DE10054551A1 - Lichtempfangsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtempfangsvorrichtung (1) mit einer Photodiode, die einen Detektionsbereich (3) aufweist, einer Umlenkeinrichtung (2) und einem Lichtwellenleiter, der einen Lichtaustrittsbereich (10) aufweist. Erfindungsgemäß sind diese Bauteile derart angeordnet, dass die Umlenkeinrichtung (2) einen ersten Anteil des im Lichtwellenleiter geführten Lichtes auf den Detektionsbereich (3) der Photodiode umlenkt, während ein zweiter Anteil des im Lichtwellenleiter geführten Lichtes durch den Lichtaustrittsbereich (10) des Lichtwellenleiters direkt auf den Detektionsbereich (3) der Photodiode trifft. Dadurch ist es möglich, den Lichtwellenleiter, dessen lichtführender Kernbereich (11) eine größere Ausdehnung aufweist als der Detektionsbereich (3) der Photodiode, einfach, kostengünstig und effizient an die Photodiode zu koppeln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtempfangsvorrichtung, die einen Lichtwellenleiter, eine Lichtumlenkeinrichtung und eine Photodiode zum Empfang des Lichtes umfasst, das aus einem Lichtwellenleiter austritt, wobei die Lichtumlenkeinrichtung derart angeordnet ist, dass sie zumindest mit einem Teil des Lichtes, das im Wellenleiter geführt wird, wechselwirkt und es auf die Photodiode lenkt.

Insbesondere bei optischen Netzwerken, die mehrmodige Lichtwellenleiter einsetzen und mit hohen Frequenzen im GHz- Bereich arbeiten tritt das Problem auf, dass der lichtführenden Kernbereich der Lichtwellenleiter größere Ausmaße aufweist, als der Empfangsbereich der Photodioden.

Dies liegt darin begründet, dass die Kapazität einer Photodiode üblicherweise mit der Größe ihres Empfangsbereiches zunimmt. Wenn jedoch Datenraten beispielsweise im Bereich von 10 GBit empfangen werden sollen, darf die Kapazität der verwendeten Photodioden etwa 150 fF nicht überschreiten, damit die Photodiode eine für diese Datenrate ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit aufweist. Dieser Grenzwert wird jedoch bei einer Photodiode mit einem runden Empfangsbereich bereits bei einem Durchmessers von 35 µm erreicht. Die lichtführenden Kernbereiche üblicher Multimodefasern betragen jedoch 50 oder sogar 62.5 µm, so dass bei einer direkten Kopplung der Multimodefaser mit der Photodiode ein großer Teil des geführten Lichtes nicht detektiert werden könnte.

Das würde jedoch zu einem nicht hinnehmbaren Anstieg der Bitfehlerrate führen. Eine mögliche Gegenmaßnahme bestünde darin, die Lichtleistung des eingekoppelten Lichtes einfach zu erhöhen. Dies ist jedoch nur begrenzt möglich, weil insbesondere bei den optischen Netzwerken, die mit Licht im Wellenlängenbereich von 850 nm arbeiten, gewisse Leistungsgrenzwerte eingehalten werden müssen, damit alle Komponenten des optischen Netzwerkes Augensicherheit gewährleisten.

Aus dem Stand der Technik sind aufgrund dieses Problemes eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, die zusätzliche Maßnahmen vorsehen, damit ein Großteil des aus dem Ende des Lichtwellenleiters austretenden Lichtes auf den Empfangsbereich der Photodiode gelangt.

Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems besteht darin, eine oftmals mehrteilige Linsenoptik zwischen dem Ende des Lichtwellenleiters und dem Empfangsbereich der Photodiode anzuordnen. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass die eingesetzte Linsenoptik in allen drei Raumrichtungen sehr präzise justiert werden muss, was bei der Produktion zwangsläufig hohe Kosten verursacht.

Optische Netzwerke arbeiten zudem oftmals im sogenannten Wellenlängenmultiplex, d. h. mit einer Vielzahl parallel übertragender Kanäle mit unterschiedlichen Wellenlängen λ, die jeweils eine separate Empfangsvorrichtung benötigen. Ebenso sind optische Netzwerke bekannt, die im sogenannten räumlichen Multiplex arbeiten. Dabei wird eine Wellenlänge in einer vielzahl paralleler Datenkanäle verwendet. Aus diesen Gründen weisen Empfangsmodule optischer Netzwerke üblicherweise eine entsprechende Vielzahl von Photodioden auf, die oftmals auf engem Raum in Arrays angeordnet sind. Der Aufwand und die Kosten der Justage bei der Verwendung zugehöriger Linsenoptiken würde sich somit mit der Zahl der benötigten Empfangsvorrichtungen multiplizieren.

Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht darin, anstelle einer Linsenoptik, das Ende des Lichtwellenleiters zu tapern, d. h. den lichtführenden Kernbereich des Lichtwellenleiters konisch zu verjüngen und somit dessen Ausmaße zu reduzieren. Auch diese Lösung setzt eine sorgfältige Justage des Lichtwellenleiters in Relation zur Photodiode voraus, die mit dem genannten Aufwand und den Kosten verbunden wäre. Außerdem ist ein weiterer Arbeitsschritt notwendig, um das getaperte Ende des Lichtwellenleiters mit dem nicht getaperten Restabschnitt des Lichtwellenleiters zu verbinden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine gattungsgemäße Lichtempfangsvorrichtung bereitzustellen, die eine möglichst einfache und effiziente Kopplung des Lichtwellenleiters an die Photodiode ermöglicht und zudem kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Lichtempfangsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Photodiode mit einem Detektionsbereich, eine Umlenkeinrichtung und einen Lichtwellenleiter mit einer Lichtaustrittsbereich. Der Detektionsbereich der Photodiode, die Umlenkeinrichtung und der Lichtwellenleiter sind derart angeordnet, dass die Umlenkeinrichtung einen ersten Anteil des im Lichtwellenleiter geführten Lichtes auf den Detektionsbereich der Photodiode umlenkt, während ein zweiter Anteil des im Lichtwellenleiter geführten Lichtes durch den Lichtaustrittsbereich des Lichtwellenleiters direkt auf den Detektionsbereich der Photodiode trifft.

Durch die Verwendung einer derartigen Umlenkeinrichtung wird es ermöglicht, dass praktisch das gesamte im Lichtwellenleiter geführte Licht auf den Detektionsbereich der Photodiode trifft, wobei der lichtführende Kernbereich des Lichtwellenleiters einen deutlich größeren Durchmesser aufweist als der Detektionsbereich der Photodiode. Damit wird eine effiziente Kopplung des Lichtwellenleiters mit der Photodiode ermöglicht.

Die Umlenkeinrichtung weist vorzugsweise mindestens einen Reflexionsbereich auf, der Licht der im Lichtwellenleiter geführten Wellenlängen reflektiert. Je nach verwendeter Wellenlänge und gewünschter Reflektivität bieten sich entsprechende Spiegelmaterialien und -strukturen an. Es ist aber ebenso möglich und denkbar, das Licht durch eine optische Gitterstruktur umzulenken, die auch wellenlängenspezifische Reflexionseigenschaften aufweisen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtaustrittsbereich an einem Endabschnitt des Lichtwellenleiters ausgebildet. Durch die Photodiode soll dann das optische Signal aus dem Lichtwellenleiter, der vor der Photodiode endet, detektiert werden. Es ist jedoch ebenso möglich, dass der Lichtaustrittsbereich an einem Lichtwellenleiter angeordnet ist, der keinen Endabschnitt vor der Photodiode aufweist. Dazu ist es denkbar, dass aus dem Lichtwellenleiter ein Teil des optischen Signals quer zum Verlauf des Lichtwellenleiters austritt. Dies kann beispielsweise mittels eines in den Lichtwellenleiter integrierten "schrägen" Bragg-Gitters oder durch einen "Leckbereich" des Lichtwellenleiters realisiert werden. An einem solchen "Leckbereich" ist der Mantel des Lichtwellenleiters üblicherweise sehr dünn oder überhaupt nicht vorhanden, so dass ein Teil des geführten Lichtes aus dem Lichtwellenleiter "herausleckt". Die Umlenkanordnung dient dann dazu, das aus dem Lichtwellenleiter tretende (schwache) optische Signal möglichst vollständig auf den Detektionsbereich einer Photodiode zu richten.

Die Reflexionsbereiche der Umlenkanordnung sind aufgrund der unkomplizierten Herstellung vorzugsweise flächig ausgebildet. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, hohlspiegelartige Strukturen als Reflexionsbereiche einzusetzen, die eine zusätzliche Bündelung des reflektierten Lichtes auf den Detektionsbereich ermöglichen.

Es ist vorteilhaft, die Reflexionsbereiche der Umlenkeinrichtung direkt angrenzend an den Detektionsbereich der Photodiode und im wesentlichen senkrecht dazu anzuordnen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Anteil des im Lichtwellenleiter geführten Lichtes, der nicht direkt auf den Detektionsbereich der Photodiode fällt, auf einen Reflexionsbereich der Umlenkeinrichtung trifft.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Endabschnitt des Lichtwellenleiters mit seiner Erstreckungsrichtung in einem Winkel von im wesentlichen 45° zum Detektionsbereich der Photodiode angeordnet. Durch den schrägen Einfall der Lichtes auf den Detektionsbereich erhöht sich die Durchlaufstrecke der Photonen durch das Halbleitermaterial des Detektionsbereiches. Dadurch steigt die Absorptionswahrscheinlichkeit der Photonen und führt somit zu einem gesteigerten Wirkungsgrad der Photodiode.

Weiterhin ist es von Vorteil, den Endabschnitt des Lichtwellenleiters mit seiner Erstreckungsrichtung jeweils in einem Winkel von im wesentlichen 45° zu den flächigen Reflexionsbereichen anzuordnen. Dadurch wird gewährleistet, dass der auf die Reflexionsbereiche der Umlenkeinrichtung treffende Anteil des Lichtes durch einen oder mehrere Reflexionsvorgänge auf den Detektionsbereich der Photodiode umgelenkt wird. Aus Sicht des Lichtwellenleiters erscheint beispielsweise bei nur einer einzigen flächigen Reflexionsbereich die räumliche Ausdehnung des Detektionsbereiches der Photodiode durch dessen Spiegelbild verdoppelt. Berücksichtigt man die aufgrund des schrägen Lichteinfalls nötige Skalierung des Detektionsbereiches (bei 45° ein Faktor von 0.7), so bleibt aufgrund der virtuellen Verdoppelung der Detektionsfläche (2.0.7 = 1.4) dennoch effektiv ein Gewinn. Hinzu kommt noch der bereits erwähnte höhere Wirkungsgrad der Photodiode aufgrund des schrägen Einfalls des Lichtes.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfinderischen Umlenkeinrichtung weist zwei flächige Reflexionsbereiche auf, die senkrecht zueinander und jeweils senkrecht zum Detektionsbereich der Photodiode angeordnet sind. Der Detektionsbereich und die beiden Reflexionsflächen bilden dann den Eckbereich eines Würfels, wobei der Lichtwellenleiter in Richtung der in diesem Eckbereich endenden Raumdiagonale des Würfels angeordnet ist. In dieser Anordnung erscheint aus Sicht des Lichtwellenleiters die räumlich Ausdehnung des Detektionsbereiches der Photodiode aufgrund der Mehrfachreflexion beider Reflexionsbereiche vervierfacht. Berücksichtigt man wiederum die bereits erwähnte Skalierung, so erscheint der Detektionsbereich der Photodiode effektiv um einen Faktor 1.7 größer.

Bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weisen als Lichtwellenleiter eine Lichtleitfaser auf. Die Vorrichtung ist insbesondere für Multimode-Lichtleitfasern ausgelegt, die Kerndurchmesser im Bereich von 50 bis 70 µm aufweisen. Eine integriert optische Realisierung der erfindungsgemäßen Lichtempfangsvorrichtung ist ebenso denkbar. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, dass sich die Vorrichtung durch standardisierte Lithographie- und Mikrostrukturierungsprozesse als monolithisches Element herstellen lässt. Ebenso ist denkbar, eine Hybridstruktur aufzubauen, d. h. lediglich Lichtwellenleiter und Umlenkeinrichtung werden monolithisch hergestellt, wobei die Photodiode zusätzlich montiert wird.

In den bevorzugten Ausführungsformen kann der Endabschnitt der Lichtleitfaser entweder freischwebend über der Umlenkeinrichtung und dem Detektionsbereich der Photodiode oder in mechanischem Kontakt zur Umlenkeinrichtung und/oder zu einem Substrat, auf dem die Photodiode angeordnet ist, angeordnet werden.

Je nach baulichen Randbedingungen kann es von Vorteil sein, wenn der Endabschnitt der Lichtleitfaser durch mechanischen Kontakt fixiert ist. Im Falle der bevorzugten Ausführungsform, bei der der Detektionsbereich der Photodiode und die beiden Reflexionsflächen den Eckbereich eines Würfels bilden, lässt sich der Endabschnitt der Lichtleitfaser auf einfach Weise dadurch justieren, dass dieser entlang der Raumdiagonalen an den Detektionsbereich herangeführt wird, bis er im Eckbereich der Anordnung anstößt.

Für eine einfache Montage des Endabschnittes der Lichtleitfaser ist es insbesondere bei einer Ausführungsform, die nur einen Reflexionsbereich aufweist von Vorteil, wenn das Substrat der Photodiode und/oder die Umlenkeinrichtung Aufnahmemittel für den Endabschnitt der Lichtleitfaser aufweist. Als Aufnahmemittel könnten beispielsweise V-Gräben vorgesehen sein, die sich auf einfache Weise in Siliziumsubstrate ätzen lassen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Lichtleitfaser einen sich verjüngenden Endabschnitt auf. Dadurch lässt sich der Endabschnitt näher an Detektionsbereich und Reflexionsbereich führen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bei einer gerade gebrochenen Stirnfläche der Faser die Bereich des Mantels derart an die Substrate des Detektions- bzw. Reflexionsbereiches stoßen, dass sich der Abstand des Lichtaustrittsbereiches zum Detektionsbereich aufgrund der Divergenz des aus der Faser tretenden Lichtes als zu groß erweist.

Ein sich verjüngender Endabschnitt lässt sich entweder durch schräges Brechen oder durch schräges Anschleifen des Faserendes realisieren. Darüber hinaus ist es auch denkbar, den Endabschnitt der Faser geeignet anzuätzen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Endabschnitt der Faser eine keilförmig zugespitzte Form auf, wobei der Endabschnitt neben dem Lichtaustrittsbereich auch den Reflexionsbereich der Umlenkeinrichtung umfasst.

Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Endabschnitt der Lichtleitfaser derart angeschliffen ist, dass er zwei gleichgroße flächige Bereiche aufweist, die jeweils in einem Winkel von im wesentlichen 45° zur Erstreckungsrichtung der Faser angeordnet sind und senkrecht aufeinander stehen, wobei der erste flächige Bereich als Lichtaustrittsbereich und der zweite flächige Bereich als Reflexionsbereich der Umlenkeinrichtung dient.

Dies hat den Vorteil, dass die Umlenkeinrichtung in den Lichtwellenleiter selbst integriert ist. Der zweite flächige Bereich des Faser-Endabschnittes kann dazu beispielsweise mittels einer der üblichen Dünnschichttechniken (Sputtern, CVD) mit einer reflektierenden Metallschicht versehen werden.

Bei allen vorangehend beschriebenen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, dass die Lichtempfangsvorrichtung sowohl in den Bereichen zwischen Detektionsbereich der Photodiode und Lichtaustrittsbereich des Lichtwellenleiters als auch in den Bereichen zwischen Detektionsbereich und den Reflexionsbereichen ein Füllmaterial aufweist, das eine an den Brechungsindex des Lichtwellenleiters angepasste Brechzahl besitzt. Auf diese Weise lassen sich zusätzliche Reflexionsverluste vermeiden, die durch Brechzahlsprünge an den Grenzschichten zwischen Lichtwellenleiter und Detektions- bzw. Reflexionsbereich hervorgerufen werden. Bei dem Füllmaterial kann es sich um entsprechende optische Gele bzw. Klebestoffe handeln.

Beim Einsatz entsprechend brechzahlangepasster Klebstoffe kann der Lichwellenleiter zusätzlich in seiner räumlichen Lage zum Detektions- bzw. Reflexionsbereich fixiert werden.

Wenn eine Faser als Lichtwellenleiter eingesetzt wird, ist es bei einer Ausführungsform, die nur einen einzigen flächigen Reflexionsbereich aufweist, von Vorteil, wenn der Detektionsbereich der Photodiode als halbellipsenförmige Fläche ausgebildet ist.

Wenn eine Faser als Lichtwellenleiter eingesetzt wird, ist es bei der Ausführungsform mit zwei flächigen senkrecht zueinander und zum Detektionsbereich der Photodiode angeordneten Reflexionsbereichen von Vorteil, wenn der Detektionsbereich der Photodiode als viertelellipsenförmige Fläche ausgebildet ist.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der Detektionsbereich und die Reflexionsbereiche auf senkrecht zueinander angeordneten Trägern angeordnet sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt in der gemeinsamen Anordnung einer Vielzahl der erfindungsgemäßen Lichtempfangsvorrichtungen in einem Lichtempfangsmodul. Dadurch können insbesondere für optische Netzwerke, die im Wellenlängen- oder im räumlichen Multiplex arbeiten, kompakte Empfangsmodule für eine Vielzahl optischer Kanäle bereitgestellt werden, die eine Array-Struktur erfindungsgemäßer Lichtempfangsvorrichtungen aufweist.

Dabei ist es denkbar, dass die erfindungsgemäßen Lichtempfangsvorrichtungen mit Mitteln für das Demultiplexen der verschiedenen optischen Kanäle in einem Empfangsmodul kombiniert sind.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die. Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematische Querschnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Lichtempfangsvorrichtung, wobei zusätzlich Aufnahmemittel für den Lichtwellenleiter vorgesehen sind;

Fig. 3 schematische Querschnittsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Fig. 4 schematischen Querschnittsdarstellung eines dritten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Fig. 5a eine räumliche Perspektivansicht des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispieles, (Lichtwellenleiter nicht dargestellt) und

Fig. 5b eine räumliche Perspektivansicht eines vierten Ausführungsbeispieles der Erfindung (Lichtwellenleiter nicht dargestellt)

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer ersten Ausführungsform der erfinderischen Lichtempfangsvorrichtung. Auf einem planaren Substrat 5 ist der Detektionsbereich 3 einer Photodiode angeordnet, an dessen einer Kante 7 eine ebenfalls planar ausgeformte Umlenkeinrichtung 2 senkrecht zum Substrat 5 angeordnet ist. Die Umlenkeinrichtung 2 weist ein Substrat 5' auf, an dem ein flächig ausgebildeter Reflexionsbereich 4 angebracht ist, der sich direkt an die Kante 7 rechtwinklig anschließt. Das Substrat 5 der Photodiode und das Substrat 5' der Umlenkeinrichtung 2 können dabei sowohl monolithisch als auch als Hybridstruktur aufgebaut sein. Das heißt, die Photodiode mit dem Detektionsbereich 3 kann sowohl mittels Dünnschicht- und Mikrostrukturierungsverfahren direkt auf oder im Substrat 5 hergestellt als auch nachträglich auf dem Substrat 5 positioniert werden. Gleiches gilt für das Substrat 5' des Reflexionsbereiches 4 der Umlenkeinrichtung 2. Ebenso ist denkbar, dass die Substrate 5, 5' als einstückiges Substrat ausgebildet sind.

In etwa entlang der Winkelhalbierenden zwischen der Umlenkeinrichtung 2 und dem Detektionsbereich 3 der Photodiode erstreckt sich der Endabschnitt 13 eines als Lichtleitfaser ausgebildeten Lichtwellenleiters 1 mit einem Kernbereich 11 und einem Mantelbereich 12. Vor dem Detektionsbereich 3 und dem Reflexionsbereich 4 weist der Endabschnitt 13 des Lichtwellenleiters 1 beispielsweise eine glatte Stirnseite als Lichtaustrittsfläche 10 auf.

Aus der Lichtaustrittsfläche 10 des Lichtwellenleiters 1 austretendes Licht strahlt zum einen Teil direkt auf den Detektionsbereich 3, zum anderen Teil wird dieses Licht über Reflexion an dem Reflexionsbereich auf den Detektionsbereich 3 gelenkt. Dadurch erreicht praktisch das gesamte aus dem Lichtwellenleiter 1 tretende Licht den Detektionsbereich 3.

In Fig. 2 ist der Querschnitt einer zur Fig. 1 sehr ähnlichen erfindungsgemäßen Lichtempfangsvorrichtung dargestellt. Dabei sind gleich Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass auf die Figurenbeschreibung der Fig. 1 verwiesen wird. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform umfassen sowohl die Umlenkeinrichtung 2 als auch das Substrat 5 des Detektionsbereiches 3 der Photodiode Aufnahmemittel 6 für den Endabschnitt 13 des Lichtwellenleiters 1. Der Endabschnitt 13 weist eine Kante 8 auf, die durch den Mantel 12 und der zum Lichtaustrittsfläche 10 parallelen Endfläche des Lichtwellenleiters 1 gebildet wird. Die Aufnahmemittel 6 können, wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt, als V- Gräben ausgebildet sein, die so angeordnet sind, dass sich der Endabschnitt 13 mit der Randkante 8 in die V-Gräben einpassen lässt.

In Fig. 3 ist der Querschnitt einer dritten erfindungsgemäßen Lichtempfangsvorrichtung dargestellt. Dabei sind gleich Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Unterschied zu den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Endabschnitt 13 der Lichtleitfaser keilförmig zugespitzt und weist daher zwei gleichgroße Lichtaustrittsfläche 10 auf, die jeweils 45° zur Erstreckungsrichtung des Endabschnittes 13 der Lichtleitfaser geneigt sind. Aufgrund dieser geometrischen Ausgestaltung lässt sich der Endabschnitt 13 zwischen die rechtwinklig zueinander angeordneten Substrate 5 und 5' einpassen.

Weiterhin ist erkennbar, dass der Detektionsbereich 3 der Photodiode und der Reflexionsbereich 4 der Umlenkeinrichtung 2 formschlüssig in die Oberflächen der Substrate 5, 5' integriert sind. Dadurch lässt sich der Endabschnitt 13 der Lichtleitfaser praktisch formschlüssig zwischen den Substraten 5, 5' anordnen.

In Fig. 4 ist der Querschnitt einer vierten erfindungsgemäßen Lichtempfangsvorrichtung dargestellt. Deren Ausführungsform ähnelt weitgehend der in Fig. 3 dargestellten Lichtempfangsvorrichtung. Der Unterschied besteht darin, dass der Reflexionsbereich 4 der Umlenkeinrichtung 2 bei dieser Ausführungsform direkt auf dem Endabschnitt 13 der Lichtleitfaser angeordnet ist. Dazu ist die in Fig. 3 an den Reflexionsbereich 4 angrenzende Lichtaustrittsfläche 10 verspiegelt. Für die Umlenkeinrichtung 2 ist ein weiteres Substrat 5' daher nicht nötig.

Fig. 5a zeigt eine räumliche Perspektivansicht des in Fig. 1 oder 3 gezeigten Ausführungsbeispieles, wobei der Lichtwellenleiter 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Aus Fig. 5a wird deutlich, dass sich die halbellipsenförmige Fläche des Detektionsbereiches 3 durch die Spiegelung an einem einzelnen Reflexionsbereich 4 scheinbar verdoppeln lässt.

Fig. 5b zeigt eine räumliche Perspektivansicht eines fünften Ausführungsbeispieles der Erfindung, wobei der Lichtwellenleiter 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Im Unterschied zu den in Fig. 5a dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung weist die Lichtempfangsvorrichtung zwei Reflexionsbereiche 4 auf, die auf einem Substrat 5' senkrecht zueinander und senkrecht zum Substrat 5 des Detektionsbereiches 3 der Photodiode als Eckbereich eines Würfels angeordnet sind. Daher erscheint die viertelellipsenförmige Fläche des Detektionsbereiches 3 aus der Sicht eines entlang der Raumdiagonalen der Eckbereiches der Würfelanordnung erstreckten Lichtwellenleiters durch die Mehrfachreflexion an den beiden Reflexionsbereichen 4 vervierfacht.

Bei dieser Anordnung trifft wiederum ein erster Teil des aus dem Lichtwellenleiter tretenden Lichtes direkt auf den Detektionsbereich 3, wobei der übrige Teil des aus dem Lichtwellenleiter tretenden Lichtes auf die Reflexionsflächen 4 trifft und nach der ersten Reflexion an einer ersten Reflexionsfläche 4 entweder auf den Detektionsbereich 3 oder auf die jeweils andere Reflexionsfläche 4 zu treffen, um von dort auf den Detektionsbereich 3 reflektiert zu werden.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele. Beispielsweise können die Reflexionsflächen der Fig. 5b unter einem anderen Winkel angeordnet sein. Wesentlich ist für die Erfindung allein, dass der Detektionsbereich der Photodiode, die Umlenkeinrichtung und der Lichtwellenleiter derart angeordnet sind, dass die Umlenkeinrichtung einen ersten Anteil des im Lichtwellenleiter geführten Lichtes auf den Detektionsbereich der Photodiode umlenkt, während ein zweiter Anteil des im Lichtwellenleiter geführten Lichtes durch den Lichtaustrittsbereich direkt auf den Detektionsbereich der Photodiode trifft.

Claims (21)

1. Lichtempfangsvorrichtung mit
einer Photodiode, die einen Detektionsbereich aufweist,
einer Umlenkeinrichtung und
einem Lichtwellenleiter, der einen Lichtaustrittsbereich aufweist
dadurch gekennzeichnet
dass der Detektionsbereich (3) der Photodiode, die Umlenkeinrichtung (2) und der Lichtwellenleiter (1) derart angeordnet sind, dass die Umlenkeinrichtung (2) einen ersten Anteil des im Lichtwellenleiter (1) geführen Lichtes auf den Detektionsbereich (3) der Photodiode umlenkt, während ein zweiter Anteil des im Lichtwellenleiter (1) geführten Lichtes durch den Lichtaustrittsbereich (10) des Lichtwellenleiters direkt auf den Detektionsbereich (3) der Photodiode trifft.

2. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (2) mindestens einen Reflexionsbereich (4) aufweist, der Licht der im Lichtwellenleiter (1) geführten Wellenlängen reflektiert.

3. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtaustrittsbereich (10) an einem Endabschnitt (13) des Lichtwellenleiters (1) ausgebildet ist.

4. Lichtempfangsvorrichtung nach einem Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsbereiche (4) flächig ausgebildet sind.

5. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsbereiche (4) angrenzend an den Detektionsbereich (3) der Photodiode (1) und im wesentlichen senkrecht dazu angeordnet sind.

6. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (13) des Lichtwellenleiters (1) mit seiner Erstreckungsrichtung in einem Winkel von im wesentlichen 45° zum Detektionsbereich (3) der Photodiode angeordnet ist.

7. Lichtempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (13) des Lichtwellenleiters (1) mit seiner Erstreckungsrichtung jeweils einen Winkel von im wesentlichen 45° zu den flächigen Reflexionsbereichen (4) aufweist.

8. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (2) zwei flächige Reflexionsbereiche (4) aufweist, die senkrecht zueinander und jeweils senkrecht zum Detektionsbereich (3) der Photodiode angeordnet sind.

9. Lichtempfangsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (1) als Lichtleitfaser ausgebildet ist.

10. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (13) freischwebend über dem Detektionsbereich (3) der Photodiode und der Umlenkeinrichtung (2) angeordnet ist.

11. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (13) in mechanischem Kontakt zu einem Substrat (5) der Photodiode und/oder zur Umlenkeinrichtung (2) steht.

12. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (5) der Photodiode und/oder die Umlenkeinrichtung (2) Aufnahmemittel (6) für den Endabschnitt (13) des Lichtwellenleiters (1) aufweisen.

13. Lichtempfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Lichtwellenleiter (1) in seinem Endabschnitt (13) verjüngt.

14. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (13) des Lichtwellenleiters (1) keilförmig zugespitzt ist und die Umlenkeinrichtung (2) mit einer Reflexionsfläche (4) umfasst.

15. Lichtempfangsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (13) des Lichtwellenleiters (1) zwei gleichgroße flächige Bereiche aufweist, die jeweils in einem Winkel von 45° zur Erstreckungsrichtung angeordnet sind und senkrecht aufeinander stehen, wobei der erste flächige Bereich als Lichtaustrittsbereich (10) und der zweite flächige Bereich als Reflexionsbereich (4) der Umlenkeinrichtung (2) dient.

16. Lichtempfangsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtempfangsvorrichtung sowohl in Bereichen zwischen Detektionsbereich (3) der Photodiode und Lichtaustrittsbereich (10) des Lichtwellenleiters (1) als auch in Bereichen zwischen Detektionsbereich (3) der Photodiode und Reflexionsbereichen (4) der Umlenkeinrichtung (2) ein Füllmaterial aufweist ist, das eine an den Brechungsindex des Wellenleiters angepasste Brechzahl besitzt.

17. Lichtempfangsvorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsbereich (3) der Photodiode als halbellipsenförmige Fläche ausgebildet ist.

18. Lichtempfangsvorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsbereich (3) der Photodiode als viertelellipsenförmige Fläche ausgebildet ist.

19. Lichtempfangsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsbereiche (4) und der Detektionsbereich (3) auf rechtwinklig angeordneten Trägern (5, 5') angeordnet sind.

20. Lichtempfangsmodul, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Lichtempfangsvorrichtungen gemäß mindestens einem der vorangehenden Ansprüche.

21. Lichtempfangsmodul nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Lichtempfangsvorrichtungen in einem Array angeordnet sind.