DE4021434C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein zusammengesetztes optisches
Modul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Dieses wird beispielsweise in einem optischen
Kommunikationssystem verwendet.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt eines typischen
bekannten optischen Halbleitermoduls. Ein Auf
nahmeteil 1 ist mit einem Außengewinde 2 versehen.
Dieses steht in Eingriff mit einem Innengewinde 5
in einer Verbindungsmutter 4, die einen optischen
Verbindungsstecker 3 darstellt. Das Aufnahmeteil 1
ist mit einer sich längs der Mittelachse er
streckenden Bohrung 6 ausgebildet, die zur Auf
nahme einer ringförmigen Zwinge 8 dient, in der
eine optische Faser 7 gehalten wird. Das Aufnahme
teil 1 besitzt eine Wand 9, die die Tiefe, bis
zu der die Zwinge 8 eingeführt werden kann,
begrenzt, sowie eine Lichtdurchlaßöffnung 10.
Eine Stablinse 11 ist in eine im Aufnahmeteil 1
ausgebildete Bohrung 12 eingesetzt und mittels
einer Schraube 13 befestigt. Ein Halteteil 14
ist in einer Verbindungsebene 16 zum Beispiel
durch Schweißen am Aufnahmeteil 1 befestigt.
Es ist festzustellen, daß, wenn die Stablinse 11
und das Halteteil 14 befestigt sind, die
Position der Stablinse 11 in der gleichen Richtung
wie die optische Achse der Faser 7 eingestellt
werden muß; und die Position des Halteteils 14
muß in einer zur optischen Achse der Faser 7
senkrechten Richtung eingestellt werden. Die
Positionseinstellung wird durch Veränderung der
Feststellkraft der Schraube 13 bewirkt.
Die Funktionsweise des beschriebenen Moduls wird
nun erläutert. Die Zwinge 8 wird in die Bohrung 6
eingesetzt, und das Innengewinde 5 wird mit dem
Außengewinde 2 in Eingriff gebracht, wodurch der
optische Verbindungsstecker 3 auf das Aufnahmeteil 1
aufgesetzt ist. Somit wird Licht, das vom Halbleiter
element 15 ausgeht, durch die Stablinse 11 fokussiert,
um in die in der Zwinge 8 gehaltene
optische Faser 7 einzutreten, wodurch die optische
Kopplung erhalten wird.
Der bekannte optische Halbleitermodul hat jedoch
die folgenden Nachteile:
Zur Einstellung der Position der Stablinse 11
in Richtung der optischen Achse der Faser 7
wird jedesmal die Stablinse 11 um einen kleinen
Betrag bewegt, und es ist notwendig, das Aufnahme
teil 1 zur Montage von einer Festspannvorrichtung
abzunehmen und die Schraube 3 wieder anzuziehen.
Das bekannte Modul ist somit
im Betrieb aufwendiger.
Es ist besonders schwierig, die jeweiligen optischen
Achsen des optischen Halbleiterelements 15 und der
Stablinse 11 gegeneinander auszurichten, und es ist
sehr wahrscheinlich, daß während der Befestigung des
Halteteils 14 am Aufnahmeteil 1
ein Achsversatz auf
tritt. Diese wird von der Stablinse 11 verstärkt. Das
aus der Stablinse 11 austretende Licht weicht bereits
bei geringstem Versatz von der optischen Achse der
Faser 7 ab und es kann nicht gewährleistet werden,
daß ständig der größte Teil des vom lichtemittieren
den Element abgestrahlten Lichtes übertragen wird.
In der DE-PS 37 28 688 ist ein ähnliches optisches
System beschrieben, das ebenfalls aus mehreren auf
einer gemeinsamen optischen Achse justierbaren Teil
systemen zusammengesetzt ist. Hierbei ist eine Laser
diode in einer Fassung aufgenommen, die auf ein Ju
stierelement aufgeschoben werden kann, vorhanden. Das
Justierelement ist im zusammengesetzten Zustand des
Systems zwischen eine weitere das Linsensystem auf
nehmende Fassung und die erste Fassung gesetzt.
Die Fassung, die die Laserdiode trägt, weist an ihrer
in Richtung des Linsensystems weisenden Seite drei
Arme, die auf die äußere Mantelfläche des Justierele
mentes aufschiebbar sind, auf. Hierbei wird die opti
sche Achse der Laserdiode zur Mittenachse des
Justierelementes ausgerichtet. Dabei werden bereits
hohe Anforderungen an die Positionsgenauigkeit der
beiden Teile zueinander und der Fertigungsgenauigkeit
der entsprechenden Fassung und des Justierelementes
gestellt. Hinzu kommt, daß gleiche Anforderungen an
die Ausrichtung der zweiten Fassung zum Justierele
ment und die Fertigungsgenauigkeiten erfüllt sein
müssen.
Bereits bei geringsten Fehlern, die einen Versatz
bzgl. der optischen Achsen zwischen Laserdiode, Lin
sensystem und dem optischen Leiter hervorrufen, tre
ten große Übertragungsverluste auf. Dies kann z. B.
auch durch mechanische Beschädigung oder Verzug der
Verbindung der drei Arme der die Laserdiode aufneh
menden Fassung und dem Justierelement auftreten, de
ren Stabilität begrenzt ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
zusammengesetztes optisches Modul zu schaffen, bei
dem eine Positionseinstellung der Stablinse nicht
erforderlich ist, das Aufnahmeteil nur einmal an der
Festspannvorrichtung angebracht werden muß, wodurch
die Effektivität verbessert und bei dem der Versatz
der optischen Achsen minimiert wird, so daß die Über
tragungsqualität ständig eingehalten wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn
zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale
gelöst.
Die Erfindung betrifft somit ein zusammengesetztes
optisches Modul, das mit einem optischen Leiter ver
bunden ist, um Laserlicht von einem lichtemittieren
den Halbleiterelement in den optischen Leiter zu füh
ren.
Ein Halbleiterelement ist in einem Halteteil aufge
nommen, und zu einem Gehäuse, welches als Träger ei
ner Stablinse dient, justierbar. Die beiden Elemente,
Halteteil und Gehäuse werden dabei mittels eines Paß
eingriffs, durch Ineinandergreifen eines inneren und
entsprechend äußeren Zylinders, des jeweiligen Ele
mentes, ausgerichtet. Zur Ausrichtung der optischen
Achsen, des lichtemittierenden Halbleiterelementes,
der Stablinse und des optischen Leiter, so daß diese
zusammenfallen, wird außerdem das Verbindungsteil
durch relatives Verschieben gegenüber dem Gehäuse,
entlang seiner zu diesem weisenden Gleitfläche, posi
tioniert. Die Gleitfläche ist dabei senkrecht zur
optischen Achse ausgerichtet. Nach abgeschlossener
Justierung stimmen die optischen Achsen überein und
das aus dem lichtemittierenden Halbleiterelement aus
tretende Licht tritt fokussiert aus der Stablinse in
den optischen Leiter ein.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Modul werden nach
Abschluß der Justierung, wenn die äußeren und inneren
Zylinder von Halteteil und Gehäuse gleitend in Ein
griff gebracht wurden, und Gehäuse und Verbindungs
teil durch entsprechendes Verschieben senkrecht zur
optischen Achse ausgerichtet sind, das Halteteil mit
dem Gehäuse und dieses mit dem Verbindungsteil fest
verbunden.
Es ist daher möglich, das optische Modul so zusam
menzusetzen, daß eine optimale optische Kopplung zwi
schen der optischen Faser und dem lichtemittierenden
Halbleiterelement erreicht wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in
den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
optischen Modul,
und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen
bekannten optischen Halbleitermodul.
In Fig. 1 entsprechen die mit den Bezugszeichen
1, 2, 6, 9 bis 11 und 15 versehenen Teile den
in gleicher Weise gekennzeichneten Teilen in Fig. 2.
Ein Gehäuse 17 enthält eine in einer Bohrung 18
befestigte Stablinse 11, und ein Halteteil 19
hält ein optisches Halbleiterelement 15. Zwischen
dem Gehäuse 17 und dem Halteteil 19 sind ein
äußerer Zylinder 20 und ein innerer Zylinder 21
vorgesehen, die gleitend nach Art einer Zylinder/
Kolben-Anordnung ineinandergreifen. Durch Anpassung
des äußeren Zylinders 20 an den inneren Zylinder 21
wird die optische Achse des Halbleiterelements 15
im Halteteil 19 mit der optischen Achse der Stab
linse 11 im Gehäuse 17 ausgerichtet. So ist es
möglich, die Ausrichtung der jeweiligen optischen
Achsen des Halbleiterelements 15 und der Stablinse 11
einfach herzustellen, was bisher sehr schwierig
und mühsam war. Eine Gleitfläche 22 zwischen
dem Aufnahmeteil 1 und dem Gehäuse 17 schneidet
die optische Achse der Faser 7 senkrecht. Das Auf
nahmeteil 1 und das Gehäuse 17 werden an der
Gleitfläche 22 relativ zueinander ausgerichtet,
so daß Licht aus der Stablinse 11 in die optische Faser
7 eintritt.
Nachdem das Halteteil 19 in das Gehäuse 17 einge
paßt und die Position des Gehäuses 17 entlang der
Gleitfläche 22 eingestellt ist, um eine
optimale optische Kopplung zwischen der Faser 7
und dem Halbleiterelement 15 zu erreichen, werden
das Gehäuse 17 und das Halteteil 19 mittels
eines Laserstrahls α,
und das Aufnahmeteil 1 und das Gehäuse 17
in gleicher Weise mittels eines Laserstrahls β fest
miteinander verschweißt. Dabei werden die Schweiß
bereiche 23 und 24 gebildet.
In dem vorbeschriebenen optischen Modul
ist der Verbindungsstecker 3 in das
Aufnahmeteil 1 eingepaßt. Somit wird vom optischen
Halbleiterelement 15 emittiertes Licht durch die
Stablinse 11 kondensiert und tritt in die in
der Zwinge 8 gehaltene optische Faser 7 ein,
wodurch die optische Kopplung erhalten wird.
Wie vorbeschrieben ist, werden das Gehäuse 17 und
das Halteteil 19 mittels eines Laserstrahls miteinander
verbunden, nachdem eine Positionseinstellung in
Richtung der optischen Achse der optischen Faser 7
durch den Gleiteingriff des inneren und des äußeren
Zylinders 20, 21 am Halteteil 19 bzw. Gehäuse 17 erreicht wurde.
Das Aufnahmeteil und das Gehäuse werden mittels
eines Laserstrahls miteinander verbunden, nachdem
eine Positionseinstellung in einer Richtung
senkrecht zur optischen Achse der optischen Faser entlang
der Gleitfläche zwischen dem Aufnahmeteil
und dem Gehäuse bewirkt wurde. Es ist daher möglich,
das optische Modul innerhalb einer extrem
kurzen Zeitspanne zusammenzusetzen. Selbst wenn
eine sehr kleine Winkelversetzung während der
Befestigung des Gehäuses am Aufnahmeteil auftritt,
besteht nicht die Gefahr, daß das Ausgangslicht
der Stablinse 11 in einem größeren Maß von der
optischen Achse der optischen Faser abweicht.
Dadurch kann die gewünschte Wirkungsweise ständig
erhalten werden.
Claims (2)
1. Aus relativ zueinander, auf einer gemeinsamen
optischen Achse justierbaren Teilanordnungen
zusammengesetztes optisches Modul, bestehend aus
einem ein lichtemittierendes Halbleiterelement
(15) aufnehmenden Halteteil (19), einer sich
stirnseitig daran anschließenden, von einem Ge
häuse (17) aufgenommenen kolliminierenden Lin
senanordnung (11) und einem Anschlußteil (1),
wobei Gleitflächen zwischen den Teilanordnungen
mindestens drei Freiheitsgrade für seine
Justierbarkeit vorgeben,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine senkrecht zur optischen Achse liegende
Gleitfläche (22) zwischen dem Verbindungsteil
(1) und dem Linsengehäuse (17) vorgesehen ist,
wobei die als Stablinse ausgebildete Linsenan
ordnung unverschiebbar fixiert ist, und
daß in Richtung der optischen Achse liegende
Gleitflächen zur Fokussierung des von dem Halb
leiterelement (15) emittierten Lichtes auf einen
optischen Leiter (7) durch ineinandergreifende
innere und äußere Zylinder (20, 21) vorgegeben
sind, die die stirnseitigen Enden des Gehäuses
(17) und des Halteteiles (19) bilden.
2. Halbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen
dem Halteteil (19) und dem Gehäuse (17)
und die Verbindung zwischen dem Gehäuse (17)
und dem Verbindungsteil (1) durch Laserstrahlen
hergestellte Schweißverbindungen sind.
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