DE19961624A1 - Kopplungsanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopplungsanordnung zum Anschluß eines Lichtleiters (7), der an seinem einen Ende (6) mit einer Kopplungsstirnfläche (9) versehen ist, an ein optoelektronisches Element (5), wobei zur Minderung von Rückreflexionen zwischen dem Ende (6) des Lichtleiters (7) und dem optoelektronischen Element (5) ein Koppelelement (12) angeordnet ist. DOLLAR A Das Koppelelement (12), das aus einem optisch durchlässigen Material besteht, steht in physikalischem Kontakt mit der Kooplungsstirnfläche (9) des Lichtleiters (7) und weist an seiner dem optoelektronischen Element (5) zugewandten Seite einen Rückreflexionen mindernden Oberflächenbereich (16) auf. DOLLAR A Um das Kopplungsgehäuse (1) einfacher und kürzer zu gestalten, ist das Koppelelement (12) linsenartig, beispielsweise als Kugel, ausgebildet und unmittelbar in dem Kopplungsgehäuse (1) gehaltert.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet des Verbindens von Lichtleitern mit optoelektronischen Bauelementen und ist bei der konstruktiven Gestaltung einer Anordnung anzuwenden, bei der ein Kopplungsgehäuse ein mit einer Kopplungsstirn­ fläche versehenes Ende eines Lichtleiters und ein optoelek­ tronisches Element aufnimmt, wobei zwischen dem Ende des Lichtleiters und dem optoelektronischen Element zur Minderung von Rückreflexionen ein Koppelelement aus einem optisch durchlässigen Material angeordnet ist.

Im Sinne der Erfindung soll unter einem optoelektronischen Element ein Sender oder ein Empfänger verstanden werden. Ein als Sender ausgebildetes optoelektronisches Element wandelt bei elektrischer Ansteuerung die elektrischen Signale in op­ tische Signale, die in Form von Lichtsignalen ausgesendet werden. Ein als Empfänger ausgebildetes optoelektronisches Element wandelt bei Beaufschlagung mit optischen Signalen diese in entsprechende elektrische ausgangsseitig abgreifbare Signale. Weiterhin wird unter einem Lichtwellenleiter jede Vorrichtung zur räumlich begrenzt geführten Weiterleitung ei­ nes optischen Signals verstanden, insbesondere konfektio­ nierte Lichtwellenleiter und sogenannte "Wafe guides".

Für eine hochbitratige optische Datenübertragung zwischen ei­ nem optoelektronischen Sender und einem optoelektronischen Empfänger ist es notwendig, daß Rückreflexionen zum optoelek­ tronischen Sender einen bestimmten, in Standards festgelegten Grenzwert nicht überschreiten, um einen störungsfreien Be­ trieb des optoelektronischen Senders sicherzustellen.

Bei einer bekannten Kopplungsanordnung steht der endseitig in einem Stecker enthaltene Lichtleiter in physikalischem Kon­ takt mit dem Koppelelement. Das Koppelelement weist an seiner dem optoelektronischen Element zugewandten Seite einen Rück­ reflexionen mindernden Oberflächenbereich auf. Hierbei ist das Koppelelement in Form eines Lichtleiterabschnitts ausge­ bildet, dessen axiale Ausdehnung um ein Vielfaches größer als sein Durchmesser ist. Der Lichtleiterabschnitt ist in einem Steckverbinder enthalten. Das der Kopplungsstirnfläche zuge­ wandte Ende des Lichtleiterabschnitts endet an einer ersten ballig ausgebildeten Stirnfläche des Steckverbinders, während das dem optoelektronischen Element zugewandte Ende des Licht­ leiterabschnitts an einer zweiten mit einem Schrägschliff versehenen Stirnfläche des Steckverbinders endet. Das Kopp­ lunggehäuse weist einen das optoelektronische Element aufneh­ menden Gehäuseblock auf, an dem eine Steckhülse zur Halterung des Steckers und des Steckverbinders befestigt ist. Diese Steckhülse ist axial vergleichsweise lang ausgebildet, um einen sicheren Halt sowohl des Steckers als auch des Steck­ verbinders sicherzustellen (US 5,937,122).

Ausgehend von einer optischen Kopplungsanordnung mit den Merkmalen des Obergriffs des Anspruchs 1 (US 5,937,122) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Kopplungsgehäuse kür­ zer und einfacher zu gestalten.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Koppelelement linsenartig ausgebildet und unmittelbar in 1 dem Kopplungsgehäuse gehaltert ist.

Ein wesentlicher Vorteil der neuen Kopplungsanordnung besteht darin, daß die axiale Ausdehnung des linsenartig ausgebilde­ ten Koppelelementes größenmäßig gleich oder sogar kleiner als sein zur optischen Kopplung notwendiger Durchmesser ist.

Hierdurch ist es möglich, die Kopplungsanordnung insgesamt axial kürzer zu gestalten.

Im Hinblick auf eine einfache Montage des Koppelelementes im Kopplungsgehäuse und einer einfachen Justage des Lichtlei­ ters, des Koppelelementes und des optoelektronischen Elemen­ tes zueinander, ist es vorteilhaft, daß das Koppelelement als Kugel ausgebildet ist. - Aufgrund der Rotationssymmetrie der Kugel weist diese unabhängig von ihrer Achslage einerseits stets eine kugelförmige Kontaktfläche für einen sicheren phy­ sikalischen Kontakt mit der Kopplungsstirnfläche des Licht­ leiters und andererseits stets einen kugelförmigen Oberflä­ chenbereich auf der Seite, die dem optoelektronischen Element zugeordnet ist, auf. Durch den kugelförmigen Oberflächenbe­ reich ist gewährleistet, daß der reflektierte Lichtanteil nur in sehr geringem Maße zum Sender zurückstrahlt.

Eine besonders einfache und preisgünstige Ausführungsform der neuen Kopplungsanordnung läßt sich dadurch realisieren, daß das Koppelelement als integraler Bestandteil des Gehäuses ausgebildet ist. Das Koppelelement kann dadurch beispiels­ weise einstückig mit dem Kopplungsgehäuse in einem gemein­ sauren Spritzgußverfahren hergestellt werden. Das Koppelele­ ment kann hierbei auch an seiner dem optoelektronischen Ele­ ment zugewandten Seite einen Schrägschliff aufweisen.

Eine besonders kurze Bauform ist alternativ zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dadurch möglich, daß das Kop­ pelelement als planparallele Platte ausgebildet ist, die an ihrer dem optoelektronischen Element zugewandten Seite eine reflexionsmindernde Beschichtung aufweist und unmittelbar in dem Kopplungsgehäuse gehaltert ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 6 der Zeichnung dargestellt.

Dabei zeigen

Fig. 1 und 2 Schnittdarstellungen von Kopplungsanordnun­ gen, bei denen das Koppelelement als Kugel ausgebildet ist,

Fig. 3 bis 5 Schnittdarstellungen von Kopplungsanordnun­ gen, bei denen das Koppelelement einstückig mit dem Kopp­ lungsgehäuse ausgebildet ist,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer Kopplungsanordnung mit einer planparallelen Platte.

Die Ausführungsformen der Kopplungsanordnung gemäß der Fig. 1 und 2 weisen ein einstückig ausgebildetes Kopplungs­ gehäuse 1 mit einem ersten zylindrischen Aufnahmebereich 2, zur Aufnahme eines Lichtleitersteckers 3 und einem zweiten zylindrischen Aufnahmebereich 4 zur Aufnahme eines optoelek­ tronischen Elementes 5 auf. Der Lichtleiterstecker 3 enthält ein Ende 6 eines einmodigen Lichtleiter 7, der einen Kern­ durchmesser von etwa 5 bis 9 µm aufweist. Der Lichtleiter 7 endet an der Stirnfläche 8 des Lichtleitersteckers 3, die ballig ausgestaltet ist, so daß auch die Kopplungsstirnfläche 9 des Lichtleiters 7 ballig ist. Zwischen dem ersten Aufnah­ mebereich 2 und dem zweiten Aufnahmebereich 4 befindet sich eine Trennwand 10 mit einer fensterartigen Ausnehmung 11, die der Aufnahme und Halterung eines als Kugel ausgeformten Kop­ pelelementes 12 dient.

Gemäß der Fig. 1 weist die fensterartige Ausnehmung 11 an der dem Lichtleiter 7 zugewandten Seite eine zylindrische Bohrung 13 auf, deren Durchmesser dem Durchmesser des als Ku­ gel ausgeformten Koppelelementes 12 angepaßt und kleiner als der Durchmesser des Lichtleitersteckers 3 ist. Die Kugel ist vom ersten Aufnahmebereich 2 aus in die Bohrung 13 eingelegt.

Als axialer Anschlag für die Kugel dient eine sich in Richtung des optoelektronischen Elementes 5 erstreckende ke­ gelförmige Verengung 14 der Ausnehmung 11. Das optoelektro­ nische Element 5, das im zweiten Aufnahmebereich 4 angeordnet ist, kann ein optoelektronischer Empfänger sein. Hierbei tre­ ten Lichtstrahlen, die von einem in der Figur nur symbolisch dargestellten Sender 15 emittiert und über den einmodigen Lichtleiter 7 weitergeleitet werden, aufgrund des physikali­ schen Kontaktes des Lichtleiters 7 mit dem Koppelelement 12 in das Koppelelement 12 ein, wobei keine störende Rückre­ flektion der Lichtstrahlen in den Lichtleiter 7 erfolgt. Die Lichtstrahlen durchlaufen das Koppelelement 12 und treffen auf einen kugelförmig ausgebildeten Oberflächenbereich 16 auf, so daß nur ein sehr geringer Teil des reflektierten Lichtanteils in den Lichtleiter 7 und damit zum Sender 15 zu­ rückstrahlt.

Gemäß Fig. 2 kann die fensterartige Ausnehmung 11 auch so ausgebildet sein, daß das als Kugel ausgeformte Koppelelement 12 vom zweiten Aufnahmebereich 4 aus in die sich daran an­ schließende Bohrung 13 der fensterartigen Ausnehmung 11 ein­ gelegt ist. Als axialer Anschlag für die Kugel in Richtung des Lichtleiters 7 dient eine sich in diese Richtung erstrec­ kende kegelförmige Verengung 14. In dem zweiten Aufnahmebe­ reiches 4 ist eine mit einer Öffnung 17 versehene Feder­ scheibe 18 angeordnet, die den axialen Druck, der durch das Einschieben des Lichtleitersteckers 3 auf die Kugel wirkt, abfängt. Hierdurch kann eine Beschädigung der Kopplungsstirn­ fläche 9 des Lichtleiters 7 durch den physikalischen Kontakt mit der Kugel vermieden werden. Die Kugel kann als Glas- oder Kunststoffkugel ausgebildet sein. - Das optoelektronische Element 5 kann ein optoelektronischer Sender sein. Hierbei treffen die von diesem Sender emittierten Strahlen auf den kugelförmig gekrümmten Oberflächenbereich 16 des Kop­ pelelementes 12, wobei nur ein sehr geringer Teil des reflek­ tierten Lichtanteils auf die optisch aktive Zone 19 des als Sender ausgebildeten optoelektronischen Elements 5 zurückge­ strahlt wird.

Gemäß der Fig. 3 bis 5 ist das Koppelelement 12 als Linse mit dem Kopplungsgehäuse 1 einstückig aus einem optisch durchlässigen Material ausgebildet. Die Linse kann gemäß Fig. 3 eine Bikonvexlinse oder gemäß Fig. 4 eine Plankon­ vexlinse sein. Im Falle einer Plankonvexlinse ist der kugel­ förmig gekrümmte Oberflächenbereich 16 dem optoelektronischen Element 5 zugewandt. Alternativ hierzu kann die Linse gemäß Fig. 5 einen als Schrägschliff ausgebildeten Oberflä­ chenbereich 16 aufweisen, der dem optoelektronischen Element 5 zugewandt ist.

Gemäß Fig. 6 ist als Koppelelement 12 eine planparallele Platte vorgesehen, die auf der dem optoelektronischen Element 5 zugewandten Seite eine reflexionsmindernde Beschichtung 20 aufweist. Die reflexionsmindernde Beschichtung 20 dämpft die Rückreflexion auftreffender Lichtstrahlen. Die planparallele Platte wird vom ersten Aufnahmebereich 2 aus in die fenster­ artige Ausnehmung 11 eingelegt, die als Anschlag für die planparallele Platte in Richtung des optoelektronischen Ele­ mentes 5 eine stufenförmige Verengung 14 aufweist.

Claims (5)

1. Kopplungsanordnung zum Anschluß eines Lichtleiters (7), der an seinem einen Ende (6) mit einer Kopplungsstirnfläche (9) versehen ist, an ein optoelektronisches Element (5), bei der in einem das Ende (6) des Lichtleiters (7) und das optoelektronische Element (5) aufnehmenden Kopplungsgehäuse (1) zwischen dem Ende des Lichtleiters und dem optoelektroni­ schen Element ein aus einem optisch durchlässigen Material bestehendes Koppelelement (12) angeordnet ist, das in physi­ kalischem Kontakt mit der Kopplungsstirnfläche (9) des Licht­ leiters (7) steht und das an seiner dem optoelektronischen Element (5) zugewandten Seite einen Rückreflexionen mindern­ den Oberflächenbereich (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement (12) linsenartig ausgebildet und unmittel­ bar in dem Kopplungsgehäuse (1) gehaltert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement (12) eine Kugel ist.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement (12) als integraler Bestandteil des Kopp­ lungsgehäuses (1) ausgebildet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement (12) an seiner dem optoelektronischen Ele­ ment (5) zugewandten Seite einen Schrägschliff aufweist.

5. Kopplungsanordnung zum Anschluß eines Lichtleiters (7), der an seinem einen Ende (6) mit einer Kopplungsstirnfläche (9) versehen ist, an ein optoelektronisches Element (5), bei der in einem das Ende (6) des Lichtleiters (7) und das optoelektronische Element (5) aufnehmenden Kopplungsgehäuse (1) zwischen dem Ende des Lichtleiters und dem optoelektroni­ schen Element ein aus einem optisch durchlässigen Material bestehendes Koppelelement (12) angeordnet ist, das in physi­ kalischem Kontakt mit der Kopplungsstirnfläche (9) des Licht­ leiters (7) steht und das an seiner dem optoelektronischen Element (5) zugewandten Seite einen Rückreflexionen mindern­ den Oberflächenbereich (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement (12) als planparallele Platte ausgebildet ist, die an ihrer dem optoelektronischen Element (5) zuge­ wandten Seite eine reflexionsmindernde Beschichtung (20) auf­ weist und unmittelbar in dem Kopplungsgehäuse (1) gehaltert ist.