DE4021434A1 - Optischer halbleitermodul - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Halbleiter­ modul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieser wird beispielsweise in einem optischen Kommunikationssystem verwendet.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt eines typischen bekannten optischen Halbleitermoduls. Ein Auf­ nahmeteil 1 ist mit einem Außengewinde 2 versehen. Dieses steht in Eingriff mit einem Innengewinde 5 in einer Verbindungsmutter 4, die einen optischen Verbindungsstecker 3 darstellt. Das Aufnahmeteil 1 ist mit einer sich längs der Mittelachse er­ streckenden Bohrung 6 ausgebildet, die zur Auf­ nahme einer ringförmigen Zwinge 8 dient, in der eine optische Faser 7 gehalten wird. Das Aufnahme­ teil 1 besitzt eine Wand 9, die die Tiefe, bis zu der die Zwinge 8 eingeführt werden kann, begrenzt, sowie eine Lichtdurchlaßöffnung 10. Eine Stablinse 11 ist in eine im Aufnahmeteil 1 ausgebildete Bohrung 12 eingesetzt und mittels einer Schraube 13 befestigt. Ein Halteteil 14 ist in einer Verbindungsebene 16 zum Beispiel durch Schweißen am Aufnahmeteil 1 befestigt. Es ist festzustellen, daß, wenn die Stablinse 11 und das Halteteil 14 befestigt sind, die Position der Stablinse 11 in der gleichen Richtung wie die optische Achse der Faser 7 eingestellt werden muß; und die Position des Halteteils 14 muß in einer zur optischen Achse der Faser 7 senkrechten Richtung eingestellt werden. Die Positionseinstellung wird durch Veränderung der Feststellkraft der Schraube 13 bewirkt.

Die Funktionsweise des beschriebenen Moduls wird nun erläutert. Die Zwinge 8 wird in die Bohrung 6 eingesetzt, und das Innengewinde 5 wird mit dem Außengewinde 2 in Eingriff gebracht, wodurch der optische Verbindungsstecker 3 auf das Aufnahmeteil 1 aufgesetzt ist. Somit wird Licht, das vom Halbleiter­ element 15 ausgeht, durch die Stablinse 11 ver­ dichtet, um in die in der Zwinge 8 gehaltene optische Faser 7 einzutreten, wodurch die optische Kopplung erhalten wird.

Der bekannte optische Halbleitermodul hat jedoch die folgenden Nachteile: Zur Einstellung der Position der Stablinse 11 in Richtung der optischen Achse der Faser 7 wird jedesmal die Stablinse 11 um einen kleinen Betrag bewegt, und es ist notwendig, das Aufnahme­ teil 1 zur Montage von einer Festspannvorrichtung abzunehmen und die Schraube 3 wieder anzuziehen. Der bekannte Modul ist somit in bezug auf die Wirksamkeit im Betrieb nachteilig.

Es ist besonders schwierig, die jeweiligen optischen Achsen des optischen Halbleiterelements 15 und der Stablinse 11 gegeneinander auszurichten, und es ist sehr wahrscheinlich, daß während der Befestigung des Halteteils 14 am Aufnahmeteil 1 eine Winkelversetzung auftritt. Diese wird von der Stablinse 11 verstärkt. Demgemäß weicht das aus der Stablinse 11 austretende Licht in erheblichem Maße von der optischen Achse der Faser 7 ab, selbst wenn die Winkelversetzung sehr klein ist. Demzufolge kann die gewünschte Wirkungsweise nicht stetig erhalten werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Halbleitermodul zu schaffen, bei dem eine Positionseinstellung der Stablinse nicht erforderlich ist, so daß das Aufnahmeteil nur einmal an der Festspannvorrichtung angebracht werden muß, wodurch die Wirksamkeit des Betriebes ver­ bessert und die Fehlausrichtung der optischen Achsen minimiert werden und damit die gewünschte Wirksamkeit stetig erhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ange­ gebenen Merkmale. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Moduls ergibt sich aus Anspruch 2.

Die Erfindung betrifft somit einen optischen Halb­ leitermodul, der mit einem optischen Leiter ver­ bunden ist, um Laserlicht von einem lichtemittierenden Halbleiterelement in den optischen Leiter einzuführen, mit einem das Halbleiterelement haltenden Halte­ teil, und kennzeichnet sich durch ein Gehäuse, in dem eine Stablinse aufgenommen ist und das mit dem Halteteil durch einen Paßeingriff ver­ bunden ist, der zwischen dem einen Ende des Gehäuses und dem einen Ende des Halteteils besteht, derart, daß die optische Achse des Halbleiterelements und die optische Achse der Stablinse zusammenfallen, und durch ein Verbindungs­ teil, mit dem der optische Leiter verbunden ist und das mit dem anderen Ende des Gehäuses in einer die optische Achse des optischen Leiters senkrecht schneidenden Ebene einstellbar ver­ bunden ist, derart, daß aus dem Halbleiterelement austretendes und die Stablinse passierendes Licht in den optischen Leiter eintritt.

Bei dem erfindungsgemäßen optischen Halbleitermodul werden das Gehäuse und das Halteteil miteinander verbunden, nachdem die Positionseinstellung in Richtung der optischen Achse einer optischen Faser durchgeführt wurde, durch gleitende Eingriffs­ bereiche eines äußeren und eines inneren Zylinders, die jeweils am Gehäuse und am Halteteil angebracht sind, und das Gehäuse und ein als Verbindungsteil dienendes Aufnahmeteil werden miteinander verbunden, nachdem die Positionseinstellung in einer zur optischen Achse der optischen Faser senkrechten Richtung in einer Verbindungsebene zwischen dem Gehäuse und dem Aufnahmeteil stattgefunden hat. Es ist daher möglich, den optischen Halbleitermodul in der Weise zusammenzusetzen, daß eine optimale optische Kopplung zwischen der optischen Faser und dem lichtemittierenden optischen Halbleiterelement erreicht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen optischen Halbleitermodul gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen bekannten optischen Halbleitermodul.

In Fig. 1 entsprechen die mit den Bezugszeichen 1, 2, 6, 9 bis 11 und 15 versehenen Teile den in gleicher Weise gekennzeichneten Teilen in Fig. 2.

Ein Gehäuse 17 enthält eine in einer Bohrung 18 befestigte Stablinse 11, und ein Halteteil 19 hält ein optisches Halbleiterelement 15. Zwischen dem Gehäuse 17 und dem Halteteil 19 sind ein äußerer Zylinder 20 und ein innerer Zylinder 21 vorgesehen, die gleitend nach Art einer Zylinder/ Kolben-Anordnung ineinandergreifen. Durch Anpassung des äußeren Zylinders 20 an den inneren Zylinder 21 wird die optische Achse des Halbleiterelements 15 im Halteteil 19 mit der optischen Achse der Stab­ linse 11 im Gehäuse 17 ausgerichtet. So ist es möglich, die Ausrichtung der jeweiligen optischen Achsen des Halbleiterelements 15 und der Stablinse 11 einfach herzustellen, was bisher sehr schwierig und mühsam war. Eine Verbindungsebene 22 zwischen dem Aufnahmeteil 1 und dem Gehäuse 17 schneidet die optische Achse der Faser 7 senkrecht. Das Auf­ nahmeteil 1 und das Gehäuse 17 werden in der Verbindungsebene 22 relativ zueinander ausgerichtet, so daß Licht aus der Stablinse 11 in die optische Faser 7 eintritt.

Nachdem das Halteteil 19 in das Gehäuse 17 einge­ paßt und die Position des Gehäuses 17 in der Verbindungsebene 22 eingestellt ist, um eine optimale optische Kopplung zwischen der Faser 7 und dem Halbleiterelement 15 zu erreichen, werden das Gehäuse 17 und das Halteteil 19 mittels eines Laserstrahls α fest miteinander verschweißt, und das Aufnahmeteil 1 und das Gehäuse 17 werden in gleicher Weise mittels eines Laserstrahls β miteinander verschweißt. Dabei werden die Schweiß­ bereiche 23 und 24 gebildet.

In dem optischen Halbleitermodul der vorbeschriebenen Anordnung ist der Verbindungsstecker 3 in das Aufnahmeteil 1 eingepaßt. Somit wird vom optischen Halbleiterelement 15 emittiertes Licht durch die Stablinse 11 kondensiert und tritt in die in der Zwinge 8 gehaltene optische Faser 7 ein, wodurch die optische Kopplung erhalten wird.

Wie vorbeschrieben ist, werden das Gehäuse und das Halteteil mittels eines Laserstrahls miteinander verbunden, nachdem eine Positionseinstellung in Richtung der optischen Achse der optischen Faser durch den Gleiteingriff des inneren und des äußeren Zylinders am Halteteil bzw. Gehäuse erreicht wurde. Das Aufnahmeteil und das Gehäuse werden mittels eines Laserstrahls miteinander verbunden, nachdem eine Positionseinstellung in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse der optischen Faser in der Verbindungsebene zwischen dem Aufnahmeteil und dem Gehäuse bewirkt wurde. Es ist daher möglich, den optischen Halbleitermodul innerhalb einer extrem kurzen Zeitspanne zusammenzusetzen. Selbst wenn eine sehr kleine Winkelversetzung während der Befestigung des Gehäuses am Aufnahmeteil auftritt, besteht nicht die Gefahr, daß das Ausgangslicht der Stablinse in einem größeren Maß von der optischen Achse der optischen Faser abweicht. Dadurch kann die gewünschte Wirkungsweise ständig erhalten werden.

Claims (2)

1. Optischer Halbleitermodul, der mit einem optischen Leiter verbunden ist, um Laserlicht von einem lichtemittierenden Halbleiterlement in den optischen Leiter einzuführen, mit einem das Halbleiterelement haltenden Halteteil, gekennzeichnet durch
ein Gehäuse (17), in dem eine Stablinse (11) aufgenommen ist und das mit dem Halteteil (19) durch einen Paßeingriff verbunden ist, der zwischen dem einen Ende des Gehäuses (17) und dem einen Ende des Halteteils (19) besteht, derart, daß die optische Achse des Halbleiterelements (15) und die optische Achse der Stablinse (11) zusammenfallen, und
ein Verbindungsteil (1), mit dem der optische Leiter (7) verbunden ist und das mit dem anderen Ende des Gehäuses (17) in einer die optische Achse des optischen Leiters (7) senkrecht schneidenden Ebene (22) einstellbar verbunden ist, derart, daß aus dem Halbleiter­ element (15) austretendes und die Stablinse (11) passierendes Licht in den optischen Leiter (7) eintritt.

2. Halbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Halteteil (19) und dem Gehäuse (17) und die Verbindung zwischen dem Gehäuse (17) und dem Verbindungsteil (1) durch Laserstrahlen hergestellte Schweißverbindungen sind.