DE3232508A1

DE3232508A1 - Anordnung zur ermittlung der intensitaet der lichtausstrahlung einer lichtemittierenden diode

Info

Publication number: DE3232508A1
Application number: DE19823232508
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Ing. 8000 München Pichlmayer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-09-01
Filing date: 1982-09-01
Publication date: 1984-03-01
Also published as: DE3249927C2; DE3232508C2

Description

Anordnung zur Ermittlung der Intensität der Lichtausstrah-
lung einer lichtemittierenden Diode Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Ermittlung der Intensität der Lichtausstrahlung einer lichtemittierenden Diode, vorzugsweise einer Infrarotdiode, an die ein als Glasfaser ausgebildeter Lichtwellenleiter angekoppelt ist, mit einem lichtelektrischen Wandler, der mit einem Teil des in der lichtemittierenden Diode erzeugten Lichts beaufschlagbar ist.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits aus der DE-AS 22 18 431 bekannt.
Bei der bekannten Anordnung handelt es sich um eine Schaltungsanordnung zur Kompensation des nichtlinearen Zusammenhanges zwischen angelegter Spannung und Lichtausstrahlung bei Lumineszenzdioden. Bei einer Ausführungsform ist ein halbdurchlässiger Spiegel vorgesehen, der nur einen Teil der von der Lumineszenzdiode ausgestrahlten Lichtstrahlung durchläßt und einen anderen Teil in eine andere Lichtrichtung ablenkt. Der nicht abgelenkte Teil des Lichts trifft einen lichtelektrischen Wandler, gebildet durch einen Fototransistor.
Durch die Zuführung eines Teils der von der Lumineszenzdiode abgegebenen Lichtstrahlung über einen lichtelektrischen Wandler mit linearer Kennlinie an den eine Gegenkopplung bewirkenden Eingang des Operationsverstärkers wird die durch die nichtlineare Kennlinie der Lumineszenzdiode hervorgerufene Verzerrung des Lichtsignals praktisch aufgehoben.
Bei einer anderen Ausführungsform der bekannten Anordnung wird anstelle des halbdurchlässigen Spiegels ein Lichtleiterbündel verwendet, dessen einer Strang eine Lichtverbindung zwischen der Lumineszenzdiode und dem Fototransistor herstellt und dessen anderer Strang zur Fortleitung der Nutzstrahlung dient.
Weiterhin ist aus der US-PS 4 181 901 eine Anordnung zur Regelung der Ausgangsleistung eines Halbleiterlasers bekann, bei der das emittierte Licht an einen Lichtwellenleiter abgegeben wird. In dem Lichtwellenleiter ist eine für die zu übertragenden Lichtfrequenzen transparente Dünnfilm-Fotodiode angeordnet, die als lichtelektrischer Wandler für einen Teil des in der Laserdiode erzeugten Lichts vorgesehen ist. Mit Hilfe des lichtelektrischen Wandlers wird ein Kriterium für die optische Sendeleistung des optischen Senders gewonnen, das zur Regelung der optischen Sendeleistung dient.
Bei den bekannten Anordnungen wird mit Hilfe eines Strahlteilers ein Teil der optischen Ausgangsleistung vom Signalweg abgezweigt. Dieser ausgekoppelte Strahl, detektiert durch einen lichtelektrischen Wandler, dient als Kriterium für die optische Ausgangsleistung des Senders.
Naturgemäß geht durch Zwischenschaltung eines Strahlteilers Energie verloren, die dann dem Signalweg fehlt. Ferner erfordert ein Strahlteiler einen nicht zu vernachlässigenden feinmechanischen Aufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zur Ermittlung der Intensität der Lichtausstrahlung einer lichtemittierenden Diode derart auszubilden, daß sie ohne einen Strahlteiler, der einen Teil der optischen Ausgangsleistung vom Signalweg abzweigt, auskommt. Insbesondere soll bei einer optischen Übertragungseinrichtung die Überwachung der optischen Ausgangsleistung eines Senders auf eindeutige Weise und dabei ohne nachteilige Auswirkung auf die Übertragung der Nachrichtensignale er- möglicht werden.
Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet, daß der lichtelektrische Wandler im Bereich des von der lichtemittierenden Diode emittierten Streulicht angeordnet ist.
Auf diese Weise wird das bei der Ankopplung der Glasfaser an die Sendediode unvermeidbar austretende Streulicht mit einem lichtelektrischen Wandler aufgefangen. Das dabei gewonnene Signal kann zur Linearisierung des optischen Senders oder zur Regelung der Ausgangsleistung dienen. Insbesondere läßt sich die Anordnung zur Überwachung des betreffenden Übertragungssystems und zur Alarmierung bei Abfall des optischen Sendepegels unter einen vorgegebenen Grenzwert verwenden.
Dabei ergibt sich der Vorteil, daß die in den Lichtwellenleiter eingekoppelte optische Sendeleistung voll und ganz für die Nachrichtenübertragung zur Verfügung steht, so daß sich eine besonders große Reichweite und/oder besonders günstige Verhältnisse hinsichtlich des Empfangspegels ergeben. Bei der bevorzugten Verwendung der Anordnung in einer Überwachungseinrichtung ergibt sich der besondere Vorteil, daß bei Ausfall einer lichtemittierenden Diode ein Alarm ausgelöst werden kann, ohne daß dies auf Kosten der optischen Übertragungsleistung geht. Bei hochwertigen Übertragungssystemen mit mehreren lichtemittierenden Dioden im Verlauf der Übertragungsstrecke können diese Alarme dann in bekannter Weise zentral ausgewertet werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestell- ten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figuren zeigen Anordnungen zur Ermittlung der Intensität der Lichtausstrahlung einer mit einer Glasfaser gekoppelten lichtemittierenden Diode mit Hilfe eines lichtelektrischen Wandlers, gebildet durch eine Fotodiode. tm einzelnen zeigen Fig. 1 eine Anordnung mit einer Fotodiode neben der Glasfaser, Fig. 2 eine Anordnung mit einer durchbohrten Fotodiode, wobei die Glasfaser durch die Bohrung der Fotodiode hindurchgeführt ist, Fig. 3 eine Anordnung mit einer Fotodiode, die das Streulicht der Sendediode über ein Prisma erhält, Fig. 4 eine Anordnung mit einer Fotodiode, die das Streulicht der Sendediode über einen Spiegel erhält und Fig. 5 eine Anordnung mit einer Fotodiode, die in die Sendediode integriert ist.
Bei der Anordnung nach Fig.1 ist die Sendediode 1,die eine, insbesondere durch eine Infrarotdiode gebildete lichtemittierende Diode bzw. LED ist, mittels der Haltevorrichtung 5 gehaltert. An die das Licht emittierende Stirnseite der Sendediode 1 ist die Glasfaser 3 optisch angekoppelt. Die Glasfaser 3 ist mittels der zweiten Haltevorrichtung gehaltert.
Bei der optischen Ankopplung der Glasfaser ist es unvermeidlich, daß die Sendediode 1 Streulicht 4 an die Umgebung der Glasfaser 3 abgibt. Ein Teil dieses Streulichts 4 wird von der Fotodiode 21 empfangen, die neben der Glasfaser 3 derart angeordnet ist, daß ihre optisch wirksame Seite der Sendediode 1 zugewandt ist. Die Fotodiode 21 ist auf der zweiten Halterung 6 durch eine Klebeverbindung befestigt, und zwar auf der der Halterung 1 zugewandten Seite.
Die beiden Halterungen 51 und 6 sind - was in der Figur nicht näher dargestellt ist - fest miteinander verbunden.
Diese feste Verbindung kann dadurch vorgenommen sein, daß die Halterungen auf einem gemeinsamen Träger fest angebracht sind oder daß die beiden Halterungen Bestandteil ein und desselben Trägerelementes sind.
Die Halterung der Diode und die Ankopplung der Glasfaser an die Sendediode kann dabei in bekannter Weise erfolgen, beispielsweise entsprechend der DE-OS 30 10 820.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ist die Fotodiode mit einem Loch versehen, das sich von der optisch wirksamen Seite der Fotodiode 22 zu der gegenüberliegenden Seite der Fotodiode erstreckt, mit der die Fotodiode 22 auf der zweiten Halterung 6 mittels einer Klebeverbindung fixiert ist. Durch das Loch 20 der Fotodiode 22 ist die Glasfaser 3 hindurchgeführt, so daß sich die Fotodiode-22 in zentraler Lage vor der optisch aktiven Seite der Sendediode 1 befindet.
Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung hat den Vorteil, daß das von der Sendediode 1 ausgesandte Streulicht von der Fotodiode 22 weitestgehend erfaßt wird. Zweckmäßigerweise wird der Abstand zwischen Sendediode 1 und Fotodiode 22 derart gering gewählt, daß das Streulicht 4 von der Fotodiode 22 möglichst vollständig erfaßt wird.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung erhält die Fotodiode 23 das Streulicht über das Prisma 7. Das Prisma 7 ist mit einem Loch 70 versehen, durch das die Glasfaser 3 hindurchgeführt ist. Das Prisma ist mit einer Stirl,lache parallel zur Stirnfläche der Sendediode 1 und mit geringem Abstand bzw. unmittelbar vor der Fotodiode 1 angeordnet.
In diese Stirnfläche des Prismas 7 dringt dasb- eulicht 43 ein und wird derart abgelenkt, daß es aus einer zweiten ebenen Fläche, die senkrecht zur Stirnfläche angeordnet ist, mit parallelen Strahlen austritt.
Die Fotodiode 23 ist derart angeordnet, daß ihre optisch aktive Seite der zweiten Fläche des Prismas 7 unmittelbar gegenüberliegt; insbesondere sind Prisma 7 und Fotodiode 23 mittels einer lichtdurchlässigen Klebeverbindung miteinander verbunden.
Die Halterung 53 ist als Winkelstück ausgebildet. In eine Ausnehmung des einen Schenkels des Winkelstücks ist die Sendediode eingesetzt. Der andere Schenkel trägt die Fotodiode 23. Auf die optisch wirksame Seite der Fotodiode 23 ist das Prisma 7 mit seiner zweiten Fläche aufgesetzt.
Die Befestigung des Prismas 7 wird insbesondere dadurch vorgenommen, daß es mit Hilfe eines lichtdurchlässigen Klebers auf der Fotodiode fixiert wird. Eine andere Möglichkeit der Halterung des Prismas 7 besteht darin, daß das Prisma mit Hilfe einer in der Figur nicht dargestellten dritten Haltevorrichtung auf der ersten Haltevorrichtung 53 befestigt ist.
Bei den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Anordnungen kann man im Hinblick auf eine möglichst weitgehende Erfassung des Streulichts die Fotodiode 22 oder das Prisma 7 der Sendediode 1 unmittelbar benachbart anordnen, vorzugsweise dadurch, daß die Fotodiode 22 bzw. das Prisma 7 durch eine Klebeverbindung unmittelbar auf der Sendediode 1 befestigt wird.
Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung stimmt mit der nach Fig. 3 weitgehend überein. Abweichend von Fig. 3 ist anstelle des Prismas 7 der Spiegel 8 vorgesehen. Dieser Spiegel 8 ist mit einem Loch 80 verstehen, durch das die Glasfaser 3 hindurchgeführt ist. Der Spiegel ist gegen über der optisch aktiven Seite der Sendediode 1 in derart geneigter Lage angeordnet, daß die Spiegelfläche und die Lichtaustrittsfläche der Sendediode 1 einen Winkel von etwa 450 einschließen.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Halbleiteranordnung ist die Fotodiode 25 in die Sendediode 15 integriert, d.h. zusammen mit der Sendediode 15 als einstückige Halbleiteranordnung ausgebildet. Die Sendediode 15 trägt an ihrer optisch aktiven Stirnseite die Fotodiode 25, die mit einer zentralen Öffnung zur Durchführung des Lichtwellenleiters 3 versehen ist. Die Halbleiteranordnung 15, 5 läßt sich in der bei der Herstellung von integrierten Schaltungen üblichen Technik herstellen. Nach der Herstellung der aus Sende-und Fotodiode bestehenden Halbleiteranordnung wird in der Mitte der Fotodiode eine Ausnehmung angebracht, die gerade so groß ist, daß die Glasfaser durch die Fotodiode hindurch zur Stirnseite der Sendediode geführt werden kann.
An die Fotodiode läßt sich eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Sendeleistung der Sendediode anschließen. Die Überwachungseinrichtung besteht zweckmäßigerweise aus der Kettenschaltung eines Verstärkers, einem Grenzwertdiskriminator und einer Anzeigevorrichtung. Bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes einer Spannung oder eines Stromes wird das Anzeigeelement aktiv bzw. wird der Alarm ausgelöst, mit dem der Senderausfall gemeldet wird.
7 Patentansprüche 5 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche Anordnung zur Ermittlung der Intensität der Lichtausstrahlung einer lichtemittierenden Diode (1), vorzugsweise einer Infrarotdiode, an die ein als Glasfaser (3) ausgebildeter Lichtwellenleiter (3) angekoppelt ist, mit einem lichtelektrischen Wandler, der mit einem Teil des in der lichtemittierenden Diode (1) erzeugten Lichts beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Wandler im Bereich des von der lichtemittierenden Diode (1) emittierten Streulichts angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Wandler als eine mit einem Loch (20) versehene Fotodiode (22) ausgebildet ist und daß der Lichtwellenleiter (3) durch das Loch der Fotodiode (22) hindurchgeführt ist und daß die Fotodiode (22) zentral vor der lichtemittierenden Diode angeordnet ist (Fig.2).
3. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der lichtemittierenden Diode (1) und einer den lichtelektrischen Wandler bildenden Fotodiode (23) ein mit einem Loch (70) versehenes Prisma (43) angeordnet ist und daß die Glasfaser durch das Loch des Prismas (43) hindurchgeführt ist (Fig. 3).
4. Anordnung nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der lichtemittierenden Diode (1) und einer den lichtelektrischen Wandler bildenden Fotodiode (23) ein mit einem Loch (80) versehener Spiegel (8) angeordnet ist und daß die Glasfaser durch ein Loch des Spiegels (8) geführt ist (Fig. 3).
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Wandler der lichtemittierenden Diode, insbesondere mit Hilfe einer lichtdurchlässigen Klebeverbindung zwischen lichtemittierender Diode und lichtelektrischem Wandler, unmittelbar benachbart angeordnet ist.
6, Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma der lichtemittierenden Diode, insbesondere mit Hilfe einer lichtdurchlässigen Klebeverbindung zwischen lichtemittierender Diode und Prisma, unmittelbar benachbart angeordnet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Wandler (25) in die lichtemittierende Diode (15) integriert ist.