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DE3809396A1 - Optical transmission and reception module - Google Patents

Optical transmission and reception module

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DE3809396A1
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DE
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Patent type
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optical
substrate
opto
transmission
reception
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Withdrawn
Application number
DE19883809396
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German (de)
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Joachim Dr Bialas
Ewald Dipl Ing Hoermann
Rudolf Dr Keil
Gisela Schmidt-Sodingen
Jan Dipl Ing Smola
Karl-August Dr Steinhauser
Elmar Dipl Phys Westhauser
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Siemens AG
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Abstract

In view of an easier producibility, a description is given of optical transmission and/or reception modules whose individual optical, opto-electrical and electro-optical components are directly arranged on a silicon substrate. For this purpose, the silicon substrate contains, starting from an edge, a V-shaped groove for receiving an end piece (terminal piece) of an optical fibre, and a spherical lens is arranged in a widening of the groove directly in front of an opto-electrical or electro-optical component. The photodiodes and laser diodes, which are used as opto-electrical and electro-optical components, are fastened, with the optically effective surface facing downwards, on the substrate by means of a reflective edge which seals the groove. When a small wavelength-selective filter plate is used a combined transmission and reception module can also be set up on a silicon substrate. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sende- und/oder Empfangs modul entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an optical transmitting and / or receiving module according to the preamble of claim 1.

Optische Sende- und optische Empfangsmodule sowie kombinierte optische Sende/ Empfangsmodule sind in den Endstellen von Nachrichtenübertragungssystemen über Lichtwellenleiter-Fasern angeordnet. Optical transmitter and optical receiver modules and combined optical transmitter / receiver modules are arranged in the terminal stations of communication systems on optical waveguide fibers. Diese Module werden derzeit mikromechanisch aus einzelnen Subeinheiten aufgebaut, die Subeinheiten enthalten dabei jeweils eine optische, optoelektrische, elektrische oder elektrooptische Komponente, wie z. These modules are currently being built micromachined from individual subunits, the subunits in each case contain an optical, optoelectrical, electrical or electro-optical component such. B. eine Laserdiode, eine Linse, eine Faser oder einen Halbleiterchip. As a laser diode, a lens, a fiber or a semiconductor chip. Diese Komponenten sind dabei jeweils mikromechanisch auf einem eigenen Zwischen träger befestigt und werden dann, zueinander positioniert, in einem Modulgehäuse fixiert. These components are each micro-mechanically fixed carrier on its own intermediate, and are then positioned to each other, fixed in a module housing. Dies erfordert viele Einzelteile und damit viele Aufbau- und Justageschritte sowie ein relativ großes Gehäuse. This requires a lot of items and many assembly and adjustment steps and a relatively large case. Außerdem ist durch die Größe der Module eine Reihe von Maßnahmen erforderlich, um eine Dejustierung der Koppeloptik bei thermischer Ausdehnung zu minimieren. In addition, a number of measures required by the size of the modules, in order to minimize misalignment of the coupling optics in thermal expansion.

Die Aufgabe bei der vorliegenden Erfindung besteht also darin, optische Sende- und/oder Empfangsmodule der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß diese - auch im Hinblick auf eine Massenfertigung - bei vergleichsweise kleinen Abmessungen leicht herstellbar sind. The object with the present invention is therefore to further optical transmitter and / or receiver modules of the type mentioned above so that these - are easy to manufacture at comparatively small dimensions - also in terms of mass production.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch optische Sende- und/oder Empfangsmodule der eingangs erwähnten Art gelöst, die durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 enthaltenen Maßnahmen weitergebildet sind. According to the invention the object is achieved by optical transmission and / or receive modules of the type mentioned above, which are further developed by the features contained in the characterizing part of claim 1. measures. Von besonderem Vorteil beim erfindungsge mäßen Aufbau ist die gute Wärmeleitfähigkeit des als Substrat material verwendeten Siliziums, durch die der Aufbau von aktiven Komponenten mit größerer Leistungsaufnahme, wie z. Of particular advantage in erfindungsge MAESSEN structure is the good thermal conductivity of the silicon material used as the substrate, by which the structure of the active components with greater power consumption, such. B. von Laser dioden ermöglicht wird. B. enables diode laser. Weiterhin kann durch Vorzugsätzen, also Ätzen mit einem hinsichtlich der Kristallebenen unterschiedlich aktivem Ätzmittel, hohe Fertigungsgenauigkeit für das einkristal line Siliziumsubstrat erreicht werden. Furthermore, etching manufacturing precision for the einkristal line silicon substrate may preferential rates, so with respect to the crystal planes of different active etchant be reached. In den Patentansprüchen 2-6 sind optische Sende- und/oder Empfangsmodule beschrieben, die im Hinblick auf eine leichte Herstellbarkeit entwickelte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen optischen Sende- oder Empfangsmoduls darstellen. In the claims 2-6 optical transmitter and / or receiver modules are described, which represent developed with a view to ease of production developments of the optical transmitting or receiving module of the invention.

Die Erfindung soll in folgendem mittels in der Zeichnung darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail in the following by means Darge in the drawing imputed embodiments. Dabei zeigt Here shows

Fig. 1 einen Sendemodulteil in der Aufsicht und Fig. 1 is a transmission module part in the supervision and

Fig. 2 den Sendemodulteil nach Fig. 1 mit einem Gehäuseteil in einer schematischen Darstellung, Fig. 2 shows the transmitter module portion of FIG. 1 with a housing part, in a schematic representation,

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Sendemodulteils in Verbindung mit dem für den Lasersender benötigten Treiberverstärker, Fig. 3 is a schematic representation of a transmission module part in association with the required for the laser transmitter driver amplifier,

Fig. 4 einen Empfangsmodulteil mit PIN-Fotodiode und integrier tem Foto-Stromverstärker und Fig. 4 shows a receiver module supply with PIN photodiode and inte tem photo-current amplifier and

Fig. 5 ein kombiniertes Sende-Empfangsmodulteil für Breitband anwendung mit einem wellenlängenselektivem Filterplätt chen zur Kanaltrennung. Fig. 5, a combined transmitting-receiving module part for broadband applications having a wavelength selective Filterplätt chen for channel separation.

Die Fig. 1 zeigt einen Sendemodulteil mit einer Laserdiode LD in Hybrid-integrierter Bauweise auf einem in (100)-Richtung geschnittenen einkristallinen Siliziumsubstrat SIS , dieser Sen demodulteil kann durch Einbau in ein Gehäuse zu einem Sendemo dul komplettiert werden. Fig. 1 shows a transmitter module part with a laser diode LD in hybrid integrated form on a cut in (100) direction monocrystalline silicon substrate SIS, this Sen demodulteil can be completed dul by incorporation into a housing to a Sendemo. An das Siliziumsubstrat SIS schließt sich nach rechts die LWL-Faser an, die zur Zugentlastung ein Stück in einer Metallkapillare MK eingeklebt ist. To the silicon substrate, the SIS Optical fiber joins to the right, which is glued a piece in a metal capillary MK for strain relief. Die Licht wellenleiter-Faser LWL-F ist dabei innerhalb der Metallkapil lare auf einer bestimmten Länge mittels einer Glaslot-Kapil lare GK eingeglast, an die sich ein Kunststoffüberzug, das sogenannte Faser-Coating anschließt. The optical waveguide fiber optical fiber F is within the Metallkapil lare over a certain length by means of a glass solder Kapil lare eingeglast GK, to which a plastic coating, the so-called fiber-coating followed. Außerdem ist die Metall kapillare an der Stirnseite an das Siliziumsubstrat angeglast. In addition, the metal capillary on the front side of the silicon substrate angeglast. Innerhalb des Sendemodulteils ist das freigelegte Endstück SMF der Lichtwellenleiterfaser in einer geätzten V-förmigen Nut N geführt, die von einer schrägen Kante des Siliziumsubstrates SIS bis zu einer vor der Laserdiode angeordneten Nutverbreite rung NB reicht, in der zur Fokussierung eine erste Kugellinse KL 1 angeordnet ist. Within the transmitter module part, the exposed end SMF is guided, the optical waveguide fiber in an etched V-shaped groove N, up to a arranged in front of the laser diode Nutverbreite tion of an inclined edge of the silicon substrate SIS NB ranges in which for focusing a first ball lens KL 1 arranged is.

Im Anschluß an die Nutverbreiterung NB ist die Nut in verengter Form bis zu einer ersten Substratteilfläche geführt, auf der sich die Laserdiode LD befindet und von da in verbreiterter Form bis zu einer zweiten Substratteilfläche, über der sich eine Monitor-Fotodiode MD befindet. Following the Nutverbreiterung NB the groove is guided in constricted form to a first substrate surface portion on which the laser diode LD is located, and from there in a widened shape to a second substrate part surface, over which a monitor photodiode MD is located. Die Laserdiode LD ist mit dem Laserkanal nach unten auf der ersten Substratteilfläche an geordnet, die Monitor-Fotodiode MD erhält einen Teil des er zeugten Laserlichts über den hinteren Laserspiegel. The laser diode LD is arranged with the laser channel down on the first substrate surface portion on which the monitor photodiode receives a portion of the MD he testified laser light over the rear laser mirror. Die Moni tor-Fotodiode MD ist über einer rechtwinklig zur Nut angeord neten verspiegelten Kante mit der optisch wirksamen Oberfläche nach unten angeordnet. The Moni tor photodiode MD is disposed above a right angle to the groove angeord Neten mirrored edge with the optically effective surface down. Zur Befestigung der Laserdiode LD sowie der Monitor-Fotodiode MD sind auf der ersten und der zweiten Substratteilfläche goldhaltige Metallschichten angeordnet, das Faserendstück SMF sowie die erste Kugellinse KL 1 sind mittels Glaslot auf dem Siliziumsubstrat befestigt. For attachment of the laser diode LD and the monitor photodiode MD gold-containing metal layers are disposed on the first and second substrate part surface, the fiber end SMF and the first ball lens KL 1 are fixed on the silicon substrate by means of glass solder. Die notwendige Glaslotfläche ist dabei durch maskiertes Aufbringen erzeugt, eine entsprechende Struktur kann aber auch durch Ätzen nach einem ganzflächigen Auftrag erzeugt werden. The necessary Glaslotfläche is produced by masked deposition, but a corresponding structure can also be created by etching after a whole-surface application. Das Siliziumsub strat SIS nimmt eine Fläche von wenigen mm 2 ein, die Anordnung der Komponenten erfolgt auf einer Oberflächenseite während die andere Oberflächenseite zur Kontaktierung metallisiert ist. The Siliziumsub strat SIS covers an area of a few mm 2, the arrangement of the components is carried on one surface side while the other surface side metallized for contacting is. Die Oberlächenseiten stimmen mit der (100)-Ebene des Siliziumein kristalls überein. The Oberlächenseiten agree with the (100) plane of the crystal Siliziumein match.

In der Fig. 2 ist der Sendemodulteil nach Fig. 1 in einem geöffneten Modulgehäuse G dargestellt. In FIG. 2, the transmitter module portion of FIG. 1 is shown in an open module housing G. Die Metallkapillare MK mit der Lichtwellenleiter-Faser ist in einer Gehäusewandung an der Stelle montiert, an der im Gehäuseinneren die V-förmige Nut N auf dem Siliziumsubstrat SIS beginnt. The metal capillary MK with the optical waveguide fiber is mounted in a housing wall at the point where the V-shaped groove N starts at the inside of the housing on the silicon substrate SIS. Erkennbar sind im An schluß an die Nut N die erste Kugellinse KL 1 , die Laserdiode LD und die Monitor-Fotodiode MD . Are recognizable in the con nection of the groove N, the first ball lens KL 1, the laser diode LD and the monitor photodiode MD. Weiterhin sind die Anschluß pins AP erkennbar, die das isolierende Gehäuse G durchdringen und zur Stromzuführung dienen, außerdem ist mit dem Gehäuse boden ein Kühlflansch KF zur Wärmeabführung verbunden. Furthermore, the terminal pins AP can be identified, which penetrate the insulating housing and G are used for power supply, is also connected to the housing bottom a cooling flange KF connected for heat dissipation.

Die Herstellung der Anordnung nach Fig. 2 erfolgt in der Weise, daß von einer großflächigen einkristallinen Siliziumscheibe ausgegangen wird, in die durch Vorzugsätzen, also Ätzen mit einem hinsichtlich der Kristallrichtungen unterschiedlich aktivem Ätzmittel, eine Vielzahl von Nutstrukturen eingebracht sind. The production of the arrangement according to Fig. 2 takes place in such a way that it is assumed that a large-area single-crystal silicon wafer, are introduced into the through preferential etching, that is etching with a respect to the crystallographic directions different active etchant, a plurality of groove structures. Danach erfolgt das Aufbringen der Metallschichten für die elektrische Verbindung der Laserdiode und der Monitor-Fotodiode und das Aufbringen der zur Befestigung der Kugellinsen und der Faserendstücke erforderlichen Glaslotschichten. Thereafter, the application of the metal layers for electrically connecting the laser diode and the monitor photodiode, and applying the required for fixing the ball lens and the fiber stub glass solder layers takes place. Im Anschluß da ran wird die Siliziumscheibe in einzelne Streifen getrennt, die jeweils eine Reihe Siliziumsubstrate SIS umfassen. Following ran as the silicon wafer is separated into individual strips, each comprising a number of silicon substrates SIS. Auf diese Siliziumsubstrate werden die Kugellinsen und die Faserendstücke eingeglast. In this silicon substrates, the ball lens and the fiber stub are eingeglast. Danach erfolgt das Vereinzeln der Siliziumsubstrate und der Einbau in ein Gehäuse G , sowie die Verbindung zwischen den Anschlußpins AP und den auf dem Siliziumsubstrat befindli chen Metallschichten. Thereafter, the dicing of the silicon substrates and the installation in a housing G, as well as the connection between the terminal pins and the AP on the silicon substrate befindli chen metal layers. Anschließend daran erfolgt das Justieren und Einbauen der Monitor-Fotodiode, der Laserdiode sowie ein abschließendes Einbrennen. Following this, adjusting and installing the monitor photodiode, the laser diode and a final baking takes place. Nach einer optischen und elektri schen Prüfung des nunmehr funktionsfähigen Laser-Sende-Moduls wird dieser verschlossen und steht für weitere Prüfung und Messungen zur Verfügung. By an optical and electrical rule examination of the now functional laser transmitting module that is sealed and available for further testing and measurements.

Im Hinblick auf eine möglichst große Lichteinkoppelung in die Lichtwellenleiter-Faser ist die Laserdiode LD möglichst genau zu justieren. With a view to the greatest possible light into the optical waveguide fiber, the laser diode LD to be adjusted as precisely as possible. Eine erste Möglichkeit zur Laserjustierung be steht dabei im inversen Betrieb der Laserdiode als Fotodiode unter Einkopplung einer zusätzlichen Lichtquelle über das End stück SMF und Einjustierung auf maximalen Fotostrom. A first possibility for laser alignment be stands in the inverse operation of the laser diode as a photo diode with coupling of an additional light source via the end piece of SMF and Einjustierung to the maximum photocurrent. Dieses Ver fahren funktioniert besonders gut bei Laserdioden mit guter seitlicher Wellenführung, wie z. Ver drive this works especially well in laser diodes with good lateral wave guidance such. B. bei BH-Laserdioden, von Nachteil ist jedoch die Notwendigkeit eines elektrischen An schlusses an die Laserdiode. However, as with BH-laser diode, a disadvantage is the need of an electrical circuit to the laser diode. Eine weitere Möglichkeit der Laserjustierung besteht darin, daß z. Another way of laser alignment is that z. B. mittels einer Fernseh kamera die Nahfeldverteilung des Lichtes am rückwärtigen Laser spiegel beobachtet wird und die Laserdiode auf die zu erwarten de Nahfeldverteilung bei Lichtführung im Laserkanal justiert wird. B. camera, the near field distribution of the light at the rear laser mirror observed by a television and to wait for the laser diode to the de near field distribution at the light guide in the laser channel is adjusted. Dieses Justierverfahren ist ohne elektrischen Anschluß an die Laserdiode möglich, setzt jedoch eine Beobachtungsmöglich keit für den hinteren Laserspiegel voraus. This adjustment method is possible without electrical connection to the laser diode, except that an observation made possible ness for the rear laser mirror ahead. Eine dritte Möglich keit zur Laserjustierung macht sich die Durchlässigkeit der verwendeten Halbleitermaterialien für infrarotes Licht zunutze. A third possible ness to laser alignment makes the permeability of the semiconductor materials used for infrared light advantage. Bei diesem Verfahren wird die Streulichtverteilung in der La serdiode durch eine Infrarotkamera beobachtet, da bei optimaler Ankopplung des Endstückes an den Laserkanal das Streulicht auf einen schmalen Kanal begrenzt ist. In this method, the scattered light distribution is observed in the La serdiode by an infrared camera, as at optimal coupling of the end piece to the laser channel, the scattered light is limited to a narrow channel.

Zur Erhaltung der hochwertigen optischen Oberflächen wird das Gehäuse G durch einen Deckel hermetisch dicht verschlossen. To maintain the high quality optical surfaces of the housing G is hermetically sealed by a lid. Bei Verwendung eines metallisierten Keramikgehäuses kann dabei der Deckel und die Metallkapillare MK dichtgelötet werden. When using a metallized ceramic housing while the cover and the metal capillary MK can be dichtgelötet. Die Faserdurchführung in der Metallkapillare wird durch das Glaslot abgedichtet. The fiber feed-through in the metal capillary is sealed by the glass solder.

In der Fig. 3 ist ein mit einer Laserdiode LD bestückter Sende- Modul-Teil dargestellt, der im Hinblick auf die Anwendung in Nachrichtenübertragungsstrecken mit Bitraten im Gigabitbereich sehr kurze elektrische Verbindungsleitungen zwischen der ver wendeten Laserdiode LD und der dafür benötigten Treiberstufe TS aufweist. In FIG. 3, a tipped with a laser diode LD transmission is illustrated module part having very short electrical interconnections between the ver applied laser diode LD and the required driver stage TS with respect to the application in communication systems with bit rates in the gigabit range. Die Anordnung nach der Fig. 3 enthält wiederum auf einem Siliziumsubstrat SIS eine Nut N , die von einer Kante des Substrates aus in Richtung auf die Laserdiode in das Substrat geätzt wurde und das Endstück SMF der Lichtwellenleiterfa ser aufnimmt. Again, the arrangement according to FIG. 3 includes on a silicon substrate, a groove N SIS that has been etched from an edge of the substrate in the direction to the laser diode in the substrate and the end of the SMF Lichtwellenleiterfa ser receives. In der Nutverbreiterung befindet sich wiederum die erste Kugellinse KL 1 , im Anschluß an die Nutverbreiterung NB setzt sich die Nut bis zu einer Substratteilfläche fort, über der die Laserdiode mit dem Laserkanal nach unten über einer verspiegelten Kante angeordnet ist. In the Nutverbreiterung in turn is the first ball lens KL 1, following the Nutverbreiterung NB, the groove continues up to a part of substrate surface, on which the laser diode with the laser channel is placed downwards over a mirrored edge. Auf die Verwendung einer Monitor-Fotodiode zur Laserregelung wurde in diesem Fall verzichtet. The use of a monitor photodiode for laser regulation was waived in this case. Auf einem parallel zur Nut angeordneten Teil der Siliziumsubstratoberfläche SIS wurde ein monolitisch integrier ter Halbleiterchip TS aufgebracht, der die Treiberstufe für die Laserdiode enthält und mit dieser durch aufgebondete Drähte ver bunden ist. On a groove arranged parallel to the part of the silicon substrate surface SIS a monolithic semiconductor chip inte ter TS has been applied, which includes the driver circuit for the laser diode and is ver with this by wires aufgebondete prevented. Anstelle der Auskopplung des Lichts nach unten kann die Laserdiode - und auch eine Empfangsdiode mit einem ähnli chen Lichtkanal wie die Laserdiode - so angeordnet werden, daß die Auskopplung oder die Einkopplung des Lichts über eine senk recht zur Substratoberfläche liegende Fläche erfolgt. And a receiving diode with a ähnli chen light channel as the laser diode - - instead of coupling the light down the laser diode can be arranged so that the decoupling or coupling the light through a perpendicular rather to the substrate surface underlying surface occurs.

In der Fig. 4 ist der wesentliche Teil eines Empfangsmoduls dargestellt, der für Nachrichtenverbindungen mit Bitraten im Gigabitbereich einsetzbar ist. In FIG. 4, the substantial part of a receiving module is shown which can be used for communications with bit rates in the gigabit range. Wie bei der Fig. 3 ist auch in diesem Falle in das Siliziumsubstrat SIS , von einer Kante aus gehend, eine Nut eingeätzt und in dieser das Faserendstück SMF befestigt. As in the Fig. 3 in this case also continuously into the silicon substrate SIS, from one edge, a groove etched fiber end piece and fixed to the SMF in this. Die Nut wird durch die Nutverbreiterung NB mit der ersten Kugellinse KL 1 unterbrochen, die Nut setzt sich daran anschließend bis zu einer Substratteilfläche fort, über der eine PIN-Fotodiode PD mit der optisch wirksamen Oberfläche nach unten angeordnet ist. The groove is interrupted by the Nutverbreiterung NB with the first ball lens KL 1, the groove thereafter continues to a substrate part surface, over which a PIN photodiode PD is arranged with the optically effective surface down. Unter der optisch wirksamen Oberfläche der Fotodiode PD endet die Nut an einer zu dieser rechtwink ligen und verspiegelten Kante, durch die das Licht von der waa gerechten in die senkrechte Ausbreitungsrichtung umgelenkt wird. Among the optically active surface of the photodiode PD, the groove ends at a time to this rechtwink and mirrored edge through which the light from the fair waa is deflected in the vertical direction of propagation. Parallel zur Nut N befindet sich auf dem Siliziumsubstrat SIS ein schneller Fotostromverstärker FV , der als monolitisch integrierter Halbleiterchip aufgebaut ist und durch gebondete Drähte mit der Fotodiode BD verbunden ist. Parallel to the groove N is located on the silicon substrate SIS fast photo current amplifier FV which is constructed as a monolithically integrated semiconductor chip and is connected by wires bonded to the photodiode BD.

Die Treiberschaltung TS nach der Fig. 3 sowie der Fotostromver stärker FV nach der Fig. 4 sind mit im Gehäuse befestigten An schlußpins elektrisch verbunden, wie dies beispielsweise in der Fig. 2 erkennbar ist. The driver circuit TS of FIG. 3 and the Fotostromver more FV of FIG. 4 are electrically connected to fixed to the housing schlußpins, as can be seen for example in FIG. 2.

In der Fig. 5 ist der wesentliche Teil eines kombinierten Sende-Empfangsmoduls dargestellt, wie er beispielsweise für breitbandige ISDN-Verbindungen verwendbar ist. In FIG. 5, the essential part of a combined transmit-receive module is shown, as it can be used, for example, for broadband ISDN connections. Auf dem Silizi umsubstrat SIS ist wiederum, von einer Kante ausgehend, eine erste Nut N 1 eingeätzt, die zur Aufnahme des Faserendstückes SMF dient. On the Silizi umsubstrat SIS is, in turn, from an edge of starting, a first groove N 1 etched, which serves to receive the Faserendstückes SMF. An die erste Nut N 1 schließt sich die Nutverbreite rung NB mit der ersten Kugellinse KL 1 an, hinter der im Licht weg ein wellenlängenselektives Filterplättchen FP angeordnet ist, das für das örtlich erzeugte Laserlicht durchlässig ist. At the first groove N 1, the Nutverbreite includes NB tion with the first ball lens KL 1 which is a wavelength-selective filter plate FP is behind in the light path arranged, which is permeable to the locally generated laser light. In Verlängerung der ersten Nut N 1 bzw. der Nutverbreiterung NB befindet sich eine zweite Nut N 2 , an deren Ende, unmittelbar vor der Laserdiode LD eine zweite Kugellinse KL 2 angeordnet ist. In extension of the first groove N 1 or the Nutverbreiterung NB is a second groove N 2, at the end, immediately before the laser diode LD, a second ball lens KL 2 is arranged. Am rückwärtigen Ende der Laserdiode geht die zweite Nut N 2 in eine dritte Nut N 3 über, die in einer verspiegelten Kante endet und optisch den rückwärtigen Laserspiegel in der bereits beschriebenen Weise mit der Monitor-Fotodiode MD verbindet. At the rear end of the laser diode, the second groove N 2 merges in a third groove N 3, which ends in a mirrored edge and optically connects the rear laser mirror in the manner already described to the monitor photodiode MD.

Für das Empfangslicht ist das Filterplättchen FP als Spiegel wirksam und lenkt das die erste Kugellinse KL 1 verlassende Empfangslicht um 90° zur Fotodiode BD um, bei der es sich, wie bei der Anordnung nach der Fig. 4, um eine PIN-Fotodiode handelt. For the received light, the filter plate FP is effective as a mirror and directs the first ball lens KL 1 leaving received light by 90 ° to the photo diode BD to, which is this to be a PIN photodiode as in the arrangement of FIG. 4. Für das von der Laserdiode LD erzeugte Licht ist das Filterplättchen durchlässig, so daß dieses Licht über die erste Kugellinse KL 1 in das Faserendstück eingekoppelt wird. For the light generated by the laser diode LD light, the filter plate is transparent, so that this light on the first ball lens KL 1 is coupled into the fiber end. Zusätz lich sind auf dem Siliziumsubstrat SIS noch zwei integrierte Halbleiterchip angeordnet, die in unmittelbarer Nachbarschaft zur Fotodiode PD bzw. zur Laserdiode LD angeordnet sind, und einen Fotostromverstärker bzw. eine Laser-Treiberstufe ent halten. Zusätz Lich two integrated semiconductor chip on the silicon substrate SIS arranged, which are disposed in close proximity to the photodiode PD and the laser diode LD, and keep a photocurrent amplifier or a laser driver stage ent.

Der kombinierte Sende-Empfangsmodul nach der Fig. 5 kann beson ders vorteilhaft für bidirektionale Nachrichtenübertragung bei spielsweise in ISDN-Breitbandnetzen verwendet werden. The combined transceiver module as shown in FIG. 5 can be advantageously used for special DERS bidirectional communication with play, in ISDN broadband networks. Bei grö ßeren Ansprüchen an die optische Nebensprechdämpfung wird die PIN-Fotodiode PD durch eine speziell ausgebildete Fotodiode ersetzt, die auf ihrer optisch wirksamen Oberfläche zusätzlich ein Sperrfilter für das von der örtlichen Laserdiode LD erzeugte Licht aufweist. In RESIZE ßeren claims to the optical crosstalk attenuation, the PIN photodiode PD is replaced by a specially trained photodiode, which additionally comprises on its optically active surface a notch filter for the signal generated by the local laser diode LD light.

Claims (6)

  1. 1. Optischer Sende- und/oder Empfangsmodul einer Nachrichten übertragungsstrecke mit LWL-Fasern, mit einem, in einem Gehäuse angeordneten quaderförmigen Trägerkörper, auf dem neben opti schen auch optoelektrische und/oder elektrooptische Komponenten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, 1. An optical transmitting and / or receiving module of a message transmission line with optical fibers, with a arranged in a housing block-shaped support body, on the rule next opti also opto-electrical and / or electro-optical components are arranged, characterized in that
    daß es sich bei dem Trägerkörper um ein für alle Komponenten gemeinsames einkristallines Siliziumsubstrat (SIS) handelt, dessen beide größere Oberflächenseiten mit der (100)-Ebene des Siliziumeinkristalls übereinstimmten, that is, the carrier body is a common for all components monocrystalline silicon substrate is (SIS), the two major surface sides coincide with the (100) plane of the silicon single crystal,
    daß dieses Siliziumsubstrat (SIS) auf einer ersten Oberflächen seite metallisiert ist und auf einer zweiten Oberflächenseite die Komponenten angeordnet sind, that said silicon substrate (SIS) is metallized on one side and first surfaces, the components are arranged on a second surface side,
    daß von der zweiten Oberflächenseite aus in das Siliziumsub strat (SIS) eine V-förmige Nut (N) zur Aufnahme des Endstückes (SMF) einer LWL-Faser eingearbeitet ist, that from the second surface side into the Siliziumsub strat (SIS), a V-shaped groove (N) for receiving the end piece (SMF) is incorporated a fiber optic fiber,
    daß sich diese Nut (N) von einer Kante des Siliziumsubstrates (SIS) über eine Nutverbreiterung (NB) zur Aufnahme einer ersten fokussierenden Komponente (KL 1 ) bis zu einer Substratteilfläche erstreckt, auf der wahlweise eine optoelektrische oder eine elektrooptische Komponente angeordnet ist. that (N) from an edge of the silicon substrate (SIS) via a Nutverbreiterung (NB) for receiving a first focusing component (KL 1) to a substrate surface portion extends this groove, on the optionally an opto-electrical or electro-optical component is arranged.
  2. 2. Optischer Sende- und/oder Empfangsmodul nach Patentan spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (N) zur Aufnahme des Endstückes (SMF) der LWL-Faser und die Nutverbreiterung (NB) durch Vorzugsätzen in der kri stallografischen (011)- oder (01-1) -Richtung in das Silizium substrat (SIS) eingearbeitet sind. 2. An optical transmitting and / or receiving module according to patent applica claim 1., characterized in that the groove (N) for receiving the end piece (SMF) of the optical fiber, and the Nutverbreiterung (NB) by preferential etching in the kri stallografischen (011) - or (01-1) direction are incorporated in the silicon substrate (SIS).
  3. 3. Optischer Sende- und/oder Empfangsmodul nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (N) im Anschluß an die Nutverbreiterung (NB) weiter fortsetzt und dort in eine rechtwinklig zur Nut angeord nete verspiegelte Kante übergeht, die einen vorbestimmten Win kel zur Oberfläche des Siliziumsubstrates (SIS) aufweist und über der, der Kante zugewandt, die optisch wirksame Oberfläche der optoelektrischen oder elektrooptischen Komponente (LD, PD) angeordnet ist. 3. An optical transmitting and / or receiving module according to claims 1 or 2, characterized in that the groove (N) following the Nutverbreiterung (NB) further continues and passes over there into a perpendicular to the groove angeord designated mirrored edge a Win predetermined angle to the surface of the silicon substrate (SIS), and above that faces the edge, the optically active surface of the opto-electrical or electro-optical component (LD, PD) is arranged.
  4. 4. Optischer Sende- und/oder Empfangsmodul dadurch gekennzeichnet, daß ein aktiver Kanal der elektrooptischen oder optoelektri schen Komponente (LD, PD) über der Nut (N) liegt und die Ein- oder Auskopplung des Lichts über eine senkrecht zur Substrat oberfläche liegende Fläche erfolgt. 4. An optical transmitting and / or receiving module characterized in that an active channel of the electro-optical or optoelektri rule component (LD, PD) above the groove (N), and the input or output coupling of light over a surface perpendicular to the substrate-facing surface he follows.
  5. 5. Optischer Sende- und/oder Empfangsmodul nach Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kugellinse als erste fokussierende Komponente (KL 1 ) sowie das Endstück (SMF) der LWL-Faser in der Nutverbreiterung bzw. der Nut mittels Glaslot befestigt sind. 5. An optical transmitting and / or receiving module according to claims 1 or 3, characterized in that a ball lens as a first focusing component (KL 1) and the end piece (SMF) of the fiber optic fiber in the groove Nutverbreiterung or fixed by means of glass solder are ,
  6. 6. Optischer Sende- und Empfangsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Teilnut ( N 1 ) mit einem Faserendstück (SMF) sich von der Kante des Siliziumsubstrates (SIS) bis zur Nutverbreite rung (NB) erstreckt, daß die Nutverbreiterung (NB) im Strahlen gang nach der ersten Kugellinse (KL 1 ) ein wellenlängenselekti ves Filterplättchen (FP) enthält, durch das vom Faserendstück (SMF) abgegebenes Licht rechtwinklig zu einer Fotodiode (PD) reflektiert wird, daß sich im Anschluß an die Nutverbreiterung (NB) eine zweite Teilnut ( N 2 ) in der Verlängerung der ersten Teilnut ( N 1 ) bis zu einer Laserdiode (LD) mit vorgesetzter zwei ter Kugellinse (KL 2 ) erstreckt, daß die Laserdiode (LD) ein in der Wellenlänge zum vom Faserendstück (SMF) abgegebenen Licht unterschiedliches Licht erzeugt, daß sich die zweite Teilnut ( N 2 ) als vergleichsweise schmaler Kanal unter dem Laserkanal der Laserdiode (LD) fortsetzt und daß sich an diesen Kanal ein 6. An optical transceiver module according to one of claims 1 to 5, characterized in that a first partial groove (N 1) having a fiber end (SMF) from the edge of the silicon substrate (SIS) to Nutverbreite tion (NB) extends, that the Nutverbreiterung (NB) in the beam path after the first ball lens (KL 1) a wellenlängenselekti ves filter plate (FP) includes, at right angles by the fiber end (SMF) emitted light to a photodiode (PD) is reflected, that in connection with the Nutverbreiterung (NB) a second partial groove (N 2) in the extension of the first partial groove (N 1) up to a laser diode (LD) with superior two ter ball lens (KL 2), that the laser diode (LD) in the wavelength emitted from the fiber end (SMF) light produces different light, that the second partial groove (N 2) as a relatively narrow channel below the laser channel of the laser diode (LD) is continued and that a channel at these e dritte Teilnut ( N 3 ) anschließt, die durch eine rechtwinklige verspiegelte Kante abgeschlossen wird, über der die optisch wirksame Oberfläche der Monitor-Fotodiode (MD) angeordnet ist. e third partial groove (N 3) connects, which is terminated by a right-angled mirrored edge, is disposed over the optically active surface of the monitor photodiode (MD).
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