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Die
Erfindung geht von einem bidirektionalen optischen Sende- und Empfangsmodul
aus.
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Ein
derartiges Sende- und Empfangsmodul ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 23 213 bekannt.
Bei diesem vorbekannten Sende- und Empfangsmodul sind ein Laser
(optische Sendeeinrichtung) und die optisch aktive Zone einer Photodiode
(optische Empfangseinrichtung) unmittelbar vor der Stirnfläche eines
Lichtwellenleiters angeordnet. Die Photodiode und damit die aktive
Zone der Photodiode sind in einem Substrat integriert und weisen
eine rahmenförmige
Struktur auf, die einen Mittenbereich des Substrats umrahmt. In
diesem Mittenbereich ist der Laser als separate Komponente auf dem
Substrat befestigt. Räumlich gesehen – entlang
der optischen Achse des Lichtwellenleiters – befindet sich der Laser also
zwischen der durch die Photodiode aufgespannten Ebene und der Stirnfläche des
Lichtwellenleiters. Der Laser und die Photodiode liegen also beide
im Bereich der optischen Achse des Lichtwellenleiters.
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Darüber hinaus
ist ein Sende- und Empfangsmodul vorbekannt („Optical Transceiver for OP
i.LINK S200/S400",
Hideaki Fujita, Yorishige Ishii, Toshihisa Matsuo, Yoshifumi Iwai,
Tetsuo Iwaki, Kazuhito Nagura, Takatoshi Mizoguchi and Yukio Kurata;
Proceedings zur 11th International POF Conference 2002, Tokyo, 18.–20. September),
bei dem zwischen der optischen Empfangseinrichtung und der Stirnseite
des Lichtwellenleiters ein Umlenkspiegel angeordnet ist. Das Sendelicht
der optischen Sendeeinrichtung wird ohne räumliche Umlenkung in einen
Randbereich der Stirnfläche
des Lichtwellenleiters eingestrahlt. Die Sendeeinrichtung und die
Empfangseinrichtung liegen bei diesem vorbekannten Sende- und Empfangsmodul
räumlich
nicht in einer Ebene, so dass ein relativ komplizierter räumlicher
Aufbau des Moduls erforderlich ist.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 38 571 A1 ist ebenfalls ein bidirektionales
optisches Sende- und Empfangsmodul zum Anschluss an einen Lichtwellenleiter
bekannt. Das Modul weist eine optische Empfangseinrichtung und eine
optische Sendeeinrichtung auf, wobei die Empfangseinrichtung im
Bereich der optischen Achse des Lichtwellenleiters vor dessen Stirnfläche angeordnet
ist. Die Sendeeinrichtung ist hingegen außerhalb des Bereichs der optischen
Achse des Lichtwellenleiters angeordnet. Im Strahlengang zwischen
dem Lichtwellenleiter und der Empfangseinrichtung ist ein Halbspiegel
angeordnet, der das von der Sendeeinrichtung ausgesandte Licht in
den Lichtwellenleiter einkoppelt. Der Halbspiegel deckt den gesamten Strahlengang
des aus dem Lichtwellenleiter austretenden Lichts ab.
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In
der deutschen Patentschrift
DE 195 10 559 C1 ist ein weiteres bidirektionales
optisches Sende- und Empfangsmodul beschrieben. Dieses Modul weist
eine wellenlängenselektive
Filterschicht auf.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bidirektionales optisches
Sende- und Empfangsmodul anzugeben, das sich einfach herstellen
lässt und
bei dem gleichzeitig ein elektrisches Übersprechen zwischen der Sendeeinrichtung
und der Empfangseinrichtung weitestgehend vermieden wird.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einem bidirektionalen optischen Sende-
und Empfangsmodul der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen bidirektionalen optischen
Sende- und Empfangsmoduls sind in Unteransprüchen angegeben.
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Es
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Sendeeinrichtung außerhalb
des Bereichs der optischen Achse des Lichtwellenleiters neben der
Empfangseinrichtung angeordnet ist und dass im Strahlengang zwischen
dem Lichtwellenleiter und der Empfangseinrichtung zumindest eine
Umlenkeinrichtung angeordnet ist, die von der Sendeeinrichtung ausgesandtes
Licht in den Lichtwellenleiter einkoppelt. Außerdem ist das Umlenkelement
kleiner als der Strahldurchmesser des aus dem Lichtwellenleiter
austretenden Lichts und beeinflusst den Strahlengang zwischen dem
Lichtwellenleiter und der Empfangseinrichtung daher nur teilweise.
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Ein
erster wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen bidirektionalen Sende-
und Empfangsmoduls ist darin zu sehen, dass aufgrund der Anordnung
der Sendeeinrichtung außerhalb
des Bereichs der optischen Achse des Lichtwellenleiters – im Unterschied
insbesondere zu dem erstgenannten vorbekannten Sende- und Empfangsmodul – ein räumlicher
Abstand zwischen der Empfangseinrichtung und der Sendeeinrichtung
möglich
ist. Der Abstand zwischen den beiden Einrichtungen kann dabei so
groß gewählt werden,
dass ein elektrisches Übersprechen zwischen
der Empfangseinrichtung und der Sendeeinrichtung weitestgehend vermieden wird.
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Ein
zweiter wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen bidirektionalen Sende-
und Empfangsmoduls ist darin zu sehen, dass dieses sehr kostengünstig herstellbar
ist. So können
die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung in einer Ebene
angeordnet werden, so dass – im
Unterschied insbesondere zu dem zweitgenannten vorbekannten Sende-
und Empfangsmodul – eine
Anordnung beider Einrichtungen beispielsweise auf einer Leiterplatte,
insbesondere einem Lead-Frame, möglich
ist.
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Ein
dritter wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsmoduls besteht darin, dass – im Unterschied
insbesondere zu dem zweitgenannten vorbekannten Sende- und Empfangsmodul – ein sehr
großer
Koppelwirkungsgrad zwischen der Empfangseinrichtung und dem Lichtwellenleiter
erreicht wird, weil nämlich
die Empfangseinrichtung unmittelbar vor der Stirnfläche des
Lichtwellenleiters angeordnet ist. Aufgrund der Anordnung der Empfangseinrichtung
unmittelbar vor der Stirnfläche
kann der Abstand zwischen dem Lichtwellenleiter und der Empfangseinrichtung
darüber
hinaus auch sehr klein gewählt
werden, so dass ein großer
Koppelwirkungsgrad weitestgehend unabhängig von der nummerischen Apertur
des Lichtwellenleiters erreicht wird.
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Ein
vierter wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen optischen Sende- und Empfangsmoduls
besteht darin, dass aufgrund der Strahlführung des Lichts der Sendeeinrichtung,
also konkret wegen der Umlenkeinrichtung zwischen der Sendeeinrichtung
und der Stirnfläche
des Lichtwellenleiters, evtl. von der Stirnfläche des Lichtwellenleiters
reflektiertes Licht der Sendeeinrichtung quasi nicht bzw. nicht
nennenswert auf die Empfangseinrichtung fallen kann; ein optisches Übersprechen
zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung wird somit
weitgehend vermieden.
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Ein
fünfter
wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen optischen Sende- und Empfangsmoduls
besteht darin, dass das Modul sehr unabhängig von einem etwaigen radialen
Versatz des Lichtwellenleiters relativ zu der „Sollposition" ist, weil – im Unterschied
insbesondere zu dem zweitgenannten vorbekannten Sende- und Empfangsmodul – das Licht
der Sendeeinrichtung unmittelbar in das Zentrum der Stirnfläche des
Lichtwellenleiters (⇒ relativ
toleranzunabhängig),
also nicht in einen Randbereich der Stirnfläche (⇒ relativ toleranzabhängig), eingekoppelt
werden kann.
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Im
Hinblick auf eine einfache und damit kostengünstige Montage des Sende- und
Empfangsmoduls wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Empfangseinrichtung
und die Sendeeinrichtung nebeneinander auf einer Leiterplatte, insbesondere
einem Lead-Frame, angeordnet sind. Werden diese Einrichtungen nämlich auf einer
Leiterplatte montiert, so können
beispielsweise herkömmliche
Bestückautomaten,
wie sie für
die Herstellung elektrischer Leiterplatten üblich sind, eingesetzt werden.
Die Sendeeinrichtung kann dabei unmittelbar oder mittelbar auf der
Leiterplatte aufgebracht werden. Bei einer unmittelbaren Montage
wird die Sendeeinrichtung direkt auf der Leiterplatte befestigt;
bei einer mittelbaren Montage wird die Sendeeinrichtung zunächst auf
einem Submount befestigt und zusammen mit diesem dann anschließend auf
der Leiterplatte aufgebracht.
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Um
zu vermeiden, dass das Sende- und Empfangsmodul verschmutzen oder
durch Feuchtigkeit beschädigt
werden kann, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn zumindest die
optisch aktive Zone der Empfangseinrichtung und/oder die optische
Sendeeinrichtung mit einem lichtdurchlässigen Material, insbesondere einem
Vergussmaterial, versehen bzw. versiegelt wird.
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Wie
bereits oben erläutert,
ist erfindungsgemäß eine Umlenkeinrichtung
zwischen der Sendeeinrichtung und dem Lichtwellenleiter vorgesehen;
bezüglich
der Umlenkeinrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die
dem Lichtwellenleiter zugewandte Außenseite des lichtdurchlässigen Materials
eine optische Störstelle
aufweist, die als ein Umlenkelement der Umlenkeinrichtung wirkt.
Eine optische Störstelle
im lichtdurchlässigen
Material bzw. in dem lichtdurchlässigen
Vergussmaterial lässt
sich einfach und kostengünstig beispielsweise
durch einen „Stempel" beim Aufbringen
des Materials herstellen, so dass somit zumindest ein Umlenkelement
der Umlenkeinrichtung besonders einfach und kostengünstig gebildet
werden kann.
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Um
zu erreichen, dass das von der Sendeeinrichtung erzeugte Licht einen
besonders toleranzunabhängigen
Koppelwirkungsgrad bezüglich
des Lichtwellenleiters aufweist, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn
die Störstelle
im Mittenbereich der durch die Längsachse
des Lichtwellenleiters gebildeten optischen Achse liegt. Bei einer
Einkopplung im Mittenbereich ist nämlich der Koppelwirkungsgrad
unabhängiger
von einem etwaigen radialen Versatz des Lichtwellenleiters, als
dies bei einer Lichteinkopplung im Randbereich des Lichtwellenleiters
der Fall ist.
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Vorzugsweise
kann die optische Störstelle
durch eine Nut gebildet sein; eine solche Nut lässt sich beispielsweise durch
einen Stempel bilden, der bei dem Aufbringen des lichtdurchlässigen Materials
bzw. des Vergussmaterials verwendet wird.
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Zur
Einkopplung des von der Sendeeinrichtung erzeugten Lichts in den
Lichtwellenleiter sollte die Nut bevorzugt eine Seitenfläche aufweisen,
die das von der Sendeeinrichtung erzeugte Licht in Richtung der
optischen Achse des Lichtwellenleiters bricht. Die Umlenkeinrichtung
kann bevorzugt zusätzlich
ein weiteres Umlenkelement aufweisen, das mit dem einen Umlenkelement
zusammenwirkt und mit diesem die „Umlenkeinrichtung" bildet. Das weitere
Umlenkelement kann vorteilhaft durch einen Spiegel gebildet sein.
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Die
Montage des weiteren Umlenkelementes ist dabei besonders einfach
und damit vorteilhaft möglich,
wenn das weitere Umlenkelement auf der Leiterplatte räumlich zwischen
der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung angeordnet wird.
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Vorteilhaft
kann in dem Sende- und Empfangsmodul als Sendeeinrichtung beispielsweise
ein kantenemittierender Laser eingesetzt werden; ein besonders kompakter
Modulaufbau lässt
sich mit einem kantenemittierenden Laser erreichen, indem die Lichtaustrittsöffnung der
Sendeeinrichtung (Laser) vertikal, zumindest im wesentlichen vertikal,
zur Stirnfläche
des Lichtwellenleiters angeordnet wird. Die Umlenkeinrichtung muss dann
einen Umlenkwinkel von 90 Grad bereitstellen.
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Ein
Umlenkwinkel von 90 Grad lässt
sich erreichen, wenn das weitere Umlenkelement, also beispielsweise
ein Spiegel, relativ zur optischen Achse des Lichtwellenleiters
einen Umlenkwinkel erzeugt, der zusammen – also als Winkelsumme – mit dem
durch das erste Umlenkelement gebildeten Umlenkwinkel einen rechten
Winkel bildet. Bei einem Umlenkwinkel von 90 Grad wird eventuell
an der Stirnseite des Lichtwellenleiters reflektiertes Licht der
Sendeeinrichtung ebenfalls senkrecht zurückgeworfen und kann daher nicht
auf die optische Empfangseinrichtung fallen.
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Im Übrigen wird
es als vorteilhaft angesehen, wenn die Außenseite des lichtdurchlässigen Materials (z.
B. Vergussmaterial), eine Linse bildet, die das von dem Lichtwellenleiter
in Richtung Empfangseinrichtung abgestrahlte Licht auf der aktiven
Fläche
der Empfangseinrichtung fokussiert. Mit einer solchen Fokussierungslinse
lässt sich
ein besonders guter Koppelwirkungsgrad zwischen der Empfangseinrichtung
und dem Lichtwellenleiter erreichen.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sende-
und Empfangsmoduls wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die gesamte
Umlenkeinrichtung ausschließlich
unmittelbar im Mittenbereich der optischen Achse des Lichtwellenleiters
angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung wird ein besonders kompakter
und toleranzunabhängiger
Modulaufbau erreicht. Die Toleranzunabhängigkeit beruht dabei insbesondere
darauf, dass das von der Sendeeinrichtung erzeugte Licht unmittelbar
in den Mittenbereich des Lichtwellenleiters eingestrahlt wird.
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Die
Umlenkeinrichtung kann bevorzugt durch einen einzigen Spiegel gebildet
sein, der „auf" der Empfangseinrichtung
angeordnet ist. Der Spiegel sollte bevorzugt in einem Winkel von
ca. 45° zur
optischen Achse des Lichtwellenleiters stehen. Die aktive Zone der
Empfangseinrichtung kann eine rahmenförmige Struktur aufweisen und „als Rahmen" den im Mittenbereich
der optischen Achse angeordneten Spiegel umrahmen.
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Im Übrigen wird
es als vorteilhaft angesehen, wenn zwischen der Sendeeinrichtung
und der Umlenkeinrichtung eine Linse angeordnet ist, die das Licht
der Sendeeinrichtung auf der Umlenkeinrichtung fokussiert. Durch
eine solche Linse lässt
sich der Koppelwirkungsgrad zwischen der Sendeeinrichtung und dem
Lichtwellenleiter noch erhöhen.
Die Linse kann beispielsweise durch eine Kugellinse gebildet sein;
stattdessen kann die Linse durch eine entsprechende Formgestaltung
eines Gehäuses
der Sendeeinrichtung gebildet sein.
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Da
Vergussmaterialien zum Vergießen
des Sende- und Empfangsmoduls regelmäßig eine Brechzahl von ca.
n = 1,5 aufweisen, wird der Einsatz von GaP-Material als Linsenmaterial
als vorteilhaft angesehen; denn GaP weist eine Brechzahl von ca.
n = 3 auf, die niedriger als die Brechzahl des Halbleitermaterials
der Sendeeinrichtung (ca. n = 3,5) und die größer als die Brechzahl des Vergussmaterials
(z. B. Gießharz)
ist.
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Zur
Erläuterung
der Erfindung zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes bidirektionales
Sende- und Empfangsmodul, bei dem eine aus zwei Umlenkelementen
gebildete Umlenkeinrichtung vorhanden ist und die Sende- und Empfangseinrichtung
in separaten Gehäusen
untergebracht sind,
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes Sende-
und Empfangsmodul, bei dem ein im Bereich der optischen Achse des
Lichtwellenleiters angeordneter Spiegel als Umlenkeinrichtung vorhanden
ist,
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3 ein
drittes Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes bidirektionales
Sende- und Empfangsmodul, bei dem Sende- und Empfangseinrichtung
miteinander vergossen sind und die Formgestaltung der Vergussmasse
eine Linse bildet,
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4 ein
viertes Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes bidirektionales
Sende- und Empfangsmodul, bei dem Sende- und Empfangseinrichtung
miteinander vergossen sind, aber die Formgestaltung der Vergussmasse
keine Linse bildet,
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5 ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes bidirektionales
Sende- und Empfangsmodul, bei dem die Einkopplung des Lichts der
Sendeeinrichtung in den Lichtwellenleiter außerhalb des Mittenbereichs
des Lichtwellenleiters erfolgt, und
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6 ein
sechstes Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes bidirektionales
Sende- und Empfangsmodul – in
der Draufsicht entlang der optischen Achse des Lichtwellenleiters –, bei dem
ein strahlformendes Element zwischen der Sendeeinrichtung und einem
Spiegel liegt.
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In
der 1 erkennt man einen Lichtwellenleiter 10,
der mit einer mit einem Polarisationsfilter 25 versehenen
Fotodiode 20 als Empfangseinrichtung und mit einem Laser 30 als
Sendeeinrichtung in optischer Verbindung steht. Die Fotodiode 20 ist
dabei – entlang
der optischen Achse 40 des Lichtwellenleiters 10 betrachtet – vor der
Stirnfläche 50 des
Lichtwellenleiters angeordnet.
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Zwischen
der Fotodiode 20 und der Stirnfläche 50 des Lichtwellenleiters 10 ist
ein lichtdurchlässiges Isolationsmaterial 60,
beispielsweise eine Vergussmasse, vorhanden, die die Fotodiode 20 vor
Schmutz oder Feuchtigkeit schützt.
Das Isolationsmaterial 60 bildet durch die Formgestaltung
seiner Außenfläche eine
Linse 70 – beispielsweise
eine sphärische
oder eine asphärische
Linse, hier nachfolgend beispielhaft eine sphärische Linse –, die das
Licht des Lichtwellenleiters 10 derart bündelt, dass
ein besonders hoher Koppelwirkungsgrad zwischen dem Lichtwellenleiter 10 und
der Fotodiode 20 erreicht wird.
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Die
Fotodiode 20 und der Laser 30 – eventuell mittelbar auf einem
Submount 35 – sind
auf einer Leiterplatte 80 angeordnet, so dass das von dem
(beispielsweise kantenemittierenden) Laser 30 erzeugte
Laserlicht an der Lichtaustrittsöffnung
eines Lasergehäuses 90 des
Lasers 30 im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 40 des
Lichtwellenleiters 10 austritt. Um die Einkopplung des
vom Laser 30 erzeugten Lichts in den Lichtwellenleiter 10 zu
erreichen, ist eine Umlenkeinrichtung vorhanden, die sich aus einem
(ersten) Umlenkelement 100 und einem weiteren (zweiten)
Umlenkelement 110 zusammensetzt.
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Das
erste Umlenkelement 100 ist dabei durch eine Ausnehmung – also eine
Störstelle – in der
sphärischen
Linse 70 gebildet. Die Ausnehmung hat die Form einer Nut
und befindet sich im Mittenbereich der optischen Achse 40 des
Lichtwellenleiters 10. Die Nut 100 bzw. eine Seitenfläche 105 der
Nut 100 steht dabei in einem derartigen Winkel zur optischen
Achse 40, dass das von dem Laser 30 generierte
Licht in Richtung der optischen Achse 40 des Lichtwellenleiters 10 gebrochen
wird.
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Das
zweite Umlenkelement 110 ist durch einen Spiegel gebildet,
der auf der Leiterplatte 80 zwischen dem Laser 30 und
der Fotodiode 20 befestigt ist. Der Spiegel 110 ist
dabei derart ausgerichtet, dass der „Lichtumlenkwinkel" der Nut 100 und
der „Lichtumlenkwinkel" des Spiegels 110 zusammen
einen „Gesamtumlenkwinkel" von 90 Grad ergeben.
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Aufgrund
der Anordnung der beiden Umlenkelemente 100 und 110 wird
somit gewährleistet,
dass das von dem Laser 30 erzeugte Licht um einen Winkel
von ca. 90° umgelenkt
wird und an der Stirnfläche 50 in
den Lichtwellenleiter 10 einkoppeln kann.
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Die
Größe des ersten
Umlenkelements 100 ist dabei so gewählt, dass das Umlenkelement
eine nur geringfügige
Störung
des Strahlengangs zwischen dem Lichtwellenleiter 10 und
der Fotodiode 20 bewirkt. Zwar ist das erste Umlenkelement 100 im
Mittenbereich der optischen Achse 40 angeordnet, jedoch
ist die räumliche
Größe des ersten
Umlenkelementes 100 so klein, dass insgesamt nur eine kleine
Störung
zu verzeichnen ist und der Koppelwirkungsgrad zwischen der Fotodiode 20 und
dem Lichtwellenleiter 10 nur geringfügig reduziert wird und somit
insgesamt noch ausreichend hoch ist.
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Wie
sich in der 1 erkennen lässt, basiert die Umlenkwirkung
des ersten Umlenkelementes 100 auf dem Brechzahlsprung
zwischen einerseits dem Material der Kugellinse 70 und
andererseits der Luft zwischen der sphärischen Linse 70 und
dem Lichtwellenleiter 10. Die Seitenfläche 105 der Nut 100 muss
somit also nicht in einem Winkel von 45° zur optischen Achse 40 des
Lichtwellenleiters 10 ausgerichtet sein – wie dies
zufälligerweise
die 1 als Eindruck vermittelt –, sondern so, dass das von
dem zweiten Umlenkelement 110 gespiegelte Licht mit möglichst
maximalem Koppelwirkungsgrad in den Lichtwellenleiter 10 einkoppeln
kann. Der Winkel der Nut 100 hängt somit von dem Brechzahlsprung
der Materialen ab und ist entsprechend zu wählen.
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In
der 1 ist darüber
hinaus eine weitere Linse 120 dargestellt, die unmittelbar
an der Gehäuse-Außenfläche des
Lasergehäuses 90 des
Lasers 30 angeordnet ist. Die Funktion dieser weiteren
Linse 120 besteht darin, das aus dem Laser 30 austretende
Licht vor dem Auftreffen auf dem zweiten Umlenkelement 110 zu
bündeln,
um einen besonders hohen Koppelwirkungsgrad zwischen dem Laser 30 und
dem Lichtwellenleiter 10 zu erreichen.
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In
der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes bidirektionales
optisches Sende- und Empfangsmodul dargestellt. Auch bei diesem
Ausführungsbeispiel
sind der Laser 30 und die Fotodiode 20 auf einer
Leiterplatte 80 angeordnet. Unmittelbar auf der Fotodiode 20 ist
ein Spiegel 200 im Bereich der optischen Achse 40 angeordnet.
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Der
Spiegel steht in einem Winkel von 45° zur optischen Achse 40 des
Lichtwellenleiters 10, so dass das vom Laser 30 erzeugte
Laserlicht vom Spiegel 200 unmittelbar in den Lichtwellenleiter 10 eingekoppelt wird.
Die Größe des Spiegels 200 ist
dabei möglichst
klein gewählt,
um zu vermeiden, dass der Koppelwirkungsgrad zwischen der Fotodiode 20 und
dem Lichtwellenleiter 10 zu sehr reduziert wird.
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Zusammenfassend
ist die Spiegelfläche
des Spiegels 200 also so klein zu wählen, dass einerseits eine ausreichende
Kopplung des von dem Laser 30 erzeugten Lichts in den Lichtwellenleiter 10 erreicht
wird und anderseits eine Störung
der Lichtübertragung
zwischen dem Lichtwellenleiter 10 und der Fotodiode 20 auf
ein Mindestmaß reduziert
wird.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß der 2 bewirkt
der Spiegel 200 die Strahlumlenkung des Laserlichts um
90°, um
eine Kopplung in den Lichtwellenleiter 10 zu erreichen.
Ein erstes Umlenkelement 100, wie es bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß der 1 durch
eine Nut gebildet ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 somit
nicht erforderlich.
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Im
Ergebnis ermöglicht
der Spiegel 200, dass der Laser 30 und die Fotodiode 20 räumlich getrennt voneinander
angeordnet werden können,
wodurch ein elektrisches Übersprechen
zwischen der Fotodiode 20 und dem Laser 30 wirkungsvoll
vermieden bzw. zumindest sehr reduziert wird.
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In
den 3 bis 6 sind weitere Varianten bzw.
Ausführungsbeispiele
für erfindungsgemäße Sende-
und Empfangsmodule dargestellt.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
gemäß den 3 bis 6 weist
der Laser 30 kein eigenes Gehäuse 90 auf; stattdessen
ist der Laser 30 zusammen mit der Fotodiode 20 vergossen
und somit in dem Isolationsmaterial 60 eingebettet. Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß der 3 bildet
das Isolationsmaterial 60 die – bereits im Zusammenhang mit
den 1 und 2 erläuterte – sphärische Linse 70; bei
den Ausführungsbeispielen
gemäß den 4 und 5 ist
eine sphärische
Linse 70 weggelassen.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
gemäß den 3, 4 und 5 ist
zur Strahlbündelung
zwischen dem Laser 30 und dem Spiegel 200 eine
Kugellinse 300 angeordnet. Die Kugellinse 300 ist
auf der Leiterplatte 80 befestigt und zusammen mit dem
Laser 30 und der Fotodiode 20 mit dem Isolationsmaterial 60 vergossen. Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß der 6 ist
statt einer Kugellinse ein strahlformendes Element 310 vorhanden,
das durch die Formgebung des Isolationsmaterials 60 (Vergussmasse)
oder durch ein separates Spiegelelement gebildet ist. Vorzugsweise
ist das strahlformende Element 310 verspiegelt, beispielsweise
mittels einer Metallisierungsschicht.
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Im Übrigen lässt sich
in der 5 erkennen, dass das Licht des Lasers 30 auch
außermittig
in den Lichtwellenleiter 10 eingekoppelt werden kann. Beispielsweise
bei mehrmodigen Lichtwellenleitern ist auch bei einer außermittigen
Einkopplung noch ein ausreichender Koppelwirkungsgrad erreichbar.
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Bei
den beiden Ausführungsbeispielen
gemäß den 3 bis 5 kann
die Kugellinse 300 beispielsweise durch eine Galliumphosphid
(GaP) Linse gebildet sein; Galliumphosphid weist eine Brechzahl
von ca. n = 3 auf, die größer als
die Brechzahl n = 1,54 des Isolationsmaterials 60 (beispielsweise
Gießharz)
und kleiner als die Brechzahl des Lasers 30 (n = 3,5) ist.
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Um
zu vermeiden, dass das von dem Laser 30 generierte Licht
an der Stirnfläche 50 des
Lichtwellenleiters 10 reflektiert und teilweise wieder
in den Laser 30 rückgekoppelt
wird, können
Polarisationsfolien mit Lambda-Viertel-Verzögerern eingesetzt werden; derartige
Lambda-Viertel-Verzögerer
bewirken eine Drehung der Polarisationsrichtung des von dem Laser 30 generierten
Lichts, so dass das von dem Lichtwellenleiter rückreflektierte Licht eine andere
Polarisation als das ursprünglich
vom Laser 30 erzeugte Licht aufweist. Mit einem entsprechenden
Polarisationsfilter kann dann das rückreflektierte Licht gefiltert
werden, so dass eine Rückkopplung
in den Laser 30 vermieden wird.
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