DD240450A1

DD240450A1 - HUELSE FOR COUPLING AN IRED TO A LIGHT FIBER

Info

Publication number: DD240450A1
Application number: DD27986485A
Authority: DD
Inventors: Andreas Luebchen; Hans-Guenter Boensel; Ruediger Eichler; Eckehard Jahnke; Hans-Joachim Munte; Olaf Raitza; Paul Szulzewski; Peter Zimmermann
Original assignee: Werk Fernsehelektronik Veb
Priority date: 1985-08-21
Filing date: 1985-08-21
Publication date: 1986-10-29

Abstract

Die Erfindung ist in der LLUe-Technik anwendbar und beinhaltet die kurzfristige Kopplung einer IRED an eine Lichtleitfaser bei minimalem Justageaufwand. Erfindungsgemaess wurde die Aufgabe so geloest, dass in den oberen Teil eines bekannten Gehaeuseteils eine Huelse mit einer definierten Weichlotschicht von 5-10 mm eingepasst wird. Anschliessend erfolgt das Einsetzen und Justieren einer IRED oder anderer Lumineszenzdioden in der Huelse, welche anschliessend von einem kurzen Stromimpuls durchflossen wird, dabei die Weichlotschicht fluessig wird und sich mit der IRED verbindet und nach dem Erstarren des Lotes fixiert ist.The invention is applicable to the LLUe technique and involves the short-term coupling of an IRED to an optical fiber with minimal adjustment effort. According to the invention, the object was achieved in such a way that a sleeve with a defined soft solder layer of 5-10 mm is fitted into the upper part of a known housing part. Subsequently, the insertion and adjustment of an IRED or other light-emitting diodes in the Hülse, which is then traversed by a short current pulse, while the soft solder layer is liquid and connects to the IRED and is fixed after the solidification of the solder.

Description

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field of use

Die Erfindung ist in der Lichtleiterübertragungstechnik anwendbar und beinhaltet die Kopplung einer IRED an eine in einem LWL-Stecker fixierte Lichtleitfaser.The invention is applicable to optical fiber transmission technology and involves the coupling of an IRED to an optical fiber fixed in an optical fiber connector.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solutions

Bekannt sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren, die eine Kopplung von Faser zu Chip ermöglichen. In der DE AS 2630340 wird die Lichtleitfaser an ihrem Ankopplungsende und der Stirnseite vorher metallisiert und auf das Chip aufgelötet. Durch die Lötung sind Chip, Faser und Gehäuseteil elektrisch verbunden und damit nicht potentialfrei. Das Chip wird beim Löten auch großen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Über die gerade interessierende Art der Realisierung der Lötung und der Justierung der Faser zum Gehäuseteil werden keine Angaben gemacht. Für jede einzelne Faser ist eine aufwendige Metallisierung erforderlich.Various devices and methods are known which enable a coupling from fiber to chip. In DE AS 2630340, the optical fiber is metallized at its coupling end and the front side before and soldered onto the chip. By soldering chip, fiber and housing part are electrically connected and thus not potential-free. The chip is also subjected to great mechanical and thermal stresses during soldering. About the currently interesting way of realization of the soldering and the adjustment of the fiber to the housing part no information is given. For each individual fiber, a complex metallization is required.

In der DE PS 2721991 muß die Lichtleitfaser vorher ebenfalls metallisiert werden. Die Justierung erfolgt optisch durch die Zentrierung des Lichtstrahls der Faser in dem Fadenkreuz eines Mikroskopes. Die Faser wird in der Aufnahme justiert und dann mit dem Lot, daß in den Zwischenraum zwischen Aufnahme und Faser fließt, fixiert. Mit der Heizung (Peltierelement) wird die gesamte Aufnahme mit Faser erwärmt und abgekühlt.In DE PS 2721991 the optical fiber must also be previously metallized. The adjustment is made optically by the centering of the light beam of the fiber in the crosshairs of a microscope. The fiber is adjusted in the receptacle and then fixed with the solder that flows into the space between recording and fiber. With the heater (Peltier element), the entire intake is heated with fiber and cooled.

Dies beschränkt natürlich die Produktivität des Verfahrens. Die produktive Herstellung der Metallisierung von Fasern ist nur in sehr teuren Bedampfungs-bzw. Beschichtungsanlagen möglich. Bei dieser Vorrichtung muß außerdem zur Erzielung einer stufenlosen Oberfläche die Stirnfläche der Aufnahme und der Faser nach dem Löten poliert werden.Of course, this limits the productivity of the process. The productive production of the metallization of fibers is only in very expensive sputtering or. Coating plants possible. In this apparatus, moreover, to obtain a stepless surface, the end face of the receptacle and the fiber after soldering must be polished.

Bei der DE OS 3307465 wird die Lichtleitfaser in einer Führungshülse befestigt, die Hülse auf einen Zwischenträger gelötet und dieser auf einen weiteren Träger gelötet. Die Lichtleitfaser wird genau zur Strahlungsfläche des Kantenstrahler-Chips justiert. Die Justage ist sehr aufwendig und wird nur für spezielle Bauelemente der Langstreckenübertragurig angewendet, bei denen dies der hohe Stückpreis rechtfertigt und die nur in begrenzter Stückzahl produziert werden. Für Kurzstreckenbauelemente, die meistens Flächenstrahler sind und daher anders angekoppelt werden, ist diese Art nicht rentabel um einen akzeptablen , Herstellungspreis zu erreichen.In DE OS 3307465 the optical fiber is fixed in a guide sleeve, the sleeve soldered to an intermediate carrier and this soldered to another support. The optical fiber is adjusted exactly to the radiation surface of the edge radiating chip. The adjustment is very expensive and is only used for special components of long-distance transmission, where this justifies the high unit price and are produced only in limited quantities. For short-haul components, which are mostly surface radiators and therefore coupled differently, this type is not profitable to achieve an acceptable, manufacturing price.

In der DE OS 2922949 wird versucht, das Problem dadurch zu lösen, daß der Bauelement-Socken in eine Bohrung des Gehäuseteils geschoben wird und danach grob auf Mitte der Bohrung vorjustiert'wird. Dadurch wird aber keine optimale Einkopplung erreicht, da keine Auswertung der eingekoppelten Strahlungsleistung erfolgt. Durch die Verwendung einer aufgeklebten Kugel auf dem Chip wird zwar eine Strahlungsbündelung erreicht, aber der auftretende Versatz zwischen Chip und Lichtleitfaser durch Chiplageabweichung und Toleranzen des BE-Sockels, der Bohrung und des Gehäuseteils führt zu einer starken Verminderung der Einkoppelleistung..In DE OS 2922949 is trying to solve the problem in that the component socks is pushed into a bore of the housing part and then roughly pre-adjusted to the center of the bore'wird. As a result, however, no optimal coupling is achieved, since no evaluation of the injected radiation power takes place. By using a glued ball on the chip, although a radiation bundling is achieved, but the occurring offset between the chip and optical fiber by chip deflection and tolerances of the BE socket, the bore and the housing part leads to a strong reduction in Einkoppelleistung ..

In den meisten bekannten Lösungen wird von der Justierung und Fixierung der Lichtleitfaser zum Chip ausgegangen und nicht von der Justierung des Chips zur Lichtleitfaser. Die Faserjustierung verlaqgt einen bedeutend höheren zeitlichen und finanziellen Aufwand im Vergleich zur Justage des BE-Sockels mit dem Chip zur festen Lichtleitfaser.In most known solutions is based on the adjustment and fixation of the optical fiber to the chip and not from the adjustment of the chip to the optical fiber. The fiber adjustment entails a significantly higher time and money compared to the adjustment of the BE socket with the chip to the fixed optical fiber.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist, eine kurzfristige Verfüg barkeit der Justiervorrichtungen zu ermöglichen und die Ausbeute von gekoppelten Bauelementen zu steigern. , The aim of the invention is to allow a short-term Availablen availability of the adjusting devices and to increase the yield of coupled components. .

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei minimalem Justageaufwand eine optimale Kopplung einer IRED mit einer Lichtleitfaser zu gewährleisten, bei der die Fixierung des Bauelementes in sehr kurzer Zeit erfolgt.The invention has for its object to ensure an optimal coupling of an IRED with an optical fiber with minimal adjustment effort, in which the fixation of the device takes place in a very short time.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe so gelöst, daß in den oberen Teil eines bekannten Gehäuseteils eine Hülse mit einer definierten dünnen Weichlotschicht von 5-10 pm so in die obere Bohrung des Gehäuseteils eingepaßt wird, daß die Hülse auf dem Ende der Bohrung aufsitzt.According to the invention the object has been achieved in that in the upper part of a known housing part, a sleeve with a defined thin soft solder layer of 5-10 pm is fitted in the upper bore of the housing part, that the sleeve is seated on the end of the bore.

Der äußere Durchmesser der Hülse mit der Weichlotschicht ist > dem inneren Durchmesser des oberen Gehäuseteils. Der innere Durchmesser der Hülse ist < als der äußere Durchmesser des BE-Sockels.The outer diameter of the sleeve with the soft solder layer is> the inner diameter of the upper housing part. The inner diameter of the sleeve is <than the outer diameter of the BE socket.

Die Höhe der Hülse wurde so bemessen, daß sie > als der Abstand von der Kragenunterkante des BE-Sockels bis Sockelkante plus Sockelhöhentoleranz ist. Die Wandstärke der Hülse wurde so gewählt, daß der Kragen des BE-Sockels eine ausreichendeThe height of the sleeve was sized to be> the distance from the collar bottom edge of the BE socket to socket edge plus socket height tolerance. The wall thickness of the sleeve was chosen so that the collar of the BE socket sufficient

Auflage hat. .Edition has. ,

Zum Justieren der IRED zur Lichtleitfaser, die in bekannter Art und Weise in einem LWL-Stecker eingeführt und fixiert wurde, wird die beschriebene Hülse in das Gehäuseteil durch einen definierten Preßdruck eingepaßt. Hierauf erfolgt das Einsetzen der IRED oder anderer Lumineszenzioden. Durch die definierte Höhe der Hülse wird bereits ein optimaler vertikaler Abstand zwischen IRED und Lichtleitfaser erreicht. .To adjust the IRED to the optical fiber, which was introduced and fixed in a known manner in a fiber optic connector, the described sleeve is fitted in the housing part by a defined pressing pressure. This is followed by the onset of the IRED or other luminescence diodes. Due to the defined height of the sleeve, an optimal vertical distance between the IRED and the optical fiber is already achieved. ,

Eine Feinjustierung der IRED ist nur noch in der waagerechten Richtung notwendig. Die IRED wird dabei solange in der · ermittelten Position gehalten, bis durch einen kurzzeitigen definierten Stromimpuls von 3-8 s und 50-10OA das Weichlot auf der Oberfläche der Hülse die Fließtemperatur erreicht und der Sockel der IRED sich mit der Hülse verbindet und das Weichlot nach Beendigung des Stro,mimpulses sofort erstarrt und die IRED in ihrer Lage fixiert.A fine adjustment of the IRED is only necessary in the horizontal direction. The IRED is held in the determined position until the soft solder on the surface of the sleeve reaches the flow temperature through a short-time defined current pulse of 3-8 s and 50-10OA, and the base of the IRED connects to the sleeve and the soft solder immediately after the Stro mimpulses have stopped solidifying and the IRED is fixed in position.

embodiment

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert und zeigt in der Figur den Schnitt durch den oberen Gehäuseteil. Vor Beginn der Justage wird das Gehäuseteil 1 in der Halterung 9 starr befestigt und die Lichtleitfaser 7 am Gehäuseteil 1 dadurch justiert, daß der am Ende der Lichtleitfaser 7 befindliche LWL-Stecker 6 in die untere Bohrung des Gehäuseteils 1 eingeführt wird und mittels einer Überwurfmutter fest auf Anschlag angedrückt wird. Das andere Ende der Faser wird an einen Dedektor angeschlossen, der sich an einem Meßgerät bekannter Art befindet.The invention will be explained with reference to an embodiment and shows in the figure the section through the upper housing part. Before the start of the adjustment, the housing part 1 is rigidly secured in the holder 9 and the optical fiber 7 on the housing part 1 adjusted by the fact that located at the end of the optical fiber 7 fiber optic connector 6 is inserted into the lower bore of the housing part 1 and fixed by means of a union nut is pressed on stop. The other end of the fiber is connected to a detector located on a meter of known type.

In die obere Bohrung des Gehäuseteils 1 wird die galvanisch mit Weichlot beschichtete Hülse 2 eingepreßt, bis sie gegen das Ende der Bohrung stößt. Die Dicke der Weichlotschicht beträgt 8³Am. Durch das duktile Weichlot wird sowohl ein guter mechanischer als auch elektrischer Kontakt der Hülse mit dem Gehäuseteil erzielt. Durch das Nachgeben des Weichlotes im Gehäuseteil ist keine genaue Passung der Hülse 2 in der Bohrung des Gehäuseteils 1 erforderlich. In einer Justiereinrichtung befindet sich eine Fassung mit der der BE-Sockel gehalten wird und in waagerechter Richtung verschiebbar und damit justierbar ist. Die IRED 3 im BE-Sockel 4 wird über die elektrischen Durchführungen 8 elektrisch angesteuert. Das aus dem Chip 3 austretende Licht wird durch die Lichtleitfaser 7 zum Meßgerät weitergeleitet und nach bekannten Verfahren ausgewertet. .In the upper bore of the housing part 1, the electroplated with soft solder sleeve 2 is pressed until it abuts against the end of the bore. The thickness of the soft solder layer is 8 ³ Am. The ductile soft solder achieves both good mechanical and electrical contact of the sleeve with the housing part. Due to the yielding of the soft solder in the housing part, no exact fit of the sleeve 2 in the bore of the housing part 1 is required. In an adjusting device is a socket with the BE socket is held and is displaceable in the horizontal direction and thus adjustable. The IRED 3 in the BE socket 4 is electrically controlled via the electrical feedthroughs 8. The emerging from the chip 3 light is passed through the optical fiber 7 to the meter and evaluated by known methods. ,

Während des Justierens kann der Kragen 5 des BE-Sockels 4 auf der beschichteten Wand der Hülse 2 entlanggleiten. Nach Erreichen der maximalen Einkopplung bzw. des vorgegebenen Wertes wird über spezielle Anschlüsse durch den BE-Sockel 4, die beschichtete Hülse 2 und das Gehäuseteil 1 ein Stromimpuls in Höhe von 7OA geleitet. Innerhalb von 6s schmilzt die Weichlotschicht auf der Wand der Hülse 2 auf und verbindet sich mit dem BE-Sockel 4. Nach dem Abschalten des Stromimpulses erstarrt das Weichlot sofort und der BE-Sockel haftet fest an der Hülse. Sogar während des Lötens kann kontrolliert werden, ob die maximale Leistung eingekoppelt wird.During the adjustment, the collar 5 of the BE base 4 can slide along the coated wall of the sleeve 2. After reaching the maximum coupling or the predetermined value is passed through special connections through the BE socket 4, the coated sleeve 2 and the housing part 1, a current pulse in the amount of 7OA. Within 6 seconds, the soft solder layer melts on the wall of the sleeve 2 and connects to the BE socket 4. After switching off the current pulse, the solder solidifies immediately and the BE socket firmly adheres to the sleeve. Even during soldering it can be checked if the maximum power is injected.

Nach dem Erstarren des Weichlotes wird die Fassung nach oben aus dem Gehäuseteil 1 gezogen, die Lichtleitfaser 7 im LWL-Stecker 6 vom Gehäuseteil 1 mit dem fest angelöteten Bauelement aus der Halterung 9 entnommen. Anschließend kann der verbleibende Raum über dem BE-Sockel 4 in den oberen Gehäuseteil 1 mit einem Harz ausgefüllt werden, das bei einer Temperatur zwischen 50⁰C und 100⁰C ausgehärtet wird. Dies kann in produktiven Magazinen bzw. automatisiert in relativ billigen Anlagen durchgeführt werden.After solidification of the soft solder, the socket is pulled upwards out of the housing part 1, the optical fiber 7 in the fiber optic plug 6 is removed from the housing part 1 with the fixedly soldered component from the holder 9. Subsequently, the remaining space above the BE base 4 in the upper housing part 1 can be filled with a resin which is cured at a temperature between 50 ⁰ C and 100 ⁰ C. This can be done in productive magazines or automated in relatively cheap plants.

Die Anwendung der dargestellten Lösung zur optischen Ankopplung Bauelement/Lichtleitfaser eignet sich für eine Reihe verschiedenartiger Bauelemente. Außer der erläuterten IRED lassen sich auch Chips von LED im sichtbaren Bereich, Si-Empfängerdioden, PIN-Dioden, Avalanche-Dioden und Superlumineszenz-Dioden einsetzen. Ebenfalls lassen sich durch den Einsatz von Hülsen mit verschiedenen Innendurchmessern auch unterschiedliche BE-Sockel mit Kragen mit dieser Vorrichtung justieren und fixieren. Durch die einfachere Justierung des BE-Sockels zur Lichtleitfaser, die für sich wesentlich schwieriger und ' aufwendiger zu justieren ist, wird erreicht, daß die Bauelemente einen optimalen Koppelfaktor besitzen und der Ausschuß dadurch verringert wird. Weiterhin wird der Aufwand bei der Chipmontage gesenkt, weil die Mittenlage des Chips eine größere Toleranz besitzen kann. · ' ' The application of the illustrated solution for optical coupling component / optical fiber is suitable for a number of different types of components. In addition to the IRED described, it is also possible to use chips of LEDs in the visible range, Si receiver diodes, PIN diodes, avalanche diodes and superluminescent diodes. Also can be adjusted by the use of sleeves with different inner diameters and different BE socket with collar with this device and fix. The simpler adjustment of the BE socket to the optical fiber, which is much more difficult and 'expensive to adjust, it is achieved that the components have an optimal coupling factor and the Committee is thereby reduced. Furthermore, the effort in the chip assembly is lowered because the center of the chip can have a greater tolerance. · ''

Claims

Invention claim:

1. sleeve for coupling an IRED to an optical fiber in a known housing, characterized in that the outer diameter of the sleeve (2) with the soft solder layer 2: the inner diameter of the upper housing part (1), but the inner diameter of the sleeve ( 2)> than the outer diameter of the BE socket and the height of the sleeve (2)> is the distance from the lower edge of the socket to the socket edge plus socket tolerance and ^ the inner diameter of the sleeve (2) <the collar diameter of the BE socket is. ,

2. Sleeve according to claim 1, characterized in that the sleeve height <is the upper housing part height.

3. Sleeve according to claim 1, characterized in that arranged and fixed in the sleeve, the IRED.