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Die
Erfindung berifft ein elektro-optisches Modul zum Senden und/oder
Empfangen optischer Signale mindestens zweier optischer Datenkanäle.
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Ein
solches Modul ist aus der EP-A2-238 977 bekannt. Es sind gesondert
gekapselte Sende- und Empfangsmodule in TO-Bauform vorgesehen, die zusammen
mit einer Anschlußfaser
in einem gemeinsamen Gehäuse
zueinander justiert und befestigt sind. Zwischen der Anschlußfaser und
den Sende- und Empfangsmodulen ist eine Freistrahloptik realisiert.
Eine Linse dient der Fokussierung der Lichtstrahlen, die in die
Anschlußfaser
ein- bzw. aus dieser
ausgekoppelt werden. Des weiteren ist zur Wellenlängenseparation
ein im Freistrahlbereich angeordneter wellenlängenselektiver Filter vorgesehen, der
vom Faserende abgestrahltes Licht vom Strahlengang trennt und dem
Empfangsmodul zuleitet.
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Nachteilig
an diesem bekannten Modul ist ein relativ komplexer Aufbau aufgrund
der Verwendung einer Mehrzahl von Teilen (Linse, Filter) im Freistrahlbereich.
Diese Teile müssen
hochgenau positioniert und beim Betrieb in feuchter Atmosphäre gegen
eventuell auftretende Kondensationen geschützt werden.
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Aus
der WO-A1-02/088812 ist eine optische Anordnung bekannt, bei der
Wellenleiterstrukturen und wellenlängenselektive Elemente auf
einem Substrat ausgebildet sind, etwa in Glas auf Silizium Technologie.
Sende- und Empfangsmodule werden auf der Substratoberfläche angeordnet.
Nachteilig sind bei derartigen Anordnungen hohe Kosten für die Substratmaterialen.
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Die
WO-A1-02/095470 beschreibt ein elektro-optisches Modul zum Senden
und/oder Empfangen optischer Signale mindestens zweier optischer Datenkanäle, die
in einem Lichtwellenleiter geführt werden.
Der Lichtwellenleiter bildet in dem Modul mindestens zwei Lichtwellenleiterabschnitte
mit jeweils mindestens einer angeschrägten und wellenlängenselektiv
beschichteten Stirnfläche
aus, wobei die Lichtwellenleiterabschnitte an den angeschrägten Stirnflächen axial
hintereinander positioniert sind. Für einen optischen Datenkanal
erfolgt eine Lichtauskopplung aus dem Lichtwellenleiter, indem Licht
des optischen Datenkanals an der wellenlängenselektiv beschichteten
Stirnfläche
reflektiert und dabei im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse
des Wellenleiterabschnitts ausgekoppelt wird. Die Wellenleiterabschnitte
sind in einem die Abschnitte zueinander zentrierenden Montageröhrchen angeorndet.
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Auch
wenn dieses bekannte Modul keine zusätzlichen Linsen benötigt und
der Lichtwellenleiter weitestgehend im Wellenleiter geführt wird,
so besteht doch der Nachteil, dass das die Wellenleiterabschnitte
zentrierende Montageröhrchen
relativ teuer und aufwendig in der Herstellung ist.
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Die
DE 100 01 679 A1 beschreibt
eine optische Kopplungsanordnung zum Anschluss eines Lichtleiters
an zwei auf einer Trägerplatte
angeordnete opto-elektronische Bauelemente unter Zwischenschaltung
einer strahlteilend wirkenden Schicht. Die Lichtaustrittsfläche des
ersten optoelektronischen Bauelementes verläuft senkrecht zur Trägerplatte. Die
Lichtaustrittsfläche
des zweiten optoelektronischen Bauelementes verläuft parallel zur Trägerplatte.
Somit verlaufen die optische Achse des ersten Bauelementes und die
optische Achse des zweiten Bauelementes unter einem Winkel exakt
gleich 90° zueinander,
das bedeutet es ist nur diese eine Anordnung der Bauelemente möglich.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektro-optisches
Modul zum Senden und/oder Empfangen optischer Signale mindstens zweier
optischer Datenkanäle
bereitzustellen, das eine hohe Designfreiheit besitzt. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch
ein elektrooptisches Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte
und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das
erfindungsgemäße elektro-optische
Modul zum Senden und/oder Empfangen optischer Signale mindestens
zweier optischer Datenkanäle,
die in einem Lichtwellenleiter (3) geführt werden, beinhaltet ein
erstes Wandlerbauelement (1), dessen Licht in den Lichtwellenleiter
(300) ein- oder ausgekoppelt wird, und ein zweites Wandlerbauelement
(2), dessen Licht in den Lichtwellenleiter (300)
ein- oder ausgekoppelt wird, wobei der Lichtwellenleiter in dem Modul
als ein einziges Wellenleiterstück
mit einer angeschrägten
Stirnfläche
ausgebildet ist, die einen wellenlängenselektiven Filter aufweist
oder mit einem solchen verbunden ist. Dabei wird zum einen Licht
des einen Datenkanals an dem wellenlängenselektiven Filter reflektiert
und unter einem Winkel zur optischen Achse des Wellenleiterstücks aus-
oder eingekoppelt. Licht des anderen Datenkanals wird durch den
wellenlängenselektiven
Filter hindurch- und aus der angeschrägten Stirnfläche aus-
bzw. in diese eintritt. Zwischen der angeschrägten Stirnfläche und
dem ersten Wandlerbauelement ist ein Freistrahlbereich ausgebildet
und zwischen der angeschrägten
Stirnfläche
und dem zweiten Wandlerbauelement ist ein Freistrahlbereich ausgebildet.
Die optische Achse des ersten Wandlerbauelements und die optische
Achse des zweiten Wandlerbauelements verlaufen zueinander unter
einem Winkel ungleich 90°.
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Die
erfindungsgemäße Lösung sieht
ein Aufbaukonzept vor, bei dem nur ein Lichtwellenleiterabschnitt
bzw. ein Wellenleiterstück
vorgesehen ist. An der angeschrägten
Stirnfläche
des Wellenleiterstücks
werden die Lichtsignale beider Datenkanäle in das Wellenleiterstück ein-
bzw. aus diesem ausgekoppelt. Der Winkel der angeschrägten Stirnfläche ist dabei
so dimensioniert, dass das an der Stirnfläche reflektierte Licht den
Mantel des Wellenleiterstücks (sowie
ggf. angrenzende Materialien) durchstrahlt und dann schräg abgestrahlt
wird. Der andere Signalanteil tritt durch die Stirnfläche des
Wellenleiterstücks hindurch.
Es ergibt sich dabei automatisch eine winklige Anordnung von Sendebauelement
und Empfangsbauelement.
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Die
erfindungsgemäße Lösung zeichnet
sich durch einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau aus, da nur
ein Wellenleiterabschnitt vorgesehen und die Verwendung von Montageröhrchen zur
Positionierung einzelner Wellenleiterabschnitte zueinander dementsprechend
nicht erforderlich ist. Auch sind keine gesonderten Strahlteilerelemente
im Freistrahlbereich erforderlich. Eventuell vorhandene Linsen zur
Strahlformung sind bevorzugt in die Wandlerbauelemente integriert,
so dass keine gesonderten Teile im Freistrahlbereich angeordnet
und positioniert werden müssen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Anordnung sowohl die Verwendung eines
ersten Wandlerbauelementes und eines zweiten Wandlerbauelementes
als auch die Verwendung zweier erste Wandlerbauelemente oder zweier
zweite Wandlerbauelemente umfasst, wobei im letzten Fall Licht zweier
Wellenlängen
in das Wellenleiterstück
ein- bzw. ausgekoppelt
wird, d.h. das Modul arbeitet als Multiplexer bzw. Demultiplexer.
Weiter wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe erstes Wandlerbauelement
bzw. zweites Wandlerbauelement neben den eigentlichen elektrooptischen
Elementen wie Laserdiode und Empfangsdiode auch ggf. zugeordnete
Komponenten wie strahlformende Elemente, Treiberbausteine und Monitordioden
umfassen. Bevorzugt handelt es sich bei einem Wandlerbauelement
jeweils um ein an sich bekanntes Mikromodul zur Signalerzeugung
bzw. -detektion.
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Der
Winkel der schrägen
Endfläche
des Wellenleiterstücks
bestimmt eindeutig die relative Position von dem ersten und dem
zweiten Wandlerbauelement und die Richtung der optischen Strahlachsen dieser
Elemente. So bestimmt sich sowohl die Strahlrichtung des reflektierten
Signals als auch die Strahlrichtung des aus der Stirnfläche ein-
bzw. austretenden Lichtstrahls eindeutig aus dem Reflexionsgesetz und
Brechungsgesetz.
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Der
Winkel zwischen der Normalen der Stirnfläche und der optischen Achse
des Wellenleiterstücks
beträgt
in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung im wesentlichen
30°. Die
optische Achse des Bauelements, das das an der Stirnfläche reflektierte
Licht aussendet oder empfängt,
ist dann um einen Winkel von etwa 61° zur optischen Achse des Wellenleiterstücks geneigt.
Die optische Achse des Bauelements, das das durch die Stirnfläche hindurchtretende
Licht aussendet oder empfängt,
ist um einen Winkel von etwa 7° zur
optischen Achse des Wellenleiterstücks geneigt. Die optischen
Achsen des ersten Wandlerbauelementes und des zweiten Wandlerbauelementes
sind somit unter einem Winkel ungleich 90° zueinander angeordnet. Dies
gilt auch bei anderen Anschrägwinkeln
der Stirnfläche,
so dass dieses Merkmal als charakteristisch für die vorliegende Erfindung
angesehen werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Wellenleiterstück eine
Glasferrule, die für
Licht der verwendeten Wellenlängen transparent
ist. Die Glasferrule weist bevorzugt an ihren Enden eine dem Lichtwellenleiter
entsprechend angeschrägte
Stirnfläche
auf, so dass ein planer Abschluss vorliegt. Das reflektierte Licht
durchstrahlt zunächst
den Mantel des Lichtwellenleiters und dann die Glasferrule bzw.
umgekehrt. Die Glasferrule ermöglicht
eine sichere Halterung und Handhabung des Lichtwellenleiters des
Wellenleiterstücks.
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Da
die Anschrägung
der Stirnfläche
des Wellenleiterstücks
die Position des ersten und des zweiten Wandlerbauelementes festlegt,
können
bei einer definierten Anschrägung
der Stirnfläche
das erste Wandlerbauelement und das zweite Wandlerbauelement an
einem Modulgehäuse
vormontiert werden. Das erste Wandlerbauelement und das zweite Wandlerbauelement
sind dementsprechend bevorzugt an einem gemeinsamen Modulgehäuse befestigt
und an diesem in einem definierten Winkel zueinander positioniert.
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Das
erste Wandlerbauelement und das zweite Wandlerbauelement sind dabei
am Modulgehäuse bevorzugt
hermetisch vorfixiert, so dass das Gehäuseinnere nach Einbringen und
hermetisch dichter Befestigung auch des Wellenleiterstücks gegenüber der Außenwelt
hermetisch abgeschlossen ist.
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Das
Modulgehäuse
weist bevorzugt definierte Anschläge zur hermetisch dichten Befestigung
des ersten Wandlerbauelements und/oder des zweiten Wandlerbauelements
auf. Dies ermöglicht
in einfacher Weise eine präzise
Positionierung der Bauelemente am Modulgehäuse sowie eine einfache Befestigung.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Wellenleiterstück an einem
Einsetzteil vormontiert, das in das Modulgehäuse eingesetzt wird. Das Wellenleiterstück ragt
mit seiner angeschrägten
Stirnseite dabei in das Innere des Modulgehäuses. Das Einsetzteil weist
bevorzugt einen Flansch auf, über
den das Einsetzteil und das Wellenleiterstück in definierter Anordnung
im Modulgehäuse
befestigbar sind. Eine Befestigung des Einsetzteils am Modulgehäuse erfolgt
bevorzugt unter Bereitstellung eines hermetischen Verschlusses.
Sofern, wie bevorzugt vorgesehen, auch die beiden Bauelemente hermetisch
dicht am Gehäuse
befestigt sind, ist das Modulinnere hermetisch von der Außenwelt
abgeschlossen. Es besteht dann in vorteilhafter Weise keine Notwendigkeit,
auch die Einzelkomponenten des ersten Wandlerbauelements und des
zweiten Wandlerbauelements zusätzlich
hermetisch dicht auszubilden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Wellenleiterstück derart
im Modulgehäuse
positioniert, dass von dem ersten Wandlerbauelement abgestrahltes
Licht exakt auf die Stirnfläche
des Wellenleiterstückes
fokussiert wird. Dies kann beispielsweise im Rahmen eines aktiven
Justageprozesses erfolgen. Die Justage erfolgt bevorzugt in Bezug
auf das erste Wandlerbauelement, da das zweite Wandlerbauelement
in der Regel eine größere Empfangsfläche als
die Strahlapertur aus dem Wellenleiterstück aufweist, so dass Toleranzen
durch die große Empfangsfläche ausgeglichen
werden. Bevorzugt ist also, dass die Komponenten des ersten Wandlerbauelements
das Licht auf das Wellenleiterstück
fokussieren und das zweite Wandlerbauelement eine Empfangsfläche von
ausreichender Größe oder
alternativ eine fokussierende Optik besitzt.
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Statt
einer aktiven Justage ist grundsätzlich durchaus
auch eine passive Justage denkbar, wobei die Position des Wellenleiterstücks und
die Position der Stirnfläche
durch die Lage im Einsteckteil und dessen Position am Gehäuse festgelegt
wird.
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Das
erste und das zweite Wandlerbauelementsind bevorzugt jeweils auf
einer Grundplatte, insbesondere einer TO-Grundplatte (TO-Header) angeordnet,
die jeweils in einen entsprechenden Aufnahmebereich des Modulgehäuses einsetzbar
ist. Grundsätzlich
ist es auch möglich,
die Wandlerbauelemente in einem kompletten Gehäuse anzuordnen, z.B. einem
TO-Gehäuse,
dass dann in das Modulgehäuse
eingesetzt wird.
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Es
können
eine Vielzahl von Bauformen für die
Wandlerbauelemente sowie für
die Grundplatte bzw. ein Gehäuse
gewählt
werden. Zum Beispiel können
die Wandlerbauelemente statt auf TO-Headern auf Leadframes oder
flexiblen Verdrahtungsträgern
angeordnet sein. Als erste Wandlerbauelemente sind neben kantenemittierenden
Lasern insbesondere auch vertikalemittierende Laser (VCSEL) einsetzbar,
die dann mittels einer Fokussieroptik direkt in das Wellenleiterstück einkoppeln.
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Der
Freistrahlbereich zwischen der Stirnfläche des Wellenleiterstücks und
dem ersten Wandlerbauelement und/oder der Freistrahlbereich zwischen der
Stirnfläche
des Wellenleiterstücks
und dem zweiten Wandlerbauelement weist bevorzugt jeweils eine Linse
auf, die der Strahlfokussierung dient. Die Linse ist dabei bevorzugt
in das jeweilige Wandlerbauelement integriert, so dass der Freistrahlbereich
keine gesonderten Elemente aufweist, die positioniert werden müssten.
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Das
Wellenleiterstück
ragt an seinem der angeschrägten
Stirnfläche
entgegengesetzten Ende bevorzugt definiert aus dem Modulgehäuse hervor. Hierdurch
wird ein Ankoppelbereich zum Anschluss beispielsweise eines Fasersteckers
bereitgestellt. Grundsätzlich
kann eine Lichtleitfaser dabei über
beliebige optische Verbindungen mit dem Wellenleiterstück verbunden
sein.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das erste Wandlerbauelement
ein Sendebauelement ist, dessen Licht in den Lichtwellenleiter eingekoppelt
wird, und das zweite Wandlerbauelement ein Empfangsbauelement ist,
das aus dem Lichtwellenleiter ausgekoppeltes Licht empfängt.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das erste
Wandlerbauelement und das zweite Wandlerbauelement beide Sendebauelemente
sind, deren Licht in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das erste
Wandlerbauelement und das zweite Wandlerbauelement beide Empfangsbauelemente
sind, die aus dem Lichtwellenleiter ausgekoppeltes Licht empfangen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der
Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
erste perspektivische Ansicht eines elektrooptischen Moduls zum
Senden und Empfangen optischer Signale;
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2 eine
zweite perspektivische Ansicht des Moduls der 1;
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3 eine
Ansicht von unten des Moduls der 1 und 2 und
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4 einen
Schnitt durch das Modul der 1 bis 3 entlang
der Linie A-A der 3.
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Die
Figuren zeigen ein elektro-optisches Modul zum Senden und Empfangen
optischer Signale, die in einem Lichtwellenleiter übertragen
werden (bidirektionaler Transveiver). Das Modul weist ein als Mikromodulbaugruppe
ausgebildetes Sendebauelement 1 mit einer optischen Achse 101,
ein ebenfalls als Mikromodulbaugruppe ausgebildetes Empfangsbauelement 2 mit
einer optischen Achse 201 und einen in einem Wellenleiterstück 3 angeordneten
Single-Mode-Wellenleiter 300 mit
einer optischen Achse 301 auf. Das Sendebauelement 1,
das Empfangsbauelement 2 und das Wellenleiterstück 3 sind
in einem gemeinsamen, einteiligen Gehäuse 5 angeordnet und
an diesem zueinander positioniert.
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Das
Sendebauelement 1 ist auf einem Träger 6 angeordnet,
der im dargestellten Ausführungsbeispiel
in TO-Form ausgeführt ist,
grundsätzlich aber
auch in anderen Bauformen ausgeführt
sein kann. Das Sendebauelement bzw. die Mikromodulbaugruppe 1 besteht
aus einem Laserchip 102, einer Monitordiode 103,
einer Spiegelfläche 104 und
einer fokussierenden Linse 105. Der Laserchip 102 ist
als kantenemittierender Laserchip ausgebildet, wobei das aus dem
Laser 102 ausgekoppelte Licht an der Spiegelfläche 104 um
90° umgelenkt
und durch die Linse 105 fokussiert wird.
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Zur
Befestigung des Trägers 6 am
Gehäuse 5 weist
dieser eine umlaufende Flanschfläche 601 auf.
Diese liegt an einer zugeordneten Anschlagfläche 501 des Modulgehäuses 5 an.
Die beiden Anschlagflächen 501, 601 weisen
einen Winkel von ca. 97° zur
optischen Achse 301 des Wellenleiterstücks 3 auf.
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Das
Empfangsbauelement 2 ist ebenfalls auf einem in TO-Bauform ausgebildeten
Träger 7 angeordnet.
Die entsprechende Mikromodulbaugruppe besteht aus einem Trägersubstrat 203,
einer darauf befestigten Empfangsdiode 202 und einer darüber an einem
Zwischenträger 204 befestigten
Linse 205.
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Der
Träger 7 des
Empfangsbauelementes 2 weist ebenso wie der Träger 5 des
Sendebauelementes 1 einen umlaufenden Flansch 701 auf,
der mit einer entsprechenden Anschlagfläche 502 des Gehäuses 5 korrespondiert.
Die Anschlagflächen 701, 502 weisen
einen Winkel von ca. 61° zur
optischen Achse 301 des Wellenleiterstücks 3 auf.
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Die
in TO-Bauform ausgeführten
Träger 6, 7 weisen
jeweils in an sich bekannter Weise elektrische Durchführungen 602, 702 auf,
mit denen den Bauelementen 1, 2 elektrische Signale
zugeführt
werden. Die Träger 6, 7 sind
hermetisch an dem Gehäuse 5 befestigt,
etwa durch einen Schweißvorgang.
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Die
vorstehende Erläuterung
der Sende- und Empfangsbauelemente 1, 2 ist lediglich
beispielhaft zu verstehen. Grundsätzlich können beliebige Anordnungen
von Sende- und Empfangsbauelementen eingesetzt werden. Beispielsweise
kann die Sendebaugruppe 1 eine vertikal emittierende Laserdiode aufweisen.
Auch können
statt Träger
in TO-Bauform Träger
in anderen Bauformen eingesetzt werden.
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Der
Lichtwellenleiter 300 ist in einer Glasferrule 302 angeordnet.
Zusammen bilden sie das Wellenleiterstück 3. Die gemeinsamen
Stirnflächen 303, 304 von
Lichtwellenleiter 300 und Glasferrule 302 verlaufen
jeweils parallel und sind plan geschliffen.
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Der
Lichtwellenleiter 300 und die Glasferrule 302 befinden
sich in einem Einsteckteil 8, das einen zylindrischen Teil 81 und
einen Flansch 82 ausbildet. Der zylindrische Teil 81 dient
der Aufnahme und Halterung des Wellenleiterstücks 3. Der Flansch 82 korrespondiert
mit Anschlagflächen 503 des
Gehäuses 5.
Dies ermöglicht
eine hermetisch dichte Befestigung des Einsteckteils 8 und
damit des Wellenleiterstücks 3 im
Gehäuse 5.
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Der
zylindrische Teil 81 des Einsteckteils 8 wird
dabei in eine Bohrung 504 des Gehäuses 5 eingeführt. Der
Durchmesser des zylindrischen Teils 81 ist geringer als
der Durchmesser der Bohrung 504, so dass vor einer Befestigung
des Einsteckteils 8 und damit des Wellenleiterstücks 3 eine
aktive Justage in x/y-Richtung erfolgen kann.
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Das
Wellenleiterstück 3 weist
an seinem dem Gehäuse 5 abgewandten
Ende eine senkrechte Endfläche 304 auf,
die eine Schnittstelle zu einem an dem Modul zu befestigenden Lichtleitkabel
bereitstellt. Ein solches Lichtleitkabel wird über übliche optische Steckverbindungen
an dem Ende des Wellenleiterabschnitts 3 befestigt.
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Die
im Gehäuseinneren
ausgebildete Stirnfläche 303 des
Wellenleiterstücks 3 weist
eine Anschrägung
auf, im dargestellten Ausführungsbeispiel von
60° zur
optischen Achse 301 des Wellenleiterstücks 3 bzw. des Lichtwellenleiters 300.
Auf der Stirnfläche 303 ist
ein wellenlängenselektiver
Filter 4 aufgebracht. Das Aufbringen des Filters 4 erfolgt
beispielsweise in einem Vakuumprozess. Alternativ ist ein wellenlängenselektiver
Filter auf ein separat hergestelltes Filterplättchen aufgebracht, das dann
an der Stirnfläche 303 befestigt,
beispielsweise angeklebt wird.
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Zur
Positionierung der Stirnfläche 303 in Drehrichtung
um die optische Achse 301 sind beispielsweise Rastmarkierungen
(nicht gesondert dargestellt) am Flansch 82 des Einsteckteils 8 und
an der Anschlagfläche 503 des
Gehäuses 5 vorgesehen,
die zueinander korrespondieren und eine Befestigung in einer bestimmten
Winkellage bereitstellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Winkellage
dabei derart, dass die angeschrägte
Stirnfläche 303 senkrecht
zur Zeichenebene der 4 verläuft.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der wellenlängenselektive
Filter 4 transparent für
Licht einer ersten Wellenlänge,
das von dem Sendebauelement 1 ausgesandt wird. Der wellenlängenselektive Filter 4 ist
dagegen reflektierend für
Licht einer zweiten Wellenlänge,
das von dem Empfangsbauelement 2 empfangen wird. Dementsprechend
wird Licht, das sich im Wellenleiter 300 in Richtung der
angeschrägten
Stirnfläche 303 ausbreitet,
am wellenlängenselektiven
Filter 4 reflektiert. Das reflektierte Licht durchstrahlt
aufgrund der vorgegebenen Geometrie zunächst den Mantelbereich des
Lichtwellenleiters 300 und tritt dann in die Glasferrule 302 ein.
Nach Durchstrahlen der Glasferrule 302 tritt es aus dieser aus
und wird nach Durchlaufen eines Freistrahlbereichs durch die Linse 205 des
Empfangsbauelementes 2 auf die Empfangsdiode 202 fokussiert.
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Das
reflektierte Licht tritt somit nicht aus der Stirnfläche der
Glasfaser 300 aus, sondern wird durch den Mantel und die
sich anschließende
Glasferrule 302 nach außen abgestrahlt.
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Die
optische Achse 201 des Empfangsbauelementes verläuft dabei
in einem Winkel von etwa 61° zur
Achse 301 des Lichtwellenleiters 2.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Stirnfläche 303 des Wellenleiterstücks 3 bevorzugt
eine Anschrägung
derart aufweist, dass das an der Stirnfläche 303 reflektierte
Licht die Glasferrule 302 möglichst senkrecht durchstrahlt,
um eine Strahlablenkung aufgrund einer Lichtbrechung am Übergang Ferrule
zu angrenzendem Freistrahlbereich möglichst gering zu halten. Die
Ausrichtung unter einem Winkel von 60° zur optischen Achse 301 des
Wellenleiterstücks 3 ist
nur ein Beispiel für
eine bevorzugte Schrägstellung
der Stirnfläche.
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In
einer Weiterbildung ist zumindest der Freistrahlbereich zwischen
Ferrule 302 und Empfangsbauelement 2 mit einem
indexangepassten Vergussmaterial gefüllt, um eine Lichtbrechung
am Übergang Ferrule/Freistrahlbereich
zu minimieren.
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Vom
Sendebauelement 1 ausgestrahltes Licht wird über die
Linse 105 exakt auf die Stirnfläche des Lichtwellenleiters 300 fokussiert.
Da der wellenlängenselektive
Filter 4 für
die Wellenlänge
des Sendebauelementes 1 transparent ist, tritt es durch
die Stirnfläche 303 in
den Lichtwellenleiter 300 ein und breitet sich in entgegengesetzter
Richtung wie das zu detektierende Licht im Lichtwellenleiter 300 aus.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass das Licht zwischen dem Sendebauelement 1 und
der Stirnfläche 303 des
Lichtwellenleiters 300 ebenfalls einen Freistrahlbereich
durchläuft.
Die optische Achse 101 des Sendebauelementes 1 verläuft in einem
Winkel von etwa 7° zur
optischen Achse 301 des Lichtwellenleiters 300.
Die optischen Achsen 101, 201 von Sendebauelement 1 und
Empfangsbauelement 2 bilden somit einen Winkel ungleich
90°. Dadurch
ergibt sich eine für
den beschriebenen Modulaufbau typische Anordnung.
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Die
Montage des opto-elektronischen Moduls erfolgt derart, dass zunächst das
Sendebauelement 1 und das Empfangsbauelement 2 mit
den zugeordneten Trägern 6, 7 hermetisch
dicht am Gehäuse 5 befestigt
werden. Eine Vormontage ist möglich, da über die
Anschrägung
der Stirnfläche 303 des Lichtwellenleiters 100 die
relative Lage von Sendebauelement 1 und Empfangsbauelement 2 definiert wird.
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Es
wird nun das in dem Einsteckteil 8 angeordnete Wellenleiterstück 3 in
das Gehäuse 5 eingesetzt.
Eine aktive Justage in x/y-Richtung erfolgt durch entsprechendes
Verschieben des Flansches 82 an der Anschlagfläche 503 des
Gehäuses 5.
Die Justage erfolgt derart, dass die maximale Leistung des Sendebauelementes 1 in
den Lichtwellenleiter 2 eingekoppelt wird.
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Die
Position der Stirnfläche 303 in
z-Richtung ist festgelegt durch die Länge des Wellenleiterstücks 3 im
Einsteckteil 8, insbesondere die Länge des aus dem zylindrischen
Bereich 81 hervorstehenden Teils und ist voreingestellt.
Eine Justage hinsichtlich der Drehorientierung bezüglich der
optischen Achse 301 erfolgt wie bereits erwähnt beispielsweise durch
zusätzliche
Rastmarkierungen am Flansch 82 und der Anschlagfläche 503 des
Gehäuses 5.
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Von
Bedeutung ist, dass bei der Justage das vom Sendebauelement 1 ausgesandte
Licht auf die Stirnfläche 303 des
Lichtwellenleiters 2 fokussiert wird. Aufbautoleranzen
hinsichtlich des Empfangsbauelementes 2 werden dadurch
toleriert, dass das Empfangsbauelement 2 eine Linse 205 aufweist,
die den Strahl auf eine Empfängerfläche 206 fokussiert, die
bevorzugt größer ist
als der fokussierende Spot des zu detektierenden Lichtes.
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Die
Erfindung beschränkt
sich in ihrer Ausführung
nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel. Beispielsweise
können
bei grundsätzlich
gleichem Aufbau statt eines Sendebauelementes und eines Empfangsbauelementes
auch zwei Sendebauelemente oder zwei Empfangsbauelemente eingesetzt
werden. Des weiteren können
die verwendeten Winkel unterschiedlich, die Sende- und Empfangsbauelemente
anders ausgeführt
und auf andersartigen Trägern
oder in Gehäusen
angeordnet sein. Es kommt lediglich darauf an, dass die angeschrägte, mit
einem wellenlängenselektiven
Filter versehene Stirnfläche
eines Lichtwellenleiters Signale zweier Wellenlängen trennt, wobei Signale
der einen Wellenlänge
durch die Stirnfläche
hindurchtreten und die Signale der anderen Wellenlänge an der Stirnfläche reflektiert
werden. Die auf diese Weise getrennten Lichtsignale breiten sich über einen
Freistrahlbereich zu einer Empfangseinrichtung aus oder werden über einen
Freistrahlbereich von einer Sendeeinrichtung auf die angeschrägte Stirnfläche ausgesandt.