DE10121529B4

DE10121529B4 - Lichtleiteranordnung zur seriellen, bidirektionalen Signalübertragung und optische Leiterplatine

Info

Publication number: DE10121529B4
Application number: DE10121529A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Perner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: DE10121529A1; US6847669B2; US20020196502A1

Abstract

Lichtleiteranordnung zur seriellen, bidirektionalen Signalübertragung, mit
– einer optischen Signalleitung (12;62) zum Führen elektromagnetischer Strahlung (20) entlang einer Hauptrichtung der optischen Signalleitung (12;62),
– einer Mehrzahl von entlang der Hauptrichtung der optischen Signalleitung (12;62) angeordneten optischen Zugängen (14a-14d; 64,74) zum Ein- und/oder Auskoppeln elektromagnetischer Strahlung entlang einer im wesentlichen senkrecht auf der Hauptrichtung der optischen Signalleitung (12;62) stehenden Richtung,
– einer Mehrzahl von innerhalb der optischen Signalleitung (12;62) angeordneten und jeweils einem optischen Zugang (14a-14d; 64,74) zugeordneten Streukörpern (16a-16d; 66,76) und
– einer Mehrzahl von jeweils an Ein/Auskoppelflächen der optischen Zugänge (14a-14d; 64; 74) angeordneten flächigen elektrooptischen Bauelementkomponenten (18) zum Senden und Empfangen elektrischer und optischer Signale,
wobei die flächigen elektrooptischen Bauelementkomponenten (18) jeweils
– einen zentralen Emissionsbereich (100), in dem zumindest eine lichtemittierende Einrichtung (102) zum Aussenden optischer Signale angeordnet ist,
– einen um den Emissionsbereich (100) angeordneten Sensorbereich (110) mit zumindest...

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der optischen Signalübertragung und betrifft eine Lichtleiteranordnung zur seriellen, bidirektionalen Signalübertragung mit flächigen elektrooptischen Bauelementkomponenten zum Senden und Empfangen elektrischer und optischer Signale. Die Erfindung betrifft ferner eine optische Leiterplatine.

Elektrische Leiterplatinen zur Ansteuerung von elektronischen Bauelementen sind in der modernen Elektronik allgegenwärtig. Seit vielen Jahren erhöht sich die Geschwindigkeit, mit der die Bauelemente betrieben werden, stetig: So laufen moderne Prozessoren bereits mit Taktraten oberhalb von 1 GHz, und auch für die vergleichsweise langsamen Speicherbausteine sind Taktraten von einigen 100 MHz anvisiert und zum Teil bereits verwirklicht.

Mit zunehmender Geschwindigkeit der Signalübertragung treten bei rein elektrischen Leiterplatinen vermehrt Schwierigkeiten auf. Während bei einem niederfrequenten Betrieb mit einigen MHz beispielsweise ein parallel serielles Buskonzept problemlos zu realisieren ist, ergeben sich bei hochfrequentem Betrieb eine Reihe von Problemen.

So tritt bei parallel geführten Signalleitungen beispielsweise bei hohen Frequenzen zunehmend das Problem des Übersprechens auf, bei dem Signaländerungen auf einer Leitung Störsignalen auf benachbarten Leitungen induzieren. Zur Abhilfe müssen die Leitungen entweder mit großem Abstand voneinander geführt werden, was die erreichbaxe Datenparallelität erniedrigt, oder es ist erforderlich, aufwendige Maßnahmen zu ergreifen um benachbarte Leitungen gegeneinander abzuschirmen.

Bei der Übertragung von Signalen kommt es insbesondere bei größeren Signalstrecken mit längeren Laufzeiten auch zu Verzerrungen der Signalform, die aufwendig korrigiert oder bereits bei der Auslegung einer Schaltung berücksichtigt werden müssen.

Im DRAM-Bereich wird beispielsweise bislang auf rein elektrische Verbindungen und Anschlüsse gesetzt, da diese gut lötbar mit Leiterplatinen und anderen Komponenten elektrisch verdrahtet werden können. Bei Schaltzeiten von 1 bis 5 ns, entsprechend 200 bis 1000 MHz, werden jedoch Hochfrequenzphänomene bemerkbar, die nur durch gute Abschirmung und Signalleitungsreduktion in den Griff zu bekommen sind. Eine höhere Signalübertragungsrate beschränkt somit die nutzbare Parallelität. Diese Beschränkung muß insbesondere überwunden werden, wenn eine weitere Steigerung der Gesamtleistung erzielt werden soll.

Somit muß ein großer Design- und Herstellungsaufwand betrieben werden, um bei elektrischen Leiterplatinen eine störungsfreie und laufzeitangepaßte Signal- oder Datenübertragung bei hohen Signalfrequenzen zu gewährleisten.

Um diese Probleme zu umgehen, wurden auch optische Verbindungen verwendet. Allerdings sind die optischen Verbindungen in der Regel nur unidirektional zwischen einem elektrooptischen Signalgeber und einem elektrooptischen Signalempfänger ausgeführt und lassen dann entweder einen Schreib/Lesebetrieb nicht zu, oder sie erfordern zwei separate Signalleitungen zwischen den beiden Endstationen. Echte bidirektionale Signalführung zwischen zwei Stationen, die jeweils als Sender und Empfänger arbeiten können, ist bisher mit einem hohen elektrooptischen Schaltungsaufwand verbunden. Eine Lichtleiteranordnung mit elektrooptischen Bauelementkomponenten und einem flächigen Lichtleiter ist aus WO 85/03179 A1 bekannt. Elektrooptische Bauelemente sind aus US 5,757,836 A1 aus WO 95/26051 A1 und aus DE 198 34 090 A1 bekannt.

sWerden die übertragenen Signale entlang der Verbindungsstrekke an mehreren Stellen seriell abgegriffen, führt dies bei allen bekannten Verfahren zu einer deutlichen Signalverschlechterung, so daß eine mehrfache optische Auskopplung nur sehr begrenzt möglich ist.

Dabei steht die effektive optische Ein- und Auskopplung von Licht in eine optische Leitung im Widerspruch zu den Anforderungen an eine möglichst einfache, störungsfreie bidirektionale Signalführung, was auf den Wellencharakter des Lichts und der damit verbundenen gerichteten, transversalen elektromagnetischen Signalausbreitung zurückzuführen ist. Elektrische Signalführungen auf rein elektrischen Leiterplatinen kennen dieses Problem nicht, da elektrischer Strom ohne großen Aufwand in einen Stromleiter ein- oder ausgekoppelt werden kann.

Auf der Ebene der Kontaktpads hat eine rein optische Lösung den Nachteil, daß die optische Schnittstelle für eine bidirektionale Kommunikation sowohl einen Eingang als auch eine Ausgang besitzen muß, was bei massiver Parallelität und gleichzeitiger Verkleinerung der Komponenten zu Platzproblemen führt (sogenanntes Pad-Out).

Eine Lösung des Problems durch Komponenten für Signal-Mulitplexing und Verarbeitung, etwa in der Glasfasertechik, erfordert hochqualitative und damit entsprechend aufwendig gefertigte und teure Komponenten. Die Möglichkeit bidirektionaler Kommunikation ist dann für viele Anwendungen aufgrund der aufwendigen Bauform nicht möglich, oder aufgrund der damit verbundenen Kosten nicht wirtschaftlich.

Ebenso ist oftmals eine durchgängige optische Signalführung nicht möglich, da optische Signale aufgefrischt werden, indem ein optisches Restsignal in ein elektrisches Signal umgewandelt, verstärkt, und erneut optisch emittiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Signalübertragung anzugeben, die die genannten Nachteile vermeidet, insbesondere in leicht zu realisierender Weise eine serielle bidirektionale Signalübertragung ermöglicht, die sich auch für die parallele Übertragung von hochfrequenten Signalen eignet. Insbesondere soll eine kostengünstige elektrooptische Schnittstelle zwischen optischer Signalübertragungstrecke und elektrischen Bauelementen bereitgestellt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1 und durch die optische Leiterplatine nach Anspruch 16 gelöst.

Erfindungsgemäß weist die Lichtleiteranordnung folgendes auf:

– eine optische Signalleitung zum Führen elektromagnetischer Strahlung entlang einer Hauptrichtung der optischen Signalleitung,
– eine Mehrzahl von entlang der Hauptrichtung der optischen Signalleitung angeordneten optischen Zugängen zum Ein- und/oder Auskoppeln elektromagnetischer Strahlung entlang einer im wesentlichen senkrecht auf der Hauptrichtung der optischen Signalleitung stehenden Richtung,
– eine Mehrzahl von innerhalb der optischen Signalleitung angeordneten und jeweils einem optischen Zugang zugeordneten Streukörpern und
– eine Mehrzahl von jeweils an Ein/Auskoppelflächen der optischen Zugänge angeordneten flächigen elektrooptischen Bauelementkomponenten zum Senden und Empfangen elektrischer und optischer Signale, wobei die flächigen elektrooptischen Bauelementkomponenten jeweils
– einen zentralen Emissionsbereich, in dem zumindest eine lichtemittierende Einrichtung zum Aussenden optischer Signale angeordnet ist,
– einen um den Emissionsbereich angeordneten Sensorbereich mit zumindest einer Einrichtung zum Empfangen optischer Signale,
– einen um den Sensorbereich angeordneten Reflektorbereich zur Reflexion einfallender elektomagnetischer Strahlung,
– Mittel zur Ansteuerung der lichtemittierenden Einrichtung auf Grundlage eingehender elektrischer Signale und
– Mittel zur Ausgabe elektrischer Signale auf Grundlage empfangener optischer Signale

aufweisen.

Ferner wirkt erfindungsgemäß jeder Streukörper mit dem zugeordneten optischen Zugang derart zusammen, daß ein Teil der in der optischen Signalleitung geführten Strahlung durch den Streukörper über den zugeordneten optischen Zugang aus der optischen Signalleitung zur elektrooptischen Bauelementkomponente hin auskoppelbar ist, und von der elektrooptischen Bauelementkomponente des optischen Zugangs her einfallende Strahlung ist über den zugeordneten Streukörper in die optische Signalleitung einkoppelbar.

Die elektrooptischen Bauelementkomponenten der Lichtleiteranordnung sind optisch bidirektional ansteuerbar; Sender und Empfänger optischer Signale sind platzsparend auf kleinem Raum integriert. Gleichzeitig wird durch eine hohe Gesamtreflektivität der Anordnung eine serielle Signalweiterleitung und damit eine Versorgung weiterer Bauelementkomponenten ohne große Verluste ermöglicht.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß Form und Größe der Mehrzahl der Streukörper derart aufeinander abgestimmt sind, daß bei Führen elektromagnetischer Strahlung in der optischen Signalleitung der Absolutwert der ausgekoppelten Strahlungsleistung bei jedem optischen Zugang entlang der Hauptrichtung der optischen Signalleitung im wesentlichen konstant ist.

Insbesondere ist vorgesehen, daß Form und Größe der Mehrzahl der Streukörper derart aufeinander abgestimmt sind, daß der relative Anteil eingekoppelter Strahlungsleistung für jeden optischen Zugang entlang der Hauptrichtung der optischen Signalleitung im wesentlichen gleich ist.

Die Streukörper sind vorzugsweise prismenförmig ausgebildet, wobei die Prismen der Streukörper vorzugsweise die gleiche Grundfläche besitzen.

Eine Weiterbildung der Lichtleiteranordnung sieht vor, daß der Apexwinkel der Streukörper-Prismen entlang der Hauptrichtung der optischen Signalleitung abnimmt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß bei jeder Bauelementkomponente der zentrale Emissionsbereich zur Erhöhung der Betriebssicherheit eine Mehrzahl lichtemittierender Halbleitereinrichtungen, insbesondere Laserdioden aufweist. Ein Ausfall einer oder einiger der lichtemittierenden Einrichtungen führt dann noch nicht zum Ausfall der gesamten Komponente.

Insbesondere kann der zentrale Emissionsbereich jeder Bauelementkomponente eine Mehrzahl von Oberflächen-emittierenden Laserdioden enthalten, die als punktförmige Lichtquellen großer Stahldivergenz dienen. Die Wellenlängen solcher VCSELs im roten Spaktralbereich oder im nahen Infrarot sind für die optische Signalübertragung gut geeignet.

Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung auch Leuchtdioden oder andere Stahlungsquellen eingesetzt werden, mit Wellenlängen vom ultravioletten bis zum infraroten Spektralbereich. Dabei steigt mit kürzerer Wellenlänge und damit höherer Frequenz grundsätzlich die erreichbare Informationsdichte.

In einer Ausgestaltung ist der Sensorbereich jeder Bauelementkomponente ringförmig um den jeweiligen zentralen Emissionsbereich angeordnet. Zweckmäßig umfaßt der Sensorbereich jeweils mehrere Photodioden-Segmente, so daß der Ausfall eines Segments für die Funkionsfähigkeit der Bauelementkomponente insgesamt toleriert werden kann.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn bei den Bauelementkomponenten der Reflektorbereich ringförmig um den Sensorbereich angeordnet ist. Der Reflektorbereich ist zweckmäßig durch eine Metallschicht oder eine Bragg-Reflektorschicht gebildet.

Die Bauelementkomponenten weisen vorzugsweise jeweils eine Kollimieroptik zum Bündeln eingehender Strahlung und zum Parallelisieren ausgehender Strahlung auf.

Vorzugsweise ist dabei mittig auf der Komponentenfläche eine Mikrolinse angeordnet, jedoch kann die Kollimieroptik beispielsweise auch in Form eines Mikroparabolspiegel ausgebildet sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die lichtemittierenden Einrichtung für die Emission von Licht einer ersten Wellenlänge ausgelegt und die Einrichtung zum Empfang optischer Signale auf den Empfang von Licht einer zweiten, davon verschiedenen Wellenlänge ausgelegt. Dadurch können Signale gleichzeitig störungsfrei getrennt gesendet und empfangen werden.

Vorteilhaft sind die Bauelementkomponenten mithilfe eines direkten Halbleitermaterials, beispielsweise GaAs/AlGaAs gefertigt. Dies erlaubt zusätzlich, schnelle Empfangs- und Sendeelektronik auf den an die elektrooptischen Bauelementkomponente angrenzenden Bereichen zu integrieren.

Eine erfindungsgemäße optische Leiterplatine enthält eine Mehrzahl derartiger Lichtleiteranordnungen. Da sich die optischen Signale in benachbarten optischen Signalleitungen nicht stören, ist eine enge parallele Führung der Signalleitungen möglich.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtleiteranordung;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrooptischen Bauelementkomponente der Lichtleiteranordung;
3 einen Schnitt durch die Bauelementkomponente von 2 entlang der Linie III-III;
4 eine detailliertere Darstellung eines optischen Zugangs des Ausführungsbeispiels der 1;
5 einen Schnitt durch eine optische Leiterplatine gemäß einem Ausführungsbeispiel und
6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Lichtleiteranordnung, in die über einen optischen Stecker 22 ein optisches Signal 20 eingekoppelt wird. Das Lichtsignal 20 propagiert in 1 in der optischen Signalleitung 12 von der linken zur rechten Seite der Anordnung 10 und passiert dabei nacheinander die optischen Zugänge 14a bis 14d. Die Lichtaus – im wesentlichen diffus und nicht auf eine oder wenige Moden beschränkt.
Jeder der optischen Zugänge 14a bis 14d besitzt einen zugeordneten prismenförmiger Streukörper 16a bis 16d, der jeweils gegenüber des Einlasses des optischen Zugangs an einer Mantelfläche der optischen Signalleitung 12 angebracht ist. Durch Lichtstreuung an den Prismen 16a bis 16d wird jeweils ein Teil der in der optischen Signalleitung 12 propagierenden Strahlungsintensität in die optischen Zugänge 14a bis 14d ausgekoppelt und von elektrooptischen Kontaktpads 18 aufgenommen.
Strahlung, die die gesamte optische Signalleitung 12 durchlaufen hat, wird an deren Ende in einem Absorber 24 absor biert um einen definierten Abschluß des Signalleitung zu erhalten und störende Rückreflexe zu vermeiden.
Die Ausgestaltung der Kontaktpads 18 wird im folgenden in Zusammenhang mit den 2 und 3 näher erläutert. Das Kontaktpad 18 weist einen GaAs-Träger 130 auf, auf dessen Oberfläche ein Emissionsbereich 100 zentral angeordnet ist. Der Emissionsbereich 100 umfaßt aus Redundanzgründen eine Mehrzahl, im Ausführungsbeispiel sieben sogenannte VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 102. Bei den VCSELs 102 handelt es sich um ultraschnell schaltende oberflächenemittierende Laser, die eine punktförmige Lichtquelle großer Strahldivergenz darstellen. Jeder der VCSELs hat eine Ausdehnung von etwa 10 μm, der gesamte Emissionsbereich 100 hat somit einen Durchmesser von etwa 50μm.
Um den Emissionsbereich 100 herum ist ein segmentierter Ring 110 aus einer Mehrzahl von Photodioden 112 (im Ausführungsbeispiel sechs Photodioden) angeordnet, die jeweils eine Breite von etwa 10 μm aufweisen und zusammen den gesamten Umfang des Emissionsbereichs abdecken.
Der Photodiodenring 112 ist seinerseits von einem hochreflektierenden Ringbereich 120 umgeben, der eine Breite von etwa 200 μm aufweist. Der Ringbereich 120 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem aufgedampften Lambda-Viertel Bragg-Spiegel, dessen Reflexionsvermögen auf die verwendet Lichtwellenlänge, hier 940 nm, ausgelegt ist. Der Bragg-Spiegel des Reflektorrings 120 kann dabei gleichzeitig mit der für die Laserresonatoren der VCSELs benötigten Bragg-Reflektorschicht aufgebracht werden.
Die Gesamtreflektivität des Kontaktpads 18 beträgt 95 – 99%, so daß ein Großteil der einfallenden Strahlung für die Signalweiterleitung in die optischen Signalleitung 12 zurückreflektiert wird.
Der Durchmesser des gesamte Kontaktpads 18 beträgt etwa 500 μm, und ist damit etwas größer als die Ein/Auskoppelöffnung des optischen Zugangs 14. Alle Komponenten des Kontaktpads sind im Ausführungsbeispiel auf GaAs/AlGaAs-Basis gefertigt.
Wie insbesondere aus 4 zu ersehen, ist mittig auf der Kontaktfläche eine Mikrolinse 26 angeordnet, die einfallende Strahlung auf einen mittleren Bereich des Konaktpads 18 und damit auf den Photodiodenring 110 bündelt. Strahlung, die von dem Emissionsbereich 100 emittiert wird, wird von der Mikrolinse 26 parallelisiert und in den optischen Zugang 14 eingestrahlt. Einfallende, nicht im zentralen Bereich 100, 110 absorbierte Strahlung, wird hocheffektiv durch die Bragg-Reflektorschicht 120 zurückreflektiert.
Zurückkommend auf 1 erfogt die Signalübertragung in der Lichtleiteranordnung bidirektional und seriell. Ein Eingangssignal kann nacheinander (seriell) an mehreren optischen Zugängen 14 und den dort angebrachten Kontaktpads 18 abgegriffen werden. Dazu ist jeder Zugang durch die elektooptischen Pads 18 sowohl für den Empfang, als auch das Senden optischer Signale eingerichtet (bidirektionale Übertragung).
Um eine optimale Übertragung der optischen Signale zu den seriell angeordneten Zugängen 14a bis 14d, und eine konstante Einkoppelleistung für alle Zugänge 14a bis 14d zu gewährleisten, sind Form und Größe der Prismen 16a bis 16d entlang der Propagationsrichtung der optischen Signalleitung 12 aufeinander abgestimmt.
Wie in 1 angedeutet, weisen die Prismen 16a bis 16d eine konstante Grundfläche auf, der Apexwinkel nimmt jedoch entlang der Propagationsrichtung ab, die Höhe der Prismen von Prisma 16a über Prisma 16b und 16c bis zum Prisma 16d also zu. Dadurch wird ein zunehmender relativer Anteil der noch im Lichtleiter propagierenden Strahlung 20 über die Prismen aus gekoppelt, was die nach jeder Auskopplung abnehmende Strahlungsleistung kompensiert.
Auf der anderen Seite gewährleistet die konstante Grundfläche aller Prismen 16a bis 16d eine konstante Einkoppelleistung für jeden der optischen Zugänge 14a bis 14d.
4 zeigt den Strahlengang an einem optischen Zugang 14 im Betrieb der Lichtleiteranordnung. Die Propagationsrichtung des Lichts in der Signalleitung 12 verläuft in 4 von links nach rechts. Ein optischer Signalpuls 140 fällt von links auf das Streukörperprisma 16 ein. Ein dem Verhältnis der Höhe des Prismas 16 zur Gesamthöhe der Signalleitung 12 entsprechender Anteil 142 der Strahlung wird zum optischen Zugang 14 hin abgelenkt. Ein kleiner Teil der Strahlung (1-5%) wird vom optischen Kontaktpad 18 absorbiert, das optische Signal dabei von den Photodioden 112 aufgenommen und in korrespondierende elektrische Signale umgewandelt.
Der größte Anteil 144 der auf das Kontaktpad 18 einfallenden Strahlung wird vom Reflektorring 120 zum Streuprisma zurückreflektiert und wieder in die optische Signalleitung 12 eingekoppelt. Die vom optische Zugang transmittierte Strahlungsintensität 148 entspricht somit der Summe der am Streuprisma 16 vorbeipropagierenden Intensität und der Hälfte der vom Kontaktpad 18 zurückreflektierten Intensität.
Arbeitet das Kontaktpad 18 als Emitter, wird die emittierte Intensität 144 hälftig in beide Propagationsrichtungen 146, 148 der optischen Signalleitung 12 eingekoppelt. Das eingekoppelte optische Signal steht somit sowohl am Eingang bzw. Ausgang der Signalleitung 12, als auch an weiteren angeschlossenen optischen Zugängen 14 zur Verfügung.
Ein Ausführungsbeispiel einer optischen Leiterplatine 34 mit vier parallelen optischen Signalleitungen 12 ist in 5 im Schnitt dargestellt. Die über den optischen Stecker 22 einge koppelten optischen Signale sind an jeder Signalleitung 12 seriell an entsprechende Anschlüsse der Bausteine 30, im Ausführungsbeispiel Speicherbausteine, herausgeführt.
Die Leiterplatine 34 besteht dabei aus drei Schichten, einer unteren Leiterplatine 40, die elektrische Verbindungsleitungen enthält, einer die optischen Signalleitungen 12 enthaltenden Leiterplatine 42, und einer oberen Leiterplatine 44.
Die obere Leiterplatine 44 schließt die optischen Signalleitungen zwischen den optischen Zugängen 14 nach oben ab. Bei jedem optischen Zugang 14 weist die obere Leiterplatine 44 einen Durchlaß auf, an dessen Oberseite die beschriebenen Kontaktpads 18 angeordnet sind. An die elektrischen Ausgänge der Kontaktpads 18 sind elektrische Eingänge eines Bauelements 30 angeschlossen. Dies geschieht in an sich bekannter Weise, beispielsweise über an den Eingängen des Bauelements 30 angebrachten Lötkügelchen.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtleiteranordnung, die sich von der Anordnung der 1 dadurch unterscheidet, daß Bauelemente 30, 34 auf beiden Seiten der optischen Signalleitung 62 angeordnet sind.
Entsprechend weist die optische Signalleitung 62 optische Zugänge nach oben (Bezugszeichen 64) und nach unten (Bezugszeichen 74), jeweils senkrecht zur Propagationsrichtung der Strahlung im der Signalleitung 62 auf. Jeweils gegenüber der optischen Zugänge 64,74 sind analog zur im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Anordnung Streuprismen 66,76 angeordnet, die einen Anteil der propagierenden Strahlung nach oben (Bezugszeichen 68) oder unten (Bezugszeichen 78) zu den elektrooptischen Kontaktpads 18 hin auskoppeln.
Die obere und untere Leiterplatine 80,82 weisen jeweils optische Durchlässe auf. Mindestens eine der Platinen ist darüber hinaus zur Führung elektrischer Signale, insbesondere von Versorgungsspannungen für elektrooptische Bauteile ausgelegt.

Claims

Lichtleiteranordnung zur seriellen, bidirektionalen Signalübertragung, mit – einer optischen Signalleitung (12;62) zum Führen elektromagnetischer Strahlung (20) entlang einer Hauptrichtung der optischen Signalleitung (12;62), – einer Mehrzahl von entlang der Hauptrichtung der optischen Signalleitung (12;62) angeordneten optischen Zugängen (14a-14d; 64,74) zum Ein- und/oder Auskoppeln elektromagnetischer Strahlung entlang einer im wesentlichen senkrecht auf der Hauptrichtung der optischen Signalleitung (12;62) stehenden Richtung, – einer Mehrzahl von innerhalb der optischen Signalleitung (12;62) angeordneten und jeweils einem optischen Zugang (14a-14d; 64,74) zugeordneten Streukörpern (16a-16d; 66,76) und – einer Mehrzahl von jeweils an Ein/Auskoppelflächen der optischen Zugänge (14a-14d; 64; 74) angeordneten flächigen elektrooptischen Bauelementkomponenten (18) zum Senden und Empfangen elektrischer und optischer Signale, wobei die flächigen elektrooptischen Bauelementkomponenten (18) jeweils – einen zentralen Emissionsbereich (100), in dem zumindest eine lichtemittierende Einrichtung (102) zum Aussenden optischer Signale angeordnet ist, – einen um den Emissionsbereich (100) angeordneten Sensorbereich (110) mit zumindest einer Einrichtung (112) zum Empfangen optischer Signale, – einen um den Sensorbereich (110) angeordneten Reflektorbereich (120) zur Reflexion einfallender elektomagnetischer Strahlung, – Mittel zur Ansteuerung der lichtemittierenden Einrichtung auf Grundlage eingehender elektrischer Signale und – Mittel zur Ausgabe elektrischer Signale auf Grundlage empfangener optischer Signale aufweisen, wobei jeder Streukörper (16a-16d; 66,76) mit dem zugeordneten optischen Zugang (14a-14d; 64,74) derart zusammenwirkt, daß ein Teil der in der optischen Signalleitung (12;62) geführten Strahlung (20) durch den Streukörper (16a-16d; 66,76) über den zugeordneten optischen Zugang (14a-14d; 64,74) aus der optischen Signalleitung (12;62) zur elektrooptischen Bauelementkomponente hin auskoppelbar ist, und wobei von der elektrooptischen Bauelementkomponente des optischen Zugangs (14a-14d; 64,74) her einfallende Strahlung über den zugeordneten Streukörper (16a-16d; 66,76) in die optische Signalleitung (12;62) einkoppelbar ist.
Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1, bei der Form und Größe der Mehrzahl der Streukörper (16a-16d; 66,76) derart aufeinander abgestimmt sind, daß bei Führen elektromagnetischer Strahlung (20) in der optischen Signalleitung (12;62) der Absolutwert der ausgekoppelten Strahlungsleistung bei jedem optischen Zugang (14a-14d; 64,74) entlang der Hauptrichtung der optischen Signalleitung (12;62) im wesentlichen konstant ist.
Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der Form und Größe der Mehrzahl der Streukörper (16a-16d; 66,76) derart aufeinander abgestimmt sind, daß der relative Anteil eingekoppelter Strahlungsleistung für jeden optischen Zugang (14a-14d; 64,74) entlang der Hauptrichtung der optischen Signalleitung (12;62) im wesentlichen gleich ist.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Streukörper (16a-16d; 66,76) prismenförmig ausgebildet sind.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Streukörper (16a-16d; 66,76) Prismen gleicher Grundfläche (A) sind.
Lichtleiteranordnung nach Anspruch 5, bei der ein Apexwinkel (ε) von Streukörper-Prismen (16a-16d; 66,76) entlang der Hauptrichtung der optischen Signalleitung (12;62) abnimmt.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei jeder Bauelementkomponente (18) der zentrale Emissionsbereich (100) eine Mehrzahl lichtemittierender Halbleitereinrichtungen (102), insbesondere Laserdioden aufweist.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der bei jeder Bauelementkomponente (18) der zentrale Emissionsbereich (100) eine Mehrzahl von oberflächenemittierenden Laserdioden (102) aufweist.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der bei jeder Bauelementkomponente (18) der Sensorbereich (110) ringförmig um den zentralen Emissionsbereich (100) angeordnet ist.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Sensorbereich (110) jeder Bauelementkomponente (18) mehrere Photodioden-Segmente (112) umfaßt.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der bei jeder Bauelementkomponente (18) der Reflektorbereich (120) ringförmig um den Sensorbereich (110) angeordnet ist.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der bei jeder Bauelementkomponente (18) der Reflektorbereich (120) durch eine Metallschicht oder eine Bragg-Reflektorschicht gebildet ist.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der bei jeder Bauelementkomponente (18) eine Kollimieroptik (26) zum Bündeln eingehender Strahlung und zum Parallelisieren ausgehender Strahlung aufweist.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der bei jeder Bauelementkomponente (18) die Kollimieroptik durch eine mittig auf der Komponentenfläche angeordnete Mikrolinse (26) gebildet ist.
Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der bei jeder Bauelementkomponente (18) die lichtemittierenden Einrichtung (102) für die Emission von Licht einer ersten Wellenlänge ausgelegt ist und die Einrichtung zum Empfang optischer Signale (112) auf dem Empfang von Licht einer zweiten, verschiedenen Wellenlänge ausgelegt ist.
Optische Leiterplatine mit einer Mehrzahl von parallel geführten Lichtleiteranordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 15.