DE19502985A1

DE19502985A1 - Steckverbindung für ein optisches Bauelement

Info

Publication number: DE19502985A1
Application number: DE1995102985
Authority: DE
Inventors: Klaus Lumpe; Heinrich Wenz
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1996-08-01

Description

Die erfindungsgemäße Steckverbindungskomponente dient der Anschaltung von optischen Bauelementen wie LEDs, Laserdioden, Photodioden. Sie wird vorwiegend in der optischen Übertragungstechnik auf Sende- und Empfangsmodulen eingesetzt.

Die bekannten Lösungen für Steckverbindungen für optische Sende- bzw. Empfangsmodule basieren auf der Anwendung von Hartmetall- oder Keramikferrulen, die einen lichtführenden Kern besitzen.

Der lichtführende Kern besteht immer aus einer Glasfaser. Nach dem o.g. Prinzip werden beispielsweise "EC" aktive Komponentenbuchsen mit LD 780 oder 1300 nm realisiert, wie sie durch die Firma "RADIALL GmbH angeboten werden (Siehe Firmenschrift RADTALL GmbH Roedermark).

Die erfindungsgemäße Lösung betrifft Komponente für optische Steckverbindungen, in welche optische Bauelemente wie Photodioden, Lumineszensdioden oder Laserdioden integriert werden.

Ziel der Erfindung ist ein steckbares optisches Bauelement.

Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Verbindung eines optischen Bauelements mit einer anderen optischen Komponente über eine Glasferrule, welche einen lichtleitenden Kern besitzt. Dieser lichtleitende Kern wird vorzugsweise mittels Foto-Litografie in das Glassubstrat der Glasferrule eingebracht. Erfindungsgemäß wird das betreffende optische Bauelement in einem Array eingebettet, aus dem eingangsseitig die erforderlichen Anschlüsse des optischen Bauelements herausgeführt sind. Ausgangsseitig wird das Array über seine Stirnseite fest mit einer dem Schrägschliff des Arrays angepaßten Stirnseite einer Glasferrule verbunden. Die Glasferrule besteht aus Glassubstrat mit mindestens einem im Glassubstrat der Ferrule der Länge nach mittig angeordnetem durchgehenden Wellenleiter. Dabei ist die an der Stirnfläche des Arrays fest fixierte Glasferrule an den lichtführenden Ausgang des optischen Bauelements angepaßt, wobei der lichtführende Ausgang des optischen Bauelements an der Stirnfläche des Arrays genau auf den Wellenleiter der Glasferrule fokussiert ist.

Das erfindungsgemäß mit einer Glasferrule und einem Array zu einer steckbaren Einheit fest gekoppelte optische Bauelement kann dann über die an sich bekannten durchgehenden Kupplungen mit weiteren optischen Komponenten, wie beispielsweise einer weiteren Glasferrule oder dem Glasfaserkern eines Glasfasersteckers, physikalisch bzw. über ein geeignetes Medium steckbar verbunden und zentriert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Steckverbindung, bei der die Kupplung eine rechteckig ausgebildete durchgehende Führung aufweist.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Steckverbindung, bei der die Kupplung eine durchgehende Führung mit rundem Querschnitt aufweist.

Die in Fig. 1 dargestellte Lösung zeigt ein aktives optisches Bauelement 2, wie beispielsweise eine Fotodiode. Das optische Bauelement 2 ist in ein an der Stirnseite in einem Winkel von 6-12° schräggeschliffenes Array 3 eingebettet. Die erforderlichen Anschlußdrähte 1 des optischen Bauelements sind einganggseitig als Bonddrähte aus dem Array 3 herausgeführt. Ausgangsseitig wird das Array 3 über seine schräggeschliffene Stirnseite fest mit einer dem Schrägschliff des Arrays 3 angepaßten Stirnseite einer Glasferrule 4a verbunden. Das geschieht vorzugsweise durch eine Klebverbindung mittels eines geeigneten Klebers. Die Glasferrule 4a besteht aus Glassubstrat mit mindestens einem im Glassubstrat der Glasferrule 4a der Länge nach mittig angeordneten durchgehenden Wellenleiter 5. Dabei ist die an der schräggeschliffenen Fläche des Arrays 3, vorzugsweise mittels einer Klebverbindung, fest fixierte Glasferrule 4a an den lichtführenden Ausgang des optischen Bauelements angepaßt, wobei der lichtführende Ausgang des optischen Bauelements an der Stirnfläche des Arrays 3 genau auf den Wellenleiter 5 der Glasferrule 4a fokussiert ist. Das so mit einer Glasferrule 4a fest gekoppelte optische Bauelement kann dann über die an sich bekannten durchgehenden Kupplungen 6 mit weiteren optischen Komponenten, wie beispielsweise einer weiteren Glasferrule oder dem Glasfaserkern eines Glasfaser-Steckers 8, physikalisch bzw. über ein geeignetes Medium steckbar verbunden und zentriert werden.

In Fig. 1 ist sowohl der Querschnitt der Glasferrule 4a als auch der Querschnitt der durchgehenden Führung 7 der Kupplung 6 rechteckig, vorzugsweise quadratisch, ausgebildet. Das setzt voraus, daß auch der Glasfaser- Stecker 8 oder andere Steckverbinder, über die weitere optische Komponenten angeschaltet werden, einen rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt aufweist. Die rechteckige Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß Justierarbeiten bezüglich der Phasenanpassung entfallen. Sowohl um das Array 3 (ohne Einbeziehung der schräg angeschliffenen Fläche und der Glasferrule), als auch um die durchgehende Kupplung 6 ist jeweils ein Gehäuse, vorzugsweise aus einem Plastwerkstoff, angeordnet. Dabei sind beidseitig auf dem Gehäuse des Arrays 3 und gegenüberliegend auf dem Gehäuse der durchgehenden Kupplung 6 Schnappverschlüsse angeordnet, die nach abgeschlossenem Steckvorgang die Glasferrule 4a und die durchgehende Kupplung 6 kraftschlüssig miteinander verbinden und gegen Zug gesichert fixieren.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für die Anwendung einer Kupplung 6 aufgezeigt, deren durchgehende Führung den bisher üblichen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Bei diesem Beispiel weist die Glasferrule 4a an der Seite zum Array 3 einen rechteckigen Querschnitt und an der Seite zur Kupplung 6 einen der durchgehenden Führung 7 angepaßten kreisförmigen Querschnitt auf. Fertigungstechnisch läßt sich die o.g. Form der Glasferrule 4a beispielsweise in einem Stück aus Glassubstrat herstellen. Es ist aber auch denkbar, daß der kreisförmige Querschnitt der Seite der Glasferrule 4a, die in die Kupplung 6 einzuführen ist, mittels eines Distanz- und Anpassungsringes 4b realisiert wird, der auf eine durchgängig rechteckig ausgebildete Glasferrule 4a einfach aufgeschoben und mit dieser verklebt wird. Der Distanz- und Anpassungsring 4b ist innen rechteckig bzw. quadratisch und außen kreisförmig ausgebildet. Die äußere kreisförmige Ausbildung des Distanz- und Anpassungsringes 4b ist dem kreisförmigen Querschnitt der durchgehenden Führung der Kupplung 6 angepaßt.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung wird darin gesehen, daß die am Array 3 angeordnete Glasferrule 4a mit mindestens einer weiteren Glasferrule 4a eines anderen optischen Bauelements verbunden werden kann.

Die Verbindung von der Glasferrule 4a eines optischen Bauelements zur Glasferrule 4a eines weiteren optischen Bauelements erfolgt entweder über eine Kupplung 6 oder sie wird durch eine Klebverbindung realisiert.

Die Verbindung von optischen Sende- bzw. Empfangselementen direkt mit einer optischen Glasferrule 4a mit integriertem optischen Wellenleiter 5 hat den Vorteil, daß die Justage der optischen Bauelemente auf herkömmliche Ferrulen mit Keramik- bzw. Metallmantel, die als lichtführenden Kern eine Glasfaser besitzen, entfällt.

Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Steckverbindung, mittels der ein steckbares optisches Bauelement realisiert wird, basiert auf der Grundlage des Verfahrens der integrierten optischen Technologie auf Glassubstratbasis. Dabei wird mindestens ein durchgehender Wellenleiter auf den Glaswafer aufgebracht. Mehrere Wellenleiter in Form eines Netzwerkes werden ebenfalls jeweils zu einem optischen Chip separiert.

Der optische Chip mit integrierten Wellenleitern bildet eine Glasferrule, die zur Dämpfung von Rückreflexionen an der ausgangsseitigen Stirnseite einen Schrägschliff zwischen 6-12 Grad erhält.

Das optische Bauelement (Photodiode, Lumineszensdiode oder Laserdiode) wird in ein zwischen 6-12 Grad schrägge schliffenes Array eingebettet, das an der gegenüberliegenden Seite die erforderlichen elektrischen Anschlüsse (ggf. Bonddrähtchen) besitzt.

Das Array wird durch vorzugsweise mittels eines geeigneten Klebers mit der Glasferrule fest verbunden.

Ein solches Bauelement kann beispielsweise auch als Komponente von optischen Steckverbindungen (Ferrule oder Kupplung) verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1 Anschlußdrähte (Bonddrähte)
2 aktives optisches Bauelement
3 Array
4a Glasferrule
4b Anpassungs- und Distanzring
5 durchgehender Wellenleiter
6 durchgehende Kupplung
7 Führung für Glasferrule und für Glasfaser mit Stecker
8 Glasfaser-Stecker
9 Glasfaser-Wellenleiter

Claims

1. Steckverbindung für ein optisches Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement in einem Array eingebettet ist, aus dem eingangsseitig die erforderlichen Anschlüsse des optischen Bauelements herausgeführt sind, daß das Array ausgangsseitig fest mit einer dem Arrays angepaßten Glasferrule verbunden ist, wobei die Glasferrule aus Glassubstrat mit mindestens einem, vorzugsweise mittels Photo-Litografie erzeugten, in der Glasferrule der Länge nach im Glassubstrat mittig angeordneten durchgehenden Wellenleiter besteht und daß die an der Stirnfläche des Arrays fest fixierte Glasferrule an den lichtführenden Ausgang des optischen Bauelements angepaßt ist, wobei der lichtführende Ausgang des optischen Bauelements an der Stirnfläche des Arrays genau auf den Wellenleiter der Glasferrule fokussiert ist und daß die Glasferrule mit integriertem Wellenleiter mittels einer durchgehenden Kupplung mit dem Wellenleiter einer weiteren Glasferrule bzw. dem Glasfaserkern eines Glasfaser-Steckers physikalisch bzw. über ein geeignetes Medium verbunden und zentriert ist.

2. Steckverbindung für ein optisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasferrule (4a) mit integriertem Wellenleiter (5) übergangslos aus dem Glassubstrat des optischen Bauelements herausgearbeitet ist.

3. Steckverbindung für ein optisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines geeigneten Klebers die Glasferrule (4a) mit der ausgangsseitig schräggeschliffenen Stirnfläche des Arrays (3) mit integriertem optischen Bauelement fest verbunden ist.

4. Steckverbindung für ein optisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl um das Array (3) des optischen Bauelements, ohne Einbeziehung der Stirnfläche des Arrays (3) und der Glasferrule (4a), als auch um die durchgehende Kupplung (6) jeweils ein Gehäuse aus einem Plastewerkstoff angeordnet ist.

5. Steckverbindung für ein optisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig auf dem Gehäuse des Arrays (3) und dem Gehäuse der durchgehenden Kupplung (6) geeignete Vorrichtungen, wie Schnappverschlüsse, angeordnet sind, die nach abgeschlossenem Steckvorgang die Glasferrule (4a) und die durchgehende Kupplung (6) kraftschlüssig miteinander verbinden und gegen Zug gesichert fixieren.

6. Steckverbindung für ein optisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Stirnfläche des Arrays (3), als auch die beiden Stirnflächen der Glasferrule (4a) einen Schrägschliff mit einem Winkel zwischen 6-12° aufweisen.