DE2924119A1 - Kupplungselement mit einer lichtquelle und einer linse - Google Patents
Kupplungselement mit einer lichtquelle und einer linseInfo
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Description
S.V. Philips' eiosiiampenfabric!;:!], Eindhoven 2924119
18.1.79 1 PHN.9155
"Kupplungselement mit einer Lichtquelle und einer Linse"
Die Erfindung betrifft ein Kupplungselement
mit einer Lichtquelle und einer Linse, wobei die Lichtquelle auf einem Träger befestigt ist, auf dem eine
kreiszylinderfrörmige Kappe angeordnet ist und wobei die
Linse der Lichtquelle gegenüber liegt, deren Licht in Richtung einer Zentralachse der Kappe gerichtet ist.
Ein derartiges Kupplungselement ist in einer Veröffentlichung von Masayuki Abe und anderen
in I.E.E.E. Transactions on electron devices, Band ED-24,
Nr. 7, Juli 1977, S. 99O ... 994, beschrieben. Das beschriebene
Kupplungselement enthält eine lichtemittierende Diode, könnte aber auch eine Halbleiterlaser enthalten.
Weiter ist die Linse an einem Ende einer lichtlextenden
Paser gebildet, in die über die Linse das von der Diode
erzeugte Licht eingestrahlt wird. Das dargestellte Kupplungselement wird in einem optischem Kommukationssystem
verwendet, irobei Datenübertragung mit Hilfe über Lichtleitungsfasern zu sendender Lichtimpulse erfolgt.
Das Kupplungselement kann jedoch auch eine oder mehrere
Linsen enthalten. Ein derartiges Kupplungselement ist beispielsweise auch in einer Video(Bildplatten-)Leseanordnung
verwendbar, in der mit Hilfe optischer Mittel die auf einer Platte gespeicherten Daten gelesen werden»
Die optischen Mittel enthalten zumindest die erwähnte
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18.1.79 2 U PHN.9155
Lichtquelle, die Linse, eine reflektierende Oberfläche der Bildplatte und einen Lichtdetektor. Zum Erreichen
einer möglichst hohen Lichtübertragung von der Lichtquelle zu dem hinter der Linse angeordneten optischen
Element ist es erforderlich, dass die Linse die entsprechende Lage und den entsprechenden Abstand von der
Lichtquelle hat. Auf welche Weise eine entsprechende Lage und ein entsprechender Abstand zwischen zwei optischen
Elementen einstellbar ist, ist zum Teil in der bereits erwähnten Veröffentlichung und vollständig in der
US-PS 3 999 841 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Kupplungselement zu schaffen, bei dem es möglich ist, ausser einer äusserst genauen Lage der Lichtquelle in
bezug auf die Linse auf eine einfache und schnelle Weise den Abstand zwischen der Lichtquelle und der Linse einzustellen
und ohne Adhäsivmittel, wie Epoxydharze, aufrechtzuerhalten.
Die Aufgabe wird mit einem Kupplungselement nach der Erfindung dadurch gelöst, dass es einen Halter
enthält, der eine Presspassung mit der Kappe und zusammen mit zumindest der Kappe und dem Träger einen hermetisch
geschlossen<sxRaum bildet, und dass mit dem Halter der
parallel zur Zentralachse verschiebbar angeordnet ist, ein Abstand zwisehen der Linse und der Lichtquelle
einstellbar ist.
Der Abstand zwischen der Lichtquelle und
der Linse wird bei dem Kupplungselement nach der Erfindung
auf einfache Weise dadurch eingestellt, dass der Halter und somit die Linse zur Lichtquelle hingedrückt werden,
wobei ununterbrochen die von der Lichtquelle erzeugte, durch die Linse austretende Lichtstrahlung wahrgenommen
und/oder deren Energieinhalt gemessen wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Kupplungselements nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Kappe und der Halter buchsenförmig und mit je einem Kragen versehen sind, wobei der Kragen
der Kappe am Träger und die Linse am Kragen des Halters
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18.1.79 > PHK.9155
befestigt ist, wobei der Kragen, auf dem die Linse befestigt ist, im Halter ausgebildet ist, der auf einem
der Kappe abgewandten Rand mit Zentriermitteln zum
Zentieren eines auf dem Halter zu befestigenden optischen
Elementes in bezug auf eine optische Achse der im Halter befestigten Linse und weiterhin aussenseitig mit
Befestigungsmitteln für das auf dem Halter zu befestigende
optische Element versehen ist.
Ein derartiges Kupplungselement bietet den Vorteil, dass daran ohne weitere Einstellmittel für die
Zentierung ein weiteres optisches Element am Kupplungselement befestigt werden kann. Die Befestigungsmittel
können Gewinde, jedoch auch ein Teil einer BaJonetkupplung
sein. Die Zentiermittel können durch eine konische Fläche, aber auch durch eine radial gerichtete
Randprofilierung, beispielsweise eine Verzahnung, gebildet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden
nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
, Pig. 1 einen Schnitt durch zwei zusammengesetzte Teile eines Kupplungselements nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt durch zwei zusammengesetzte
Teile einer weiteren Ausführungsform eines
Kupplungselements nach der Erfijdung, und
Fig. 3 einen Schnitt durch zwei zusammengesetzte Teile einer bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung.
Das in Fig. 1 in zwei Teilen 1A und 1B dargestellte Kupplungselement 1 enthält einen Metallträger
11, auf dem eine lichtemittierende Diode 12 montiert ist, eine Metallkappe 13, einen Metällhalter lk
und eine Glaslinse 15. Die Kappe 1-3, der Halter 14 und
die Linse 15 bilden einen ersten Teil A und der Träger
mit der Diode 12 einen zweiten Teil B des Kupplungs-Elements 1. Die Linse 15 is* in einem elastischen Rand
der Kappe 13 mit einer an sich bekannten Metall-Glasverbindung
befestigt. Der Halter 14 bildet mit einem
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18.1.79 X PHN.9155
Ende 17 eine Presspassung mit der Kappe 13 und liegt mit
einem Kragen 18 auf der Linse 15 an. Es hat sich vorteilhaft
gezeigt, zumindest die Kappe 13 mit einer Indiumschicht zu verkleiden, um ein geschmeidiges Einstellen
des gewünschten Abstands zu verwirklichen. Zwischen der Presspassung mit dem Ende 17 des Halters Ik und dem Rand
besitzt die Kappe 13 eine ringförmige Knautschzone 19»
deren Funktion weiter· unten näher erläutert wird.
In zwei Glasdurchführungen 20 und 21 sind
Anschlusstifte 22 und 23 befestigt, an die Speiseleitungen
2k und 25 für die Diode 12 angeschlossen sind.
Derartige Durchführungen sind aus der Technik bekannt und werden bei der Herstellung von Metallhüllen für Halbleitertransistoren
und Halbleiterschaltungen verwendet. Die Speiseleitung 2k ist an eine ringförmige Elektrode
angeschlossen, die die lichtemittierende Fläche der Diode
12 einschliesst. Auf der lichtemittierenden Fläche steht eine Zentralachse 27, die das Zentrum des auszusendenden
Lichtstrahls angibt. Die optische Achse 28 der Linse I5
fällt mit der Zentralachse 27 zusammen, so dass eine möglichst vorteilhafte Lichtübertragung von der Diode
zu einem hinter der Linse I5 anzuordnenden (und nicht
dargestellten) optischen Element erhalten wird. Der erste Teil (Kappe I3, Halter Ik und Linse I5) wird auf die an
sich bekannte und in der erwähnten Veröffentlichung
angegebene Weise in die entsprechende Lage in bezug aufden zweiten Teil (Träger 11 und Diode 12) gebracht.
Anschliessend wird der erste Teil durch Ringschweissen
(Widerstandsschweissen, Unterdruck in hohe Spannung)
mit einem an der Kappe 14 ausgebildeten Kragen 29 an
einem am Träger 11 ausgebildeten Rand 30 angeschweisst.
Indem der Halter Ik zum Träger 11 hingedrückt wird, wird die Linse 15 zur Diode 12 bewegt rind in gewünschtem
Abstand zu ihr positioniert. Durch ständigeoder in regel—
massigen Zeitabständen vorzunehmende Beobachtung des
durch die Linse I5 fallenden Lichtstrahls während der
Bewegung der Linse I5 zur Diode 12 hin, ist eine genaue
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ORIGINAL INSPECTED
18.1.79 ' B ~X PHN.9155
Einstellung des Abstands zwischen der Linse I5 und der
Diode 12 möglich.
Beim Bewegen des Halters 14 zum Träger hin bildet sich die Knautschzone I9 der Kappe I3. Die
Die Linse I5 ist durch die dabei immer auftretende elastische Verforming des Randes 16 nach wie vor an den
Kragen 18 des Halters 14 gedrückt, der mit einem Rand eine Presspassung mit der Kappe I3 bildet. Durch die
Presspassung wird nach dem Einstellen des Abstands zwischen der Diode 12 und der Linse I5 dieser nicht
durch das Rückfedern des Rands 16 unter dem Einfluss
der elastischen Verforming der Knautschzone I9 verändert.
In Fig. 2 ist in zwei Teilen 2A und 2B eine weitere Ausführungsform eines Kupplungselements 2 dargestellt.
Der erste Teil 2A enthält eine Kappe 31 , einen Halter 32, eine planparallele Glasplatte 33 und eine
damit verklebte kugelförmige Linse 34. Der zweite Teil 2B
enthält einen Träger 35, eine auf einem Kühlblock 36 montierte Laserdiode 37 und zwei in Durchführungen 38 und
39 angeordnete Anschlusstifte 4o und 41, die über
Anschlussdrähte k2 bzw. 43 mit der Laserdiode 37 bzw. dem
Kühlblock 36 verbunden sind.
Die Linse 34 ist mit einem adhäsiven Mittel
44, beispielsweise einem aushährtenden Epoxydharz, mit der Glasplatte 33 verklebt, die selbst wieder mit einer
an sich bekannten Metall-Glassverbindung an einem am Halter 32 ausgebildeten Kragen 45 befestigt ist.
Die optische Achse 46 der Linse 34 musst mit einer Zentralachse 47 zusammenfallen, die die aktive Zone
*"■ der Laserdiode 37 aus dem bereits bei Fig. 1 angegebene
Grund durchläuft. jJer Teil 2A des Kupplungselements
wird auf die bereits erwähnte Weise in die entsprechende Lage in bezug auf die auf dem Träger 35 befestigte Laserdiode 36 gebracht, wonach ein Kragen 48 der Kappe 31
auf einem am Träger 35 ausgebildeten Rand 49 aufge—
schweisst wird.
Indem der Halter 32 zum Träger 35 hingedrückt
wird, bewegt sich die Linse 34 zur Laserdiode
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hin und es wird der gewünschte Abstand zwischen den beiden eingestellt, wobei die Presspassung, gebildet
aus der Kappe 31 und dem Halter 32, den eingestellten
Abstand aufrechterhält. Vorzugsweise sind die Kappe 31
und der Halter 32 mit Indium verkleidet, wodurch der
gewünschte Abstand leicht einstellbar ist. In der unter Fig. 1 beschriebenen Weise kann das Erreichen des gewünschten
Abstands festgestellt werden.
In Fig. 3 ist in zwei Teilen 3a und 3b
eine bevorzugte Ausführungsform eines Kupplungselements
nach der Erfindung dargestellt. Der erste Teil 3a enthält
eine kreiszylindrische Metallkappe 51 und einen kreiszylindrischen
Metallhalter 52, in dem auf eine an sich
bekannte Weise auf einem Vorspgung 53 eine planparallele
Glasplatte 5^ befestigt ist. An der Glasplatte $k ist
eine kugelförmige Linse 55 angeschweisst. Hierbei wird die Glasplatte ^h aus weichem Glas hergestellt, das eine
niedrigere Schmelztemperatur als ein Hartglas besitzt, aus dem die Linse 55 hergestellt ist. Der zweite Teil Jb
enthält einen Metallträger 56, auf dem eine auf einem
Kühlblock 57 befestigte Laserdiode 58 angeordnet ist.
Im Träger 56 sind zwei Glasdurchführungen 59 und 6O vorgesehen, in denen zwei Anschlusstifte 61 und 62 angeordnet
sind. An die Anschlusstifte 6l und 62 sind die Anschlussdrähte 63 und 6h angeschlossen, die mit der
Laserdiode 58 bzw. mit dem Kühlblock 57 verbunden sind. Der Träger 56 ist wie die Träger 11 und 35 nach Fig.1
bzw. Fig.2, mit einem Rand 65 versehen, auf den ein Kragen 66 der Kappe 5I aufgeschweisst wird, nachdem
der erste Teil 3a in beschriebener Weise in die entsprechende Lage in bezug auf den zweiten Teil Jh
angebracht ist. Anschliessend wird zum Einstellen des gewünschten Abstands zwischen der Laserdiode 58 und
der Linse 55 der Halter 52 zum Träger 56 hingedrückt.
Die Wände der Kappe 5t und des Halters 52 sind hierbei
mit Indium oder mit einem anderen Weichmetall verkleidet. Der Halter 52 bildet somit mit der Kappe 5I eine Presspassung,
mit der der eingestellte Abstand aufrecht-
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INSPECTED
18.1.79 J?* α PHN.9155
erhalten wird. Am Halter 52 ist ein profilierter,
kreiszylindrischer Rand ausgebildet, der radial
gerichtete Zähne 67 aufweist. Weiterhin ist der Halter 52 mit Aussengewinde 68 versehen, so dass ein
weiteres optisches Element auf dem Kupplungselement befestigbar ist. Der profilierte Rand kann hierbei in
einen weiteren profilierten Rand greifen, der Teil des weiteren optischen Elementes, beispieLsweise einer
Hälfte eines Glasfaserkonnektors für optische Kommunikationszwecke,
ist. Das entsprechende Profil ist dabei komplementär zu den Zähnen 67 des Randes des Halters
Es erfolgt hierdurch eine genaue Positionierung des
optischen Elements. Die Linse 55 und die Glasplatte 5h
werden vor dem Befestigen des Halters 52 in der Kappe derart und auf eine eingangs erwähnte, an sich bekannte
Weise im Halter 52 mit einer Metall-Glasverbindung befestigt, dass die optische Achse 69 der Linse 55 mit
der Symmetrieachse des Randes des Halters 32 zusammenfällt.
Die Folge davon ist, dass ein auf dem Halter 52 angeordnetes optisches Element stets in bezug auf die
Linse 55, und somit in bezug auf die Laserdiode 58
zentriert ist. .
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Claims (2)
18.1.79 PHN. 9-155
Kupplungselement mit einer Lichtquelle und einer Linse, wobei die Lichtquelle auf einem Träger
befestigt ist, auf dem eine kreiszylindrische Kappe angeordnet ist und wobei die Linse der Lichtquelle
gegenüber liegt, deren Licht in Richtung einer Zentralachse der Kappe gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass das Kupplungselement einen Halter enthält, der eine Presspass.ung mit der Kappe und zusammen mit zumindest
der Kappe und dem Träger einen hermetisch geschlossenen Raum bildet, und dass mit dem Halter, der parallel zur
Zentralachse verschiebbar angeordnet ist, ein Abstand zwischen der Linse Lind der Lichtquelle einstellbar ist.
2. Kupplungselement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest eine der aneinander liegenden Wände des Halters und der Kappe, die als
Presspassung gegeneinander gebracht sind, mit einer Indiumschicht versehen ist.
3· Kupplungselement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe und der Halter buchsenförmig und mit je einem Kragen versehen sind,
wobei der Kragen der Kappe am Träger und die Linse am Kragen des Halters befestigt ist.
k. Kupplungselement nach Anspruch 3>
dadurch
gekennzeichnet, dass der Kragen, auf dem die Linse
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18.1.79 2 JPHN. 9155
befestigt ist, im Halter aus gebildet ist, der auf einem der Kappe abgewandten Rand mit Zentiermitteln zum
Zentieren eines auf dem Halter zu befestigenden optischen
Elementes in bezug auf eine optische Achse der im Halter befestigten Linse und weiterhin aussenseitig mit Befestigunsmitteln
zum Befestigen des optischen Elementes auf dem Halter versehen ist.
5· Kupplungselement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Linse an einem dem Träger abgewandten Rand der Kappe befestigt ist, wobei der Halter
mit einem daran ausgebildeten Kragen auf dem Rand der Linse ruht und die Kappe zwischen dem Rand, auf dem die
Linse befestigt ist, und einer Seite, die mit dem Halter eine Presspassung bildet, mit einer Knautschzone versehen
ist.
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