DE102008005801B3

DE102008005801B3 - Optical coupling element for releasing light signals from array of waveguide to surface of printed circuit board, has two partial elements carrying respective array of lenses, where one partial element has planar reflection surface

Info

Publication number: DE102008005801B3
Application number: DE200810005801
Authority: DE
Inventors: Axel Dipl.-Ing. Beier; Jan Dr. Kostelnik; Roland Dipl.-Ing. Moedinger
Original assignee: ERNI Electronics GmbH and Co KG; Siemens AG; Wuerth Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Erni Production & Co Kg De GmbH; Siemens AG; Wuerth Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2028-01-24

Abstract

The element has two optical interfaces for a group of waveguides and a planar reflection surface (18), where each optical interface has arrays (15, 16) of lenses (14). The lenses are exactly provided for each waveguide of each group. Multiple optical paths (19) running between the lenses of the array are deflected on the planar reflection surface. Two partial elements (11, 12) are provided for carrying the respective array of lenses, where the partial element (12) has the planar reflection surface. An independent claim is also included for a method for manufacturing an optical coupling element.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Koppelelement. Dieses besitzt eine erste optische Schnittstelle für eine erste Gruppe von Wellenleitern, aufweisend ein erstes m × n-Array von Linsen, wobei für jeden Wellenleiter der ersten Gruppe genau eine Linse vorgesehen ist. Weiterhin besitzt das Koppelelement eine zweite optische Schnittstelle für eine zweite Gruppe von Wellenleitern, aufweisend ein zweites m × n-Array von Linsen, wobei für jeden Wellenleiter der zweiten Gruppe genau eine Linse vorgesehen ist. Zuletzt besitzt das Koppelelement eine planare Reflexionsfläche, an der alle zwischen jeweils einer Linse des ersten m × n-Arrays und jeweils einer Linse des zweiten m × n-Arrays verlaufenden Strahlengänge umgelenkt werden. Bei dem m × n-Array handelt es sich um eine zweidimensionales Array, d. h., dass m > 1 und n > 1 sind.The The invention relates to an optical coupling element. This one has first optical interface for a first group of waveguides comprising a first mxn array of lenses, being for each Waveguide of the first group is provided exactly one lens. Furthermore, the coupling element has a second optical interface for one second group of waveguides comprising a second mxn array of lenses, being for each waveguide of the second group provided exactly one lens is. Finally, the coupling element has a planar reflection surface on all between each one lens of the first m × n array and in each case a lens of the second m × n array extending beam paths deflected become. In the mxn array it is a two-dimensional array, i. that is, m> 1 and n> 1.

Ein optisches Koppelelement der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der WO 2004/015474 A2 beschrieben. Danach kann ein solches optisches Koppelelement beispielsweise eingesetzt werden, um die Lichtsignale aus einem in einer Leiterplatte gelegenen Array von Wellenleitern zu der Oberfläche der Leiterplatte hin auszukoppeln. An dieser Stelle wird beispielsweise ein Bauelement vorgesehen, welches die komplementäre Matrix von optischen Schnittstellen, angeordnet in dem entsprechenden m × n-Array, aufweist. Da die Wellenleiter in der Leiterplatte parallel zu dessen Oberfläche verlaufen, ist eine Auskopplung der Lichtsignale nur möglich, wenn diese (vorzugsweise in einem Winkel von 90°) umgelenkt werden. Zu diesem Zweck weist das Koppelelement eine Reflexionsfläche auf, die beispielsweise durch eine Verspiegelung einer ent sprechend vorbereiteten Seitenfläche des Koppelelementes erzeugt werden kann. Das Koppelelement ist gemäß 8d einteilig hergestellt, wobei an den optischen Schnittstellen des Koppelelementes Linsen ausgeformt sind, die den Strahlengang der Lichtsignale in dem Koppelelement fokussieren. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass auch bei eng nebeneinander liegenden Wellenleitern in dem m × n-Array eine störungsfreie Übertragung der Lichtsignale innerhalb des Koppelelementes erfolgen kann.An optical coupling element of the type mentioned is, for example, in the WO 2004/015474 A2 described. Thereafter, such an optical coupling element can be used, for example, to decouple the light signals from an array of waveguides located in a printed circuit board to the surface of the printed circuit board. At this point, for example, a component is provided which has the complementary matrix of optical interfaces arranged in the corresponding m × n array. Since the waveguides in the printed circuit board run parallel to its surface, a coupling out of the light signals is only possible if they are deflected (preferably at an angle of 90 °). For this purpose, the coupling element on a reflection surface, which can be generated, for example, by a mirroring of a suitably prepared side surface of the coupling element. The coupling element is according to 8d manufactured in one piece, wherein at the optical interfaces of the coupling element lenses are formed, which focus the beam path of the light signals in the coupling element. In this way, it is ensured that even with closely adjacent waveguides in the m × n array, interference-free transmission of the light signals within the coupling element can take place.

Bei dem Koppelelement gemäß der WO 2004/015474 A2 handelt es sich um ein Bauteil, welches aufgrund der Vielzahl der verwendeten Linsen eine vergleichsweise komplexe Struktur aufweist. Daher wird vorgeschlagen, dieses Bauteil aus Kunststoff im Spritzgussverfahren urformtechnisch herzustellen, wobei die Negativform der Linsen in dem Formwerkzeug vorgesehen sind. Hierbei sind die bei der Abbildung feinster Strukturen in Kunststoff-Spritzgusstechnik geltenden Toleranzwerte zu beachten. Weiterhin ist diese Lösung auf die optischen Eigenschaften der verarbeitbaren transparenten Kunststoffe beschränkt.In the coupling element according to the WO 2004/015474 A2 it is a component which, due to the large number of lenses used, has a comparatively complex structure. It is therefore proposed to produce this component from plastic in an injection molding process in terms of forming technology, the negative form of the lenses being provided in the molding tool. In doing so, the tolerance values that apply when imaging the finest structures using plastic injection molding technology must be observed. Furthermore, this solution is limited to the optical properties of the processible transparent plastics.

Ausgehend hiervon liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein optisches Koppelelement für zweidimensionale Wellenleiter-Arrays mit einer Reflexionsfläche und mit Linsen an den optischen Schnittstellen anzugeben, welches eine vergleichsweise hohe Übertragungsgüte bei vertretbarem Fertigungsaufwand gewährleistet.outgoing This is the object of the invention is an optical coupling element for two-dimensional Waveguide arrays with a reflective surface and with lenses to the optical Specify interfaces that a comparatively high quality of transmission with justifiable Guaranteed production costs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Koppelelement aus zwei Teilelementen zusammengefügt ist, wobei das erste Teilelement das erste m × n-Array von Linsen und das zweite Teilelement das zweite m × n-Array von Linsen trägt und das zweite Teilelement die plane Reflexionsfläche aufweist. Durch die Aufteilung des Koppelelementes in zwei Teilelemente vereinfacht sich die Möglichkeit einer Fertigung vorteilhaft dadurch, dass die m × n-Arrays von Linsen jeweils einzeln auf den beiden Teilelementen hergestellt werden können. Hierdurch ist eine bessere Zugänglichkeit der Oberflächen, die mit den Linsen versehen werden sollen, gewährleistet. Daher können auch Herstellungsverfahren für die Linsen verwendet werden, die eine vergleichsweise hohe Genauigkeit bewirken. Vorzugsweise wird für die Herstellung der Teilelemente ein plattenförmiges Halbzeug, wie beispielsweise ein Glaswafer oder eine Kunststoffplatte verwendet. Dies wird möglich, da die Teilelemente des Koppelelementes eine vergleichweise einfache Geometrie aufweisen. Es ist vorteilhaft daher möglich, dass die Teilelemente jeweils eine Oberseite und eine zur Oberseite planparallel verlaufende Unterseite aufweisen, wobei die Linsen jeweils auf der Oberseite ausgebildet sind.These Task is inventively characterized solved, that the coupling element is composed of two sub-elements, wherein the first sub-element is the first m × n array of lenses and the second Subelement the second m × n array of lenses and the second sub-element has the plane reflecting surface. Simplified by the division of the coupling element into two sub-elements the opportunity a production advantageous in that the m × n-arrays of lenses respectively can be produced individually on the two sub-elements. hereby is better accessibility the surfaces, which are to be provided with the lenses, guaranteed. Therefore, too Manufacturing process for The lenses used have a comparatively high accuracy cause. Preferably is for the production of the partial elements a plate-shaped semifinished product, such as a glass wafer or a plastic plate used. This will be possible because the sub-elements of the coupling element a comparatively simple Have geometry. It is therefore advantageous that the sub-elements one top and one plane parallel to the top Have bottom, the lenses each on the top are formed.

Durch eine verbesserte Prozessierung der m × n-Arrays von Linsen können diese andererseits vorteilhaft auch mit einer besseren Güte hergestellt werden. Dies verbessert insgesamt auch die Übertragungsgüte des Koppelelementes. Insbesondere können auch Werkstoffe mit einem verhältnismäßig hohen Brechungsindex wie optische Gläser verwendet werden, wodurch ebenfalls eine verbesserte Übertragungsgüte erreicht werden kann. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abstand a zwischen der Oberseite und der Unterseite der beiden Teilelemente gleich ist. Hierdurch kann vorteilhaft ein vereinfachtes Fertigungsverfahren verwendet werden, bei dem die Teilelemente in demselben Halbzeug (beispielsweise Glaswafer) mit der Dicke a hergestellt werden. Dies vereinfacht vorteilhaft die Fertigung und verringert die Lagerkosten, da nur eine Art von Halbzeug vorgehalten werden muss.By improved processing of the mxn arrays of lenses can do this On the other hand, advantageously also be produced with a better quality. Overall, this also improves the transmission quality of the coupling element. In particular, you can also materials with a relatively high Refractive index like optical glasses can be used, which also achieves an improved transmission quality can be. According to one Embodiment of the invention, it is provided that the distance a between the top and bottom of the two sub-elements same is. This can advantageously a simplified manufacturing process be used, in which the sub-elements in the same semifinished product (For example, glass wafers) are prepared with the thickness of a. This advantageously simplifies production and reduces storage costs, because only one type of semifinished product must be kept.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Teilelement mit einer sich zwischen des sen Oberfläche und der Unterseite erstreckenden planen Seitenfläche mit der Unterseite des ersten Teilelementes verbunden, insbesondere verklebt ist, wobei der Strahlengang durch die entstandene Verbindungsfläche zwischen den Teilelementen führt. Hierdurch lässt sich vorteilhaft ein verhältnismäßig einfacher Aufbau des Koppelelementes erreichen. Insbesondere (jedoch nicht notwendigerweise) bei einer Strahlumlenkung von 90°, d. h. einer Lage der Reflexionsfläche zu den jeweils die Linsenarrays tragenden Flächen von 45°, kann das zweite Teilelement mit der Seitenfläche einfach an die Unterseite des ersten Teilelementes angesetzt werden, wodurch sich automatisch die richtigen Winkelverhältnisse einstellen. Bei von einer Strahlumlenkung von 90° abweichenden Winkelstellung kann der Aufbau ähnlich gewählt werden, jedoch sind für die Winkellage der Reflexionsfläche sowie evtl. die Winkellage der mit der Unterseite des Teilelementes verbundenen Seitenfläche des zweiten Teilelementes von 90 bzw. 45° abweichende Winkel zu wählen.According to another embodiment of the invention, it is provided that the second sub-element with a plane between the sen surface and the underside planar side surface with the Connected underside of the first sub-element, in particular glued, wherein the beam path leads through the resulting connection surface between the sub-elements. This makes it advantageous to achieve a relatively simple construction of the coupling element. In particular (but not necessarily) with a beam deflection of 90 °, ie a position of the reflection surface to each of the lens arrays bearing surfaces of 45 °, the second sub-element with the side surface can be easily attached to the underside of the first sub-element, which automatically set correct angle conditions. In the case of an angular position differing from a beam deflection of 90 °, the structure can be chosen to be similar, but angles of 90 or 45 ° must be selected for the angular position of the reflection surface and possibly the angular position of the side surface of the second subelement connected to the underside of the subelement.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird erhalten, wenn das erste Teilelement eine Länge l der Unterseite aufweist, die größer als der Abstand a im zweiten Teilelement ist, so dass vor und hinter der Verbindungsfläche die Unterseite Fügeflächen für eine Oberflächenmontage des ersten Teilelementes auf einem Substrat entstehen. Diese Fügeflächen können damit vorteilhaft für eine zuverlässige Montage des Koppelelementes auf einer Leiterplatte dienen, wobei das an der Unterseite des ersten Teilelementes befindliche zweite Teilelement bei der Montage in eine in der Leiterplatte vorgesehen Vertiefung eintaucht. Innerhalb dieser Vertiefung liegt das Array von Wellenleitern frei, welches im Inneren der Leiterplatte verläuft, so dass es möglich ist, Lichtsignale aus dem Array dieser Wellenleiter auszukoppeln und über das m × n-Array von Linsen am zweiten Teilelement in das Koppelelement einzukoppeln. Die Reflexionsfläche des Koppelelementes bewirkt dann eine Umlenkung der Lichtsignale zur Oberfläche der Leiterplatte hin.A particularly advantageous embodiment of the invention is obtained when the first subelement has a length l of Bottom has larger than the distance a in the second subelement is such that before and behind the interface the underside joining surfaces for a surface mounting of the first subelement arise on a substrate. These joining surfaces can do so advantageous for one reliable Assembly of the coupling element serve on a printed circuit board, wherein the second located at the bottom of the first sub-element Sub-element provided during assembly in one in the circuit board Immersion immerses. Within this depression lies the array of waveguides free, which runs inside the circuit board, so that it is possible is to couple out light signals from the array of these waveguides and over the mxn array of lenses on the second sub-element coupled into the coupling element. The reflection surface the coupling element then causes a deflection of the light signals to the surface the circuit board.

Die Unterseite des ersten Teilelementes kann vorteilhaft mit einer Markierung zur Ausrichtung des zweiten Teilelementes auf der Verbindungsfläche versehen sein. Hierdurch ist eine vereinfachte Verbindung bei hohen Anforderungen an die Genauigkeit durch eine optische Überprüfung des Fügeverfahrens möglich. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Markierung aus mindestens einer Begrenzungslinie am Rande der Verbindungsfläche besteht. Das bedeutet nämlich, dass beim Fügen eine Kante des zweiten Teilelementes oder mehrere Kanten desselben auf der Markierung des ersten Teilelementes zu liegen kommen muss, was optisch vorteilhaft besonders einfach überprüfbar ist.The Bottom of the first sub-element can advantageously with a marker provided for alignment of the second sub-element on the connecting surface be. This is a simplified connection with high demands to the accuracy by a visual inspection of the joining process possible. there It is particularly advantageous if the marking of at least a boundary line at the edge of the connection surface exists. The means, that when joining an edge of the second sub-element or more edges thereof must lie on the marking of the first sub-element, which is visually advantageous especially easy to verify.

Schließlich ist es auch vorteilhaft, auf der Oberseite des ersten Teilelementes eine Justagestruktur für die Anbindung eines weiteren Bauteils, insbesondere eines Halterahmens für das Koppelelement, vorzusehen. Hierdurch ist es auch möglich, das Montageverfahren von an die andere Seite des Koppelelementes anzuschließenden Bauteilen zu vereinfachen. An das zweite Teilelement kann beispielsweise ein Band mit einem Array von Wellenleitern entsprechend der Geometrie des m × n-Arrays der Linsen am ersten Teilelement montiert werden. Eine andere Möglichkeit besteht in der Anbindung eines optischen Bauelementes.Finally is It is also advantageous on the top of the first subelement an adjustment structure for the connection of a further component, in particular a holding frame for the Coupling element to provide. As a result, it is also possible that Assembly method of to be connected to the other side of the coupling element components to simplify. To the second sub-element, for example, a Band with an array of waveguides according to the geometry of the m × n array of Lenses are mounted on the first sub-element. Another possibility consists in the connection of an optical component.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Reflexionsfläche in dem zweiten Teilelement ausgebildet ist und in einem spitzen Winkel zur Oberseite des zweiten Teilelements verläuft. In Anbetracht der Tatsache, dass auf der Oberfläche des zweiten Teilelementes das m × n-Array von Linsen vorgesehen ist, ist mittels der in einem spitzen Winkel α (0 < α 90°) verlaufenden Reflexionsfläche eine Umlenkung des Strahlenganges in Richtung zur Verbindungsfläche möglich.Advantageous it is provided that the reflection surface in the second sub-element is formed and at an acute angle to the top of the second Part element runs. In view of the fact that on the surface of the second subelement the mxn array is provided by lenses, by means of at an acute angle α (0 <α 90 °) extending reflecting surface a deflection of the beam path in the direction of the connection surface possible.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Koppelelementes, bei dem folgende Schritte durchlaufen werden. Eine erste optische Schnittstelle für eine erste Gruppe von Wellenleitern wird durch Erzeugung eines ersten m × n-Arrays von Linsen gebildet, wobei für jeden Wellenleiter der ersten Gruppe genau eine Linse erzeugt wird. Eine zweite optische Schnittstelle wird für eine zweite Gruppe von Wellenleitern durch Erzeugung eines zweiten m × n-Arrays von Linsen gebildet, wobei für jeden Wellenleiter der zweiten Gruppe genau eine Linse erzeugt wird. Außerdem wird eine planare Reflexionsfläche erzeugt, an der alle zwischen jeweils einer Linse des ersten m × n-Arrays und jeweils einer Linse des zweiten m × n-Arrays verlaufenden Strahlengänge umgelenkt werden. Dabei handelt es sich bei dem m × n-Array um ein zweidimensionales Array mit m > 1 und n > 1.Farther The invention relates to a method for producing an optical Coupling element, in which the following steps are passed. A first optical interface for a first group of waveguides is formed by generating a first m × n arrays formed by lenses, wherein for each waveguide of the first group exactly one lens is generated. A second optical interface is for a second group of waveguides formed by generating a second m × n array of lenses, being for each waveguide of the second group exactly one lens is generated. Furthermore becomes a planar reflection surface generated, at which all between each one lens of the first m × n array and in each case a lens of the second m × n array extending beam paths deflected become. The m × n array is a two-dimensional one Array with m> 1 and n> 1.

Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen optischen Koppelelementes ist in der bereits eingangs erwähnten WO 2004/015474 A2 beschrieben. Nach dem dort beschriebenen Fertigungsverfahren kann ein solches Umlenkelement beispielsweise aus einem optischen Kunststoff hergestellt werden, wobei die beiden m × n-Arrays sowie die Reflexionsfläche beim Spritzgießen durch eine entsprechend vorbereitete Form ausgebildet werden. Hierbei wird die maximal erreichbare Fertigungsgenauigkeit durch die beim Spritzgießen von Kunststoff hinzunehmenden Toleranzen begrenzt.A method for producing such an optical coupling element is already mentioned in the introduction WO 2004/015474 A2 described. According to the manufacturing method described therein, such a deflection element can be produced, for example, from an optical plastic, wherein the two m × n arrays and the reflection surface during injection molding are formed by a suitably prepared mold. Here, the maximum achievable manufacturing accuracy is limited by the tolerances to be taken during injection molding of plastic.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Koppelelementes mit einer strahlumlenkenden Reflexionsfläche und Arrays von Linsen an den Schnittstellen anzugeben, mit dem sich bei vertretbarem Fertigungsaufwand vergleichsweise eng tolerierte Koppelelemente herstellen lassen.The object of the invention is to provide a method for producing an optical coupling element with a beam-deflecting reflection surface and arrays of lenses at the interfaces, with which at a reasonable manufacturing cost comparatively tight tolerances Koppelele can be produced.

Diese Aufgabe wird mit dem oben angegebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das erste m × n-Array von Linsen auf einem ersten Teilelement des Koppelelementes und das zweite m × n-Array von Linsen auf einem zweiten Teilelement des Koppelelementes hergestellt wird, das Koppelelement aus diesen beiden Teilelementen zusammengefügt wird und das zweite Teilelement die plane Reflexionsfläche aufweist. Hierdurch werden die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung genannten Vorteile erreicht, dass nämlich eine Fertigung unter Einsatz plattenförmiger Halbzeuge, insbesondere Glaswafern, erfolgen kann. Diese weisen eine definierte Dicke auf, wobei die Maßtoleranzen sehr gering sind. Es kann jeweils die Oberseite dieses Halbzeuges zur Herstellung der m × n-Arrays von Linsen verwendet werden, so dass während der Fertigung der Linsen keine Handhabungsschritte für das Halbzeug notwendig werden. Hierdurch lässt sich eine vergleichsweise hohe Fertigungsgenauigkeit erreichen. Die Linsen können in Kunststoff beispielsweise mittels Mikrofräsen hergestellt werden. Werden Glassubstrate verwendet, lässt sich de Krümmung der Linsen auch durch eine abgestimmte Anzahl von Ätzschritten in der Oberfläche erreichen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, aus flüssigem Glas Mikrolinsen auf der Oberfläche des Glassubstrates abzulegen, wie dies beispielsweise bei der Fertigung von Mikrolinsenarrays für bildgebende Chips praktiziert wird.These The object is achieved by the above-mentioned method according to the invention solved that the first m × n array of lenses on a first sub-element of the coupling element and the second m × n array of lenses is produced on a second sub-element of the coupling element, the coupling element is assembled from these two sub-elements and the second sub-element has the plane reflecting surface. As a result, the already in connection with the coupling device according to the invention achieved advantages, namely that a production under Insert plate-shaped Semi-finished products, especially glass wafers, can be done. These wise a defined thickness, the dimensional tolerances are very low. It can each be the top of this semifinished product for the production of m × n arrays be used by lenses, so that during the production of the lenses no Handling steps for the semifinished product will be necessary. This allows a comparatively achieve high production accuracy. The lenses can be in Plastic are produced for example by means of micro-milling. Become Glass substrates used, leaves de curvature the lenses also by a coordinated number of etching steps in the surface to reach. One more way It consists of liquid Glass of microlenses on the surface of the glass substrate store, as for example in the production of microlens arrays for imaging chips is practiced.

Wenn die Teilelemente aus einem Glaswafer hergestellt werden, ist es vorteilhaft, wenn die Linsen auf der die Oberseiten der Teilelemente bildenden Seite des Glaswafers hergestellt werden und der Glaswafer anschließend in die Teilelemente zerlegt wird. Auf diese Weise kann vorteilhaft die gesamte Oberseite des Wafers einem Prozessschritt der Linsenerzeugung unterworfen werden. Insbesondere bei der Anwendung eines ätztechnologischen Verfahrens kann durch Vorsehen geeignet großer Masken eine stark parallelisierte Herstellung der m × n-Arrays von Linsen erfolgen. Hierdurch wird vorteilhaft Fertigungsaufwand eingespart.If the sub-elements are made from a glass wafer, it is advantageous if the lenses on the top of the sub-elements forming side of the glass wafer and the glass wafer subsequently is decomposed into the sub-elements. In this way can be beneficial the entire top of the wafer is a process step of lensing be subjected. In particular, in the application of a etching technology Method can be a highly parallelized by providing suitably large masks Production of the m × n arrays made of lenses. This will be advantageous production costs saved.

Nach Herstellung der Linsen kann der Glaswafer dann in die Teilelemente zerlegt werden. Dies kann beispielsweise durch Sägen erfolgen. Dabei werden gleichzeitig die Bezugsflächen hergestellt, über die die Teilelemente zusammengefügt werden, wodurch ein hochgenau gefertigtes Koppelelement entsteht.To Production of the lenses, the glass wafer then into the sub-elements be disassembled. This can be done for example by sawing. It will be at the same time the reference surfaces made, over which put together the sub-elements be, creating a highly accurate manufactured coupling element.

Um die Genauigkeit des Fügens der Teilelemente weiter zu verbessern, kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass auf der Unterseite der ersten Teilelemente eine Markierung angebracht wird, mit der die beiden Teilelemente beim Zusammenfügen aneinander ausgerichtet werden können. Es ist vorteilhaft, diese Markierungen im Prozessschritt der Fertigung der Linsen auf der Unterseite der noch zu erzeugenden ersten Teilelemente herzustellen, da hierdurch eine genaue geometrische Beziehung zwischen den Markierungen und den Linsen hergestellt werden kann. Hierdurch können Fertigungstoleranzen weiter vermindert werden, was sich beim Fügen vorteilhaft positiv auf die Genauigkeit der Fügeverbindung auswirkt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Markierungen fotolithographisch durch Beleuchten von der Oberseite der ersten Teilelemente her erzeugt werden. Hierbei kann nämlich in der Lage des Wafers, die dieser während der Herstellung der Linsen einnimmt, auch die Markierungen gefertigt werden. Insbesondere können bei einer ätztechnischen Herstellung der Linsen die Einrichtungen zur Herstellung der fotolithographischen Masken auf der Oberseite des Wafers auch verwendet werden, um eine Belichtung der Unterseite des Wafers durch das Material des Wafers hindurch vorzunehmen. Dies wird durch die funktionsbedingte Verwendung eines transparenten Substrates möglich.Around the accuracy of the joining the sub-elements to further improve, can be advantageously provided be that on the bottom of the first sub-elements a mark is attached, with the two sub-elements when joining together can be aligned. It is advantageous to use these markings in the manufacturing process step the lenses on the bottom of the still to be generated first sub-elements As a result, an exact geometric relationship between the markings and the lenses can be made. hereby can Manufacturing tolerances are further reduced, which is advantageous when joining positively affects the accuracy of the joint connection. Especially It is advantageous if the markers are photolithographically Illumination generated from the top of the first sub-elements forth become. This can namely in the position of the wafer, this during the manufacture of the lenses takes, even the markings are made. In particular, at an etching-technical production the lenses are the means for producing the photolithographic Masks on the top of the wafer also used to make an exposure the bottom of the wafer through the material of the wafer make. This is due to the functional use of a transparent substrate possible.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei eine Erläuterung derselben nur insoweit mehrfach erfolgt, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigenFurther Details of the invention are described below with reference to the drawing described. Same or corresponding drawing elements are in the individual figures, each with the same reference numerals provided an explanation the same only in so far multiple times, as differences between give the individual figures. Show it

1 eine isometrische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Koppelelementes, 1 an isometric view of an embodiment of the coupling element according to the invention,

2 ein Ausführungsbeispiel für einen Halterahmen, in dem das Koppelelement gemäß 1 eingesetzt werden kann in isometrischer Ansicht und 2 an embodiment of a holding frame, in which the coupling element according to 1 can be used in isometric view and

3 und 4 ausgewählte Schritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für das Koppelelement, wobei Zwischenstufen des ersten und des zweiten Teilelementes in isometrischer Ansicht dargestellt sind. 3 and 4 selected steps of the manufacturing method for the coupling element according to the invention, wherein intermediate stages of the first and the second sub-element are shown in an isometric view.

Ein Koppelelement gemäß 1 besteht aus einem ersten Teilelement 11 und einem zweiten Teilelement 12. Beide Teilelemente 11, 12 weisen eine Oberseite 13 auf, auf der Linsen 14 in einem ersten 2 × 12-Array und einem zweiten 2 × 12 Array ausgebildet sind. Den Oberseiten 13 planparallel gegenüber liegen die Unterseiten 17. Beide Teilelemente 11, 12 weisen dieselbe Dicke mit einem Abstand a zwischen der Oberseite 13 und der Unterseite 17 auf. Grundsätzlich können daher beide Teilelemente 11, 12 aus demselben Halbzeug, beispielsweise einem Glaswafer, gefertigt werden.A coupling element according to 1 consists of a first subelement 11 and a second subelement 12 , Both partial elements 11 . 12 have a top 13 on, on the lenses 14 are formed in a first 2 × 12 array and a second 2 × 12 array. The tops 13 plane-parallel opposite lie the undersides 17 , Both partial elements 11 . 12 have the same thickness with a distance a between the top 13 and the bottom 17 on. Basically, therefore, both sub-elements 11 . 12 be made of the same semi-finished, for example, a glass wafer.

Das zweite Teilelement 12 weist weiterhin zwischen der Oberseite 13 und der Unterseite 17 eine Reflexionsfläche 18 auf, die zur Oberseite 13 in einem Winkel α von 45° ausgerichtet ist und auf diese Weise eine Umlenkung eines Strahlenganges 19 bewirkt, wobei der Strahlengang exemplarisch nur für ein korrespondierendes Linsenpaar aus dem ersten 2 × 12-Array und dem zweiten 2 × 12-Array eingezeichnet ist. In nicht dargestellter Weise, jedoch analog bilden auch alle anderen Linsen 14 des ersten und zweiten 12 × 2-Arrays korrespondierende Paare.The second subelement 12 continues to point between the top 13 and the bottom 17 a reflection surface 18 on that to the top 13 is oriented at an angle α of 45 ° and in this way a deflection of a beam path 19 causes, wherein the beam path is shown as an example only for a corresponding pair of lenses from the first 2 × 12 array and the second 2 × 12 array. In a manner not shown, but analogously form all the other lenses 14 corresponding pairs of the first and second 12 × 2 arrays.

Damit eine Übertragung von Lichtsignalen zwischen den Linsenpaaren möglich ist, muss eine Übertragung des Strahlenganges von dem ersten Teilelement zum zweiten Teilelement bzw. in umgekehrter Richtung möglich sein. Dieser Übergang erfolgt im Bereich einer Verbindungsfläche 20, die einerseits aus einem Teilbereich der Unterseite 17 des ersten Teilelements 11 und andererseits aus einer planen Seitenfläche 21 des zweiten Teilelementes 12 gebildet wird, wobei die Seitenfläche rechtwinklig zur Oberseite 13 des zweiten Teilelementes 12 verläuft. Damit weist die Seitenfläche eine dem Abstand a zwischen Oberseite 13 und Unterseite 17 entsprechende Länge auf. Die Länge der Unterseite 17 des ersten Teilelementes 11 ist jedoch größer als die a entsprechende Länge der Verbindungsfläche 20. Hierdurch entstehen vor und hinter der Verbindungsfläche 20 Fügeflächen 22, mit deren Hilfe das Koppelelement auf die Oberfläche eines Substrates (nicht dargestellt) aufgesetzt werden kann, um das an der Unterseite 17 des ersten Teilelementes befindliche zweite Teilelement 12 in einer Vertiefung dieser Leiterplatte zu positionieren.So that a transmission of light signals between the lens pairs is possible, a transmission of the beam path from the first sub-element to the second sub-element or in the reverse direction must be possible. This transition occurs in the area of a connection surface 20 , on the one hand, from a section of the bottom 17 of the first subelement 11 and on the other hand from a flat side surface 21 of the second subelement 12 is formed, with the side surface perpendicular to the top 13 of the second subelement 12 runs. Thus, the side surface has a distance a between the top 13 and bottom 17 corresponding length. The length of the bottom 17 of the first subelement 11 but is greater than the a corresponding length of the connection surface 20 , This results in front and behind the connection surface 20 joining surfaces 22 , with the aid of which the coupling element (not shown) can be placed on the surface of a substrate to the underside 17 of the first sub-element located second sub-element 12 to position in a recess of this circuit board.

Gemäß 2 ist ein Halterahmen 23 dargestellt, in den das Koppelelement gemäß 1 in eine geeignete Aufnahme 24 eingesteckt werden kann. Für eine genaue Positionierung des Koppelelementes in der Aufnahme 24 weist dieses eine Justagestruktur 25 auf, welche aus vier linsenartigen Abschnitten auf der Oberseite 13 des ersten Teilelementes 11 besteht (vgl. 1). Der 2 ist zu entnehmen, dass der Halterahmen 23 im Bereich der Aufnahme mit vier Bohrungen 26 versehen ist, die die Justagestruktur 25 gemäß 1 aufnehmen, wodurch eine Positionierung des Koppelelementes gemäß 1 erfolgt. Dabei findet das erste 2 × 12-Array 15 in einem Aufnahmeschlitz 27 Platz, welcher eine Übertragung der Lichtsignale gewährleistet. Oberhalb dieses Aufnahmeschlitzes kann beispielsweise ein Steckverbinder für ein Wellenleiterband (nicht dargestellt) montiert werden, wobei zu dessen Montage weitere Justagebohrungen 28 nach dem MT-Standard vorgesehen sind.According to 2 is a support frame 23 represented, in which the coupling element according to 1 in a suitable recording 24 can be inserted. For accurate positioning of the coupling element in the recording 24 this has an adjustment structure 25 on, which consists of four lenticular sections on the top 13 of the first subelement 11 exists (cf. 1 ). Of the 2 it can be seen that the support frame 23 in the area of the recording with four holes 26 which is the adjustment structure 25 according to 1 absorb, whereby a positioning of the coupling element according to 1 he follows. Here you will find the first 2 × 12 array 15 in a receiving slot 27 Place, which ensures a transmission of the light signals. Above this receiving slot, for example, a connector for a waveguide band (not shown) are mounted, with its mounting further Justagebohrungen 28 provided in accordance with the MT standard.

In 3 ist das erste Teilelement 11 vor der Montage des zweiten Teilelementes 12 dargestellt. Auf der von der Bildebene wegweisenden Seite sind die Linsen 14 hergestellt worden (nicht zu erkennen). Auf der Unterseite 17 sind zwei linienförmige Markierungen 29 zu erkennen, die fotolithographisch durch Belichtung von der Oberseite 13 des ersten Teilelementes 11 her (angedeutet durch den Pfeil 30) hergestellt wurden. Die Markierung 29 liegt genau im Bereich der Kanten des zu montierenden zweiten Teilelementes 12. Daher ergibt sich der Abstand der Markierungen gerade aus dem Abstandsmaß a für die Dicke der beiden Teilelemente 11, 12. Die Markierung 29 trennt somit auch die Verbindungsfläche 20 von den Fügeflächen 22.In 3 is the first subelement 11 before mounting the second sub-element 12 shown. On the side facing away from the image plane are the lenses 14 produced (not recognizable). On the bottom 17 are two line markings 29 to be recognized by photolithography by exposure from the top 13 of the first subelement 11 (indicated by the arrow 30 ) were manufactured. The mark 29 lies exactly in the region of the edges of the second partial element to be mounted 12 , Therefore, the distance of the markings results straight from the distance measure a for the thickness of the two sub-elements 11 . 12 , The mark 29 thus also separates the interface 20 from the joining surfaces 22 ,

In 4 ist ein Teil eines Glaswafers 31 zu erkennen, bei dem eine Reihe von zweiten Teilelementen 12 durch Längsschnitte vereinzelt wurde. Die Längsschnitte ergeben einerseits die Seitenflächen 21, andererseits die Reflexionsflächen 18 der zweiten Teilelemente 12. In einem nachfolgenden Schritt können die Reflexionsflächen 18 noch verspiegelt werden. Anschließend werden die zweiten Teilelemente durch Querschnitte entlang der strichpunktierten Linien 32 vereinzelt.In 4 is a part of a glass wafer 31 to recognize, in which a number of second sub-elements 12 was separated by longitudinal cuts. The longitudinal sections give on the one hand the side surfaces 21 , on the other hand, the reflection surfaces 18 the second sub-elements 12 , In a subsequent step, the reflection surfaces 18 still to be mirrored. Subsequently, the second sub-elements by cross-sections along the dash-dotted lines 32 sporadically.

Claims

Optical coupling element comprising - a first optical interface for a first group of waveguides, comprising a first m × n array ( 15 ) of lenses ( 14 ), wherein for each waveguide of the first group exactly one lens ( 14 ), - a second optical interface for a second group of waveguides, comprising a second m × n array ( 16 ) of lenses ( 14 ), wherein for each waveguide of the second group exactly one lens ( 14 ), and - a plane reflection surface ( 18 ), at which all between each one lens ( 14 ) of the first m × n array ( 15 ) and one lens each ( 14 ) of the second m × n array ( 16 ) extending beam paths ( 19 ), where m> 1 and n> 1, characterized in that the coupling element consists of two subelements ( 11 . 12 ), wherein the first subelement ( 11 ) the first m × n array ( 15 ) of lenses ( 14 ) and the second subelement ( 12 ) the second m × n array ( 16 ) of lenses ( 14 ) and the second subelement ( 12 ) the flat reflection surface ( 18 ) having.

Coupling element according to claim 1, characterized in that the sub-elements ( 11 . 12 ) each have a top side ( 13 ) and one to the top ( 13 ) plane-parallel underside ( 17 ), wherein the lenses ( 14 ) each on the top ( 13 ) are formed.

Coupling element according to claim 2, characterized in that the distance a between the top ( 13 ) and underside ( 17 ) in both subelements ( 11 . 12 ) is equal to.

Coupling element according to claim 2 or 3, characterized in that the second subelement ( 12 ) with a between the top ( 13 ) and the underside ( 17 ) extending, plan side surface ( 21 ) with the underside ( 17 ) of the first sub-element, in particular glued, wherein the beam paths ( 19 ) through the resulting interface ( 20 ) between the subelements ( 11 . 12 ) to lead.

Coupling element according to claim 4, characterized in that the first subelement ( 11 ) a length 1 of the underside ( 17 ) which is greater than the distance a in the second subelement ( 12 ), so that in front of and behind the interface ( 20 ) the bottom ( 17 ) Joining surfaces ( 22 ) for a surface mounting of the first subelement ( 11 ) arise on a substrate.

Coupling element according to claim 4 or 5, characterized in that the underside ( 17 ) of the first subelement ( 11 ) with a mark ( 29 ) for aligning the second subelement ( 12 ) on the interface ( 20 ) is provided.

Coupling element according to claim 6, characterized in that the marking ( 29 ) from at least one boundary line at the edge of the connecting surface ( 20 ) consists.

Coupling element according to one of the preceding claims, characterized in that on the upper side ( 13 ) of the first subelement ( 11 ) an adjustment structure ( 25 ) for the connection of a further construction part, in particular a holding frame ( 23 ) is provided for the coupling element.

Coupling element according to one of the preceding claims, characterized in that the reflection surface ( 18 ) in the second subelement ( 12 ) is formed and at an acute angle to the top ( 13 ) of the second subelement ( 12 ) runs.

Method for producing an optical coupling element, in which - a first optical interface for a first group of waveguides is generated by generating a first m × n array ( 15 ) of lenses ( 14 ) is formed, wherein for each waveguide of the first group exactly one lens ( 14 ), - a second optical interface for a second group of waveguides by generating a second m × n array ( 16 ) of lenses ( 14 ) is formed, wherein for each waveguide of the second group exactly one lens ( 14 ), and - a plane reflection surface ( 18 ) is generated, at which all between each one lens ( 14 ) of the first m × n array ( 15 ) and one lens each ( 14 ) of the second m × n array ( 16 ) extending beam paths ( 19 ), where m> 1 and n> 1, characterized in that the first m × n array ( 15 ) of lenses ( 14 ) on a first subelement ( 11 ) of the coupling element and the second m × n array ( 16 ) of lenses ( 14 ) on a second subelement ( 12 ) of the coupling element is produced, the coupling element by joining these two sub-elements ( 11 . 12 ) and the second subelement ( 12 ) the flat reflection surface ( 18 ) having.

Method according to claim 10, characterized in that the sub-elements ( 11 . 12 ) are produced from a glass wafer by - the lenses ( 14 ) on which the tops ( 13 ) forming side of the glass wafer and - the glass wafer into the sub-elements ( 11 . 12 ) is disassembled.

Method according to one of claims 10 or 11, characterized in that on the upper side ( 13 ) of the first subelement ( 11 ) an adjustment structure ( 25 ) is made to connect another component.

Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that on the underside ( 17 ) of the first subelement ( 11 ) a mark ( 29 ) is attached, with which the two sub-elements ( 11 . 12 ) can be aligned with each other during assembly.

Method according to claim 13, characterized in that the marking ( 29 ) photolithographically by illumination from the top ( 13 ) of the first subelement ( 11 ) is produced ago.