DE4021434C2 - - Google Patents

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.