DE2942875A1 - Koppelvorrichtung zwischen optischen fasern und elektro-optischen elementen - Google Patents

Koppelvorrichtung zwischen optischen fasern und elektro-optischen elementen

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Description

N.V.Ph:i:r.:f ς1;·.·'--·---'-1 ' ■ r-' .-ysn
6.10.1979 * PHF 78565
* 29A2875
Koppelvorrichtung zwischen optischen Fasern und elektrooptischen Elementen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Koppelvorrichtung mit mindestens einer optischen Faser und einem elektrooptischen Element, die mit Hilfe eines Verbindungsgliedes gekoppelt sind. Unter einem elektrooptischen Element sind eine elektrolumineszierende Diode, eine Laserdiode, und im allgemeinen alle Elemente zu verstehen, deren optische Emission oder Empfang durch elektrische Wirkung erhalten oder erleichtert wird.
Die Erfindung wird auf dem Gebiet der optischen Übertragung und insbesondere zum Miteinanderverbinden von Sende- und Empfangselernenten mittels einer optischen Faser angewandt. Derartige Verbindungen sind aus der jetzigen Technik bekannt, siehe z.B. den Aufsatz, der im Mai 1978 in "Applications Industrielles Informatique" mit dem Titel "Le Dossier Industriel des Fibres Optiques et des Optoliaisons" von Eric Catier veröffentlicht wurde. In diesen üblichen Verbindungen bleibt jedoch die gegenseitige Positionierung der Faser und des elektrooptischen Elements die wichtigste Schwierigkeit .
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Koppelvorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, die unterschiedlichen Elemente möglichst nahe beeinander zu befestigen, nachdem festgestellt ist, dass ihre Lage eine optimale Lichtübertragung gewährleistet.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Koppelvorrichtung eingangs genannter Art dadurch gelöst, dass das Verbindungsglied aus einem Substrat aus Polyimid mit einem kegeligen Loch zur Positionierung der optischen Faser besteht, dass mindestens eine der Hauptoberflächen des Verbindungsgliedes mit einem Metallmuster versehen ist, das die elektrischen Zufuhrleitungen des elektrooptischen Elements bildet, und dass die optische Faser und das elektrooptische Element beidseitig des Verbindungsgliedes
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6.10.1979 *r PHF 78565
liegen und Halterungsmittel zur Befestigung des Verbindungsgliedes vorhanden sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Polyimidsubstrat mit mehreren Löchern versehen, .5 deren Innenwand metallisiert und von denen eine Mündung mit einer Metallkugel zur Befestigung der elektrooptischen Anordnung verkleidet ist.
Auf diese Weise sind die Elemente gemäss ihren optischen Ergebnissen positioniert und das Zuführen eines Wärmestroms ist genügend, um die Metallkugeln zum Schmelzen zu bringen und die Elemente zu befestigen.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Substrat aus Polyimid, in dem eine optisehe Faser angeordnet ist,
Fig. 2 ein elektrooptisches Element, das mit der genannten optischen Faser verbunden werden muss,
Fig. 3 eine Verbindung, wie sie durch Anwendung der vorliegenden Erfindung erhalten ist, und Fig. h eine Variante dieser Verbindung.
Eine Koppelvorrichtung zum Verbinden einer optischen Faser nach Fig. 1 mit einem elektrooptischen Element wird mit Hilfe eines biegsamen Substrats aus Polyimid 2 erhalten, das mit einem Loch 3 versehen ist, das zur Aufnahme der optischen Faser 1 dient und dessen übliche Abmessungen in der Grössenordnung von 50 bis 150/um liegen, wobei das Loch derartige innere kegelige Flächen aufweist, dass die Faser festgeklemmt wird. Die Neigung der kegeligen Wände kann durch eine beidseitig chemische Bearbeitung mit Hilfe einer alkalischen Lösung erhalten werden. Die Faser kann mit Hilfe eines Epoxydharzes k festgehalten werden, das auf einer Seite des Substrats angebracht wird, obgleich in bestimmten Fällen die Klemmwirkung bereits genügend ist. Nötigenfalls kann die Befestigung mit Hilfe von Zinnlot erzielt werden, wobei die Wände der Faser dazu mit einer dünnen Metallschicht überzogen sind. Verschiedene andere Materialien, wie flüssiges Kapton, mit Füllmittel versehenes Araldit und mit Silber als Füllmittel versehenes Kapton,
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sind erprobt worden. Eine optimale Befestigung der Faser scheint mit Araldit mit einem Füllmittel erhalten zu werden, das bei 15O0C polymerisiert und sehr gut haftet, ohne dass es Schwindung der Faser mit sich bringt. Die Form des Loches
.5 ist an sich für die Erfindung nicht wesentlich und kann unbedenklich auf verschiedene Weise abgewandelt werden. Diese Löcher können auch auf mechanischem oder thermischem Wege gebildet werden.
Nach der Erfindung sind Mittel zur Befestigung eines elektrooptischen Elements unter dem biegsamen Polyimidsubstrat vorgesehen, wobei ein elektrischer Kontakt sichergestellt wird. Diese Mittel weisen entweder die Form eines metallisierten Kranzes (französische Patentschrift 2 320 361) oder die Form eines Klebers mit einem Metall, das dem Metall auf dem elektrooptischen Element entspricht, oder - und vorzugsweise - die Form von Metallkugeln 5 auf, die die Mündungen einer Reihe von Löchern mit metallisierter Innenwand bedecken, die auf einem Kreis rings um das Loch angeordnet sind, das zur Aufnahme der Faser 1 dient. Diese verschiedenen Löcher, deren Durchmesser etwa 50yum beträgt, können mit Hilfe einer alkalischen Lösung von Kalium und eines Alkohols, z.B. Propandiol 1-2, gebildet und dann auf die in der vorgenannten Patentschrift beschriebene Weise metallisiert werden. Die Metallkugeln sind an den Mündungen dieser Löcher auf die in der DE-OS 28 39 110 der Anmelderin beschriebene Weise erhalten.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf ein elektrooptisches Element, z.B. eine elektrolumineszierende Diode 6. Eine elektrolumineszierende Diode besteht aus einem sehr dünnen wirksamen Gebiet, das zwischen zwei "toten" Zonen liegt, von denen die eine n- und die andere p-leitend ist. Wenn z.B. eine elektrolumineszierende Diode aus GaAs verwendet wird, emittieren diese Dioden nur Licht durch das p-Gebiet des Kristalls, dessen Dicke sehr gering ist und in der Grössenordnung von 1 /um liegt. Die obere Fläche 7 ist in diesem Falle die Aussenfläche des p-Gebietes. Die Kontaktelektrode 8 ist in Form eines Kranzes aus einem Metall,
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z.B. Aluminium, niedergeschlagen, um einen ohmschen Kontakt auf dem p-leitenden Gebiet zu gewährleisten.
Für eine optimale Positionierung des elektrooptischen Elements - z.B. einer elektrolumineszierenden Diode aus GaAs - und der optischen Faser, die zuvor in das dazu in dem Polyimidsubstrat vorgesehene Loch geführt worden ist, wird die Emitterzone 9 der elektrolumineszierenden Diode der Faser gegenüber angeordnet, während am anderen Ende dieser Faser eine Lichtempfangsvorrichtung, z.B. eine Lawinenphotodiode, angebracht wird, die an einen Bipolarverstärker angeschlossen ist.
Beim Betrieb des Systems kann auf sehr genaue Weise die optimale Lage der elektrolumineszierenden Diode bestimmt werden; diese Diode ist ja noch nicht befestigt.
Die elektrolumineszierende Diode wird durch Kontakt zwischen dem Elektrodenkranz 8 auf der oberen Fläche und den Metallkugeln 5 an den Mündungen der metallisierten Löcher in dem Polyimidsubstrat gespeist. Wenn die gewünschte Lage erreicht ist, wird mit Hilfe von Infrarotstrahlung ein Wärmestrom ausgesandt, wobei durch das Schmelzen der Kugeln die Diode festgelötet wird. Das Ganze wird in einer Schutzkappe untergebracht, die in der Mitte mit einem Loch versehen ist, um die optische Faser durchzulassen und um weiter diese Faser auf Abstand festhalten zu können.
Nach einer Abwandlung kann die Vorrichtung eine Indexanpassungskugel 10, wie eine Weierstrass-Kugel, oder ein halbkugeliges optische Element enthalten, das in der Nähe der Emitteroberfläche der Diode angebracht ist. Diese Kugel kann in dem grossen Loch 3 befestigt werden, das im Polyimidsubstrat vorgesehen ist, wie in Fig. h dargestellt ist. Auf diese Weise ist es, je nach den Abmessungen der Kugel und dem Neigungswinkel der Wände des Loches, möglich, deren Positionierung sehr genau in einem durch das optische Element bestimmten Abstand sicherzustellen.
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Claims (3)

  1. 6.10.1979 * PHF 78565
    PATENTANSPRÜCHE
    v1./ Koppelvorrichtung mit mindestens einer optischen Faser und einem elektrooptischen Element, die mit Hilfe eines Verbindungsgliedes gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied aus einem Polyimidsubstrat mit einem kegeligen Loch zur Positionierung der optischen Faser besteht, dass mindestens eine der Hauptoberflächen des Verbindungsgliedes mit einem Metallmuster versehen ist, das die elektrischen Zufuhrleitungen des elektrooptischen Elements bildet, und dass die optische Faser und das elektrooptische Element zu beiden Seiten des Verbindungsgliedes liegen und Halterungsmittel zur Befestigung an dem Verbindungsglied vorhanden sind.
  2. 2. Koppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Festhalten der Fasern und der gegenüberliegenden elektrooptischen Anordnungen aus mit einem Metall versehenem Kleber bestehen.
  3. 3. Koppelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyimidsubstrat mit Löchern versehen ist, deren Innenwand metallisiert und von denen eine Mündung mit einer Metallkugel zur Befestigung der elektrooptischen Anordnung verkleidet ist.
    030020/0623
    ORIGINAL INSPECTED
DE19792942875 1978-11-02 1979-10-24 Koppelvorrichtung zwischen optischen fasern und elektro-optischen elementen Withdrawn DE2942875A1 (de)

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