JP2000111766A - 光電構成素子の調整方法並びに構成素子 - Google Patents
光電構成素子の調整方法並びに構成素子Info
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Abstract
に設けられた接続ユニットとを有する光電構成素子を正
確に調整するために、簡単に実行できる方法を提供す
る。 【解決手段】 光送受信ユニットと2部分の接続ユニッ
トからなる光電構成素子の調整法方において、出発相対
位置を接続ユニットの第1と第2の部材間で調整する。
その後、第1の部材を光送信ユニットに対して基準面で
適切にスライドする。引き続き第1の部材を光送信ユニ
ットに固定し、次に第2の部材をx方向で第1の部材に
対してスライドし、光送信ユニットに固定する。
Description
よび/または光受信ユニットと、光導波体を結合するた
めの接続ユニットとを有する光電構成素子の調整方法、
並びに光電構成素子に関する。
公開されたドイツ特許願19823691.2に記載さ
れている。
は、電話通信およびデータ通信適用における光学的伝送
区間の送受信モジュールとして使用される。光送受信ユ
ニットと接続ユニット(レセプタクルとも称する)との
構成素子の2要素構造がここでは、その簡単な構造とモ
ジュール性の点から有利であることが示されている。し
かし2つのユニットを相互に配向し調整しなければなら
ないことが問題である。
受信ユニットと光導波体を結合するために設けられた接
続ユニットとを有する光電構成素子を正確に調整するた
めに、簡単に実行できる方法を提供することである。さ
らに本発明の課題は、本発明の方法を適用することので
きる構造を有する光電構成素子を提供することである。
整し、 c)出発相対位置を維持したまま、第1の部材を光送信
ユニットに対して、該第1の部材を、第1の方向と交差
する構造的に定まった基準面でスライドすることにより
調整し、当該調整において、放射される光束が偏向ミラ
ーに当たり、これを偏向された光束が去り、当該偏向さ
れた光束は、基準面に対して実質的に平行に延在する第
2の方向で、光導波体の端面に実質的に中心に当たるよ
うにし、 d)第1の部材と光送信ユニットとの間の相対位置を調
整された位置で固定し、 e)第2の部材を第1の部材に対して、該第2の部材を
第2の方向で第1の部材に対してスライドすることによ
り調整し、当該調整において、光学系の光学的画像面の
位置に関し所定の条件が光導波体の端面の位置について
満たされるようにし、 f)第1の部材と第2の部材との間の相対位置を調整さ
れた位置で固定する、ことにより解決される。
ることにより可能となる調整経過は本発明では2つの別
個の調整ステップ(ステップcとe、ないしはCとE)
で実行され、光送受信器を光導波体に、所望のビーム路
幾何構成の点でも偏向された光束の所望の焦点条件の点
でも適合することができる。ステップc、Cで、第1の
部材を光送受信ユニットに対して単純にずらすことによ
り、構造的に定まった基準面が得られ、偏向された光束
(光送信ユニットの場合)は実質的に光導波体の端面の
中心から出射するか、または(光受信ユニットの場合)
実質的に受信器の開口横断面の中心に入射する。偏向さ
れた光束の中心で光導波体ないしは受信器に入力結合す
ることにより、ビーム路配向が不十分であることにより
生じる適合損失が小さく保持される。
の部材を第1の部材に対して第2の方向(ビーム方向)
にずらすことによって行われる。この第2の調整ステッ
プにより、所望の焦点条件が調整される。光送信ユニッ
トにおいては所望の焦点条件とは例えば、使用される光
学系の画像面が光導波体の端面と一致するか、またはこ
れが(x方向に対して端面が傾いている場合)直径上で
交差することである。しかし別の焦点条件も可能であ
り、場合によっては有利である。例えば画像面の位置は
光導波体の端面の位置に対して相対的に、定まった所与
の光点の大きさが光導波体の端面で得られるように調整
することができる。この場合、偏向された光束の焦点は
光導波体の端面の外にあっても良い。
2の調整ステップも基準面で行われる。従って全体調整
経過(第1と第2の調整ステップ)は2軸であり、簡単
に実現することができる。
信ユニットの使用の場合と同様の関係が生じる。第2の
調整ステップEにより例えば、偏向された光束を所定の
位置に配置された受信器の開口横断面にフォーカシング
することができる。
との間のいずれの箇所にも配置することができる。本発
明の方法の有利な実施例によれば、光学系はビーム路中
に偏向ミラーと光導波体との間に配置されたレンズを含
む。ここでレンズの大きさと位置は、第1の調整ステッ
プで調整された位置においてレンズがビーム路によって
中心から離れて通過されるように選択することができ
る。このことにより、レンズにより反射されるビームが
光送信器に戻り、そこでノイズの原因となることがな
い。
された、請求項6による光電構成素子では、第1の部材
が、第1の方向と交差する構造的に定まった基準面にお
いて、光送受信ユニットを基準にしてスライドされ、光
導波体に入出射する光束が第2の方向(x)に伸長して
おり、この第2の方向は基準面に対して実質的に平行で
あり、第2の部材が第2の部材(22)を基準にして第
2の方向で、偏向ミラーに向かって、またはこれから離
れるようにスライドされる。
を光送受信ユニットのカバープレートを収容するモジュ
ールケーシングにより実現することにより得られる。
の第2の方向に延在する案内面を有し、この案内面は第
2の部材の対向案内面と滑り接触している。このように
して、第2の調整ステップを、第2の部材の対向案内面
を第1の部材の案内面でスライドすることにより非常に
正確に実行することができる。
体のファイバソケットを受け取るために構成された収容
部の中央軸は角度αで第2の方向に対して延在し、光導
波体の端面は角度2αで法平面に対して中央軸を基準に
して傾いている。このことにより一方では、戻された光
が光導波体の端面で光送信器(これは光電構成素子自体
の中にあるか、またはこれが光受信ユニットの場合は外
部の光送信器として実現される)に逆に達することが回
避され、他方では端面が角度2αで傾いていることによ
りビーム路が光導波体から角度αで入出射する際に所望
のように曲がるようになる。
に記載されている。
構成素子は光送信ユニット1および接続ユニット(レセ
プタクル)2から構成される。
3を有し、このモジュールケーシングは底部プレート
4,周囲壁5およびカバープレート6からなる。これら
は例えば金属から製造することができる。
ール7が収容されている。レーザモジュール7はレーザ
チップ8を使用し、このレーザチップはシリコンから成
る支持体9に配置されている。支持体9はさらに2つの
偏向プリズム10,11を支持し、これらのプリズムは
レーザチップ8の両側に配置され、ミラー面を有してい
る。これらミラー面は角度45゜に、レーザーチップ8
のアクティブゾーンに対して配向されている。一方の偏
光プリズム10には結合レンズ12が設けられており、
レーザーチップ8で形成され、偏向プリズム10から偏
向された光束13が結合レンズ12を実質的に同心で通
過し、カバープレート6の出射開口部14を通ってモジ
ュールケーシング3から出射するように配置されてい
る。
の方向はz方向を定める。
波体21を光送信ユニット1に結合するのに用いる。接
続ユニットは実質的に第1の部材22と第2の部材23
からなる。第1の部材22はドーム状に構成されてお
り、一方の側方端部に斜め壁領域24を、他方の対向す
る側方端部に開口部25を有する。斜め壁領域24には
内側に偏向ミラー26が取り付けられている。
ッジを有し、この縦エッジは非常に平坦な案内面27a
を備えている。この案内面27aには、図1には示され
ていないが同様に非常に平坦に構成された対向案内面を
有する第2の部材23がキャリッジの形態で二重矢印2
8の方向にスライドすることができる。案内面27aは
偏向ミラー26の法線に対して平行に延在している。
める。この基準面は、図示の実施例ではz方向に対して
垂直に延在している。第1の部材22はカバープレート
6上を、すなわち基準面Exy上をスライドすることがで
きる。
1の部材22に対するスライド方向)は、カバープレー
ト6と、第1の部材22の縦エッジ27の案内面27a
との衝突線によって定められる。
軸方向孔部29a、並びにこれと接続された斜め孔部2
9bを有する。斜め孔部29bは鋭角α(例えばα=6
゜)に軸方向孔部に対して傾いている。
対する収容部として用いる。ファイバソケット30はフ
ァイバフランジ31並びにセラミックスリーブ32を有
する。ファイバフランジ31は位置固定して光導波体2
1に取り付けられており、セラミクススリーブ32は光
導波体21を端部領域で、ファイバフランジ31の前方
において周囲を包囲している。そのファイバフランジ側
端部では光導波体21が端面33を有し、この端面は角
度2αで法平面34に対して、斜め孔部29bの中央軸
を基準にして傾いている。
部29bに適合し、ファイバソケット30の終端位置は
軸方向に、ストッパとして作用するファイバフランジ3
1により固定される。ファイバフランジ31にはさらに
係合ピン35設けることができ、この係合ピンは第2の
部材23の相補的切欠部36に係合し、ファイバソケッ
ト30が第2の部材23で所定の回転位置をとることを
保証する。
方法は次のようにして実施することができる。
は光束13を放射し、この光束はすでに述べたように結
合レンズ12を通過し、ここから所定の画像値W(結合
レンズ12の主面と画像面との間の間隔として定義され
る)の下でフォーカシングされる。
2つのステップで行われる。まず、第1の部材22が光
送信ユニット1に対して調整される。このとき、第1の
部材22に対して予調整された第2の部材23は、正し
い位置で斜め孔部29bに挿入されたファイバソケット
30を伴い、第1の部材22と共に案内される。このこ
とは例えば適切に構成された図示しない操作装置によっ
て行うことができる。第1の部材22は、光送信ユニッ
ト1のモジュールケーシング3のカバープレート6の上
で、光束13が偏向ミラー26に当たり、これが偏向さ
れた光束37を反射するようにスライドされる。
対して垂直に延在し、偏向ミラー26は角度45゜で入
射光束13(z方向)に対して傾いている。このことに
より、偏向された光束37は第1の部材22の位置に依
存しないで、常に基準面Exyに対して平行に延在するよ
うになる。偏向された光束37の方向を、以下ではx方
向とする。
とにより、第1の部材22の位置が光送信ユニット1の
モジュールケーシング3に対して、偏向された光束37
が光導波体21の端面33へのz方向の投影を基準にし
てこれの中心に当たるように調整される。最適位置は光
導波体21の出口における最大強度の発生に基づいて設
定することができる。
り、かつz方向に対しても垂直である方向として定義す
ることができる。第1の部材22をy方向で調整するこ
とにより、偏向された光束37がy方向を基準にしても
光導波体21の端面33に当たるようになる。
記のように調整する第1の調整ステップにより、偏向さ
れた光束37を光導波体21の端面33の中心に最終的
に正確に位置決めすることができる。
ング3のカバープレート6に固定される。
37の焦点条件が調整される。例えば偏向された光束3
7は光導波体21への良好な光入力結合を達成するため
に、これの端面にフォーカシングされなければならな
い。この目的のために第2の部材23がx方向に(すな
わち偏向された光束37の方向に沿って)、結合レンズ
12の画像面が光導波体21の端面33と一致するま
で、または端面33が斜めにカットされている場合には
これが軸中心と交差するまでスライドされる。言い替え
れば、ビーム路の長さは結合レンズ12の光学的主面と
光導波体21の端面の中心との間で、これが画像値Wと
一致するように調整される。
例ではカバープレート6に沿ってと、第1の部材22の
案内面27aに沿って行われる。カバープレート6の表
面がここでちょうど基準面Exyであり(すなわちx方向
に対して平行である)、すでに述べたように案内面27
aは偏向ミラー面の法線に対して平行に延在するから、
案内面27aとカバープレート6の表面との衝突線はち
ょうどx方向に延在する。従って、この衝突線に沿って
実行される第2の部材23のスライド(二重矢印28)
は実際には偏向された光束の方向(x方向)に行われる
ことが確実である。このことにより第2の調整ステップ
の際に、第1の調整ステップの枠内で調整された、光導
波体21の端面33を基準にしたビームの中心センタリ
ングが維持されることが保証される。
で、第2の調整ステップの際にも、第2の部材23の第
1の部材22に対する位置調整を、光導波体21から出
力結合される光強度を監視し、最大にすることにより行
うことができる。
第2の部材23のスライドは、第1の部材22の相応に
配向された案内面27aで実行する必要はなく、構造的
に他の形態で実現することもできる。
方向(x方向)は、光送信ユニット1を去る光束の方向
(z方向)に対して垂直である必要はない。さらに基準
面Exyは他の形式で、光送信ユニット1のモジュールケ
ーシング3のカバープレート6により定義ないし実現す
ることができる。
整した後、第2の部材23は第1の部材22を基準にし
て、例えばろう付けまたは溶接によりカバープレート6
と固定される。このようにして光導波体21を光送信ユ
ニット1に所望のように最適に結合することができる。
(表面実装デバイス)で取り付けることができる。構成
素子1,2を図示しない実装表面に取り付けるために、
ファイバソケット30が接続ユニット2から取り出さ
れ、開口部25が閉鎖され、光電構成素子1,2が実装
表面にろう付けされる。その後、ファイバソケット30
が再び斜め孔部29bに挿入され、構成素子1,2は動
作準備状態となる。
電構成素子は実質的に、光送信ユニット1の代わりに光
受信ユニット1’が設けられている点でのみ異なってい
る。図1と比較可能な部材には同じ参照符号が付してあ
る。
ジュール7’は、シリコンからなる支持体9’を有し、
この支持体は間隔要素10’並びに光検知器8’を支持
している。間隔要素10’の上方には結合レンズ12’
が配置されている。
向ミラー26で偏向される。偏向された光束37’はカ
バープレート6の開口部14を通って光受信ユニット
1’のモジュールケーシング3に入射する。
する調整は、図1に基づいて説明した方法と同じように
して行われる。偏向された光束37’を光検知器8’の
開口横断面43の中心に所期のように配向する第1の調
整ステップも、第1の部材22を、基準面Exyを定める
モジュールケーシング3のカバープレート6の上で、光
受信ユニット1’に対してスライドすることにより行わ
れる。第2の部材23を位置固定された第1の部材22
に対して後でスライドすることにより、すでに説明した
ように焦点条件が結合レンズ12’の画像面の位置に関
し、光検知器8’の開口横断面43の位置に対して相対
的に調整される。
信号の監視によってコントロールし、例えばこの信号に
依存して制御して実行することができる。
を示す。この実施例は、図1に示された実施例とは実質
的に光学系がレンズ40の形態で接続ユニット2に収容
されている点で異なる。ここでも比較可能な部材には図
1と同じ参照符号が付してある。
ム10で偏向された光束13は偏向ミラー26に当た
り、これにより基準面Exyに対して鋭角に傾斜した光束
37aとして反射される。傾斜した光束37aは光軸4
1の外で、垂直でない角度でレンズ40の表面に当た
る。このことにより、レンズ40の表面で反射した光は
レーザチップ8に戻ることができない。傾斜した光束3
7aは次にレンズ40で屈折され、基準面Exyに対して
平行にx方向で延在する光束37bとしてレンズ40か
ら出射する。
ュールケーシング3のカバープレート6に取り付けられ
るか、または図示しない手段で第1の部材22に設けら
れたフレームに取り付けることができる。
置は図1に基づいて説明したのと同じように実行され
る。とりわけここに示した構成素子1,2では、ビーム
路の方向を調整するレンズ40があるので、レンズ40
をx方向に去る光束37bが第1の調整ステップの後、
良好な近似を以て基準面Exyに対して平行に延在するこ
とを確実にするのがやや困難である。すなわちz成分を
消失させるのがやや困難である。
て良好な精度を以て消失させることができる。すなわ
ち、偏向ミラー26が基準面Exyに対して傾斜し、レン
ズ40の大きさ、位置および屈折率を正確に相互に同調
することによって消失させることができる。ただし不可
避の製造技術的公差により、光束37bの理想経過から
場合により僅かに異なる、z成分を有していない(第1
の調整ステップの実行後)偏差は、この場合も完全に排
除することができない。この種の偏差は、第2の調整ス
テップ中(焦点条件の調整)、光束37bにより端面3
3に形成された光点を不所望には端面33の中心からず
らしてしまう。この作用は次のようにして低減すること
ができる。すなわち第2の部材23を第1の調整ステッ
プの実行前にすでに、できるだけ高精度で第1の部材2
2に予め位置決めし、これにより第2の調整ステップの
際に実行される調整距離を小さくするのである。良好に
予め位置決めできれば、比較的大きな製造公差を甘受す
ることができる。適切に予め位置決めすることにより、
例えば最大調整距離を10から100μmの領域で実現
することができる。
同じように光受信ユニット1’に置換することができ
る。
であり、光電構成素子の3軸調整を基準面Exyでの2軸
調整に置き換えることができ、別個に実行可能な2つの
調整ステップの枠内で偏向された光束の方向およびその
焦点特性をほぼ相互に依存しないで調整することができ
る。
図である。
図である。
概略図であり、ここではレンズがビーム路中に偏向ミラ
ーとファイバソケットとの間で挿入されている。
Claims (10)
- 【請求項1】 光送信ユニット(1)と、接続ユニット
(2)と、光学系(12,40)とを有する光電構成素
子の調整方法であって、 前記光送信ユニットは光送信器(8)を有し、第1の方
向(z)に沿って延在する光束(13)を放射し、 前記接続ユニットは第1(22)と第2(23)の部材
を有し、 該第1の部材(22)は偏向ミラー(26)を有し、 前記第2の部材(23)は光導波体(21)を保持する
ために設けられており、かつ第1の部材(22)を基準
にして偏向ミラー(26)に向かってまたはこれから離
れるようにスライドされ、 前記光学系はビーム路中に、光送信器(8)と第2の部
材(23)との間に配置されている形式の調整方法にお
いて、 a)光送信器(8)を作動し、 b)出発相対位置を第1の部材(22)と第2の部材
(23)との間で調整し、 c)出発相対位置を維持したまま、第1の部材(22)
を光送信ユニット(1)に対して、該第1の部材を、第
1の方向(z)と交差する構造的に定まった基準面(E
xy)でスライドすることにより調整し、 当該調整において、放射される光束(13)が偏向ミラ
ー(26)に当たり、これを偏向された光束(37,3
7b)が去り、 当該偏向された光束は、基準面(Exy)に対して実質的
に平行に延在する第2の方向(x)で、光導波体(2
1)の端面(33)に実質的に中心に当たるようにし、 d)第1の部材(22)と光送信ユニット(1)との間
の相対位置を調整された位置で固定し、 e)第2の部材(23)を第1の部材(22)に対し
て、該第2の部材(23)を第2の方向(x)で第1の
部材(22)に対してスライドすることにより調整し、 当該調整において、光学系(12,40)の光学的画像
面の位置に関し所定の条件が光導波体(21)の端面
(33)の位置について満たされるようにし、 f)第1の部材(22)と第2の部材(23)との間の
相対位置を調整された位置で固定する、ことを特徴とす
る調整方法。 - 【請求項2】 光受信ユニット(1’)と、接続ユニッ
ト(2)と、光学系(12’,40)とを有する光電構
成素子の調整方法であって、 前記光受信ユニットは光受信器(8’)を有し、第1の
方向(z)に沿って延在する光束(13)を受信し、 前記接続ユニットは第1(22)と第2(23)の部材
を有し、 該第1の部材(22)は偏向ミラー(26)を有し、 前記第2の部材(23)は光導波体(21)を保持する
ために設けられており、かつ第1の部材(22)を基準
にして偏向ミラー(26)に向かってまたはこれから離
れるようにスライドされ、 前記光学系はビーム路中に、光受信器(8’)と第2の
部材(23)との間に配置されている形式の調整方法に
おいて、 A1)光導波体(21)とその自由端部で結合された外
部の光送信器を作動し、光導波体(21)を第2の方向
(x)に出射される光束(13’)が去り、 B)出発相対位置を第1の部材(22)と第2の部材
(23)との間で調整し、 C)出発相対位置を維持したまま、第1の部材(22)
を光受信ユニット(1’)に対して、第1の方向(z)
と交差し、第2の方向に対して実質的に平行な構造的に
定まった基準面(Exy)でスライドすることにより調整
し、当該調整において、出射する光束(13’)が偏向
ミラー(26)に当たり、偏向され、第1の方向(z)
に延在する光束(37’)が受信器(8’)の開口横断
面(43)の中心に実質的に当たるようにし、 D)第1の部材(22)と光受信ユニット(1’)との
間の相対位置を調整された位置で固定し、 E)第2の部材(23)を第1の部材(22)に対し
て、該第2の部材(23)を第2の方向(x)で第1の
部材(22)に対してスライドすることにより調整し、 当該調整において、光学系(12’、40)の光学的画
像面の位置に関する所定の条件が、受信器(8’)の開
口横断面(43)の所定の位置を基準にして満たされる
ようにし、 F)第1の部材(22)と第2の部材(23)との相対
位置を調整された位置で固定する、ことを特徴とする調
整方法。 - 【請求項3】 構造的に定まった基準面(Exy)は第1
の方向(z)に対して垂直に配向される、請求項1また
は2記載の方法。 - 【請求項4】 光学系(40)は、ビーム路中に偏向ミ
ラー(26)と光導波体(21)との間に配置されたレ
ンズ(40)を有する、請求項1から3までのいずれか
1項記載の方法。 - 【請求項5】 レンズ(40)の大きさおよび位置は、
ビーム路(37a,37b)が該レンズを第1の調整ス
テップで調整された位置において非中心に通過するよう
に選択する、請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 光送受信ユニット(1,1’)と、接続
ユニット(2)と、光学系(12,12’、40)とを
有する光電構成素子であって、 前記光送受信ユニットは、光送信器および/または光受
信器(8,8’)を有し、第1の方向(z)に沿って延
在する光束(13,37’)を放射し、および/または
受信し、 前記接続ユニットは、その一方の端部に光導波体(2
1)に対する保持部を、その他方の端部にビーム路を光
導波体(21)と光送信器および/または光受信器
(8,8’)との間で偏向する偏向ミラー(26)を有
し、 前記光学系は、ビーム路中に光導波体(21)と光送信
器および/または光受信器(8,8’)との間で配置さ
れている形式の光電構成素子において、 前記接続ユニット(2)は2つの部材(22;23)を
有し、 前記偏向ミラー(26)は第1の部材(22)に設けら
れており、 第2の部材は光導波体(21)を保持するために設けら
れており、 第1の部材(22)は、第1の方向(z)と交差する構
造的に定まった基準面(Exy)で、光送受信ユニット
(1,1’)を基準にしてスライドされ、 光導波体(21)に入射および/または出射する光束
(37,37b;13’)が第2の方向(x)に延在
し、 該第2の方向は実質的に基準面(Exy)に対して平行で
あり、 第2の部材(23)は、第1の部材(22)を基準にし
て第2の方向(x)で偏向ミラー(26)に向かってま
たはこれから離れるようにスライドされる、ことを特徴
とする光電構成素子。 - 【請求項7】 基準面(Exy)は、光送受信ユニット
(1,1’)を収容するモジュールケーシング(3)の
カバープレート(6)により定められる、請求項6記載
の光電構成素子。 - 【請求項8】 第1の部材(22)は、第2の方向
(x)に延在する案内面(27a)を有し、 該案内面は第2の部材(23)の対向案内面と滑り接触
している、請求項6または7記載の光電構成素子。 - 【請求項9】 第2の部材(23)は、光導波体(2
1)のファイバソケット(30)に対する収容部(29
b)と共に構成されている、請求項6から8までのいず
れか1項記載の光電構成素子。 - 【請求項10】 光導波体(21)または収容部(29
b)の中央軸は第2の方向(x)に対して角度αで傾い
て延在しており、 光導波体(21)の端面(33)は角度2αで法平面
(34)に対し中央軸を基準にして傾いている、請求項
6から9までのいずれか1項記載の光電構成素子。
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