DE7507287U - Opto-elektrischer bzw. elektro-optischer Wandler - Google Patents

Description

SIEMjLNS AKTIENGKSELLSCHAFT München 2, don /.

Berlin und München Wittelsbacherplaiζ

Unsere deichen VPA 75 P 6463 BRD Gdl/Zp

Opto-elektrischer bzw, elektro-optlscher Wandler

Neuerung
Die SK£inctooigxbetrifft einen opto-elektrischen bzw. elektro-optischen Wandler bestehend aus lichtemittierende .^s Diode, Fotodiode, Fototransistor oder dgl. sowie einem vor- bzw. nachgeschalteten Verstärker zur Ansteuerung oder Signalregenerierung.

Für die Signal- bzw. Nachrichtenübertragung kommen u. ε. auch optische Übertragungselemente in Betracht. Die Entwicklung auf diesem Gebiet hat zu lichtleitenden Glasfasern geführt, die nur noch eine Dämpfung von ca. 2 dB pro km Länge besitzen. Dadurch wird eine Nachrichtenübertragung über mehrere km ohne Zwischenverstärkung möglich. Der große Vorteil der optischen übertragungselemente ist deren große Bandbreite, die in der Größenordnung von Gigahertz liegt. Ein weiterer großer Vorteil der optischen übertragungselemente liegt in ihrer Unempfindlichkeit gegen elektrische oder magnetische Störfelder.' Sie bieten sich daher u. a. hervorrager.d zur störungsfreien Datenübermittlung in Prozeßsteuerungen, Meßwertverarbeitungsanlagen und allgemeinen elektronischen Steuerungen an. Allgemein worden sie überall dort vorteilhaft einsetzbar sein, wo die Einrichtungen hohen elektrischen bzw. magnetischen Störbeeinflussungen ausgesetzt sind und/oder eine hohe Datensicherheit gefordert wird. Unabhängig von dem Einsatzzweck bestehen derartige Übertragungssysteme mit optischen Übertragungselementen aus der Ubertragungsstrecke, beispielsweise der lichtleitenden Faser, sowie Signalwandlern am Streckenanfang und -ende. Am Streckenanfang müssen die als elektrische Größen vorliegenden Signale bzw. Daten in proportionale Lichtaignale umgewandelt werden, die dann in das optische übertragungselement eingespeist werden. Am Ende dieses Ubertragungseleraentes müssen diese optischen Signale wiederum ?urUck in elektrische überführt werden. (Elektrisches Nachrichtenwesen, Band ^5, Nr, 3, 1970, Seite 283).

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Ähnliches gilt für Nachrichtenlibermittluiogen über längere Strekken, bei der Zwischenverstärker notwendig werden. Auch hier kann man den Weg Über die Umwandlung des Lichtsignals in ein elektrisches und zurück wählen, wobei dann das elektrische verstärkt und zweckmäßigerweise regeneriert wird (Zeitschrift E und M, Jahrgang 90,'Heft 4, Seite 194).

Derartige Wandler bestehen auf der Eingangsseite einer Faser aus lichtemittierenden Bauelementen, beispielsweise lichtemittierenden Dioden, die durch elektrische Signale modolierbar sind, sowie vorgeschalteten Verstärkern und auf der Ausgangoseite der Faser aus Bauelementen, duren elektrisches Aui;gang3signal durch die empfangene Lichtintensität modolierbar ist, z. B. Fotodioden oder Fototransistoren sowie nachgepchalteten Verstärkern.

Neben der Anwendung für die Nachrichtenübertragung Über längere Strecken, wie sie herkömmlich mit elektrischen Nachrichtenkabeln durchgeführt wird, werden derartige Ubertragungssysterae mit optischen Übertragungselementen auch in elektronischen Anlagen Punktzu-Funkt-Verbindungen zwischen Zentral- und Peripherieeinheiten und auch innerhalb von Geräten darstellen. Die Wandler werden also unmittelbar an elektrischen Datengebern bzw. -aufnehmern angeordnet sein, um die Länge der elektrischen Signalleitunge^ kurz und damit die Störanfälligkeit gegen elektrische oder magnetische Felder kleinzuhalten.

Neuerung
Aufgabe der Sy&LyXt&Kg ist es, die einzelnen Bauelemente <?ines derartigen Wandlers so zusammenzufügen, daß er elektrisch und mechanisch kompatibel mit anderen elektronischen Einheiten wird.

Diese Aufgabe wird τττΓ^ττ^χιΦι^Ε*¹¹™^ dadurch gelöst, daß alle Bauelemente des Wandlers mit Isoliermasse zu einem kompakten Modul vergossen sind, aus dem an einer Seite elektrische Anschlußstifta und an einer anderen Seite eine mit der lichtemittierenden Diode oder dgl. in optischem Kontakt stehende optische Ader herausragt.

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Die Bauelemente eineβ Module, d. h. eines Wandlers, können in Dünn- oder Dickschichttechnik auf einem Trägermaterial zu einer raumsparenden Hybridschaltung zusammengefaßt werden. Dabei werden Schichtbauelemente mit diskreten Bauelementen kombiniert. Diese gesamte Anordnung ist dann mit einer Isoliermasse, beispielsweise mit Kun3t! arz, in Quaderform vergossen. Die elektrischen Anüchlußstifte ragen aus der Unterseite des Moduls heraus. Da die Wandler auch in elektronische Anlagen integrierbar sein . sollen, wird man zweckmäßigerweise die Kontaktstifte go anordnen, daß sie sich zum Einstecken in Lochkarten eignen. An einer Stirnseite des Moduls ragt die optische Ader heraus.

Neuerung , _Λ ,.

In Weiterbildung der K&flntttiRg ist vorgesehen, daß die optische Ader mit der lichtemittierenden Dioc'e oder dgl. in direktem optischen Kontakt steht und unmittelbar von der Isoliermasse umgeben iöt. Bei der optischen Ader kann es sich entweder um eine einzelne lichtleitende Faser oder auch um eine von einer Schutzhülle umgebene Litze handeln, die aus einer Vielzahl von lichtleitenden Fasern besteht. Eine andere Ausgestaltung dieser Kontaktstelle besteht darin,, daß die optische Ader über eine Steckverbindung mit der lichteraittierenden Diode oder dgl. verbunden 1st und daß der Zwischenraum zwischen der Stirnfläche der optischen Ader und der lichteraittierenden Diode mit einer Immersionsflüssigkeit ausgefüllt ist. Mit dieser letzten Möglichkeit einer Steckverbindung bleibt man flexibler in der Wahl der optischen Ader. Je nach Verwendungszweck kann man eine einzelne Faser oder auch eine Litze verwenden. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß bei einer mechanischen Verletzung der optischen Ader, z. B. einem Bruch, nicht der gesamte Modul ausgetauscht zu werden braucht, sondern nur die Ader.

Neuerung

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich daraus, daß das freie Ende der optischen Ader mit einem Stecker versehen ist. Hierdurch wird man unabhängig von der benötigten optischen übertragungslänge. Der Modul selbst wird nur mit einer kurzen optischen Ader versehen, an die dann Über den Stecker die eigentliche übertragungsleitung angeschlossen wird.

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Neuerung

FUr die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Montage derartiger Module auf Leiterplatten ist vorgesehen, daß das freie Ende der optischen Ader mit dem Stecker an der Stirnseite der Leiterplatte in einer Ebene neben den elektrischen Anschlußsteckern angeordnet ist. Bei der Bemessung der Module muß natürlich berücksichtigt werden, daß gcnUgend Zwischenraum für die Verlegung der optischen Adern mit nicht ?.u kleinen Biegeradien bleibt. Ganz allgemein wird man die Abmessungen der Module so wählen, daß eine optimale Raumauunutzung auch bei der Verwendung mehrerer Leiterplatten Über- und nebeneinander möglich ist.

Neuerung α An einem AusfUhrungsbeispiel sei die fer&ftfhiftg näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 einen vergossenen Modul mit optischer Ader, Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen derartigen Modul, in dem die

Steckverbindung sichtbar wird,
Fig. 3 eine Leiterplatte mit mehreren Modulen in Aufsicht.

Der Modul 1 in Fig. 1 ist ein kunstharzvergossener Wandler in Quaderform. Der Modul 1 trägt an meiner Unterseite insgesamt vier elektrische Anschlußstifte 2 - Signal, plus und minus Vorsorgungsspannung, Ground oder Schirm. Nur die beiden vorderen dieser Anschlußstifte 2 sind in der räumlichen Darstellung der Fig. 1 w sichtbar. Um ein sicheres Aufsetzen des Moduls 1 auf einer Leiterplatte 10 zu gewährleisten, besitzt er auf seiner Grundplatte drei symmetrisch angeordnete Distanzwarzen 3. Das optische Signal wird mittels einer optischen Ader 4 aus dem Modul 1 heraus oder in diesen hineingeführt. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der optischen Ader 4 um eine aus vielen Fasern bestehende kunststoffumhüllte Litze. Diese ist innerhalb des Moduls 1 durch direktes stumpfes Aufkleben der Litzenstirnfläche auf die plangeschliffene Stirnfläche der lichtemittierenden Diode 6 oder dgl. mit dieser verbunden. Das freie Ende dieser Litze ist mit einem Stekker 5 versehen. Die Länge der Litze reicht aus, um bei der Montage dieses Moduls 1 den Stecker 5 an der Stirnfläche der Leiterplatte 10 zu befestigen.

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Fig. ^ zeigt eine andere Möglichkeit der Verbindung der optischen Ader ** mit der licht^mittierenden Diode 6 oder dgl. im Inne ren der Moduls 1. Wiederum ist der Modul 1 zu sehen, in den ein Rohr 7 eingefügt ist. Auf der einen Seite nimmt dieses Rohr die lichtemittierende Diode 6 auf, auf der anderen Seite dient es zur Aufnahme der mit einem Rundstecker 8 mit plangeschliffener Stirnfläche versehenen optischen Ader 4, Durch das Rohr 7 wird eine Zentrierung beider Teile sichergestellt. Zwischen Rundstecker 8 un:l Di ode 6 ist Immersion.'-, Π üssigkeit in das Rohr 7 eingebracht worik-n, no daß auch ohne direkten mechanischen Kontakt der optische Kontakt sichergestellt ist. Der Rundstecker 8 kann zusätzlich durch eine lösbare Klebeverbindung im Rohr 7 fixiert werden.

Fig. 3 zeigt ein'.- Leiterplatte 10 in Aufsicht, auf der sechs Module 1 in zwei Reihen zu je drei montiert sind. In dem Zwischenraum zwischen diesen beiden Reihen werden die optischen Adern 4 bis an die Stirnseite der Leiterplatte 10 geführt. In der Mitte der Stirnseite befindet sich der mehrpolige elektrische Anschlußstecker 11. Rechts und links davon sind je drei Stecker 5 der optischen Adern 4 angeordnet. Werden die Gegenstücke zu diesen optischen Steckern 5 in der Verdrahtungsebene der Leiterplattenaufnahme, also den Gerategehäusen oder Anlagengestellen, fest montiert, so ergibt sich die Möglichkeit, derartige mit opto-elektrischen oder elektro-optischen Wandlern bestückte Lei;erplatten 10 wie andere in der Elektronik verwendete Leiterplatten einfach durch Einstecken anzuschließen.

Schutz-5 Ansprüche

3 Figuren

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Claims (5)

VPA 7fJ Cl 6A63 BRD _ 6 - Schutzariöprüche

1. Opto-elektrischer bzw, elektro-optiecher Wandler bestehend aus lichtemittierender Diode, Fotodiode, Fototransistor oder dgl. so wie einem vor- bzw. nachgeschaLteten Verstärker zur Ansteuerung oder Signalregenerierung, dadurch pekennzelehnet, daß alle Bauelemente des Wandlers mit Isoliermasse zu einem kompakten Kodul (1) vergossen sind, aus dem an einer Seite elektrische Anschlußstifte (2) und an einer anderen Seite eine mit der lichtcnittierenden Diode (6) oder dgl. in optischem Kontakt stehende optische Ader (4) herausragt.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Ader (4) mit der lichtemittierenden Diode (6) oder dgl. in direktem optischen Kontakt steht und unmittelbar von der Isoliermasse umgeben ist.

3. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Ader (4) über e-.ne Steckverbindung mit der lichtemittierenden Diode (6) oder dgl. verbunden ist und daß der Zwischenraum zwischen der Stirnfläche der optischen Ader (4) und der lichtemittierenden Diode (6) mit einer ImmersionsflUssigkcit ausgefüllt ist.

4. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der optischen Ader (4) mit einem Stecker (5) versehen ist.

5. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bie 4, der mit Hilfe der elektrischen Anschlußstifte auf einer Leiterplatte montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der optischen Ader (4) mit dem Stecker (5) an der Stirnseite der Leiterplatte (10) in einer Ebene neben den elektrischen Anschlußsteckern (11) angeordnet ist.

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