DE3716772A1

DE3716772A1 - Optoelektronische sende- und empfangsvorrichtung

Info

Publication number: DE3716772A1
Application number: DE19873716772
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Niewisch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-05-19
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1988-12-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optoelektrische Sende- und Empfangsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Für optische Übertragungsleitungen, bei denen ein einziger Lichtwellenleiter bidirektional genutzt wird, d.h. bei dem an einer Stelle des Lichtwellenleiters sowohl das gesendete Licht eingekoppelt als auch das zu empfangende Licht ausge koppelt wird, sind optische Koppler erforderlich, die die Ver bindung der jeweils voneinander getrennten Lichtquellen und Lichtempfänger mit dem gemeinsamen Lichtwellenleiter ermög lichen. Diese Verbindung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß eine Lichtquelle und ein Lichtempfänger mit voneinander getrennten Lichtwellenleitern an einen sogenannten y-Koppler angeschlossen werden, der die Verbindung mit dem bidirektional genutzten Lichtwellenleiter herstellt. Die Kopplung soll dabei so beschaffen sein, daß das von der Lichtquelle gesendete Licht mit möglichst wenig Verlust in den Lichtwellenleiter eintreten kann und daß das zurückkommende Licht mit möglichst großem Wirkungsgrad dem Lichtempfänger zugeführt wird. Aus diesen Gründen und aus Gründen der Miniaturisierung der für derartige Übertragungsleitungen erforderlichen Bauelemente ist es wün schenswert, die Ankopplung der optoelektronischen Bauelemente an den bidirektional genutzten Lichtwellenleiter möglichst auf kleinstem Raum durchzuführen.

Aus der britischen Offenlegungsschrift 20 11 610 ist eine miniaturisierte faseroptische Sende- und Empfangsvorrichtung bekannt, bei der zur Ankopplung des Lichtempfängers und der Lichtquelle an den bidirektional genutzten Lichtwellenleiter eine Lichtquelle und ein Lichtempfänger in einem gemeinsamen Gehäuse, das mit einem Ende des Lichtwellenleiters verbunden werden kann, angeordnet sind. Die Lichtquelle und der Licht empfänger sind gegenüber der Stirnfläche eines als Zwischen stück dienenden zylindrischen Lichtwellenleiters angeordnet. Dieser Lichtwellenleiter grenzt mit seiner anderen Stirnfläche an die Stirnfläche des bidirektional genutzten Lichtwellenlei ters. Die den optoelektronischen Bauelementen zugewandte Stirn fläche des Zwischenstückes bildet eine zusammenhängende Fläche, durch die sowohl das von der Lichtquelle gesendete Licht als auch das vom Lichtempfänger empfangene Licht hindurchtritt. Ein Teil des von der Lichtquelle gesendeten Lichtes wird an dieser Grenzfläche durch Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche ge streut bzw. reflektiert. Da der Lichtempfänger entweder direkt oder indirekt über einen kleinen Luftspalt an die gemeinsame Grenzfläche angekoppelt ist, gelangt dieses gestreute bzw. re flektierte Licht direkt in den Lichtempfänger und führen zu unbefriedigenden Übersprecheigenschaften.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine opto elektronische Sende- und Empfangsvorrichtung anzugeben, bei der sowohl eine miniaturisierte Bauweise als auch ein geringes Übersprechen von der Lichtquelle zum Lichtempfänger gewähr leistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnen den Merkmalen des Anspruchs 1. Durch die beiden konzentrisch angeordneten Lichtwellenleiter entsteht zwischen dem bi direktional genutzten Lichtwellenleiter und der Lichtquelle bzw. dem Lichtempfänger eine optische Zwischenstrecke. Diese Zwischenstrecke bewirkt eine Verringerung des optischen Über sprechens von der Lichtquelle auf den Lichtempfänger. Durch diese Maßnahme werden somit die Vorteile einer getrennten optischen Leitungsführung von der Lichtquelle und dem Licht empfänger zu einem Koppler, der die Verbindung zu einem bidirektionalen genutzten Lichtwellenleiter herstellt mit den Vorteilen eines miniaturisierten kompakten Bauelementes vereinigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle und der innere zylindrische Lichtwellenleiter von einer optisch undurchlässigen Schicht umgeben. Durch diese Maßnahme wird die optische Übersprechdämpfung weiter verbessert.

Das Gehäuse ist in einer vorteilhaften Ausführungsform derart gestaltet, daß es zugleich als Buchse für einen Lichtwellenlei ter-Stecker dient.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in deren

Fig. 1 eine optoelektronische Sende- und Empfangsvorrichtung gemäß der Erfindung im Schnitt schematisch veranschau licht ist. In

Fig. 2 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Er findung ebenfalls im Schnitt dargestellt.

Gemäß Fig. 1 enthält eine optoelektronische Sende- und Empfangsvorrichtung eine Lichtquelle 2 und einem Lichtempfän ger 4, die in einem gemeinsamen, beispielsweise zylindrischen Gehäuse 6 angeordnet sind. Das Gehäuse 6 ist mit einer Öffnung 61 versehen, in die das Ende eines Lichtwellenleiters 8, der beispielsweise mit einem optisch undurchlässigen, elastischen Mantel 22 versehen ist, eingesteckt werden kann. Die Licht quelle 2, beispielsweise eine LED, und der Lichtempfänger 4, beispielsweise eine Fotodiode, sind derart im Gehäuse 6 ange ordnet, daß ihre auf der Sende- bzw. Empfangsfläche senkrechten Symmetrieachsen mit der Mittelachse 7 des in das Gehäuse 6 mündenden Lichtwellenleiters 8 zusammenfallen. Die Lichtquelle 2 ist dabei zwischen dem Lichtempfänger 4 und dem Lichtwellen leiter 8 derart angeordnet, so daß ein Teil der Empfangsfläche des Lichtempfängers 4 von der Lichtquelle 2 abgedeckt wird. Der Lichtwellenleiter 8 ist ein bidirektional genutzter Lichtwellen leiter, der sowohl das von der Lichtquelle 2 gesendete Licht, als auch das vom Lichtempfänger 4 zu empfangende Licht trans portiert. Von der Lichtquelle 2 und dem Lichtempfänger 4 führen elektrische Zuführungen 3 bzw. 5 durch die Rückwand 62 des Ge häuses 6. Ein Teil der Empfangsfläche des Lichtempfängers 4 grenzt wenigstens mittelbar an eine Stirnfläche 12 eines hohl zylindrischen Lichtwellenleiters 10 an, der die Lichtquelle 2 an ihrem äußeren Umfang umgibt. Im Inneren des hohlzylin drischen Lichtwellenleiters 10 ist ein zylindrischer Lichtwellen leiter 14 angeordnet, dessen Stirnfläche 16 der Sendefläche der Lichtquelle 2 gegenüberliegt. Die von der Lichtquelle 2 und dem Lichtempfänger 4 abgewandten Stirnflächen 11 und 15 der Licht wellenleiter 10 bzw. 14 bilden eine gemeinsame Ebene. Die Licht wellenleiter 10 und 14 sind koaxial zueinander angeordnet und ihre Mittelachsen fallen mit der Mittelachse 7 des Lichtwellen leiters 8 zusammen. Die Lichtwellenleiter 10 und 14 stellen eine optische Zwischenstrecke zwischen dem Lichtwellenleiter 8 und der Lichtquelle 2 bzw. dem Lichtempfänger 4 dar. Diese optische Zwischenstrecke bewirkt eine vorteilhafte Verringerung des Übersprechens von der Lichtquelle 2 auf den Lichtempfänger 4. Die Empfangsfläche des Lichtempfängers 4 hat in einer vor teilhaften Ausführungsform eine kreisförmige Gestalt, deren Außendurchmesser dem Außendurchmesser des hohlzylindrischen Lichtwellenleiters 10 entspricht. Durch Variation des inneren Durchmessers des hohlzylindrischen Lichtwellenleiters 10 kann der Anteil des in den Lichtwellenleiter 8 gesendeten Lichtes gegenüber dem Anteil des vom Lichtempfänger 4 empfangenen Lichtes problemlos den gewünschten Verhältnissen angepaßt werden.

Die Lichtwellenleiter 8, 10 und 14 bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Polymethylmethacrylat PMMA. Der Lichtwellenleiter 8 hat beispielsweise einen Innen durchmesser von 1 mm.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist außerdem zwischen dem zylindrischen Lichtwellenleiter 14 und dem hohlzylindrischen Lichtwellenleiter 10 eine optisch undurchlässige Schicht 18 an geordnet, die im Beispiel der Figur die Lichtquelle 2 um schließt. Durch diese Maßnahme wird ein direktes Übersprechen von der Lichtquelle 2 auf den Lichtempfänger 4 verhindert.

Das Gehäuse 6 ist im Beispiel der Figur an seiner Innenfläche in der Nähe der Öffnung 61 mit einer ringförmigen Wulst 63 ver sehen. Durch diese Wulst 63 wird der mit einem elastischen Mantel 22 versehener Lichtwellenleiter 8 beim Einstecken in das Gehäuse 6 rutschsicher verklemmt. Das Gehäuse 6 kann jedoch auch als Buchse gestaltet sein, die zum Herstellen einer Steck verbindung mit bekannten Steckern für Lichtleiterkabel geeignet ist.

Entsprechend Fig. 2 ist ein Lichtempfänger 42 mit einer ringförmigen Empfangsfläche vorgesehen, der in seinem zentralen Bereich eine Bohrung hat, in der eine Lichtquelle 2 derart an geordnet ist, daß die Empfangsfläche des Lichtempfängers 42 und die Sendefläche der Lichtquelle 2 wenigstens annähernd in einer gemeinsamen Ebene liegen. In der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Figur hat der Lichtempfänger 42 die Gestalt eines Hohlzylinders. Durch diese Gestaltung kann die Empfangsfläche des Lichtempfängers 42 besser genutzt werden, da zwischen ihr und dem hohlzylindrischen Lichtwellenleiter 10 keine störenden elektrischen Zuführungen zur Lichtquelle 2 verlaufen müssen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist außerdem zur optischen Abschirmung eine optisch undurchlässige Schicht vor gesehen, die sich bis zur Rückwand 62 des Gehäuses 6 erstreckt.

Claims

1. Optoelektronische Sende- und Empfangsvorrichtung für einen Lichtwellenleiter (8) mit einer Lichtquelle (2) und einem Lichtempfänger (4), bei dem die Lichtquelle (2) und der Lichtempfänger (4) in einem gemeinsamen Gehäuse (6) ange ordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Lichtempfänger (4) ist an eine Stirnfläche (12) eines hohlzylindrischen Lichtwellenleiters (10) optisch gekoppelt,
b) die Lichtquelle (2) ist an eine Stirnfläche (16) eines zylindrischen Lichtwellenleiters (14) optisch gekoppelt,
c) der zylindrische Lichtwellenleiter (14) ist koaxial zum hohlzylindrischen Lichtwellenleiter (10) angeordnet,
d) die von der Lichtquelle (2) und dem Lichtempfänger (4) abgewandten Stirnflächen (11 und 15) der Lichtwellenleiter bilden eine gemeinsame Ebene.

2. Optoelektronische Sende- und Empfangsvorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zylindrischen und dem hohlzylindrischen Licht wellenleiter (10 bzw. 14) eine optisch undurchlässige Schicht (18) vorgesehen ist.

3. Optoelektronische Sende- und Empfangsvorrichtung nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die optisch undurchlässige Schicht (18) bis zur Lichtquelle (2) erstreckt und diese wenigstens teilweise um schließt.

4. Optoelektronische Sende- und Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , gekennzeichnet durch einen Lichtempfänger (4) mit einer ringförmigen Empfangs fläche.

5. Optoelektronische Sende- und Empfangsvorrichtung nach An spruch 4, gekennzeichnet durch einen hohl zylindrischen Lichtempfänger (42).

6. Optoelektronische Sende- und Empfangsvorrichtung nach An spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs- und Sendefläche des Lichtempfängers (42) bzw. der Lichtquelle (2) in einer gemeinsamen Ebene liegen.

7. Optoelektronische Sende- und Empfangsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (6), das zugleich als Buchse für einen Lichtwellen leiter-Stecker dient.