DE19861139A1 - Steckerteil für eine optische Steckverbindung - Google Patents

Steckerteil für eine optische Steckverbindung

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Abstract

Ein Steckerteil zum Koppeln mindestens einer in dem Steckerteil (10) aufgenommenen Lichtleitfaser (12) mit einem zweiten optischen Bauteil (52) besteht aus einem Gußmaterial, in welchem die Lichtleitfaser (12) eingebettet ist, und weist mikrostrukturierte Gestaltungen (14) zur Positionierung des Steckerteils auf, wobei die Lichtleitfaser eine Polymerfaser (12) ist, die an der von ihrer Stirnfläche abgewandten Seite des Steckerteils (10) einen runden Querschnitt hat und an der Stirnfläche einen polygonalen Querschnitt, wobei der Querschnitt kontinuierlich von der einen Querschnittsform in die andere übergeht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steckerteil zum Koppeln mindestens einer in dem Steckerteil aufgenommenen Lichtleitfaser mit einem zweiten optischen Bauteil, beispielsweise einem Wellenleiter.
Wellenleiter haben üblicherweise einen eckigen Querschnitt, während Lichtleitfasern einen kreisförmigen Querschnitt haben. Dies bedeutet, daß aufgrund der unterschiedlichen Querschnittsformen Verluste beim Übergang von der Lichtleitfaser zum Wellenleiter und umgekehrt auftreten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Steckerteil zu schaffen, das eine Kopplung zwischen einer Lichtleitfaser mit kreisförmigem Querschnitt und einem Wellenleiter mit eckigem Querschnitt ermöglicht, ohne daß sich hohe Koppelverluste ergeben.
Zu diesem Zweck ist bei einem Steckerteil der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das Steckerteil aus einem Gußmaterial besteht, in welchem die Lichtleitfaser eingebettet ist, und mikrostukturierte Gestaltungen zur Positionierung des Steckerteils aufweist, wobei die Lichtleitfaser eine Polymerfaser ist, die an der von ihrer Stirnfläche abgewandten Seite des Steckerteils einen runden Querschnitt hat und an der Stirnfläche einen polygonalen Querschnitt, wobei der Querschnitt kontinuierlich von der einen Querschnittsform in die andere übergeht. Diese Gestaltung ermöglicht es, eine Lichtleitfaser, die üblicherweise einen kreisförmigen Querschnitt hat, an einen Wellenleiter eines integriert-optischen Bauteils anzuschließen, der üblicherweise, weil er mittels einer Abformtechnik hergestellt wurde, einen hinterschnei­ dungsfreien und insbesondere polygonalen Querschnitt aufweist. Ein Steckerteil gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung kann mittels eines Verfahrens hergestellt werden, bei dem eine Polymer-Lichtleit­ faser mit rundem Querschnitt in ein mikrostrukturiertes Werkzeug eingelegt wird, das eine Aufnahme für die Lichtleitfaser hat, wobei die Aufnahme im Bereich der Stirnfläche der Lichtleitfaser einen poly­ gonalen Querschnitt hat. Anschließend wird die Lichtleitfaser auf eine Temperatur oberhalb ihrer Erweichungstemperatur gebracht und in die Aufnahmegestaltung eingedrückt. Dabei paßt sich der Querschnitt der Lichtleitfaser an den Querschnitt der Aufnahmegestaltung an.
Bei diesem thermoplastischen Verformen der Polymer-Lichtleitfaser kann es zu einer Beschädigung des niederbrechenden Mantelmaterials der Lichtleitfaser kommen. Es ist daher vorzugsweise vorgesehen, daß das Gußmaterial einen Brechungsindex hat, der kleiner oder gleich dem Brechungsindex des Mantels der Lichtleitfaser ist. Auf diese Weise wirkt das Gußmaterial des Steckerteils als Ersatzmaterial an den beschädigten Stellen des Mantels der Polymer-Lichtleitfaser.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Steckerteil zur seitlichen Positionierung mit mindestens zwei parallel zur Richtung des Lichtaustritts aus dem ersten Bauteil verlaufenden Positionierflächen versehen ist. Solche Flächen können beim Gießen des Steckerteils besonders einfach abgeformt werden und dienen zur zuverlässigen Positionierung des Steckerteils.
Die Positionierflächen können beispielsweise durch die Kanten des Steckerteils gebildet sein. Diese können in besonders präziser Weise durch Abformen von einem mikrostrukturierten Werkzeug in einem Arbeitsgang mit dem Gießen des Steckerteils erhalten werden, ohne daß Endbearbeitungsschritte erforderlich sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
Fig. 1 schematisch in einem Querschnitt eine Lichtleitfaser und einen Wellenleiter, die mittels eines erfindungsgemäßen Steckerteils miteinander gekoppelt werden können;
Fig. 2 eine Gegenüberstellung der in Fig. 1 gezeigten Quer­ schnitte;
Fig. 3 schematisch eine Lichtleitfaser und ein Werkzeug zur Herstellung eines Steckerteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 schematisch die Lichtleitfaser und das Werkzeug zur Herstellung eines Steckerteils gemäß der weiteren Ausführungsform nach einem ersten Schritt bei dessen Herstellung;
Fig. 5 schematisch einen weiteren Schritt bei der Herstellung eines Steckerteils gemäß der weiteren Ausführungsform; und
Fig. 6 das fertige Steckerteil beim Abheben von dem zu seiner Herstellung verwendeten Werkzeug.
Anhand der Fig. 1 bis 6 wird nun ein erfindungsgemäßes Steckerteil beschrieben. Wenn eine Lichtleitfaser 12 mit einem integriert-optischen Wellenleiter 52 gekoppelt werden soll, der in einem mikrostrukturierten Substrat, beispielsweise dem. Aufnahmeteil 50, ausgebildet ist, ergeben sich Probleme aufgrund der unterschied­ lichen Querschnitte der miteinander zu koppelnden Bauteile (siehe Fig. 1). Der Querschnitt der Lichtleitfaser 12 ist üblicherweise kreisförmig. Der Querschnitt des Wellenleiters 52 ist üblicherweise ein gut entformbarer Querschnitt, beispielsweise ein trapezförmiger oder polygonaler Querschnitt. Ein runder Querschnitt läßt sich für den Wellenleiter aufgrund der Hinterschneidungen in Abformtechnik kaum erzielen. In Fig. 2 sind die beiden unterschiedlichen Querschnitte einander gegenübergestellt, wobei die Teile der Querschnitte, die einander nicht überlappen und die Ursache von Abstrahlverlusten sind, schraffiert gekennzeichnet wurden.
Um die Abstrahlverluste möglichst gering zu halten, ist es wünschenswert, daß die miteinander zu koppelnden Querschnitte identisch sind. Dies kann gemäß der Erfindung erreicht werden. Hierbei wird eine Polymer-Lichtleitfaser 12 zur Herstellung des Steckerteils in eine Führungsnut 94 eines Werkzeugs 96 eingelegt, wobei die Führungsnut 94 wenigstens im Bereich der Stirnfläche der Lichtleitfaser denselben Querschnitt hat wie der Wellenleiter, mit dem die Lichtleitfaser später gekoppelt werden soll. Anschließend wird die eingelegte Lichtleitfaser auf eine Temperatur oberhalb ihrer Erweichungstemperatur gebracht, so daß sie mittels eines schematisch dargestellten Druckteils 98 thermoplastisch verformt werden kann und die Querschnittsform der Führungsnut 94 annimmt (Fig. 4). Die Lichtleitfaser hat dann wenigstens im Bereich ihrer Stirnfläche einen polygonalen Querschnitt, der im weiteren Verlauf des Steckerteils kontinuierlich in den kreisförmigen Querschnitt übergeht, den die Lichtleitfaser am Austritt aus dem Steckerteil 10 hat.
Anschließend wird ein Gußmaterial aufgebracht (siehe Fig. 5), mit dem die Lichtleitfaser zu dem Steckerteil verklebt. Dieses kann dann vom Werkzeug abgehoben werden (siehe Fig. 6). Auf diese Weise ist ein Steckerteil 10 gebildet, das mit einer Lichtleitfaser 12 versehen ist, die im Bereich ihrer Stirnfläche, also der Fläche, an der die Kopplung mit dem Wellenleiter erfolgt, einen polygonalen Querschnitt hat. Das Steckerteil 10 ist mit zwei Positionierflächen 14 versehen, die bei der Herstellung des Steckerteils durch Abformen einer geeigneten Fläche des Werkzeugs 96 erhalten werden. Mittels dieser Positionier­ flächen kann das Steckerteil später lagegenau beispielsweise an einem Substrat befestigt werden, so daß die Lichtleitfaser exakt relativ zu einem Wellenleiter im Substrat ausgerichtet ist.
Zur Positionierung des Steckerteils können selbstverständlich auch andere Gestaltungen verwendet werden, die durch Abformen des Werkzeugs 96 erhalten werden können, beispielsweise Justier-Prismen oder Justier-Kreuze.
Beim thermoplastischen Verformen der Polymer-Lichtleitfaser kann es zu einer Beschädigung des niederbrechenden Mantels der Lichtleitfaser kommen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, den Brechungsindex des Gußmaterials so zu wählen, daß er nach dem Aushärten gleich oder kleiner dem Brechungsindex des Mantels der Lichtleitfaser ist. Das Gußmaterial des Steckerteils wirkt dann als Ersatz für den Mantel an den beschädigten Stellen.

Claims (5)

1. Steckerteil zum Koppeln mindestens einer in dem Steckerteil (10) aufgenommenen Lichtleitfaser (12) mit einem zweiten optischen Bauteil (52), wobei das Steckerteil (10) aus einem Gußmaterial besteht, in welchem die Lichtleitfaser (12) eingebettet ist, und mikrostukturierte Gestaltungen (14) zur Positionierung des Steckerteils aufweist, und wobei die Lichtleitfaser eine Polymerfaser (12) ist, die an der von ihrer Stirnfläche abgewandten Seite des Steckerteils (10) einen runden Querschnitt hat und an der Stirnfläche einen polygonalen Querschnitt, wobei der Querschnitt kontinuierlich von der einen Querschnittsform in die andere übergeht.
2. Steckerteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußmaterial einen Brechungsindex hat, der an den Brechungsindex des Kerns der Lichtleitfaser (12) angepaßt ist.
3. Steckerteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußmaterial einen Brechungsindex hat, der gleich oder kleiner dem Brechungsindex des Mantels der Lichtleitfaser (12) ist.
4. Steckerteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckerteil (10) zur seitlichen Positionierung mit mindestens zwei parallel zur Richtung des Lichtaustritts aus dem ersten Bauteil (12) verlaufenden Positionierflächen (14) versehen ist.
5. Steckerteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierflächen Außenkanten (14) des Steckerteils (10) sind.
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