DE19749910A1 - Vorrichtung zur optoelektrischen Ankopplung zumindest eines Lichtwellenleiters an eine elektronische Baugruppe - Google Patents
Vorrichtung zur optoelektrischen Ankopplung zumindest eines Lichtwellenleiters an eine elektronische BaugruppeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optoelektrischen Ankopplung zu
mindest eines Lichtwellenleiters an eine elektronische Baugruppe.
Zur optoelektrischen Ankopplung eines Lichtwellenleiters ist es bekannt, das
Sende- bzw. Empfangselement unmittelbar mit einem Pigtail zu versehen, wobei
daß Faserende des Pigtails mit einer ankommenden oder abgehenden Faser ver
spleißt werden kann. Die elektrischen Anschlüsse solcher Elemente sind übli
cherweise als SMD-Kontakte oder übliche Lötpins ausgebildet. Die Montage
derartiger Elemente auf einer elektronischen Baugruppe erfolgt in der Regel erst
dann, wenn die ansonsten fertig bestückte elektronische Baugruppe die erforder
lichen elektrischen Tests bestanden hat. Denn anderenfalls würde das Handling
derartiger Baugruppen während der Tests durch die Faser-Pigtails unnötig er
schwert.
Nachteilig ist somit bei derartigen optoelektrischen Wandlern, daß nach einem
Bestücken einer elektronischen Baugruppe und einem anschließendem Lötvor
gangs, beispielsweise mittels eines Löt-Schwallbads, ein erneuter Lötvorgang
erforderlich ist, der zudem von einer geschulten Bedienperson durchgeführt wer
den muß, da derartige Elemente empfindlich auf mechanische Beanspruchen
und Überhitzung beim Verlöten reagieren.
Es ist weiterhin bekannt, ein optisches Sende- bzw. Empfangselement unmittel
bar auf einem Keramikträger vorzusehen. Auf dem Keramikträger sind Lötan
schlüssen ausgebildet, mit denen das Element im Zuge eines üblichen Bestüc
kungsvorgangs auf der elektronischen Baugruppe angeordnet werden kann. Die
optische Ankopplung erfolgt in diesem Fall mittels eines optischen Steckers,
wobei diese Ankopplung üblicherweise erst bei der Montage des Geräts vorge
nommen wird, für das die elektronische Baugruppe bestimmt ist. Nachteilig hier
bei ist jedoch, daß insbesondere bei optischen Sende- bzw. Empfangselementen
mit einer sehr kleinen aktiven Fläche eine hochgenaue Positionierung des im
Stecker befindlichen Faserendes zur aktiven Fläche des optischen Elements not
wendig ist. Somit ergeben sich die Forderung nach einer hoch genauen Fertigung
der Stecker und nach äußerst geringen Toleranzen bei der Herstellung der Stec
keraufnahmen. Zwar kann die Positioniergenauigkeit des Steckers relativ zur
aktiven Fläche des optischen Elements mittels einer Optik reduziert werden,
jedoch ergibt sich hierbei eine Verringerung des Wirkungsgrads der optischen
Kopplung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur optoelek
trischen Ankopplung zumindest eines Lichtwellenleiters an eine elektronische
Baugruppe zu schaffen, bei der auf einfache Weise eine Kopplung zwischen dem
Lichtwellenleiter und der Baugruppe herstellbar ist und welche zudem einfach
und kostengünstig zu fertigen ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß durch die feste Montage eines optischen Sende- bzw. Empfangselements in einem Steckerelement und das Her stellen einer elektrischen Verbindung zwischen elektrischen Anschlüssen des Steckerelements und elektrischen Anschlüssen eines separat oder auf einer Bau gruppe angeordneten Steckeraufnahmeelements eine äußerst einfache Verbindung zwischen dem Lichtwellenleiter und der Baugruppe herstellbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist die Schnittstelle dabei anstelle rein optischen Kopp lung eine rein elektrische Kopplung vorgesehen. Bei der Herstellung der elektri schen Komponenten und Kontakte sind im Vergleich zu optischen Komponenten und Kopplungen wesentlich höhere Toleranzen zulässig, so daß mit der Lösung nach der Erfindung eine sehr kostengünstige Koppelvorrichtung ergibt.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß durch die feste Montage eines optischen Sende- bzw. Empfangselements in einem Steckerelement und das Her stellen einer elektrischen Verbindung zwischen elektrischen Anschlüssen des Steckerelements und elektrischen Anschlüssen eines separat oder auf einer Bau gruppe angeordneten Steckeraufnahmeelements eine äußerst einfache Verbindung zwischen dem Lichtwellenleiter und der Baugruppe herstellbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist die Schnittstelle dabei anstelle rein optischen Kopp lung eine rein elektrische Kopplung vorgesehen. Bei der Herstellung der elektri schen Komponenten und Kontakte sind im Vergleich zu optischen Komponenten und Kopplungen wesentlich höhere Toleranzen zulässig, so daß mit der Lösung nach der Erfindung eine sehr kostengünstige Koppelvorrichtung ergibt.
Zur Ankopplung des Steckerelements muß dieses lediglich in das Steckerauf
nahmeelement eingesetzt und auf diese Weise der elektrische Kontakt hergestellt
werden. Dies kann einfach und schnell auch durch ungeschultes Personal erfol
gen. Die Verbindung des Steckerelements mit dem Steckeraufrahmeelement
kann lösbar oder unlösbar ausgebildet sein.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Steckerelement
einen Körper mit einer axialen Bohrung zur Aufnahme des Lichtwellenleiters
auf; wobei am rückseitigen Ende der Bohrung unmittelbar das Sende- oder Emp
fangselement mit seiner aktiven Fläche angeordnet ist. Gegebenenfalls kann
zwischen der Stirnfläche des Lichtwellenleiters und der aktiven Fläche des Sen
de- oder Empfangselements auch eine geeignete Koppeloptik vorgesehen sein.
Dies wird in der Regel jedoch nicht erforderlich sein, da bei der Montage des
Steckerelements eine Positionierung des Sende- oder Empfangselements auf
relativ einfache Weise möglich ist.
Da das Sende- oder Empfangselement vorzugsweise ohne Schutzgehäuse als
Chip in das Steckerelement eingesetzt werden wird, ist bei der bevorzugten Aus
führungsform der Erfindung im Körper des Steckerelements eine Aufnahmeaus
nehmung für das Sende- bzw. Empfangselement vorgesehen. Das in der Auf
nahmeausnehmung eingesetzte Sende- bzw. Empfangselement kann mittels einer
Abdeckung und/oder durch Ausgießen mit einem geeigneten Kunstharz ge
schützt werden. Hierdurch ergibt sich ein äußerst robuster Aufbau des Stec
kerelements.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können am Steckerelement erste,
vorzugsweise als Rastmittel ausgebildete Haltemittel vorgesehen sein, die mit am
Steckeraufnahmeelement vorgesehen zweiten Haltemittel, die ebenfalls als
Rastmittel ausgebildet sein können, zur lösbaren oder unlösbaren Verbindung des
Steckerelements mit dem Steckeraufnahmeelement zusammenwirken. Auf diese
Weise ergibt sich eine äußerst einfache Montage der Ankoppelvorrichtung.
Falls erforderlich können im Steckerelement und/oder im Steckeraufnahmeele
ment auch Ansteuer- und/oder Verarbeitungselektroniken aufgenommen sein, um
entsprechende Signalwege zwischen dem optischen Element und einer entspre
chenden Elektronik zu verringern.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü
chen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt eine rein
schematische Darstellung einer Vorrichtung zur optoelektrischen Ankopplung
eines Lichtwellenleiters an eine elektronische Baugruppe.
Die in der Figur dargestellte Vorrichtung zur optoelektrischen Ankopplung eines
Lichtwellenleiters an eine elektronische Baugruppe umfaßt ein Steckerelement 1
und ein Steckeraufnahmeelement 3. Das Steckeraufnahmeelement 3 besteht aus
einem Grundkörper 5, in welchem äußere Anschlußkontakte 7, 9 vorgesehen
sind. Die äußeren Anschlußkontakte 7, 9 ragen im dargestellten Ausführungs
beispiel an der Unterseite des Grundkörpers 5 des Steckeraufrahmelements 3
heraus, so daß die herausragenden Enden der äußeren Anschlußkontakte 7, 9 in
entsprechende Bohrungen 11, 13 in einer Leiterplatte 15 einer im übrigen nicht
näher dargestellten elektronischen Baugruppe einsetzbar sind.
Der äußere Anschlußkontakt 9 ist mit einer Buchse 17 verbunden, die axial im
rückwärtigen Bereich des Grundkörpers 5 vorgesehen ist. Die Buchse 17 aus
elektrisch leitfähigem Material schließt mit einer rückwärtigen Innenwandung 19
einer axial verlaufenden Aufnahmeausnehmung 21 ab. Die axiale Aufnahmeaus
nehmung 21 dient dabei zur Aufnahme des Steckerelements 1 von der Vorder
seite des Steckeraufnahmeelements 3 her.
Der äußere Anschlußkontakt 7 ist mit einem Anschlußkontakt 23 verbunden,
welcher von der Innenwandung der Aufnahmeausnehmung 21 her kontaktierbar
ist. Hierzu kann die Kontaktfläche 23a des Anschlußkontakts 23 geringfügig
über die Innenwandung der Aufnahmeausnehmung 21 hinausragen, um einen
sicheren Kontakt zu gewährleisten.
Das Steckerelement 1 besteht im Wesentlichen aus einem Körper 25, in welchem
das Ende eines Lichtwellenleiters 27 und ein optisches Sende- bzw. Empfangs
element 29 aufgenommen ist. Der Körper 25 kann, ebenso wie die Aufnah
meausnehmung 21, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Zur Aufnahme des Lichtwellenleiters 27 ist im Körper 25 eine axiale Bohrung 31
vorgesehen, die sich am rückwärtigen Ende des Steckerelements 1 erweitern
kann. Der in der Zeichnung länger dargestellte Bereich geringeren Durchmessers
der axialen Bohrung 31 dient zur Aufnahme des eigentlichen Lichtwellenleiters,
d. h. beispielsweise einer aus Glas bestehenden Faser mit einem Außendurch
messer von 125 µm. In dem sich erweiternden Bereich der axialen Bohrung 3
kann der Lichtwellenleiter 27 zusammen mit seinem Kunststoff-Coating aufge
nommen sein. Durch die Führung des eigentlichen Lichtwellenleiters im Bereich
des geringeren Durchmessers der axialen Bohrung 31 ergibt sich der Vorteil
einer genaueren Positionierung, da für die Lage des eigentlichen Lichtwellenlei
ters innerhalb des Coatings bzw. für die Dicke des Coatings größere Toleranzen
zulässig sind. Sowohl im Bereich des kleineren als auch im Bereich des größeren
Durchmessers der axialen Bohrung 31 kann der Lichtwellenleiter 27 verklebt
sein, beispielsweise unter Verwendung eines geeigneten Kunstharzes.
Die axiale Bohrung 31 kann, wie in der Zeichnung dargestellt, im rückwärtigen
Bereich des Steckerelements 1 in einer Ausnehmung 33 enden. Die Ausnehmung
33 dient zur Aufnahme des optischen Sende- bzw. Empfangselements 29, wel
ches gegenüber der axialen Bohrung 31 bzw. der Stirnseite des Lichtwellenleiters
27 so positioniert ist, daß sich eine optimale Kopplung ergibt. Das Sende- bzw.
Empfangselement 21 kann direkt als Chip in der Ausnehmung 33 aufgenommen
und beispielsweise durch Kleben am Ende der axialen Bohrung 31 fixiert sein.
Die Ausnehmung 33 kann mittels eines Verschlußdeckels 35 verschlossen wer
den, in welchem koaxial ein Anschlußkontakt 37 gehalten ist. Der Verschluß
deckel 35 kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen und in den rückwärtigen
Bereich der Ausnehmung 33 eingepreßt werden. Der Anschlußkontakt 37 ragt
dabei mit seinem unteren Ende zumindest bis an die Unterseite des Verschluß
deckels 35, so daß dieses mit dem entsprechenden Anschlußkontakt des opti
schen Sende- bzw. Empfangselements 29 verbunden werden kann.
In einer Ausnehmung in der seitlichen Wandung des Körpers 25 im Bereich der
Ausnehmung 33 ist ein weiterer Anschlußkontakt 39 vorgesehen, welcher an
seiner Innenwandung mit dem betreffenden Anschlußkontakt des optischen
Sende- bzw. Empfangselements 21 verbunden ist. Der Anschlußkontakt 39 ragt
mit seiner Außenseite geringfügig über die Außenwandung des Körpers 25 hin
aus, um beim Einschieben des Steckerelements 1 in die axiale Aufnahmeaus
nehmung 21 des Steckeraufnahmeelements 3 sicher die Kontaktfläche 23a des
Anschlußkontakts 23 zu beaufschlagen.
Der Außendurchmesser des Anschlußkontakts 37 ist dem Innendurchmesser der
Buchse 17 angepaßt, um einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen diesen
beiden Elementen zu gewährleisten. Selbstverständlich können eines oder beides
dieser Elemente in radialer Richtung federnd ausgebildet sein.
Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität kann die Ausnehmung 33 bzw. der
dadurch definierte Innenraum auch vergossen sein, beispielsweise mit einem
hierfür geeigneten Kunstharz. Hierzu kann in der seitlichen Wandung des Kör
pers 25 bzw. im Verschlußdeckel eine Öffnung für das Einspritzen des Verguß
materials und gegebenenfalls eine weitere Öffnung für das Entweichen von Luft
vorgesehen sein.
An der Außenseite des Körpers 25 des Steckerelements 1 können ein oder meh
rere Rastnasen 41 vorgesehen sein, welche in entsprechende Rastausnehmungen
43 in der Innenwandung der axialen Aufnahmeausnehmung 21 rastend eingrei
fen. Wie in der Figur dargestellt, kann diese Rastverbindung so gestaltet sein,
daß das Steckerelement 1 nach dem Einsetzen durch eine entsprechende Zug
kraft in axialer Richtung wieder herausgezogen werden kann. Selbstverständlich
ist es jedoch ebenfalls möglich die Rastverbindung so zu gestalten, daß nach
dem erstmaligen Verrasten von Steckerelement 1 und Steckeraufnahmeelement 3
kein zerstörungsfreies Lösen der Verbindung mehr möglich ist.
Die Materialien für das Steckerelement 1 und das Steckeraufnahmeelement 3
sind entsprechend den mechanischen Anforderungen, Toleranzen und Stabilitäts
anforderungen (Temperaturstabilität etc.) zu wählen. So kann das Steckerauf
nahmeelement 3 als Kunststoffspritzteil ausgebildet sein, in welches die Buchse
17, der damit verbundene äußere Anschlußkontakt 9, der Anschlußkontakt 23
und der damit verbundene äußere Anschlußkontakt 7 eingespritzt sind. Der Kör
per 25 des Steckerelements 1 kann aus Keramik bestehen, falls die positiven
Eigenschaften dieses Materials im Hinblick auf die Temperaturstabilität und
Langzeitstabilität, sowie im Hinblick auf die Genauigkeit der Führung des
Lichtwellenleiters 27 von Vorteil sind. Anderenfalls kann auch der Körper 25
beispielsweise als Kunststoffspritzteil ausgebildet sein, in welches der An
schlußkontakt 39 eingespritzt ist.
Durch das in der Figur für eine bestimmte Ausführungsform dargestellte Prinzip
einer Vorrichtung zur optoelektrischen Ankopplung eines Lichtwellenleiters an
eine elektrische Baugruppe ergeben sich folgende Vorteile:
Das Steckerelement 3 kann im Rahmen des üblichen Bestückungsvorgangs auf der elektronischen Baugruppe oder einem anderen Halteteil platziert werden. Das Einsetzen des Steckerelements kann auf einfache Weise bei der Endmontage der Baugruppe in das betreffende Gerät erfolgen. Hierzu ist kein speziell geschultes Personal erforderlich.
Das Steckerelement 3 kann im Rahmen des üblichen Bestückungsvorgangs auf der elektronischen Baugruppe oder einem anderen Halteteil platziert werden. Das Einsetzen des Steckerelements kann auf einfache Weise bei der Endmontage der Baugruppe in das betreffende Gerät erfolgen. Hierzu ist kein speziell geschultes Personal erforderlich.
Die Toleranzen bei der Herstellung des Steckeraufnahmeelements und der Au
ßenkontur des Steckerelements liegen im Rahmen üblicher elektrischer Kontak
telemente; lediglich bei der Platzierung des optischen Sende- bzw. Empfangs
elements am bzw. im Steckerelement 1 müssen gegebenenfalls geringere Tole
ranzen eingehalten werden. Diese Montage kann jedoch getrennt von der eigent
lichen Bestückung der elektronischen Baugruppe in einem speziellen separaten
Arbeitsgang erfolgen und bzw. von einem hierauf spezialisiertem Zulieferer
durchgeführt werden.
Derartige optoelektrische Verbindungen lassen sich in vielfältigster Weise ein
setzen: Beispielsweise kann zur Verbindung einer Netzwerkkarte mit einem
Lichtwellenleiternetz anstelle des bisher verwendeten optischen Steckers die
vorliegende erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommen. Hierdurch
ergibt sich der Vorteil, daß anders als beim Lösen und Wiedereinsetzen eines
optischen Steckers praktisch keinerlei Probleme mit Verschmutzungen der
Steckverbindung auftreten.
Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle eines einzigen Lichtwellenleiters
in einem Steckerelement mehrere Lichtwellenleiter aufzunehmen und mit einer
entsprechenden Anzahl von optischen Sende- bzw. Empfangselementen zu kop
peln. Auf diese Weise läßt sich z. B. eine Verbindung zur Vollduplex
übertragung von bzw. zu einer Netzwerkkarte mit einem einzigen Steckerele
ment realisieren. Hierzu müssen lediglich zwei Lichtwellenleiter in einem Körper
des Steckerelements mit jeweils einem Sendeelement und einem Empfangsele
ment gekoppelt werden. Selbstverständlich muß eine entsprechende Anzahl von
elektrischen Kontakten des so ausgebildeten Steckelements mit einer entspre
chenden Anzahl von Gegenkontakten im Steckeraufnahmeelement verbunden
werden.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur optoelektrischen Ankopplung zumindest eines Lichtwel
lenleiters an eine elektronische Baugruppe,
gekennzeichnet durch,
- a) ein am Ende des zumindest einen Lichtwellenleiters (27) vorgesehe nes Steckerelement (1), welches zumindest ein mit dem Lichtwellen leiter (27) optisch gekoppeltes optisches Sende- oder Empfangsele ment (29) umfaßt und welches erste Anschlußkontakte (37, 39) auf weist, die mit inneren Anschlußkontakten des optischen Sende- oder Empfangselement (29) direkt oder indirekt elektrisch verbunden sind, und
- b) durch ein Steckeraufnahmeelement (3) mit äußeren Anschlußkontak ten (7, 9) zur elektrischen Verbindung mit der elektronischen Bau gruppe, welche direkt oder indirekt mit zweiten Anschlußkontakten (17, 23) verbunden sind,
- c) wobei das Steckerelement (1) lösbar oder unlösbar in dem Steckerauf nahmeelement (3) derart aufnehmebar ist, daß die ersten (37, 39) und zweiten Anschlußkontakte (17, 23) elektrisch verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stec
kerelement (1) einen Körper (25) mit einer axialen Bohrung (21) zur Auf
nahme des Lichtwellenleiters (27) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am rückseiti
gen Ende der Bohrung (21) unmittelbar das Sende- oder Empfangselement
(29) mit seiner aktiven Fläche angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische
Ankopplung des Sende- oder Empfangselements (29) an den Lichtwellen
leiter (27) über eine im Körper (25) der Steckerelements (1) aufgenommene
Optik erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Sende- oder Empfangselement (29) im Körper (25) auf
genommen und mittels einer Abdeckung (35) geschützt und/oder mit dem
Körper (25) vergossen ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche das am Stec
kerelement (1) erste Haltemittel (41) vorgesehen sind, die mit am Stec
keraufnahmeelement (3) vorgesehenen zweiten Haltemitteln (43) zur lösba
ren oder unlösbaren Verbindung des Steckerelements (1) mit dem Stec
keraufnahmeelement (3) zusammenwirken.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemit
tel als Rastmittel (41, 43) ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Steckerelement (1) und/oder im Steckeraufnahmeelement
(3) eine Ansteuer- und/oder Verarbeitungselektronik aufgenommen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Steckerelement (1) und/oder das Steckeraufnahmeele
ment (3) so ausgebildet sind, daß im gekoppelten Zustand ein Vergießen
der Elemente zu deren dauerhafter Verbindung erfolgen kann.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Steckeraufnahmeelement (3) als Buchse ausgebildet ist,
welche das Steckerelement (1) umgreift, oder umgekehrt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19749910A DE19749910A1 (de) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | Vorrichtung zur optoelektrischen Ankopplung zumindest eines Lichtwellenleiters an eine elektronische Baugruppe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19749910A DE19749910A1 (de) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | Vorrichtung zur optoelektrischen Ankopplung zumindest eines Lichtwellenleiters an eine elektronische Baugruppe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19749910A1 true DE19749910A1 (de) | 1999-05-20 |
Family
ID=7848358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19749910A Withdrawn DE19749910A1 (de) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | Vorrichtung zur optoelektrischen Ankopplung zumindest eines Lichtwellenleiters an eine elektronische Baugruppe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19749910A1 (de) |
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- 1997-11-11 DE DE19749910A patent/DE19749910A1/de not_active Withdrawn
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