EP1200862A1

EP1200862A1 - Optische kopplungseinrichtung

Info

Publication number: EP1200862A1
Application number: EP00952948A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Schweiker; Rainer Kossat
Original assignee: SCC Special Communication Cables GmbH and Co KG; Oclaro North America Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-05-02
Also published as: AU6557400A; WO2001007949A1; DE19934184A1; CN1375068A; AU772040B2; CA2379579A1; JP2003505733A; US6836595B1; KR20020039323A

Abstract

Eine optische Kopplungseinrichtung zum Einkoppeln von Licht zwischen zwei Lichtwellenleiter-Endflächen, bei der die geometrische Position der einen Lichtwellenleiter-Endfläche gegenüber der anderen Lichtwellenleiter-Endfläche mit Hilfe eines längenveränderlichen Elements veränderbar ist. Das Element trägt einen der beiden Lichtwellenleiter, ist über Halteklötze an dem anderen Lichtwellenleiter befestigt. Das längenveränderliche Element, beziehungsweise die Halteeinrichtung, ist durch ein Federelement gehalten, das sich direkt oder indirekt auf wenigstens einem der Halteklötze abstützt und Bewegungen des längenveränderlichen Elements, beziehungsweise der Halteeinrichtung in Längsrichtung des längenveränderlichen Elements, in der sich das längenveränderliche Element ausdehnt oder verkürzt, gestattet und eine Bewegung des längenveränderlichen Elements senkrecht zur Längsrichtung des längenveränderlichen Elements unterdrückt, wobei die Faser über das Federelement nahe bei der Fixierung der Halteklötze an den anderen Lichtwellenleiter gehalten ist.

Description

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Bei der eingangs genannten, optischen Kopplungseinnchtung sind die Halteklötze am Chip befestigt, und die Lichtwellen- leiterfaser an dem langenveranderlichen Element gehalten. Dabei kann es zu Schwingungen oder Verbiegungen des langenveranderlichen Elements und dabei zu einer temporaren oder dau- erhaften Dejustage der Faser kommen, obwohl eine gewisse Fuhrung vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Fuhrung des langenveranderlichen Elements parallel zu seiner Hauptdehnungsrichtung (Langsachse des Elements) zu gewährleisten und im Betrieb eine Dejustage zu vermeiden.

Zur Losung dieser Aufgabe ist die eingangs erwähnte, optische Kopplungseinnchtung dadurch gekennzeichnet, daß das langen- veränderliche Element beziehungsweise die Halteeinrichtung durch ein Federelement gehalten ist, das sich direkt oder indirekt auf wenigstens einem der Halteklotze abstutzt und Bewegungen des langenveranderlichen Elements beziehungsweise der Halteeinrichtung m Längsrichtung des langenveranderli- chen Elements, m der sich das langenveranderliche Element ausdehnt oder verkürzt, gestattet und eine Bewegung des langenveranderlichen Elements senkrecht zur Längsrichtung des langenveranderlichen Elements unterdruckt, wobei das Federelement nahe bei der Fixierung der Halteklotze an den anderen Lichtwellenleiter gehalten ist. Bei der Erfindung wird der eine Lichtwellenleiter, das heißt die Faser über das Federelement möglichst nahe an der Fixierung gehalten. Das langenveranderliche Element, welches zwangsläufig weiter entfernt an dem anderen Lichtwellenleiter, das heißt dem Chip befestigt ist, druckt gegen die Halteeinrichtung für die Faser, um die Relativbewegung der Faser zum Ch p zu ermöglichen. Das Federelement ist so gestaltet, daß eine Restbewe- gung senkrecht zur Ebene möglichst vollständig nterdruckt wird. Dadurch wird erreicht, daß die Bewegung der Faser rela^¬ tiv zum Chip sehr exakt parallel zur Chipflache erfolgt und eine Dejustage senkrecht dazu praktisch nicht auftritt.

Bei der Erfindung ist ferner vorteilhaft, daß der Halteklotz an dem zweiten Lichtwellenleiter (Lichtwellenleiterchip) sehr nahe an der Faser verklebt werden kann, wodurch große Hebel vermieden werden. Dadurch werden unerwünschte Bewegungen m die Richtungen senkrecht zur gewünschten Ausdehnung des langenveranderlichen Elements deutlich reduziert.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfmdungsgemaßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das langenverander- liehe Element, die Halteeinrichtung und das Federelement zwischen den zwei Halteklotzen angeordnet sind, und daß die Halteeinrichtung emstuckig mit dem langenveranderlichen Element und das Federelement separat davon ausgebildet ist. Hierbei ist vorteilhaft, daß das Material des Federelementes gewählt werden kann, ohne daß die Erfordernisse, die an das Material des langenveranderlichen Elementes gestellt werden, berücksichtigt werden müssen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfmdungsgemaßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das langenveranderliche Element, die Halteeinrichtung und das Federelement zwischen den zwei Halteklotzen angeordnet sind, und daß die Halteeinrichtung, das langenveranderliche Element und das Federelement emstuckig ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung hat herstellungstechnische Vorteile und hat auch Vorteile im Bezug auf die Betriebssicherheit und die Lebensdauer der Anordnung.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erf dungsgemaßen Einrichtung ist daduren gekennzeichnet, daß das langenveranderliche Element, die Halteeinrichtung und das Federelement zwischen den zwei Halteklotzen angeordnet sind und daß die Halteeinrichtung und das Federelement einstückig und das län^¬ genveränderliche Element separat davon ausgebildet sind. Auch hier können die Halteeinrichtungen und das Federelement hergestellt werden, ohne auf das Material des längenveränderli- chen Elements Rücksicht nehmen zu müssen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement durch Schlitze in dem längenveränderlichen Element bezie- hungsweise der Halteeinrichtung gebildet ist, die in einer

Ebene parallel zu den Endflächen und senkrecht zur Längsrichtung des längenveränderlichen Elements liegen. Diese Schlitze sind besonders vorteilhaft dann anwendbar, wenn das längenveränderliche Element, die Halteeinrichtung und das Federele- ment oder alternativ wenigstens die Halteeinrichtung und das Federelement einstückig miteinander ausgebildet sind. Auch die Richtung der Schlitze ist insofern vorteilhaft, als bei einer Verdrehung der Schlitze beispielsweise um 90° die Stabilität in der kritischen Richtung senkrecht zur Chipebene nicht mehr hinreichend gewährleistet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfmdungsgemaßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade Zahl von Schlitzen vorgesehen ist. Dadurch können Kipptendenzen minimiert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erf dungsgemaßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement durch Bohrungen in dem längenveränderlichen Element bezie- hungsweise der Halteeinrichtung gebildet ist, die in einer

Ebene parallel zu den Endflächen und senkrecht zur Längsrichtung des längenveränderlichen Elements liegen. Derartige Bohrungen können leicht maschinell hergestellt werden, wobei die Federkonstante des Federelements durch die Größe der Bohrun- gen einstellbar ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement aus gebogenem Federblech besteht, dessen Federabschnitte Ebenen liegen, die senkrecht auf einer Ebene stehen, die senkrecht zu der Chipflache und senkrecht zu der Längsrichtung des langenveranderlichen Elements steht. Diese Orientie^¬ rung der Federabschnitte ist im Hinblick auf die Unterdruk- kung der Schwingungsbewegungen senkrecht zur Längsrichtung des langenveranderlichen Elements vorteilhaft.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erf dungsgemaßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lange des langenveranderlichen Elements so gewählt ist, daß das Federelement bei der Ausgangslage des langenveranderlichen Ele- ments unter Vorspannung steht. Damit ist gewährleistet, daß die Halteeinrichtung sofern sie separat von dem langenveranderlichen Element ausgebildet ist, dem langenveranderlichen Element folgt, wenn sich dieses zusammenzieht.

Eme weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfmdungsgemaßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halteklotze durch einen Bügel miteinander verbunden sind, wobei die Anordnung, bestehend aus den beiden Halteklotzen, dem langenveranderlichen Element, der Halteeinrichtung und dem Federelement eine größere Stabilität erhalt.

Eme weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfmdungsgemaßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halte- klotze durch einen Rahmen miteinander verbunden sind, wobei zwischen den beiden Halteklotzen j e ein Bügel oben und unten vorgesehen ist, und wobei die Bügel aus einem Stuck mit den Halteklotzen hergestellt sind, sodaß sie mit diesen an dem Chip verklebt werden können.

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Nut, zu befestigen. Die Verwendung einer Ferrule ist jedoch wegen der Genauigkeit des Einbaus und der Vermeidung von Al- terungsersche ungen an dem Klebstoff für das Verkleben der Faser m der V-Nut bevorzugt.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eme Seitenansicht einer Kopplungseinnchtung gemäß einem ersten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines zweiten Ausfuhrungsbeispiels der erfmdungsgemaßen Kopplungseinnchtung; Fig. 3 eme Seitenansicht eines dritten Ausfuhrungsbeispiels der erfmdungsgemaßen Kopplungseinnchtung; Fig. 4 eine Seitenansicht eines vierten Ausfuhrungsbeispiels der erfmdungsgemaßen Kopplungseinnchtung; Fig. 5 eme Draufsicht eines fünften Ausfuhrungsbeispiels der erfmdungsgemaßen Kopplungseinnchtung; Fig. 6 eme Draufsicht auf die Stirnsteiet des fünften Aus- fuhrungsbeispiels der erf dungsgemaßen Kopplungseinnchtung; Fig. 7 eine Draufsicht eines sechsten Ausfuhrungsbeispiels der erfmdungsgemaßen Kopplungseinnchtung; Fig. 8 eme perspektivische Seitenansicht eines siebten Aus- fuhrungsbeispiels der erfmdungsgemaßen Kopplungseinnchtung; und Fig. 9 eme perspektivische Seitenansicht der anderen Seite des siebten Ausfuhrungsbeispiels der erfmdungsgemaßen Kopplungseinnchtung .

In Figur 1 ist eme Seitenansicht einer Kopplungseinnchtung gemäß einem ersten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem auf einem Lichwellenleiterchip 2 zwei Halteklotze 4,6 (z.B. Glas oder Glaskeramik) befestig beziehungsweise ver- klebt sind. Einer der Halteklotze 4 tragt das langenveranderliche, beispielsweise aus Aluminium gefertigte Element 8, an dem eme Faser 10 mit einer Ferrule 12 befestigt ist. Das langenveranderliche Element 8 stutzt sich über ein Federele^¬ ment 14, das durch Schlitze 16 gebildet ist, an dem anderen Halteklotz 6 ab.

Das Federelement 14 ist durch Schlitze 16 dem langenveran^¬ derlichen Element 8 gebildet, die sich m einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des langenveranderlichen Elements 8 erstrecken, wobei die offenen Kanten dabei senkrecht zur Chipebene sind. Es sind eine gerade Anzahl von Schlitzen 16, nämlich vier Schlitze, vorgesehen. In diesem Ausfuhrungsbeispiel ist das langenveranderliche Element 8 emstuckig mit dem Federelement 14 ausgebildet, und ein Endabschnitt des langenveranderlichen Elements 8 bildet die Halteeinrichtung für die Ferrule 12.

In Figur 2 ist eme Seitenansicht einer Kopplungseinnchtung gemäß einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem auf einem Lichwellenleiterchip 22 zwei Halteklotze 24,26 befestig beziehungsweise verklebt sind. Einer der Halteklotze 24 tragt das langenveranderliche Element 28, an dem eme Faser 30 mit einer Ferrule 32 befestigt ist. Das langenveranderliche Element 28 stutzt sich über ein Federelement 34, das durch Bohrungen 36 gebildet ist, an dem anderen Halteklotz 26 ab.

Auch die Bohrung 36 liegt, wie bei dem vorhergehenden Ausfuhrungsbeispiel, m einer Ebene parallel zu den Endflachen der Lichtwellenleiter und senkrecht zur Längsrichtung des langenveranderlichen Elements. Das langenveranderliche Element 28 und das Federelement 34 sind emstuckig ausgebildet und die Ferrule 32 ist direkt dem langenveranderlichen Element verankert, wobei deren entsprechender Abschmtc als Halteeinnchtung dient.

In Figur 3 ist eme Sei enansicht einer Kopplungseinnchtung gemäß einem dritten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem auf einem Lichwellenleiterchip 42 zwei Halte- klotze 44,46 befestig beziehungsweise verklebt sind. Einer der Halteklotze 44 tragt das langenveranderliche Element 48, an dem eme Faser 50 mit einer Ferrule 52 befestigt ist. Das langenveranderliche Element 48 stutzt sich über ein Federele- ent 54, das aus Federblech besteht und durch Federabschnitte 56 gebildet ist, an dem anderen Halteklotz 46 ab.

Die Federabschnitte 56 des Federelements 54 liegen Ebenen, die senkrecht zu der Chipflache und senkrecht zur Langsπch- tung des langenveranderlichen Elements 48 steht. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel ist das Federelement 54 separat von dem langenveranderlichen Element 48 ausgebildet.

In Figur 4 ist eme Seitenansicht einer Kopplungseinnchtung gemäß einem vierten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem auf einem Lichwellenleiterchip 62 zwei Halteklotze 64,66 befestig beziehungsweise verklebt sind. Einer der Halteklotze 64 tragt das langenveranderliche Element 68, das sich über die Halteeinrichtung 78 und ein Federelement 74 an dem anderen Halteklotz 66 abstutzt. Die Halteeinrichtung 78, n der eme Faser 70 mit einer Ferrule 72 befestigt ist, ist mit dem Federelement 74 verbunden. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel sind die drei Bestandteile, nämlich das langenveranderliche Element 68, die Halteeinrichtung 78 und das Fe- derelement 74 jeweils als einzelne Bauteile ausgebildet.

Figur 5 zeigt eme Draufsicht eines fünften Ausfuhrungsbeispiels der erfmdungsgemaßen Kopplungseinnchtung, bei dem zwei Halteklotze 84, 86 vorgesehen sind, von denen der eine Halteklotz 84 ein langenveranderliches Element 88 tragt, das eme Bohrung 90 für ein Ferrule als Halterung für eme Licnt- leiterfaser aufweist und über ein Federelement 92 an dem anderen Halteklotz 86 abgestutzt ist. Die beiden Halteklotze 84, 86 sind über einen Bügel 94 miteinander verbunden, wie Figur 5 m Draufsicht und m Figur 6 m Seitenansicht gezeigt ist. Die Kopplungseinnchtung ist, wie Figur 6 dargestellt, mit einem Lichtwellenleiterchip 82 gekoppelt. CO O tV> r P¹ P¹ cn O Cn o cn σ Cn

Faser 150 aufweist. Zwischen der Halteeinrichtung 146 und dem anderen Halteklotz 126 kann zusätzlich eine Gegenfeder 152 angeordnet sein, die für eine entsprechende Rückbewegung sorgt, wenn sich das längenveränderliche Element 128 ver- kürzt. Die Gegenfeder 152 ist nicht zwingend notwendig, da die Halteeinrichtung 146 bereits über das Federelement 142 vorgespannt sein kann. Wenn sich das längenveränderliche Element 128 ausdehnt, drückt es gegen die Halteeinrichtung 146 und bewegt die Faser 150 nach rechts (Blickrichtung wie in Figur 8), wobei das Federelement 142 entsprechend nachgibt. Schließlich sind in dem Bügel 140 noch zwei Bohrungen 154, 156 vorgesehen, um das Gesamtgewicht der Kopplungseinrichtung zu reduzieren.

Claims

Patentansprüche

1. _Optische Kopplungseinnchtung zum Einkoppeln von Licht zwischen zwei Lichtwellenleiter- Endflachen, wobei die geometrische Position der einen Lichtwellenleiter-Endflache beispielsweise einer Lichtleiterfaser gegenüber der anderen Lichtwellenleiter-Endflache beispielsweise eines Lichtleiterchips mit Hilfe eines langenveranderlichen Elements veränderbar ist, welches über eme Halteemrcihtung den einen der beiden Lichtwellenleiter tragt, und durch einen Halteklotz an dem anderen Lichtwellenleiter befestigt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das langenveranderliche Element (P28, 48, 68, 88, 108, 128) beziehungsweise die Halteeinrichtung durch ein Federelement gehalten ist, das sich direkt oder indirekt auf wenigstens einem der Halteklotze (4, 6; 24, 26; 44, 46; 64, 66; 84, 86; 104, 106; 124, 126) abstutzt und Bewegungen des langenveranderlichen Elements beziehungsweise der Halteeinrichtung Längsrichtung des langenveranderlichen Elements, m der sich das langenveranderliche Element ausdehnt oder verkürzt, gestattet und eme Bewegung des langenveranderlichen Elements senkrecht zur Längsrichtung des langenveranderlichen Elements unterdruckt, wobei das Federelement nahe bei der Fixierung der Halteklotze an den anderen Lichtwellenleiter gehalten ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das langenveranderliche Element (48) , die Halteeinrichtung und das Federelement (56) zwischen den zwei Halteklotzen (44, 46) angeordnet sind, und daß die Halteeinnchtung emstuckig mit dem langenveranderlichen

Element und das Federelement separat davon ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das langenveranderliche Element (8, 28), die Halteeinrichtung und das Federelement zwischen den zwei Halteklotzen (4, 6; 24, 26) angeordnet sind, unα daß die Halteeinrichtung, das langenveranderliche Element und das Federelement emstuckig ausgebildet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ^¬ z e i c h n e t, d a ß das langenveranderliche Element (68), die Halteeinnchtung (78) und das Federelement (74) zwischen den zwei Halteklotzen (64, 66) angeordnet sind, und daß die Halteeinrichtung und das Federelement emstuckig und das langenveranderliche Element separat davon ausgebildet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Federelement (14) durch Schlitze (16) m dem langenveranderlichen Element (8) beziehungsweise der Halteeinnchtung gebildet ist, die einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des langenveranderlichen Elements liegen, wobei die offenen Kanten senkrecht zur Chipebene liegen.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß eme gerade Zahl von Schlitzen (16) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Federelement (34) durch

Bohrungen (38) in dem langenveranderlichen Element (28) beziehungsweise der Halteeinrichtung gebildet ist, die einer Ebene parallel zu den Endflachen der Lichtwellenleiter und senkrecht zur Längsrichtung des langenveranderlichen Elements liegen.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Federelement (54, 74) aus gebogenem Federblech besteht, dessen Federabschnitte m Ebenen liegen, die senkrecht zu der Längsrichtung des langenveranderlichen Elements stehen, wobei die Knickkanten senkrecht zur Chipeben liegen.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n ^¬ z e i c h n e t, d a ß die Lange des langenveranderlichen Elements so gewählt ist, daß das Federelement bei der Aus- gangslage des langenveranderlichen Elements unter Vorspannung steht.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die beiden Halteklotze (84, 86) durch einen Bügel (94) miteinander verbunden sind, wobei die Anordnung, bestehend aus den beiden Halteklotzen, dem langenveranderlichen Element, der Halteeinnchtung und dem Federelement eme größere Stabilität erhalt.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die beiden Halteklotze durch einen Rahmen miteinander verbunden sind, wobei zwischen den beiden Halteklotzen e ein Bügel oben und unten vorgesehen ist, und wobei die Bügel aus einem Stuck mit den Halteklotzen herge- stellt.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, d a ß das Federelement (142) zwischen dem Bügel (140) und der Halteeinrichtung (146) liegt, die zwi- sehen den beiden Halteklotzen (124, 126) liegt, und daß das langenveranderliche Element (128) m einem der Halteklotze (124) gelagert ist und mit der Halteeinrichtung (146) m Verbindung steht.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, d a ß zwischen der Halteeinrichtung (146) und dem anderen Halteklotz (126) eine Gegenfeder (152) vorgesehen ist, die bei der Ausgangslage des veränderlichen Elements unter Vorspannung steht, wodurch bei einer Kontraktion des langenveranderlichen Elements die entsprechende Ruckbewegung verstärkt wird.

14. Einrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, d a ß das längenveränderliche Element (128) in einem der Halteklötze (124) geführt ist und mit einer Wellenlängen-Abgleichschraube (138) in Wirkverbindung steht, mit der die Lage des längenveränderlichen Elements (128) in dessen Längsrichtung einstellbar ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Halteeinrichtung eine Ferrule (beispielsweise 12) aufweist, in der der Lichtwellenleiter (10) beziehungsweise die optische Faser befestigt ist.