DE19533676A1 - Lichtwellenleiter-Koppelanordnung, Trägerplatte hierfür und Verfahren zur Herstellung einer Trägerplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtwellenleiter-Koppelanord­ nung, eine Trägerplatte hierfür und ein Verfahren zur Her­ stellung einer solchen Trägerplatte.

Die optische Signalübertragung gewinnt aus Gründen der Störsicherheit sowie der Gewichts- und Volumenersparnis zunehmend Bedeutung gegenüber der Signalübertragung über elektrisch leitende Verbindungen. Einen wesentlichen An­ teil nehmen hierbei Lichtwellenleiter wie Glasfasern oder Kunststoff-Lichtleitkabel ein.

Für die Signalübertragung in vernetzten Strukturen beispielsweise über optische Datenbus-Verbindungen bilden Koppelanordnungen nach der Art von Verzweigungen, insbe­ sondere T-Verzweigungen mit drei optischen Anschlußtoren wesentliche Elemente.

Aus der US-A- 4 881 789 ist eine optische Koppelanordnung mit drei Anschlußtoren bekannt, bei welchem ein Kop­ pelmodul über Steckverbinder mit drei getrennten optischen Elementen, insbesondere flexiblen Lichtwellenleitern einen optischen T-Koppler bildet. Das Koppelmodul enthält in ei­ nem durchgehenden Lichtweg zwischen einem ersten und einem zweiten Tor eine Lichtleitfaser, in die ein Strahlteiler eingefügt ist. Über den Strahlteiler sind der durchgehende Lichtweg und der quer zu diesem abzweigende Lichtweg bzw. die entsprechenden Anschlußtore optisch gekoppelt.

Aus der DE 33 15 861 A1 ist ein faseroptischer Koppler zum Anschluß einer Lichtwellenleiters an eine Sende-Empfangs- Endstelle bekannt. Ein Trägermodul für ein Sende- und ein Empfangselement enthält einen Trägerkörper aus optisch transparentem Material. In eine V-Nut des Trägerkörpers ist der Endabschnitt eines Lichtwellenleiters eingesetzt. Die Nut ist abgeschlossen durch eine schräg zur Achse des Lichtwellenleiters verlaufende teildurchlässige Umlenk­ spiegelfläche. Im Lichtwellenleiter ankommendes Licht wird durch die teildurchlässige Spiegelfläche durch das Mate­ rial des Trägerkörpers auf ein Empfangselement geleitet. Von einem Sendeelement emittiertes Licht wird an der Spie­ gelfläche in den Lichtwellenleiter umgelenkt.

In der WO 90/02 349 und der DE 29 38 810 sind Koppelanord­ nungen bekannt, bei welchen durch Einbringen von unter 45° geneigten reflektierenden Flächen in einen Teilquerschnitt einer durchgehenden Lichtwellenleiterverbindung Licht seitlich ein- und/oder auskoppelbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteil­ hafte Lichtwellenleiter-Koppelanordnung, sowie eine Trä­ gerplatte hierfür und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Trägerplatte anzugeben.

Erfindungsgemäße Lösungen sind in den unabhängigen Ansprü­ chen, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Koppelanordnung ist einfach in Aufbau und Herstellung und zuverlässig im laufenden Betrieb. Die Trägerplatte bildet ein leicht zu handhabendes und preis­ günstiges Grundelement für eine solche Koppelanordnung, das durch ein Prägeverfahren präzis und günstig herstell­ bar ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht.

Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Prägestempel und eine Roh-Trägerplatte

Fig. 2 eine Trägerplatte mit geprägter Struktur

Fig. 3 die Elemente einer Koppelanordnung

Als Roh-Trägerplatte R in Fig. 1 dient eine z. B. quader­ förmige Platte aus einem plastisch verformbaren Material, insbesondere aus Kunststoff oder aus duktilem Metall. Die für die Einprägung einer Nut-Struktur vorgesehene, vor­ zugsweise ebene Fläche der Platte R ist mit F bezeichnet. Wenn als Material für die Platte R ein Kunststoff gewählt ist, wird die Fläche F vorteilhafterweise metallisch be­ schichtet. Der teilweise aufgeschnitten gezeigte Präge­ stempel PS enthält im wesentlichen eine vorzugsweise dach­ förmige Schneide S mit einer einen Teil der Schneidenhöhe durchdringenden Kerbe K. Je nachdem, ob das seitliche dritte Tor der Koppelanordnung mit beiden oder nur mit ei­ nem der anderen Tore gekoppelt sein soll, weist die Kerbe K zwei oder auch nur eine gegen die Schneidenlängsachse geneigte Fläche(n) auf. Diese Flächen sind vorzugsweise eben und um 45° gegen die Schneidenachse geneigt. Die Schneide kann vorteilhafterweise aus zwei Abschnitten S1, S2 bestehen, die in Längsrichtung fluchtend in einem Hal­ ter H zusammengefaßt sind. An der Stoßstelle der beiden Schneidenabschnitte ist einer oder beide Schneidenab­ schnitte an der Spitzecke mit einer um 45° gekippten Flä­ che versehen.

Durch Eindrücken des Prägestempels in das plastisch ver­ formbare Material der Platte R entsteht eine Trägerplatte P mit einer strukturierten Fläche F′ (Fig. 2). Die Struk­ tur der Fläche F′ umfaßt eine Längsnut N der Tiefe tn mit zwei fluchtenden Abschnitten N1 und N2 zwischen denen ein Keil Z vom Grund der Nut teilweise in die Nut hineinragt. Die Form des Keils Z entspricht der Kerbe K in der Schneide des Prägestempels. Der Keil Z weist je nach Aus­ führung der Kerbe K eine oder zwei um 45° gegen die Längsachse der Nut N geneigte Flächen auf. Der Keil ragt in den Lichtweg zwischen zwei in die beiden Abschnitte N1, N2 der Längsnut N eingesetzten Lichtwellenleitern. Die ge­ neigte Fläche wirkt als Umlenkspiegelfläche. Über die Höhe tz des Keils kann der Anteil der in Nutlängsrichtung durchgehenden Strahlung und der Anteil reflektierter Strahlung eingestellt werden. Besonders vorteilhaft ist, daß Längsnut und Umlenkspiegelfläche in einem Arbeits­ schritt herstellbar sind.

In die Nut sind Lichtwellenleiter L1, L2 einsetzbar, die zuverlässig präzise fluchtend positioniert sind (Fig. 3). Aus der Endfläche eines der Lichtwellenleiter, z. B. L2, austretendes Licht wird teilweise über den Keil Z hinweg in den anderen Lichtwellenleiter L1 eingekoppelt und teil­ weise über die Umlenkspiegelfläche des Keils Z quer zur Achse der Lichtwellenleiter ausgekoppelt, z. B. auf ein op­ toelektronisches Empfangselement oder einen weiteren Lichtwellenleiter. Seitlich eingestrahltes Licht, z. B. von einem optoelektronischen Sendeelement SE oder einem weite­ ren Lichtwellenleiter, wird über eine oder zwei Umlenk­ spiegelflächen des Keils Z in einen oder beide Lichtwel­ lenleiter eingekoppelt.

Durch das Einbringen von optisch transparentem Material in den Zwischenraum zwischen den Enden der Lichtwellenleiter L1, L2 können die Koppelverluste durch Strahldivergenz ge­ ring gehalten werden.

An den dem Keil Z abgewandten Enden der Lichtwellenleiter und/oder auf der strukturierten Fläche F′ über der bzw. den Umlenkspiegelflächen können verschiedene optische und/oder optoelektronische Bauelemente angeordnet und befestigt werden. Bei metallischen oder metallisierten Oberflächen von Trägerplatte P und daran angeordneten Bauelementen kann vorteilhafterweise die Befestigung durch eine metal­ lische Gefügeverbindung, insbesondere durch Laserschweißen erfolgen. Je nach Kombination der eingesetzten Elemente können Koppelanordnungen verschiedener Art, insbesondere unidirektionale oder bidirektionale Verzweigungen oder Endstellen, realisiert werden, beispielsweise ein bidirektionales Endstellenmodul mit Anschluß-Lichtwellen­ leiter L2 an eine bidirektionale Übertragungsstrecke, Emp­ fangselement EE (PIN-Diode etc.) und Sendeelement SE (LED etc.) wie in Fig. 3 vor dem endgültigen Zusammenbau skiz­ ziert. Das in N1 eingesetzte Lichtwellenleiterstück L1 dient zur Ankopplung des Empfangselements EE.

Die Erfindung ist nicht auf das spezielle Ausführungsbei­ spiel beschränkt. Abwandlungen sind im Rahmen fachmänni­ schen Könnens möglich. Beispielsweise können Nut und Schneide anstelle des bevorzugten V-förmigen Querschnitts auch andere Querschnittsformen, z . B. U-Form oder Rechteck- Form, zeigen. Die Metallisierung der Oberfläche einer aus Kunststoff bestehenden Trägerplatte kann auch nach dem Prägevorgang vorgenommen werden. Die Schneide des Präge­ stempels kann selbstverständlich auch einstückig ausge­ führt sein.

Claims (13)

1. Lichtwellenleiter-Koppelanordnung mit drei Toren in T- Anordnung, wobei ein erstes Tor mit einem ersten Lichtwel­ lenleiter und ein zweites Tor mit einem zweiten Lichtwel­ lenleiter untereinander über einen durchgehenden Lichtweg entlang der fluchtenden Längsachsen den Endabschnitten der beiden Lichtwellenleiter und mit einem dritten Tor über einen Strahlteiler in dem durchgehenden Lichtweg verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtwellen­ leiter in zwei Abschnitte einer geraden Längsnut einer Trägerplatte eingesetzt sind und zwischen den beiden Ab­ schnitten der Längsnut in dieser ein strahlteilender Keil mit mindestens einer Umlenkspiegelfläche angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwischen den einander zugewandten Endflächen der eingesetzten Lichtwellenleiter befindliches optisch transparentes Mate­ rial.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Trägerplatte eine metallische Ober­ fläche aufweist und ein am dritten Tor angeordnetes opti­ sches oder opoelektronische Bauelemente und/oder in die Längsnut eingesetzte Lichtwellenleiter mit metallisierter Mantelfläche mittels metallischer Gefügeverbindungen mit der Trägerplatte verbunden sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefügeverbindungen Laserschweißverbindungen sind.

5. Trägerplatte für eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine lineare Längsnut mit zwei fluchtenden Abschnitten und einem zwischen den beiden Abschnitten vom Grund der Längsnut teilweise in diese hineinragenden Keil mit mindestens einer Umlenkspiegel­ fläche.

6. Trägerplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnut einen V-förmigen Querschnitt aufweist.

7. Trägerplatte nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus Metall besteht.

8. Trägerplatte nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem Kunststoff besteht und zumindest im Bereich der Umlenkspiegelfläche(n) metallisch beschichtet ist.

9. Trägerplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Oberfläche im Bereich der Längsnut und der diese tragenden Plattenfläche metallisiert ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Trägerplatte nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnut und der Keil mittels eines Prägestempels gemeinsam in einem einzi­ gen Schritt in einer Roh-Trägerplatte aus plastisch ver­ formbarem Material hergestellt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Material der Roh-Trägerplatte ein duktiles Metall gewählt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Material der Roh-Trägerplatte ein Kunststoff ge­ wählt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Fläche der Roh-Trägerplatte, in welche die Längsnut mit Keil eingeprägt wird, vor dem Prägevor­ gang metallisch beschichtet wird.