DK146307B - Optisk koblingselement - Google Patents

Description

i 146307

Opfindelsen angår et optisk koblingselement med en lyskilde, der er monteret på et støtteorgan, hvorpå der er anbragt et cylindrisk låg, og en linse, der i en holder er anbragt ud for lyskilden, hvorfra der udsendes en 5 lysstråle langs lågets cylinderakse, idet holderen sammen med låget og støtteorganet omslutter et hermetisk lukket rum.

Et koblingselement af denne type er beskrevet i en publikation af Masayuki Abe i I.E.E.E. Transactions on 10 Electron Devices, bind ED-24, nr. 7, juli 1977, side 990-994. Det beskrevne koblingselement indeholder en lysemitterende diode, men kan dog også indeholde en halvlederlaser. Desuden er linsen udformet ved den ene ende af en optisk fiber, hvori det af dioden udsendte lys ind-15 stråles over linsen. Det viste koblingselement benyttes i et optisk, kommunikationssystem, hvori datatransmission realiseres ved hjælp af lysimpulser, der skal overføres over optiske fibre. Koblingselementet kan imidlertid også indeholde blot en enkelt eller nogle få linser. Et 20 koblingselement af denne type kan f.eks. også benyttes i et apparat til aflæsning af videoplader, hvor registrerede data aflæses af optiske midler. De optiske midler indeholder i det mindste den nævnte lyskilde, linsen, en reflekterende flade på videopladen og en lysdetek-25 tor. Til opnåelse af en så stor lystransmission som muligt fra lyskilden til det optiske element, der er anbragt bag linsen, skal dennes akse indtage den rigtige tværstilling i forhold til lyskilden,og linsen skal være placeret i den rigtige afstand fra lyskilden. En 30 fremgangsmåde til indstilling af tværpositionen og afstanden mellem de to optiske elementer er delvis allerede beskrevet i den nævnte publikation og fremgår fuldstændigt af USA-patentskrift 3.999.841.

Med opfindelsen tilsigtes tilvejebragt et koblings-35 element, der ikke alene muliggør meget nøjagtig tværindstilling af lyskilden i forhold til linsens akse, men også muliggør enkel og hurtig indstilling af afstanden 146307 2 mellem lyskilden og linsen, idet begge indstillinger opretholdes uden bindemidler, som f.eks. epoxyharpiks.

Til dette formål er et optisk koblingselement, der indeholder en lyskilde, som er monteret på et støtte-5 organ, hvorpå der er anbragt et cylindrisk låg, og en linse, der i en holder er anbragt ud for lyskilden, hvorfra der udsendes en lysstråle langs lågets cylinderakse, idet holderen sammen med låget og støtteorganet omslutter et hermetisk lukket rum, ifølge opfindelsen 10 ejendommeligt ved, at holderen har prespasning med låget og er indrettet til at forskydes i forhold til låget parallelt med cylinderaksen til indstilling af afstanden mellem linsen og lyskilden.

Afstanden mellem lyskilden og linsen indstilles i 15 koblingselementet ifølge opfindelsen simpelt hen ved at presse holderen og dermed linsen ned mod lyskilden, under hvilken bevægelse lysstrålen, der frembringes af lyskilden og kommer ud gennem linsen, til stadighed iagttages og/eller dens energiindhold til stadighed måles.

20 En foretrukket udførelsesform for et koblingsele ment ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at såvel låget som holderen er i form af en bøsning, og at de hver har en krave, idet kraven på låget er fastgjort til støtteorganet, og linsen er fastgjort til holderens kra-25 ve. Kraven, hvorpå linsen er monteret, kan være udformet i holderen, der på en kant, der vender bort fra låget, er forsynet med centreringsmidler til centrering af et optisk element, der skal monteres på holderen, i forhold til den optiske akse for den i holderen monterede linse, 30 hvorhos der på ydersiden af holderen er anbragt fikseringsmidler for det optiske element, der skal monteres på holderen.

Et koblingselement af denne type har den fordel, at et yderligere optisk element kan monteres derpå 35 uden at der kræves yderligere justeringsmidler til centreringen. Fikseringsmidlerne kan være et gevind, men kan også udgøre en del af en bajonetkobling. Centreringsmidlerne kan have form som en konisk flade, men 3 146307 også som en radialt rettet kantprofil, f.eks. et sæt tænder.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor 5 fig. 1 er et snit gennem to dele af et koblingsele ment ifølge opfindelsen, der skal samles, fig. 2 et snit gennem to dele af en anden udførelsesform for et koblingselement ifølge opfindelsen, der skal samles, og 10 fig. 3 et snit gennem to dele af en foretrukken ud førelsesform for et koblingselement ifølge opfindelsen, der skal samles.

Det i fig. 1 viste koblingselement 1, der består af to dele 1A og IB, har et metallisk støtteorgan 11, 15 hvorpå der er monteret en lysemitterende diode 12, et metallåg 13, en metalholder 14 og en glaslinse 15.

Låget 13, holderen 14 og linsen 15 udgør tilsammen den første del A,. og støtteorganet 11 med dioden 12 udgør den anden del B af koblingselementet 20 1. Linsen 15 er fastgjort til en elastisk kant 16 af låget 13 ved hjælp af et kendt metal-til-glas-bindemid-del. Ved hjælp af en bøsningformet ende 17 danner holderen 14 prespasning med låget 13, og en krave 18 på holderen 14 hviler imod linsen 15. Det har vist 25 sig at være fordelagtigt at forsyne i det mindste låget med et lag af indium for at muliggøre jævn indstilling af den ønskede afstand. Mellem prespasningen ved enden 17 af holderen 14 og kanten 16 har låget 13 en ringformet eftergivelig zone 19, hvis funktion vil 30 blive forklaret neden for.

I to glasfyldte passager 20 og 21 findes stifter 22 og 23, hvortil tilledningerne 24 og 25 til dioden 12 er forbundet. Passager af denne type er velkendte inden for teknikken, der anvendes ved fremstil-35 lingen af metalbeholdere til halvledertransistorer og halviederkredsløb. Tilledningen 24 er forbundet med en ringformet elektrode 26, der omslutter den lysudsendende flade på dioden 12. En central akse 27, der 146307 4 angiver midten af lysstrålen, der skal udsendes, har retning mod den lysemitterende flade. Den optiske akse 28 for linsen 25 skal sammenfalde med midteraksen 27 for at sikre optimal udsendelse af lys fra dioden 12 til 5 et ikke vist optisk element, der skal anbringes bag linsen 15. Den første del 1A, der altså omfatter låget 13, holderen 14 og linsen 15, anbringes i den rigtige tværstilling i forhold til den anden del IB, der altså omfatter støtteorganet 11 og dioden 12 på kendt 10 måde, der er angivet i det nævnte patentskrift.

Derefter svejses den første del ved hjælp af en krave 29 på låget 14 til en ribbe 30 på støtteorganet 11 ved rundtgående svejsning (modstandssvejsning under anvendelse af tryk og højspænding). Linsen 15 bevæges 15 derefter aksialt i retning mod dioden 12 ved at presse holderen 14 i retning mod støtteorganet 11, indtil linsen befinder sig i den rigtige afstand derfra.

Afstanden mellem linsen 15 og dioden 12 kan indstilles nøjagtigt ved vedvarende eller periodisk iagt-20 tagelse af den lysstråle, der er passeret gennem linsen under bevægelsen af linsen 15 i retning mod dioden 12.

Under presningen af holderen 14 i retning mod støtteorganet 11 derformeres den eftergivende zone 19 af låget 13. Som følge af den elastiske deforma-25 tion forbliver linsen 15 presset imod kraven 18 på holderen 14, der som nævnt har prespasning med låget 13. Som følge af prespasningen vil afstanden mellem dioden 12 og linsen 15, når først den er indstillet, ikke blive påvirket af elastisk eftervirkning i kanten 30 16 hidrørende fra den elastiske deformation af den eftergivende zone 19.

Pig. 2 viser to dele 2A og 2B af en anden udførelsesform for et koblingselement 2. Den første del 2A omfatter et låg 31, en holder 32, en planparallel 35 glasplade 33 og en kuglelinse 34, der er limet dertil. Den anden del 2Bomfatter et støtteorgan 35, en laserdiode 37, der er monteret på en køleblok 36, og to forbindelsesstifter 40 og 41, der er anbragt i glas- 5 146307 fyldte passager 38 og 39, og som er forbundet med diodelaseren 37 og køleblokken 36 over forbindelsesledninger henholdsvis 42 og 43.

Linsen 34 er limet til glaspladen 33 ved hjælp 5 af et bindemiddel 44 f.eks. en hærdende epoxyharpiks, og pladen er på sin side ved hjælp af et kendt metal-til-glas-bindemiddel forbundet med en krave 45 på holderen 32. Den optiske akse 46 for linsen 34 skal falde sammen med en central akse 47, der går gennem den aktive 10 zone af laserdioden 37 af grunde, som allerede er angivet i forbindelse med fig. 1. Delen 2A i koblingselementet 2 anbringes på den beskrevne måde i den korrekte tværstilling i forhold til den på støtteorganet 35 monterede køleblok 36, hvorefter en krave 15 48 på låget 31 svejses til en ribbe 49 på støtteorganet 35.

Når holderen 32 derefter presses i retning mod støtteorganet 35, bevæges linsen 34 i retning mod laserdioden 37, og den ønskede afstand mellem disse 20 to elementer indstilles, hvorefter prespasningen mellem låget 31 og holderen 32 bevirker opretholdelse af den indstillede afstand. Fortrinsvis er låget 31 og holderen 32 beklædt med indium, således at den ønskede afstand let kan indstilles. Opnåelse af den 25 ønskede afstand kan konstateres på samme måde, som angivet i forbindelse med fig. 1.

Fig. 3 viser to dele 3a og 3b af en foretrukket udførelsesform for et koblingselement 3 ifølge opfindelsen. Den første del 3a omfatter et cirkulærcy-30 lindrisk metallåg 51 og en cirkulærcylindrisk · metalholder 52, hvori en planparallel glasplade 54 er fastgjort på en skulder 53 på kendt måde. En kuglelinse 55 er svejset til glaspladen 54. Dette kan realiseres ved anvendelse af en blød glasplade 54, der 35 har en lavere smeltetemperatur end hårdt glas, der er benyttet til fremstilling af linsen 55. Den anden del 3b omfatter et metallisk støtteorgan 56, hvorpå der er anbragt en laserdiode 58, der er monteret på en køle- 6 148307 blok 57. Støtteorganet 56 har to glasfyldte passager 59 og 60/ hvori der er anbragt to forbindelsesstifter 61 og 62. Forbindelsesledninger 63 og 64, der er forbundet med henholdsvis laserdioden 58 og 5 køleblokken 57, er forbundet med forbindelsesstifterne henholdsvis 61 og 62. Ligesom støtteorganerne 11 og 35 i fig. 1 og 2 har støtteorganet 56 en ribbe 65, hvortil en krave 66 på låget 51 er svejset, efter at den første del 3a er blevet rigtigt indstillet i 10 tværretningen i forhold til den anden del 3b på den beskrevne måde. Derefter presses holderen 52 i retning mod støtteorganet 56 til indstilling af den korrekte afstand mellem laserdioden 58 og linsen 55. De vægge på låget 51 og holderen 52, der har prespas-15 ning med hinanden, er beklædt med indium eller et andet blødt metal. Som følge af prespasningen mellem holderen 52 og låget 51 opretholdes den indstillede afstand.

En cirkulær cylindrisk kant, der har en profil af radialt rettede tænder 67, er udformet på holderen 52.

20 Holderen 52 har desuden et ydre gevind 68, således at et yderligere optisk element kan fastgøres på koblingselementet. Den profilerede kant samarbejder med et yderligere optisk element f.eks. den ene halvdel af et forbindelseselement til optiske fibre til optisk kom-25 munikation, der også omfatter en profileret kant. Denne profil er da udformet komplementært til tænderne 67 på kanten af holderen 52. Det optiske element vil derfor indtage en nøjagtig position. Før holderen 52 fastgøres til låget 51, forbindes linsen 55 og glaspla-30 den 54 med holderen 52 på den beskrevne måde ved hjælp af et metal-til-glas-bindemiddel, således at den . optiske akse for linsen 55 falder sammen med symmetriaksen for kanten på holderen 52. Følgelig vil et optisk element, der anbringes på holderen 52 altid være cen-. 35 treret i forhold til linsen 55 og også i forhold til laserdioden 58.

Claims (5)

146307

1. Optisk koblingselement indeholdende en lyskilde (12, 37, 58), der er monteret på et støtteorgan (11, 35, 56), hvorpå der er anbragt et cylindrisk låg (13, 31,51), og en linse (15, 34, 55), der i en holder (14, 32, 52) 5 er anbragt ud for lyskilden, hvorfra der udsendes en lysstråle langs lågets cylinderakse (28, 46), idet holderen sammen med låget og støtteorganet omslutter et hermetisk lukket rum, kendetegnet ved, at holderen (14, 32, 52) har prespasning med låget (13, 31, 51) 10 og er indrettet til at forskydes i forhold til låget parallelt med cylinderaksen til indstilling af afstanden mellem linsen (15, 34, 55) og lyskilden (12, 37, 58).

2. Koblingselement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at i det mindste de vægge på holderen (14, 15 32, 52) og låget (13, 31, 51), der bringes i berøring med hinanden til opnåelse af prespasningen, har et lag af indium.

3. Koblingselement ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at såvel låget (13) som holderen 20 (14) er bøsningformede, og hver har en krave, hvoraf kraven (29) på låget er fastgjort til støtteorganet (11), medens linsen (15) er fastgjort til kraven (18) på holderen.

4. Koblingselement ifølge krav 1, kendeteg-25 net ved, at holderen (52) på en kant, der vender bort fra låget (51), er forsynet med centreringsmidler (67) til centrering af et optisk element, der skal monteres på holderen, i forhold til den optiske akse for den til holderen fastgjorte linse (55), hvorhos der på holderens 30 yderside er tilvejebragt fastgørelsesmidler (68) til fastgørelse af det optiske element, der skal monteres på holderen.

5. Koblings element ifølge krav 1, kendetegnet ved, at linsen (15) er forbundet med en kant (16) 35 af låget (13), der vender bort fra støtteorganet (11), og at holderen (14) hviler mod kanten af linsen over en