eine Lichtaufnahmevorrichtung, die zweite optische Signale aufnimmt und diese zweiten optischen Signale in zweite elektrische Signale umwandelt, wobei die Lichtaufnahmevorrichtung koaxial mit der optischen Faser (12, 38) angeordnet ist, und wobei das Lichtausbreitungselement (14) zwischen einem Ende der optischen Faser (12, 38) und der Lichtaufnahmevorrichtung angeordnet ist, so dass die Lichtemissionsvorrichtung diese ersten optischen Signale in die optische Faser an diesem Ende emittiert, und dass das Lichtausbreitungselement (14) diese zweiten optischen Signale von der optischen Faser aufnimmt und hierdurch an die Lichtaufnahmevorrichtung weiterführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lichtausbreitungselement (14) einen Hohlraum (16) aufweist, der darin zum Befestigen der Lichtemissionsvorrichtung in einer integralen Weise mit dem Lichtausbreitungselement (14) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Hohlraum (16) in einer derartigen Position ausgebildet ist, dass er an einer Endfläche (14a) des Lichtausbreitungselements (14) gegenüber dem Ende (12a) der optischen Faser (12) offen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lichtemissionsvorrichtung eine Endfläche hat, die mit der Endfläche des Lichtausbreitungselements (14) bündig abschließt, wenn die Lichtemissionsvorrichtung in dem Hohlraum (16) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lichtausbreitungselement (14) an einem seiner Enden gegenüber dem Ende der optischen Faser (12, 38) einen Stufenabschnitt (19) zum Befestigen der Lichtemissionsvorrichtung in einer integralen Weise mit dem Lichtausbreitungselement aufweist, wobei sich der Stufenabschnitt in der Breiten-Richtung quer über das Lichtausbreitungselement erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtemissionsvorrichtung ein Lichtausbreitungsteil (13d, 32) aufweist, das denselben Brechungsindex wie das Lichtausbreitungselement (14) hat.

7. Optischer Steckverbinder mit einer Steckerbuchse (22) und einem optischen Stecker, wobei die Steckerbuchse ein Gehäuse (24) und eine in dem Gehäuse aufgenommene Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung aufweist, und der optische Stecker ein Steckergehäuse (36) und eine in dem Steckergehäuse aufgenommene optische Faser (12, 38) aufweist, um an die Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung heran geführt zu werden, wenn die Steckerbuchse und der optische Stecker zusammengesteckt werden, wobei die Lichtemissions- und Lichtaufnahmevorrichtung aufweist:

• - ein Lichtausbreitungselement, das es dem Licht ermöglicht, sich hierdurch fortzupflanzen und das mit einer Lichtemissionsvorrichtung versehen ist, wobei die Lichtemissionsvorrichtung erste elektrische Signale in erste optische Signale umwandelt; und
• - eine Lichtaufnahmevorrichtung, die zweite optische Signale aufnimmt und diese in zweite elektrische Signale umwandelt, wobei die Lichtaufnahmevorrichtung koaxial zur optischen Faser (12, 38) angeordnet ist, wobei das Lichtausbreitungselement (14) zwischen einem Ende der optischen Faser und der Lichtaufnahmevorrichtung angeordnet ist, so dass die Lichtemissionsvorrichtung diese ersten optischen Signale in die optische Faser an diesem Ende emittiert, und dass das Lichtausbreitungselement (14) diese zweiten optischen Signale von der optischen Faser aufnimmt und diese an die Lichtaufnahmevorrichtung weiterführt.