DE69619408T2

DE69619408T2 - Eine justiervorrichtung zum genauen ausrichten einer optischen faser und ein hiermit zusammenhängendes herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69619408T2
Application number: DE69619408T
Authority: DE
Inventors: M. Haake
Original assignee: McDonnell Douglas Corp
Current assignee: McDonnell Douglas Corp
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2016-09-21
Also published as: EP0927375B1; US5881198A; DE69619408D1; EP0927375A1; WO1998012587A1; AU7116396A; JP2001502067A

Description

Die Regierung der Vereinigten Staaten besitzt Rechte an dieser Erfindung gemäß einem Vertrag, der von dem für das Militär zuständigen Ministerium bzw. Amt zugesprochen ist.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren und Vorrichtungen zum steuerbaren Positionieren einer optischen Faser und insbesondere auf eine Justiervorrichtung zum genauen Ausrichten einer optischen Faser mit einer optischen Einrichtung und auf ein zugehöriges Herstellungsverfahren.

Hintergrund der Erfindung

Es ist häufig wünschenswert, optische Fasern mit einer elektrooptischen Einrichtung, wie z. B. mit einer Laserdiode, auszurichten. Eine solche Ausrichtung ist besonders wünschenswert, um den Prozentsatz an Licht zu maximieren, der von der Lichtquelle oder elektrooptischen Einrichtung zur optischen Faser angekoppelt bzw. verbunden ist, und um dadurch die Übertragungseffizienz der optischen Signale zu erhöhen. Jedoch wird die Ausrichtung optischer Fasern kompliziert durch die relativ kleinen Abmessungen sowohl des Wellenleiters aus optischen Fasern, wie beispielsweise eine optische Einmodenfaser, die z. B. einen lichtübertragenden Kerndurchmesser von ungefähr 2-10 Mikrometern aufweisen kann, als auch der Lichtquelle, die ungefähr dieselbe Abmessung aufweist.
Die Ausrichtung einer optischen Faser wird weiter kompliziert, da eine optische Faser im allgemeinen sechs Freiheitsgrade aufweist, von denen jeder separat ausgerichtet werden muß. Insbesondere muß eine optische Faser im allgemeinen in drei Translationsrichtungen, i. e. in die X-, Y- und Z-Richtungen, und in drei Rotationsrichtungen, i. e. ΘX, ΘY und ΘZ, ausgerichtet werden. Zudem wird die Ausrichtung von optischen Fasern für Polarisationsbewahrung oder Polarisationsaufrechterhaltung kompliziert durch die Notwendigkeit, die Polarisationsachse der optischen Fasern in Ausrichtung mit der des polarisierten optischen Systems zu halten.
Trotz dieser Schwierigkeiten sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um eine einzelne optische Faser mit einer Vielfalt von elektrooptischen Geräten auszurichten. Siehe beispielsweise US-Patent Nr. 4,955,683, das am 11. September 1992 an Nobuo Shiga et al erteilt wurde und auf Sumitomo Electric Industries, Ltd. übertragen ist; US-Patent Nr. 4,798,439, das am 17. Januar 1989 an Keith Preston erteilt wurde und auf British Telecommunications, PLC übertragen ist; US-Patent Nr. 4,741,796, das am 3. Mai 1988 an Hans Althaus et al erteilt wurde und auf die Siemens Aktiengesellschaft übertragen ist; US-Patent Nr. 4,702,547, das am 27. Oktober 1987 an R. Scott Enochs erteilt wurde und auf Tektronix, Inc. übertragen ist; britische Patentanmeldung GB 2,128,768, die am 2. Mai 1984 veröffentlicht wurde und auf Hitachi Ltd. übertragen ist; und britische Patentanmeldung GB 2,146,841, die am 24. April 1985 veröffentlicht wurde und auf Hitachi Ltd. übertragen ist; sowie EP-A-0 187 418.
Wie durch diese Patente gezeigt und Fachleuten bekannt ist, können individuelle metallisierte optische Fasern an eine Trageinrichtung gelötet werden. Um die optische Faser zu positionieren, wird das Lötmittel, das die metallisierte optische Faser mit der Trageinrichtung verbindet, allgemein auf eine Temperatur oberhalb der vorbestimmten Schmelztemperatur des Lötmittels erwärmt. Danach kann die optische Faser bewegt werden und sobald die optische Faser richtig positioniert ist, kann man das Lötmittel abkühlen und wieder verfestigen lassen, um die Position der optischen Faser relativ zu der Trageinrichtung und, wichtiger, zu einer Lichtquelle zu fixieren. Diese Systeme benötigen üblicherweise jedoch einige Mittel, wie zum Beispiel Lötmittel, zum Halten einer optischen Faser in ihrer Lage, nachdem die optische Faser in einem separaten Ausrichteprozeß positioniert worden ist, wobei diese Mittel von den Mitteln zum Halten der optischen Faser in ihrer Position verschieden sind.
Insbesondere beschreibt das US-Patent Nr. 4,798,439 von Keith Preston (nachfolgend das "'439-Patent") eine optische Baugruppe und ein zugehöriges Verfahren zum Montieren optischer Komponenten, wie beispielsweise einer optischen Faser, auf einem Substrat. Gemäß dem '439-Patent wird eine optische Faser in eine Lötmittelschicht abgesenkt, beispielsweise in einen Lötmittel-Vorformling oder in eine Lötmittelpaste, die auf einer Unterbefestigungsbaugruppe aufgebracht worden ist. Danach wird ein Heizelement in Kontakt mit dem Lötmittel abgesenkt, um das Lötmittel um die optische Faser herum örtlich zu schmelzen, so daß die optische Faser darin befestigt werden kann. Während des Befestigungsprozesses, wird ein erstes Ende der optischen Faser positioniert, um den Ausgang eines Lasers aufzunehmen, ebenfalls beispielsweise auf der Unterbefestigungsbaugruppe befestigt. Durch Positionieren der optischen Faser so, daß das Leistungsniveau der Lichtübertragung durch die optische Faser hindurch maximiert wird, wird die optische Faser mit dem Laser geeignet ausgerichtet. Sobald die Ausrichtung erfolgt ist, wird das Heizelement abgekühlt, um das Lötmittel verfestigen zu lassen und die optische Faser an der Unterbefestigungsbaugruppe zu fixieren.
Ein weiteres Verfahren zum Positionieren einer optischen Faser wird im US-Patent Nr. 4,741,796 von Hans Althaus et al (nachfolgend das "'796-Patent") beschrieben. Insbesondere beschreibt das '796-Patent ein Verfahren zum Ausrichten einer optischen Faser mit einer Laserdiode. Gemäß diesem Verfahren wird ein elektrisch leitender Körper, in dem eine Nut ausgebildet ist, mit einem Grundteil verbunden. Eine optische Faser durchläuft die Nut und ist mit dem elektrisch leitenden Körper mittels eines Verbindungsmittels verbunden. Durch Induzieren eines Stromflusses durch den elektrisch leitenden Körper hindurch wird die Temperatur des elektrisch leitenden Körpers so erhöht, daß die optische Faser innerhalb des Verbindungsmittels positionierbar ist. Nach dem richtigen Positionieren der optischen Faser relativ zu der Laserdiode wird der Stromfluß gestoppt, um das Verbindungsmittel abzukühlen und zu verfestigen, wodurch die Position der optischen Faser fixiert wird.
Obwohl die oben beschriebenen Ausrichtungs- und Verbindungssysteme eine individuelle optische Faser steuerbar positionieren können, kann die Wärme, die benötigt wird, um das Positionieren einer optischen Faser zu ermöglichen, die Position oder Ausrichtung benachbarter optischer Fasern häufig nachteilig beeinflussen, wodurch die Ausrichtung der benachbarten optischen Fasern verstellt wird. Außerdem sind diese Justier- und Verbindungssysteme und -verfahren, wie z. B. die durch das '439-Patent und das '796-Patent offenbarten Systeme, im allgemeinen relativ arbeitsaufwendig und zeitintensiv, insbesondere in Fällen, in denen eine Reihe von optischen Fasern individuell ausgerichtet werden muß.
Dementsprechend sind einige kommerzielle Ausrichtungssysteme entwickelt worden, um eine optoelektronische Einrichtung, wie z. B. eine Laserdiode, automatisch mit einer optischen Faser zu verbinden oder an diese anzuschließen. Beispielsweise hat Melles Griot ein System zum genauen Ausrichten optischer Fasern mit anderen optischen Komponenten entwickelt. Wie jedoch Fachleuten bekannt ist, weist das Ausrichtungssystem von Melles Griot allgemein eine Vielfalt von relativ komplexen und kostenintensiven Komponenten auf, die die Herstellungskosten zum Produzieren solcher genau ausgerichteter optischer Einrichtungen signifikant erhöhen. Außerdem muß, sobald die optische Faser durch ein Ausrichtungssystem von Melles Griot ausgerichtet worden ist, die optische Faser im allgemeinen mit separaten Verbindungsmitteln verbunden werden, wie z. B. mit einem Lötmittel, wie in den vorstehenden Patenten beschrieben.
Eine weitere Einrichtung zum Positionieren von optischen Fasern wird von der veröffentlichten europäischen Anmeldung Nr. 0 187 418 beschrieben, die nun in den Vereinigten Staaten als US-Patent Nr. 4,721,354 an H. Kaspar et al erteilt wurde. Das '354-Patent von Kaspar beschreibt eine Einrichtung zum Positionieren einer optischen Faser, die drei Paare von elektromechanischen Ablenk- bzw. Deflektorelementen aufweist, die jeweils wie ein Paar Blattfedern angeordnet sind. Üblicherweise sind die elektromechanischen Deflektoren aus bilaminarem Keramik gebildet. Durch Anlegen einer geeigneten Spannung an die Deflektoren werden sich die Deflektoren in eine vorbestimmte Verschieberichtung bewegen. Da die Deflektoren betätigbar mit einem Stift verbunden sind, der eine jeweilige optische Faser hält, bewegt das Bewegen der Deflektoren auch die optische Faser.
Eine besondere Anwendung, die ein genaues Ausrichten einer oder mehrerer optischer Fasern erfordert, umfaßt faseroptische Anschlußstücke. Faseroptische Anschlußstücke werden üblicherweise eingesetzt, um eine oder mehrere optische Fasern mit einer Vielfalt von optischen Einrichtungen oder mit anderen optischen Fasern auszurichten und an diese anzuschließen. Beispielsweise können faseroptische Anschlußstücke an Endabschnitten eines Paars faseroptischer Kabel befestigt sein, von denen jedes eine Anzahl optischer Fasern aufweist. Die optischen Fasern der faseroptischen Kabel können z. B. Daten oder Steuersignale zwischen verschiedenen entfernt angeordneten Einrichtungen, wie beispielsweise Sensoren oder Aktuatoren, und einem zentralen Steuercomputer übertragen, wie z. B. einer Flugsteuereinrichtung eines Flugzeuges. Die faseroptischen Anschlußstücke können dann so miteinander verbunden sein, daß die optischen Fasern eines ersten faseroptischen Kabels mit den optischen Fasern eines zweiten faseroptischen Kabels ausgerichtet sind.
Um Signale zwischen optischen Fasern effizient zu übertragen, müssen die faseroptischen Anschlußstücke die individuellen optischen Fasern genau ausrichten, so daß die dort hindurch übertragenen optischen Signale von Faser zu Faser effizient gekoppelt werden. Eine solche Ausrichtung ist insbesondere wesentlich beim Verbinden optischer Einmodenfasern, die mit dem lichtübertragenden Kern einer anderen optischen Einmodenfaser ähnlicher Größe genau ausgerichtet sein müssen, um optische Signale dort hindurch effizient zu übertragen.
Um optische Signale von Faser zu Faser effektiv zu koppeln, muß ein faseroptisches Anschlußstück die genaue Ausrichtung der individuellen optischen Fasern in einer vorgegebenen Weise beibehalten, so daß die optischen Fasern ausgerichtet bleiben, wenn das faseroptische Anschlußstück mit einem anderen faseroptischen Anschlußstück oder mit anderen Arten von optischen Einrichtungen aneinandergelegt bzw. verbunden wird. Deshalb sind eine Vielzahl von Verfahren, wie oben beschrieben, entwickelt worden, um individuelle optische Fasern auszurichten, bevor die optischen Fasern in dem faseroptischen Anschlußstück versiegelt bzw. abgedichtet werden. Da die faseroptischen Anschlußstücke üblicherweise eine Vielzahl von optischen Fasern enthalten, die alle genau ausgerichtet sein müssen, muß der Ausrichtungsprozeß im allgemeinen für jede optische Faser des faseroptischen Anschlußstückes vor dem hermetisch dichten Versiegeln des faseroptischen Anschlußstückes wiederholt werden. Wie oben beschrieben kann jedoch die Wärme, die benötigt wird, um das Positionieren einer optischen Faser zu ermöglichen, häufig die Position oder Ausrichtung benachbarter optischer Fasern nachteilig beeinflussen, wodurch Fehlausrichtungen der benachbarten optischen Fasern auftreten. Außerdem sind diese Ausrichtungs- und Verbindungssysteme und -verfahren im allgemeinen relativ arbeitsaufwendig und zeitintensiv, insbesondere in Fällen, in denen eine Reihe optischer Fasern innerhalb des kleinen Volumens eines optischen Einfaser-Anschlußstückes individuell ausgerichtet werden muß.
Insbesondere ist ein faseroptisches Anschlußstück von AT&T Bell Laboratories entwickelt worden und von R. J. Pimpinella beschrieben in einem Artikel mit der Überschrift "A New Type of Fiber Optic Connector Designed for Military Optical aackplanes", veröffentlicht in den Proceedings der 42. ECTC-Konferenz vom 18. bis 20. Mai 1992, Seiten A-6-1 bis A-6-5. Dieses faseroptische Anschlußstück weist ein Silizium-Grundteil auf, das eine v-Nut ausbildet. Eine optische Faser kann in der v-Nut positioniert werden, und eine Kugellinse kann nahe einem Endabschnitt der optischen Faser angeordnet werden, um eine Unterbaugruppe mit der optischen Faser zu bilden. Die eine optische Faser enthaltende Unterbaugruppe kann mit einer zweiten eine optische Faser enthaltenden Unterbaugruppe verbunden werden, die ebenfalls aus einer optischen Faser und einer Kugellinse besteht, die auf einem Silizium-Grundteil befestigt sind, so daß die von der ersten optischen Faser übertragenen optischen Signale durch das Paar Kugellinsen kollimiert werden, so daß sie effizient an die zweite optische Faser gekoppelt sind. Um zu vermeiden, daß die optische Faser unnötig möglichen schädlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, können die eine optische Faser enthaltenden Unterbaugruppen in jeweiligen selbstabdichtenden Anschlußgehäusen angeordnet werden. Um zu ermöglichen, daß die erste und die zweite optische Unterbaugruppe genau miteinander verbunden werden, weist jedoch wenigstens eine der Anschlußstück-Baugruppen eine federbelastete Abdeckung auf, die sich nach oben zurückschiebt, um einen entsprechenden Abschnitt des anderen Anschlußgehäuses aufzunehmen.
Das von R. J. Pimpinella offenbarte faseroptische Anschlußstück sowie die oben beschriebenen Justierverfahren und -systeme bewirken keine genaue Ausrichtung einer oder mehrerer optischer Fasern innerhalb eines hermetisch abgedichteten Pakets bzw. Gehäuses, wie z. B. in einem hermetisch abgedichteten faseroptischen Anschlußstück. Statt dessen kann das Zurückschieben der federbelasteten Abdeckung des Anschlußgehäuses des von R. J. Pimpinella offenbarten faseroptischen Anschlußstückes Verunreinigungen oder Feuchtigkeit ermöglichen, in das Anschlußgehäuse einzudringen. Außerdem ermöglicht das von R. J. Pimpinella offenbarte faseroptische Anschlußstück nicht die Wiederausrichtung der optischen Fasern ohne ein Ersetzen der Silizium-Grundteile, in denen jeweilige v-Nuten ausgebildet sind. Ferner ist das von R. J. Pimpinella offenbarte faseroptische Anschlußstück auch relativ schwierig aufgrund der zurückgesetzten Bereiche nahe der Kugellinsen.
Wie Fachleuten bekannt ist, wird die genaue Ausrichtung einer optischen Faser innerhalb eines hermetisch abgedichteten Paketes kompliziert, da zusätzlich zum genauen Ausrichten der optischen Faser in jedem der sechs Freiheitsgrade der Ausrichtungsprozeß üblicherweise durchgeführt werden muß, ohne die optische Faser physikalisch zu berühren oder anderweitig zu erwärmen, da Wärme, wie z. B. Körperwärme, ein Bewegen der optischen Faser aufgrund Wärmeausdehnung verursachen kann, wodurch eine Fehlausrichtung der optischen Faser eintritt. Außerdem ist der Zugang zu einer optischen Faser innerhalb eines hermetisch abgedichteten Pakets im allgemeinen beschränkt, da die optische Einrichtung, mit der die optische Faser ausgerichtet wird, innerhalb eines inneren Hohlraums angeordnet ist, der in dem hermetisch dichten Paket bzw. Gehäuse ausgebildet ist.

Inhalt der Erfindung

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum genauen Ausrichten einer optischen Faser bereitzustellen.
Es ist ein noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Ausrichten einer optischen Faser mit einer optischen Einrichtung innerhalb eines hermetisch abgedichteten Pakets, wie z. B. eines hermetisch abgedichteten faseroptischen Anschlußstückes, zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Ausrichten einer optischen Faser ohne physikalisches Berühren oder anderweitiges Erwärmen der optischen Faser zur Verfügung zu stellen.
Diese und andere Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht, wie in den Ansprüchen 1, 22 und 30 angegeben. Somit kann durch steuerbares Positionieren des Trägers relativ zu der Justier-Tragstruktur die optische Faser mit der optischen Einrichtung genau ausgerichtet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Mikroaktuator erste und zweite bimorphische Aktuatoren zum steuerbaren Positionieren des Trägers in erste bzw. zweite orthogonale Richtungen relativ zur Justier-Tragstruktur auf. Der Mikroaktuator kann auch einen dritten bimorphischen Aktuator aufweisen, um den Träger in einer dritten Richtung, orthogonal zu den ersten und zweiten Richtungen zu positionieren. Dementsprechend können der Träger und die an dem Träger befestigte optische Faser in drei orthogonalen Richtungen relativ zur Justier-Tragstruktur und damit zur optischen Einrichtung steuerbar positioniert werden.
In einer Ausführungsform weisen die ersten und die zweiten Materialien, aus denen der bimorphische Aktuator gebildet ist, erste bzw. zweite Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Beispielsweise kann der bimorphische Aktuator eine erste Schicht aus Silizium und eine zweite Schicht aus einem metallischen Material aufweisen. Der Mikroaktuator dieser Ausführungsform weist auch Stromzuführungsmittel auf, um dem bimorphischen Aktuator Strom zuzuführen, so daß sich die ersten und zweiten Materialien unterschiedlich ausdehnen, wodurch der jeweilige bimorphische Aktuator sich biegt. In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Schicht des bimorphischen Aktuators aus einem piezoelektrischen Material, wie beispielsweise PZT oder PMN, gebildet. Der Mikroaktuator dieser Ausführungsform weist auch Spannungsversorgungsmittel auf, um dem piezoelektrischen bimorphischen Aktuator eine Spannung zuzuführen, so daß der bimorphische Aktuator sich biegt.
In beiden Ausführungsformen kann der Träger auch einen Trägerkörper aufweisen, an dem der bimorphische Aktuator befestigt ist. Insbesondere kann jeder bimorphische Aktuator einen länglichen Mittelabschnitt aufweisen, der sich zwischen entgegengesetzten Endabschnitten erstreckt. Die entgegengesetzten Endabschnitte können an dem Trägerkörper befestigt sein, so daß sich der längliche Mittelabschnitt unter Ansprechen auf elektrische Reize, wie beispielsweise Strom, der eine unterschiedliche Ausdehnung zwischen der ersten und der zweiten Schicht induziert, biegt.
Die Justier-Tragstruktur weist Mittel auf, um den Träger an der Justier-Tragstruktur zu befestigen, sobald die optische Faser mit der optischen Einrichtung ausgerichtet ist. In einer Ausführungsform weist die Justier-Tragstruktur wenigstens einen Pfosten auf, der so geformt ist, z. B. durch einen LIGA-Prozeß mit einer Kombination aus Lithographie, Elektroformen und Gießen bzw. Abformen, daß er von der Justier-Tragstruktur aus nach außen verläuft. Der Träger kann auch wenigstens eine Öffnung ausbilden, die durch ihn hindurch geätzt und dazu geeignet ist, darin einen jeweiligen Pfosten aufzunehmen. Die in dem Träger ausgebildete Öffnung kann eine kegelstumpfförmige Gestalt aufweisen, um eine Relativbewegung zwischen dem Träger und einem jeweiligen Pfosten der Justier-Tragstruktur zu erleichtern und kann ein Haftmittel aufweisen, mit dem der nach außen verlaufende Pfosten der Justier-Tragstruktur mit dem Träger verbunden werden kann, sobald die optische Faser mit der optischen Einrichtung genau ausgerichtet ist.
Außerdem kann die Justier-Tragstruktur einen zurückgesetzten bzw. ausgesparten Abschnitt aufweisen, der zum Aufnehmen und Halten einer optischen Einrichtung, wie z. B. einer Laserdiode, geeignet ist. Ferner kann die Justier-Tragstruktur eine Referenzstelle ausbilden und Vorspannmittel aufweisen, um einen vorbestimmten Abschnitt des Trägers zu der Referenzstelle der Justier-Tragstruktur hin zu drücken. In einer Ausführungsform weisen die Vorspannmittel eine Mehrzahl von Federn auf, die zum Berühren des Trägers und zum Drücken des vorgegebenen Abschnitts des Trägers zu der Referenzstelle hin vorgesehen sind. Die Justier-Tragstruktur kann auch ein thermisch leitendes Material zum Abziehen von Wärme von der optischen Einrichtung aufweisen.
Dementsprechend richtet der Mikroaktuator der vorliegenden Erfindung eine optische Faser mit einer optischen Einrichtung, wie z. B. einer Laserdiode, genau aus aufgrund der kontrollierten bzw. gesteuerten Ablenkung bzw. Biegung des bimorphischen Aktuators des Mikroaktuators. Außerdem erwärmt der Mikroaktuator der vorliegenden Erfindung während des Verfahrens des Ausrichtens und Verbindens einer optischen Faser nicht benachbarte Mikroaktuatoren oder in diesen gehaltene optische Fasern oder stört diese nicht anderweitig, so daß eine Mehrzahl von benachbarten optischen Fasern genau ausgerichtet werden kann.
Darüber hinaus kann der Mikroaktuator der vorliegenden Erfindung, da die bimorphischen Aktuatoren des Mikroaktuators die optische Faser nicht physikalisch berühren, eine optische Faser mit einer optischen Einrichtung innerhalb eines hermetisch abgedichteten Pakets, wie z. B. eines Schmetterlingspakets bzw. -gehäuses (butterfly package), genau ausrichten. Zusätzlich kann der Mikroaktuator der vorliegenden Erfindung ohne weiteres in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden. Somit kann der Mikroaktuator innerhalb des hermetisch abgedichteten Pakets bleiben, um ein nachfolgendes erneutes Ausrichten oder erneutes Positionieren der optischen Faser zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Alternativ kann der Mikroaktuator eine optische Faser in einer ausgerichteten Anordnung mit der optischen Einrichtung dauerhaft binden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Justiervorrichtung ein Anschlußgehäuse auf, in dem die Justier-Tragstruktur und wenigstens ein Mikroaktuator angeordnet sind. Durch genaues Ausrichten der von den jeweiligen Mikroaktuatoren getragenen optischen Fasern, wie z. B. mit jeweiligen Linsenelementen, können die faseroptischen Anschlußstücke dieser Ausführungsform die ausgerichteten optischen Fasern, wie beispielsweise optische Einmodenfasern, effizient mit anderen optischen Einrichtungen, einschließlich anderen optischen Fasern, koppeln. Außerdem kann der Mikroaktuator steuerbar relativ zu der Justier-Tragstruktur positioniert werden, um die daran befestigte optische Faser genau auszurichten, nachdem das Anschlußgehäuse hermetisch abgedichtet worden ist, und so die Genauigkeit weiter zu verbessern, mit der die optischen Fasern ausgerichtet werden können.
Das Anschlußgehäuse dieser vorteilhaften Ausführungsform bildet vorzugsweise eine Mehrzahl von Öffnungen aus, durch die hindurch die optischen Signale übertragen werden. Diese Ausführungsform weist auch vorzugsweise eine Mehrzahl von optischen Fasern auf, die an jeweiligen Mikroaktuatoren einer Mehrzahl von Mikroaktuatoren befestigt sind, so daß die optischen Fasern mit jeweiligen durch das Anschlußgehäuse gebildeten Öffnungen genau ausgerichtet werden können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das faseroptische Anschlußgehäuse auch eine Mehrzahl von Linsenelementen auf, wie z. B. abgestufte Index-Linsenelemente, die zumindest teilweise innerhalb jeweiliger Öffnungen der Mehrzahl von Öffnungen angeordnet sind, die von dem Anschlußgehäuse gebildet werden. Somit können die Mikroaktuatoren die Vielzahl von optischen Fasern mit entsprechenden Linsenelementen aus der Mehrzahl von Linsenelementen genau ausrichten, so daß die dort hindurch übertragenen optischen Signale kollimiert werden können. Außerdem kann jedes Linsenelement einen metallisierten Abschnitt aufweisen, so daß die Linsenelemente in den jeweiligen Öffnungen befestigt werden können, beispielsweise durch Löten.
Dementsprechend kann die Justiervorrichtung dieser Erfindung eine oder mehrere optische Fasern, wie z. B. optische Einmodenfasern, mit jeweiligen Linsenelementen genau ausrichten, so daß die von den optischen Fasern übertragenen optischen Signale effizient an eine andere optische Einrichtung, wie z. B. eine andere optische Faser, gekoppelt werden können. Außerdem können die Mikroaktuatoren in dem Anschlußgehäuse angeordnet werden, so daß die optischen Fasern mit den jeweiligen Linsenelementen ausgerichtet werden können ohne physikalisches Berühren der optischen Faser und, in einer vorteilhaften Ausführungsform, nachdem das Anschlußgehäuse hermetisch abgedichtet worden ist, so daß die Ausrichtung der optischen Fasern weiter verbessert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen
Fig. 1 eine Perspektivansicht, die einen Mikroaktuator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die den Mikroaktuator aus Fig. 1 darstellt, mit einer detaillierteren Darstellung der Justier-Tragstruktur und des Trägers;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Mikroaktuators in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, längs Linie 3-3 in Fig. 1;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Mikroaktuators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, längs Linie 4-4 in Fig. 1;
Fig. 5 eine Perspektivansicht, die die Ablenkung eines bimorphischen Aktuators und die sich ergebende Bewegung des Trägers relativ zu der Justier-Tragstruktur des Mikroaktuators einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Mikroaktuators einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der innerhalb eines hermetisch abgedichteten Pakets angeordnet ist, zum Ausrichten einer optischen Faser mit einer optischen Einrichtung, die ebenfalls in dem hermetisch abgedichteten Paket angeordnet ist;
Fig. 7 eine perspektivische Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine perspektivische Rückansicht eines faseroptischen Anschlußstückes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine Perspektivansicht eines Paars faseroptischer Anschlußstücke gemäß unserer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in einer ausgerichteten Beziehung miteinander verbunden bzw. aneinander angelegt worden sind;
Fig. 10 eine Teil-Perspektivansicht eines Abschnitts des faseroptischen Anschlußstückes einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Substrat und ein Paar darin befestigte Mikroelemente, zum Ausrichten eines Paars optischer Fasern mit jeweiligen Linsenelementen, dargestellt sind;
Fig. 11 eine sehr vergrößerte Perspektivansicht eines Mikroaktuators einer Ausführungsform des faseroptischen Anschlußstückes der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 eine schematische Draufsicht, die die Übertragung optischer Signale zwischen den optischen Fasern eines Paars faseroptischer Anschlußstücke gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei nur ein Abschnitt der jeweiligen faseroptischen Anschlußstücke aus Gründen der Klarheit dargestellt ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend nun vollständiger mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Diese Erfindung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert sein und sollte nicht als auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt angesehen werden; vielmehr wird diese Ausführungsform angegeben, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und den Rahmen der Erfindung Fachleuten vollständig vermittelt. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich immer auf gleiche Elemente.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Justiervorrichtung der vorliegenden Erfindung mit einem Mikroaktuator 10 zum genauen Ausrichten einer optischen Faser 12 mit einer optischen Einrichtung 14 dargestellt ist. Beispielsweise kann der Mikroaktuator die optische Faser mit einer optischen Einrichtung, wie z. B. einer Laserdiode, ausrichten, die in einer entsprechenden, von dem Mikroaktuator gebildeten Aussparung 16 gehalten ist. Alternativ kann der Mikroaktuator eine optische Faser mit einer externen optischen Einrichtung, i. e. mit einer optischen Einrichtung, die nicht auf dem Mikroaktuator befestigt oder anderweitig von diesem gehalten ist, genau ausrichten. In beiden Fällen ist jedoch der Mikroaktuator in einer festgelegten Beziehung zu der optischen Einrichtung positioniert. Ferner kann die Justiervorrichtung ein faseroptisches Anschlußstück sein, das einen oder mehrere Mikroaktuatoren zum Ausrichten jeweiliger optischer Fasern aufweist, z. B. mit den entsprechenden optischen Fasern eines anderen faseroptischen Anschlußstücks.
Der Mikroaktuator 10 kann mehrere Arten von optischen Fasern 12 positionieren, einschließlich optische Multimoden-, Einmoden- und Polarisation bewahrende Fasern. Jedoch ist der Mikroaktuator der vorliegenden Erfindung insbesondere geeignet, optische Einmodenfasern in einer ausgerichteten Position zu positionieren, da der Mikroaktuator optische Fasern ohne weiteres mit der Genauigkeit positionieren kann, die zum wirksamen Koppeln von optischen Einmodenfasern benötigt wird. Außerdem kann der Mikroaktuator eine optische Faser ausrichten, die eine linsenförmige Fläche (lensed facet) aufweisen. Jedoch kann der Mikroaktuator alternativ eine optische Faser, die eine gespaltene Endfläche aufweist, ausrichten, ohne den Gedanken und den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Der Mikroaktuator 10 weist typischerweise eine Justier-Tragstruktur 20 auf, wie beispielsweise ein Substrat, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Justier-Tragstruktur ist in einer festen Beziehung zu der optischen Einrichtung 14 angeordnet. Zum Beispiel kann die Justier-Tragstruktur einen ausgesparten Abschnitt 16 aufweisen, der zum Aufnehmen und Halten der optischen Einrichtung geeignet ist. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, kann eine Laserdiode in dem ausgesparten, von der Justier-Tragstruktur gebildeten Abschnitt angeordnet sein. Wie ebenfalls dargestellt ist, kann die Justier-Tragstruktur dieser Ausführungsform eine abgeschrägte Öffnung 18 aufweisen, um Rückstrahlungen von der optischen Einrichtung zu reduzieren oder zu beseitigen.
Die Justier-Tragstruktur 20 ist vorzugsweise aus einem thermisch leitenden Material gebildet, um als Wärmeschild bzw. Kühlmantel zum Abziehen von Wärme aus der optischen Einrichtung 14 zu dienen, wie nachfolgend beschrieben wird. Sobald der Träger 22 mit der Justier-Tragstruktur verbunden worden ist, zieht die Justier-Tragstruktur außerdem auch Wärme aus dem Träger ab. Durch das Abziehen von Wärme aus der optischen Einrichtung und dem Träger können der Träger und dadurch die optische Faser 12 bei einer vorgegebenen konstanten Temperatur gehalten werden, so daß die Ausrichtung der optischen Faser sich nicht ändert oder anderweitig beeinträchtigt wird aufgrund von Temperaturschwankungen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Justier-Tragstruktur aus einem metallischen Material gebildet, wie beispielsweise Kupfer oder Nickel.
Die Justier-Tragstruktur 20 kann durch eine Vielzahl von den Fachleuten bekannten Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel kann die Justier-Tragstruktur elektrogeformt werden, wie z. B. durch ein LIGA-Verfahren, um relativ große Höhenzu-Breiten-Verhältnisse zu erzielen. Durch das Erhalten relativ großer Höhen-zu-Breiten-Verhältnisse kann die Justier-Tragstruktur vertikale Seitenwände mit genauen Toleranzen aufweisen. Wie Fachleuten bekannt ist, basiert ein LIGA-Verfahren auf einer Kombination von Lithographie, Elektro- bzw. Galvanoformen und Gießen bzw. Abformen. Tatsächlich ist das Acronym LIGA aus der deutschen Übersetzung von lithography, electroforming und molding, nämlich Lithografie, Galvanoformung und Abformung, abgeleitet.
Der Mikroaktuator 10 weist auch einen Träger 22 auf, der an der Justier-Tragstruktur 20 bewegbar befestigt ist, zum Halten der optischen Faser 12 in einer festgelegten Beziehung dazu. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist der Träger 22 vorzugsweise einen Trägerkörper 24 mit Haltemitteln für optische Fasern auf, wie z. B. eine in dem Trägerkörper gebildete Nut 26, zum Aufnehmen und Halten der optischen Faser in einer festgelegten Beziehung zum Trägerkörper. Wie im Querschnitt in Fig. 3 dargestellt, kann die Nut V-förmig sein und weist, in einer Ausführungsform, einander gegenüberliegende Seitenwände auf, die mit Bezug auf die Fläche des Trägerkörpers einen Winkel von 55º definieren. Jedoch kann die Nut eine Vielfalt anderer Querschnittsformen aufweisen, ohne vom Gedanken und Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
In einer Ausführungsform ist der Träger 22 aus Silizium gebildet. Somit kann die V-förmige Nut 26 gebildet werden durch anisotropisches Naßätzen des Trägerkörpers. Jedoch kann der Träger aus anderen Materialien gebildet sein, wie z. B. metallischen Materialien, ohne von dem Gedanken und Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Außerdem kann der Träger mit einem Material beschichtet sein, das einen relativ geringen Reibungskoeffizienten aufweist, wie beispielsweise mit einer TEFLON®-Beschichtung.
Die V-förmige Nut 26 weist vorzugsweise eine derartige vorgegebene Tiefe auf, daß die optische Faser 12 zu Anfang etwas unterhalb, z. B. 5 um unterhalb, der endgültigen ausgerichteten Position der optischen Faser gehalten wird. So kann der Mikroaktuator 10 steuerbar die Position der optischen Faser nach oben und in die Ausrichtung mit der optischen Einrichtung 14 einstellen bzw. justieren, wie nachfolgend beschrieben. Jedoch kann die Nut so ausgebildet sein, daß sie die optische Faser zu Anfang in anderen vorgegebenen Beziehungen zu der endgültigen ausgerichteten Position der optischen Faser hält, ohne von dem Gedanken und dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Um die optische Faser 12 in einer festgelegten Beziehung zum Trägerkörper 24 zu halten, wird die optische Faser in der Nut 26 vorzugsweise befestigt. Beispielsweise kann die optische Faser mit dem Träger mittels eines Verbindungsmittels für optische Fasern verbunden werden, z. B. mit dem Verbindungsmittel Gould GlasSolderTV, oder mittels eines flußmittellosen Hochtemperaturlötmittels, wie z. B. einem Lötmittel aus einer eutektischen Gold-Zinn-Legierung. Wie Fachleuten bekannt ist, wird die optische Faser auch bevorzugt metallisiert, z. B. mit Titan, Platin und Gold, um in der Nut sicher befestigt zu sein.
Der Mikroaktuator 10 der vorliegenden Erfindung weist auch Positioniermittel zum steuerbaren Positionieren des Trägers 22 relativ zur Justier-Tragstruktur 20 auf, so daß die optische Faser 12 wiederum mit der optischen Einrichtung 14 genau ausgerichtet ist. In einer Ausführungsform weist der Träger die Positioniermittel auf, die wenigstens einen bimorphischen Aktuator 28 aufweisen können, z. B. ein BIMORPH®- Element, hergestellt von Morgan Matroc, Inc. Beispielsweise weist in der dargestellten Ausführungsform der Träger drei bimorphische Aktuatoren auf, die zum steuerbaren Positionieren des Trägers in drei orthogonalen Richtungen relativ zur Justier-Tragstruktur eingerichtet sind.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, weist jeder bimorphische Aktuator 28 vorzugsweise eine erste und eine zweite Schicht 28a und 28b auf. Die erste und die zweite Schicht sind aus einem ersten bzw. zweiten Material gebildet, die auf elektrische Reize unterschiedlich ansprechen. Somit wird durch elektrisches Reizen des bimorphischen Aktuators der bimorphische Aktuator in eine vorbestimmte Richtung um ein steuerbares Maß ablenken bzw. durchbiegen. Üblicherweise wird das Maß der Ablenkung des bimorphischen Aktuators proportional zu der Größe der elektrischen Reizung sein.
Jeder bimorphische Aktuator 28 weist allgemein einen länglichen Mittelabschnitt 30 auf, der sich zwischen entgegengesetzten Endabschnitten 32 erstreckt, wie in Fig. 4 dargestellt. Die entgegengesetzten Endabschnitte können an dem Trägerkörper 24 befestigt sein, während der längliche Mittelabschnitt vom Trägerkörper getrennt ist, wie in Fig. 3 dargestellt. Alternativ können die entgegengesetzten Endabschnitte in Schlitzen angeordnet sein, die vom Trägerkörper gebildet sind, um dadurch eine begrenzte Relativbewegung zwischen den entgegengesetzten Endabschnitten und dem Trägerkörper zu ermöglichen. Somit wird bei elektrischer Stimulation des bimorphischen Aktuators der längliche Mittelabschnitt des bimorphischen Aktuators in eine vorbestimmte Richtung biegen, z. B. nach unten, wie in Fig. 5 dargestellt und wie durch Pfeil 34 in Fig. 4 angedeutet. Beim Biegen in die vorgegebene Richtung wird der bimorphische Aktuator gegen die Justier-Tragstruktur 20 gedrückt, um eine entgegengesetzt gerichtete Kraft auf den Träger 22 aufzubringen, wodurch der Träger relativ zur Justier-Tragstruktur bewegt wird. Dementsprechend kann der Träger relativ zur Justier-Tragstruktur steuerbar positioniert werden, so daß die mit dem Träger verbundene optische Faser 12 mit der optischen Einrichtung 14 genau ausgerichtet wird.
Wie dargestellt, weist der Mikroaktuator 10 einer vorteilhaften Ausführungsform drei orthogonal positionierte bimorphische Aktuatoren 28 auf, die zum Bewegen des Trägers 22 in drei orthogonale Richtungen, nämlich in die x-, y- und z- Richtung, wie zur Erläuterung in Fig. 1 bezeichnet, relativ zur Justier-Tragstruktur 20 eingerichtet sind. Somit können durch voneinander unabhängiges elektrisches Reizen der jeweiligen bimorphischen Aktuatoren der Träger und infolgedessen die mit diesem verbundene optische Faser 12 steuerbar in jede der drei orthogonalen Richtungen positioniert werden. Außerdem wird die Rotationsausrichtung der optischen Faser mit der optischen Einrichtung 14 bewerkstelligt durch die genaue Ausbildung der Nut 26 relativ zu dem ausgesparten Abschnitt 18 der Justier-Tragstruktur, die die optische Einrichtung hält.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die ersten und zweiten Schichten 28a und 28b jedes bimorphischen Aktuators 28 erste bzw. zweite Materialien auf. Die ersten und zweiten Materialien dieser Ausführungsform sind ausgewählt, um erste bzw. zweite Wärmeausdehnungskoeffizienten aufzuweisen. Beispielsweise kann das erste Material Silizium sein, während das zweite Material ein Metall ist, z. B. Nickel oder Kupfer, mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das erste Material. Die metallische zweite Schicht kann auf der ersten Schicht durch eine Vielfalt von Verfahren abgelagert werden, einschließlich vorzugsweise Sputtern, direktes Bedampfen und Elektroplattieren, ohne vom dem Gedanken und dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
In dieser Ausführungsform weist der Mikroaktuator 10 auch Stromversorgungseinrichtungen zum Zuführen von Strom zu dem bimorphischen Aktuator 28 auf, um den bimorphischen Aktuator mittels Widerstand zu Erwärmen, so daß die ersten und zweiten Materialien der ersten bzw. zweiten Schichten unterschiedlich expandieren, wodurch der bimorphische Aktuator durchbiegt bzw. abgelenkt wird. Um die elektrische Reizung der bimorphischen Aktuatoren zu erleichtern bzw. zu ermöglichen, werden Verbindungskissen, üblicherweise aus einem leitenden Material. z. B. aus Gold, an den gegenüberliegenden Endabschnitten 32 der bimorphischen Aktuatoren gebildet, so daß dazwischen ein elektrischer Strom aufgebaut werden kann.
Mit anderen Worten, da die Endabschnitte 32 der bimorphischen Aktuatoren 28 an dem Trägerkörper 24 befestigt sind und da die metallischen Schichten sich um ein größeres Maß ausdehnen als die jeweiligen Siliziumschichten, biegen sich die länglichen Mittelabschnitte 30 der bimorphischen Aktuatoren nach unten und nach außen, wie in Fig. 5 dargestellt. Die länglichen Mittelabschnitte der ersten und zweiten bimorphischen Aktuatoren, i. e. die bimorphischen x- und z-Aktuatoren, werden daher gegen jeweilige Seitenwände der Justier-Tragstruktur 20 gedrückt, so daß der Träger 22 in eine Richtung weg von den Seitenwänden unter Ansprechen darauf bewegt wird, wie von den Pfeilen 36 in Fig. 5 angedeutet. In gleicher Weise wird der längliche Mittelabschnitt des dritten bimorphischen Aktuators, i. e. des bimorphischen y-Aktuators, nach unten gegen die Justier-Tragstruktur gedrückt, so daß der Träger unter Ansprechen darauf nach oben bewegt wird, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Um die Bewegung des dritten bimorphischen Aktuators zu erleichtern, ist der längliche Mittelabschnitt vorzugsweise vom Rest des Trägerkörpers 24 durch Entlastungs- bzw. Aussparungsnuten 29 getrennt, die seitlich längs des länglichen Mittelabschnitts ausgebildet sind, wie am besten in Fig. 3 dargestellt, was dem bimorphischen Aktuator ein Biegen ermöglicht. Indem somit der den bimorphischen Aktuatoren zugeführte Strom gesteuert wird, kann die Größe des Biegens oder der Ablenkung und infolgedessen die Position des Trägers relativ zur Justier-Tragstruktur gesteuert werden, da die Größe des Biegens im allgemeinen proportional dem den individuellen bimorphischen Aktuatoren zugeführten Strom ist.
Ein bimorphischer Aktuator 28 mit einer ersten Schicht 28a aus einem hochdotierten Halbleitermaterial, z. B. hochdotiertes Silizium, kann auch durch Zuführen von Strom zu dem hochdotierten Halbleitermaterial erwärmt werden. Durch Zuführen von Strom zu einer ersten Schicht aus hochdotiertem Halbleitermaterial kann der bimorphische Aktuator mittels Widerstand erwärmt werden, so daß die erste und die zweite Schicht sich unterschiedlich ausdehnen, wodurch der bimorphische Aktuator abgelenkt wird. Außerdem kann ein ausreichendes Widerstandsheizen im allgemeinen durch relativ kleine Strommengen, z. B. 10 mA, bewirkt werden, wodurch die Leistungsanforderungen für den Mikroaktuator 10 dieser Ausführungsform reduziert werden.
Alternativ kann der bimorphische Aktuator in Ausführungsformen, in denen die metallische zweite Schicht 28b des bimorphischen Aktuators 28 einen relativ geringen Widerstand aufweist, z. B. eine zweite Schicht aus Nickel, Kupfer, Gold oder Aluminium, eine Zusatzschicht aus einem Material mit einem größeren Widerstand als der der metallischen zweiten Schicht aufweisen. Der bimorphische Aktuator dieser Ausführungsform kann auch eine Isolierschicht aufweisen, z. B. eine Schicht aus Siliziumdioxid, die zwischen der metallischen zweiten Schicht und der Zusatzschicht mit einem größeren Widerstand angeordnet ist. Somit werden sich durch Zuführen von Strom zu der einen relativ hohen Widerstand aufweisenden Zusatzschicht die verschiedenen Schichten des bimorphischen Aktuators erwärmen und unterschiedlich ausdehnen, so daß der bimorphische Aktuator steuerbar biegt oder abgelenkt wird, wie oben beschrieben.
In einer weiteren Ausführungsform weist jeder bimorphische Aktuator 28 eine zweite Schicht 28b aus einem elektrostriktiven oder piezoelektrischen Material auf, das, wie Fachleuten bekannt ist, sich steuerbar bewegen oder durchbiegen wird, wenn eine Spannung daran angelegt wird. Somit weist auch der Mikroaktuator 10 dieser Ausführungsform Spannungsversorgungseinrichtungen zum Zuführen einer Spannung zu dem bimorphischen Aktuator auf, so daß der bimorphische Aktuator sich steuerbar biegt. In einer beispielhaften Ausführungsform weist der bimorphische Aktuator eine erste Schicht 28a aus Silizium und eine zweite Schicht aus einem piezoelektrischen Material auf, z. B. PZT oder PMN. Durch Steuern der dem bimorphischen Aktuator zugeführten Spannung kann die Größe der Ablenkung oder Biegung des bimorphischen Aktuators und infolgedessen die Position des Trägers 22 relativ zur Justier-Tragstruktur 20 in gleicher Weise gesteuert werden. Wie oben beschrieben, werden vorzugsweise Verbindungskissen auf den entgegengesetzten Endabschnitten 32 des bimorphischen Aktuators angeordnet, so daß eine vorbestimmte Spannung dazwischen aufgebaut werden kann.
Auf diese Weise kann der Mikroaktuator 10 der vorliegenden Erfindung eine optische Faser 12 mit einer optischen Einrichtung 14 ausrichten, indem die Ablenkung der jeweiligen bimorphischen Aktuatoren 28 steuerbar variiert wird. Wenn die jeweiligen bimorphischen Aktuatoren abgelenkt werden, kann die Effizienz, mit der die von der optischen Einrichtung erzeugten optischen Signale an die optische Faser gekoppelt und mittels dieser übertragen werden, festgestellt werden. Sobald die Position, in der die optischen Signale am effizientesten mittels der optischen Faser übertragen werden, festgestellt ist, z. B. durch Feststellen der maximalen Ausgangsleistung, kann die optische Faser durch die bimorphischen Aktuatoren in ihrer Lage gehalten werden, während die relativen Positionen des Trägers 22 und der Justier-Tragstruktur 20 fixiert werden, z. B. durch Verbinden des Trägers mit der Justier-Tragstruktur.
In einer Ausführungsform weist die Justier-Tragstruktur 20 Mittel auf, um den Träger 22 daran zu befestigen, sobald die optische Faser 12 mit der optischen Einrichtung 14 ausgerichtet ist. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, können die Befestigungsmittel wenigstens einen nach außen verlaufenden Pfosten 40 aufweisen, der vorzugsweise durch ein LIGA-Verfahren gebildet wird. Außerdem bildet der Träger dieser Ausführungsform vorzugsweise wenigstens eine Öffnung 42 aus, die zur Aufnahme eines jeweiligen Pfostens darin eingerichtet ist. Die von dem Träger gebildeten Öffnungen werden in diesen vorzugsweise anisotropisch naß geätzt oder lasergeschnitten und weisen in einer Ausführungsform eine kegelstumpfförmige Gestalt auf, um eine Bewegung zwischen dem Träger und dem Pfosten der Justier-Tragstruktur zu erleichtern bzw. zu ermöglichen.
Wie dargestellt, werden die Nut 26 und die Öffnungen 42 in dem Träger 22 vorzugsweise anisotropisch in zwei unterschiedlichen Richtungen oder Orientierungen geätzt, z. B. < 110> und < 100> . Um solche unterschiedlichen Arten von Ätzen zu bewirken, kann der Träger wenigstens zwei unterschiedliche Wafer aufweisen, z. B. Siliziumwafer, mit unterschiedlichen Orientierungen, beispielsweise < 110> und < 100> in dem obigen Beispiel. Außerdem kann der Träger mit einem Material beschichtet werden, das einen relativ geringen Koeffizienten aufweist, z. B. eine TEFLON®-Beschichtung, um die Reibungskräfte zwischen dem Träger und der Justier-Tragstruktur 20 zu reduzieren.
Die Befestigungsmittel der Justier-Tragstruktur 20 können auch ein Haftmittel aufweisen, das geeignet ist, die nach außen verlaufenden Pfosten 40 der Justier-Tragstruktur mit dem Träger 22 zu verbinden, sobald die optische Faser 12 mit der optischen Einrichtung 14 genau ausgerichtet ist. Beispielsweise kann ein Verbindungsmittel, z. B. ein Lötmittel aus einer eutektischen Gold-Zinn-Legierung, ein Gould Glas- SolderTM-Verbindungsmittel oder Glasurmasse, auf der Innenfläche der von dem Träger ausgebildeten Öffnung angeordnet sein. Sobald die optische Faser mit der optischen Einrichtung genau ausgerichtet ist, kann das Haftmittel aktiviert werden, z. B. durch Laserheizen oder Widerstandsheizen, um den Träger mit der Justier-Tragstruktur zu verbinden. Sobald die Justier-Tragstruktur und der Träger verbunden sind, wird die Ausrichtung der optischen Faser mit der optischen Einrichtung aufrechterhalten, unabhängig von einer weiteren elektrischen Reizung der bimorphischen Aktuatoren 28.
Der Mikroaktuator 10 und besonders bevorzugt die Justier- Tragstruktur 20 können eine Referenzstelle 44 definieren, mit der ein vorbestimmter Abschnitt des Trägers 22, z. B. eine vorbestimmte Ecke 22a, vorzugsweise zu Anfang positioniert wird. Danach kann die Position des Trägers relativ zu der Justier-Tragstruktur eingestellt werden, so daß die optische Faser 12 mit der optischen Einrichtung 14 genau ausgerichtet ist.
Ferner kann der Träger 22 zu Anfang relativ zu der Justier- Tragstruktur 20 so positioniert werden, daß die optische Faser 12 relativ zur optischen Einrichtung in einer vorgegebenen Richtung etwas fehl ausgerichtet ist, z. B. um 5-10 Mikrometer. Die vorgegebene Richtung wird vorzugsweise ausgewählt basierend auf der Relativbewegung, die von den bimorphischen Aktuatoren 28 durchgeführt wird, so daß die bimorphischen Aktuatoren die leichte Fehlausrichtung ausgleichen können und die optische Faser mit der optischen Einrichtung ausrichten können. Mit anderen Worten werden die bimorphischen Aktuatoren des Mikroaktuators 10 allgemein so ausgelegt, daß sie den Träger und infolgedessen die optische Faser in eine vorgegebene Richtung bewegen, üblicherweise in eine vorbestimmte Richtung relativ zu der Justier-Tragstruktur, wie durch die Pfeile 34 und 36 in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Deshalb wird der Träger vorzugsweise zu Anfang so positioniert, daß er in eine Richtung etwas fehl ausgerichtet ist, die der entgegengesetzt ist, die durch die Pfeile 34 und 36 angegeben ist, so daß eine Bewegung des Trägers in die vorgegebene Richtung durch die bimorphischen Aktuatoren die leichte Fehlausrichtung ausgleicht und, tatsächlich, die optische Faser in Ausrichtung mit der optischen Einrichtung bringt.
In einer Ausführungsform weist die Justier-Tragstruktur 20 auch Vorspannmittel auf, um den vorbestimmten Abschnitt des Trägers 22 zu der Referenzstelle 44 hin zu drücken, die von der Justier-Tragstruktur definiert ist. In der dargestellten Ausführungsform weisen die Vorspannmittel eine Mehrzahl von Federn 46 auf, die zum Berühren des Trägers, z. B. eine Seitenwand 38 des Trägers, und zum Drücken des vorbestimmten Abschnitts des Trägers zur Referenzstelle hin vorgesehen sind. Insbesondere weist die Justier-Tragstruktur der dargestellten Ausführungsform erste und zweite Federn auf zum Drücken des Trägers in erste bzw. zweite orthogonale Richtungen zur Referenzstelle hin.
Wie in den Fig. 1 und 5 dargestellt, drücken die ersten und zweiten Federn 46 den Träger 22 vorzugsweise in erste bzw. zweite Richtungen, die im wesentlichen entgegengesetzt zu den ersten und zweiten Richtungen sind, in die die ersten und zweiten bimorphischen Aktuatoren 28, i. e. die bimorphischen x- und z-Aktuatoren, den Träger drücken. Die von den Federn ausgeübte Vorspannkraft ist vorzugsweise geringer als die Kraft, die von den bimorphischen Aktuatoren bei der Ablenkung ausgeübt wird, jedoch derart, daß die Ablenkung der bimorphischen Aktuatoren die Vorspannkraft der Federn und die Reibkräfte zwischen dem Träger und der Justier-Tragstruktur 20 überwindet, so daß der vorbestimmte Abschnitt des Trägers weg von der Referenzstelle 44 bewegt wird.
Die Federn 46 können auch während eines LIGA-Prozesses geformt werden, um relativ große Höhen-zu-Breiten-Verhältnisse zu haben. Außerdem können die Federn ein gekrümmtes oder hakenförmiges Element 48 aufweisen, um ein Öffnen oder Spreizen der Federn bei der Befestigung des Trägers 22 auf der Justier-Tragstruktur 20 zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. Insbesondere kann eine Mikrosonde mit einem jeweiligen hakenförmigen Element in Eingriff stehen, um die Feder während des Befestigens des Trägers zu öffnen oder zu spreizen.
In einer beispielhaften Ausführungsform, die in Fig. 6 schematisch dargestellt ist, kann der Mikroaktuator 10 der vorliegenden Erfindung eine optische Faser 12 mit einer optischen Einrichtung 14, z. B. einer Laserdiode, innerhalb einer hermetisch abgedichteten Baugruppe bzw. eines solchen Gehäuses, z. B. eines hermetisch abgedichteten Schmetterlingsgehäuses, steuerbar ausrichten. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Mikroaktuator die optische Faser mit der optischen Einrichtung vor oder nach dem hermetischen Abdichten des Gehäuses ausrichten. Falls die optischen Fasern vor dem hermetischen Abdichten des Gehäuses ausgerichtet werden, kann das Gehäuse danach vergossen werden, z. B. mit einem Kunststoffmaterial, oder ein Deckel kann an dem Gehäuse befestigt werden, z. B. durch Laserschweißen oder Nahtschweißen, so daß das die ausgerichteten optischen Fasern aufnehmende Gehäuse hermetisch abgedichtet ist.
Wie Fachleuten bekannt ist, weist die hermetisch abgedichtete Baugruppe bzw. ein solches Gehäuse üblicherweise einen hermetisch dichten Behälter 50 auf, z. B. einen goldplattierten KOVARTM-Behälter mit einer Vielzahl von KOVARTM-Durchführungstiften 52, die in einer Glas-zu-Metall-Bindung mit dem Behälter hermetisch dicht verbunden sind. Eine optische Einrichtung 14 und ein Mikroaktuator 10 mit einer daran befestigten optischen Faser 12 sind ebenfalls in dem hermetisch dichten Behälter angeordnet. Um den hermetisch dichten Behälter wirksam abzudichten, ist die optische Faser vorzugsweise metallisiert und an das faseroptische Dichtungsrohr 54 des hermetisch dichten Kanisters angelötet. Wie Fachleuten ebenfalls bekannt ist, kann das hermetisch abgedichtete Gehäuse auch Mittel zum Steuern der Temperatur der optischen Einrichtung aufweisen, einschließlich eines Thermistors 56 und eines thermischen elektrischen Kühlers 58. Außerdem kann die hermetisch abgedichtete Baugruppe einen Photodetektor 60 zum Detektieren des Ausgangs der optischen Einrichtung aufweisen, so daß die der optischen Einrichtung zugeführte Anregungsenergie und die resultierende Abgabe der optischen Einrichtung wie gewünscht gesteuert werden können, so daß die der optischen Einrichtung zugeführte Anregungsenergie so gesteuert werden, daß eine konstante Leistungsabgabe von der optischen Einrichtung geliefert wird.
Die optische Faser 12 wird vorzugsweise mit der optischen Einrichtung 14 mittels des Mikroaktuators 10 in dem hermetisch dichten Behälter 50 wie oben beschrieben ausgerichtet. Insbesondere werden die bimorphischen Aktuatoren 28 des Mikroaktuators sowie die anderen in dem hermetisch dichten Behälter angeordneten elektrischen Komponenten elektrisch stimuliert, z. B. durch Leitungen 56, die von jeweiligen Stiften 52 der hermetisch abgedichteten Baugruppe aus verlaufen, wie in Fig. 6 dargestellt. Somit kann durch steuerbares Einstellen der jeweiligen von den bimorphischen Aktuatoren bewirkten Ablenkungen die Ausrichtung der optischen Faser zur optischen Einrichtung gesteuert werden. Insbesondere können die ersten, zweiten und dritten bimorphischen Aktuatoren steuerbar in drei orthogonale Richtungen eingestellt werden, indem eine geeignete elektrische Stimulation über die Leitungen zugeführt wird, die als X, Y und Z in Fig. 6 bezeichnet sind. Außerdem kann die optische Faser durch Detektieren der Effizienz, mit der die von der optischen Einrichtung erzeugten optischen Signale an die optische Faser gekoppelt sind, genau mit der optischen Einrichtung ausgerichtet werden.
Danach können die relativen Positionen der optischen Faser 12 und der optischen Einrichtung 14 durch Verbinden des Trägers 22 mit der Justier-Tragstruktur 20 fixiert werden, z. B. durch Erwärmen des Haftmittels, das in den jeweiligen von dem Träger ausgebildeten Öffnungen 42 angeordnet ist. Beispielsweise kann der hermetisch dichte Behälter 50 ein durchsichtiges Fenster aufweisen, durch das hindurch ein Laser gerichtet werden kann, um das Haftmittel zu erwärmen und den Träger mit der Justier-Tragstruktur zu verbinden. Alternativ kann die hermetisch abgedichtete Baugruppe eine zusätzliche Leitung aufweisen, die an die Justier-Tragstruktur in der Nachbarschaft des Haftmittels elektrisch angeschlossen ist, so daß das Haftmittel mittels Widerstand erwärmt werden kann und dadurch der Träger mit der Justier-Tragstruktur verbunden werden kann.
Dementsprechend kann die optische Faser 12 mit einer optischen Einrichtung 14, z. B. eine Laserdiode, innerhalb einer hermetisch abgedichteten Baugruppe genau ausgerichtet werden. Sobald die optische Faser genau ausgerichtet ist, können die jeweiligen Positionen der optischen Faser und der optischen Einrichtung fixiert werden, so daß die genaue Ausrichtung beibehalten wird. Der Mikroaktuator kann danach in der hermetisch abgedichteten Baugruppe nach der Ausrichtung der optischen Faser mit der optischen Einrichtung verbleiben, wodurch ferner gewährleistet ist, daß die optische Faser ihre Ausrichtung mit der optischen Einrichtung beibehält. Beispielsweise kann der Mikroaktuator in Ausführungsformen, in denen der Träger 22 nicht mit der Justier-Tragstruktur 20 nach dem Ausrichten der optischen Faser mit der optischen Einrichtung verbunden ist, die optische Faser mit der optischen Einrichtung anschließend erneut positionieren oder erneut ausrichten, um Abweichungen bei der optischen Ausrichtung, die während des Gebrauchs auftreten, zu kompensieren.
Zusätzlich zu einer hermetisch abgedichteten Baugruppe bzw. einem solchen Gehäuse, die bzw. das eine optische Einrichtung 14, z. B. eine Laserdiode, aufweist, können ein oder mehrere Mikroaktuatoren 98 in einem faseroptischen Anschlußstück 70 angeordnet sein. Wie unten beschrieben, können die Mikroaktuatoren optische Fasern 83 mit jeweiligen Linsenelementen 86 des faseroptischen Anschlußstücks genau ausrichten, um die dort hindurch übertragenen optischen Signale zu kollimieren.
Beispielsweise weist die Ausrichte- bzw. Justiervorrichtung der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ein Anschlußgehäuse 72 auf. Während das Anschlußgehäuse aus einer Vielfalt von Materialien gebildet sein kann, ist das Anschlußgehäuse einer Ausführungsform aus einem Metall gebildet, z. B. einem rostfreien Stahl, und in einer besonders spezifischen Ausführungsform aus rostfreiem Stahl der Marke KOVARTM gebildet wie Fachleuten bekannt ist, ist ein KOVARTM-Anschlußgehäuse aus einem rostfreien Stahl gebildet, der einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der zu dem Koeffizienten einer optischen Faser und der Wärmeausdehnung eines Glas-Linsenelementes, einer optischen Faser und dem Glas der Glas-zu-Metall- Dichtungen oder -verbindungen, z. B. zwischen den Linsenelementen und der Stirnplatte 74 des faseroptischen Anschlußstückes, paßt, wie Fachleuten bekannt ist.
Wie in Fig. 7 dargestellt, kann das Anschlußgehäuse 72 eine Stirnplatte 74 aufweisen, die eine Mehrzahl von sie durchlaufenden Öffnungen 76 bildet. Die Stirnplatte ist an dem napfförmigen Körperabschnitt 78 des Anschlußgehäuses befestigt, wie in Fig. 7 dargestellt, um dadurch einen Innenhohlraum in dem Anschlußgehäuse zu bilden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Stirnplatte mit dem Körperabschnitt laserverschweißt oder nahtverschweißt sein, so daß das Anschlußgehäuse hermetisch abgedichtet ist. Außerdem kann die Außenfläche der Stirnplatte geschliffen sein, um eine relativ ebene Oberfläche zu bilden, einschließlich der Linsenelemente und der Stirnplatte, so daß die Stirnplatte leichter gereinigt und beschichtet werden kann, z. B. mit einer Antistrahlungsbeschichtung. Durch das Schleifen der Stirnplatte können Neben- bzw. Störablenkungen aus Oberflächendefekten an der Stirnplatte ebenfalls minimiert werden. Außerdem kann die Stirnplatte mit einem vorgegebenen Winkel geschliffen werden, z. B. 3º bis 5º, um Lichtreflektionen von den jeweiligen Stirnplatten eines Paars aneinandergelegter faseroptischer Anschlußstücke zu vermeiden, wodurch reflektierte Rückkopplungen minimiert werden.
Wie in Fig. 8 dargestellt, kann die Rückseite des Anschlußgehäuses 72 einen Schlitz 81 aufweisen, durch den hindurch eine oder mehrere optische Fasern 83 verlaufen. Beispielsweise kann ein faseroptisches Kabel 84, z. B. ein faseroptisches Bandkabel, das aus einer Vielzahl von individuellen optischen Fasern gebildet ist, den in der Rückseite des Anschlußgehäuses ausgebildeten Schlitz durchlaufen. Wie detailliert unten beschrieben ist, wird jede optische Faser vorzugsweise individuell mit einer jeweiligen Öffnung 76 ausgerichtet, die in der Stirnplatte 74 des Anschlußgehäuses ausgebildet ist.
Um die von den optischen Fasern 83 übertragenen optischen Signale effizienter anzukoppeln, kann das faseroptische Anschlußstück 70 der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere Linsenelemente 86 aufweisen. Vorzugsweise ist ein Linsenelement in jeder Öffnung 76 angeordnet, die in der Stirnplatte 74 des Anschlußgehäuses 72 ausgebildet ist, um die durch die jeweiligen optischen Fasern übertragenen optischen Signale zu kollimieren. Wenigstens ein Abschnitt jedes Linsenelements ist vorzugsweise metallisiert, z. B. mit Titan, Platin und Gold, so daß die Linsenelemente innerhalb der jeweiligen in der Stirnplatte des Anschlußgehäuses ausgebildeten Öffnungen befestigt werden können, z. B. durch Löten. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein Endabschnitt 86a jedes Linsenelementes geschliffen bzw. poliert, mit einer Antireflektionsbeschichtung beschichtet und mit der geschliffenen bzw. polierten Außenfläche der Stirnplatte des Anschlußgehäuses ausgerichtet, wie in Fig. 7 dargestellt. Die Linsenelemente können auch zylindrische abgestufte Index- Linsenelemente aufweisen, um die Kollimation der optischen Signale weiter zu verbessern.
Dementsprechend kann die Justiervorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von optischen Fasern 83 mit jeweiligen Linsenelementen aus einer Vielzahl von Linsenelementen 86, die in den jeweiligen in der Stirnplatte 74 des Anschlußgehäuses 72 ausgebildeten Öffnungen 76 angeordnet sind, genau ausrichten. Wie in Fig. 9 dargestellt, kann das faseroptische Anschlußstück dann mit einem zweiten faseroptischen Anschlußstück aneinander anliegend verbunden werden, so daß die über die optischen Fasern des ersten faseroptischen Anschlußstückes übertragenen optischen Signale wirksam an die optischen Fasern des zweiten faseroptischen Anschlußstücks gekoppelt werden können.
Um die ersten und zweiten faseroptischen Anschlußstücke 70 paßgenau miteinander zu verbinden, so daß die jeweiligen optischen Fasern 83 in einer ausgerichteten Lage verbleiben, kann eines der faseroptischen Anschlußstücke eine Mehrzahl von Ausrichtungsstiften 88 aufweisen, die von der Stirnplatte 74 nach außen verlaufen, wie in Fig. 7 dargestellt. Die Stirnplatte des anderen faseroptischen Anschlußstücks kann eine Mehrzahl von entsprechenden Öffnungen ausbilden, die zur Aufnahme jeweils eines der Ausrichtungsstifte geeignet sind. Sobald die faseroptischen Anschlußstücke ausgerichtet worden sind, können die faseroptischen Anschlußstücke in der ausgerichteten Lage befestigt werden, z. B. durch Hindurchführen eines Verbindungselements 90 durch entsprechende Öffnungen 92, die in den seitlich vorragenden Laschen 94 der jeweiligen Stirnplatten der faseroptischen Anschlußstücke ausgebildet sind, wie in Fig. 9 dargestellt.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, weist die Justiervorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Justier-Tragstruktur oder ein Substrat 96 auf, z. B. ein metallisches, ein keramisches oder ein Siliziumsubstrat, und wenigstens einen Mikroaktuator 98, der an dem Substrat befestigt und aus einer Relativbewegung mit diesem angepaßt ist. Eine optische Faser 83 ist vorzugsweise an jedem Mikroaktuator befestigt, so daß die Relativbewegung des Mikroaktuators die jeweilige optische Faser steuerbar positionieren wird in bezug auf eine in der Stirnplatte 74 des Anschlußgehäuses 72 ausgebildete Öffnung 76 und, in einer vorteilhaften Ausgestaltung, in bezug auf ein in der Öffnung angeordnetes Linsenelement 86. Wie in Fig. 10 dargestellt, weist eine vorteilhafte Ausführungsform eine Mehrzahl von Mikroaktuatoren auf, von denen einer jeweils einer optischen Faser zugeordnet ist, um die jeweilige optische Faser mit einem entsprechenden Linsenelement 86 auszurichten.
Jeder Mikroaktuator 98 dieser Ausführungsform arbeitet in einer ähnlichen Weise wie die oben beschriebene. Insbesondere weist jeder Mikroaktuator Positioniermittel auf, z. B. einen oder mehrere bimorphische Aktuatoren 106, zum steuerbaren Positionieren des Trägers 100 relativ zum Substrat 96. Wie in Fig. 10 dargestellt, kann beispielsweise das Substrat eine Mehrzahl von zurückgesetzten bzw. ausgesparten Abschnitten ausbilden, in denen die jeweiligen Mikroaktuatoren angeordnet sind. Somit werden die bimorphischen Aktuatoren der Mikroaktuatoren vorzugsweise gegen die umgebenden Seitenwände des Substrats bei elektrischer Stimulation des bimorphischen Aktuators gedrückt, so daß die von den Mikroaktuatoren getragenen optischen Fasern relativ zu einem jeweiligen Linsenelement 86 steuerbar positioniert werden können.
Der Mikroaktuator 98 dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann dadurch eine optische Faser 83 mit einem jeweiligen Linsenelement 86 durch steuerbares Variieren der Ablenkung der jeweiligen bimorphischen Aktuatoren 106 ausrichten. Wenn die jeweiligen bimorphischen Aktuatoren abgelenkt werden, kann die Effizienz, mit der die von der optischen Einrichtung erzeugten optischen Signale an die optische Faser gekoppelt und über diese übertragen werden, detektiert werden. Sobald die Position, in der die optischen Signale am effizientesten über die optische Faser übertragen werden, festgestellt ist, z. B. durch Detektieren der maximalen Ausgangsleistung, kann die optische Faser in ihrer Position durch die bimorphischen Aktuatoren gehalten werden, während die relativen Positionen der optischen Fasern und der Linsenelemente fixiert werden.
Wie in Fig. 10 dargestellt, kann das Substrat 96 auch einen oder mehrere Sätze von ersten und zweiten Nuten 114 aufweisen. Die ersten und zweiten Nuten sind zur Aufnahme einer optischen Faser 83 bzw. eines Linsenelementes 86 bemessen und geformt. Wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, kann das Linsenelement eine halbkugelförmige Grundfläche an einem ersten Ende 86b und ein poliertes bzw. geschliffenes zweites Ende 86a aufweisen, um die Kollimation und Übertragung optischer Signale weiter zu erleichtern und so u. a. Neben- bzw. Störreflektionen zu reduzieren. Außerdem können beide Endflächen des Linsenelementes sowie die Endfläche der optischen Faser mit einer Antireflektionsbeschichtung beschichtet werden, um die optische Übertragung weiter zu verbessern.
Wie gezeigt, ist jede durch das faseroptische Anschlußstück 70 aufgenommene optische Faser 83 vorzugsweise in einer jeweiligen Nut 114 angeordnet, die in dem Substrat 96 ausgebildet ist. Ein Mikroaktuator 98 und ein Linsenelement 86 sind ebenfalls mit jeder optischen Faser verbunden bzw. dieser zugeordnet, so daß der Mikroaktuator die jeweilige optische Faser mit dem Linsenelement steuerbar positionieren kann. Zusätzlich dazu, daß sie in einer vorbestimmten Position positioniert ist, z. B. in einer durch die Stirnplatte 74 des Anschlußgehäuses 72 ausgebildeten Öffnung 76, kollimieren die Linsenelemente die optischen Signale.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrzahl von Mikroaktuatoren 98 auf einem Substrat 96 innerhalb des Innenhohlraumes des Anschlußgehäuses 72 befestigt werden. Eine optische Faser 83 wird ebenfalls mit dem Träger 100 jedes Mikroaktuators bevorzugt verbunden, so daß die Mikroaktuatoren die optischen Fasern mit Bezug auf die jeweiligen Linsenelemente 86 steuerbar positionieren können, die in den in der Stirnplatte 74 des Anschlußgehäuses 72 ausgebildeten Öffnungen 76 angeordnet sind. Da die Mikroaktuatoren und die an diesen befestigten optischen Fasern während des Ausrichtprozesses nicht physikalisch berührt werden müssen, können die optischen Fasern entweder vor oder nach dem hermetischen Abdichten des Anschlußgehäuses, z. B. durch Befestigen der Stirnplatte daran, ausgerichtet werden.
In Ausführungsformen, in denen die optischen Fasern 83 vor dem Abdichten des Anschlußgehäuses 72 ausgerichtet werden, können die optischen Fasern mit Bezug auf jeweilige Linsenelemente ausgerichtet werden. Danach kann das Anschlußgehäuse abgedichtet werden. Beispielsweise kann ein Deckel an dem Anschlußgehäuse nach dem Ausrichten der optischen Fasern befestigt werden, z. B. durch Nahtschweißung. Außerdem können die relativen Positionen der optischen Fasern vor dem Abdichten des Anschlußgehäuses fixiert werden, z. B. durch Aktivieren eines Haftmittels zwischen dem Träger 100 und dem Substrat 96, wie nachstehend beschrieben, wodurch der Träger mit dem Substrat verbunden wird.
Alternativ kann in Ausführungsformen, in denen die optischen Fasern 83 nach dem hermetischen Abdichten des Anschlußgehäuses 72 ausgerichtet werden und wie in Fig. 2 dargestellt, das faseroptische Anschlußstück 70 auch eine Mehrzahl von elektrischen Stiften 116 aufweisen, die in einer Ausführungsform die Rückseite 82 des Anschlußgehäuses durchlaufen, um einen elektrischen Zugang zu den bimorphischen Aktuatoren 106 der Mehrzahl von Mikroaktuatoren 98 zu schaffen. Insbesondere verbinden elektrische Leitungen vorzugsweise die Stifte mit Aktuatoren der bimorphischen Aktuatoren und insbesondere mit Verbindungskissen, die auf den entgegengesetzten Endabschnitten 109 jedes bimorphischen Aktuators angeordnet sind. Dementsprechend kann durch Anlegen geeigneter elektrischer Reize an vorbestimmte Stifte der elektrischen Stifte jede optische Faser individuell in erste, zweite und dritte orthogonale Richtungen relativ zu dem jeweiligen Linsenelement 86 positioniert werden, nachdem das Anschlußgehäuse hermetisch abgedichtet worden ist.
Durch Übertragen vorgegebener optischer Signale durch die optischen Fasern 83 hindurch und durch Detektieren der resultierenden durch die jeweiligen Linsenelemente 86 übertragenen optischen Signale kann die relative Ausrichtung der optischen Faser mit einem jeweiligen Linsenelement bestimmt werden. Insbesondere kann die Position der optischen Faser, bei der die maximale Ausgangsleistung detektiert wird, bestimmt werden. Um die maximale Ausgangsleistung zu erhalten, wird die Endfläche der optischen Faser vorzugsweise am bzw. auf den Brennpunkt des jeweiligen Linsenelementes ausgerichtet.
Danach können die relativen Positionen der optischen Faser 83 und des Linsenelementes 86 durch Verbinden des Trägers 100 mit dem Substrat 96 fixiert werden, wie oben beschrieben, z. B. durch Erwärmen des Haftmittels, das in den jeweiligen durch den Träger ausgebildeten Öffnungen 112 angeordnet ist, so daß die Position des Trägers relativ zum Substrat, die die maximale Ausgangsleistung liefert, fixiert bleibt.
Wie schematisch in Fig. 12 dargestellt, kollimieren die Linsenelemente 86 vorzugsweise die optischen Signale, so daß die Signale effizient zwischen einem Paar ausgerichteter optischer Fasern 83 gekoppelt werden können. Dementsprechend können optische Signale, die über eine Mehrzahl erster optischer Fasern, z. B. eine Mehrzahl von optischen Einmodenfasern, übertragen werden, effizient an jeweilige Fasern aus einer Mehrzahl von zweiten optischen Fasern aufgrund der präzisen Ausrichtung gekoppelt werden, die von dem faseroptischen Anschlußstück 70 der vorliegenden Erfindung bewirkt wird. Obwohl nicht dargestellt, kann das faseroptische Anschlußstück die Mehrzahl von ersten optischen Fasern mit einer Vielfalt von anderen optischen Einrichtungen, z. B. einer Laserdiodenanordnung oder einer Anordnung optischer Wellenleiter, ausrichten und mit diesen verbinden.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der die optischen Fasern 83 relativ zu Linsenelementen 86 nach dem hermetischen Abdichten des Anschlußgehäuses 72 steuerbar positioniert werden, wird die Ausrichtung der optischen Fasern weiter verbessert, da die optischen Fasern während des Ausrichtprozesses nicht physikalisch kontaktiert oder anderweitig erwärmt werden. Außerdem sind die optischen Fasern durch das hermetische Abdichten des Anschlußgehäuses gegen verschiedene Umweltverunreinigungen geschützt, z. B. gegen Feuchtigkeit und Schmutz.
Daher richtet der Mikroaktuator 10, 98 der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine optische Faser 12, 83, z. B. eine optische Einmodenfaser, mit einer optischen Einrichtung 14, 86, z. B. einer Laserdiode, genau aus, aufgrund der gesteuerten Ablenkung der bimorphischen Aktuatoren 28, 106 des Mikroaktuators. Beispielsweise können ein oder mehrere Mikroaktuatoren in einem faseroptischen Anschlußgehäuse 72 angeordnet werden, um optische Fasern mit jeweiligen Linsenelementen auszurichten, so daß die von den optischen Fasern übertragenen optischen Signale effizient an eine andere optische Einrichtung, z. B. eine andere optische Faser, gekoppelt werden können. Außerdem erwärmt der Mikroaktuator der vorliegenden Erfindung während des Prozesses des Ausrichtens und Verbindens einer optischen Faser nicht benachbarte Mikroaktuatoren oder die darin gehaltenen optischen Fasern oder stört diese nicht auf andere Weise, so daß eine Vielzahl von benachbarten optischen Fasern genau ausgerichtet werden kann.
Da der Mikroaktuator 10, 98 keinen physikalischen Kontakt mit der optischen Faser 12, 83 erfordert, kann der Mikroaktuator der vorliegenden Erfindung eine optische Faser genau auf eine optische Einrichtung, z. B. eine Laserdiode 14 oder ein Linsenelement 86, innerhalb einer hermetisch abgedichteten Baugruppe ausrichten, z. B. innerhalb einer Schmetterlingsbaugruppe oder eines Anschlußgehäuses 70. Außerdem kann der Mikroaktuator der vorliegenden Erfindung ohne weiteres in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden, so daß der Mikroaktuator innerhalb einer hermetisch abgedichteten Baugruppe nach dem anfänglichen Ausrichten der optischen Faser mit der optischen Einrichtung verbleiben kann, um die Ausrichtung aufrechtzuerhalten oder eine nachfolgende erneute Ausrichtung der optischen Faser durchzuführen. Alternativ kann der Mikroaktuator eine optische Faser in ausgerichteter Stellung mit der optischen Einrichtung permanent verbinden.
In den Zeichnungen und in der Beschreibung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden, und obwohl spezifische Ausdrücke verwendet werden, werden diese Ausdrücke nur in einem generischen und beschreibenden Sinn verwendet und nicht zum Zwecke einer Beschränkung, wobei der Rahmen der Erfindung in den nachfolgenden Ansprüchen angegeben ist.

Claims

1. Justiervorrichtung zum genauen Ausrichten einer optischen Faser (12) mit einer optischen Einrichtung (14), wobei die Justiervorrichtung einen Mikroaktuator (10) mit einer Justier-Tragstruktur (20), die in einer festgelegten Beziehung zur optischen Einrichtung (14) angeordnet ist, und mit einem Träger (22) aufweist, der bewegbar an der Justier-Tragstruktur (20) befestigt ist und die optische Faser (12) in einer festgelegten Beziehung zum Träger (22) hält, wobei der Träger (22) wenigstens einen bimorphischen Aktuator (28) aufweist mit ersten und zweiten Schichten (28a, 28b), die aus ersten bzw. zweiten Materialien gebildet sind, wobei die ersten und zweiten Materialien unterschiedlich auf elektrische Reize ansprechen, dadurch gekennzeichnet, daß der bimorphische Aktuator (28) durch die elektrischen Reize gebogen und wirkend gegen einen Abschnitt der Justierstruktur (20) gedrückt wird, um dadurch den Träger (22) relativ zu der Justier-Tragstruktur (20) steuerbar so zu bewegen und zu positionieren, daß die optische Faser (12) mit der optischen Einrichtung (14) genau ausgerichtet ist.

2. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der wenigstens eine bimorphische Aktuator erste und zweite bimorphische Aktuatoren (28) aufweist und jeder bimorphische Aktuator erste und zweite Schichten (28a, 28b) aufweist, die aus ersten bzw. zweiten Materialien gebildet sind, die auf elektrische Reize unterschiedlich ansprechen, wobei die ersten und zweiten bimorphischen Aktuatoren so angeordnet sind, daß die ersten und zweiten bimorphischen Aktuatoren in erste bzw. zweite orthogonale Richtungen durchbiegen unter Ansprechen auf elektrische Reize, um dadurch den Träger in den ersten und zweiten orthogonalen Richtungen steuerbar relativ zu der Justier- Tragstruktur (20) zu positionieren.

3. Justiervorrichtung nach Anspruch 2, bei der der wenigstens eine bimorphische Aktuator ferner einen dritten bimorphischen Aktuator (28) mit ersten und zweiten Schichten (28a, 28b) aufweist, die aus ersten bzw. zweiten Materialien gebildet sind, die auf elektrische Reize unterschiedlich ansprechen, wobei der dritte bimorphische Aktuator so angeordnet ist, daß er in eine dritte Richtung orthogonal zu der ersten und der zweiten Richtung durchbiegt unter Ansprechen auf elektrische Reize, um dadurch den Träger in der dritten Richtung relativ zu der Justier-Tragstruktur (20) steuerbar zu positionieren.

4. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten Materialien jeweils erste bzw. zweite Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, und bei der der Mikroaktuator (10) Stromversorgungseinrichtungen aufweist, um dem bimorphischen Aktuator Strom zuzuführen, so daß die ersten und zweiten Materialien sich unterschiedlich ausdehnen und dadurch den bimorphischen Aktuator durchbiegen.

5. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweite Schicht (28b) des bimorphischen Aktuators (28) aus einem piezoelektrischen Material gebildet ist und bei der der Mikroaktuator (10) Spannungsversorgungseinrichtungen aufweist, um an den bimorphischen Aktuator eine Spannung anzulegen, so daß der bimorphische Aktuator durchgebogen wird.

6. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Träger (22) einen Trägerkörper (24) aufweist und bei der der bimorphische Aktuator (28) einen länglichen Mittelabschnitt (30) aufweist, der sich zwischen entgegengesetzten Endabschnitten (32) erstreckt, wobei die entgegengesetzten Endabschnitte an dem Trägerkörper (24) so befestigt sind, daß sich der längliche Mittelabschnitt (30) unter Ansprechen auf die elektrischen Reize biegt.

7. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Justier-Tragelement (20) Mittel aufweist, um den Träger (22) an dem Tragelement (20) zu befestigen, sobald die optische Faser (12) mit der optischen Einrichtung (14) ausgerichtet ist.

8. Justiervorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Befestigungsmittel des Justier-Tragelements (20) wenigstens einen nach außen verlaufenden Pfosten (40) aufweisen und bei der der Träger (22) wenigstens eine Öffnung (42) zur Aufnahme eines jeweiligen Pfostens darin ausbildet.

9. Justiervorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Befestigungsmittel der Justier-Tragelements (20) ferner ein Klebemittel aufweisen, das dazu eingerichtet ist, den nach außen sich erstreckenden Pfosten (40) der Justier-Tragstruktur mit dem Träger (22) zu verbinden, sobald die optische Faser (12) mit der optischen Einrichtung (14) genau ausgerichtet ist.

10. Justiervorrichtung nach Anspruch 8, bei der die von dem Träger (22) ausgebildete Öffnung (42) eine kegelstumpfförmige Form aufweist, um eine Relativbewegung zwischen dem Träger und dem nach außen sich erstreckenden Pfosten (40) der Justier-Tragstruktur (20) zu erleichtern.

11. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Justier-Tragstruktur (20) ferner einen ausgesparten Abschnitt (16) aufweist, der dazu eingerichtet ist, darin die optische Einrichtung (14) aufzunehmen und zu halten.

12. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Justier-Tragstruktur (20) eine Referenzstelle (44) definiert und bei der die Justier-Tragstruktur (20) ferner Vorspannmittel aufweist, um einen vorgegebenen Abschnitt des Trägers (22) zu der von der Justier-Tragstruktur definierten Referenzstelle hin zu drücken.

13. Justiervorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Vorspannmittel der Justierstruktur (20) eine Mehrzahl von Federn (46) aufweisen, die mit dem Träger (22) in Berührung kommen und den vorgegebenen Abschnitt des Trägers (22) zu der Referenzstelle (44) hin drücken.

14. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Justier-Tragstruktur (20) aus einem thermisch leitenden Material gebildet ist, um Wärme vom Träger (22) abzuziehen.

15. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Anschlußgehäuse (72), in dem der Mikroaktuator (10) angeordnet ist, wobei das Anschlußgehäuse (72) wenigstens eine Öffnung (76) ausbildet und wobei ein Linsenelement (86) wenigstens teilweise innerhalb einer jeweiligen Öffnung (76) angeordnet ist, die von dem Anschlußgehäuse (72) ausgebildet ist.

16. Justiervorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Linsenelement (86) einen metallisierten Abschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist, innerhalb einer jeweiligen, von dem Anschlußgehäuse (72) ausgebildeten Öffnung (76) so angeordnet zu sein, daß das Linsenelement (86) darin befestigt werden kann.

17. Justiervorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Anschlußgehäuse (72) ferner eine Mehrzahl von Öffnungen (76) ausbildet, und wobei die Justiervorrichtung ferner aufweist: eine Mehrzahl von Linsenelementen (86), die innerhalb jeweils einer der Mehrzahl von Öffnungen (76) angeordnet sind und eine Mehrzahl von Mikroaktuatoren (10) zum genauen Ausrichten einer Mehrzahl von optischen Fasern (12) mit jeweils einem der Linsenelemente.

18. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Anschlußgehäuse (72), das wenigstens eine Öffnung (76) ausbildet, durch die hindurch optische Signale übertragen werden, wobei der Mikroaktuator (10) innerhalb des Anschlußgehäuses (72) angeordnet ist, um die optische Faser (12) mit einer jeweiligen, vom Anschlußgehäuse ausgebildeten Öffnung (76) auszurichten, und wobei der Träger (22) ferner einen Trägerkörper (24) und Halteeinrichtungen für optische Fasern aufweist, um die optische Faser aufzunehmen und die optische Faser in einer festgelegten Beziehung zum Trägerkörper (24) zu halten, und wobei die Justiervorrichtung ferner Vorspannmittel aufweist, um eine Vorspannkraft auf den Träger (22) auszuüben und dadurch einen vorgegebenen Abschnitt des Trägers (22) zu einer von der Justier-Tragstruktur (20) festgelegten Referenzstelle (44) hin zu drücken, und wobei der wenigstens eine bimorphische Aktuator (28) des Trägers (22) den Träger (22) in wenigstens zwei orthogonale Richtungen relativ zu der Justier-Tragstruktur (20) steuerbar positioniert, indem wenigstens teilweise die von den Vorspannmitteln ausgeübte Vorspannkraft überwunden und der Träger (22) weg von der von der Justier-Tragstruktur (20) ausgebildeten Referenzstelle (44) so bewegt wird, daß die optische Faser (12) mit der jeweiligen, von dem Anschlußgehäuse (72) ausgebildeten Öffnung (76) ausgerichtet ist.

19. Justiervorrichtung nach Anspruch 18, bei der das Anschlußgehäuse (72) eine Mehrzahl von Öffnungen (76) ausbildet und wobei die Justiervorrichtung ferner eine Mehrzahl von Mikroaktuatoren (10) aufweist, die innerhalb des Anschlußgehäuses angeordnet sind, um eine Mehrzahl von optischen Fasern (12), die jeweils von den Mikroaktuatoren (10) getragen sind, mit jeweils einer der von dem Anschlußgehäuse (72) ausgebildeten Öffnungen (76) genau auszurichten.

20. Justiervorrichtung nach Anspruch 18, ferner mit wenigstens einem Linsenelement (86), das wenigstens teilweise innerhalb einer jeweiligen von dem Anschlußgehäuse (72) ausgebildeten Öffnung (76) so angeordnet ist, daß der Mikroaktuator (10) die optische Faser (12) mit dem jeweiligen Linsenelement ausrichtet.

21. Justiervorrichtung nach Anspruch 20, bei der jedes Linsenelement (86) einen metallisierten Abschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist, innerhalb einer jeweiligen, von dem Anschlußgehäuse (72) ausgebildeten Öffnung (76) so angeordnet zu sein, daß das jeweilige Linsenelement darin befestigt werden kann.

22. Mikroaktuator (10) zum genauen Ausrichten einer optischen Faser (12) mit einer optischen Einrichtung (14), mit: einer Justier-Tragstruktur (20) oder einem Substrat (96); einem Träger (22), der an der Tragstruktur (20) oder an dem Substrat (96) bewegbar befestigt ist und einen Trägerkörper (24) aufweist, in dem eine Nut (26) ausgebildet ist, um die optische Faser aufzunehmen und um die optische Faser in einer festgelegten Beziehung relativ zum Träger zu halten; und wenigstens einem bimorphischen Aktuator (28) mit ersten und zweiten Schichten (28a, 28b), die aus ersten bzw. zweiten Materialien gebildet sind, wobei die ersten und zweiten Materialien auf elektrische Reize unterschiedlich ansprechen, so daß der bimorphische Aktuator durch elektrische Reize gesteuert durchgebogen wird, um dadurch den Träger (22) relativ zur optischen Einrichtung (14) so zu positionieren, daß die optische Faser (12) mit der optischen Einrichtung (14) genau ausgerichtet ist, und wobei der Mikroaktuator (10) dadurch gekennzeichnet ist, daß der bimorphische Aktuator einen länglichen Mittelabschnitt (30) aufweist, der sich zwischen gegenüberliegenden Endabschnitten (32) erstreckt, die an dem Trägerkörper (24) befestigt sind, so daß der längliche Mittelabschnitt (30) unter Ansprechen auf die elektrischen Reize sich biegt und gegen einen Abschnitt des Substrates oder der Justierstruktur (20) drückt und dadurch den Träger (22) bewegt.

23. Mikroaktuator (10) nach Anspruch 22, bei dem die ersten und zweiten Materialien erste bzw. zweite Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, und wobei der Mikroaktuator ferner Stromversorgungseinrichtungen aufweist, um dem bimorphischen Aktuator Strom zu liefern, so daß die ersten und zweiten Materialien sich unterschiedlich ausdehnen, um dadurch den bimorphischen Aktuator durchzubiegen.

24. Mikroaktuator (10) nach Anspruch 22, bei dem die zweite Schicht des bimorphischen Aktuators aus einem piezoelektrischen Material gebildet ist, und wobei der Mikroaktuator ferner Spannungsversorgungseinrichtungen aufweist, um an den bimorphischen Aktuator eine Spannung anzulegen, so daß der bimorphische Aktuator durchgebogen wird.

25. Mikroaktuator (10) nach Anspruch 22, ferner mit einer Justier-Tragstruktur (20), die in einer festgelegten Beziehung zur optischen Einrichtung (14) angeordnet ist, um den Träger (22) zu tragen.

26. Mikroaktuator (10) nach Anspruch 22, bei dem der wenigstens eine bimorphische Aktuator erste und zweite bimorphische Aktuatoren (28) aufweist, wobei jeder bimorphische Aktuator erste und zweite Schichten (28a, 28b) aufweist, die aus ersten bzw. zweiten Materialien gebildet sind, die auf elektrische Reize unterschiedlich ansprechen, und wobei die ersten und zweiten bimorphischen Aktuatoren so angeordnet sind, daß die ersten und zweiten bimorphischen Aktuatoren in erste bzw. zweite orthogonale Richtungen durchbiegen unter Ansprechen auf die elektrischen Reize, um dadurch den Träger in die ersten und zweiten orthogonalen Richtungen relativ zu der Justier-Tragstruktur (20) gesteuert zu positionieren.

27. Mikroaktuator (10) nach Anspruch 26, bei dem der wenigstens eine bimorphische Aktuator einen dritten bimorphischen Aktuator (28) mit ersten und zweiten Schichten (28a, 28b) aufweist, die aus ersten bzw. zweiten Materialien gebildet sind, die auf elektrische Reize unterschiedlich ansprechen, und wobei der dritte bimorphische Aktuator so angeordnet ist, daß er in eine dritte Richtung durchbiegt, orthogonal zu den ersten und zweiten Richtungen, unter Ansprechen auf elektrische Reize, um dadurch den Träger in der dritten Richtung relativ zu der Justier-Tragstruktur (20) gesteuert zu positionieren.

28. Mikroaktuator (10) nach Anspruch 25, bei dem die Justier- Tragstruktur (20) eine Referenzstelle (44) festlegt, und bei dem die Justier-Tragstruktur ferner Vorspannmittel aufweist, um einen vorgegebenen Abschnitt des Trägers (22) zu der von der Justier-Tragstruktur festgelegten Referenzstelle hin zu drücken.

29. Mikroaktuator (10) nach Anspruch 28, bei dem die Vorspannmittel der Justier-Tragstruktur (20) eine Mehrzahl von Federn (46) aufweisen, die mit dem Träger (22) in Berührung kommen und den vorgegebenen Abschnitt des Trägers zur Referenzstelle (44) hin drücken.

30. Verfahren zum genauen Ausrichten einer optischen Faser (12) mit einer optischen Einrichtung (14), wobei das Verfahren den Schritt des Anordnens der optischen Faser in einer festgelegten Position relativ zu einem Träger (22) aufweist und wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

Befestigen des Trägers auf einer Justier-Tragstruktur (20), wobei die Justier-Tragstruktur in einer festgelegten Beziehung zur optischen Einrichtung angeordnet ist und wobei der Träger wenigstens einen bimorphischen Aktuator (28) mit ersten und zweiten Schichten (28a, 28b) aufweist, die aus ersten bzw. zweiten Materialien gebildet sind, die auf elektrische Reize unterschiedlich ansprechen und dadurch ein Durchbiegen des bimorphischen Aktuators verursachen;

Durchbiegen des bimorphischen Aktuators; und

wirksames Drücken des durchgebogenen bimorphischen Aktuators gegen einen Abschnitt der Justier-Tragstruktur, um den Träger dadurch relativ zur Justier-Tragstruktur gesteuert so zu positionieren, daß die optische Faser mit der optischen Einrichtung genau ausgerichtet ist.

31. Verfahren nach Anspruch 30, bei dem der Durchbiegungsschritt den Schritt aufweist, den bimorphischen Aktuator (28) des Trägers (22) elektrisch zu reizen.

32. Verfahren nach Anspruch 30, ferner mit dem Schritt des Verbindens des Trägers (22) mit der Justier-Tragstruktur (20) nach dem Durchbiegungsschritt.

33. Verfahren nach Anspruch 30, bei dem die optische Einrichtung (14) ein Linsenelement (86) ist, und wobei das Verfahren ferner den Schritt des Anordnens des Linsenelementes in einer festgelegten Position relativ zu der Justier-Tragstruktur (20) vor dem Durchbiegungsschritt aufweist, so daß die optische Faser (12) danach mit dem Linsenelement genau ausgerichtet ist.

34. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem der Befestigungsschritt den Schritt des Befestigens einer Mehrzahl von Trägern (22) auf der Justier-Tragstruktur (20) aufweist, wobei der Schritt des Anordnens einer optischen Faser (12) in einer festgelegten Position relativ zu dem Träger den Schritt des Befestigens einer optischen Faser auf jedem Träger aufweist, wobei der Schritt des Anordnens eines Linsenelementes (86) in einer festgelegten Position relativ zu der Justier-Tragstruktur den Schritt des Anordnens einer Mehrzahl von Linsenelementen in jeweils festgelegten Positionen relativ zu der Justier-Tragstruktur aufweist und wobei der Durchbiegungsschritt den Schritt des einzelnen Durchbiegens des bimorphischen Aktuators (28) jedes Trägers aufweist, so daß jeder Träger relativ zu der Justier-Tragstruktur gesteuert positioniert wird und die auf jedem Träger befestigte optische Faser mit einem jeweiligen Linsenelement genau ausgerichtet wird.

35. Verfahren nach Anspruch 33, ferner mit den folgenden Schritten:

Anordnen der Justier-Tragstruktur (20) und des Trägers (22) innerhalb eines Anschlußgehäuses (72); und

hermetisches Abdichten des Anschlußgehäuses, in dem die Justier-Tragstruktur (20) und der Träger angeordnet sind, vor dem Durchbiegungsschritt.

36. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem in dem Anschlußgehäuse (72) wenigstens eine Öffnung (76) ausgebildet ist und bei dem der Schritt des Anordnens des Linsenelementes (86) in einer festgelegten Position relativ zu der Justier-Tragstruktur (20) den Schritt aufweist, das Linsenelement wenigstens teilweise in der von dem Anschlußgehäuse ausgebildeten Öffnung anzuordnen.

37. Verfahren nach Anspruch 36, bei dem das Linsenelement (86) wenigstens teilweise metallisiert ist und bei dem der Schritt, das Linsenelement wenigstens teilweise in der von dem Anschlußgehäuse (72) ausgebildeten Öffnung (76) anzuordnen, den Schritt aufweist, den metallisierten Abschnitt des Linsenelementes an das Anschlußgehäuse anzulöten.