DE10210359A1

DE10210359A1 - Optische Kopplung

Info

Publication number: DE10210359A1
Application number: DE10210359A
Authority: DE
Inventors: Claes Bertil Blom; Anders Stefan Andersson
Original assignee: Zarlink Semiconductor AB
Current assignee: Microsemi Semiconductor AB
Priority date: 2001-03-10
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2002-09-26
Also published as: US20020126964A1; GB2373064A; CA2374529A1; GB0105968D0; SE0200689D0; FR2825475A1; SE0200689L

Abstract

Ein optischer Verbinder umfaßt einen Trägerblock, ein Paar Führungsstifte, die von dem Trägerblock hervorstehen, so daß sie an eine zu verbindende Komponente angepaßt sind, und eine Anordnung aktiver optischer Komponenten, die in Ausnehmungen in dem Trägerblock untergebracht sind, so daß ein Leerraum zwischen den aktiven optischen Komponenten und optischen Fasern, die von der zu verbindenden Komponente gehalten werden, vorliegt. Ein transparentes Füllmaterial füllt den Leerraum und stellt einen Lichtweg zwischen den aktiven optischen Komponenten und den optischen Fasern zur Verfügung.

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Faseroptikkommunikation und insbesondere ein Ver fahren zum Koppeln optischer Fasern miteinander oder mit einem Lichtübertrager oder -empfänger. Die Erfindung ist auf mehrkanalige, mit hoher Geschwindigkeit arbeitende opti sche Vorrichtungen anwendbar.

Hintergrund der Erfindung

Auf dem Gebiet der Faseroptikkommunikation gibt es ein Erfordernis, Fasern miteinander zu verbinden oder Fasern mit aktiven optischen Vorrichtungen, so wie Sendern und Empfängern zu verbinden. Es ist übliche Praxis, Fasern miteinander zu verbinden, indem ihre Enden in enge Anlage gebracht werden, ohne daß zwischen den aneinander liegenden Enden irgendeine Art von Füllmittel vorliegt. Es ist auch bekannt, Silikon zu verwenden, um den engen Luftspalt zwischen den Faserenden zu füllen.

In dem Fall optischer Module mit mehreren optischen Kanälen ist es wichtig sicherzustellen, daß das Verhalten der Kanäle so ähnlich ist wie möglich, um die Einrichteprozedur für die Treiberschaltungen und die Transimpedanz-Verstärker zu vereinfachen. Eine Möglichkeit besteht darin, die aktiven Flächen optischer Module mit Silikon zu bedecken, siehe zum Bei spiel US 6 170 996, jedoch wird diese Anordnung der Oberfläche eine unerwünschte Krüm mung geben, die bewirken wird, daß etwas Licht unter unkontrollierten Winkeln reflektiert wird.

MT-RJ ist ein Verbindungssystem, welches eine umfassende abschließende Lösung für die Installation von faseroptischem Kabel mit Computern und Geräten für ein lokales Netzwerk (LAN) zur Verfügung stellt. Wenn zum Beispiel ein MT-Kontakt verwendet wird, um Licht von einem Laser oder einer anderen elektrooptischen Komponente in eine oder mehrere Fa sern zu koppeln, wird es einen Luftspalt unterschiedlicher Größe zwischen der Komponente und der Faser geben. Die Situation wird dieselbe sein, wenn irgendeine Art eines optoelektri schen Empfängers verwendet wird. Der Kontakt wird sehr eng an die optische Schnittstelle kommen, und dies kann ein mechanisches Problem werden, wenn der Kontakt mehrere Male eingefügt und herausgenommen wird und das Silikon den Kontakt erreicht, was eine Bela stung auf dem optischen Chip hervorruft.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, diese Probleme anzusprechen.

Zusammenfassung der Erfindung

Um die zuvor genannten Probleme zu lösen, wird eine unbefühlte Fläche zwischen einem oder mehreren optoelektrischen Chips und einer oder mehreren Fasern mit gehärtetem oder unge härtetem Silikon oder ähnlichem Material gefüllt, um einen ununterbrochenen optischen Weg zur Verfügung zu stellen. Dies wird erreicht, indem ein standardmäßiger MT-Kontakt oder ein anderer optischer Kontakt benutzt wird.

Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung einen optischen Verbinder zur Verfügung, mit einem Trägerblock, einem Paar Führungsstiften, die von dem Trägerblock hervorstehen, für den Anschluß einer zu verbindenden Komponente, einer Anordnung aktiver optischer Kom ponenten, die in Ausnehmungen in dem Trägerblock untergebracht sind, so daß ein Leerraum zwischen den aktiven optischen Komponenten und den optischen Fasern, die von der verbin denden Komponenten gehalten werden, vorliegt, und einem transparenten Füllmaterial, das den Leerraum füllt und einen Lichtweg zwischen den aktiven optischen Komponenten und den optischen Fasern zur Verfügung stellt.

Das transparente Füllmaterial ist bevorzugt Silikon, obwohl andere transparente Materialien geeignet sind, so wie BCB (Benzozyklobutan).

Indem die Leerräume auf diese Weise gefüllt werden, vermeidet die Erfindung vollständig das Problem der Reflexion, die von welligen Flächen herrührt, die bei Anordnungen des Standes der Technik gebildet werden. Es ist unerwarteterweise auch gefunden worden, daß die Lei stungsausgabe aus den Lasern wesentlich vergrößert wird, wenn die Leerräume auf diese Weise gefüllt werden.

Die Erfindung stellt auch eine optische Kopplung zur Verfügung, mit einem ersten Verbin derabschnitt und einem zweiten Verbinderabschnitt, der an den ersten Verbinderabschnitt angepaßt ist, wobei der erste Verbinderabschnitt einen Anschlußblock, ein Paar Führungs stifte, die von dem Trägerblock hervorstehen, eine Anordnung aktiver optischer Komponen ten, die in Ausnehmungen in dem Anschlußblock untergebracht sind, aufweist und wobei der zweite Verbinderabschnitt einen Trägerblock, ein Bündel optischer Fasern, die von dem Trä gerblock gehalten werden, wobei sie an einer Endfläche des Trägerblockes enden, aufweist, und wobei ein Leerraum zwischen den aktiven optischen Komponenten und der Endfläche des Trägerblockes vorliegt und ein transparentes Füllmaterial den Leerraum füllt, um einen Lichtweg zwischen den aktiven optischen Komponenten und den optischen Fasern zur Verfü gung zu stellen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun in weiteren Einzelheiten lediglich beispielhaft beschrieben, mit Be zug auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:

Fig. 1 einen optischen Verbinder gemäß dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines optischen Verbinders gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines optischen Verbinders gemäß der Erfindung zeigt; und

Fig. 4 eine Anordnung zeigt, die einen optischen Verbinder gemäß der Erfindung be nutzt.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Mit Bezug auf Fig. 1 hat eine Wärmesenke bzw. eine Wärmeschicht 1 für einen optischen Transceiver starre Führungsstifte 5, die darin angebracht sind. Drei elektrooptische Chips 2, die zum Beispiel als optische Sender VCSELs aufweisen, sind auf der Wärmesenke 1 ange bracht.

Ein optischer Verbinder 6 wird durch die Stifte 5, die in der Wärmesenke angebracht sind, geführt, so daß die optischen Fasern 7 genau mit den aktiven Flächen 4 der einzelnen Chips ausgerichtet sind. Der optische Weg von der aktiven Fläche eines der optoelektrischen Chips 4 läuft durch die Silikonschicht 3 und den Luftspalt 8 zu der optischen Faser 7.

Bei einer solchen Anordnung haben die Erfinder entdeckt, daß die obere Fläche der Silikon schicht 3, wie gezeigt, wellig ist, und daß dieses bewirkt, daß Licht unter unkontrollierten Winkel reflektiert wird.

Gemäß den Grundsätzen der Erfindung wird, wie in Fig. 2 gezeigt, der gesamte Leerraum zwischen den aktiven Flächen 4 und den optischen Fasern 15 mit Silikon 12 gefüllt. Dies kann gehärtetes oder ungehärtetes Silikon sein. Es bildet einen ununterbrochenen Lichtweg von der aktiven Fläche 4 in die optischen Fasern 7. Man sieht, daß keine welligen Flächen vorliegen, und als ein Ergebnis kann das Problem mit unerwünschten Reflexionen vermieden werden.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der der Wellenleiter entlang der Linie 25 geschlitzt ist. Der optische Weg erstreckt sich durch das Silikon 12 zu den Ansätzen der optischen Fasern in den unteren Teilen des Verbinders 21.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung, bei der der zuvor beschriebene Silikonweg in einem optoelek trischen Modul für Hochgeschwindigkeitsdaten bis zu 10 Gbit/s verwendet wird. Die Wärme senke 33 hat starr angeordnete Führungsstifte 29. In der Wärmesenke 33 sind ein oder mehre re elektrooptische Chips 28 vorgesehen, und der Weg zwischen der aktiven Fläche der Chips ist mit Silikon 31 gefüllt, wie zuvor mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben, oder ein kurzer Schlitz des Wellenleiters, wie mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben ist, liegt vor. Von hier aus wird das Licht gesendet oder im Fall eines Empfängers empfangen oder in beiden Richtungen übertragen, wenn ein Transceiver vorliegt, zu der optischen Faser 34, die in dem optischen Kontakt 30 sitzt, und weiter zu einem anderen optischen Kontakt 35, der die Abdeckung 37 eingesetzt sein und wird von den Führungsstiften 36 geführt, die in dem optischen Kontakt 35 sitzen. Der eine oder die mehreren elektrooptischen Chips haben einen Leiterrahmen 32, wel cher elektrische Signale zu der gedruckten Leiterkarte 39 trägt. Elektrische Chips 37 und 38 sind über eine Flip-Chip-Technik, Drahtbonden oder Löten mit der Schaltkarte 39 verbunden.

Die beschriebene Anordnung stellt die sehr effiziente Kopplung von Licht durch die Vor richtung bei hohen Datenraten in der Größenordnung von 10 Gbit/s sicher.

Es wird erkannt werden, daß die Grundsätze gemäß der Erfindung bei optischen Fasern an gewendet werden können, die miteinander verkoppelt werden müssen. In diesem Fall werden die Enden in enge Nähe gebracht, gehalten von einem Trägerblock, wie gewünscht, in einer solchen Weise, daß ein geringer Leerraum zwischen den Enden gebildet wird. Dieser Leer raum wird dann mit transparentem Silikonmaterial, wie oben beschrieben, gefüllt, um den Lichtweg zwischen den Fasern zu vervollständigen.

Es ist wird auch von den Fachleuten erkannt werden, daß andere geeignete transparente Füll mittel anstelle des Silikons verwendet werden können. Zum Beispiel sind viele Kunstharze für diesen Anwendungszweck gut geeignet.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbar ten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

1. Optischer Verbinder, mit einem Trägerblock, einem Paar Führungsstifte, die von dem Trägerblock hervorstehen, zum Anschließen an eine zu verbindende Komponente, einer Anordnung aktiver optischer Komponenten, die in Ausnehmungen in dem Trägerblock untergebracht sind, so daß ein Leerraum zwischen den aktiven optischen Komponenten und optischen Fasern, die von der zu verbindenden Komponente gehalten werden, vor liegt, und einem transparenten Füllmaterial, welches den Leerraum füllt und einen Lichtweg zwischen den aktiven optischen Komponenten und den optischen Fasern zur Verfügung stellt.

2. Optischer Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Füllmaterial Silikon ist.

3. Optischer Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerblock eine Wärmesenke oder ein Wärmeschild ist.

4. Optische Kopplung, mit einem ersten Verbinderabschnitt und einem zweiten Verbin derabschnitt, der an den ersten Verbinderabschnitt angepaßt ist, wobei der erste Verbin derabschnitt aufweist:
einen Anschlußblock;
ein Paar Führungsstifte, die von dem Anschlußblock hervorstehen;
eine Anordnung aktiver optischer Komponenten, die in Ausnehmungen in dem An schlußblock untergebracht sind; und
wobei der zweite Verbinderabschnitt aufweist:
einen Trägerblock;
ein Bündel optischer Fasern, die von dem Trägerblock gehalten werden, welche an einer Endfläche des Trägerblockes enden; und
wobei ein Leerraum zwischen den aktiven optischen Komponenten und der Endfläche des Trägerblockes vorliegt und ein transparentes Füllmaterial den Leerraum füllt, um einen Lichtweg zwischen den aktiven optischen Komponenten und den optischen Fa sern zur Verfügung zu stellen.

5. Optische Kopplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Füllmaterial Silikon ist.

6. Optische Kopplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerblock des zweiten Abschnittes quer geschlitzt ist.

7. Optische Kopplung, mit einem Paar optischer Fasern mit aneinander liegenden Enden, die zwischen sich einen Leerraum definieren, und einem transparenten Füllmaterial in dem Leerraum, um die optischen Fasern miteinander zu koppeln.