EP0617800A1 - Coupling device - Google Patents

Coupling device

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Publication number
EP0617800A1
EP0617800A1 EP92923214A EP92923214A EP0617800A1 EP 0617800 A1 EP0617800 A1 EP 0617800A1 EP 92923214 A EP92923214 A EP 92923214A EP 92923214 A EP92923214 A EP 92923214A EP 0617800 A1 EP0617800 A1 EP 0617800A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lens
transmitting
receiving device
band
support body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP92923214A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Dr. Bornhauser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0617800A1 publication Critical patent/EP0617800A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms

Definitions

  • the invention relates to a coupling device with a transmitting or receiving device, to which one end of an optical waveguide can be optically coupled via a lens held in the press fit by a carrier element, and a method for producing a coupling device.
  • the carrier element consists of a circular cylindrical sleeve, in which at least the inner lateral surface is lined with a glass material.
  • a glass lens is introduced into the sleeve and the assembly thus formed is subjected to a precisely controlled heating process.
  • the heating process at least the glass material on the inside of the sleeve reaches a temperature at which thermal adhesions between the glass material and the glass lens are initiated. These adhesions connect the lens to the sleeve in a gas-tight and firm manner.
  • the known electro-optical coupling device further includes a receptacle housing which receives the sleeve and which is also designed to receive an end of an optical waveguide to be coupled.
  • Another, multi-part holder is connected to the receptacle housing and carries an electro-optical transmitting or receiving device at a suitable distance from the lens.
  • the known coupling device consists of a large number of individual parts that have to be joined relative to one another with high precision.
  • the connection of the lens with the sleeve is relatively complex in terms of production technology and is problematic with regard to automatic production.
  • DE-Al-38 29 067 discloses a method for producing a coupling device of the type mentioned at the outset with a transmitting device (light-emitting diode) to which one end of an optical waveguide is press-fitted by a long, sleeve-shaped carrier element can be coupled.
  • Automated production is also relatively complex in this coupling device due to the sleeve-shaped configuration of the carrier element and the necessary positioning of the lens relative to the carrier element.
  • the invention has for its object to provide a coupling device that is simple to manufacture and adjustable.
  • the 1 support element is a support body made of a band-like material with a through-hole that the seat of the lens and the thickness of the support body are dimensioned with a view to optimal distances of the lens to the end of the 5 waveguide and to the transmitting and receiving device and that the transmitting and receiving device is fixed on the support body via the opening of the through hole remote from the waveguide.
  • the transmitting or receiving device can be used to form an electro-optical coupling device
  • a major advantage of the coupling device according to the invention is the relatively small number of individual components and the
  • the carrier body which is made of a band-like material and is therefore essentially flat, is particularly easy to handle and can be fed to the respective production stations. Another advantage is that by the seat of the lens
  • the distances required for optimally focusing the signal emerging from the optical waveguide onto the transmitting or receiving device can be predetermined in a simple manner.
  • Her signal path from the lens to the transmitter or Empfang__x "-" -ung 5 can through the bore and through the transmission unc receiving device or this supporting substrate preferably without additional components - to be completed largely sealed.
  • a reliable interference fit of the lens is preferably achieved in that the diameter of the through hole in itself z. B. from JP 63-149611-A known manner is dimensioned slightly smaller than the diameter of the lens.
  • SPARE BLADE There is metal foil.
  • the support body is made of an inexpensive and robust material and can be reliably controlled using metal joining processes (e.g. soldering or welding).
  • B. can be connected to the transmitting or receiving device.
  • the support body is deformable.
  • a method for producing the coupling device according to the invention consists in producing through-bores in a band, the diameter of which is smaller than the outer diameter of the lens to be pressed in, that the lenses are pressed into the through-bores, the press-in depth and / or the thickness of the strip in Hin ⁇ view of optimal alignment of the lens are measured focusing on the transmitting or receiving device that separate from the strip support body are formed, and that in each case a transmitting or receiving device over a ⁇ 'ff voltage range one through hole with the band or in each case with a separate support body formed by separation from the band.
  • a major advantage of the method according to the invention is that the use of a band enables the support body to be manufactured and handled particularly easily.
  • the band can, for example, be temporarily stored in roll form before the lenses are pressed into the through bores.
  • the lenses which are preferably in the form of spherical lenses, can be introduced into the through bores by a simple pouring device and can be pressed in flush with the belt on one side by the rollers running along.
  • the belt can preferably have a lateral perforation for precise belt transport control exhibit.
  • the transmitting and receiving device can be particularly easily applied to the flat outer surface of the band and, for example, by gluing, preferably with the transmission or receiving device-side opening area of the through hole fixed.
  • the through holes are punched.
  • a metal band is used as the band.
  • the metal strip is preferably galvanized after the through-bores have been produced in order to produce supporting bodies with particularly protected surfaces and excellent joining properties.
  • FIG. 1 shows the coupling device according to the invention schematically and FIG. 2 illustrates a method for producing support bodies.
  • an electro-optical coupling device has a transmitting or receiving device 1, which in this exemplary embodiment consists of a light-sensitive diode 2 as receiving device 1. This is arranged on an essentially planar substrate 3.
  • the substrate 3 is firmly connected to a support body 4 via an adhesive or solder joint 5, with the conclusion of a through hole 6 contained in the support body 4.
  • the diameter 7 of the through hole 6 is dimensioned slightly smaller than the diameter 8 of a ball lens. formed lens 12.
  • An optical waveguide connector 14 surrounds an end 15 of an optical waveguide 16 and is positioned by means of a guide 17 such that optical signals 18 emerging from the end 15 are focused on the receiving device 1 by the ball lens 12.
  • the ball lens 12 is pressed into the through bore 6, taking into account the thickness 19 of the supporting body 4, that a distance 20 between the ball lens 12 and the sensitive surface of the diode 2 on the one hand and a distance 21 between the ball lens 12 and the End 15 on the other hand - enable optimal focusing of the optical signals 18 on the diode 2.
  • Suitable positioning of the substrate 3 also enables optimal positioning of the transmitting or receiving device 1 in the XY plane perpendicular to the direction of travel (Z direction) of the optical signals 18.
  • the flat surface of the supporting body 4 remote from the waveguide makes it easy to position and fix the substrate
  • the support body is
  • Figure 2 shows the essential steps of the method according to the invention for the production of support bodies for coupling devices.
  • a metal strip 31 is unwound from a supply roll 30 and first fed to a punching device 32.
  • the punching device 32 produces through bores 33 in the metal strip 31 at the desired spacing.
  • the metal strip 31 can then be fed to a galvanizing device 34 before a through-loading device 35 designed as a pouring device is used for each bore is each assigned a lens designed as a spherical lens 36.
  • a subsequent press-in device 37 consisting of two rotating rollers presses the ball lenses 36 into the respectively provided through bores 33 such that the surface of the ball lens 36 is approximately the upper one
  • the metal strip 31 prefabricated in this way can then first be wound onto a supply roll 40, from which the support bodies described in connection with FIG. 1 are formed if necessary by separating or separating individual strip areas.
  • diameter 8 of the ball lens 12 or 36 500 ⁇ m thickness 19 of the metal strip 4 or 31: 550 ⁇ m
  • Diameter 7 of the through bore 6 or 33 470 ⁇ m distance 20 (FIG. 1): approx. 50 ⁇ m
  • Diameter of the plug 14 2500 ⁇ m
  • Connector 14 material zirconia

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

Le dispositif d'accouplement comporte un dispositif d'émission ou de réception (1) auquel l'extrémité (15) d'un guide d'ondes (16) optique peut être couplée de manière optique, par le biais d'une lentille (12) maintenue par un support (4). Ce support (4) est réalisé dans un matériau se présentant sous la forme d'un ruban et est pourvu d'un trou traversant (6) dans lequel la lentille (12) est maintenue avec un ajustement serré. L'ajustement de la lentille (12) et l'épaisseur de support (4) sont choisis de façon à avoir des espaces optimaux (20, 21), en ce qui concerne la focalisation, de la lentille (12) par rapport à l'extrémité (15) du guide d'ondes (16) et au dispositif d'émission ou de réception (1). Le dispositif d'émission ou de réception (1) est fixé sur le support (4) par l'intermédiaire de l'ouverture du trou traversant (6) éloignée du guide d'ondes.The coupling device comprises a transmitting or receiving device (1) to which the end (15) of an optical waveguide (16) can be optically coupled via a lens ( 12) held by a support (4). This support (4) is made of a material in the form of a tape and is provided with a through hole (6) in which the lens (12) is held with a tight fit. The adjustment of the lens (12) and the support thickness (4) are chosen so as to have optimal spaces (20, 21), with regard to the focusing, of the lens (12) with respect to the end (15) of the waveguide (16) and to the transmitting or receiving device (1). The transmitting or receiving device (1) is fixed on the support (4) via the opening of the through hole (6) remote from the waveguide.

Description

KopplungsvorrichtungCoupling device
Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung mit einer Sende- oder Empfangseinrichtung, an die über eine von einem Trägerelement im Preßsitz gehaltene Linse ein Ende eines optischen Wellenleiters optisch ankoppelbar ist, und ein Verfahren zum Herstellen einer Kopplungsvorrichtung.The invention relates to a coupling device with a transmitting or receiving device, to which one end of an optical waveguide can be optically coupled via a lens held in the press fit by a carrier element, and a method for producing a coupling device.
Bei einer bekannten (EP 0 191 328 A2), als elektro-optische Kopplungsvorrichtung ausgebildeten Kopplungsvorrichtung besteht das Trägerelement aus einer kreiszylindrischen Hülse, bei der zumindest die innere Mantelfläche mit einem Glas¬ material ausgekleidet ist. Bei der Herstellung der bekannten Kopplungsvorrichtung wird in die Hülse eine Glaslinse eingebracht und die so gebildete Baugruppe einem genau gesteuerten Erwärmungsprozeß unterzogen. Durch den Erwär¬ mungsprozeß erreicht zumindest das hülseninnenseitige Glasmaterial eine Temperatur, bei der thermische Verwachsungen zwischen dem Glasmaterial und der Glaslinse initiiert werden. Durch diese Verwachsungen wird die Linse mit der Hülse gasdicht und fest verbunden. Die bekannte elektrooptische Kopplungsvorrichtung enthält ferner ein die Hülse aufnehmendes Aufnahmegehäuse, das auch zur Aufnahme eines Endes eines anzukoppelnden optischen Wellenleiters ausgebildet ist. Mit dem Aufnahmegehäuse ist eine weitere, mehrteilige Halterung verbunden, die eine elektrooptische Sende- oder Empfangsein¬ richtung in einem geeigneten Abstand von der Linse trägt.In a known (EP 0 191 328 A2) coupling device designed as an electro-optical coupling device, the carrier element consists of a circular cylindrical sleeve, in which at least the inner lateral surface is lined with a glass material. In the manufacture of the known coupling device, a glass lens is introduced into the sleeve and the assembly thus formed is subjected to a precisely controlled heating process. As a result of the heating process, at least the glass material on the inside of the sleeve reaches a temperature at which thermal adhesions between the glass material and the glass lens are initiated. These adhesions connect the lens to the sleeve in a gas-tight and firm manner. The known electro-optical coupling device further includes a receptacle housing which receives the sleeve and which is also designed to receive an end of an optical waveguide to be coupled. Another, multi-part holder is connected to the receptacle housing and carries an electro-optical transmitting or receiving device at a suitable distance from the lens.
Die bekannte Kopplungsvorrichtung besteht aus einer Vielzahl von Einzelteilen, die relativ zueinander mit hoher Präzision gefügt werden müssen. Insbesondere ist die Verbindung der Linse mit der Hülse fertigungstechnisch verhältnismäßig auf¬ wendig und im Hinblick auf eine automatische Fertigung pro¬ blematisch.The known coupling device consists of a large number of individual parts that have to be joined relative to one another with high precision. In particular, the connection of the lens with the sleeve is relatively complex in terms of production technology and is problematic with regard to automatic production.
ERSATZBLATT Aus "Patent Abstracts of Japan", 57-161818, 18 P 166 (1983) ist ein Verbinder mit einem Zylinderteil bekannt, in dessen Zentrum ein optischer Wellenleiter verläuft. Auf einen wel- lenleiterendseitigen Absatz des Zylinderteils ist unter Bil- düng einer planen Stirnfläche ein Metallring aufgepreßt, an den ein ringförmiges Trägerelement angeschweißt ist. Von dem Trägerelement ist in nicht näher erläuterter Weise eine Linse gehalten.REPLACEMENT LEAF From "Patent Abstracts of Japan", 57-161818, 18 P 166 (1983) a connector with a cylinder part is known, in the center of which an optical waveguide runs. A metal ring is pressed onto a shoulder of the cylinder part on the end of the waveguide, forming a flat end face, to which an annular carrier element is welded. A lens is held by the carrier element in a manner not explained in detail.
Es ist auch bekannt (EP-A1-0 337 142), eine Kugellinse in einem dünnwandigen Metallröhrchen im Preßsitz zu halten. Dazu wird der Durchmesser der Kugellinse in bezug auf den Innen¬ durchmesser des Röhrchens im Übermaß ausgebildet und die Kugellinse durch Einpressen und/oder Erwärmung unter Aus- nutzung der unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten in dem Metallröhrchen fixiert. Die Handhabung des Metallröhrchens und die Positionierung der Kugellinse sind insbesondere bei auto¬ matisierter Fertigung verhältnismäßig aufwendig.It is also known (EP-A1-0 337 142) to press-fit a ball lens in a thin-walled metal tube. For this purpose, the diameter of the ball lens is formed in excess with respect to the inner diameter of the tube and the ball lens is fixed in the metal tube by pressing and / or heating using the different temperature coefficients. The handling of the metal tube and the positioning of the spherical lens are relatively complex, particularly in the case of automated production.
Aus der DE-Al-38 29 067 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kopplungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit einer Sendeeinrichtung (lichtemittierende Diode) bekannt, an die ein Ende eines optischen Wellenleiters über eine von einem langge¬ streckten, hülsenförmigen Trägerelement im Preßsitz gehaltene Linse ankoppelbar ist. Eine automatisierte Fertigung ist auch bei dieser Kopplungsvorrichtung aufgrund der hülsenförmigen Ausgestaltung des Trägerelements und der notwendigen Posi¬ tionierung der Linse relativ zum Trägerelement verhältnismäßig aufwendig.DE-Al-38 29 067 discloses a method for producing a coupling device of the type mentioned at the outset with a transmitting device (light-emitting diode) to which one end of an optical waveguide is press-fitted by a long, sleeve-shaped carrier element can be coupled. Automated production is also relatively complex in this coupling device due to the sleeve-shaped configuration of the carrier element and the necessary positioning of the lens relative to the carrier element.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herstellbare und leicht justierbare Kopplungsvorrichtung zu schaffen.The invention has for its object to provide a coupling device that is simple to manufacture and adjustable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kopplungsvor¬ richtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das 1 Trägerelement ein aus einem bandartigen Material hergestellter Tragkörper mit einer Durchgangsbohrung ist, daß der Sitz der Linse und die Dicke des Tragkörpers im Hinblick auf zur Fokussierung optimale Abstände der Linse zu dem Ende des 5 Wellenleiters und zu der Sende- und Empfangseinrichtung bemessen ist und daß die Sende-und Empfangseinrichtung über der wellenleiterfernen Öffnung der Durchgangsbohrung auf dem Tragkörper fixiert ist. Die Sende- oder Empfangseinrichtung kann zur Bildung einer elektrooptischen KopplungsvorrichtungThis object is achieved according to the invention in a coupling device of the type mentioned at the outset in that the 1 support element is a support body made of a band-like material with a through-hole that the seat of the lens and the thickness of the support body are dimensioned with a view to optimal distances of the lens to the end of the 5 waveguide and to the transmitting and receiving device and that the transmitting and receiving device is fixed on the support body via the opening of the through hole remote from the waveguide. The transmitting or receiving device can be used to form an electro-optical coupling device
10 vorzugsweise als lichtempfangende oder lichtaussendende Diode ausgebildet sein; sie kann aber auch von einem anzukoppelnden, weiteren Wellenleiter gebildet sein. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung besteht in der verhältnismäßig geringen Anzahl der Einzelbauteile und in der10 preferably be designed as a light-receiving or light-emitting diode; however, it can also be formed by a further waveguide to be coupled. A major advantage of the coupling device according to the invention is the relatively small number of individual components and the
15. besonders einfachen geometrischen Struktur des Tragkörpers. Der aus einem bandartigen Material hergestellte und damit im wesentlichen flache Tragkörper läßt sich besonders einfach handhaben und den jeweiligen Fertigungsstationen zuführen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch den Sitz der Linse15. particularly simple geometric structure of the supporting body. The carrier body, which is made of a band-like material and is therefore essentially flat, is particularly easy to handle and can be fed to the respective production stations. Another advantage is that by the seat of the lens
20 und die Dicke des Tragkörpers in einfacher Weise die für eine möglichst optimale Fokussierung des aus dem optischen Wellenleiter austretenden Signals auf die Sende- oder Empfangseinrichtung notwendigen Abstände vorgebbar sind. Her Signalweg von der Linse zu der Sende- oder Empfang__x», -" -ung 5 kann durch die Bohrungswandung und durch die Sende- unc Empfangseinrichtung oder ein diese tragendes Substrat vorzugsweise ohne weitere Bauteile - weitgehend hermetisch abgeschlossen sein.20 and the thickness of the support body, the distances required for optimally focusing the signal emerging from the optical waveguide onto the transmitting or receiving device can be predetermined in a simple manner. Her signal path from the lens to the transmitter or Empfang__x "-" -ung 5 can through the bore and through the transmission unc receiving device or this supporting substrate preferably without additional components - to be completed largely sealed.
0 Ein zuverlässiger Preßsitz der Linse wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß der Durchmesser der Durchgangsbohrung in an sich z. B. aus der JP 63-149611-A bekannter Weise geringfügig kleiner bemessen ist als der Durchmesser der Linse.0 A reliable interference fit of the lens is preferably achieved in that the diameter of the through hole in itself z. B. from JP 63-149611-A known manner is dimensioned slightly smaller than the diameter of the lens.
5 Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kopp¬ lungsvorrichtung besteht darin, daß der Tragkörper aus einer5 An advantageous development of the coupling device according to the invention consists in that the support body consists of a
ERSATZBLÄTT Metallfolie besteht. Damit besteht der Tragkörper aus einem preiswerten und robusten Material und kann durch zuverlässig zu beherrschende Metallfügeverfahren (z. B. Löten oder Schweißen) z. B. mit der Sende- oder Empfangseinrichtung verbunden werden.SPARE BLADE There is metal foil. The support body is made of an inexpensive and robust material and can be reliably controlled using metal joining processes (e.g. soldering or welding). B. can be connected to the transmitting or receiving device.
Um Abstandstoleranzen zwischen der Linse und dem Ende des Wel¬ lenleiters oder der Sende- oder Empfangseinrichtung mittels einfacher Feinjustage ausgleichen zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Kopplungsvor¬ richtung vorgesehen, daß der Tragkörper verformbar ist.In order to be able to compensate for distance tolerances between the lens and the end of the wave guide or the transmitting or receiving device by means of simple fine adjustment, it is provided according to an advantageous embodiment of the coupling device according to the invention that the support body is deformable.
Ein Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Kopplungs¬ einrichtung besteht darin, daß in einem Band Durchgangsboh- rungen erzeugt werden, deren Durchmesser jeweils kleiner als der Außendurchmesser der einzupressenden Linse bemesen wird, daß die Linsen in die Durchgangsbohrungen eingepreßt werden, wobei die Einpreßtiefe und/oder die Dicke des Bandes im Hin¬ blick auf eine optimale Ausrichtung der Linsen-Fokussierung auf die Sende- oder Empfangseinrichtung bemessen werden, daß aus dem Band separate Tragkörper gebildet werden und daß je¬ weils eine Sende- oder Empfangseinrichtung über einem Ö'ff- nungsbereich jeweils einer Durchgangsbohrung mit dem Band oder jeweils mit einem durch Vereinzelung aus dem Band gebildeten, separa en Tragkörper angeordnet wird. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Verwendung eines Bandes eine besonders einfache Herstellung bzw. Handhabung der Tragkörper ermöglicht. Nach dem Erzeugen der Durchgangsbohrungen kann das Band beispielsweise zunächst in Rollenform zwischengelagert werden, bevor in die Durch¬ gangsbohrungen die Linsen eingepreßt werden. Die vorzugsweise als Kugellinsen ausgebildeten Linsen können von einer ein¬ fachen Schüttvorrichtung in die Durchgangsbohrungen einge¬ bracht und durch mitlaufende Walzen einseitig bündig in das Band eingepreßt werden. Das Band kann vorzugsweise eine seitliche Perforation zur genauen Bandtransportsteuerung aufweisen. Die Sende- und Empfangseinrichtung kann be sonders einfach auf die ebene Außenfläche des Bandes aufgebracht und beispiels weise durch Klebung, vorzugsweise unter Verschluß des sende - oder empfangseinrichtungsseitigen Öf fnungsbereichs der Durchgangsbohrung, fixiert werden .A method for producing the coupling device according to the invention consists in producing through-bores in a band, the diameter of which is smaller than the outer diameter of the lens to be pressed in, that the lenses are pressed into the through-bores, the press-in depth and / or the thickness of the strip in Hin¬ view of optimal alignment of the lens are measured focusing on the transmitting or receiving device that separate from the strip support body are formed, and that in each case a transmitting or receiving device over a Ö 'ff voltage range one through hole with the band or in each case with a separate support body formed by separation from the band. A major advantage of the method according to the invention is that the use of a band enables the support body to be manufactured and handled particularly easily. After the through bores have been produced, the band can, for example, be temporarily stored in roll form before the lenses are pressed into the through bores. The lenses, which are preferably in the form of spherical lenses, can be introduced into the through bores by a simple pouring device and can be pressed in flush with the belt on one side by the rollers running along. The belt can preferably have a lateral perforation for precise belt transport control exhibit. The transmitting and receiving device can be particularly easily applied to the flat outer surface of the band and, for example, by gluing, preferably with the transmission or receiving device-side opening area of the through hole fixed.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des er findungsgemäßen Verfahrens werden die Durchgangsbohrungen gestanzt.According to an advantageous embodiment of the inventive method, the through holes are punched.
Hinsichtlich der Materialkosten und der zur Verfügung stehen¬ den Fügeverfahren ist gemäß einer vorteilhaften Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen , daß als Band ein Metallband verwendet wird .With regard to the material costs and the joining methods available, according to an advantageous development of the method according to the invention, it is provided that a metal band is used as the band.
Vorzugsweise wird das Metallband nach Erzeugung der Durch¬ gangsbohrungen galvanisiert , um Tragkörper mit beson ders geschützten Oberflächen und hervorragenden Fügeeigenschaften zu erzeugen.The metal strip is preferably galvanized after the through-bores have been produced in order to produce supporting bodies with particularly protected surfaces and excellent joining properties.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbe i¬ spiels näher erläutert, wobeiThe invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment, wherein
Figur 1 die er findungsgemäße Kopplungsvorrichtung schematisch zeigt und Figur 2 ein Verfahren zur Herstellung von Tragkörpern illustriert .1 shows the coupling device according to the invention schematically and FIG. 2 illustrates a method for producing support bodies.
Gemäß Figur 1 weist eine erfindungsgemäße elektrooptische Kopplungsvorrichtung eine Sende- oder Empfangseinrichtung 1 auf , die in diesem Ausführungsbeispiel aus einer licht- empfindlichen Diode 2 als Empfangseinrichtung 1 besteht. Diese ist au f einem im wesentlichen planen Substrat 3 angeordnet. Das Substrat 3 ist mit einem Tragkörper 4 über eine Kleb- oder Lötverbi ndung 5 unter Abschluß einer in dem Tragkörper 4 enthaltenen Durchgangsbohrung 6 fest verbunden. Der Durch- messer 7 der Durchgangsbohrung 6 ist geringfügig kleiner bemessen als der Durchmesser 8 einer als Kugellinse ausge- bildeten Linse 12. Ein Lichtwellenleiterstecker 14 umgibt ein Ende 15 eines optischen Wellenleiters 16 und ist mittels einer Führung 17 derart positioniert, daß aus dem Ende 15 austre¬ tende optische Signale 18 durch die Kugellinse 12 auf die Empfangseinrichtung 1 fokussiert werden.According to FIG. 1, an electro-optical coupling device according to the invention has a transmitting or receiving device 1, which in this exemplary embodiment consists of a light-sensitive diode 2 as receiving device 1. This is arranged on an essentially planar substrate 3. The substrate 3 is firmly connected to a support body 4 via an adhesive or solder joint 5, with the conclusion of a through hole 6 contained in the support body 4. The diameter 7 of the through hole 6 is dimensioned slightly smaller than the diameter 8 of a ball lens. formed lens 12. An optical waveguide connector 14 surrounds an end 15 of an optical waveguide 16 and is positioned by means of a guide 17 such that optical signals 18 emerging from the end 15 are focused on the receiving device 1 by the ball lens 12.
Die Kugellinse 12 ist dazu unter Berücksichtigung der Dicke 19 des Tragkörpers 4 soweit in die Durchgangsbohrung 6 einge¬ preßt, daß ein Abstand 20 zwischen der Kugellinse 12 und der empfindlichen Oberfläche der Diode 2 einerseits und ein Ab¬ stand 21 zwischen der Kugellinse 12 und dem Ende 15 anderer-- seits eine optimale Fokussierung der optischen Signale 18 auf die Diode 2 ermöglichen. Durch geeignete Positionierung des Substrats 3 wird ferner eine optimale Positionierung der Sen- de- oder Empfangseinrichtung 1 in der zur Verlaufsrichtung (Z-Richtung) der optischen Signale 18 senkrechten XY-Ebene ermϋglicht.For this purpose, the ball lens 12 is pressed into the through bore 6, taking into account the thickness 19 of the supporting body 4, that a distance 20 between the ball lens 12 and the sensitive surface of the diode 2 on the one hand and a distance 21 between the ball lens 12 and the End 15 on the other hand - enable optimal focusing of the optical signals 18 on the diode 2. Suitable positioning of the substrate 3 also enables optimal positioning of the transmitting or receiving device 1 in the XY plane perpendicular to the direction of travel (Z direction) of the optical signals 18.
Durch die wellenleiterferne, plane Oberfläche des Tragkörpers 4 ist eine einfache Positionierung und Fixierung des SubstratsThe flat surface of the supporting body 4 remote from the waveguide makes it easy to position and fix the substrate
3 ohne zusätzliche Abstands- oder Gehäusemittel ermöglicht. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, ist der Tragkörper3 enables without additional spacing or housing means. As will be explained in more detail below, the support body is
4 sehr einfach herstellbar. Durch leichte Deformierung des Tragkörpers 4, insbesondere in Verlaufsrichtung der optischen Signale 18 (Z-Richtung) kann in einfacher Weise für eine optimale Fokussierung der optischen Signale 18 gesorgt werden.4 very easy to manufacture. By slightly deforming the support body 4, in particular in the direction of the optical signals 18 (Z direction), optimum focusing of the optical signals 18 can be ensured in a simple manner.
Figur 2 zeigt die wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Tragkörpern für Kopplungs- Vorrichtungen. Von einer Vorratsrolle 30 wird ein Metallband 31 abgerollt und zunächst einer Stanzeinrichtung 32 zugeführt. Die Stanzeinrichtung 32 erzeugt in gewünschter Beabstandung Durchgangsbohrungen 33 in dem Metallband 31. Das Metallband 31 kann anschließend einer Galvanisierungseinrichtung 34 zuge- führt werden, bevor in einer als Schüttvorrichtung ausgebil¬ deten Kugelbestückungseinrichtung 35 jeweils einer Durchgangs- bohrung jeweils eine als Kugellinse 36 ausgebildete Linse zu¬ geordnet wird. Eine anschließende aus zwei rotierenden Walzen bestehende Einpreßvorrichtung 37 drückt die Kugellinsen 36 in die jeweils vorgesehen Durchgangsbohrungen 33 derart, daß je- weils die Oberfläche der Kugellinse 36 annähernd die obereFigure 2 shows the essential steps of the method according to the invention for the production of support bodies for coupling devices. A metal strip 31 is unwound from a supply roll 30 and first fed to a punching device 32. The punching device 32 produces through bores 33 in the metal strip 31 at the desired spacing. The metal strip 31 can then be fed to a galvanizing device 34 before a through-loading device 35 designed as a pouring device is used for each bore is each assigned a lens designed as a spherical lens 36. A subsequent press-in device 37 consisting of two rotating rollers presses the ball lenses 36 into the respectively provided through bores 33 such that the surface of the ball lens 36 is approximately the upper one
Ebene des Metallbandes 31 tangiert. Nur zur Verdeutlichung der Kugellinsensitze sind an den Metallbandbereichen mit einge¬ preßten Kugellinsen senkrechte Striche 38 angedeutet. Das auf diese Weise vorgefertigte Metallband 31 kann anschließend zunächst auf eine Vorratsrolle 40 aufgewickelt werden, von der bedarfsweise durch Vereinzelung bzw. Abtrennung einzelner Bandbereiche die im Zusammenhang mit der Figur 1 beschriebenen Tragkörper gebildet werden.Plane of the metal strip 31 tangent. Vertical lines 38 are only indicated on the metal band areas with pressed-in ball lenses to clarify the spherical lens seats. The metal strip 31 prefabricated in this way can then first be wound onto a supply roll 40, from which the support bodies described in connection with FIG. 1 are formed if necessary by separating or separating individual strip areas.
Als besonders günstig haben sich folgende konstruktive Daten für die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung erwiesen: Durchmesser 8 der Kugellinse 12 bzw. 36: 500 μ Dicke 19 des Metallbandes 4 bzw. 31: 550 μmThe following structural data have proven to be particularly favorable for the coupling device according to the invention: diameter 8 of the ball lens 12 or 36: 500 μm thickness 19 of the metal strip 4 or 31: 550 μm
Durchmesser 7 der Durchgangsbohrung 6 bzw. 33: 470 μm Abstand 20 (Figur 1): ca. 50 μmDiameter 7 of the through bore 6 or 33: 470 μm distance 20 (FIG. 1): approx. 50 μm
Abstand 21 (Figur 1): 500 μmDistance 21 (Figure 1): 500 microns
Durchmesser des Steckers 14: 2500 μmDiameter of the plug 14: 2500 μm
Material des Steckers 14: ZirkondioxidConnector 14 material: zirconia
Material der Kugellinse 12 bzw. 36: Saphir Material of the ball lens 12 or 36: sapphire

Claims

Patentansprüche Claims
1. Kopplungsvorrichtung mit einer Sende- oder Empfangsein¬ richtung (1), an die über eine von einem Trägerelement im Preßsitz gehaltene Linse (12) ein Ende (15) eines optischen Wellenleiters (16) optisch ankoppelbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Trägerelement ein aus einem bandartigen Material hergestellter Tragkörper (4) mit einer Durchgangsbohrung (6) ist, daß der Sitz der Linse (12) und die Dicke (19) des Tragkörpers (4) im Hinblick auf zur Fokussierung optimale Abstände (20, 21) der Linse (12) zu dem Ende (15) des Wellenleiters (16) und zu der Sende- oder Empfangseinrichtung (1) bemessen ist und daß die Sende- oder Empfangseinrichtung (1) über der wellenleiterfernen Öffnung der Durchgangsbohrung (6) auf dem Tragkörper (4) fixiert ist.1. Coupling device with a transmitting or receiving device (1) to which one end (15) of an optical waveguide (16) can be optically coupled via a lens (12) held by a carrier element in the press fit, characterized in that the carrier element is a Made of a band-like material support body (4) with a through hole (6) is that the seat of the lens (12) and the thickness (19) of the support body (4) in terms of optimal distances for focusing (20, 21) of the lens (12) to the end (15) of the waveguide (16) and to the transmitting or receiving device (1) and that the transmitting or receiving device (1) over the waveguide opening of the through hole (6) on the support body (4th ) is fixed.
2. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Tragkörper (4) aus einer Metallfolie besteht.2. Coupling device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the support body (4) consists of a metal foil.
3. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Tragkörper (4) zum Ausgleich von Abstandstoleranzen der Linse (12) in bezug auf das Ende (15) des Wellenleiters (16) und/oder in bezug auf die Sende- oder Empfangseinrichtung (1) verformbar ist.3. Coupling device according to claim 1 or 2, characterized in that the support body (4) to compensate for distance tolerances of the lens (12) with respect to the end (15) of the waveguide (16) and / or in relation to the transmitting or receiving device (1) is deformable.
4. Verfahren zum Herstellen einer Kopplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in einem Band (31) Durchgangsbohrungen (33) erzeugt werden, deren Durchmesser jeweils kleiner als der Außendurchmesser der einzupressenden Linse (35) bemessen wird, daß die Linsen (36) in die Durchgangsbohrungen (33) eingepreßt werden,4. A method for producing a coupling device according to one of claims 1 to 3, characterized in that through holes (33) are produced in a band (31), the diameter of which is in each case smaller than the outer diameter of the lens (35) to be pressed in that the lenses (36) are pressed into the through bores (33),
ERSATZBLATT 1 wobei die Einpreßtiefe und/oder die Dicke des Bandes (31) im Hinblick auf eine optimale Ausrichtung der Linsen-Fokussierung auf die Sende- oder Empfangseinrichtung (1) bemessen werden, daß aus dem Band (31) separate Tragkörper gebildet werden undREPLACEMENT LEAF 1 wherein the press-in depth and / or the thickness of the band (31) are dimensioned with a view to optimal alignment of the lens focusing on the transmitting or receiving device (1), that separate carrier bodies are formed from the band (31) and
5 daß jeweils eine Sende- oder Empfangseinrichtung (1) über einem Öffnungsbereich jeweils einer Durchgangsbohrung (33) mit dem Band (31) oder jeweils mit einem durch Vereinzelung aus dem Band (31) gebildeten, separaten Tragkörper angeordnet wird . 105 that a transmitting or receiving device (1) is arranged above an opening area in each case a through hole (33) with the band (31) or each with a separate support body formed by separation from the band (31). 10
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Durchgangsbohrungen (33) gestanzt werden.5. The method of claim 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the through holes (33) are punched.
15 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Band (31) ein Metallband verwendet wird.15 6. The method of claim 4 or 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a metal strip is used as the band (31).
7. Verfahren nach Anspruch 6, 20 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Metallband (31) nach Erzeugung der Durchgangsbohrungen (33) galvanisiert wird.7. The method according to claim 6, 20 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the metal strip (31) after the creation of the through holes (33) is galvanized.
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