DE4140434A1 - Gehaeuse fuer die aufnahme der kopplung eines lichtwellenleiters und einer optoelektrischen schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für die Aufnahme der Kopplung eines Lichtwellenleiters und einer optoelektronischen Schaltungsanordnung. Bei der optoelektronischen Schaltungsanordnung kann es sich entweder um einen optischen Sender, wie einen Halbleiterlaser, oder einen optischen Empfänger, wie eine Halbleiterdiode, mit der dazugehörenden elektronischen Schaltung handeln.

Gehäuse für solche Kopplungen sind bekannt (vgl. Prospekt: "Optischer Tastkopf OTK" der Anmelderin).

Bei dem bekannten Gehäuse handelt es sich um ein flaches Metallgehäuse, bei dem der Lichtwellenleiter in einer schmalen Seitenwand befestigt ist. In einer zu dieser Seitenwand rechtwinklig angeordneten anderen Seitenwand des Metallgehäuses ist ein Koaxialstecker befestigt, über den die elektrischen Hochfrequenzsignale ein- bzw. ausgekoppelt werden.

Bei diesem bekannten Gehäuse ist es nachteilig, daß die Ein- bzw. Auskopplung der elektrischen Signale über eine Koaxialleitung mit zusätzlichen Steckern erfolgen muß. Das bedingt zunächst einen erhöhten apparativen Aufwand. Außerdem ist der Anschluß eines Koaxialkabels nicht überall möglich. Weiterhin ist ein Koaxialkabel nicht immer brauchbar, insbesondere wenn die elektrischen Signale Frequenzen im GHz-Bereich aufweisen. Grundsätzlich ist bei der Kopplung zwischen dem Ende eines Lichtwellenleiters und einem auf einer optoelektronischen Schaltungsanordnung angeordneten optoelektronischen Bauelement erwünscht, wenn die elektrischen und optischen Anschlüsse in der gleichen Ebene oder zueinander parallelen Ebenen liegen.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht deshalb darin, ein Gehäuse für den eingangs erwähnten Zweck zu schaffen, welches es gestattet, daß die elektrischen und die optischen Anschlüsse in der gleichen Ebene oder in zueinander parallelen Ebenen liegen. Außerdem soll es trotz der Anforderungen an die Genauigkeit kostengünstig herstellbar sein.

Dieses technische Problem ist erfindungsgemäß gelöst durch ein flaches, einseitig offenes, eine Bodenfläche zur Aufnahme einer optoelektronischen Schaltungsanordnung aufweisendes Keramikgehäuse, bei dem auf der Bodenfläche zwischen Schaltungsanordnung und der äußeren Begrenzung des Keramikgehäuses für die Leitung von Hochfrequenzströmen geeignete Leiterbahnen vorhanden sind und auf dem ein Optikgehäuse befestigt ist, in dessen Boden eine Öffnung vorhanden ist, in dessen Innenraum eine Optik angeordnet ist und dessen Seitenwand eine Öffnung aufweist, an welcher ein Justierring mit einer Justierhülse befestigt ist, in der ein in einer Faserhülse befestigter Lichtwellenleiter justier- und arretierbar angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Gehäuse ist in einfacher Weise aufgebaut und seine elektrischen Anschlüsse können direkt in eine gedruckte Schaltung eingelötet werden. Das Gehäuse ist außerdem derart aufgebaut, daß die Kopplung zwischen der Optoelektronik und dem Lichtwellenleiter schrittweise hergestellt werden kann, wobei die Qualität eines jeden Schrittes überprüft werden kann.

Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 enthalten. Sie ist nachstehend anhand eines in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Gehäuse im Längsschnitt und

Fig. 2 die Draufsicht auf das Gehäuse gemäß Fig. 1 bei abgenommenem Deckel.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen, ist das Gehäuse zweiteilig ausgebildet und besteht aus dem die optoelektronische Schaltungsanordnung 1 enthaltenden Keramikgehäuse 2 und dem die Optik 8 enthaltenden Optikgehäuse 3. Bei dem Keramikgehäuse 2 handelt es sich um ein handelsübliches, für die Aufnahme von Höchstfrequenzschaltungen gedachtes Gehäuse, wie es beispielsweise von der Fa. Oxley Developments Company Ltd. in Ulverston, England hergestellt und vertrieben wird. Das Keramikgehäuse 2 weist im Zentrum eine Vertiefung auf, in welcher die Schaltungsanordnung 1 beispielsweise mittels eines AuSn-Lotes eingelötet worden ist, nachdem sie derart justiert worden ist, daß sich das darauf befindliche optische Bauteil, beispielsweise eine Empfangsdiode, an der gewünschten Stelle befindet. Das Keramikgehäuse 2 ist an seinem Rand außerdem mit Leiterbahnen versehen, zwischen deren innerem Ende und Anschlußpunkten auf der Schaltungsanordnung 1 elektrisch leitende Verbindungen durch Bonden hergestellt werden und deren äußere Enden mit HF-tauglichen Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung verbunden sind.

Auf dem Keramikgehäuse 2 ist das - beispielsweise aus Kovar bestehende - Optikgehäuse 3 dadurch befestigt, daß durch eine AuSn-Lötung eine hermetisch dichte Verbindung zwischen Keramikgehäuse 2 und Optikgehäuse 3 hergestellt ist. In dem Boden des Optikgehäuses 3 ist eine Öffnung 5 vorhanden, welche durch das optische Fenster 6 verschlossen ist. Das kann dadurch verwirklicht sein, daß das mit einem lötfähigen Dünnschichtrahmen versehene Fenster 6 durch AuSn- oder AuGe-Lötung mit dem Optikgehäuse 3 hermetisch dicht verbunden ist.

In dem topfförmigen Innenraum des Optikgehäuses 3 ist der Optikträger 7 angeordnet, dessen oberer Teil - wie aus Fig. 2 zu erkennen ist - einen U-förmigen Querschnitt besitzt. Auf der offenen Seite des U ist im Optikträger 7 ein spitzwinkliger Einschnitt vorhanden, in den die Optik 8, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Halbkugellinse, eingesetzt ist. Dabei stützt sich der kugelförmige Oberflächenteil der Halbkugellinse 8 an den horizontalen Kanten und der flache Oberflächenteil der Halbkugellinse 8 an den schrägen Kanten des Einschnitts ab. Durch diese Anordnung erhält die Halbkugellinse 8 die richtige Lage, um einem Lichtstrahl aus einer im wesentlichen horizontalen Lage in eine im wesentlichen vertikale Lage umzulenken. Die Halbkugellinse 8 kann durch eine - nicht gezeigte - am Optikträger 7 befestigte Blattfeder an den Optikträger 7 angedrückt und dadurch in ihrer Lage fixiert sein.

In der Seitenwand des Optikgehäuses 3 ist eine Öffnung 9 vorhanden, in deren Bereich außen am Optikgehäuse 3 der Justierring 10 befestigt ist. Am Justierring 10 ist die Justierhülse 11 befestigt. In der Justierhülse 11 ist die Faserhülse 12 angeordnet, in welcher das Ende des Lichtwellenleiters 13 beispielsweise mittels Glaslot 14 befestigt ist. Nach erfolgtem Zusammenbau der Gehäuseanordnung und Justage der Koppelanordnung wird das Optikgehäuse 3 mit dem Deckel 15 verschlossen.

Das erfindungsgemäße Gehäuse gestattet es, die Koppelanordnung schrittweise aufzubauen und nach jedem Fertigungsschritt die Qualität der durchgeführten Arbeit zu kontrollieren.

Die Herstellung der Koppelanordnung beginnt damit, daß die Schaltungsanordnung 1 in dem Keramikgehäuse 2 befestigt wird und die elektrischen Kontakte auf ihr mit den Leiterbahnen am Rand des Keramikgehäuses 2 verbunden werden. Die Schaltungsanordnung 1 kann dann bezüglich ihrer elektrischen und optischen Eigenschaften geprüft werden. Nachdem das Fenster 6 in das Optikgehäuse 3 eingesetzt und der Justierring 10 am Optikgehäuse 3 befestigt worden sind, wird das Optikgehäuse 3 mit dem Keramikgehäuse 2 verbunden. Danach wird der Optikträger 7 mit der Halbkugellinse 8 in das Optikgehäuse 3 eingesetzt und justiert. Die Justage erfolgt in der Weise, daß auf die Öffnung des Justierringes 10 eine Mikroskopoptik aufgesetzt wird, der Optikträger 7 horizontal in zwei Richtungen so lange verschoben wird, bis die photowirksame Fläche der Schaltungsanordnung 1 in einem Fadenkreuz sichtbar ist. In dieser Lage wird der Optikträger 7 durch Laserschweißflächen 16 im Optikgehäuse 3 befestigt. Die Anpassung des Lichtwellenleiters 13 an die Halbkugellinse 8 wird in folgender Weise herbeigeführt: Die Faserhülse 12 mit dem darin fixierten Lichtwellenleiter 13 wird so lange axial in der Justierhülse 11 verschoben und zusammen mit der Justierhülse 11 auf dem Justierring 10 in wenigstens einer zur Längsachse des Lichtwellenleiters 13 (z-Achse) senkrechten Achse (x- oder y-Achse) verschoben, bis die angeschlossene Elektronik die optimale Kopplung anzeigt. In dieser Lage wird die Faserhülse 12 in der Justierhülse 11 und die Justierhülse 11 am Justierring 10 durch Laserschweißen fixiert. Wenn es sich bei dem auf der Schaltungsanordnung 1 angeordneten optischen Bauelement um eine Photodiode handelt, wird die optimale Lage des Lichtwellenleiters 13 dadurch festgestellt, daß das aus dem Lichtwellenleiter 13 austretende Licht in der Schaltungsanordnung 1 den maximalen Photostrom erzeugt.

Claims (8)

1. Gehäuse für die Aufnahme der Kopplung eines Lichtwellenleiters und einer optoelektronischen Schaltungsanordnung, gekennzeichnet durch ein flaches, einseitig offenes, eine Bodenfläche zur Aufnahme einer optoelektronischen Schaltungsanordnung (1) aufweisendes Keramikgehäuse (2), bei dem auf der Bodenfläche zwischen Schaltungsanordnung und der äußeren Begrenzung des Keramikgehäuses (2) für die Leitung von Hochfrequenz strömen geeignete Leiterbahnen vorhanden sind und auf dem ein Optikgehäuse (3) befestigt ist, in dessen Boden eine Öffnung (5) vorhanden ist, in dessen Innenraum eine Optik (8) angeordnet ist und dessen Seitenwand eine Öffnung (9) aufweist, an welcher ein Justierring (10) mit einer Justierhülse (11) befestigt ist, in der ein in einer Faserhülse (12) befestigter Lichtwellenleiter (13) justier- und arretierbar angeordnet ist.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikgehäuse (2) und das Optikgehäuse (3) hermetisch dicht miteinander verbunden sind und die Öffnung (5) durch ein optisches Fenster (6) hermetisch verschlossen ist.

3. Gehäuse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum des Optikgehäuses (3) ein die Optik (8) haltender Optikträger (7) justier- und arretierbar angeordnet ist.

4. Gehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (8) eine strahlfokussierende und umlenkende Optik ist.

5. Gehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (8) eine Halbkugellinse ist.

6. Gehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Optikträger (7) aus einem U-förmigen Block besteht, welcher seitlich mit einem spitzwinkligen Einschnitt versehen ist.

7. Gehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (8) mittels eines Federblechs im Optikträger (7) eingespannt gehaltert ist.

8. Gehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Optikgehäuse (3) mit einem Deckel (15) verschlossen ist.