DE3741773A1

DE3741773A1 - Faseroptische durchfuehrung

Info

Publication number: DE3741773A1
Application number: DE19873741773
Authority: DE
Inventors: Joachim Guttmann; Edgar Weidel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-22
Anticipated expiration: 2007-12-11
Also published as: DE3741773C2

Description

Die Erfindung betrifft eine faseroptische Durchführung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf faserop tische Sende- und/oder Empfangselemente, bestehend aus einem elektrooptischen und/oder optoelektronischen Wand ler, z. B. einem Halbleiterlaser, einer lichtemittierenden Diode (LED) oder einer Photodiode, sowie einem dazu opti mal justiertem und befestigtem Lichtwellenleiter, z. B. einem Quarzglas Gradienten- oder Monomode-Lichtwellenlei ter. Derartige faseroptische Bauelemente sind in der optischen Nachrichtentechnik sowie bei der Herstellung optischer Sensoren anwendbar. Da die faseroptischen Sende- und/oder Empfangselemente vor störenden Umwelteinflüssen, z. B. Luftfeuchtigkeit und/oder korrodierende Gase, ge schützt werden sollten, ist es vorteilhaft, diese Bauteile in einem hermetisch dichtem Gehäuse anzuordnen, das her metisch dichte elektrische sowie faseroptische Durchfüh rungen besitzt. Diese sollten aus wirtschaftlichen Gründen außerdem eine möglichst hohe Langzeitstabilität besitzen.

Bei faseroptischen Durchführungen wurde vorgeschlagen, den Lichtwellenleiter innerhalb einer Durchgangsbohrung des (Gehäuse-)Körpers allein durch eine Klebeverbindung zu befestigen. Eine derartige Klebeverbindung, z. B. aus Epoxidharz, ist ungeeignet, da sie in nachteiliger Weise eine zu große Durchlässigkeit für Wasser besitzt.

Gemäß Fig. 1 wurde weiterhin vorgeschlagen, bei einem Lichtwellenleiter 1, bestehend aus einem lichtführenden (Quarzglas-)Kern, einen diesen umgebenden (Quarzglas-) Mantel sowie einer letzteren umgebenden (Kunststoff-) Schutzschicht 2, dem sogenannten "Primär-Coating", zunächst die Schutzschicht 2 auf einer Länge von einigen Zentime tern zu entfernen und den nun freiliegenden (Quarzglas-) Mantel mit einer lötbaren Metallisierung 3, z. B. aufgedampf tem Kupfer, zu umgeben. Der metallisierte Teil des Licht wellenleiters 1 wird anschließend durch eine Durchgangs bohrung eines Körpers 4, z. B. einem Röhrchen aus lötbarem Metall, gesteckt und mit dem Körper 4 verlötet, z. B. mit einem PbSn-Weichlot 5. Ein solches Dichtungsmittel hat den Nachteil, daß keine genügende Langzeitstabilität der Dich tung vorhanden ist, denn das Weichlot 5 verbindet sich beispielsweise nicht mit dem Endbereich 6 der (Kunststoff-) Schutzschicht 2, so daß über diesen Bereich in störender Weise Wasser an den Lichtwellenleiter 1 gelangen kann.

Die erwähnten Nachteile bei solchen Durchführungen beruhen auf dem extrem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffi zienten von Quarzglas von ungefähr 0,5 · 10^-6/°C. Die Materialien, welche den Lichtwellenleiter 1 umgeben, haben dagegen einen wesentlich größeren Ausdehnungskoeffizienten, so daß Temperaturschwankungen zu störenden Mikrorissen, in die z. B. Wasser eindringen kann, führen können.

Eine weiterhin vorgeschlagene Methode, nämlich sehr dünnes Molybdän-Blech an den Mantel des Lichtwellenleiters 1 anzuschmelzen, ist für die vorliegende Durchführung un brauchbar. Denn dieser Schmelzvorgang erfordert so hohe Temperaturen, die zu einer störenden Verformung des (Quarzglas-)Lichtwellenleiters 1 führen würden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße faseroptische Durchführung dahingehend zu verbessern, daß in kostengünstiger Weise eine hermetisch dichte sowie langzeitstabile Dichtung möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteil hafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß neben der hermetischen Abdichtung zusätzlich eine sehr zugfeste Verbindung zwischen dem Körper und dem Lichtwellenleiter möglich ist. Außerdem erfolgt eine sehr gute Abdichtung am Endbereich der (Kunststoff-)Schutzschicht, so daß dort ein Eindringen von störenden Substanzen, z. B. Wasser vermieden wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 näher er läutert. Diese zeigen schematisch dargestellte Längs schnitte durch die Ausführungsbeispiele.

Fig. 2 zeigt einen Körper 4, z. B. ein Rohr aus der derzeit unter dem Handelsnamen Vacon 11 (Fe54%, Ni28%, Co18%) erhältlichen Metallegierung. Das Rohr hat eine Länge von ungefähr 10 mm, einen Innendurchmesser von ungefähr 0,4 mm, sowie einen Außendurchmesser von ungefähr 0,8 mm. Ein Lichtwellenleiter 1, dessen Quarzglas-Mantel einen Außen durchmesser von ungefähr 125 µm besitzt und dessen Außen durchmesser für (Kunststoff-)Schutzschicht 2 ungefähr 220 µm beträgt, wird teilweise von der Schutzschicht 2 befreit und so in den Innenraum (Durchgangsbohrung) des Rohres gesteckt, daß ein Endbereich des Rohres sowie derjenige der Schutzschicht ungefähr übereinstimmen. Anschließend wird an dem anderen Endbereich des Rohres das zweite Dichtungsmittel 7 angeschmolzen. Dieses besteht z. B. aus Glas mit einem linearen thermischen Ausdehnungs koeffizienten, der im Bereich von 3 × 10^-6/°C bis 5 × 10^-6/°C liegt. Das zweite Dichtungsmittel 7 besitzt im erstarrtem Zustand in Richtung der Längsachse des Licht wellenleiters 1 eine Ausdehnung von ungefähr 1 mm. Dieses zweite Dichtungsmittel 7 bewirkt zwar in vorteilhafter Weise eine hermetische sowie langzeitstabile Abdichtung zwischen dem (Quarzglas-)Mantel des Lichtwellenleiters 1 und dem Körper 4 (Metallrohr), besitzt jedoch den Nachteil, daß keine ausreichend zugfeste Verbindung zwischen dem Licht wellenleiter 1 und dem Körper 4 vorhanden ist. Eine voll ständige Ausfüllung des Innenraums des Rohres ist nicht zweckmäßig, da dabei am Endbereich 6 der Schutzschicht 2 eine Temperatur entsteht, durch welche die Schutzschicht dort in störender Weise zerstört würde. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird der Innenraum des Rohres mit dem ersten Dichtungsmittel 5′, vorzugsweise einem Epoxid-Harz, gefüllt. Dieses bewirkt die gewünschten guten Verbindungen zwischen dem Körper 4, dem Lichtwellenleiter 1 sowie dessen Schutzschicht 2.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß das zweite Dichtungsmittel 7 in diesem Falle aus einem Hartlot besteht, das z. B. bei einer Temperatur von ungefähr 780°C schmilzt. Daher ist es erforderlich, den (Quarzglas-)Mantel des Licht wellenleiters 1 sowie die mit dem zweiten Dichtungsmittel 7 in Berührung kommenden (End-)Bereiche des Körpers 4 mit einer Metallisierung 3 zu versehen, welche eine möglichst gute Dichtung und/oder Haftung bewirkt. Als Material für den Körper 4 kann ein Rohr aus Vacon 11 mit den gleichen Abmes sungen wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 gewählt werden; alternativ kann auch ein Rohr mit gleichen Abmessungen aus Keramik, z. B. Al₂O₃, gewählt werden.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden die Ma terialien des Körpers 4 sowie des zweiten Dichtungsmittels 7 so gewählt, daß dieses sowie der Lichtwellenleiter 1 immer unter einer mechanischen Druckspannung stehen, wodurch insbesondere eine störende Rißbildung vermieden wird. Es ist vorteilhaft, für die Rohre (Fig. 2 und 3) eine Länge von mindestens 5 mm zu wählen, damit der End bereich 6 der Schutzschicht 2 nicht durch eine hohe ther mische Belastung zerstört wird, welche bei dem Herstellen des zweiten Dichtungsmittels 7 entsteht.

Derartige in Rohre gefaßte Lichtwellenleiter sind mecha nisch gut handhabbar, z. B. bei einem Justiervorgang in der Gehäusewand eines eingangs erwähnten Sende- und/oder Empfangsbausteins.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungs beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere an wendbar. Beispielsweise ist es möglich, als Körper 4 unmittelbar eine Gehäusewand zu wählen, in welche eine Durchgangsbohrung angebracht wird.

Claims

1. Faseroptische Durchführung, bestehend aus einem Körper, der mindestens eine Durchgangsbohrung enthält, sowie mindestens einen Lichtwellenleiter, welcher in der Durchgangsbohrung mittels eines erstarrten Dichtungsmittels befestigt und gegen den Körper abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß ein erstes Dichtungsmittel (5′), welches den Lichtwellenleiter (1) zuverlässig mit dem Körper (4) verbindet, vorhanden ist und
- daß zumindest an einem Ende der Durchgangsbohrung ein zweites Dichtungsmittel (7), das korrosionsbeständig sowie langzeitstabil ist und das den Lichtwellenlei ter (1) zuverlässig gegen den Körper (4) abdichtet, vorhanden ist.

2. Faseroptische Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dichtungsmittel (5′) ein organisches Klebemittel enthält oder als Weichlot ausge bildet ist.

3. Faseroptische Durchführung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Dich tungsmittel (7) aus einem Glas besteht.

4. Faseroptische Durchführung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Dichtungsmittel (7) aus einem Hartlot besteht.

5. Faseroptische Durchführung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (4) als Rohr ausgebildet ist.

6. Faseroptische Durchführung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Lichtwellenleiter (1) einen Quarzglasmantel besitzt, der an sich von einer Schutzschicht (2) ("Primär-Coating") umgeben ist,
- daß die Schutzschicht (2) im Bereich der Durchgangs bohrung entfernt ist derart, daß das Ende der Schutz schicht (2) im Bereich des einen Endes der Durchgangs bohrung liegt, und
- daß das Ende der Schutzschicht (2) von dem ersten Dichtungsmittel (5′) benetzt ist.

7. Faseroptische Durchführung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Lichtwellenleiter (1) einen Quarzglasmantel besitzt,
- daß der Körper (4) als Rohr ausgebildet ist,
- daß das zweite Dichtungsmittel (7) ein Hartlot ist, und
- daß im Bereich des zweiten Dichtungsmittels (7) der Quarzglasmantel des Lichtwellenleiters (1) sowie der Körper (4) metallisiert sind.