DE19820524A1 - Mikrooptische Bank - Google Patents

Abstract

Bausatz zum Aufbau einer mikrooptischen Bank, bei der auf einer Leiterkarte Halterungen mit miniaturisierten optischen Bauelementen befestigt sind. DOLLAR A Die Halterungen sind mit Stiften versehen, deren Abstand an die Bohrungen der Leiterkarte angepreßt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mikrooptische Bank nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Optische Bauelemente wie Linsen, Spiegel, Prismen, Gitter, Wellenleiter, Polarisatoren, Zirkulatoren, Hologramme, Fresnel-Linsen usw., müssen für den Aufbau optischer Systeme zueinanderjustiert werden. Für kleinere Stückzahlen, Prototypen und Laboraufbauten werden bevorzugt sog. optische Baukästen aus optischen Bauelementen in standardisierten Fassungen sowie einem Verbindungssystem aus Schienen und Stangen und einer Grundplatte als optischen Tisch verwendet.

Bei größeren Stückzahlen werden dafür entsprechende Gehäuse benutzt. Bereits bekannte Lösungen sind einerseits Transmitter und Receiver für die Glasfasertechnik, die in IC-Gehäuse eingebaut sind. Dabei handelt es sich um Einzelelemente, die nicht zu anderen Bauteilen präzise justiert werden müssen.

Aus der Schrift DE 32 19 399 ist ein Bausatz zum Aufbau einer mikrooptischen Bank bekannt, der Stangen und Aufnahmeelemente zur Halterung von optischen Bauelementen enthält. Die Aufnahmeelemente sind dabei quadratisch ausgebildet und enthalten Bohrungen an den Ecken, in die im zusammengefügten Zustand die Stangen durch kraftschlüssige Schnappverbindungen oder durch Klemmstifte fixiert sind. Zentral befindet sich eine Aussparung, in die das optische Bauelement eingesetzt wird.

Zudem ist aus der Schrift DE 30 08 195 ein optischer Tisch mit einer Grundplatte und einer darauf befindlichen Arbeitsfläche mit Nuten beschrieben. Die Nuten sind so angeordnet, daß auf der Arbeitsfläche Objekte mit Spannelementen fixiert und gegeneinander justiert werden können.

Derartige Aufbauten sind meist sehr groß und für den Einbau in andere Geräte ungeeignet. Insbesondere werden in der optischen Nachrichtentechnik miniaturisierte optische Systeme benötigt, die sich in einer Umgebung aus elektronischen Bauteilen befinden und mit derselben Aufbau- und Verbindungstechnik herstellen lassen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine optische Bank anzugeben, bei der miniaturisierte optische Bauelemente gegeneinander justiert angeordnet sind und die in aufbau- und verbindungstechnische Verfahren der Elektrotechnik eingebunden werden kann.

Die Erfindung wird in Bezug auf die mikrooptische Bank durch die Merkmale des Patentanspruchs I wiedergegeben. Die weiteren Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.

Der Bausatz zum Aufbau einer mikrooptischen Bank besteht aus einer Leiterkarte und Halterungen auf denen miniaturisierte optische Bauelemente befestigt sind. Die Halterungen zur Befestigung der optischen Bauelemente sind mit Stiften versehen, deren Abstand an die Bohrungen der Leiterkarte angepaßt sind. Die Bohrungen sind bevorzugt in einem Standardraster von 1/10 Zoll angeordnet, wobei der Abstand der Stifte dem einfachen Abstand oder dem ganzzahligen Vielfachen des Abstandes der Bohrungen auf der Leiterplatte entspricht. Die Halterungen sind gegebenenfalls mit den Stiften als kostengünstige Spritzgußteile ausgebildet.

In die Halterungen eingepaßte optische Bauelemente sind optoelektronische Komponenten (LEDs, Laserdioden) oder Prismen, Linsen, Spiegel, Strahlteiler usw. Dabei können optoelektronische Komponenten über Leiterbahnen gegebenenfalls von der Vorder- oder Rückseite angeschlossen sein. Für elektrische Anschlüsse sind die Stifte jedoch auch als Lötfahnen ausgebildet.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich mit derselben Aufbau- und Verbindungstechnik, wie beispielsweise der automatischen Leiterplattenbestückung, elektronische Bauteile und optische Bauteile miteinander kombinieren lassen und damit miniaturisierte optische/elektronische Systeme in der optischen Nachrichtentechnik in einfacher Weise realisierbar sind. Ein weiterer Vorteil ist neben der großen Variationsmöglichkeit beim Aufbau von Systemen, daß sich der Platzbedarf im Vergleich zu bestehenden Anordnungen auf ca. 1/100 der sonst benötigten Fläche reduziert. So eröffnen sich neue Perspektiven der optoelektronischen Integration.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von vorteilhaften Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen in den folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Leiterkarte mit optischen Bauelementen und Leiterbahnen,

Fig. 2 Halterung mit Stiften und optischem Bauelement,

Fig. 3 Halterung mit Aussparung zum Einsatz eines optischen Bauelements,

Fig. 4 Halterung mit integrierter optischer Linse.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird ein optisches System abgebildet, das aus einer Leiterkarte 1 mit darauf fixierten optischen Bauelementen besteht. Dabei sind die optischen Bauelemente 3 in Halterungen 2 eingebracht. Die ganze Anordnung ist mit Stiften 4 versehen, die in die Bohrungen 5 der Leiterkarte 1 eingesteckt werden. Sollten bei aktiven optischen Bauelementen 31 elektrische Zuleitungen benötigt werden, sind die Stifte 4 als Lötfahnen ausgebildet, die über Leiterbahnen 6 angeschlossen sind.

Fig. 2 zeigt eine Variante bei der die Halterung 2 als ebenes Plättchen ausgebildet ist, auf dem ein Prisma 32 als optisches Bauelement aufgeklebt ist. Die an der Halterung 2 angebrachten Stifte 4 verjüngen sich zur Spitze hin um eine präzise Führung beim Einstecken in die Leiterkarte zu gewährleisten.

Fig. 3 zeigt eine Halterung 2, die aus einem ebenen Plättchen besteht, auf das eine quadratische Aufnahme mit kreisförmiger Aussparung aufsitzt, und die mittels Spritzgußverfahren in einem Stück hergestellt ist. In die Aussparung wird ein optisches Bauelement der gewünschten Funktionalität eingesetzt.

Bei einigen optischen Bauelementen, wie beispielsweise Linsen 33 (Fig. 4), können diese sogar komplett mit der Halterung 2 und Führungsstiften 4 als kostengünstige Spritzgußteil in einem Stück hergestellt werden.

In den meisten optischen Systeme in der Nachrichtentechnik benötigt man nur einfache, kleine und wenige Komponenten. Der Platzbedarf ist gering, typischerweise weniger als ein Viertel einer standardisierten Leiterkarte (5×8cm). Bei dieser Dimension ist die Steifheit einer Leiterkarte 1 für optische Systeme ausreichend. Auf die beschriebene Weise wird die Leiterplatte 1 als optischer Tisch benutzt, der mit einem Lochraster versehen wird, bei dem der Lochabstand bevorzugt 1/10 Zoll beträgt. Durch die lithographische Strukturierung der Leiterplatte 1 ist die Position der optischen Bauelemente 3 mit großer Genauigkeit vorgegeben, wodurch eine Justage der Bauteile entbehrlich wird. So können die optischen Bauelemente 3 im gleichen Bestückungsautomaten wie die elektronischen Bauteile verarbeitet werden, wodurch ein direkter Anschluß an die elektronische Erzeugung und Verarbeitung optischer Signale gewährleistet ist.

Beispielsweise kann dadurch die Fokussierung eines parallelen Lichtbündels (Laserstrahl) auf einen Detektor mit kleiner Fläche in der Weise realisiert werden, indem der Detektor und die Linse in entsprechenden Haltern für die Leiterplattenmontage verwendet werden. Dies hat den besonderen Vorteil, daß der Anwender unter verschiedenen Detektoren und Linsen die für ihn optimale Lösung auswählen kann, ohne eine spezielle Halterung entwerfen zu müssen.

Claims (8)

1. Bausatz zum Aufbau einer mikrooptischen Bank, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Leiterkarte (1) Halterungen (2) mit miniaturisierten optischen Bauelementen (3) befestigt sind.

2. Mikrooptische Bank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (2) zur Befestigung optischer Bauelemente (3) mit Stiften (4) versehen sind, deren Abstand (41) an Bohrungen (5) in der Leiterkarte (1) angepaßt sind.

3. Mikrooptische Bank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (41) der Stifte (4) dem einfachen Abstand oder dem ganzzahligen Vielfachen des Abstandes der Bohrungen (5) auf der Leiterplatte (1) entspricht.

4. Mikrooptische Bank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (4) als Lötfahnen ausgebildet sind.

5. Mikrooptische Bank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (5) in der Leiterkarte (1) in einem Standardraster, bevorzugt von 1/10 Zoll oder 1/20 Zoll angeordnet sind.

6. Mikrooptische Bank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Bauelemente (3) optoelektronische Komponenten (31) oder Prismen (32), Linsen (33), Spiegel, Strahlteiler usw. sind.

7. Mikrooptische Bank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektronischen Komponenten (31) über Leiterbahnen (6) gegebenenfalls von der Vorder- oder Rückseite angeschlossen sind.

8. Mikrooptische Bank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (2) gegebenenfalls mit den Stiften (4) als Spritzgußteile ausgebildet sind.