DE19821294A1

DE19821294A1 - Anordnung zum festen Verbinden mindestens zweier jeweils wenigstens eine Lichtübertragungsfläche aufweisender optischer Systeme, Baugruppen oder Elemente

Info

Publication number: DE19821294A1
Application number: DE1998121294
Authority: DE
Inventors: Martin Naegele; Jens-Peter Ruske
Original assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Current assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 1999-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum festen Verbinden mindestens zweier jeweils wenigstens eine Lichtübertragungsfläche aufweisender optischer Systeme, Baugruppen oder Elemente, vorzugsweise für miniaturisierte optische Anwendungen, wobei die optischen Systeme, Baugruppen oder Elemente insbesondere durch Klebung zusammengefügt werden und/oder sich im Spalt zwischen deren Lichtübertragungsflächen eine Immersionsflüssigkeit befinden kann. DOLLAR A Aufgabe ist es, mit möglichst geringem Aufwand eine beliebige feste und exakte Kopplung von optischen Systemen, Baugruppen und Elementen zu ermöglichen, bei der weder durch im Fall einer Klebefügung verwendete Klebstoffe noch durch aus dem Spalt der Lichtkopplung austretende Immersionsflüssigkeit die optische Qualität der Lichtübertragung, insbesondere im sichtbaren Welenlängenbereich, beeinträchtigt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist zumindest eines der zu koppelnden Systeme, Bauelemente oder Elemente (2) im Fügebereich (3) der Kopplung mindestens eine nutförmige Vertiefung (5) in der Umgebung der Lichtübertragungszone (4) auf, die insbesondere durch Unterbrechung der Kapillarwirkung im Fügebereich (3) verhindert, daß sowohl Klebstoff (11) von außen zur Lichtübertragungszone (4) gelangt als auch daß Immersionsflüssigkeit aus dem Spalt der Lichtübertragungszone (4) nach außen tritt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum festen Verbinden mindestens zweier jeweils wenigstens eine Lichtübertragungsfläche (Lichteintritts- oder Lichtaustrittsfläche) aufweisender optischer Systeme (insbesondere miniaturisiert optischer Systeme), Baugruppen (z. B. Wellenleiterchips, Baugruppen mit Lichtleitfasern, wie Ferrulen und Lichtleitfaserarrays) oder einzelner Elemente (beispielsweise Laserdioden und -empfänger, optoelektronische, integriert-optische und mikrooptische Bauelemente, wie Gitterstrukturen, Fresnellinsen oder Selfoc-Linsen). Die optischen Systeme, Baugruppen und Elemente können in beliebiger Kopplung insbesondere durch Klebung zusammengefügt werden. Außerdem kann sich im Spalt zwischen deren Lichtübertragungsflächen eine Immersionsflüssigkeit befinden.

Es ist bekannt, integriert-optische Bauelemente, wie Modulatoren, Richtkoppler, Schalter, Polarisatoren, Verteiler usw. in vielen Anwendungs gebieten, beispielsweise der Nachrichtentechnik, einzusetzen. Diese weisen optische und/oder elektrooptische und/oder akustooptische und/oder opto optische und/oder magnetooptische Eigenschaften auf, die über in dem Bauelement integrierte Lichtwellenleiter ansteuerbar beziehungsweise abrufbar sind. Zur Informationsübertragung werden diese Lichtwellenleiter häufig mit Lichtleitfasern, beispielsweise Glasfasern, gekoppelt. Ebenso ist es möglich, optoelektronische Bauelemente wie Laserdioden und/oder Empfänger mit Lichtleitfasern zu koppeln. Außerdem kann beispielsweise eine Strahlformung und/oder Strahlverteilung mit Hilfe mikrooptischer Komponenten erfolgen, wobei in der Regel die Lichtübertragung zur bzw. von der mikrooptischen Komponente mit Lichtleitfasern und/oder integriert- optischen Lichtwellenleitern realisiert wird.

Die zu koppelnden Bauelemente werden zusammenfassend als miniaturisierte optische Systeme bezeichnet und weisen je System mindestens eine Koppelseite zur Fügung mit anderen optischen Systemen, Baugruppen oder Elementen auf, wobei die Koppelseite mindestens eine Lichteintrittsfläche und/oder Lichtaustrittsfläche enthält.

Die Licht-Koppeleffektivität bei der Kopplung von Glasfasern an integriert- optische Lichtwellenleiter hängt sehr stark vom Abstand zwischen der mit optischer Qualität polierten Koppelfläche der Lichtleitfaser und der Koppelfläche des mit optischer Qualität polierten integriert-optischen Bauelements, von einer lateralen Verschiebung sowie von einer Verkippung der beiden Lichtausbreitungsachsen zueinander ab. Beispielsweise beträgt die zulässige laterale Verschiebung von Lichtleitfaser und Lichtwellenleiter etwa 0,5 µm von der optimalen Position. Der Abstand der Lichtleitfaser koppelfläche zur Wellenleiterkoppelfläche darf nur wenige µm betragen. Für die Kopplung von Lichtleitfasern oder integrierten Lichtwellenleitern an optoelektronische oder mikrooptische Bauelemente gelten sinngemäße Abhängigkeiten, weshalb eine exakte Führung der Lichtleitfaser in Bezug auf das integriert-optische, optoelektronische bzw. mikrooptische Bauelement und eine genaue, sichere und feste Fixierung der Lichtleitfaser am Bauelement wichtig ist.

Es sind mehrere Verfahren bekannt, um die besagte genaue Führung der Lichtleitfaser in Bezug auf das integriert-optische, optoelektronische bzw. mikrooptische Bauelement und die sichere und feste Fixierung der Lichtleitfaser am Bauelement zu gewährleisten.

Eine dieser Möglichkeiten ist das Einlegen der Lichtleitfaser in eine längliche Vertiefung mit V-förmigem Querschnitt (V-Grube), die in ein geeignetes Substrat eingebracht ist und in welcher die Lichtleitfaser mittels unterschiedlicher Klebe- oder Schweißverfahren befestigt wird (Karthe/Müller, Integrierte Optik, Akadem. Verlagsgesellschaft Geest & Portig K.-G., Leipzig 1991, S. 91; DE 195 00 598 A1). Dieses Substrat wird zum integriert-optischen, optoelektronischen bzw. mikrooptischen Bauelement justiert und anschließend fixiert.

Andere Lösungen (DE 195 38 103 A1; DE 41 42 850 A1) erzeugen eine längliche Vertiefung in Fortsetzung der Achse eines integriert-optischen Lichtwellenleiters in dem selben Substrat, in oder auf dem der integriert- optische Lichtwellenleiter angeordnet ist. Die Lichtleitfaser wird wiederum mittels unterschiedlicher Klebe- oder Schweißverfahren befestigt.

Eine weitere Möglichkeit beinhaltet das Einlegen und Befestigen der Lichtleitfaser in einer Bohrung in einem meist zylindrisch ausgebildeten Körper (Ferrule) aus geeignetem Material, z. B. Metall oder Keramik, wobei die Endflächen der Lichtleitfaser und der Ferrule gemeinsam überschliffen und poliert werden, um eine ebene Koppelfläche mit optischer Qualität zu erreichen (DE 40 13 455 A1). Diese Ferrule mit inliegender Lichtleitfaser wird z. B. durch Laserschweißen auf Stoß an der Koppelfläche des integriert- optischen Wellenleiters befestigt.

Zur Fixierung der Lichtleitfaser bzw. der Baugruppe (V-Grube, Ferrule), welche die Lichtleitfaser aufnimmt, am integriert-optischen, opto elektronischen bzw. mikrooptischen Bauelement sind ebenfalls mehrere Verfahren, wie Kleben, Schweißen, Diffusionsschweißen, bekannt. Hierbei nimmt die Klebetechnologie, speziell unter Verwendung UV-aushärtbarer Klebstoffe, u. a. wegen ihrer technologischen Einfachheit, einen bevorzugten Platz ein.

In den meisten Fällen füllt der Klebstoff den Spalt zwischen der Koppelfläche der Lichtleitfaser/Ferrule und der Koppelfläche des integriert-optischen, optoelektronischen bzw. mikrooptischen Bauelements aus. Hierbei ist jedoch im Falle der Lichtübertragung mit einer Wellenlänge λ < 650 nm und insbesondere im Wellenlängenbereich des grünen und blauen Lichts ein nahezu vollständiger Verlust der Lichtdurchlässigkeit (Transmission) der Klebstoffe bereits bei geführten Lichtleistungen von wenigen Milliwatt festzustellen. Dieser Verlust führt bereits zur Unbrauchbarkeit der Koppelstelle. Die Ursache liegt in der Unbeständigkeit der Klebstoffe gegenüber extrem hohen Lichtleistungsdichten oberhalb von etwa 10⁴ W/cm², die einer geführten Lichtleistung von wenigen Milliwatt in der Lichtleitfaser bzw. im Lichtwellenleiter entsprechen.

Bei der Klebung der Koppelflächen von Lichtleitfaser und/oder integriert- optischen und/oder optoelektronischen und/oder mikrooptischen Bauelement unter Fernhaltung des Klebstoffes vom lichtdurchstrahlten Bereich (Klebung in den Randbereichen der Koppelflächen) ist nur sehr schwer zu erreichen, daß kein Klebstoff in den Spalt zwischen diesen Flächen eintritt und diesen ausfüllt. Selbst Klebeversuche mit sehr zähflüssigen Klebstoffen und mit einem sparsamen punktförmigen Klebeauftrag lediglich in äußeren Zonen der Fügebereiche brachten unbefriedigende Ergebnisse und sind technologisch zur Produktion größerer Stückzahlen nicht geeignet.

Über das Problem der Klebung hinaus ist im Fügebereich mit vertretbarem Aufwand kaum auszuschließen, daß zwischen den Lichtübertragungsflächen der Kopplung befindliche Immersionsflüssigkeit über den Kopplungsspalt nach außen hin austritt oder sich mit dem Klebstoff vermischt, so daß auch dadurch die optischen und mechanischen Eigenschaften der Lichtaus- und -einkopplung nicht gewährleistet werden können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, mit möglichst geringem Aufwand eine beliebige feste und exakte Kopplung von optischen Systemen, Baugruppen und Elementen zu ermöglichen, bei der weder durch im Fall einer Klebefügung verwendete Klebstoffe noch durch aus dem Spalt der Lichtkopplung austretende Immersionsflüssigkeit die optische Qualität der Lichtübertragung beeinträchtigt wird.

Zur Unterdrückung einer störenden Rückreflexion des Lichts bei der Lichtaus- oder -einkopplung der Lichtleitfaser oder des Lichtwellenleiters wird häufig ein Schrägschliff der Lichtleitfaser bzw. des Lichtwellenleiters angewendet. Die Kopplung muß dessen Anwendbarkeit gewährleisten.

Erfindungsgemäß weist zumindest eines der zu verbindenden Systeme oder Elemente im Fügebereich der Kopplung eine oder mehrere nut- oder rillenförmige Vertiefungen in der Umgebung der Lichtübertragungszone auf. Diese Vertiefung (beispielsweise mindestens eine konzentrische Ringnut um die Lichtübertragungszone) unterbricht die im Fügebereich durch den Spalt der zu verbindenden Komponenten wirkende Kapillarwirkung bzw. schwächt diese ab, so daß einerseits in den Rand des Fügebereiches eingebrachter Klebstoff nicht vom äußeren klebstoffbenetzten Fügebereich nach innen zur Lichtübertragungszone gelangen kann und andererseits in der Lichtübertragungszone (im Spalt zwischen den zu koppelnden Lichtübertragungsflächen) befindliche Immersionsflüssigkeit nicht durch Kapillarwirkung nach außen treten und damit für die Lichtkopplung verlustig werden kann. Die Vertiefung verhindert nicht nur das Kriechen des Klebstoffes in den Spalt durch Unterbrechung oder Abschwächung der Kapillarwirkung, sondern sie könnte auch, je nach konstruktiver Ausführung, überschüssigen Klebstoff auffangen und damit zusätzlich verhindern, daß dieser in den Kopplungsspalt zwischen die Lichtübertragungsflächen gelangt.

Die Form der Vertiefung ist den jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten und technologischen Bedingungen anzupassen. Durch symmetrische Gestaltung der Koppelstelle kann erreicht werden, daß Schrumpfungsprozesse des Klebstoffs die optimale Lage der optischen Achsen der zu koppelnden Komponenten zueinander nicht beeinträchtigen.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Kopplung können die eingangs beispielhaft genannten optische Systeme, Baugruppen und Einzelelemente beliebig zur Lichtübertragung (Lichtaus- und -einkopplung) fest zusammengefügt werden, ohne daß bei Anwendung der Klebetechnologie die verwendeten Klebstoffe oder bei Einbringung einer Immersionsflüssigkeit in den Spalt zwischen den Lichtübertragungsflächen diese die Qualität, d. h. die Transmission der Lichtübertragung, speziell im sichtbaren Spektralbereich des Lichtes, beeinträchtigen.

Ein Schrägschliff zur Unterdrückung störender Rückreflexion des Lichts bei der Lichtaus- oder einkopplung der Lichtleitfaser oder des Lichtwellenleiters ist möglich.

Die Erfindung, die insbesondere für Anwendungen im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichts, in welchem Klebstoffe gegenüber den in der miniaturisierten Optik auftretenden extrem hohen optischen Leistungsdichten nicht beständig sind, von Bedeutung ist, soll nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Ferrule mit Lichtleitfaser und ringförmiger Vertiefung im Fügebereich der Ankopplung

Fig. 2 Verbindung zwischen der Ferrule nach Fig. 1 und einem integriert- optischem Lichtwellenleiter

Fig. 3 Klebstoffauftrag für die Verbindung gemäß Fig. 2

Fig. 4 Verbindung mit Schrägschliff zur Reflexionsunterdrückung

Fig. 5 Vertiefung in linienhafter Form

Fig. 6 Verbindung zwischen einem integriert-optischem Lichtwellenleiter und einem mikrooptischem Bauelement

Fig. 7 Schnittdarstellung einer Ferrule mit unterschiedlicher Ausge staltung der Koppelfläche

Fig. 8 Adapter zur Verbindung einer Ferrule mit einem weiteren (nicht dargestellten) Fügepartner

In Fig. 1 ist eine Ferrule mit einer axial eingebrachten Lichtleitfaser 1 zur Ankopplung an ein nicht gezeigtes integriert-optisches oder mikrooptisches Bauelement dargestellt. Die Ferrule besteht aus einem zylindrischen Ferrulenkörper 2 mit einer axialen Bohrung, in welche die Lichtleitfaser 1 eingeführt und mittels Klebstoff fixiert ist. Durch gemeinsames Polieren in optischer Qualität der Ferrulenstirnseite mit dem aus dieser austretenden Ende der Lichtleitfaser 1 entsteht eine Koppelfläche 3 mit der Lichtübertragungs fläche 4 (Lichteintritts- oder -austrittsfläche der Lichtleitfaser 1), durch die Licht zur oder aus der Lichtleitfaser 1 von oder zu einem anzukoppelnden und nicht in Fig. 1 dargestellten integriert-optischen Lichtwellenleiter (vgl. Fig. 2) oder mikrooptischen Bauelement eintreten bzw. austreten kann. In die Ferrulenstirnseite (Koppelfläche 3) ist konzentrisch zur Lichtübertragungs fläche 4 eine ringförmige Vertiefung 5 (Ringnut), beispielsweise durch Drehen oder Einschleifen, eingebracht, wodurch die Koppelfläche 3 als Fügebereich zum anzukoppelnden integriert-optischen Lichtwellenleiter oder mikrooptischen Bauelement in eine Außenfläche 6 und eine Innenfläche 7 geteilt wird.

Für einen Außendurchmesser der Ferrule zwischen 2 und 3 mm wurde der Außendurchmesser der Innenfläche 7 der polierten Ferrulenstirnseite mit ca. 1 mm und der Innendurchmesser der Außenfläche 6 mit ca. 1,5 mm festgelegt. Die Tiefe der Ringnut (Vertiefung 5) liegt dabei im Bereich von 0,3 mm. Ein typischer Durchmesser der Lichtleitfaser 1 beträgt 125 µm mit einem Durchmesser der Lichtaustrittsfläche 4 von ca. 5 µm.

Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Ferrule mit dem Ferrulenkörper 2 und der darin aufgenommenen Lichtleitfaser 1 in ihrer Ankopplung an einen integriert-optischen Lichtwellenleiter 8. Dieser ist in ein geeignetes Substrat 9 eingebracht bzw. auf dieses aufgebracht und befindet sich typisch in unmittelbarer Nähe von dessen Oberfläche. Um eine Unsymmetrie der Koppelstelle, d. h. lediglich halbseitige Anklebung der Ferrulenstirnseite, zu vermeiden, wird auf das Substrat 9 ein Gegenstück 10 aufgebracht und stirnseitig gemeinsam mit dem Substrat 9 in optischer Qualität poliert. Damit wird eine Symmetrierung der Koppelstelle erreicht, d. h. die Koppelfläche 3 des Ferrulenkörpers 2 mit der aufgenommenen Lichtleitfaser 1 (vgl. Fig. 1) liegt ganzflächig an dem anzukoppelnden Substrat 9 mit Gegenstück 10 an. Auf diese Weise wird vermieden, daß infolge unsymmetrischer (in Fig. 2 ansonsten nur unterseitiger Anklebung der Koppelfläche 3) durch den Schrumpfungsprozeß bei Klebstoffaushärtung ein Abweichen der Lichtleitfaser 1 von ihrer Sollposition auftreten kann.

In Fig. 3 soll der Auftrag eines durch Tropfensymbol gezeigten Klebstoffs 11 für die Kopplung gemäß Fig. 2 dargestellt werden. Wie mit den Pfeilen angedeutet, wird der Klebstoff 11 auf die Außenfläche 6 der Koppelfläche 3 der Ferrule aufgebracht. Die Klebstoffmenge und die Art und Weise des Auftragens des Klebstoffs 11 sind in Abhängigkeit der konstruktiven Ausbildung der zu koppelnden Fläche und der Vertiefung 5, des gewünschten Abstands zwischen den zu koppelnden Flächen und der Klebstoffviskosität festzulegen, um ein Benetzen der Innenfläche 7 der polierten Koppelfläche 3 während der Ankopplung zu verhindern. Mit der Vertiefung 5 wird bei der Ankopplung die Kapillarwirkung im Spalt der Koppelfläche 3 unterbrochen oder zumindest stark verringert, so daß der Klebstoff 11 nicht zur Innenfläche 7 mit der zentrischen Lichtübertragungsfläche 3 der Lichtleit faser 1 vordringen kann. Für die Klebung überschüssiger Klebstoff 11 wird darüber hinaus in der Vertiefung 5 aufgefangen. Andererseits ist mit der Unterbrechung der Kapillarwirkung auch gewährleistet, daß eine eventuell im Spalt der Lichtkopplung (Lichtübertragungsfläche 3) befindliche (aus Übersichtsgründen nicht in der Zeichnung dargestellte) Immersionsflüssigkeit nicht aus diesem Kopplungsbereich über die Vertiefung 5 hinaus austreten kann. Die Anwendung der Erfindung ist somit nicht auf Klebefügungen bei der Kopplung von optischen Systemen, Baugruppen oder Elementen beschränkt.

Fig. 4 zeigt eine spezielle Ausbildungsform der Koppelstelle zwischen einem Lichtwellenleiter, wie dem integriert-optischen Lichtwellenleiter 8 gemäß Fig. 2, und einem weiteren Bauelement, wie einer Lichtleitfaser in einer Ferrule gemäß Fig. 1, wobei zur Unterdrückung einer von an der Grenzfläche zwischen der Lichtleitfaser 1 und dem Lichtwellenleiter 8 auftretender Reflexion des Lichts entgegen seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung abgeschrägte Koppelflächen 12, 13 Verwendung finden. Hierdurch erfolgt die Rückreflexion in einem Winkel zur Ausbreitungsrichtung des ankommenden Lichts, der außerhalb eines sog. Akzeptanzwinkels der Lichtleitfaser 1 bzw. des Lichtwellenleiters 8 liegt.

Der Winkel zwischen den optischen Achsen der Lichtleitfaser 1 und dem Lichtwellenleiter 8 bestimmt sich nach dem Brechungsgesetz aus den effektiven Brechzahlen von Lichtleitfaser/Lichtwellenleiter. Die erfindungs gemäße Vertiefung 5 ist somit in geeigneter Weise in die abgeschrägten Koppelflächen 12, 13 einzubringen.

Fig. 5 zeigt ein integriert-optisches Bauelement 14, das wie in Fig. 2 aus einem Substrat 9 und zur Symmetrierung der Ankoppelstelle aus einem Gegenstück 10 besteht. Vom Substrat 9 sind drei parallele Lichtwellenleiter 8 mit ihren Lichtübertragungsflächen 15 aufgenommen. In die stirnseitige und mit optischer Qualität polierte Fügefläche für die Kopplung mit anderen optischen Systemen, Baugruppen oder Elementen sind links und rechts neben den horizontal liegenden Lichtübertragungsflächen 15 je eine vertikal verlaufende linienförmige Vertiefung 16 (beispielsweise durch Einsägung) eingebracht. Diese teilen die Fügefläche in eine Innenfläche 17 sowie in zwei Außenflächen 18. Die Lichtübertragungsflächen 15 der Lichtwellenleiter 8 befinden sich in der Innenfläche 17 der polierten Fügefläche. Bei Auftragen eines Klebstoffs auf die Außenflächen 18 und Ankopplung an ein anderes optisches System, Baugruppe oder Element wird durch die linienförmigen Vertiefungen 11 (Einsägungen) verhindert, daß dieser insbesondere durch Kapillarwirkung zur Innenfläche 17 kriecht und somit die Lichtübertragungs flächen 15 benetzt. Diese Ausbildungsform ist besondere zur Kopplung von Lichtleitfaserarrays oder Mikrolinsenarrays an integriert-optische Bauele mente geeignet, bei denen die Lichtübertragungsflächen 15 der eingesetzten Lichtwellenleiter 8 so dicht benachbart sind, daß einzelne ringnutförmige Vertiefungen 5 gemäß Fig. 1 und 3 nicht möglich sind.

Fig. 6 zeigt eine Kopplung zwischen einem integriert-optischem Bauelement, wie der Ferrule gemäß der Fig. 1 bis 3, und einem mikrooptischem Bauelement 19, mit dem beispielsweise eine Strahlformung, z. B. Kollimation, des aus der Lichtaustrittsfläche der Lichtleitfaser 1 austretenden Lichts bzw. des aus dem mikrooptischen Bauelement austretenden und in die Lichteintrittsöffnung der Lichtleitfaser 1 einkoppelnden Lichts möglich ist. Mikrooptische Bauelemente können beispielsweise als Gitterstrukturen, Fresnellinsen oder Selfoc-Linsen ausgebildet sein. Auch hier ist, wie in Fig. 1, die ringnutförmige Vertiefung 5 in die Koppelfläche 3 der Ferrule eingebracht.

Fig. 7 zeigt Längsschnitte durch eine Ferrule mit jeweils unterschiedlicher Ausgestaltung der zur Ankopplung an ein anderes optisches System, Baugruppe oder Element vorgesehenen Stirnseite (Fügebereich). In Fig. 7a liegen die Außenfläche 6 und die Innenfläche 7, wie auch aus Fig. 1 ersichtlich, in einer Ebene. In Fig. 7b ist die Innenfläche 7 gegenüber der Außenfläche 6 zurückgesetzt, während in Fig. 7c die Außenfläche 6 gegenüber der Innenfläche 7 zurücksteht. In Fig. 7d sind die Innenfläche 7 eben und die Außenfläche 6 kegelmantelförmig ausgebildet. Hierbei kann die erfindungsgemäße Vertiefung sowohl in die monolithisch aufgebaute Ferrule eingearbeitet sein, als auch die Ferrule aus mehreren Bauteilen bestehen, bei deren Verbindung die erfindungsgemäße Vertiefung entsteht. Die im konkreten Fall zu verwendende Form ist von den jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten und technologischen Bedingungen der Anwendung abhängig.

Fig. 8 zeigt eine spezielle Ausbildungsform eines Bauelements, welches aus einem Adapter 20 und einem Ferrulenkörper 2' besteht. Der Ferrulenkörper 2' nimmt (vgl. Ferrulenkörper 2 in Fig. 1) die Lichtleitfaser 1 mit der Lichtübertragungsfläche 4 in der Koppelfläche 3 auf und wird zur Verbindung mit einem aus Übersichtsgründen nicht in Fig. 8 dargestellten weiteren Fügepartner (optischen System, Baugruppe oder Bauelement) mit ihrer Mantelfläche 21 in eine axiale Aufnahmebohrung 22 des Adapters 20 geschoben. In der Aufnahmebohrung 22 kann der Ferrulenkörper 2' in z- Richtung (in Richtung einer Achse 23 des Adapters 20) sowie in Dreh richtung um diese lagejustiert und durch Klebung fixiert werden. Um zu vermeiden, daß beim Einkleben des Ferrulenkörpers 2' Klebstoff zur Koppelfläche 3 mit der Lichtübertragungsfläche 4 gelangt, ist in die Mantelfläche 21 des Ferrulenkörpers 2' eine Ringnut 24 eingebracht, welche die Mantelfläche 21 in eine vordere Fügefläche 25 sowie in eine hintere Fügefläche 26 teilt. Zur Klebefixierung wird der Klebstoff lediglich auf die hintere Fügefläche 26 aufgetragen. Die Ringnut 24 verhindert durch erfindungsgemäße Unterbrechung oder Verminderung der Kapillarkraft im Spalt zwischen der Fügefläche 26 und einer Aufnahmefläche 31 des Adapters 20 ein Vordringen des Klebstoffs bis in die Lichtübertragungszone (Lichtübertragungsfläche 4) der Koppelfläche 3.

Ebenso kann die Aufnahmefläche 31 (Innenfläche der Aufnahmebohrung 22) des Adapters 20 für den Ferrulenkörper 2' mit einer erfindungsgemäßen Vertiefung versehen sein, wodurch die Aufnahmefläche in eine vordere und eine hintere Fügefläche geteilt wird.

Der Adapter 20 (mit der aufgenommenen Ferrule) ist über eine Koppelfläche 27 zur Verbindung mit dem besagten nicht dargestellten Fügepartner vorgesehen. Um auch an dieser Fügestelle eine Beeinträchtigung der Lichtübertragung durch vordringenden Klebstoff auszuschließen, weist die Koppelfläche 27 (vgl. Koppelfläche 3 in Fig. 1) ebenfalls erfindungs gemäß eine um die Achse 23 (bzw. um die Lichtübertragungsfläche 4) konzentrische nutförmige Vertiefung 28 auf, welche die Koppelfläche 27 in eine Innenfläche 29 mit der Lichtübertragungszone sowie in eine Außen fläche 30 für den Klebstoffauftrag teilt.

Der Koppelprozeß wird vorzugsweise in zwei Schritten vollzogen. Zuerst wird der Adapter 20 mit eingeschobenem Ferrulenkörper 2' mit seiner Koppelfläche in x- und y-Richtung sowie in Drehrichtung um die z-Achse (Richtung der Achse 23) zum Fügepartner justiert und mit Klebstoff an der Außenfläche 30 fixiert. Dann wird die Ferrule durch Drehung um ihre Längsachse in die gewünschte Lage gebracht, durch Verschieben in z- Richtung endgültig positioniert und an der hinteren Fügefläche 26 mit der Aufnahmebohrung 22 des Adapters 20 verklebt.

Bezugszeichenliste

1

Lichtleitfaser

2

,

2

'Ferrulenkörper

3

,

12

,

13

,

27

Koppelfläche

4

,

15

Lichtübertragungsfläche

5

,

16

,

28

Vertiefung

6

,

18

,

30

Außenfläche

7

,

17

,

29

Innenfläche

8

integriert-optischer Lichtwellenleiter

9

Substrat

10

Gegenstück

11

Klebstoff

14

integriert-optisches Bauelement

19

mikrooptisches Bauelement

20

Adapter

21

Mantelfläche

22

Aufnahmebohrung

23

Achse

24

Ringnut

25

,

26

Fügefläche

31

Aufnahmefläche

Claims

1. Anordnung zum festen Verbinden mindestens zweier jeweils wenigstens eine Lichtübertragungsfläche aufweisender optischer Systeme, Baugruppen oder Elemente, vorzugsweise für miniaturisierte optische Anwendungen, wobei die optischen Systeme, Baugruppen oder Elemente insbesondere durch Klebung zusammengefügt werden und/oder sich im Spalt zwischen deren Lichtübertragungsflächen eine Immersionsflüssigkeit befinden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der zu koppelnden Systeme, Baugruppen oder Elemente im Fügebereich (3, 21, 27) der Verbindung mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 24, 28) in der Umgebung der wenigstens einen Lichtübertragungsfläche (4) aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 24, 28) symmetrisch zur wenigstens einen Lichtübertragungsfläche (4) angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Vertiefung als konzentrische Ringnut (5, 28) zur wenigstens einen Lichtübertragungsfläche (4) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine nutförmige Vertiefung in linienhafter Ausbildung (16) neben der wenigstens einen Lichtübertragungsfläche (4) angeordnet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 24, 28) in lediglich einem der zu verbindenden optischen Systeme, Baugruppen oder Elemente angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle zu verbindenden optische Systeme, Baugruppen oder Elemente jeweils mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 24, 28) aufweisen.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der optischen Systeme, Baugruppen oder Elemente durch Klebung erfolgt und daß der Klebstoff (11) auf die durch die mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 24, 28) von der Innenfläche (7, 25, 29) mit der oder den Lichtübertragungsflächen (4, 15) getrennte Außenfläche (6, 26, 30) aufgetra gen wird.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 24, 28) getrennten Innen- und Außenflächen (7, 6, 25, 26, 29, 30) zueinander eben sind.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 28) getrennten Innen- und Außenflächen (7, 6, 29, 30) zueinander abgestuft sind.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 28) getrennten Innen- und Außenflächen (7, 6, 29, 30) gewölbt bzw. kegelmantelförmig ausgebildet sind.

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 24, 28) durch mechanische Bearbeitungsverfahren, wie Drehen, Fräsen, Sägen, Schleifen, Ultraschallbearbeiten etc., eingebracht ist.

12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 24, 28) durch chemische bzw. chemisch-physikalische bzw. physikalische Bearbeitungsverfahren, wie Ätzen, Trockenätzen etc., eingebracht ist.

13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 24, 28) durch Laserstrahl bearbeitung eingebracht ist.

14. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine nutförmige Vertiefung (5, 16, 24, 28) durch Zusammen fügung mehrerer Einzelbauteile entstanden ist.

15. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Adapter (20) vorgesehen ist zur vorzugsweise axialen und lagejustierbaren Aufnahme wenigstens eines ersten Fügepartners (optisches System, Baugruppe oder Element), insbesondere einer in axialer Richtung des Adapters (20) verschiebbaren und um diese Achsrichtung (23, z) verdreh baren Ferrule (2') mit Lichtleitfaser (1), und daß zumindest eine zur Verbindung mit wenigstens einem weiteren Fügepartner (optisches System, Baugruppe oder Element) dienende Koppelfläche (27) des Adapters (20) die mindestens eine nutförmige Vertiefung (28) aufweist.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenfläche (21) des vom Adapter (20) aufzunehmenden ersten Füge partners (2') und/oder eine Aufnahmefläche (31) des Adapters (20) für den ersten Fügepartner (2') ebenfalls die mindestens eine nutförmige Vertiefung (24) besitzt.