DE19704551A1 - Lichtemittierender Modul - Google Patents
Lichtemittierender ModulInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf lichtemittierende Module zur
Lichtübertragung und betrifft im spezielleren einen lichtemittierenden
Modul, der vorzugsweise als Modul vom Leiterenden- bzw.
Anschlußfaser-Typ verwendet wird, bei dem ein Lichtwellenleiter
festgelegt ist.
Bei einem lichtemittierenden Modul des Leiterenden-Typs, der eine
Laserdiode, eine Linse und einen Lichtwellenleiter aufweist, wird ein
von der Laserdiode emittierter Laserstrahl durch die Linse konvergiert,
und der durch die Linse konvergierte Laserstrahl wird dann in den
Lichtwellenleiter optisch eingekoppelt. Eine solche optische Kopplung
erfordert nicht nur eine vollständig exakte Ausrichtung in den zu der
optischen Achse des Laserstrahls in dem Lichtwellenleiter senkrechten
Richtungen (den X- und Y-Richtungen), sondern aufgrund von
Schwankungen bei der Position des Laserdioden-Chips bei der Chip-
Herstellung auch eine exakte Ausrichtung in der Richtung der optischen
Achse (d. h. in der Z-Richtung). Herkömmlicherweise werden die
Laserdiode und die Linse somit zuerst für eine Integration miteinander
ausgefluchtet, und anschließend werden die drei Komponenten bestehend
aus Laserdiode, Linse und Lichtwellenleiter durch Einstellen des
Lichtwellenleiters in der X-, der Y- und der Z-Richtung miteinander
integriert.
Bei dem vorstehend erläuterten herkömmlichen lichtemittierenden Modul
muß der Lichtwellenleiter jedoch in der X-, der Y- und der Z-Richtung
in Richtung der drei Achsen eingestellt werden, wofür nicht nur ein
komplizierter Einstellmechanismus, sondern auch ein beträchtlicher
Zeitaufwand für den Einstellvorgang erforderlich sind. Dies führt zu
einer starken Erhöhung der Herstellungskosten. Im allgemeinen weist
eine Laserdiode mit einer Abdeckung verschiedene Chip-
Positionsverlagerungen von etwa ± 60 µm in X-, Y- und Z-Richtung
auf, so daß bei Weglassen einer Einstellung in der Z-Richtung der
Kopplungs-Wirkungsgrad stark verschlechtert wird, wodurch sich in
nachteiliger Weise eine Verschlechterung der Leistung des
lichtemittierenden Moduls ergibt.
In Anbetracht der vorstehend genannten Probleme besteht daher ein Ziel
der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines lichtemittierenden
Moduls, bei dem eine Einstellung in Richtung der optischen Achse, d. h.
in der Z-Richtung, unabhängig von Veränderungen bei der Position
eines Laserdioden-Chips weggelassen werden kann, so daß sich eine
Kostenreduzierung ergibt.
Erreicht wird das vorstehend genannte Ziel durch Schaffung eines
lichtemittierenden Moduls mit einer Laserdiode und einer Linse zum
Konvergieren von von der Laserdiode emittiertem Licht sowie zum
Abgeben des konvergierten Lichts an einen Lichtwellenleiter, wobei die
Linse eine numerische Blendenöffnung von 0,09 oder weniger in bezug
auf die Laserdiode aufweist.
Zum Festlegen einer numerischen Blendenöffnung für die Linse in bezug
auf die Laserdiode auf 0,09 oder weniger kann eine konvexe
Formgebung an einem Bereich der Linse ausgebildet werden, oder eine
Lichtabschirmschicht kann auf einer Oberfläche der Linse gebildet
werden. Insbesondere kann dafür eine Öffnung in einem Linsenhalter
zum Haltern der Linse in effektiver Weise verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die numerische Blendenöffnung
für die Linse in bezug auf die Laserdiode auf einen niedrigen Wert von
0,09 oder weniger festgelegt. Die Toleranz für Schwankungen bei dem
Laserdioden-Chip ist somit groß, und es ist nur eine Einstellung in den
X- und Y-Richtungen erforderlich, während keine Einstellung in
Richtung der optischen Achse des Lichtwellenleiters notwendig ist. Auf
diese Weise wird ein lichtemittierender Modul geschaffen, der nur eine
einfache Einstellung benötigt und somit kostengünstiger ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch
angegeben.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden
anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels
noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht unter Darstellung eines
lichtemittierenden Moduls gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung
zwischen der numerischen Blendenöffnung für eine Linse
in bezug auf eine Laserdiode sowie der Toleranz in
Richtung der optischen Achse der Laserdiode; und
Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung
-zwischen der numerischen Blendenöffnung für die Linse in
bezug auf die Laserdiode sowie dem Kopplungs-
Wirkungsgrad.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird nun ein
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
Fig. 1 zeigt einen lichtemittierenden Modul vom Leiterenden-Typ, in
den eine Laserdiode 1, eine Linse 2 und ein Lichtwellenleiter F
integriert sind. Die Laserdiode 1 ist durch einen Laserdiodenhalter 1a
gehaltert, und sowohl die Linse 2 als auch ein Linsentubus sind durch
einen Linsenhalter 2a gehaltert. Der Laserdiodenhalter 1a und der
Linsenhalter 2a greifen in relativ zueinander festgelegter Weise derart
aneinander an, daß die optischen Achsen der Laserdiode 1 und der Linse
2 übereinstimmen, und der Lichtwellenleiter F ist in bezug auf die
Austrittsseite des Linsenhalters 2a festgelegt. In dem Linsenhalter 2a ist
eine Öffnung 2b zum Abgrenzen einer numerischen Blendenöffnung (im
folgenden als "NA" bezeichnet) für die Linse 2 in bezug auf die
Laserdiode 1 ausgebildet. Diese Öffnung 2b ist auf der Austrittsseite des
Linsenhalters 2a ausgebildet, wobei in Verbindung mit der Öffnung 2b
folgende Beziehung besteht:
(NA für Linse 2 in bezug auf Laserdiode 1) =
(NA für Linse 2 in bezug auf Lichtwellenleiter F) × (Vergrößerung)
(NA für Linse 2 in bezug auf Lichtwellenleiter F) × (Vergrößerung)
Die NA für die Linse 2 in bezug auf die Laserdiode 1 kann auch durch
eine Öffnung begrenzt werden, die auf der Eintrittsseite des
Linsenhalters 2a gebildet ist, wobei die genannte Beziehung
aufrechterhalten bleibt. Ansonsten kann auf einer Oberfläche der Linse 2
eine konvexe Schicht oder eine Lichtabschirmschicht ausgebildet werden,
um die NA für die Linse 2 in bezug auf die Laserdiode zu begrenzen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, variiert die Position des
Laserdioden-Chips um ca. ± 60 µm in der X-, Y- und der Z-Richtung.
Durch Einstellen einer Toleranz in der Z-Richtung für die Laserdiode 1,
die Linse 2 und den Lichtwellenleiter F auf ± 60 µm oder mehr, kann
somit auf eine Einstellung in der Z-Richtung verzichtet werden. Fig. 2
zeigt Toleranzen in der Z-Richtung für die Laserdiode 1 hinsichtlich der
NA für die Linse 2 in bezug auf die Laserdiode 1, wie sie bei
Vergrößerungen M = 0,8, 1,0, 1,5 und 2,0 erzielt werden, wenn eine
zulässige Reduzierung der Lichtausgangsmenge 0,5 dB beträgt. Wie aus
Fig. 2 erkennbar ist, verursacht eine Reduzierung (ΔD) der NA für die
Linse 2 in bezug auf die Laserdiode 1 eine Toleranzerhöhung in der Z-
Richtung der Laserdiode 1 unabhängig von der Vergrößerung M. Durch
Einstellen der NA für die Linse 2 in bezug auf die Laserdiode 1 auf
0,09 oder weniger bei der Öffnung 2b steigt wiederum die Toleranz in
der Z-Richtung auf ± 60 µm oder mehr, so daß auf eine Einstellung in
der Z-Richtung verzichtet werden kann.
Fig. 3 zeigt Kopplungs-Wirkungsgrade gegenüber der NA für die Linse
2 in bezug auf die Laserdiode 1 bei Vergrößerungen von M = 3, 2, 1,
1,5 und 0,8, die dann erzielt werden, wenn die Laserdiode 1 eine
Halbwertsbreite von 30° bei einem divergierenden Winkel aufweist. Wie
aus Fig. 3 ersichtlich ist, führt eine Reduzierung der NA für die Linse 2
in bezug auf die Laserdiode 1 zu einer Verminderung des Kopplungs-
Wirkungsgrads, wobei dies als Kennlinie für einen lichtemittierenden
Modul mit relativ niedrigem Wirkungsgrad verwendet werden kann.
Ferner wird durch Verwendung der Laserdiode 1 mit einem kleineren
Divergenzwinkel ein lichtemittierender Modul mit mittlerem
Wirkungsgrad verwirklicht.
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist ein lichtemittierender
Modul des Leiterenden-Typs beschrieben worden, bei dem der
Lichtwellenleiter F festgelegt ist, jedoch kann die vorliegende Erfindung
auch bei einem lichtemittierenden Modul des Aufnahme-Typs verwendet
werden, bei dem der Lichtwellenleiter F lösbar angebracht ist.
Claims (2)
1. Lichtemittierender Modul mit einer Laserdiode (1) und einer Linse
(2) zum Konvergieren von von der Laserdiode (1) emittiertem Licht
und zum Abgeben des konvergierten Lichts an einen
Lichtwellenleiter (F),
dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (2) eine numerische
Blendenöffnung von 0,09 oder weniger in bezug auf die Laserdiode
(1) aufweist.
2. Lichtemittierender Modul nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Linsenhalter (2a) zum Haltern der
Linse (2) vorgesehen ist und daß eine in dem Linsenhalter (2a)
ausgebildete Öffnung (2b) das von der Laserdiode (1) emittierte
Licht derart begrenzt, daß die numerische Blendenöffnung für die
Linse (2) in bezug auf die Laserdiode (1) auf 0,09 oder weniger
festgesetzt ist.
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