DE10117020A1

DE10117020A1 - Optisches oder optoelektronisches Modul

Info

Publication number: DE10117020A1
Application number: DE10117020A
Authority: DE
Inventors: Thilo Von Freyhold; Juergen Wolf; Torsten Scheller
Original assignee: Unique MODE AG
Current assignee: Unique MODE AG
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: EP1377859A2; US20030007258A1; WO2002082148A2; WO2002082148A3; DE10117020C2; US6594092B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches oder optoelektronisches Modul mit einer optischen Bank (1) und einer auf deren Oberseite angeordneten Laserdiose (10) oder Gruppe von Laserdioden und in Hauptstrahlrichtung zumindest einer der Laserdiode (10) nacheinander angerodneten ersten optischen und/oder optoelektronischen Elementen, die zumindest eine Fokuslinse (15) sowie eine Lichtleitfaser (18) mit zwei optischen Endflächen umfassen. Derartige Module werden insbesondere zur Signal- und Datenübertragung in der Telekommunikation oder in der Lasertechnik eingesetzt. DOLLAR A Die ersten Elemente sind in oder an einem Elementehalter (4) angeordnet und bilden gemeinsam mit dem Elementehalter (4) eine Baugruppe. Weiterhin ist ein Montagehalter (3) auf der Oberseite der optischen Bank (1) angeordnet, wobei die Elemente auf dem Elementehalter gemeinsam in dem Strahlengang des von der Laserdiode emittierten Lichtes justierbar sind, und der Elementehalter (4) auf dem Montagehalter (3) derart angeordnet ist, daß die in oder an dem Elementehalter angeordneten Elemente sich im Strahlengang des von der Laserdiode (10) emittierten Lichtes befinden und die Fokuslinse (15) von der Laserdiode (10) emittiertes Licht in optische Endfläche der Lichtleitfaser (18) einstrahlt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein opti sches oder optoelektronisches Modul, wie es bei spielsweise als Quelle für Signale verwendet wird, die über Glasfasern übertragen werden. Mittels derar tiger Module wird emittiertes Licht eines Halbleiter lasers in Glasfasern eingespeist, was für Anwendungen beispielsweise in den Bereichen Telekommunikation, Pumpen von Lasern, Druck- und Fototechnik, Material bearbeitung, Medizintechnik, Beleuchtungs- und Dis playtechnik, Meßtechnik oder auch Analytik erforder lich ist.

Derartige optische Module werden beispielsweise in den Druckschriften US 4,818, 053 und 4,997,279 offen bart. Diese weisen jeweils eine optische Bank auf, auf der ein Halbleiterlaser, eine optische Faser so wie eine Fokuslinse in einer Halterung zur Übertragung der emittierten Strahlung des Halbleiterlasers in die optische Faser angeordnet ist, wobei die Faser in einer Faserhülse gefasst ist. Sowohl die Linse als auch die optische Faser sind längs der optischen Ach se des von dem Laser emittierten Strahles ausgerich tet.

Die Justierung der beiden Komponenten erfolgt derart, dass zunächst die Fokuslinse in drei Ortsfreiheits graden längs der optischen Achse des vom Laser emit tierten Strahls justiert wird. Nach erfolgter Fixie rung der Linse wird die optische Faser wiederum in drei Ortsfreiheitsgraden entlang der optischen Achse justiert und anschließend fixiert. Als nachteilig er weist sich hier, dass die Justage der beiden Kompo nenten in zwei voneinander unabhängigen Justage schritten nacheinander erfolgt. Dies erfordert einen hohen gerätetechnischen als auch einen hohen Zeitauf wand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein opti sches oder optoelektronisches Modul zur Verfügung zu stellen, das auf einfache Art und Weise aufgebaut und justiert werden kann und einen präzisen Strahlverlauf während seiner gesamten Lebensdauer und auch unter widrigen Bedingungen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch das optische oder optoelek tronische Modul gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Moduls werden in den abhängi gen Ansprüchen gegeben. Verwendungen des erfindungs gemäßen Moduls sind in Anspruch 77 genannt.

Das erfindungsgemäße Modul weist einen ersten Monta gehalter sowie einen ersten Elementehalter auf, wobei an dem ersten Elementehalter in entsprechend geformten Aufnahmen zumindest eine Fokuslinse und eine op tische Faser angeordnet sind. Diese Anordnung kann ohne jegliche Justage erfolgen. Der erste Elemente halter seinerseits ist an dem ersten Montagehalter angeordnet, der seinerseits wiederum auf einer opti schen Bank angeordnet ist. Der Verlauf der gemeinsa men optischen Achse der gebildeten optischen oder op toelektronischen Baugruppe wird durch die Ausrichtung der optischen Achsen von Fokuslinse, optischer Faser und eventueller weiterer optischer und/oder optoelek tronischer Bauelemente zueinander bestimmt und ist somit abhängig von den Fertigungstoleranzen des Ele mentehalters. Durch die Justage der optischen Bau gruppe in bis zu drei Orts- und drei Winkelfreiheits graden innerhalb eines einzelnen Justageschritts kön nen die optischen Achsen der Baugruppe und des von der Laserdiode emittierten Strahls zueinander ausge richtet sowie der optimale Abstand der Laserdiode zur optischen Baugruppe eingestellt werden, Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der optischen oder op toelektronischen Anordnung ist es möglich, sämtliche auf dem Elementehalter angeordneten optischen und/oder optoelektronischen Bauelemente gemeinsam im Strahlengang des von der Laserdiode emittierten Lichts anzuordnen und so eine einfache und korrekte Justierung des optischen oder optoelektronischen Mo duls zu erreichen.

Vorteilhafterweise sind dabei der erste Elementehal ter und der erste Montagehalter so ausgebildet, dass der erste Elementehalter bezüglich der optischen Bank in sämtlichen Freiheitsgraden bewegbar ist. Eine Aus gestaltung des Montagehalters ist beispielsweise ein nach oben offenes U-Profil, zwischen dessen beiden Schenkeln der Elementehalter angeordnet ist. Der Ab stand der beiden Schenkel ist hierbei so dimensioniert, dass auf beiden Seiten des ersten Elementehal ters jeweils nur ein schmaler Spalt zwischen Element ehalter und Schenkel verbleibt. Während der Justage und Fixierung wird der erste Elementehalter bei spielsweise durch eine Greifvorrichtung gehalten, die auf ein Positioniersystem montiert ist. Mittels die ses Positioniersystems, das sich vorteilhafterweise in 6 Achsen bewegen lässt, wird der Elementehalter und somit die optische Baugruppe einjustiert. Auf grund seiner besonderen Ausgestaltung wird der erste Montagehalter auf der Montagefläche der optischen Bank während der Einjustierung des ersten Elemente halters mitbewegt, so dass eine nachträgliche Justie rung des Montagehalters nicht erforderlich ist.

Nach erfolgter Justage kann beispielsweise mit Kleb stoff der erste Elementehalter in den Montagehalter und der Montagehalter auf der optischen Bank fixiert werden. Dabei wird der erste Elementehalter nur seit lich an den Schenkeln des Montagehalters und der Mon tagehalter mit seiner Unterseite auf der Montageflä che der optischen Bank fixiert. Der Freiraum zwischen dem ersten Elementehalter und der Oberseite der Grundplatte des ersten Montagehalters wird dabei vor teilhafterweise nicht mit Klebstoff aufgefüllt.

Aufgrund der besonderen Ausgestaltung des ersten Mon tagehalters und des ersten Elementehalters sind die Spalte zwischen dem ersten Elementehalter und dem er sten Montagehalter sehr gering und so muß lediglich ein kleiner Spalt mit Klebstoff überbrückt werden. Dies führt dazu, daß der Materialschrumpf des Kleb stoffes beim Aushärten vernachlässigbar gering ist. Daher bleibt auch die Justierung des Elementehalters in dem Montagehalter auch nach dem Aushärten des Klebstoffes erhalten.

Im folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemä ßer optoelektronischer Module gegeben.

Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes optisches oder opto elektronisches Modul;

Fig. 2 den Elementehalter gemäß Fig. 1;

Fig. 3 die erste optische Bank gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein weiteres optoelektronisches Modul;

Fig. 5 die erste optische Bank gemäß Fig. 4;

Fig. 6 den Elementehalter gemäß Fig. 4;

Fig. 7 das Gehäuse eines erfindungsgemäßen opto elektronischen Moduls;

Fig. 8 die erfindungsgemäßen Montagehalter mit op tischer oder optoelektronischer Baugruppe;

und

Fig. 9 weitere erfindungsgemäße Montagehalter.

Fig. 1 zeigt eine optoelektronische Baugruppe 1 mit einer ersten optischen Bank 2 (Basiselement). Diese erste optische Bank 2 weist ein U-förmiges Profil auf, an dessen beiden Seiten Schenkel 40, 41 eine nach oben offene Öffnung bilden. Dieses U-Profil ist rückseitig durch eine sich zwischen den beiden Schen keln 40, 41 erstreckende Wand 7 abgeschlossen und weist eine Diodenhalterung 5 auf, auf der eine Halbleiterlaserdiode 10 befestigt ist. Diese Halbleiter laserdiode 10 ist über elektrische Zuleitung 11 mit einem Steuer- und Energieversorgungsgerät verbunden. Diese Laserdiode 10 sendet Licht in Richtung des U- Profils aus und definiert damit den Strahlengang der optoelektronischen Anordnung. In dieser optoelektro nischen Anordnung sind unmittelbar nach dem Halblei terlaser 10 in dem Strahlengang eine FAC-Linse, eine Fourierlinse 12, ein refraktives Element 14, eine Fo kuslinse 15 und eine Lichtleitfaser 18 angeordnet. Die gesamte Anordnung ist so justiert, daß das von dem Halbleiterlaser 10 ausgesandte Licht in die Lichtleitfaser 18 eingekoppelt wird. Die FAC-Linse ist in der vorliegenden Fig. 1 nicht dargestellt. Sie ist auf einen FAC-Halter 6 aufgeklebt, der ebenfalls ein U-förmiges Profil aufweist, durch dessen Öffnung der von dem Halbleiterlaser 10 ausgesandte Strahl geht. Die Fourierlinse 12 ist in einer Ausnehmung 13 angeordnet, die sich ihrerseits innerhalb eines quer zum U-Profil zwischen den beiden Schenkeln 40, 41 verlaufenden Steges 46 befindet. In Strahlrichtung hinter der Fourierlinse 12 ist ein weiteres parallel zum U-Profil der ersten optischen Bank verlaufendes U-Profil 3 (Montagehalter) mit Schenkeln 44 und 45 angeordnet, in dem ein Elementehalter, d. h. eine zweite optische Bank 4 angeordnet ist. Diese optische Bank 4 ist ebenfalls im wesentlichen in Form eines U- Profils ausgebildet, das von dem von der Laserdiode 10 ausgesandten Lichtstrahl durchlaufen wird. Auf der der Laserdiode 10 zugewandten Stirnseite des Elemen tehalters 4 ist ein refraktives Element 14 aufge klebt. In Ausnehmung 16 bzw. 26 ist eine Fokuslinse 15 bzw. eine Faserhülse 17, die die Lichtleitfaser 18 umschließt, angeordnet. Die Ausnehmungen sind dabei so gestaltet, daß die Fokuslinse 15 und die Licht leitfaser 18 optimal zueinander justiert sind.

Erfindungsgemäß wird nun zuerst der Elementehalter 4 mit den auf ihm angeordneten optischen Elementen, re fraktives Element 14, Fokuslinse 15 und Lichtleitfa ser 18 mit Faserhülse 17, aufgebaut. Nachdem diese Elemente jeweils einjustiert und befestigt, bei spielsweise eingeklebt sind, wird die Fourierlinse 12 und die FAC-Linse in der optischen Bank 1 einjustiert und befestigt. Anschließend wird der Elementehalter 4 in das U-Profil 3 eingelegt und das U-Profil 3 in die U-förmig profilierte erste optische Bank 1 eingelegt. Mit einem Greifer wird nun der Elementehalter 4 ge halten und einjustiert. Sobald sämtliche optischen Elemente 14, 15 und 18 optimal in dem Strahlengang des Halbleiterlasers angeordnet sind, wird der Ele mentehalter 4 in dieser Position in das U-Profil 3 sowie das U-Profil 3 auf die erste optische Bank 1 geklebt.

Die optische Bank 1 selbst kann anschließend in ein Gehäuse eingeschraubt werden. Hierzu befinden sich in der ersten optischen Bank 1 Schraubenbohrungen 8, durch die Schrauben in ein Gehäuseunterteil geschoben und eingeschraubt werden können.

Fig. 2 zeigt den Elementehalter 4, wie er innerhalb des U-Profils 3 mit seinen beiden Schenkeln 44 und 45 angeordnet ist. Dabei werden hier wie bei den folgen den Figuren für ähnliche Elemente ähnliche Bezugszei chen wie in Fig. 1 verwendet.

Fig. 3 zeigt die erste optische Bank mit dem rückwär tigen Abschluß 7, an dem die Halterung für die Laser diode und an dieser wiederum die FAC-Linse angeordnet werden kann. Dies kann durch Schrauben, Schweißen, Löten und/oder Kleben erfolgen. Weiterhin ist der Steg 46 zu erkennen, der sich zwischen den beiden Schenkeln 40 und 41 der U-förmigen optischen Bank 1 erstreckt. Dieser Steg 46 weist eine V-förmige Aus nehmung 13 zur Aufnahme der Fourierlinse 12 aus Fig. 1 auf.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel einer optoelektro nischen Baugruppe 1 mit einer ersten optischen Bank 2 (Basiselement) und einer zweiten optischen Bank 4 (Elementehalter). Im Unterschied zu Fig. 1 ist nun mehr der Elementehalter 4 in einem U-Profil 3 mit Schenkeln 42 und 43, die der Elementehalter 4 zu sei nen beiden Seiten umfassen, angeordnet, wobei das U- Profil 3 seinerseits wiederum auf einer Montageplatte 20 (Montagebasis) angeordnet ist, die zwischen den beiden Schenkeln 40 und 41 des U-förmigen Bereiches der ersten optischen Bank 2 angeordnet ist. Auch hier erstreckt sich wiederum ein Steg 46 zwischen den bei den Schenkeln 40 und 41, der eine V-förmige Ausneh mung 13 aufweist, um die Fourierlinse 12 aufzunehmen. Die Halbleiterlaserdiode ist nunmehr auf einem Diodenhalter 5 angeordnet, der über Schraubenlöcher 22 an der ersten optischen Bank 2 befestigt ist. Die erste optische Bank 2 weist auf ihrer Unterseite eine Stufe 21 auf, derart, daß die Unterseite der ersten optischen Bank 2 im Bereich der Laserdiode höher ver läuft als im Bereich der zweiten optischen Bank 4. Diese Stufe 21 bewirkt, daß im Bereich der Laserdiode ein Kühlelement, beispielsweise ein Peltierelement von unten an der ersten optische Bank 2 befestigt werden kann, wobei wenn die Höhe der Stufe und die Höhe des Peltierelementes übereinstimmen, die Unter seite der optischen Bank mit dem Peltierelement form schlüssig und plan verläuft. Zwischen der Unterseite der ersten optischen Bank 1 und dem Boden eines Ge häuses sollte dabei immer ein Spalt zur thermischen Isolation verbleiben, der auch mit einem stabilitäts fördernden, thermisch isolierenden Material gefüllt sein kann.

Fig. 5 zeigt die erste optische Bank 2, wobei nunmehr die entsprechenden Schraubenlöcher 23 zu erkennen sind, die mit den Schraubenlöchern 22 der Diodenhal terung 5 korrespondieren. In gleicher Weise sind Schraubenlöcher 25 zu erkennen, über die die Montage basis 20 in der ersten optischen Bank befestigt wer den kann.

Fig. 6 zeigt die Montagebasis 20 mit ihren Schrauben löchern 24, die mit den Schraubenlöchern 25 korre spondieren. Auf dieser Montagebasis ist das U-Profil 3 und die zweite optische Bank 4 angeordnet, wobei die zweite optische Bank 4 und das U-Profil 3 derart dimensioniert sind, daß die zweite optische Bank 4 auf ihren beiden Längsseiten, gesehen in Strahlrich tung, von den Schenkeln 44 und 45 des U-Profils 3 teilweise umschlossen wird. Der weitere Aufbau der zweiten optischen Bank 4 ist wie bereits oben unter Fig. 2 beschrieben. In Fig. 6 ist jedoch lediglich die Fokuslinse 15 in ihrer Aufnahme 16 dargestellt, während das refraktive Element 14 und die Faserhülse 17 nicht dargestellt sind.

Fig. 7 zeigt ein Gehäuse, wie es für ein optoelektro nisches Bauelement gemäß der Erfindung verwendet wer den kann. Dieses Gehäuse 30 weist eine Gehäusebasis 31 bestehend aus einer Grundplatte und vier Seiten teilen auf, auf der sich ein Gehäusedeckel 32 befin det. Die Grundplatte der Gehäusebasis 31 weist Schraubenlöcher 34 auf, die verwendet werden können, um das Gehäuse 30 auf einem Untergrund festzuschrau ben. Weiterhin weist die Gehäusebasis 31 seitliche Öffnungen auf, durch die auf einer Seite die Licht leitfaser 18 und auf der gegenüberliegenden Seite die elektrischen Zuleitungen 33 zu der Laserdiode 10 ge führt werden. Der Gehäusedeckel 32 ist hermetisch mit der Gehäusebasis 31 verbunden, beispielsweise durch Verschweißen oder Verlöten. Sind auch die Durchfüh rungsöffnungen entsprechend abgedichtet und der In nenraum des Gehäuses 30 mit Inertgas gefüllt, so liegt ein vollkommen wartungsfreies und sehr langle biges optoelektronisches Bauelement vor.

Fig. 8 zeigt einen Montagehalter 3, auf dem eine schematisch angedeutete optische Baugruppe 50 ange ordnet ist. Der Montagehalter 3 besitzt eine U-Form, wobei die beiden Schenkel 44 und 45 einen derartigen Abstand aufweisen, daß zwischen Ihnen die optische Baugruppe 50 mit vorbestimmtem Durchmesser aufgenom men werden kann.

Fig. 9 zeigt in ihren Teilbildern A bis M verschie dene Formen des erfindungsgemäßen Montagehalters 3.

Fig. 9A zeigt einen Montagehalter 3 mit zwei Schen keln 44 und 45, zwischen denen sich ein V-förmiger Einschnitt 51 erstreckt. Dieser V-förmige Einschnitt 51 nimmt eine Baugruppe 50 mit zylindrischer Außen form auf. Der V-förmige Einschnitt erstreckt sich da bei von einem Ende des Montagehalters 3 zum anderen Ende, wobei die Baugruppe 50 in dieser V-förmigen Durchgangsöffnung um ihre Zylinderachse gedreht wer den kann. In Fig. 9 ist jeweils auf der linken Seite eine perspektivische Ansicht des Montagehalters und auf der rechten Seite eine Aufsicht bzw. Untersicht des Montagehalters dargestellt. In Fig. 9A zeigt die rechte Seite eine Aufsicht des Montagehalters.

In Fig. 9B ist der Montagehalter 3 in Form eines U- Profils mit Schenkeln 44 und 45 dargestellt, wobei die rechte Abbildung eins Aufsicht zeigt.

In Fig. 9C besitzt der Montagehalter 3 die Form ei nes Vierkantrohres mit einer von einem Ende des Mon tagehalters 13 zu dem anderen Ende in axialer Rich tung durchlaufenden Durchgangsöffnung 52.

Im rechten Teilbild ist eine Aufsicht dieses Montage halters 3 dargestellt.

In Fig. 9D ist ein Montagehalter dargestellt, der ebenfalls prinzipiell die Form eines Vierkantrohres, wie in Fig. 9C aufweist. Im Unterschied zu Fig. 9C ist das Vierkantrohr jedoch in horizontaler axialer Richtung nicht vollständig geschlossen, sondern be sitzt eine zwischen der Durchgangsöffnung 52 und dem Außenraum verbindende Öffnung 53. Durch diese Öffnung 53 kann eine Greifvorrichtung eingeführt werden, um die eine optische oder optoelektronische Baugruppe in dem Montagehalter zu fixieren während der Justage und dem Befestigen an dem Montagehalter. Von der oberen Begrenzungsfläche des Montagehalters 3 verbleibt da bei jeweils nur ein Schenkel 54 und 55. Fig. 9D zeigt in dem rechten Teilbild ebenfalls eine Aufsicht auf den Montagehalter 3.

In Fig. 9E ist ein U-förmiger Montagehalter 3 wie in Fig. 9B dargestellt, wobei jedoch die beiden Schen kel 44 und 45 über Verbindungsstege 56, 57, die quer zur axialen Richtung von einem Rand des einen Schen kels 44 zum Rand des Schenkels 45 verlaufen, mitein ander verbunden sind. Zwischen den beiden Schenkeln 56 und 57 bzw. benachbart zu diesen verbleiben Öff nungen, durch die eine Greifvorrichtung eingeführt werden kann. Der Montagehalter aus Fig. 9E, für den eine Aufsicht in dem rechten Teilbild dargestellt ist, kann auch gemeinsam mit der durch die Greifvor richtung gehaltenen Baugruppe in der von den Schen keln 44 und 45 gebildeten Durchgangsöffnung aus einem Magazin gehoben und auf die Montagefläche gesetzt werden.

In den Fig. 9F und 9G sind ebenfalls U-förmige Montagehalter 3, wie in Fig. 9C in perspektivischer Ansicht (jeweils linkes Teilbild) und Untersicht (je weils rechtes Teilbild dargestellt. Die Unterseite des Montagehalters ist dabei strukturiert und weist beispielsweise in Fig. 9G in axialer Richtung ver laufende Kanäle 60 und 61 bzw. in Fig. 9F in axialer Richtung verlaufende Abkantungen 58, 58' auf. Wie in Fig. 9F, rechtes Teilbild, dargestellt ist, sind auf der Unterseite des Montagehalters drei Ansenkungen 59 vorgesehen, die beispielsweise als Lotreservoir oder zur Aufnahme von Klebstoff dienen.

In Fig. 9H ist ebenfalls ein U-förmiges Profil 3 als Montagehalter dargestellt, wobei der Fuß des U- Profils zu den Seiten der beiden Schenkel 44 und 45 übersteht. Diese Überstände 62, 63 weisen weiterhin vertikale Durchgangsöffnungen bzw. auf ihrer Obersei te vertikale Ansenkungen 64, welche ebenfalls die Fi xierung des Montagehalters auf der Oberfläche er leichtern, beispielsweise durch Auffüllen mit Kleb stoff oder Lot bzw. Punktschweißen.

Die ist auch in dem rechten Teilbild der Fig. 9H als Untersicht des Montagehalters 3 dargestellt. Fig. 9I zeigt einen Montagehalter wie in Fig. 9C, wobei hier jedoch ebenfalls die Unterseite des Montagehalters über die beiden Seitenwände des Vierkantprofils übersteht. Diese Überstände 62, 63 sind auch in der Auf sicht gemäß rechtes Teilbild der Fig. 9I zu erken nen.

Wie in dem Fig. 9K zu erkennen ist, kann auch die Innenseite der Durchgangsöffnung, d. h. die Innenseite der Schenkel 44, 45 strukturiert sein. In Fig. 9K besitzen die Schenkel 44, 45 an ihren jeweiligen axialen Endflächen Verbreiterungen 64. Dies ist auch in dem rechten Teilbild in der Aufsicht auf den Mon tagehalter 3 zu erkennen.

Fig. 9L und Fig. 9M zeigen ebenfalls U-förmige Mon tagehalter 3, wobei jedoch die Schenkel 44, 45 Durch brechungen 66 aufweisen, so daß lediglich an den vier Ecken der Basisplatte des Montagehalters 3 vertikal aufragende Schenkelstücke stehen. In Fig. 9M ver bleiben auf einer Seite des Montagehalters 3 vom Schenkel 44 zwei Schenkelstücke 65, 65', während von dem rechten Schenkel 45 lediglich das Mittelteil, das der Öffnung 66 gegenübersteht, übrig bleibt. Dadurch wird eine bessere Zugänglichkeit für das Fixieren ei ner optischen bzw. optoelektronischen Baugruppe ge schaffen.

Die Beispiele der Fig. 9A bis 9M sind lediglich exemplarisch, wobei darauf hingewiesen werden soll, daß auch eine beliebige Kombination der dort darge stellten Formelemente miteinander möglich ist.

Claims

1. Optisches oder optoelektronisches Modul mit ei ner optischen Bank (1) und einer auf deren Ober seite angeordneten Laserdiode (10) oder Gruppe von Laserdioden und
in Hauptstrahlrichtung zumindest einer der La serdiode (10) nacheinander angeordneten ersten optischen und/oder optoelektronischen Elementen, die zumindest eine Fokuslinse (15) sowie eine Lichtleitfaser (18) mit zwei optischen Endflä chen umfassen;
wobei
die ersten optischen und/oder optoelektronischen Elemente in oder an einem ersten Elementhalter (4) angeordnet sind und gemeinsam mit dem ersten Elementehalter (4) eine erste optische oder op toelektronische Baugruppe bilden,
ein erster Montagehalter (3) auf der Oberseite der optischen Bank (1) angeordnet ist,
die ersten optischen und/oder optoelektronischen Elemente auf dem Elementhalter gemeinsam in dem Strahlengang des von der zumindest einen Laser diode emittierten Lichtes justierbar sind,
und der Elementehalter (4) auf dem Montagehalter (3) derart angeordnet ist, daß die in oder an dem ersten Elementehalter angeordneten ersten optischen und/oder optoelektronischen Elemente sich im Strahlengang des von der zumindest einen Laserdiode (10) emittierten Lichtes befinden und die Fokuslinse (15) von der zumindest einen La serdiode (10) emittiertes Licht in die erste op tische Endfläche der Lichtleitfaser (18) ein strahlt.

2. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Fokuslinse (15) und der Lichtleitfaser (18) weitere optische und/oder optoelektronische Elemente in oder an dem ersten Elementehalter (4) angeordnet sind.

3. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder alle einem Elementehalter (4) zugeordneten optischen und/oder optoelektronischen Elemente in oder an dem Elementehalter (4) fixiert sind, bevor der Elementehalter (4) in den Montagehalter einge setzt wird.

4. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere optische Bänke (1) mit Laserdioden (10) vorhanden sind, die in optischem Kontakt mit der genannten opti schen Bank (1) stehen.

5. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elementehalter (4) und der erste Montagehalter (3) derart ausgebil det sind, daß die in oder an dem ersten Elemen tehalter (4) angeordneten ersten optischen oder optoelektronischen Bauelemente in zumindest drei Orts- und zwei Winkelfreiheitsgraden bzgl. des von der zumindest einen Laserdiode (10) emit tierten Strahles justierbar sind.

6. Modul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elementehalter (4) und der erste Montagehalter (3) derart ausgebildet sind, daß der Elementehalter (4) mit den in oder an ihm angeordneten ersten optischen oder optoelektro nischen Bauelemente in zwei Orts- und zwei Win kelfreiheitsgraden bzgl. des von der zumindest einen Laserdiode (10) emittierten Strahles ju stierbar ist.

7. Modul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elementehalter (4) und der erste Montagehalter (3) derart ausgebildet sind, daß der Elementehalter (4) mit den in oder an ihm angeordneten ersten optischen oder optoelektro nischen Bauelemente in drei Orts- und zwei Win kelfreiheitsgraden bzgl. des von der zumindest einen Laserdiode (10) emittierten Strahles ju stierbar ist.

8. Modul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elementehalter (4) und der erste Montagehalter (3) derart ausgebildet sind, daß der Elementehalter (4) mit den in oder an ihm angeordneten ersten optischen oder optoelektro nischen Bauelemente in drei Orts- und drei Winkelfreiheitsgraden bzgl. des von der zumindest einen Laserdiode (10) emittierten Strahles ju stierbar ist.

9. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des von der zumindest einen Laserdiode (10) emit tierten Lichtes weitere optische und/oder opto elektronische Elemente angeordnet sind.

10. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bank (1) auf ihrer Oberseite Aufnahmen aufweist, in denen ein oder mehrere weitere optische oder op toelektronische Bauelemente, Montagehalter und/oder Elementehalter anordenbar oder angeord net sind.

11. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen als ebene Auf lagefläche, gestufte Anlagefläche, rechtwinkli ge, zylindrische, V-förmige Ausnehmungen und/oder U-förmige Ausnehmungen ausgebildet sind.

12. Modul nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weite ren optischen und/oder optoelektrischen Bauele mente zumindest teilweise in dem ersten und/oder einem oder mehreren weiteren Elementehaltern an geordnet sind, die ihrerseits auf der optischen Bank (1) angeordnet sind.

13. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Elementehalter in Aufnahmen der optischen Bank (1) und/oder über weitere Montagehalter auf der optischen Bank (1) angeordnet sind.

14. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere der ersten und/oder weiteren Elementehalter Aufnah men aufweisen, in denen zumindest teilweise die ersten bzw. weiteren optischen und/oder opto elektronischen Elemente angeordnet sind.

15. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere der ersten und/oder weiteren Elementehalter Aufnah men für zusätzliche Elementehalter aufweisen, in oder an denen wiederum zusätzliche optische oder optoelektronische Bauelemente angeordnet sind.

16. Modul nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnah men der ersten und/oder weiteren Elementehalter zumindest teilweise als ebene Auflageflächen, gestufte Anlageflächen oder rechteckige, zylin drische, V-förmige Ausnehmungen und/oder U- förmige Ausnehmungen ausgebildet sind.

17. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen derart ausgebildet sind, daß in oder an ihnen Baugrup pen mit im wesentlichen zumindest abschnittswei ser quader- und/oder zylinderförmiger Außenkon tur anordenbar sind.

18. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder die wei teren Elementehalter als zylindrische Röhre mit dem Innenraum der Röhre als Aufnahme ausgebildet sind.

19. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen und/oder optoelektronischen Elemente an dem oder den Elementehaltern und/oder in ihren Aufnahmen durch Kleben, Löten, Schweißen, Bonden, Klemmen und/oder Einpressen fixiert sind.

20. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bank (1), die ersten und/oder weiteren Elementehalter (4) und/oder der erste und/oder die weiteren Montagehalter (3) sowie die ersten und/oder wei teren optischen oder optoelektronischen Baugrup pen zumindest teilweise miteinander durch Kle ben, Löten, Schweißen, Bonden, Klemmen und/oder Einpressen verbunden sind.

21. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (18) an oder in dem Elementehalter im Bereich ihrer ersten optischen Endfläche angeordnet ist.

22. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (18) zumindest teilweise von einer oder mehreren Faserhülsen (17) umgeben ist.

23. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (18) mit der einen und/oder den mehreren Faserhülsen zu mindest teilweise durch Kleben, Löten, Schwei ßen, Bonden, Klemmen und/oder Einpressen verbun den ist.

24. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (18) im Bereich ihrer Auflage auf dem Elementehalter (4) von einer Faserhülse (17) umgeben ist.

25. Modul nach einem der drei vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleit faser (18) mit der Faserhülse und/oder die Fa serhülse mit dem Elementehalter hermetisch abge schlossen verbunden ist.

26. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserhülse mit dem Ele mentehalter durch Kleben, Löten, Schweißen, Bon den, Klemmen und/oder Einpressen verbunden ist.

27. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der Hauptabstrahloberfläche der zumindest einen La serdiode (10) und im Strahlengang des von der zumindest einen Laserdiode (10) emittierten Strahls eine FAC-Linse angeordnet ist.

28. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die FAC-Linse über einen Träger (6) vor der zumindest einen Laserdiode (10) angeordnet ist.

29. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (6) eine eine Ausnehmung an den Seiten umschließende U-Form besitzt und die FAC-Linse eine der beiden U- förmig umfaßten Oberflächen der Ausnehmung ab deckend an dem Träger (6) angeordnet ist.

30. Modul nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der U- förmige Träger (6) derart vor der Laserdiode (10) angeordnet ist, daß der emittierte Strahl der Laserdiode (10) durch die Ausnehmung hin durchgeht.

31. Modul nach einem der drei vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Stufe aufweist, in der die FAC-Linse angeordnet ist.

32. Modul nach einem der Ansprüche 28 bis 31, da durch gekennzeichnet, daß die FAC-Linse an dem Träger und/oder der Träger vor der Laserdiode durch Kleben, Löten, Schweißen und/oder Bonden befestigt ist.

33. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bank (1) auf ihrer Unterseite eine quer zur Strahl richtung der von der zumindest einen Laserdiode emittierten Strahlen verlaufende Stufe (21) auf weist derart, daß die Unterseite der optischen Bank in Strahlrichtung nach der Stufe (21) tie fer liegt als vor der Stufe.

34. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (21) in Strahl richtung gesehen im Bereich zwischen der Laser diode (10) und dem Elementehalter (4) angeordnet ist.

35. Modul nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Strahl richtung vor der Stufe (21) eine Temperiervor richtung an der Unterseite der ersten optischen Bank (1) angeordnet ist.

36. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiervorrichtung ei ne Dicke aufweist, die größer als die Stufenhöhe ist.

37. Modul nach einem der drei vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperier vorrichtung ein thermoelektrisches Element, bei spielsweise ein Peltierelement, aufweist.

38. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur der optischen Bank.

39. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler in un mittelbarer Nähe der Laserdiode (10) an der op tischen Bank (1) angeordnet ist.

40. Modul nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die opti sche Bank (1) eine Aufnahme für den Temperatur fühler aufweist.

41. Modul nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekenn zeichnet, daß der Temperaturfühler gemeinsam mit der zumindest einen Laserdiode (10) auf einer Diodenhalterung angeordnet ist.

42. Modul nach einem der Ansprüche 38 bis 41, da durch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler einen elektrischen Meßwiderstand aufweist.

43. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bank (1) in ein Gehäuse (30) eingeschlossen oder ein Teil eines Gehäuses (30) ist.

44. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (30) hermetisch verschlossen ist.

45. Modul nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (30) eine Durchführung für die Lichtleitfaser (18) aufweist und die Lichtleitfaser (18) im Be reich dieser Durchführung von einer Faserhülse umgeben ist.

46. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (18) mit der Faserhülse und die Faserhülse mit der Durch führung hermetisch abgeschlossen verbunden ist.

47. Modul nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (18) mit der Faserhülse und die Faserhülse mit der Durchführung durch Kleben, Löten, Schweißen, Bonden, Klemmen und/oder Einpressen verbunden sind.

48. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfaser (18) zwi schen dem Bereich der ersten Endfläche der Lichtleitfaser (18) und der Durchführung durch das Gehäuse (30) aufgrund eines justagebedingten Versatzes des Elementehalters (4) gekrümmt ist.

49. Modul nach einem der Ansprüche 43 bis 48, da durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (30) mit einem Inertgas gefüllt ist.

50. Modul nach einem der Ansprüche 43 bis 49, da durch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des Gehäuses eine Temperiervorrichtung zur Temperie rung des Gehäuses (30) angeordnet ist.

51. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiervorrichtung ein thermoelektrisches Element, beispielsweise ein Peltierelement, aufweist.

52. Modul nach einem der Ansprüche 43 bis 51, da durch gekennzeichnet, daß die optische Bank (1) und die Temperiervorrichtung derart in dem Ge häuse (30) angeordnet sind, daß zwischen der Un terseite der optischen Bank (1) in Strahlrich tung nach der Stufe (21) und dem Boden des Ge häuses ein Spalt zum Zweck der thermischen Iso lation der optischen Bank (1) vom Gehäuse vor handen ist.

53. Modul nach einem der Ansprüche 43 bis 52, da durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aufweist:
einen Boden aus einem gut wärmeleitenden Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 100 W (m.K),
wenigstens vier plattenförmige Seitenteile,
einen oberen Rahmen, welcher die Oberkanten der Seitenteile abdeckt,
eingeschmolzene Glasdurchführungen in wenigstens einem Seitenteil für elektrische Anschlüsse,
eine Durchführung für die Lichtleitfaser (18) in einem Seitenteil,
einen Deckel,
wobei die Seitenteile des Gehäuses mit dem Boden und dem oberen Rahmen hartverlötet sind und der Deckel auf dem Rahmen entweder mit einem weite ren, bei tieferer Temperatur schmelzenden Lot und/oder mit einem Klebstoff befestigt ist.

54. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagehalter mit der ersten optischen oder optoelektronischen Baugruppe auf einer Montagefläche der optischen Bank in in lediglich einer ersten Justierebene parallel der Montagefläche beweglichen Weise an geordnet ist und aufweist:
einen Montagefuß zur Positionierung des Montage halters auf der Montagefläche sowie
eine von einer Außenseite des Montagehalters zur gegenüberliegenden Außenseite des Montagehalters durchgehend offene Aufnahme, in der die optische oder optoelektronische Baugruppe angeordnet ist und
die derart ausgebildet ist, daß die optische oder optoelektronische Baugruppe in eingesetztem Zustand relativ zu dem Montagehalter lediglich in einer zur ersten Justierebene nicht paralle len zweiten Justierebene bewegbar ist, die sich parallel zur Durchgangsrichtung der Aufnahme er streckt.

55. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die optische oder optoelek tronische Baugruppe verschiebbar und/oder dreh bar ist.

56. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die optische oder optoelek tronische Baugruppe in eingesetztem Zustand re lativ zu dem Montagehalter lediglich in einer zur ersten Justierebene senkrechten zweiten Ju stierebene verschiebbar ist, die sich parallel zur Durchgangsrichtung der Aufnahme erstreckt.

57. Modul nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnah me als Durchgangsöffnung ausgebildet ist.

58. Modul nach einem der drei vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die der Aufnah me gegenüberliegende Unterseite des Montagefußes flächig oder zumindest als 3-Punkt-Kontakt aus gebildet ist.

59. Modul nach einem der Ansprüche 54 bis 58, da durch gekennzeichnet, daß die der Aufnahme ge genüberliegende Unterseite des Montagefußes strukturiert ist.

60. Modul nach einem der Ansprüche 54 bis 59, da durch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Aufnahme und/oder die der Aufnahme gegenüberlie gende Unterseite des Montagefußes Vertiefungen aufweist.

61. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen kanalartig ausgebildet sind.

62. Modul nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertie fungen auf der Innenseite der Aufnahme und/oder auf der Unterseite des Montagefußes mit Lot oder Klebstoff gefüllt oder füllbar sind.

63. Modul nach einem der Ansprüche 54 bis 61, da durch gekennzeichnet, daß die Aufnahme derart ausgebildet ist, daß die optische oder optoelek tronische Baugruppe in eingesetztem Zustand in der Aufnahme um die optische Achse der Baugruppe drehbar ist.

64. Modul nach einem der Ansprüche 54 bis 63, da durch gekennzeichnet, daß die Aufnahme derart ausgebildet ist, daß in oder an ihr Baugruppen mit im wesentlichen zumindest abschnittsweiser quader- und/oder zylinderförmiger Außenkontur anordenbar sind.

65. Modul nach einem der Ansprüche 54 bis 64, da durch gekennzeichnet, daß der Montagehalter ein nach oben offenes U-Profils mit einem Boden und zwei parallel zur Durchgangsrichtung der Aufnah me sich erstreckenden seitlichen Schenkeln auf weist, wobei beide Schenkel zusammen mit dem Bo den die Durchgangsöffnung an zumindest drei Sei ten umschließen und bilden.

66. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagefuß zumindest teilweise von dem Boden des U-Profils gebildet wird.

67. Modul nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Monta gefuß in der Ebene des Bodens seitlich über die beiden Schenkel übersteht.

68. Modul nach einem der drei vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den beiden einander gegenüberstehenden Längskan ten der beiden Schenkel des U-Profils je minde stens zwei Querstege erstrecken.

69. Modul nach einem der vier vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder bei de Schenkel des U-Profils in Durchgangsrichtung der Aufnahme ein- oder mehrfach unterbrochen sind.

70. Modul nach einem der Ansprüche 54 bis 69, da durch gekennzeichnet, daß der Montagehalter ein auf zwei gegenüberliegenden Seiten offenes Vier kantrohr aufweist, dessen Außenwände eine Durch gangsöffnung als Aufnahme begrenzen.

71. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagefuß seitlich über die Außenwände des Vierkantrohres übersteht.

72. Modul nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vier kantrohr längs der Aufnahme zumindest eine Öff nung aufweist.

73. Modul nach einem der Ansprüche 54 bis 60, da durch gekennzeichnet, daß der Montagefuß senk rechte Durchgangsbohrungen und/oder an seiner Unterseite Ausnehmungen aufweist.

74. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen und/oder die Durchgangsbohrungen an der Unterseite des Montagefußes zumindest teilweise mit Lot und/oder Klebstoff gefüllt oder füllbar sind.

75. Modul nach einem der Ansprüche 54 bis 74, da durch gekennzeichnet, daß der Montagehalter und/oder die optische oder optoelektronische Baugruppe zumindest teilweise mit Lot beschich tet oder beschichtbar ist.

76. Modul nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagehalter im Bereich der Aufnahme und/oder im Bereich des Montagefu ßes mit Lot beschichtet oder beschichtbar ist.

77. Verwendung eines Moduls nach einem der vorherge henden Ansprüche in der Direktanwendung oder zum Pumpen von Lasern, in der Kommunikationstechnik, der Beleuchtungstechnik, der Displaytechnik, der Druck- und Fototechnik, der Mikromaterialbear beitung, der Medizintechnik, der Analytik und/oder der Meßtechnik.