DE8002368U1 - Vorrichtung zur kopplung einer infrarotdiode mit einer als lichtwellenleiter verwendeten einzelglasfaser - Google Patents

Description

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Berlin und München VPA 80 P 6 S H OE

Vorrichtung aur Kopplung einer Infrarötdiode mit einer | als Lichtwellenleiter verwendeten Einzelglagfasei*.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kopplung einer als Lichtwellenleiter verwendeten Einzelglasfaser an eine Infrarötdiode vom Burrus-Typ, bei der die Infrarotdiode an einem Sockelteil befestigt ist und die Glasfaser mit einer ihrer Stirnflächen an die Diode derart anschließbar ist, daß ein an die Stirnfläche anschließender Glasfaser-Endabschnitt mit seiner Achse konzentrisch zum Mittelpunkt der lichtemittierenden Fläche der Diode und senkrecht zu dieser ausgerichtet ist.

Derartige Vorrichtungen werden benötigt, wenn elektrische Signale in optische Signale umgewandelt und über eine optische Übertragungsstrecke gesendet werden sollen. Dabei kommt es darauf an, daß die lichtemittierende Fläche der Diode mit der durch ihren Mittelpunkt und senkrecht zu ihr verlaufenden Achse genau auf die Achse eines Endabschnittes des Lichtwellenleiters ausgerichtet ist, um die KoppelVerluste möglichst gering zu halten. Andererseits ist es erwünscht, die Diode z.B. bex einem Defekt auswechseln zu können, ohne daß hierbei aufwendige Justierarbeiten erforderlich sind.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist «-es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß keine aufwendigen Justierarbeiten zum aufeinander Ausrichten von Diode und Lichtwellenleiter (Glasfaser} erforderlich sind.

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ßrfindüngsgemäß ergibt sich dieLösung dieser Aufgabe dadurch, daß der Diödensöckel mit eines' zylindrischen Außenabschnitt hoher Präzision versehen und die Diode mit ihrer Üchtemittierenden Fläche genau rechtwinklig ZU diesem Außenäbschnitt und mit der Mitte der lichtemittierenden Fläche konzentrisch zur Achse des Außenabschnittes des Diodensockels an diesem fixiert ist und daß eine hohlzylindrische Koppelnülse mit einer Mündung ihres Innenräümes genau auf den Außenabschnitt des Diodensockels und mit der anderen Mündung ihres Innenraumes genau auf die Mantelfläche eines konzentrisch zu dieser einen Endabschnitt des Lichtwellenleiters enthaltenden zylindrischen Stiftes abgestimmt ist..

Auf diese Weise, d.h. dadurch, daß die Diode genau auf den Außenabschnitt des Diodensockels und die Glasfaser genau auf die.zylindrische Außenfläche des zylindrischen Stiftes vorjustiert sind, wobei insbesondere die Justierung der Diode passiv erfolgen kann, ohne daß also die Diode zur Lichtemission angeregt werden muß, werden Glasfaser und Diode beim Einführen in die Koppelhülse aufeinander automatisch zwangsjustiert und damit jede Justierarbeit bei der Kopplung von Diode und Glasfaser vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der aus einem Metallkörper bestehende Diodensockel an einer zur Aufnahme der Diode eingerichteten Stirnseite eine zylindrische Vertiefung mit einem Rand aufweist, und daß der Rand dabei mit einem zum Anschluß der Diode auf ihrer dem Lichtwellenleiter zugewandten Stirnseite, mit dieser kontaktierten Bond-Draht zumindest bündig ist, daß die Diode auf einem ca* 150 dicken, aus Berillium- oder Aluminiumoxid oder zu^ mindest an seiner Außenseite aus Siliziumdioxid bestehenden Plättchen befestigt ist, das am Boden der

-3- YlPA₈₀ ρ 6 S U Vertiefung fixiert ist, daß die Vertiefung mit Epoxydharz ausgefüllt ist und daß dabei die lichtemittierende Fläche der Diode von einer Epoxydharzschicht mit einer max* Dicke von 100 yüm "bedeckt ist, oder daß die Vertiefüng durch ein mit dem Rand der Vertiefung verbundenes Glasplättchen abgedeckt ist und daß der Diodensockel in der Hülse durch Umbördeln eines Über den eingesetzten Diodensockel Überstehenden Hülsenrandes fixiert ist.
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Sin Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Figuren noch näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 die Vorrichtung in Seitenansicht, vergrößert, mit geschnittener Hülse und geschnittenem zylindrischem Stift land

Fig. 2 ebenfalls in Seitenansicht und besonders stark vergrößert den Diodensoekel.

Im einzelnen ist den Figuren zu entnehmen, daß ein aus einem Metallkörper bestehender Diodensoekel 2 vorgesehen ist, der einen zylindrischen Außenabschnitt 14 aufweist, der mit großer Präzision hergestellt worden ist. An einer rechtwinklig zu dem Außenabschnitt 14 verlaufenden Stirnseite 15 des Diodensockels 2 ist eine von einem Rand 16 des Diodensockels umgebene zylindrische Vertiefung 12 vorgesehen. In dieser Vertiefung 12 ist eine, bei Stromdurchgang infrarotes Licht emittierende Diode vom Burrus-Typ angeordnet. Der Diodenkörper ist an einem 150 ρ dicken Isolierstoffplättchen 9 fixiert, z.B. mit diesem verlötet, das seinerseits am Boden 17 der Vertiefung 12 befestigt z.B. verlötet ist. Das "Plättchen kaian-;^vorteilhaft aus Berillium- oder Aluminiumoxid oder auch aus Silizium bestehen, das außen mit

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einer Silizlümdioxidschiöht überzogen ist* Die Diode 1 ist dadurch gegenüber dem Metallkörper des Diödensöckels 2 isoliert.

Die Befestigung der Diodb 1 an dem Diödensöckel muß so erfolgen, daß ihre lichtemittierende Fläche 13 rechtwinklig zur Achse 18 des zylindrischen Außenabschnittes 14 des Diodensockels 2 gerichtet ist und die Achse 18 durch die Mitte der Fläche 13 verläuft. Parallel zur Achse sind im Sockel 2 zwei Bohrungen 19 vorgesehen. In diesen Bohrungen 19 sind Anschlußstifte 11 isoliert befestigt, die in die Vertiefung 12 des Diodensockels.'2 hineinragen und auf der anderen Seite des Sockels 2 aus diesem vorstehen.

Über Bond-Drähte 10 ist die Anode und die Kathode der Diode 1 jeweils mit einer Stirnseite der Anschlußstifte 11 verbunden , wobei einer dieser Drähte auf der vom Sockel 2 abgewandten Oberfläche der Diode 1 fixiert ist.

Der die V_3rtiefung 12 umgebende Rand 16 des Sockels 2 ist so bemessen, daß er zumindest mit diesem Bond-Draht bündig ist. Die Vertiefung 12 ist mit einem Epoxydharz ausgegossen, wobei das Epoxydharz die lichtemittierende Fläche 13 der Diode 1 max. mit einer Schichtdicke von 100/u überdeckt. Das Epoxydharz mit einem Brechungsindex von ca. 1,4 bildet dadurch einen guten Übergang zwischen dem Brechungsindex von ca. 3,5 des Diodenkorpers und dem Brechungsindex von ca. 1 für die zwischen der Diode und der Stirnseite der Glasfaser befindliche Luftstrecke.

Zur Verbindung des Lichtwellenleiters 6, dessen Durchmesser eher großer ist, als der Durchmesser oder die Diagonale der lichtemittierenden Fläche 13 der Diode 1, mit der Diode 1₃ist eine hohlzylindrische Koppelhülse

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vorgesehen, deren Innenraum 4 auf einer Seite der Hülse genau dem zylindrischen Außenabschnitt 14 des Diodensockels 2 angepaßt ist. Die andere öffnung der Hülse ist genau auf einen zylindrischen Stift 5 abgestimmt, in dem konzentrisch zum zylindrischen Mantel 20 des Stiftes 5 ein Endabschnitt des aus einer Einzelglasfaser bestehenden Lichtwellenleiters 6 derart fixiert ist, daß die Stirnseite des Lichtwellenleiters mit der Hülsenstirn 7 bündig ist.

Wird der Diodensockel 2 mit seiner Stirnseite 15 zur Koppelhülse 3 gerichteten den Teil des Hülseninnenraumes 4 eingesetzt, der dem zylindrischen Außenabschnitt 14 des Sockels angepaßt ist, so ist damit die lichtemittierende Fläche 13 der Diode exakt auf die Achse 21 der Koppelhülse 3 ausgerichtet. In gleicher •Weise wird der Lichtwellenleiter 6 auf diese Achse 21 zentriert, wenn der Stift 5 in den Teil des Hülseninne»ratmes 4 eingeschoben wird, der auf den Mantel des Stiftes 5 abgestimmt ist.

Somit werden aber Lichtwellenleiter 6 und Diode 1, bzw. deren lichtemittierende Fläche 13, über die Koppelhülse 3 aufeinander zwangsjustiert und dadurch eine optimale Einkopplung des von der Diode 1 abgestrahlten Infrarotlichtes in den Lichtwellenleiter 6 gewährleistet, ohne daß es hierzu erforderlich ist, z.B. die lichtemittierende Diode 1 zu aktivieren und an den Lichtvellenleiter ein Meßgerät anzuschließen und durch Positionsänderungen der Diode gegenüber der Stirnseite des Lichtwellenleiters 6 die optimale Position der Diode gegenüber dem Lichtwellenleiter 6 herauszufinden und zu fixieren.

Der Epoxydharzkörper, der die Vertiefung 12 ausfüllt, stellt darüber hiruvuö sicher, daß die lichtemittierende

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Fläche 13 der Diode 1 und die Stirnseite des Lichtwellenleiters 6, in die -'.das Diodenlicht einzukoppeln ist, in Richttaig der Achse 21 optimal beabstandet sind, da der zylindrische Stift 5 mit dem Lichtwellenleiter 6 nur so weit in den Innenraum 4 der Koppelhülse eingeschoben werden kann, bis di^ Stirnseite 7 des S-; iftes 5 an dem Epoxydharzkörper zur Anlage kommt.

Auf der von der Diode 1 abgewandten Seite ist der Sockel 2 mit einem Flansch 22 versehen. Der Flansch 22 bildet einen Anschlag beim Einsetzen des Diodensockels in den Innenratim 4 der Hülse 3. Ein dabei über den Flansch 22 überstehender HülsenrandS hält als Bördelrand den Diodensockel 2 in der Hülse 3 fest. 15

Der Stift 5 kann vorteilhaft Bestandteil einer Lichtwellenleitersteckverbindung sein und durch eine an dem Lichtwellenleitersteckverbindungsteil, der- den Stift 5 enthält, drehbar befestigte überwurfmutter, die mit der Hülse 3 verschraubt werden kann in der Hülse 3 festgelegt werden.

6 Patentansprüche
2 Figuren

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-9- VPA go ρ β 5 H DE

Bezugszeiahenliste

1 Diode

2 Diodensockel

3 Koppelhülse

4 Eülseninnenraum

5 zylindrischer Stift

6 Lichtwellenleiter-Einzelglasfaser

7 Stirnseite des Stiftes S überstehender Bördelrand 9 Isolierstoffplättchen

10 Bond-Drähte

11 Anschlußstifte

12 Vertiefung im Diodensockel

13 lichtemittierende Fläche der Diode

14 zylindrischer Außenabschnitt des Diodensockels

15 Stirnseite des Diodensockels

16 Rand des Diodensockels

17 Boden der'Vertiefung

18 Achse des Diodensockels

19 Sockelbohrungen

20 Außenmantel des Stiftes

21 Achse der Koppelhülse

22 Sockelflansch

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Kopplung einer als Lichtwellenleiter verwendeten Einzelglasfaser an eine Infrarotdiode vom Burrus-Typ, bei der die Infrarotdiode an einem Sockelteil "befestigt ist und die Glasfaser mit einer ihrer Stirnflächen an die Diode derart anschlisßbar ist, daß ein an die Stirnfläche anschließender Glasfaser-Endabschnitt mit seiner Achse konzentrisch zum Mittelpunkt der lichtemittierenden Fläche der Diode und senkrecht zu dieser ausgerichtet ist, dadurch ge-:.'-, kennz eichnet, daß der Diodensockel (2) mit einem zylindrischen Außenati schnitt (14) hoher Präzision versehen und die Diode (1) mit ihrer lichtemittierenden Fläche (13) genau rechtwinklig zu diesem Außenabschnitt (14) und mit der Mitte der lic htemittierenden Fläche (13) konzentrisch zur Achse ("Ϊ8) des Außenabschnittes (14) des Diodensoc&els (2) an diesem fixiert

[ ist und oa3 eine hohlzylindrische Koppelhülse (3) mit

- 20 einer Mündung ihres Innenraumes (4) genau auf den Außenabschnitt (14) des Diodensockels (2) und mit der anderen Mündung ihres Innenraumes (4) genau auf die Mar±elfläche (20) eines konzentrisch zu dieser einen Endabschnitt des Lichtwellenleiters (6) enthaltenden zylin- j 25 drisehen Stiftes abgestimmt ist.
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2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch g e kennzeichnet, daß der aus einem Metallkörper bestehende Diodensockel (2) an einer zur Auf-·

! 30 nähme der Diode (1) eingerichteten Stirnseite (13) eine \ zylindrische Vertiefung (12) mit einem Rand (16) auf-

jj weist und daß der Rand (16) dabei mit einem zum Anschluß

der Diode (1), auf ihrer dem Lichtwellenleiter (6) zugewandten Stirnseite, mit dieser kontaktierten Bond-Draht (10) zumindest.bündig ist.

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-8- ^TOA 80 P 6 5 H OE

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (1) auf einem ca. 150 /um dicken, aus Beryllium- oder Aluminiumoxid oder zumindest an seiner Außenseite aus Siliziumdioxid bestehenden Plättchen befestigt ist, das am Boden der Vertiefung (12) fixiert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Ver-

tiefung (12) mit Epoxydharz ausgefüllt ist und daß dabei die lichtemittierende Fläche (13) der Diode (1) von einer Epoxydharzsehicht mit einer max. Dicke voi ca. 100 yum bedeckt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3» d a durch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (12) durch ein mit dem Rand (16) des Diodensockels (2) verbundenes Glasplättchen abgedeckt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Diodensockel (2) in der Hülse (3) durch Umbördeln eines über den eingesetzten Diodensockel (2) überstehenden Hülsenrandes (8) fixiert ist.

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