CN1220014A

CN1220014A - 光电装置

Info

Publication number: CN1220014A
Application number: CN 97194940
Authority: CN
Inventors: H·L·阿尔特豪斯; G·伯格纳; J·克鲁格
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1999-06-16
Also published as: WO1997037260A1; EP0890126A1; DE19612390C1

Abstract

本发明涉及一种光电装置,它带有一种接收罩(16)及一种光电复合元件(24),而光电复合元件(24)带有一种光电基本元件(1),具体讲,光电基本元件为一种光电二极管、激光二极管或发光二极管,光线在这种元件内进行输入耦合作用,或由此元件发出光进行输出耦合作用。为给光电基本元件(1)制造一种价格尽可能适宜的接收罩(16),在本发明中,光电复合元件(24)带有一种导筒(10),导筒(10)连接在基本元件(1)上,在接收罩(16)内,此导筒(10)供光波导体(26)的插头(27)套环(25)装入使用,它让套环(25)嵌进来,并起到导向作用,由此,光波导体(26)的套环(25)通过嵌入导筒(10)内而同基本元件(1)产生光耦合作用。

Description

光电装置

本发明涉及一种光电装置，它带有一种接收罩和一种光电复合元件，接收罩给光波导体插头提供一种插头插入器，而光电复合元件带有一种光电基本元件，具体讲，光电基本元件为一种光电二极管、激光二极管或发光二极管，光线在这种元件内进行输入耦合使用，或由此元件发出光进行输出耦合作用。

上述光电基本元件是大家熟悉的。事实上，在此它可采用各种商用的光电二极管或激光二极管。这些二极管主要是用在光纤通信中。而此处的二极管则安置在接收罩内，接收罩可典型地为一种FC容器，该容器为一种昂贵的优质钢部件，且由切削工艺制成。接收罩内，按照各种插头标准装设了一个插头接收电路，而且还为光波导体的套环设置了一个导筒。通常，基本元件在接收罩内进行对准，且通过激光焊接实施安装。对于发射机和接收机，接收罩必须采用不同的布置形式，因为其二极管的组成形式互不相同。典型地，此类光电装置可从德国专利著作DE4021434C2及欧洲专利登记EP278507A2中获悉。

本发明的目的在于，提供一种光电复合元件，利用该元件制造一种价格尽可能适宜的接收罩。具体地讲，接收罩在接收复合元件时，对于所有的复合元件，接收罩的布置形式都应该是相同的。显然，在接收光波导体插头时，接收罩必须按照插头的种类进行布置。

该目的根据权利要求1特征的光电装置得以实现。发明光电装置的优选发展为从属权利要求的目标。

根据本发明，光电复合元件的光电基本元件上固定有一个导筒，它是为光波导体的插头套环而设的，这样，光波导体便通过嵌在导筒里的套环与基本元件产生光耦合作用，接收罩在制作时与光电复合元件是分开的，在对着插头插入器的方向上接收罩另外还带有一个复合元件接入器，光电复合元件通过以下方式固定于复合元件接入器之中，即光波导体插头插入插头接入器内，而插头的套环也就插入导筒里。

因此，选择导筒外部轮廓同光电基本元件是没有关系的。于是，接收罩在接入复合元件时，它对所有二极管都是一样的布置。具体地讲，发射机和接收机可以采用相同的接收罩。另外，套环同光电基本元件的对准也是通过导筒来实现的。对此，接收罩就不必再是精密部件了。故其制作价格也就比较适宜了。

倘若导筒在其指向基本元件的一侧带有一种凸缘，一方面，基于较大固定平面的作用，可优选地在两构件之间形成稳定的连接，另一方面，在两构件彼此互连之前可增大对准的可能性。

倘若导筒在其指向基本元件的一侧带有一种底座，且大致在底座的中央布有一个穿孔，那么就可优选地为套环自动形成一个定义好的挡板。

如果在导筒内部安置了一种内部元件，那么套环就可更准确地导入导筒内。若内部元件由陶瓷或硬金属制成，导入过程则会非常精确。

倘若导筒由一种膨胀系数相似的材料制成，譬如类似基本元件中用来与导筒保持接触的部件材料，或者，直接采用与该部件相同的材料，那么便可以大大避免基本元件与导筒之间由温度条件所带来的应力。

构件之间可采用任何连接形式。但如果采用焊接方法，连接就更为稳定。

其余细节由下述实施例给出。在此，均由剖面图进行叙述：

附图1为一种带对准筒的光电二极管，

附图2为一种带对准筒和导筒的光电二极管，

附图3为一种导筒，

附图4为一种带陶瓷内环的导筒，

附图5为一种装入FC容器的光电复合元件，

附图6和7各为一种装入SC容器的复合元件。

附图1中，光电基本元件1由光电二极管构成。光电二极管1带有一个下边2。在下边2上布有连接线3。连接线3为光电二极管1的电气端子。在与下边2相对的位置处为上边4。如箭头5所示，光线由此进入光电二极管1进行输入耦合。侧壁6邻接在上边4上，使得上边4与下边2互接起来。光电二极管1的侧壁6由优质钢制成。光电二极管1通过焊缝7与对准筒8连接起来。在焊缝7同侧壁6相接触的地方形成了基本元件1的接触面。对准筒8至少是部分地环绕在基本元件侧壁6周围，在此范例中它甚至是完全包围的。同样，对准筒8也由优质钢制成，且在其上边带有一凸缘9。

由附图2可看出，导筒10通过焊缝11连接在对准筒8上，这样，导筒10便排列在光电二极管1的上方。导筒10也由优质钢制成。同附图2一样，从附图3中也可清楚地看出，导筒10同样带有一个凸缘12，且凸缘12的下边安放在对准筒8的上边上。

在筒8、10之间，通过凸缘9、12形成一种稳定的连接。此外，筒8、10相互对准的区域也便由此加大了。

另外，从附图3还可看出，套筒10在其下边带有一个底座13。底座13上布有一穿孔14以作为光的出射孔，该穿孔基本位于底座中央。穿孔14外径约为1mm。

在导筒10中可嵌入光波导体26的套环25。由此，底座13便成了套环25的挡板。来自于套环25的力只是通过焊缝7、11传递至光电二极管1上，而不会直接作用于上边4。套环25通过嵌入的方式进入导筒10，这样，光波导体26便通过嵌在导筒10内的套环25同基本元件1产生光耦合作用。所以，典型地，当基本元件1为光电二极管时，来自光波导体26的光线就会在光电二极管1内进行输入耦合作用，光波导体26在此没有画出。反之，若基本元件1为激光二极管或发光二极管时，发自基本元件1的光线便在光波导体26内产生输入耦合作用。

通过采用附图3所示的导筒10，套环25的对准精确度可达10μm。这个精确度对光电二极管来说已经足够了。但是，在采用激光二极管时，精确度常常需要达到2μm。为实现该精确度，可采用附图4所示的导筒10。这种导筒10的内部带有一个内环15。优选地，内环15由陶瓷或硬金属制成，且被压在导筒10内。内环15的压入路径由导筒10的底座进行限制。

基本元件1、对准筒8及导筒10的装配过程如下：

首先，光电基本元件1装入对准筒8内。然后，对准筒8与基本元件1相互焊接起来，如采用电阻焊接方式等。这种操作过程所需的对准精度不是很高。接着，将光波导体26的套环25嵌入导筒10中。继而把导筒10与套环25，以及对准筒8与基本元件1一起装到一种xyz操作机上。操作机的Z轴同各个构件的对称轴是一致的，也就是说，操作机的Z轴与光电基本元件1、对准筒8及导筒10的对称轴相一致。

此后，带基本元件1的对准筒8同带套环25的导筒10进行对准，它们在Z方向直接邻接，且在xy平面上大致对准。对准精度在该步骤中要求也不是太高。

最后，对准筒8以及基本元件1的位置不再变动，此时，连同带有套环25的导筒一起，在xy平面的一个确定区域内打穿一些亚微米级的间隙。在该位置处对基本元件1与光波导体26的光耦合进行测量和记录。当区域内所有点被打穿后，这些点就可以工作了，通过这种方法能够产生最大的耦合使用。然后，导筒10在此处装到对准筒8上，并与之焊接，如采用一种激光焊接办法等。

至此，光电复合元件24的制作已经完成。接下来只是还需将套环25从导筒10中抽出，然后再把造好的复合元件24自操作机里拿出来。由此，在复合元件24装入接收罩16之前就已经作好光电测量了。安装之后便不再需要进行测量工作。

事实上，光电基本元件1的接触面、对准筒8以及导筒10都是由优质钢制成，所以在温度变化时，沿着焊缝7、11不会因为温度条件而产生应力。但对于以上光电基本元件1的接触面，对准筒8以及导筒10，它们也可以采用不同的材料。关键在于它们一定要连接稳定，且膨胀系数相近或相同，这样才能避免温度条件所带来的应力。

现在，由基本元件1、对准筒8及导筒10组成的复合元件24，已可以装到复合元件接收罩23中了，接收罩23为一种标准化的布置。譬如，由附图5、6、7所示，它们画出了一种FC容器和SC容器。与现用的技术相反，接收罩16不再具备对准功能，而只是还带有支架固定功能。由此，接收罩16不必为一种精密部件。目前，它们可典型地为一种由塑料或金属组成的压铸部件，其价格是比较适宜的。

从附图5可以看出，接收罩16带有一个环形的弹性定位突起，或叫作轮缘17，这样，一旦复合元件嵌入复合元件接入器23内，它就可固定到接收罩16中。由此，接收罩16的轮缘17便衔接在复合元件24的轮缘19上了，这样，通过轮缘17、19的内部啮合，复合元件24就可稳定地固定于接收罩16当中。于是也便省掉了复合元件24的其它固定方法(如焊接，熔焊，粘接……)，这是很有利的。

假若轮缘17、19相对于对称轴A为不对称结构，那么就必须保持复合元件24在接收罩16内不能旋转。譬如，不对称结构可为椭圆形式，或为切口状、起伏状，也可为平滑状。

复合元件24可典型地选择为旋入固定方式，或者如附图6所示，沿着圆环18同接收罩16粘接起来。但是，复合元件24由定位突起17实现固定是很有建设意义的，因为它既简单又较稳定。所以在此将这种可能性例举了出来。

附图7中讲述了接收罩16的另一种优选实施方案。该方案中，接收罩16由一接收部件21及固定板22组成。接收部件21含有一个插头接入器20和复合元件接入器23。固定板22将复合元件接入器23盖往。固定板22上排列有轮缘17，起到固定复合元件24的作用。固定板22旋入接收部件21内，或同它粘接。

除了复合元件接入器23外，接收罩16还带有一个插头接入器20(附图5～7所示)。插头接入器20中可嵌入光波导体26的插头27，插头27带有一个套环25。插头接入器20是根据需要的插头标准(FC,SC,……)制作的。复合元件接入器23与插头接入器20作如下排列，即套环25嵌在导筒10中，若复合元件24以及光波导体的插头27都装入了接收罩16内，那么光波导体26就可与基本元件1产生光耦合使用了。

根据上述实施范例，基本元件1与导筒10是通过对准筒8进行间接连结的。但是，导筒10与基本元件1也可直接连结起来，或通过一个或多个中间元件互接在一起。

符号清单

1 光电二极管，光电基本元件

2 下边

3 连接线

4 上边

5 箭头

6 侧壁

7,11 焊缝

8 对准筒

9,12 凸缘

10 导筒

13 底座

14 穿孔

15 内环/内部元件

16 接收罩

17,19 定位突起/轮缘

18 圆环

20 插头接入器

21 接收部件

22 固定板

23 复合元件接入器

24 光电复合元件

25 套环

26 光波导体

27 光波导体插头

A 对称轴

Claims

1．具有接收罩(16)与光电复合元件(23)的光电装置，接收罩(16)给光波导体插头(27)提供一种插头接入器(20)，而光电复合元件(23)带有一种光电基本元件(1)，光线在这种元件内进行输入耦合使用，或由此元件发出光进行输出耦合作用，其特征在于，

光电基本元件(1)上有一种导筒(10)，它是为光波导体插头(23)的套环(25)而设的，导筒如此与基本元件(1)连接，光波导体(26)便通过嵌在导筒(10)内的套环(25)与基本元件(1)产生光耦合作用，

接收罩(16)在制作时与光电复合元件(24)是分开的，在对着插头接入器(20)的方向上，接收罩(16)还带有一种复合元件接入器(23)，而且

光电复合元件(24)通过以下方式固定于复合元件接入器(23)之中，即光波导体插头(27)嵌入插头接入器(20)内，而插头(27)的套环(25)也就是嵌在导筒(10)里。

2．根据权利要求1的光电装置，其特征在于，导筒(10)在其指向基本元件(1)的一侧带有一种凸缘(12)。

3．根据权利要求1或2的光电装置，其特征在于，导筒(10)在其指向基本元件(1)的一侧带有一种底座(13)，且大致在底座中央布有一个穿孔(14)。

4．根据权利要求1,2或3的光电装置，其特征在于，在导筒(10)的内部安置了一种内部元件(15)。

5．根据权利要求4的光电装置，其特征在于，内部元件(15)由陶瓷或一种硬金属制成。

6．根据上述权利要求之一的光电装置，其特征在于，

-导筒(10)通过基本元件(1)的接触面同基本元件(1)连接起来，

-导筒(10)由一种与基本元件(1)接触面膨胀系数相似的材料制成，尤其是采用与基本元件(1)接触面相同的材料。

7．根据上述权利要求之一的光电装置，其特征在于，

-光电复合元件(24)带有一个上边(4)，光线从此进入基本元件(1)以产生输入耦合作用，或者，基本元件(1)从此发出光线以进行输出耦合作用，

-基本元件(1)的上边(4)由侧壁(6)围住，

-对准筒(8)至少是部分地环绕在基本元件(1)的侧壁(6)周围，导筒(10)由该对准筒(8)同基本元件(1)连接起来。

8．根据权利要求7的光电装置，其特征在于，对准筒(8)在其与导筒(10)的相邻侧有一凸缘(9)。

9．根据权利要求7或8的光电装置，其特征在于，对准筒(8)由一种与基本元件(1)接触面膨胀系数相似的材料制成，尤其是采用与基本元件(1)接触面相同的材料。

10．根据上述权利要求之一的光电装置，其特征在于，

导筒(10)与基本元件(1)-在权利要求7至9之一中是与对准筒(8)，而在此是与基本元件(1)-通过焊接方式连接起来。

11．根据上述权利要求之一的光电装置，其特征在于，

光电复合元件(24)带有一种轮缘(19)，在接收罩(16)的复合元件接入器(23)中装入复合元件(24)时，轮缘(19)便衔接在接收罩(16)的相应轮缘(17)上，这样，通过轮缘(17,19)的内部啮合，复合元件就可固定于接收罩(16)的复合元件接入器(23)中。

12．根据权利要求11的光电装置，其特征在于，轮缘(19)相对于复合元件(24)的对称轴(A)为不对称结构，所以，当复合元件(24)装入接收罩(16)的复合元件接入器(23)时，复合元件(24)是不能旋转的。

13．根据权利要求11或12的光电装置，其特征在于，

接收罩(16)的相应轮缘(17)为一种弹性结构，这样，复合元件(24)的轮缘(19)在导入复合元件接入器后便固定在接收罩(16)中。

14．根据权利要求11或12的光电装置，其特征在于，

-接收罩(16)带有一接收部件(21)及一固定板(22)，

-接收罩(16)的相应轮缘(17)安置在固定板(22)上，而且

-固定板(22)与接收部件(21)形成稳固连接。