EP2335104A1

EP2335104A1 - Kompakter multiplexer/demultiplexer

Info

Publication number: EP2335104A1
Application number: EP09783762A
Authority: EP
Inventors: Ingo Smaglinski; Thomas Petigk; Martin Popp; Samuel Brantzen; Thomas Paatzsch
Original assignee: Cube Optics AG
Current assignee: Huber and Suhner Cube Optics AG
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2011-06-22
Also published as: WO2010040726A1; US8532444B2; DE102008042716A1; US20110222817A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Multiplexer/Demultiplexer mit einem Anschluss für das Einkoppeln und/oder Auskoppeln eines optischen Signals, das Signalkomponenten verschiedener Wellenlängen aufweist, einer Trägerplatte (8) mit mindestens einem wellenlängensensitivem Element (11), einem Fokussierglied (13) mit mindestens zwei fokussierenden Elementen (14, 14') sowie einer Detektor- oder Signalerzeugerplatte (1), auf der mindestens zwei Detektoren (4) oder Signalerzeuger angeordnet sind. Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass das Fokussierglied (13) mindestens einen vorzugsweise einstückig mit dem Fokussierglied ausgebildeten Faseranschlag für die Justierung eines Wellenleiters aufweist und mit der Detektor- oder Signalerzeugerplatte (1) oder mit der Trägerplatte (8) über ein elastisches Verbindungselement (23) verbunden ist.

Description

Kompakter Multiplexer/Demultiplexer

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kompakten Multiplexer/Demultiplexer.

Das sogenannte Multiplexverfahren ist ein Verfahren zur gemeinsamen Übertragung mehrerer unabhängiger Signale (Primärsignale) über ein einziges Übertragungsmedium. In einem Multi- plexer werden die verschiedenen primären Signale zu einem einzigen Multiplexsignal zusam- mengefaßt und übertragen. Auf der Empfangsseite werden sie in einem Demultiplexer wieder getrennt. Beim sogenannten Frequenzmultiplexverfahren belegt jedes Signal ein Frequenzband bestimmter Breite. Durch Modulation mit gestaffelten Trägerfrequenzen werden die Basisbänder mehrerer primärer Signale so in höhere Frequenzlagen verschoben, so daß sie auf der Frequenzskala nebeneinander zu liegen kommen. So entsteht ein Frequenzmultiplexsignal, das dann gegebenenfalls verstärkt und übertragen wird. Auf der Empfängerseite werden die einzelnen Signale in der Regel mit Hilfe von Frequenzfiltern wieder voneinander getrennt und durch Demodulation in die ursprüngliche Frequenzlage gebracht.

Für die Übertragung von Signalen auf Lichtwellenleitern kommt im allgemeinen das sogenannte Wellenlängenmultiplexverfahren zur Anwendung, das ein optisches Frequenzmultiplexverfahren darstellt. Beim Multiplexverfahren werden Lichtsignale unterschiedlicher Frequenz für die Übertragung verwendet. Dabei stellt jede verwendete Frequenz einen eigenen Übertragungskanal zur Verfügung, auf dem die eigentlichen zu übertragenden Daten moduliert werden können (Amplitudenmodulation). Die auf diese Art und Weise modulierten Datensignale werden dann mittels entsprechender optischer Koppelelemente gebündelt und gleichzeitig, jedoch unabhängig voneinander, übertragen. Am Empfänger dieser optischen Multiplexverbindung werden in einem Demultiplexer dann die einzelnen optischen Übertragungskanäle mit Hilfe von entsprechenden wellenlängenselektiven Elementen, z. B. passive optische Filter, wieder getrennt und mit entsprechenden Detektorelementen in elektrische Signale umgewandelt.

Optische Multiplexer und Demultiplexer sind seit langem bekannt. Grundsätzlich kann ein Multi- plexer durch Umkehrung des Strahlengangs auch als Demultiplexer eingesetzt werden und umgekehrt. Dabei müssen lediglich statt Detektoren, welche die empfangenen übertragenen - -

optischen Signale in elektrische Signale umwandeln, Laser, welche die entsprechenden zu ü- bertragenden Lichtsignale erzeugen, verwendet werden.

Im folgenden bezieht sich die Beschreibung explizit auf Demultiplexer. Es versteht sich aber, daß die beschriebenen Merkmale mit Vorteil auch bei Multiplexern zur Anwendung kommen können, wobei sich dann die Strahlrichtung einfach umkehrt.

Demultiplexer weisen im allgemeinen einen Eingangsanschluß für das Einkoppeln eines optischen Signals, das Signalkomponenten verschiedener Wellenlängen aufweist, mindestens ein wellenlängensensitives Element sowie mindestens zwei fokussierende Elemente auf, wobei das wellenlängensensitive Element und die fokussierenden Elemente derart angeordnet sind, daß zumindest ein Teil eines über den Eingangsanschluß eingekoppelten optischen Signals zunächst auf das wellenlängensensitive Element und dann auf ein fokussierendes Element und ein weiterer Teil zunächst auf das wellenlängensensitive Element und dann auf ein anderes fokussierendes Element trifft. Unter einem wellenlängenselektiven Element wird jegliches Element verstanden, das, in den Strahlengang gestellt, einen, mehrere oder sogar sämtliche Wellenlängenkanäle beeinflußt. Unter Beeinflussen wird beispielsweise Reflektieren, Absorbieren, Verstärken, Abschwächen, Unterbrechen oder Polarisieren verstanden.

Unter einem fokussierenden Element wird jedes Element verstanden, das in der Lage ist, einfallende parallele Lichtstrahlen im wesentlichen in einem Punkt, dem sogenannten Brennpunkt oder Fokus, zu bündeln. Als fokussierende Elemente können beispielsweise optische Linsen oder Hohlspiegel verwendet werden.

Im einfachsten Fall weist der Demultiplexer lediglich ein wellenlängensensitives Element und zwei fokussierende Elemente auf. Ein Eingangssignal, das aus zwei getrennten Frequenzkomponenten (Frequenzkanälen) besteht, wird dann auf das wellenlängensensitive Element gerichtet, das die eine Frequenzkomponente reflektiert und die andere transmittieren läßt. Die fokussierenden Elemente sind nun derart angeordnet, daß das eine den transmittierten Strahl und das andere den reflektierten Strahl empfängt und in dem jeweiligen Brennpunkt bündelt. Wird nun an den entsprechenden Brennpunkten ein geeigneter Strahlungsdetektor, z. B. eine Photodiode, angeordnet, so kann die Amplitude, d.h. die Strahlungsintensität des Frequenzsignals, elektrisch erfaßt werden. Im allgemeinen weist ein Demultiplexer jedoch eine Mehrzahl von wellenlängensensitiven Elementen auf, auf die das Signal entlang des Strahlengangs nacheinan- der gerichtet wird, wobei jedes wellenlängensensitive Element einen Wellenlängenkanal von - -

dem restlichen Signal abtrennt. Die Anordnung von mehreren wellenlängensensitiven Elementen wird auch das Filterkaskade bezeichnet.

Die Herstellung von Demultiplexern ist jedoch im allgemeinen sehr aufwendig. Dies liegt u. a. an der notwendigen Justierung. Das aus einem entsprechenden Übertragungsmedium, z. B. einer Glasfaser, kombinierte Signal muß mit Hilfe einer exakt justierten Anordnung von Filtern und Spiegeln auf entsprechende Detektorelemente gelenkt werden, um eine effektive Aufspaltung des Signals in seine einzelnen Kanalkomponenten zu bewirken. Darüber hinaus weisen bekannte Demultiplexer vergleichsweise große Abmessungen auf.

Es ist bereits aus der EP 1 004 907 ein optischer Wellenlängendemultiplexer aus einer optisch transparenten Struktur bekannt. Das aus einer Glasfaser austretende Signal wird innerhalb des transparenten Materials geführt. Dabei ist die transparente Struktur zweiteilig ausgeführt, wobei zwischen den beiden Teilen entsprechende optische Filter angeordnet sind. Obgleich dieser Demultiplexer bereits kompakt ist, ist er nur unter großem herstellungstechnischen Aufwand herzustellen und muß aufwendig justiert werden. Daher ist in der DE 10 2005 010 557 bereits vorgeschlagen worden, ein mehrere fokussierende Elemente aufweisendes Formteil sowie eine mehrere wellenlängensensitive Elemente aufweisende Trägerplatte auf einer Aufbauplatte anzuordnen. Dadurch hat sich der Justierungsaufwand der fokussierenden Elemente relativ zur Trägerplatte vereinfacht. Bei der in der DE 10 2005 010 557 beschriebenen Ausführungsform müssen jedoch die Detektoren sehr aufwendig justiert werden.

Es ist daher vor dem Hintergrund des beschriebenen Standes der Technik Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Demultiplexer oder Multiplexer mit einem Anschluß für das Einkoppeln und/oder Auskoppeln eines optischen Signals, welches Signalkomponenten verschiedener Wellenlängen aufweist, einer Trägerplatte mit mindestens einem wellenlängensensitiven Element, einem Fokussierglied mit mindestens zwei fokussierenden Elementen sowie einer Detektoroder Signalerzeugerplatte, auf der mindestens zwei Detektoren oder Signalerzeuger angeordnet sind, bereitzustellen, der einfacher zu justieren ist und zudem einen im Vergleich zum Stand der Technik kompakteren Aufbau zeigt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß das Fokussierglied mindestens einen vorzugsweise einstückig mit dem Fokussierglied ausgebildeten Faseranschlag für die Justierung eines Wellenleiters aufweist und mit der Detektor- oder Signalerzeugerplatte oder mit der Trägerplatte über ein elastisches Verbindungselement verbunden ist. - -

Durch diese Maßnahme kann die bislang übliche Justierreihenfolge verändert und damit vereinfacht werden. Im ersten Schritt wird die Faser an den Faseranschlag gelegt und fixiert. Dadurch ist die Faser relativ zum Fokussierglied justiert.

Als nächstes wird die Trägerplatte auf der Detektor- oder Signalerzeugerplatte platziert und gegenüber dieser ausgerichtet. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die beiden genannten Schritte auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden können.

Erst danach wird das Fokussierglied aktiv gegenüber der Trägerplatte und der Detektor- und Signalerzeugerplatte ausgerichtet. Dabei kann ein Lichtsignal über die Glasfaser eingekoppelt werden, so dass der Strahlenverlauf verfolgt werden kann. Über die Detektoren kann erfasst werden, ob das Signal korrekt auf die Detektorfläche ausgerichtet ist. Sobald dies der Fall ist, wird das Fokussierglied über ein elastisches Verbindungselement mit der Trägerplatte oder vorzugsweise mit der Detektor- oder Signalerzeugerplatte verbunden.

Obgleich - wie bereits ausgeführt - die vorliegende Erfindung in gleicher Weise für Multiplexer und Demultiplexer verwendet werden kann, wird im folgenden die Erfindung lediglich anhand eines Demultiplexers beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass prinzipiell auch ein Multiplexer entsprechend ausgebildet sein könnte, wobei lediglich die Signalrichtung umgedreht und die Detektoren durch Signalerzeuger, wie z. B. LEDs oder VCSEL-Laser, ersetzt werden müssen.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Detektoren der Detektorplatte auf der dem Fokussierglied zugewandten Seite der Detektorplatte angeordnet, wobei vorzugsweise zwischen Fokussierglied und Detektorplatte ein Spalt gebildet wird und die Detektoren zumindest teilwei- se in dem Spalt angeordnet sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der die fokussie- renden Elemente verlassende Lichtstrahl nicht durch die Detektorplatte hindurchtreten muß, sondern direkt auf die Detektorelemente gerichtet werden kann. Der Spalt zwischen Fokussierglied einerseits und Detektorplatte andererseits kann beispielsweise durch Abstandselemente verwirklicht werden, die zwischen Fokussierglied und Detektorplatte angeordnet sind, so daß sich zwischen zwei Abstandselementen ein Spalt bildet, in dem wiederum die Detektoren angeordnet sein können. Selbstverständlich können die Abstandselemente einstückig entweder mit dem Fokussierglied und/oder mit der Detektorplatte ausgebildet sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Fokussierglied und das mit dem Fokus- sierglied über das Verbindungselement verbundenen Element, d.h. Detektorplatte oder Trägerplatte, aus unterschiedlichen Materialien hergestellt, so daß bei den typischen Betriebstempera- - -

turen, wie z. B. bei einer Temperatur von 25°C, das Material, aus dem das Fokussierglied hergestellt ist, einen größeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material, aus dem das über das Verbindungselement mit dem Fokussierelement verbundene Element hergestellt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fokussierglied mit der Detektorplatte verbunden. Daher wird im folgenden das Verbindungselement und dessen Vorteile in Bezug auf die Verbindung von Fokussierglied mit der Detektorplatte beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass das Fokussierglied stattdessen auch mit der Trägerplatte verbunden sein könnte.

So ist es beispielsweise möglich, das Fokussierelement als Formteil aus Kunststoff herzustellen, wobei die Fokussierelemente einstückig als gekrümmte reflektierende Flächen ausgebildet sein können, wie dies in der DE 10 2005 010 557 beschrieben ist, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.

Die Detektorplatte kann statt dessen aus einem Material mit deutlich geringerem Ausdehnungskoeffizienten hergestellt werden, wie z. B. Kovar oder einer Keramik. Unter Kovar werden Legierungen verstanden, die einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, typischerweise von weniger als 10 ppm/K haben. Da die Detektorplatte die Detektoren aufnimmt, müssen entsprechende elektrische Anschlüsse durch die Detektorplatte geführt werden. Um insgesamt eine hohe Dichtigkeit zu erzielen, können beispielsweise Metallglasdurchführungen zum Einsatz kommen. Diese sind jedoch nur mit Materialien mit sehr geringem Ausdehnungskoeffizienten verwirklichbar. Die Verwendung von unterschiedlichen Materialien erlaubt daher die kostengünstige und einfache Herstellung des Fokussiergliedes als Formteil aus Kunststoff und gleichzeitig vakuumdichte elektronische Durchführungen durch die Detektorplatte.

Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Detektorplatte einerseits und Fokussierglied andererseits kann es jedoch in extremen Temperatursituationen zu einer Dejustie- rung des Demultiplexers kommen.

Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß das Verbindungselement zwei Federelemente aufweist, die jeweils in zwei zueinander senkrechten Richtungen jeweils mindestens doppelt so große Federkonstanten wie in der dritten, zu den beiden ersten Raumrichtungen senkrechten Raumrichtung, der sogenannten Elastizitätsrichtung, hat, wobei die beiden Federelemente Elastizitätsrichtungen aufweisen, die nicht parallel zueinander verlaufen. Grundsätzlich können Verbindungselemente verwendet werden, wie sie beispielsweise in der - -

DE 10 2005 040 731 beschrieben und gezeigt sind, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.

Durch die Verwendung der beschriebenen Verbindungselemente wird erreicht, daß zumindest die Winkelgenauigkeit bei größeren Temperaturänderungen relativ hoch bleibt. Dabei dient jedes Federelement dazu, einerseits die Bewegung des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil, insbesondere bei einer Temperaturveränderung, in einer Richtung, der sogenannten Elastizitätsrichtung, in begrenztem Maße zuzulassen, während eine entsprechende Relativbewegung in den anderen hierzu in etwa senkrecht verlaufenden Richtungen möglichst verhindert wird. Dabei verläuft die Elastizitätsrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen parallel zu den zueinander auszurichtenden Flächen von Fokussierglied und Detektorplatte.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Fokussierglied als Formteil ausgebildet, wobei vorzugsweise die fokussierenden Elemente einstückig mit dem Formteil ausgebildet sind und aus gekrümmten reflektierenden Flächen bestehen. Die gekrümmten reflektierenden Flächen können beispielsweise derart ausgebildet sein, wie in der DE 100 43 985 beschrieben ist, die hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. Das Formteil kann prinzipiell so ausgebildet sein, wie in der DE 10 2005 010 557 beschrieben ist, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Faseranschlag beispielsweise durch eine ebene Fläche verwirklicht werden, auf der der Brennpunkt der gekrümmten Fläche liegt. Dadurch muß die Glasfaser lediglich auf die ebene Fläche aufgelegt werden, um eine exakte Justierung der Glasfaser in eine Richtung zu erleichtern. Bevorzugt sind dabei Ausführungsformen, bei denen der Anschlag eine Justierung zumindest in zwei Richtungen oder, besonders bevorzugt, sogar in drei Richtungen erlaubt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Trägerplatte zwei parallel zueinander angeordnete Flächen auf, wobei auf der einen Fläche ein reflektierendes Element und auf der anderen Fläche das zumindest eine wellenmodifizierende Element angeordnet ist. Durch die Verwendung einer Trägerplatte mit zwei parallel zueinander angeordneten Flächen ist sichergestellt, daß reflektierendes Element einerseits und wellenmodifizierende Elemente andererseits exakt zueinander angeordnet sind. Das reflektierende Element kann beispielsweise ein Spiegelelement sein. - -

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die zumindest zwei Detektoren der Detektorplatte auf einer Linie liegen, die parallel zu den parallelen Flächen der Trägerplatte verläuft. Dies ermöglicht eine einfache Justierung der Trägerplatte gegenüber der Detektorplatte, so daß eine optische Justierung derart, daß die parallelen Flächen und die Detek- torzeile parallel verlaufen, einfach zu verwirklichen ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Detektorplatte und/oder die Trägerplatte mindestens ein Abstandselement aufweist, wobei das mindestens eine Abstandselement derart angeordnet ist, daß ein Spalt zwischen Detektorplatte und Trägerplatte gebildet wird, wobei vorzugsweise elektrische Anschlüsse der Detektoren innerhalb des Spalts angeordnet sind. Selbstverständlich kann das Abstandselement an der Detektorplatte und/oder der Trägerplatte einstückig befestigt sein. Durch die Anordnung der elektrischen Anschlüsse im Spalt kann das Multiplexer/Demultiplexerelement kompakter ausgebildet sein.

Die Trägerplatte kann Durchgangsöffnungen aufweisen, die für den Signalstrahl vorgesehen sind, so dass die Trägerplatte kein Material in den Strahlengang einfügt. Werden als fokussie- rende Elemente gekrümmte reflektierende Flächen verwendet, kommt der gesamte Demultiple- xer/Multiplexer abgesehen von den unvermeidlichen Bandfiltern völlig ohne Material im Strahlengang aus. Dadurch kann eine hohe Signalausbeute erreicht werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der zugehörigen Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine Detektorplatte,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Trägerplatte,

Fig. 3 eine weitere perspektivische Ansicht der Trägerplatte von Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Fokussiergliedes,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Fokussiergliedes mit Glasfaser, Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungselementes, Fig. 7 eine Explosionsansicht des Demultiplexers,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der Detektorplatte mit aufgesetztem Fokussierelement, Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Detektorplatte mit aufgesetzter Trägerplatte, Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der Detektorplatte mit aufgesetzter Trägerplatte und Fo- kussierelement,

Fig. 11 eine weitere perspektivische Ansicht wie in Fig. 10, - -

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht mit eingezeichnetem Strahlungsverlauf und Fig. 13 eine perspektivische Ansicht ähnlich zu der Ansicht von Fig. 12.

In Fig.1 ist eine Detektorplatte 1 dargestellt. Die Detektorplatte 1 weist eine Grundplatte 2 aus vernickeltem Kovar auf. Auf der Grundplatte 2 sind vier Detektoren 4 mit entsprechenden Signalverarbeitungselementen 3 angeordnet.

Die Grundplatte 2 weist eine Reihe von in Glas eingeschmolzene elektrische Durchführungen 5 auf, über die die Detektoren elektrisch von der Rückseite der Grundplatte 2 kontaktiert werden können. Aus Gründen der einfacheren Darstellung sind die Verbindungsdrähte nicht dargestellt worden.

Die Detektorplatte 1 weist eine Reihe von Abstandselementen 6, 7 auf, deren Bedeutung später beschrieben wird.

In Fig. 2 und Fig. 3 sind zwei perspektivische Ansichten einer Trägerplatte 8 gezeigt. Die Trägerplatte 8 weist zwei zueinander parallel verlaufende Flächen 9, 9' auf. Auf der einen Fläche 9' ist ein Spiegelelement 10 angeordnet, während auf der gegenüberliegenden Fläche 9 mehrere wellenmodifizierende Elemente 1 1 angeordnet sind. Als wellenmodifizierende Elemente kom- men Bandfilter zum Einsatz, die jeweils einen bestimmten Wellenlängenkanal transmittieren, während alle anderen Wellenlängenkanäle reflektiert werden. Die Trägerplatte 8 ist aus Metall gefertigt. Um ein Passieren der Lichtstrahlen von den wellenmodifizierenden Elementen zu dem reflektierenden Element 10 und zurück zu gewährleisten, sind entsprechende Bohrungen 12 in die Trägerplatte 8 eingebracht.

In Fig. 4 ist ein Fokussierglied 13 dargestellt. Das Fokussierglied weist eine Reihe von fokussie- renden Elementen 14, 14' auf. Die fokussierenden Elemente 14, 14' sind gekrümmte reflektierende Flächen, die derart gekrümmt sind, daß sie einen parallelen Lichtstrahl in einem Punkt, dem sogenannten Fokuspunkt oder Brennpunkt, fokussieren. Das Fokussierglied 13 ist als Formteil ausgebildet, d. h. das Fokussierglied und die fokussierenden Elemente 14, 14' sind einstückig. Weiterhin sind zwei Anschlagflächen 15, 15' vorgesehen. Zur Justierung einer Glasfaser 16 (siehe Fig. 5) wird die Glasfaser 16 auf die beiden Faseranschläge 15 und 15' gelegt.

Der divergent aus dem Glasfaserende austretende Lichtstrahl liegt im Brennpunkt des fokussie- renden Elementes 14'. Durch das fokussierende Element 14' wird der divergente Lichtstrahl in einen parallelen Lichtstrahl umgewandelt und wird dann, wie im folgenden noch detaillierter - -

erläutert wird, auf das Reflexionselement 10 gerichtet und reflektiert und dann auf ein weiteres fokussierendes Element 14 gerichtet. Im Lichtpfad ist ein erstes wellenlängensensitives Element 1 1 angeordnet, das sicherstellt, daß nur ein Wellenlängenkanal auf das fokussierende Element 14 trifft. Das fokussierende Element 14 wandelt den parallelen Lichtstrahl in einen fokussierten Strahl um, wobei die Detektoren 4 im Fokus der fokussierenden Elemente 14 angeordnet sind.

In Fig. 6 ist ein Verbindungselement gezeigt, das für die Verbindung des Fokussiergliedes 13 mit der Detektorplatte 1 vorgesehen ist. Das Verbindungselement besteht aus einem Steg 21 und vier sich hiervon erstreckenden Federelementen 17, 18, 19, 20, die jeweils einen Kontakt- abschnitt und einen sich daran anschließenden Abschnitt mit gegenüber dem Kontaktabschnitt reduzierter Dicke haben. Der Steg 21 weist Biegestellen sowie einen Verschlußbiegemechanismus auf, so daß das Verbindungselement einstückig hergestellt werden kann.

In Fig. 7 ist eine Explosionsansicht des Demultiplexers gezeigt. Die Detektorplatte 1 ist auf einer Anschlußzunge 22 aufgebracht, über die die elektrische Kontaktierung der Detektorelemente erfolgt. Zu erkennen sind ebenso die Trägerplatte 8 sowie das Fokussierglied 13.

In Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht der Detektorplatte 1 mit aufgesetztem Fokussierglied 13 gezeigt. Das Fokussierglied 13 ist über das Verbindungselement 23 mit der Detektorplatte 1 verbunden. Das Fokussierglied 13 wird an den vier umlaufenden Kantenflächen jeweils mit einem der Federelemente des Verbindungselementes 23 kontaktiert. Das Verbindungselement 23 steht mit dem Steg 21 auf den Abstandsflächen 6 auf. Durch die Anschlußflächen 6, die einstückig mit der Detektorplatte 1 ausgebildet sind, ist sichergestellt, daß sich zwischen den fokussierenden Elementen des Fokussiergliedes 13 und der Detektorplatte 1 ein Spalt ergibt, in dem die Detektoren 4 angeordnet sind. Mit anderen Worten befinden sich die Detektoren 4 zwischen Detektorplatte 1 und Fokussierglied 13.

In Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Detektorplatte 1 mit aufgesetzter Trägerplatte 8 gezeigt. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen weist die Detektorplatte 1 Ab- Standsflächen 7 auf, die für die Aufnahme der Trägerplatte 8 dienen. Statt dessen hat die Trägerplatte 8 einstückig angeformte Abstandselemente 24, mit denen die Trägerplatte 8 auf der Detektorplatte 1 aufsitzt, so daß sich ein Spalt zwischen Trägerplatte 8 und Detektorplatte 1 bildet, in dem elektrische Anschlüsse angeordnet sein können, was es erlaubt, das Detektorelement kleiner zu gestalten. - -

In Fig. 10 ist schließlich eine perspektivische Ansicht gezeigt, bei der sowohl die Trägerplatte 8 als auch das Fokussierglied 13 auf der Detektorplatte 1 aufgebracht sind. Eine ähnliche Ansicht von einer anderen Perspektive ist in Fig. 11 zu sehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird eine Kappe (nicht gezeigt) so über die Trägerplatte 8 und das Fokussierglied 13 gesetzt, daß die Kappe mit der Detektorplatte 1 einen verschlossenen Raum bildet, welcher in einer bevorzugten Ausführungsform evakuiert oder mit einem Schutzgas befüllt wird. Mit Vorteil ist daher der verschlossene Raum vakuumdicht versiegelt.

In den Fig. 12 und 13 sind perspektivische Ansichten einer Detektorplatte 1 mit aufgesetztem Fokussierglied 13 gezeigt, wobei hier der Strahlengang schematisch dargestellt wurde. Parallele Strahlen werden als Zylinder dargestellt, während divergente Strahlen als Kegel dargestellt werden.

Man erkennt, daß Licht divergent aus der Glasfaser 10 austritt, auf eine erste gekrümmte reflek- tierende Fläche trifft, die das divergente Licht in einen als Zylinder dargestellten parallelen Lichtstrahl umwandelt. Dieser Lichtstrahl tritt nun durch die in der Trägerplatte eingebrachte Bohrung (die Trägerplatte ist in dieser Zeichnung nicht dargestellt) und trifft auf das Spiegelelement 10, welches den Lichtstrahl auf das erste wellenlängenmodifizierende Element lenkt. Dort wird lediglich ein Wellenlängenkanal durchgelassen, während alle anderen Wellenlängenkanäle durch das Spiegelelement 10 zurückreflektiert werden. Der transmittierte Wellenlängenkanal trifft nun auf ein fokussierendes Element und wird auf die Detektorfläche fokussiert. Das vom wellenlängenmodifizierenden Element reflektierte Element wird am Spiegelelement 10 erneut reflektiert und trifft dann auf das zweite wellenlängenmodifizierende Element. Auch hier wird lediglich ein Wellenlängenkanal passieren können, während alle anderen Wellenlängenkanäle reflektiert werden. Im Ergebnis wird jeweils ein Wellenlängenkanal auf jeweils einem Detektor 4 abgebildet.

Der beschriebene Demultiplexer ist äußerst kompakt und kann sehr einfach justiert werden. Im ersten Schritt wird die Trägerplatte 8 mit aufgebrachtem Spiegelelement 10 und wellenmodifi- zierenden Elementen 1 1 auf die Detektorplatte 1 aufgesetzt und derart ausgerichtet, daß die parallelen Flächen parallel zur Detektorzeile verlaufen. Die Trägerplatte 8 wird dann auf der Detektorplatte 1 fixiert, z. B. geklebt.

Im nächsten Schritt wird die Faser 10 mit Hilfe der Faseranschläge an dem Fokussierglied 13 fixiert und das Fokussierglied 13 derart mit dem Verbindungselement verbunden, daß jeweils ein Wellenlängenkanal auf eine Detektorfläche abgebildet wird. - -

Bezuqszeichenliste

1 Detektorplatte

2 Grundplatte

3 Signalverarbeitungselement

4 Detektor

5 elektrische Durchführung

6, 7 Abstandselement

8 Trägerplatte

9, 9' parallel zueinander verlaufende Flächen

10 Spiegelelement

1 1 wellenmodifizierendes Element

12 Bohrung

13 Fokussierglied

14, 14' fokussierende Elemente

15, 15' Anschlagflächen

16 Glasfaser

17, 18, 19, 20 Federelemente

21 Steg

22 Anschlußzunge

23 Verbindungselement

24 Abstandselement

Claims

- -P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Multiplexer/Demultiplexer mit einem Anschluß für das Einkoppeln und/oder Auskoppeln eines optischen Signals, das Signalkomponenten verschiedener Wellenlängen aufweist, einer Trägerplatte (8) mit mindestens einem wellenlängensensitivem Element (11 ), einem Fokussierglied (13) mit mindestens zwei fokussierenden Elementen (14, 14') sowie einer Detektor- oder Signalerzeugerplatte (1 ), auf der mindestens zwei Detektoren (4) oder Signalerzeuger angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussierglied (13) mindestens einen vorzugsweise einstückig mit dem Fokussierglied ausgebildeten Faseranschlag für die Justierung eines Wellenleiters aufweist und mit der Detektor- oder

Signalerzeugerplatte (1 ) oder mit der Trägerplatte (8) über ein elastisches Verbindungselement (23) verbunden ist.

2. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verbin- dungselement (23) zwei Federelemente (17, 18, 19, 20) aufweist, die jeweils in zwei zueinander senkrechten Richtungen jeweils mindestens doppelt so große Federkonstanten wie in der dritten, zu den beiden ersten Raumrichtungen senkrechten Raumrichtung, der sogenannten Elastizitätsrichtung haben, wobei die beiden Federelemente Elastizitätsrichtungen aufweisen, die nicht parallel zueinander verlaufen.

3. Multiplexer/Demultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass Fokussierglied (13) und das mit dem Fokussierglied über das Verbindungselement verbundene Element, Detektor- oder Signalerzeugerplatte (1 ) oder Trägerplatte (8), aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, so dass bei einer Temperatur von 25°C das Material, aus dem das Fokussierglied (13) hergestellt ist, einen größeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material aus dem das mit dem Fokussierglied über das Verbindungselement verbundene Element hergestellt ist.

4. Multiplexer/Demultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (4) der Detektor- oder Signalerzeugerplatte (1 ) auf der dem Fokussierglied (13) zugewandten Seite der Detektor- oder Signalerzeugerplatte (1 ) angeordnet sind, wobei vorzugsweise zwischen Fokussierglied und Detektor- oder Signalerzeugerplatte ein Spalt gebildet wird und die Detektoren zumindest teilweise in dem Spalt angeordnet sind. - -

5. Multiplexer/Demultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussierglied (13) als Formteil ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die fokus- sierenden Elemente einstückig mit dem Formteil ausgebildet sind und aus gekrümmten reflektierenden Flächen bestehen.

6. Multiplexer/Demultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Faseranschlag derart ausgebildet ist, dass er die passive Justierung des Wellenleiters in Bezug auf das Fokussierglied (13) in zwei, vorzugsweise in drei, im wesentlichen zueinander senkrechten Richtungen erlaubt.

7. Multiplexer/Demultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussierglied über das Verbindungselement mit der Detektor- oder Signalerzeugerplatte verbunden ist.

8. Multiplexer/Demultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (8) zwei parallel zueinander angeordnete Flächen (9, 9') aufweist, wobei auf der einen Fläche ein reflektierendes Element (10) und auf der anderen Fläche das zumindest eine wellenmodifizierende Element (1 1 ) angeordnet ist.

9. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Detektoren (4) der Detektor- oder Signalerzeugerplatte (1 ) auf einer Linie liegen, die parallel zu den parallelen Flächen der Trägerplatte (8) verläuft.

10. Multiplexer/Demultiplexer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumin- dest zwei Detektoren (4) der Detektor- oder Signalerzeugerplatte (1 ) auf einer Linie liegen, die mit den parallelen Flächen der Trägerplatte (8) einen Winkel einschließen, der derart ausgewählt ist, dass das über den Anschluß eingekoppelte Signal von dem mindestens einen reflektierenden Element (10) senkrecht zur Verbindungslinie der Detektoren ausgerichtet ist.

1 1. Multiplexer/Demultiplexer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektor- oder Signalerzeugerplatte (1 ) und/oder die Trägerplatte (8) mindestens ein Abstandselement (6, 7) aufweist, wobei das mindestens eine Abstandselement (6, 7) derart angeordnet ist, dass ein Spalt zwischen Detektor- oder Signalerzeugerplatte (1 ) und Trägerplatte (8) gebildet wird, wobei vorzugsweise elektrische Anschlüsse der

Detektoren innerhalb des Spaltes angeordnet sind.