DE3705408C1 - Device for optically coupling an element which emits light to an element which receives light - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Koppeln eines Licht abstrahlenden Elementes mit einem Licht aufnehmenden Element, die beide in einem Gehäuse und zwar in einem das Gehäuse durchziehenden Kanal angeordnet sind, durch den sich das Licht von einem zum andern optischen Element ausbreitet, wobei in dem Kanal zwischen den beiden optischen Elementen in einer Hülse mindestens ein optischer Kollimator angeordnet ist und mindestens eines der beiden optischen Elemente in einer Aufnahme untergebracht ist, die eine laterale Ausrichtung bezüglich der Hauptstrahlausbreitungsrichtung zuläßt.

Eine derartige als Steckverbinder ausgebildete Vorrichtung ist aus der DE 27 27 177 A1 bekannt. Diese Vorrichtung sieht nur eine laterale Justierung eines Sende- bzw. Empfangselementes vor. Und zwar ist dazu die das Sende- bzw. Empfangselement enthaltende Aufnahme auf einer Bezugsebene an der zwei Kollimatoren aufnehmenden Hülse lateral verschiebbar gelagert.

Aus der DE 34 13 749 A1 ist ebenfalls eine Vorrichtung zum optischen Koppeln eines Halbleiterlasers mit einem Lichtwellenleiter bekannt. Dabei ist der Halbleiterlaser in einem ersten Gehäuseteil untergebracht, und getrennt davon sind in einem zweiten Gehäuseteil der Lichtwellenleiter und ein optischer Kollimator angeordnet. Bevor beide Gehäuseteile miteinander fixiert werden, wird ein Gehäuseteil gegenüber dem anderen feststehenden Gehäuseteil so in axialer, horizontaler, vertikaler und rotationssymmetrischer Richtung verschoben, daß ein Maximum an Licht vom Halbleiterlaser in den Lichtwellenleiter überkoppelt.

Bei einer ähnlichen aus der EP-A-01 34 425 hervorgehenden Vorrichtung zum optischen Koppeln eines Licht abstrahlenden Elementes mit einem Licht aufnehmenden Element sind keine Mittel vorgesehen, mit denen die beiden Elemente auf größtmögliche Lichtüberkopplung justiert werden können.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die es mit einfachen Mitteln ermöglicht, zwischen einem Licht aussendenden Element und einem Licht empfangenden Element eine Lichtüberkopplung mit möglichst geringen Verlusten herzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteran­ sprüchen hervor.

Mit der Vorrichtung der Erfindung ist es beispielsweise mög­ lich, zwischen einer Lichtleitfaser und einem Laser, der aus Gründen der Kostenersparnis nicht mit sehr enger Toleranz justiert in einer hermetisch abgedichteten Aufnahme angeord­ net ist, eine Kopplung mit geringer Dämpfung herzustellen.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert.

Gemäß der in der Figur gezeigten Ausführung wird das von ei­ nem Laser 1 abgestrahlte Licht in die Stirnfläche eines Lichtwellenleiters 2 eingekoppelt. Die Lichteinkopplung in den Lichtwellenleiter ist besonders problematisch, wenn die­ ser eine Monomodefaser ist mit extrem kleinem Querschnitt. Um auch bei Verwendung einer Monomodefaser einen möglichst großen Koppelwirkungsgrad zu erreichen, dient eine Vorrich­ tung wie sie die Figur zeigt.

Diese Vorrichtung besitzt ein Gehäuse 3, in das ein durchge­ hender runder Kanal 4 eingelassen ist. In dem Kanal 4 ist an einem Ende eine den Laser 1 tragende Aufnahme 5 angeordnet, und vom anderen Ende her ist in den Kanal 4 ein den Lichtwel­ lenleiter 2 koaxial umschließender Steckerstift 6 einge­ setzt, dessen Querschnitt eng toleriert an den Kanalquer­ schnitt angepaßt ist.

Die Aufnahme 5, welche den Laser 1 hermetisch dicht ein­ schließt, besitzt an der dem Lichtwellenleiter 2 zugewandten Seite ein das vom Laser abgestrahlte Licht durchlassendes entspiegeltes Fenster 7. An der dem Fenster 7 gegenüberlie­ genden Seite hat die Aufnahme 5 einen Sockel 8 mit einer Ebene 9, die auf einer an der Gehäusestirnseite befindli­ chen, senkrecht zur Längsachse des Kanals 4 orientierten Be­ zugsebene 10 aufliegt. Derjenige Bereich 11 des Kanals 4, in den die Aufnahme 5 des Lasers 1 hineinreicht, hat einen größeren Querschnitt als die Aufnahme 5. Damit ist es mög­ lich, die mit ihrem Sockel 8 auf der Bezugsebene 10 des Ge­ häuses 3 aufliegende Aufnahme 5 lateral zur Hauptstrahlaus­ breitungsrichtung des Lasers 1 zu verschieben.

Zwischen der Aufnahme 5 für den Laser 1 und den im Stecker­ stift 6 liegenden Lichtwellenleiter ist im Kanal 4 ein opti­ scher Kollimator 12 - hier in Form einer Kugellinse - ange­ ordnet. Diese Kugellinse 12 ist in einer Hülse 13 fixiert, deren äußerer Querschnitt eng toleriert an den Querschnitt des Kanals 4 angepaßt ist, wobei die Hülse 13 in Richtung der Kanallängsachse verschoben werden kann. Zwei seitlich an der Hülse 13 angeformte, diametral einander gegenüberstehen­ de Ansätze 14 und 15, die durch zwei langgestreckte Öffnungen 16 und 17 in der Gehäusewand nach außen ragen, bieten eine Handhabe für eine Verschiebung der Hülse 13 im Kanal 4.

Mit der Möglichkeit den Laser 1 lateral und der Möglichkeit die Kugellinie 12 axial zur Hauptstrahlausbreitungsrichtung zu verschieben läßt sich selbst bei großzügigen Justiertole­ ranzen für den Laser 1 und den Lichtwellenleiter 2 das von dem Laser 1 abgestrahlte Licht über den optischen Kollimator 12 sehr verlustarm in den Lichtwellenleiter 2 einkoppeln. Die Justierverschiebungen der Aufnahme 5 und der Hülse 13 können z. B. automatisch von Manipulatoren vorgenommen wer­ den, die in Abhängigkeit von der in den Lichtwellenleiter 2 eingekoppelten Lichtleistung gesteuert werden.

Nachdem die laterale Justierung der Aufnahme 5 des Lasers 1 und die axiale Justierung der den Kollimator 12 tragenden Hülse 13 erfolgt ist, wird der Sockel 8 der Aufnahme 5 auf der Bezugsfläche 10 des Gehäuses 3 und die Hülse 13 an der Wand des Kanals 4 durch Kleben, Löten oder Schweißen fixiert. Dabei ist insbesondere beim Schweißen darauf zu achten, daß sich durch die Wärmeeinwirkung die Aufnahme 5 und die Hülse 13 nicht wieder dejustieren. Das läßt sich dadurch vermeiden, daß jeweils an Punkten geschweißt wird, die bzgl. der Längs­ achse der Aufnahme 5 bzw. der Hülse 13 symmetrisch liegen. So sind, wie die Figur zeigt, in dem Sockel 8 der Aufnahme 5 zwei einander gegenüberliegende Sacklöcher 18, 19 eingelas­ sen, in denen z. B. durch Laserschweißen eine partielle Ver­ schmelzung des Sockelmaterials mit dem Gehäusematerial her­ beigeführt wird. Ebenso sind für eine Verschweißung der Hülse 13 mit dem Gehäuse 3 zwei einander gegenüberliegende Sacklö­ cher 20 und 21 in der den Kanal 4 begrenzenden Gehäusewand vorgesehen.

Die vorangehend beschriebene, in der Zeichnung dargestellte Koppelvorrichtung ist gleichzeitig als lösbarer Steckverbin­ der für den mit dem Laser 1 gekoppeltenLichtwellenleiter 2 ausgebildet. Damit auch bei wiederholtem Einsetzen des Stecker­ stiftes 6 in den Gehäusekanal 4 der Lichtwellenleiter mit seiner Stirnfläche jedesmal wieder in dem Fokussierpunkt des Kollimotors 12 endet, ist der Steckerstift mit einem am Ge­ häuse 3 anstoßenden Anschlag 22 versehen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch ein opti­ sches Empfangselement (Fotodiode) mit einem Lichtwellenleiter oder zwei Lichtwellenleiter miteinander optisch gekoppelt werden.

Die Verwendung einer solchen Vorrichtung bietet sich an z. B. für Lasermodule mit Einschubsteckverbindungen oder auch für Wellenlängenmultiplexer, in denen mehrere Lichtwellenleiter miteinander oder mit elektrooptischen Sende- oder Empfangs­ elementen gekoppelt werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum optischen Koppeln eines Licht abstrahlenden Elementes mit einem Licht aufnehmenden Element, die beide in einem Gehäuse und zwar in einem das Gehäuse durchziehenden Kanal angeordnet sind, durch den sich das Licht von einem zum andern optischen Element ausbreitet, wobei in dem Kanal zwischen den beiden optischen Elementen in einer Hülse mindestens ein optischer Kollimator angeordnet ist und mindestens eines der beiden optischen Elemente in einer Aufnahme untergebracht ist, die eine laterale Ausrichtung bezüglich der Hauptstrahlausbreitungsrichtung zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (5) für das optische Element (1) mit einer an ihr vorhandenen Ebene (9) auf einer Bezugsebene (10) am Gehäuse (3) lateral zur Hauptstrahlausbreitungsrichtung verschiebbar aufliegt und daß die den Kollimator (12) aufnehmende Hülse (13) derart verschiebbar gelagert ist, daß der optische Kollimator (12) entlang der Hauptstrahlausbreitungsrichtung bewegt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden optischen Elemente (1, 2) ein Lichtwellen­ leiter (2) und das andere optische Element ein elektroop­ tisches Sende- oder Empfangselement (1) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das elektrooptische Sende- oder Empfangselement (1) in seiner Aufnahme (5) hermetisch dicht eingeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den optischen Kollimator (12) aufnehmende Hülse (13) mindestens einen seitlichen Ansatz (14, 15) aufweist, der durch eine im Gehäuse (3) eingelassene Öffnung (16, 17) nach außen ragt und damit eine Handhabe bietet für die axiale Verschiebung der in den Kanal (4) eingepaßten Hülse (13).