DE19647685C1 - Electro-optical coupler between multi-zone active array and light-guides - Google Patents

Abstract

The coupler is formed on a (110) Si carrier (1) from whose upper surface (1a) ten anisotropically etched parallel U-grooves (2) extend lengthwise from the front (1b) to the back (1c), in a pattern with uniform spacing (T). The bared ends (3b) of the light-guides (3a) of a ribbon cable are glued into the grooves and partly covered (4). The front face of the carrier together with the end faces (3d) of the light-guides are ground at an angle ( alpha ) of preferably 45<o> and polished. The light from components of the array (6) of vertically emitting laser diodes (6a) is totally reflected (R) into the corresponding light-guides.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrooptische Koppelanordnung zwischen einem Array mit mehreren elektrooptisch aktiven Zo­ nen und entsprechend mehreren Lichtwellenleitern, wobei zu­ mindest die Endabschnitte der Lichtwellenleiter von entspre­ chend mehreren in einer Oberseite eines Trägers parallel aus­ gebildeten und an einer Trägerstirnseite endenden Gräben aufgenommen sind und wobei der Strahlengang des zwischen je­ weils einer aktiven Zone und einem Endabschnitt überzukop­ pelnden Lichtes senkrecht zur jeweiligen Lichtwellenleiter­ längsachse durch das Lichtwellenleitermaterial und über die als Reflexionsfläche wirkende Endfläche des jeweiligen Endabschnitts verläuft.The invention relates to an electro-optical coupling arrangement between an array with several electro-optically active Zo NEN and correspondingly several optical fibers, whereby too at least the end sections of the optical fibers from correspond accordingly several in parallel in an upper side of a carrier trenches formed and ending on a support end face are included and the beam path of between each because of an active zone and an end section pelting light perpendicular to the respective optical fiber longitudinal axis through the optical fiber material and over the end surface of the respective one acting as a reflection surface End section runs.

Unter einem Array ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die gemeinsame Anordnung mehrerer elektrooptischer Elemente zu verstehen. Die elektrooptischen Elemente (Wandler) können entweder als Lichtsender mit jeweils einer lichtabstrahlenden Zone oder als lichtsensitive Empfänger mit jeweils einer lichtempfindlichen Zone ausgebildet sein. Als gemeinsamer übergeordneter Begriff für die lichtabstrahlenden bzw. licht­ empfindlichen Bereiche wird nachfolgend auch die Bezeichnung elektrooptisch aktive Zone verwendet.Under an array is within the scope of the present invention the arrangement of several electro-optical elements to understand. The electro-optical elements (transducers) can either as a light transmitter, each with a light-emitting one Zone or as a light-sensitive receiver with one each photosensitive zone. As a common generic term for the light emitting or light sensitive areas will also be referred to below electro-optically active zone used.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der mehrkanaligen opti­ schen Kopplung zwischen mehreren, in einem bestimmten Raster parallel endenden Lichtwellenleitern (Faserarray) einerseits und einem oberflächenaktiven elektrooptischen Bauteil (Array) mit entsprechend mehreren bevorzugt individuell kontaktierten elektrooptischen Wandlern andererseits. Als Sender ausgebil­ dete Wandler können bevorzugt Laserdioden sein, die bei elek­ trischer Ansteuerung von einem Oberflächenbereich (aktive Zone) aus ein Lichtsignal emittiern. Das Raster der Lichtwel­ lenleiterenden ist entsprechend auf die Teilung der aktiven Zonen der einzelnen Wandler abgestimmt.The invention is in the field of multi-channel opti coupling between several, in a certain grid parallel-ended optical fibers (fiber array) on the one hand and a surface-active electro-optical component (array) with correspondingly several, preferably individually contacted electro-optical converters on the other hand. Trained as a transmitter Detected transducers can preferably be laser diodes which are used in elec trical control of a surface area (active  Zone) emit a light signal. The grid of the light world The line conductor ends are corresponding to the division of the active Zones of the individual converters matched.

Die US-A-5,357,103 beschreibt ein Lichtempfangsmodul mit ei­ nem Halbleitersubstrat, auf dessen Oberseite ein oder mehrere Lichtempfangselemente (Photodioden) angeordnet sind. An der Unterseite sind Nuten zur Aufnahme einer entsprechenden An­ zahl von Lichtwellenleiterenden vorgesehen. Das Substrat oder das jeweilige Lichtwellenleiterende weist eine geschrägte Spiegelfläche auf, an der in dem Lichtwellenleiter übertrage­ nes Licht reflektiert und durch das Substratmaterial auf die zugeordnete Photodiode gelenkt wird. Dieses Lichtempfangsmo­ dul ist wegen der an beiden Oberflächen erforderlichen Monta­ gearbeiten verhältnismäßig aufwendig und in seinen optischen Eigenschaften durch die Transmissionsfähigkeit des Substrats beschränkt.US-A-5,357,103 describes an egg light receiving module nem semiconductor substrate, on the top of which one or more Light receiving elements (photodiodes) are arranged. At the Bottom are grooves for receiving a corresponding An Number of fiber optic ends provided. The substrate or the respective optical fiber end has a beveled Mirror surface on which transmit in the optical waveguide reflected light and through the substrate material onto the assigned photodiode is steered. This light receiving mo dul is because of the mounting required on both surfaces work relatively complex and in its optical Properties due to the transmissibility of the substrate limited.

Aus der DE-C2-41 06 721 ist eine Koppelanordnung mit ähnli­ chem Aufbau für Lichtwellenleiterbändchen an Empfängerbau­ steine bekannt, wobei eine Lichtumlenkung über verspiegelte abgeschrägte Stirnflächen von V-Nuten erfolgt. Die Lichtwel­ lenleiter und die Empfängerbausteine sind durch den Empfän­ gerbausteinträger separiert, der für die Wellenlänge des zu empfangenden Lichts durchlässig sein muß.From DE-C2-41 06 721 is a coupling arrangement with similar Chem structure for fiber optic ribbon on receiver construction stones are known, with a light deflection via mirrored bevelled end faces of V-grooves. The light world lenleiter and the receiver modules are by the recipient separated module carrier that for the wavelength of the receiving light must be permeable.

Aus der EP-A1-0 529 947 ist eine Koppelanordnung bekannt, bei der oberflächenemittierende Sender oder oberflächensensitive Empfänger auf einem separaten Träger montiert sind. Der Trä­ ger ist im rechten Winkel an einem weiteren Träger fixiert, der auch die anzukoppelnden Lichtwellenleiter trägt.A coupling arrangement is known from EP-A1-0 529 947, at the surface-emitting transmitter or surface-sensitive Receiver are mounted on a separate carrier. The Trä ger is fixed to another beam at a right angle, which also carries the optical fibers to be coupled.

Aus der US-A-5,121,457 ist eine Koppelanordnung zwischen mehreren individuellen Lasern und entsprechend mehreren Lichtwellenleiterenden der eingangs genannten Art bekannt, die auf einem ähnlichen Kontruktionsprinzip basiert. Die Lichtwellenleiter sind dabei in V-Nuten eines ersten Trägers mit Ausrichtnuten angeordnet. Ein zweiter Träger trägt individuelle Laser und weist kooperierende Ausrichtmittel auf, mit deren Hilfe die beiden Träger in orthogonaler Ausrichtung zueinander montiert sind. Bei dieser Anordnung gelangt das von den Lasern emittierte Licht über die Lichtwellenleitermantelflächen und durch Reflexion an geschrägten Endflächen der jeweiligen Lichtwellenleiterenden in die Lichtwellenleiter.From US-A-5,121,457 there is a coupling arrangement between several individual lasers and accordingly several Optical fiber ends of the type mentioned are known,  which is based on a similar construction principle. The Optical fibers are in V-grooves of a first carrier arranged with alignment grooves. A second carrier is wearing individual lasers and has cooperating alignment tools on, with the help of the two carriers in orthogonal Alignment to each other are mounted. With this arrangement the light emitted by the lasers passes through the Fiber optic jacket surfaces and by reflection slanted end faces of the respective optical fiber ends into the optical fiber.

Bei den beiden vorbeschriebenen Modulen ist die Kontaktierung der elektrooptischen Bauteile problematisch, weil wegen der rechtwinkligen Anordnung eine anspruchsvolle Führung und Umlenkung der Anschlußleiterbahnen erforderlich ist. Die Ver­ wendung separater Träger für die elektrooptischen Bauteile einerseits und die Lichtwellenleiterendabschnitte anderer­ seits ist fertigungstechnisch aufwendig und kann sich bei un­ terschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Träger un­ günstig auf die Stabilität der Anordnung und deren Kopplungs­ wirkungsgrad auswirken.The contacting is for the two modules described above of the electro-optical components problematic because of the right-angled arrangement a demanding guide and Redirection of the connecting conductor tracks is required. The Ver use of separate supports for the electro-optical components on the one hand and the optical fiber end sections on the other on the one hand is technically complex and can be at un different coefficients of thermal expansion of the carrier un favorable to the stability of the arrangement and its coupling impact efficiency.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer mehrkanaligen elektrooptischen Koppelanordnung, die sich bei einer vergleichsweise geringen Anzahl von Einzelteilen durch hohe Fertigungsfreundlichkeit und Fertigungssicherheit und durch einen von äußeren (insbesondere von mechanischen und thermischen) Einflüssen weitestgehend unbeeinflußbaren Kopp­ lungswirkungsgrad auszeichnet. The object of the invention is to create a multi-channel electro-optical coupling arrangement, which can be found at a comparatively small number of individual parts high manufacturing friendliness and manufacturing reliability and by one of external (especially mechanical and thermal) influences largely uninfluenced Kopp efficiency.  

Diese Aufgabe wird bei einer Koppelanordnung der eingangs an­ gegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Endabschnitte nicht über die Trägeroberseite hinaus erheben, das Array mit seinen aktiven Zonen den Endabschnitten zuge­ wandt auf der Trägeroberseite angeordnet ist und die Träger­ stirnseite gemeinsam mit den Endflächen der Endabschnitte ab­ geschrägt ist.This task is at the beginning of a coupling arrangement given type solved according to the invention in that the Do not raise end sections beyond the top of the beam, the array with its active zones drawn to the end sections turns on the top of the carrier and the carrier face together with the end faces of the end sections is slanted.

Die vollständige Aufnahme der Endabschnitte in den zugeordne­ ten Gräben ermöglicht vorteilhafterweise die gleichzeitige Bearbeitung der Trägerstirnfläche und der Endflächen der En­ dabschnitte. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Koppelanordnung besteht in der unmittelbaren Montage des Sen­ dearrays auf der Trägeroberseite. Bei Verwendung von gut wär­ meleitendem Trägermaterial, wie beispielsweise Silizium, ist dadurch ohne zusätzliche Maßnahmen eine vorteilhafte unmit­ telbare Wärmeableitung realisierbar. Durch den Verzicht auf einen separaten Träger für das Sendearray bzw. auf einen die Lichtwellenleiter tragenden Verdrahtungsträger ist die dies­ bezügliche Problematik unterschiedlicher Wärmeausdehnungs­ koeffizienten und daraus resultierender thermisch bedingter Dejustierungen umgangen. Die unmittelbare Reflexion des Lich­ tes in die gewünschte Ausbreitungsrichtung (Längsrichtung des Lichtwellenleiters) mittels der abgeschrägten totalreflektie­ rend wirkenden Lichtwellenleiterendflächen bietet den weite­ ren Vorteil, daß zusätzliche, in Herstellung und Handhabung aufwendige strahlführende Elemente, wie z. B. Linsen oder se­ parate Spiegel, nicht erforderlich sind.The complete inclusion of the end sections in the assigned trenches advantageously allows simultaneous Machining of the end face of the carrier and the end faces of the En sections. A major advantage of the invention Coupling arrangement consists in the immediate assembly of the Sen dearrays on the carrier top. When using good conductive substrate, such as silicon thereby an advantageous without additional measures Direct heat dissipation possible. By doing without a separate carrier for the transmission array or on a This is the wiring carrier carrying optical fibers related problems of different thermal expansion coefficients and the resulting thermal Bypassed misalignments. The immediate reflection of the Lich tes in the desired direction of propagation (longitudinal direction of the Optical fiber) by means of the beveled total reflection The fiber optic end surfaces with a wide range ren advantage that additional, in manufacture and handling elaborate beam-guiding elements, such as. B. lenses or se ready mirrors, are not required.

Eine fertigungstechnisch besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Koppelanordnung sieht vor, daß zwischen den Gräben befindliche Stege unter Bildung von Anschlußflä­ chen zumindest teilweise metallisiert sind und daß das Sende­ array abstrahlungsseitig Kontaktflächen aufweist, die mit den Anschlußflächen elektrisch leitend verbunden sind.A particularly preferred embodiment in terms of production technology the coupling arrangement according to the invention provides that between the trenches webs with the formation of connecting surfaces  chen are at least partially metallized and that the transmission array on the radiation side has contact surfaces that match the Pads are electrically connected.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß das auf der Trägeroberseite montierte Sendearray über die metallisierten Stege ansteuerbar ist, so daß eine vorfertig­ bare Baugruppe entsteht, die z. B. mittels Prüfkontaktspitzen separat prüfbar ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht ferner vorteilhafterweise einen vollständigen Verzicht auf jegliche aktive Justage, indem die Oberflächenspannung und das Bestre­ ben nach Oberflächenminimierung von verflüssigtem Lotes aus­ genutzt wird. Bei der Montage der Koppelanordnung wird das Lot auf die sendearrayseitigen Kontaktflächen aufgebracht. Nach der Grobplazierung des Sendearrays richtet sich das Sen­ dearray beim Aufschmelzen des Lotes im Zusammenwirken mit den präzise bezüglich der Lage der Lichtwellenleiterendflächen positionierten lotbenetzbaren stegseitigen Anschlußflächen aus und sorgt damit für eine präzise Positionierung der akti­ ven Zonen in Bezug auf die zugeordneten Lichtwellenleiterend­ flächen. Alternativ kann zur Montage eine Flip-Chip-Bondein­ richtung mit geteilter Optik eingesetzt werden, wobei in die jeweils anderen freien Lichtwellenleiterenden Licht eingekop­ pelt wird, das über die geschrägten Endflächen reflektiert austritt und somit Sollage-Lichtpunkte definiert. Ein aktiver Betrieb des Sendearrays ist auch hierbei nicht notwendig.A major advantage of this configuration is that that the transmitter array mounted on the top of the carrier over the metallized webs can be controlled, so that a ready bare assembly arises, the z. B. by means of test contact tips can be checked separately. This configuration also enables advantageously a complete waiver of any active adjustment by adjusting the surface tension and the stress after minimizing the surface of liquefied solder is being used. When assembling the coupling arrangement, it will Solder applied to the contact surfaces on the transmitter array side. The Sen adjusts itself according to the rough placement of the transmitter array dearray when melting the solder in cooperation with the precise with regard to the position of the optical fiber end faces positioned solder wettable web-side connection surfaces and thus ensures precise positioning of the shares ven zones with respect to the assigned optical fibers surfaces. Alternatively, a flip chip bond can be used for mounting direction with split optics are used, whereby in the each other free light waveguide ends pelt, which reflects over the slanted end faces emerges and thus defines target position light points. An active one Operation of the transmitter array is not necessary here either.

Eine montagetechnisch bevorzugte Weiterbildung der erfin­ dungsgemäßen Koppelanordnung sieht vor, daß das Sendearray auf seiner dem Träger abgewandten Rückseite Kontaktflächen aufweist, die durch Bonddrähte mit stegseitig ausgebildeten Anschlußflächen verbunden sind. Dadurch wird eine verein­ fachte Kontaktierung in einer gemeinsamen Kontaktierungsebene ermöglicht. A further development of the inventions preferred in terms of assembly technology coupling arrangement according to the invention provides that the transmission array contact surfaces on its back facing away from the carrier has, which is formed by bonding wires with web side Pads are connected. This creates a club multiple contacts in a common contact level enables.  

Unter normalen Umgebungsbedingungen (Umgebungsluft mit einem Brechungsindex von ca. 1,0) wirkt die Grenzfläche zwischen der Umgebungsluft und dem Lichtwellenleitermaterial (bei Glasmaterial mit einem Brechungsindex von ca. 1,5) totalre­ flektierend. Bei ungünstigen Umgebungsbedingungen, z. B. hoher Luftfeuchtigkeit, bewirkt das sich auf der Endfläche nieder­ schlagendes Kondensat eine Erhöhung des umgebungsseitigen Brechungsindex, so daß ungünstigstenfalls keine Totalrefle­ xion mehr erfolgt. Eine in dieser Hinsicht bevorzugte Fort­ bildung der Erfindung sieht vor, daß zumindest die Endflächen verspiegelt sind. Diese Verspiegelung kann in ferti­ gungstechnisch vereinfachender Weise auch auf die gesamte ab­ geschrägte Trägerstirnseite aufgebracht werden.Under normal ambient conditions (ambient air with a Refractive index of approx. 1.0) acts the interface between the ambient air and the fiber optic material (at Glass material with a refractive index of approx. 1.5) total inflexible. In unfavorable environmental conditions, e.g. B. higher Humidity, this affects the end surface beating condensate an increase in the ambient Refractive index, so that in the worst case no total reflections xion is done more. A preferred fort in this regard education of the invention provides that at least the end faces are mirrored. This mirroring can be done in ferti also simplifies the entire technology bevelled end face be applied.

Die Verspiegelung der Endflächen erlaubt darüber hinaus in vorteilhafter weiterer Ausbildung der Erfindung, daß der Kopplungsbereich zwischen dem Array und den Endabschnitten der Lichtwellenleiter unter Ausfüllung etwaiger bestehender Spalte mit einem Vergußmaterial vergossen sein kann ohne die Reflexionsverhältnisse negativ zu beeinflussen.The mirroring of the end faces also allows in advantageous further embodiment of the invention that the Coupling area between the array and the end sections the optical fiber with the filling of any existing Column with a potting material can be potted without the Influence reflection conditions negatively.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Koppelanordnung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; es zeigen:An embodiment of the coupling arrangement according to the invention will be explained further with reference to a drawing; it demonstrate:

Fig. 1, 2 und 3 eine elektrooptische Koppelanordnung in Aufsicht, Querschnitt und Längsschnitt und die Fig. 4 und 5 Einzelheiten A und B der Fig. 2 bzw. 3. Fig. 1, 2 and 3, an electro-optical coupling arrangement in top view, cross-section and longitudinal section, and Figs. 4 and 5, details A and B of Fig. 2 and 3 respectively.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 umfaßt die Koppelanordnung einen Träger 1 aus Silizium mit der Orientierung <1,1,0< gemäß den Miller′schen Indizes. Von der Oberseite Ia des Trägers 1 aus­ gehend sind durch anisotropes Ätzen zehn (10) Vertiefungen oder Gräben 2 mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet. Die Gräben 2 erstrecken sich in Längsrichtung von einer vor­ deren Stirnseite 1b des Trägers 1 bis zu einem rückwärtigen Aufnahmebereich 1c für ein bandförmiges Lichtwellenleiterka­ bel 3 und sind in einem Raster oder einer Teilung T parallel beabstandet. Das Lichtwellenleiterband 3 enthält eine Anzahl (10) parallel verlaufender Lichtwellenleiter 3a, deren Endab­ schnitte 3b von einem gemeinsamen Mantel 3c des Bandkabels befreit sind. Jeder Graben 2 nimmt jeweils einen Endabschnitt 3b auf und ist dazu in Abstimmung auf den Querschnitt des Endabschnitts 3b derart bemessen, daß der Endabschnitt 3b ma­ ximal mit der Trägeroberseite 1a abschließt und sich jeden­ falls nicht über die Oberseite 1a hinaus erhebt (siehe Ein­ zelheit A/Fig. 4). Nachdem die Endabschnitte 3b zur Bil­ dung eines sog. Faserarrays jeweils in dem ihnen zugeordneten Graben 2 durch Klebung 2a fixiert und in einem Teil ihrer Länge von einer Abdeckung 4 überdeckt sind, wird die Stirn­ fläche 1b zusammen mit den Endabschnitten 3b mit einem gemäß der Lichtwellenleiterapertur und dem Totalreflexionswinkel optimierten Winkel α angeschliffen und poliert, so daß sich die Endflächen 3d der Endabschnitte 3b für senkrecht zur Lichtwellenleiterlängsachse Z einfallendes Licht L bei norma­ len Umgebungsbedingungen jeweils als Total-Reflexionsflächen R mit dem Winkel α zur Trägeroberseite 1a ausbilden (Fig. 5). Als geeignet haben sich in der Praxis Winkel α in der Größenordnung von 40° bis 50°, besonders bevorzugt 45°, erwie­ sen. Über die Reflexionsflächen R wird das Licht L reflek­ tiert und unmittelbar in Längsrichtung Z in den Kern 3e des jeweiligen Lichtwellenleiters 3a eingekoppelt. Der Kern 3e ist in bekannter Weise von einem Coating 3f umgeben.Referring to FIGS. 1 to 3, the coupling arrangement comprises a support 1 of silicon with orientation <1,1,0 <accordance with Miller indices. Starting from the top Ia of the carrier 1, ten (10) depressions or trenches 2 with a U-shaped cross section are formed by anisotropic etching. The trenches 2 extend in the longitudinal direction from a front of the front side 1 b of the carrier 1 to a rear receiving area 1 c for a band-shaped optical waveguide cable 3 and are spaced apart in a grid or pitch T. The optical fiber tape 3 contains a number ( 10 ) of parallel optical fibers 3 a, the Endab sections 3 b are freed from a common sheath 3 c of the ribbon cable. Each trench 2 receives a respective end portion 3 b, and is to b in coordination to the cross section of the end portion 3 dimensioned such that the end portion 3 b ma ximal flush with the carrier top 1 a and in any case does not rise above the upper surface 1 a also (see A detail A / Fig. 4). After the end portions 3 b to form a so-called. Fiber array in each case in the associated trench 2 fixed by gluing 2 a and covered in part of its length by a cover 4 , the end face 1 b together with the end portions 3 b with an angle α which is optimized in accordance with the optical waveguide aperture and the total reflection angle, so that the end faces 3 d of the end sections 3 b for light L incident perpendicular to the optical waveguide longitudinal axis Z under normal ambient conditions each as total reflection surfaces R with the angle α to the top of the support 1 a train ( Fig. 5). In practice, angles α in the order of 40 ° to 50 °, particularly preferably 45 °, have proven suitable. The light L is reflected and reflected directly in the longitudinal direction Z into the core 3 e of the respective optical waveguide 3 a via the reflection surfaces R. The core 3 e is surrounded in a known manner by a coating 3 f.

Sollte ein Einsatz der Koppelanordnung unter erschwerten Bedingungen vorgesehen sein, kann die Stirnfläche 1b zusammen mit den Endflächen 3d verspiegelt werden. Dies ermöglicht nach Montage auch einen Verguß des Kopplungsbereichs unter Einschluß der Lichtwellenleiterendabschnitte mit einem Ver­ gußmaterial, dessen Brechungsindex dem der Lichtwellenleiter ähnlich ist.If the coupling arrangement is to be used under difficult conditions, the end face 1 b can be mirrored together with the end faces 3 d. After assembly, this also allows the coupling area to be potted, including the optical fiber end sections, with a potting material whose refractive index is similar to that of the optical fiber.

Die die Trägeroberseite 1a definierenden Oberseiten 5a der zwischen den Gräben 2 verbliebenen Stege 5 sind jeweils mit einer schweißfähigen oder lötfähigen Metallisierung 5b be­ schichtet (Fig. 4), die u. a. Anschlußflächen 5c bildet. Die Anschlußflächen 5c sind sehr präzise bezüglich der Positionen der Endabschnitte 3b und damit der Reflexionsflächen R posi­ tioniert.The carrier top 1 a defining upper surfaces 5a of the remaining between the trenches 2 are each webs 5 b with a weldable or solderable metallisation 5 be coated (Fig. 4) which forms, inter alia, bonding pads 5 c. The pads 5 c are very precisely with respect to the positions of the end portions 3 b and thus the reflection surfaces R posi tioned.

Die Koppelanordnung umfaßt weiterhin einen mehrkanaligen elektrooptischen Sender (Sendearray) 6, der eine der Anzahl (10) der Lichtwellenleiter 3 entsprechende Vielzahl individu­ ell ansteuerbarer elektrooptischer Wandler (Laserdioden) 6a enthält. Jede Laserdiode 6a ist als vertikal abstrahlender Wandler ausgebildet und weist jeweils auf der dem Träger 1 zugewandten Frontseite 6b eine optisch aktive - d. h. bei elektrischer Ansteuerung Licht L in lotrechter Richtung aus­ sendende - Zone 6c auf. Die Laserdioden 6a und damit die lichtabstrahlenden Zonen 6c sind auf der Frontseite 6b in einem Raster T angeordnet, das seinerseits das Raster T der Gräben Z und der Endflächen 3d bzw. der von diesen gebildeten Reflexionsflächen R vorgibt. Auf der Frontseite 6b sind außerdem bezüglich der lichtabstrahlenden Zonen 6c lotbenetz­ bare Kontaktflächen 6d hochpräzise positioniert (Fig. 4 und 5).The coupling arrangement further comprises a multi-channel electro-optical transmitter (transmitter array) 6 , which contains a number ( 10 ) of optical fibers 3 corresponding to a large number of individually controllable electro-optical converters (laser diodes) 6 a. Each laser diode 6 a is designed as a vertically radiating transducer and in each case has on the front side 6 b facing the carrier 1 an optically active zone 6 c, that is to say light L in the vertical direction in the vertical direction when electrically controlled. The laser diodes 6 a and thus the light-emitting zones 6 c are arranged on the front 6 b in a grid T, which in turn specifies the grid T of the trenches Z and the end faces 3 d or the reflection surfaces R formed by them. On the front side 6 b, contact surfaces 6 d are also positioned with high precision with respect to the light-emitting zones 6 c ( FIG. 4 and 5).

Zur weiteren Montage der Koppelanordnung werden die Kontakt­ flächen 6d jeweils mit einer geringen Lotmenge 7 versehen, die zur Verbindung der Kontaktflächen 6d mit den jeweils kor­ respondierenden und präzise positionierten Anschlußflächen 5c der Metallisierung 5b und zu deren Zentrierung ausreicht. Das Sendearray 6 wird unter gleichzeitigem Wiederaufschmelzen des Lotes 7 auf dem Träger 1 grobpositioniert. Das wiederverflüs­ sigte Lot bewirkt aufgrund seiner Oberflächenspannung und seinem Bestreben nach Oberflächenminimierung eine selbsttä­ tige Feinausrichtung jeder Kontaktfläche 6d gegenüber ihrer jeweils korrespondierenden Anschlußfläche 5c. Dadurch werden auch die einzelnen lichtabstrahlenden Zonen 6c in Bezug auf die ihnen jeweils zugeordneten Reflexionsflächen R exakt ausgerichtet. Eine aktive Justage ist daher nicht notwendig.For further assembly of the coupling arrangement, the contact surfaces 6 d are each provided with a small amount of solder 7 , which is sufficient to connect the contact surfaces 6 d with the respectively corresponding and precisely positioned connection surfaces 5 c of the metallization 5 b and for centering them. The transmitter array 6 is roughly positioned while the solder 7 is being re-melted on the carrier 1 . The re-liquefied solder causes an automatic fine alignment of each contact surface 6 d with respect to its corresponding connection surface 5 c due to its surface tension and its striving for surface minimization. As a result, the individual light-emitting zones 6 c are also precisely aligned with respect to the reflection surfaces R assigned to them. An active adjustment is therefore not necessary.

Der Träger 1 ist auf einem Verdrahtungsträger 8 aufgeklebt, der außerdem im einzelnen nicht dargestellte Ansteuerungs­ schaltungen und Anschlußkontakte trägt. Zur individuellen An­ steuerung der einzelnen Laserdioden 6a sind rückwärtige Kon­ taktflächen 6e vorgesehenen, die über Bonddrähte 9 mit einer Leiterplatte oder mit Leiterbahnen einer Keramik 11 und fer­ ner die als Leiterbahnen fungierenden Metallisierungen 5b der Stege 5 über Bonddrähte 12 mit nicht näher dargestellten An­ schlußleiterbahnen der Keramik 11 elektrisch verbunden. Alternativ könnten die rückwärtigen Kontaktflächen 6e auch über geeignet strukturierte und gegenüber den mit den Kontaktflächen 6d des Sendearrays verbundenen Bereichen der Metallisierung 5b elektrisch isolierte Bereiche der Metalli­ sierung 5b mit elektrischen Ansteuerungssignalen beaufschlagt werden. Dadurch wird vorteilhafterweise die Anzahl unter­ schiedlicher Bondebenen verringert.The carrier 1 is glued to a wiring carrier 8 , which also carries control circuits and connecting contacts, not shown in detail. For individual control of the individual laser diodes 6 a, rear contact surfaces 6 e are provided, which serve as conductor tracks, metallizations 5 b of the webs 5 via bonding wires 12 , not shown, via bonding wires 9 with a circuit board or with conductor tracks of a ceramic 11 and fer Electrically connected to circuit traces of the ceramic 11 . Alternatively, the rear contact surfaces could also suitably structured e 6 and opposite the contact surfaces with the 6 d of the transmit array portions of the associated metallization 5 b electrically isolated regions of the Metalli tion 5 b are applied with electric control signals. As a result, the number of different bond planes is advantageously reduced.

Mit dieser Koppelanordnung ist ohne aktive Justage bereits eine separat prüfbare Baugruppe geschaffen, die durch Selbst­ zentrierung einen hohen Kopplungswirkungsgrad gewährleistet. Die unmittelbare Montage des Sendearrays auf der Trägerober­ seite gewährleistet infolge der guten Wärmeleiteigenschaften des Trägermaterials eine zuverlässige Wärmeableitung ohne zu­ sätzliche Einzelteile oder zusätzlichen konstruktiven Auf­ wand. Da keine unmittelbare Verbindung des Sendearrays mit dem Verdrahtungsträger besteht, können auch keine durch un­ terschiedliche Ausdehnungskoeffizienten dieser Elemente be­ dingten Spannungen oder Dejustierungen auftreten. Die ver­ gleichsweise kleine Verbindungsfläche zwischen dem Sendearray und der Trägeroberseite garantiert auch bei Temperaturwech­ seln eine hohe Stabilität des Kopplungswirkungsgrades. Durch die Drahtverbindungen (Bonding) ist bedarfsweise eine gering­ fügige Bewegung des Trägers 1 und des Sendearrays 6 relativ zu dem Verdrahtungsträger oder einem Gehäuse realisierbar. Dies ist besonders bei einem bevorzugten Einsatz dieser Kop­ pelanordnung in optischen Mehrfachsteckern von erheblichem Vorteil.With this coupling arrangement, a separately testable assembly is already created without active adjustment, which ensures a high coupling efficiency by self-centering. The direct mounting of the transmitter array on the upper side of the carrier ensures reliable heat dissipation without additional individual parts or additional construction costs due to the good thermal conductivity properties of the carrier material. Since there is no direct connection between the transmitter array and the wiring carrier, no stresses or misalignments caused by different expansion coefficients of these elements can occur. The comparatively small connection area between the transmitter array and the top of the carrier guarantees high stability of the coupling efficiency even when the temperature changes. By means of the wire connections (bonding), if necessary, a slight movement of the carrier 1 and the transmission array 6 relative to the wiring carrier or a housing can be realized. This is of particular advantage in the case of a preferred use of this coupling arrangement in optical multiple plugs.

Claims (6)

1. Elektrooptische Koppelanordnung zwischen einem Array (6) mit mehreren elektrooptisch aktiven Zonen (6c) und entspre­ chend mehreren Lichtwellenleitern (3),

• - wobei zumindest die Endabschnitte (3b) der Lichtwellenlei­ ter (3) von entsprechend mehreren in einer Oberseite (1a) eines Trägers (1) parallel ausgebildeten und an einer Trä­ gerstirnseite (1b) endenden Gräben (2) aufgenommen sind
• - und wobei der Strahlengang des zwischen jeweils einer akti­ ven Zone (6c) und einem Endabschnitt (3c) überzukoppelnden Lichtes (L) senkrecht zur jeweiligen Lichtwellenleiter­ längsachse (Z) durch das Lichtwellenleitermaterial und über die als Reflexionsfläche (R) wirkende Endfläche (3d) des jeweiligen Endabschnitts (3b) verläuft,

1. Electro-optical coupling arrangement between an array ( 6 ) with several electro-optically active zones ( 6 c) and accordingly several optical fibers ( 3 ),

• - Wherein at least the end portions ( 3 b) of the Lichtwellenlei ter ( 3 ) of a corresponding plurality of in an upper side ( 1 a) of a support ( 1 ) formed in parallel and on a carrier end face ( 1 b) trenches ( 2 ) are added
• - And wherein the beam path of the light (L) to be coupled between an active zone ( 6 c) and an end section ( 3 c) perpendicular to the respective optical waveguide along the longitudinal axis (Z) through the optical waveguide material and via the end surface acting as a reflection surface (R) ( 3 d) of the respective end section ( 3 b),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - sich die Endabschnitte (3b) nicht über die Trägeroberseite (1a) hinaus erheben,
• - das Array (6) mit seinen aktiven Zonen (6c) den Endab­ schnitten (3b) zugewandt auf der Trägeroberseite (1a) ange­ ordnet ist und
• - die Trägerstirnseite (1b) gemeinsam mit den Endflächen (3d) der Endabschnitte (3b) abgeschrägt ist.

characterized in that

• - The end sections ( 3 b) do not rise above the top of the carrier ( 1 a),
• - The array ( 6 ) with its active zones ( 6 c) cut the Endab ( 3 b) facing the top of the carrier ( 1 a) and is arranged
• - The carrier end face ( 1 b) is beveled together with the end faces ( 3 d) of the end sections ( 3 b).

2. Koppelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zwischen den Gräben (2) befindliche Stege (5) unter Bildung von Anschlußflächen (5c) zumindest teilweise metallisiert sind und
• - daß das Sendearray (6) abstrahlungsseitig Kontaktflächen (6d) aufweist, die mit den Anschlußflächen (5c) elektrisch leitend verbunden sind.

2. Coupling arrangement according to claim 1, characterized in that

• - Webs ( 5 ) located between the trenches ( 2 ) are at least partially metallized to form connecting surfaces ( 5 c) and
• - That the transmitter array ( 6 ) on the radiation side has contact surfaces ( 6 d) which are electrically conductively connected to the connection surfaces ( 5 c).

3. Koppelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Sendearray (6) auf seiner dem Träger (1) abgewandten Rückseite Kontaktflächen (6e) aufweist, die durch Bonddrähte (9) mit stegseitig ausgebildeten Anschlußflächen verbunden sind.

3. Coupling arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that

• - The transmission array ( 6 ) on its back facing away from the carrier ( 1 ) has contact surfaces ( 6 e) which are connected by bonding wires ( 9 ) to connecting surfaces formed on the web side.

4. Koppelanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Endflächen (3d) verspiegelt sind.4. Coupling arrangement according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that at least the end faces ( 3 d) are mirrored. 5. Koppelanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß daß der Kopplungsbereich zwischen dem Array (6) und den Endabschnitten (3b) der Lichtwellenleiter (3) unter Ausfüllung etwaiger bestehender Spalte zu dem Array (6) mit einem Vergußmaterial vergossen ist.5. Coupling arrangement according to claim 4, characterized in that the coupling region between the array ( 6 ) and the end sections ( 3 b) of the optical waveguide ( 3 ) is filled with a potting material while filling any gaps to the array ( 6 ).