JP2004251919A - Module for transmitting optical signal - Google Patents

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JP2004251919A JP2002293094A JP2002293094A JP2004251919A JP 2004251919 A JP2004251919 A JP 2004251919A JP 2002293094 A JP2002293094 A JP 2002293094A JP 2002293094 A JP2002293094 A JP 2002293094A JP 2004251919 A JP2004251919 A JP 2004251919A
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optical
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Volker Plickert
プリッケルト フォルカー
Lutz Melchior
メルキオア ルッツ
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Infineon Technologies AG
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a module for transmitting an optical signal. <P>SOLUTION: The module for transmitting the optical signal is provided with a carrier, at least one transmitting or receiving element attached on this carrier, an optical axis, at least one optical waveguide having a 1st end part representing an optical input part of the module and a 2nd end part representing an optical output part of the module, and a wavelength selecting element which is arranged in the optical waveguide and is configured so as to connect the light of a specific data channel from the optical waveguide to the transmitting or receiving element, or so as to make the light radiated from this transmitting or receiving element incident to the optical waveguide, and thereby the light is made incident to the optical waveguide substantially perpendicularly to the optical axis of the optical waveguide or coupled outward from the optical waveguide. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
(発明の背景)
(発明の分野)
本発明は、光学信号送信のためのモジュール、および、このようなモジュールを有する送信および/または受信装置に関する。
【0002】
双方向性光学データトラフィック用のモジュールは、例えば、星型構造を用いて、データストリームが両方向(光ファイバ内の中央供給点の方向(アップストリーム)およびさらなる受信器の方向(ダウンストリーム))へ送信されるように動作する。従って、個々のデータチャンネルに対して同一または異なった波長が用いられ得る。ますます高いデータレートを達成しながら、コストを低減する必要がある。波長分割多重方式は、特に、この目的のために用いられ、1つの光ファイバにおいて複数の波長の光学信号が同時に送信される。
【0003】
この場合、受信器内では再び複数の波長の光学信号に分割することが必要である。さらに、光学信号を受信器から供給点の方向に送信することが可能である。
【0004】
従って、複数の光学ポートを有する電気光学モジュールが必要とされる。
【0005】
米国特許第4,767,171号(欧州特許出願EP 238 977号を参照)は、自由ビーム(free−beam)光学素子を有する双方向性通信ネットワーク用の送信および受信モジュールを開示する。ここで、球面レンズは、レーザダイオードと光ファイバの端部との間で、互いに一定の距離を置いて配置され、ファイバの端部上にレーザ光をフォーカスする。波長選択ビームスプリッタは、波長分離のために球面レンズ間に配置され、光ファイバの端部から送信され、レーザ光の波長とは異なる波長のビームパス光(beam path light)を分離し、この光を検出器または受信要素に供給する。
【0006】
従来技術のモジュールの不利な点は、高度で複雑な複数のアセンブリ工程が逐次的に必要とされ、これらの工程の各々が、相当なリソースの使用を要することである。そのプロセスにおけるあるアセンブリ工程がうまくいかない場合、その前のアセンブリ工程も不合格とされなければならない。
【0007】
(発明の要旨)
本発明は、以下の点を提供する:
1.光学信号送信用のモジュールであり、
キャリアと、
このキャリア上に取付けられた、少なくとも1つの送信または受信要素と、
光軸と、そのモジュールの光学入力部を表す第1の端部と、そのモジュールの光学出力部を表す第2の端部とを有する、少なくとも1つの光導波路と、
その光導波路内に配置され、その光導波路からの特定の光学データチャンネルの光を送信または受信要素に結合するか、あるいは、この送信または受信要素から放射された光を光導波路内に入射するように構成された波長選択素子と
を備え、
それにより、この光は、その光導波路の光軸に対して実質的に垂直に、光導波路内に入射されるか、または光導波路から外へ結合される、モジュール。
【0008】
2.その光導波路は光導波路部内に配置される、項目1に記載のモジュール。
【0009】
3.その光導波路は光導波路部上に配置される、項目1に記載のモジュール。
【0010】
4.そのキャリア上に取り付けられた光導波路部をさらに備える、項目1に記載のモジュール。
【0011】
5.さらなるモジュールにプラグ接続されるように構成される、項目1に記載のモジュール。
【0012】
6.その光導波路部に開口部が形成され、この光導波路部は、中心ピンと協動して、これらの開口部を介してさらなるモジュールのさらなる光導波路部に接続可能である、項目1に記載のモジュール。
【0013】
7.その波長選択素子は、その光導波路内に取り付けられた波長選択ミラーである、項目1に記載のモジュール。
【0014】
8.その波長選択素子は、その光導波路と一体形成される波長選択ミラーである、項目1に記載のモジュール。
【0015】
9.その波長選択素子はファイバブラッグ格子である、項目1に記載のモジュール。
【0016】
10.そのキャリアはハウジングであり、その光導波路部は、このハウジング上に取り付けられる、項目4に記載のモジュール。
【0017】
11.そのキャリアは、送信または受信要素とプリント回路基板との間に電気的接触を確立するように構成される接続接点を有する、項目1に記載のモジュール。
【0018】
12.その光導波路は一体型光学導体である、項目1に記載のモジュール。
【0019】
13.光導波路は光ファイバである、項目1に記載のモジュール。
【0020】
14.光導波路は単一モードファイバである、項目1に記載のモジュール。
【0021】
15.複数の光導波路がその光導波路部内に互いに並列に配置され、その光導波路の各々は、それぞれの関連する送信または受信要素を有する、項目4に記載のモジュール。
【0022】
16.少なくとも2つのデータチャンネルのため光を送信および/または受信する、送信および/または受信装置であり、互いに前後して配置される、項目1に記載の複数のモジュールを備える、装置。
【0023】
17.複数のモジュールのうちの1つは、光ファイバを接続する手段を含み、それにより、その光ファイバは、その1つのモジュールの、少なくとも1つの光導波路に結合される、項目16に記載の送信および/または受信装置。
【0024】
本発明の目的は、光学信号送信のためのモジュールを提供することであり、このモジュールは、この一般的な種類の従来技術のデバイスおよび方法の上述の欠陥および不利な点を克服する。このモジュールは、受信器に少なくとも2つのデータチャンネルを提供し、簡単でコンパクトなモジュラー設計を有し、かつ高い費用効果で製造され得る。
【0025】
上述の、および他の目的を考慮して、本発明により、光学信号送信のためのモジュールが提供される。このモジュールは、
キャリアと、
このキャリア上に取付けられた、少なくとも1つの送信または受信要素と、
光軸と、そのモジュールの光学入力部を表す第1の端部と、そのモジュールの光学出力部を表す第2の端部とを有する、少なくとも1つの光導波路と、
その光導波路内に配置され、その光導波路からの特定の光学データチャンネルの光を送信または受信要素に結合するか、あるいは、この送信または受信要素から放射された光を導波路内に入射するように構成された波長選択素子と
を備え、
それにより、その光は、光導波路の光軸に対して実質的に垂直に、光導波路の内に入射されるか、または光導波路から外へ結合される。
【0026】
換言すると、本発明の目的は、モジュール内に、少なくとも1つの光導波路を提供することであり、その光導波路の2つの端部は、そのモジュールの光学入力部および光学出力部を表し、これらの各々は、関連する送信または受信要素を有する。波長選択素子は、その光導波路内に配置または形成され、光導波路内に光入射し、あるいは、光導波路からの光を出力する。その光は他のデータチャンネルに影響を及ぼすことはなく、特定の光学データチャンネルのために送信または受信要素から放射されるか、この要素により受信される。光は、この場合、光導波路の光軸に実質的に直角に光導波路に入射されるか、または光導波路から出力される。
【0027】
「実質的に垂直」という表現は、この場合、波長選択素子に当たる光が、光導波路内に偏向されること、またはその逆が可能になるような角度であることを意味する。
【0028】
本発明による解決法は、光学「T素子」型の使用に基づく設計思想を提供し、水平の「T形材」が、連続光導波路により提供される。光は、実質的に、その光導波路の光軸と直角に、光学入力部と光学出力部との間の光導波路から出力され、かつ、その光導波路に入射される。このモジュールのインターフェースは、光導波路の2つの端部における2つの光学インターフェースであり、送信または受信要素と、特に、プリント回路基板との間の電気的接触を生成する電気的インターフェースである。
【0029】
光学モジュールは、カスケード接続され得るので、本発明による送信および/または受信デバイスは、前後して配置される複数のモジュールを有する。個々のモジュールが必要に応じて組合され得るという事実は、用途に応じて、原理的に、任意の所望の数のデータチャンネルに対して、マルチプレクサおよび/またはデマルチプレクサを提供し、1波長の光が各モジュールに入射されるか、または出力されることが可能であることを意味する。個々のモジュールまたは「T素子」の組合せオプションは、さらに、データレートがアップグレードされるか、または顧客専用ベースで遡及的(retrospectively)に提供されることを可能にする。
【0030】
本発明のさらなる利点は、個々のモジュールが非常に少ないリソースの使用を要し得、高い費用効果で製造され得ることである。不良モジュールは、それ自体が交換され得、送信および/または受信デバイスの機能に影響しない。
【0031】
本発明のさらなる特徴により、送信または受信要素のキャリア上に取り付けられた光導波路部内またはその上に、少なくとも1つの光導波路が配置される。この結果、モジュールがコンパクトな構成を有する。外部からの影響に対する被包も提供される。
【0032】
本発明によるモジュールは、有利にも、さらなるモジュールにプラグ接続されることによって接続され得る。この点で、光導波路部は、好適には、ホールを有し、光導波路部はこのホールを介して、中心ピンによって、さらなるモジュールのさらなる光導波路部に接続され得る。このようにして、本発明による複数のモジュールは、互いに容易にプラグ接続され得、所望の送信および/または受信デバイスを形成する。
【0033】
本発明のさらなる特徴により、波長選択素子は、光導波路内に配置されるか、または光導波路によって形成される、波長選択ミラーである。例えば、波長選択ミラーは押込素子(push−in element)上に形成される。この押込素子は、好適には、約45°の角度で、光導波路を遮断するプロセスにおいて光導波路部の中に押込まれる。
【0034】
光導波路セクション傾斜端面において軸方向に互いに結合される状態で、各々が少なくとも1つの傾斜端面を有する2つの光導波路セクションを形成する光導波路により、波長選択素子が提供されることは、同様に、本発明の範囲内である。光導波路セクションの隣接する端面のうちの1つは、この場合、波長選択フィルタでコーティングされ、従って、光導波路の光軸に対してある角度で、傾斜端面を通るか、またはこの傾斜端面から現れる光学データチャンネルのための光によって、光は特定の光学データチャンネルのための導波路の中に入射されるか、またはこの光導波路から出力される。
【0035】
波長選択素子のさらなる実施形態において、波長選択素子は、ファイバブラッグ格子により形成される。このファイバブラッグ格子は、光導波路内で斜めに(obliquely)ある。この場合、さらなるレーザビーム、特に、2つの交差レーザにより、光導波路内に周期的な屈折率の変化が生成される。その結果、光が波長選択ベースで出力または入射される、格子構造がもたらされる。
【0036】
波長選択素子を提供するさらなる可能性は、光導波路内にノッチを適合させることである。このノッチに、波長選択コーティングが提供される。
【0037】
モジュールの好適な1つの改良点において、送信または受信要素のためのキャリアは、光導波路部が取り付けられるハウジングを有する。これは、外部からの影響に対して確実な保護を提供する。そのキャリアは、好適には、かつ、さらには、送信または受信要素と、例えば、リードフレームにより形成されるプリント回路基板との間に電気的接触を生成するための接続接触を有する。
【0038】
光導波路部において配置される光導波路は、1実施形態において、例えば、ガラスオンシリコン(glass on silicon)技術を用いる集積光学導体である。しかしながら、光導波路が、例えば、可塑物を含む導波路部を有する光ファイバ、特に単一モードファイバであることも可能である。
【0039】
複数の光導波路が光導波路部内に互いに並列して配置され、各光導波路がそれぞれ関連する送信または受信要素を有しており、従って、そのモジュールが光導波路アレイにも接続され得ることは、本発明の範囲に含まれる。
【0040】
本発明にとって特徴的であると考えられる他の特徴は、添付の請求項に示される。
【0041】
本発明は、光学信号送信のためのモジュールに具体化されるように、本明細書中に図示および説明されるが、示されている詳細に限定されることは意図されない。なぜなら、本発明の趣旨から逸脱することなく、および、請求項の等価物の範囲およびレンジ内で、種々の改変および構造的変更が行なわれ得るからである。
【0042】
しかしながら、本発明の構造および動作方法は、そのさらなる目的および利点とともに、添付の図面と関連付けて読まれる場合、以下の特定の実施形態の説明から最も良く理解される。
【0043】
(好適な実施形態の説明)
ここで、図面の図を詳細に参照し、最初に、特にその図1aおよび図1bを参照して、導波路2が水平に走る光導波路部1を有する、本発明によるモジュールが見出される。その端部のうちの1つにおいて、導波路2は第1の光学入力部または光学出力部21を有し、その第2の端部において、導波路2は第2の光学入力部または光学出力部22を有する。この場合、導波路2は、その両方の端部において導波路本体1と平面状に終端される。
【0044】
さらに、図2に示され、かつ以下のテキストにおいて、図2を参照して、より詳細に説明される波長選択素子は、導波路2内に配置または形成される。その波長選択素子は、光導波路2から特定の波長の光を出力し、この光を送信または受信要素の方向(またはこの逆)に通し、他の波長の光に対して透明であり、このような光に影響を与えない。
【0045】
図示された例示的実施形態において、導波路本体1は立法形状を有し、平面の下面11によりキャリア3の上面31上に取り付けられる。導波路本体に取付けを提供することに加えて、送信または受信要素を収容するためのキャリア3が用いられる。キャリア3は、図2を参照してより詳細に説明されるとおり、導波路2に光学的に結合される。キャリア3は、リードフレーム4の形状で、電気的接続接触を有する。リードフレーム4は、送信または受信要素を、図示されないプリント回路基板に接続するため、および、送信または受信要素とプリント回路基板との間に電気的接触を生成するために用いられる。
【0046】
中心ピン5が挿入される保持開口部12は、導波路本体1の端面上に設けられる。中心ピン5は、複数のモジュールが互いにプラグ接続されることを可能にし、光導波路2の各々が中心付けされる。
【0047】
当然、導波路本体は、さらに、立法形状とは異なる特定の形状を有し得ることも理解される。唯一不可欠な特徴は、導波路本体が光導波路を固定し、そのプロセスにおいて、光導波路と、送信または受信要素との間に光結合を可能にすることである。
【0048】
図示されたモジュールは、光学的サブアセンブリを表す。これは、予め、個別に点検され得、送信または受信要素と、キャリアと、光導波路とを含むコンパクトユニットを形成する。
【0049】
本発明によるモジュール内の送信または受信要素と光導波路2との間の光結合は、図2を参照して、以下のテキストにおいて説明される。その中で図示されるのは、送信要素、特に、レーザダイオード8であり、レーザダイオード8はキャリア3上に配置され、接続接触4を介してプリント回路基板に接続され得る。
【0050】
模式的に図示された波長選択素子9は、光導波路2におけるビームパス内に45°の角度で組み入れられる。素子9は、特定の波長λ3で、光導波路内に直角に光を入射または出力する特性を有し、他方、他の波長λ1、λ2の光に対して非常に透明であるので、この光は、いわば「ループスルー(looped through)」である。従って、波長選択素子は、1つのおよび唯一の波長帯をもたらす。これは、1つのデータチャンネルと関連付けられ、各々の場合に、光導波路2の中に入射、または、光導波路から出力される。
【0051】
レーザダイオード8の光軸Aは、光導波路2の光軸Bに直交に(垂直に)走る。直角配置からの小さい許容差(15°まで)が可能であり許容可能である。重要なのは、光が光導波路2内に効率的に入射されるか、または、光導波路から効率的に出力されることである。
【0052】
波長選択素子9は、広範囲の構成を有し得る。例えば、波長選択素子9は特定のファイバブラッグ格子であり得、横出力を可能にする。このような格子において、2つの交差レーザにより、光導波路における屈折率の変動が生じ、これは光の波長選択屈折に至る。さらに、波長選択素子は、導波路部1内に組み込まれ、光導波路2を遮断する、波長選択ミラーであり得る。導波路選択素子は、さらに、波長選択コーティングを有する、光導波路内のノッチであってもよいし、または波長選択的であるようにコーティングされた傾斜端面を備える波長セクションであってもよい。
【0053】
光導波路2とレーザダイオード8との間のビームパスの任意の干渉を回避するために、光導波路部1および/またはキャリア3は、各場合について、ビームパスの領域においてそれぞれの波長に対して透明であるか、またはこの領域に適切なカットアウトが提供されるように設計される。この場合、後者は光学的に透明な充填化合物で充填され得る。図2における例示的実施形態は、模式的図を示すにすぎない。
【0054】
ここで、図3を参照すると、本発明による送信および/または受信デバイスが示されており、3つの個々のモジュール2a、2b、2c(図1a、1bを参照)は互いにプラグ接続される。個々のモジュール間は、この場合、中心ピン5を介して接続される。モジュール2a、2b、2cは互いに接続され、中心ピン61を有し得る光学コネクタ6を介して光ファイバ7に接続される。光ファイバ7において光学信号が両方向に伝送され得る。
【0055】
個々のモジュールの光導波路2(図1a参照)を含む光導波路は、互いに接続されるモジュール2a、2b、2cを通る。従って、複数のデータチャンネルの光学信号は、光ファイバ7を介してモジュール2a、2b、2cにより受信され得、かつ/または、光学信号は、モジュールから光ファイバ7へ転送され得る。従って、任意の所望のマルチプレクサ/デマルチプレクサ構成は、そのモジュールから製造され得る。
【0056】
図3における例示的実施形態において、右側のモジュール2cは送信要素を有する。この送信要素の光は、モジュール2c内の波長選択フィルタによって、第1の波長λ3で光ファイバ7内に入射される。他のモジュール2a、2bの各々は受信要素を有する。この場合、第2の波長λ2の光は、モジュール2a、2b内のそれぞれの波長選択フィルタによって、モジュール2bの受信要素に出力され、第3の波長λ1の光は、波長選択ベースで、モジュール2aの受信要素に出力され得る。
【0057】
従って、この場合、波長λ3の光学信号が光ファイバ7内に入射され、2つの波長λ1、λ2の光信号は光ファイバ7から出力され、これらの波長によって分離される。しかしながら、適切なフィルタが利用可能であるならば、モジュールの配置は変更され得る。
【0058】
図4は、本発明のモジュールの光導波路部1を通る断面を示す。光導波路部1は、例えば、可塑物またはシリコンを含む。光導波路2は、例えば、ガラスファイバであり、これは光導波路部1の中に挿入される。しかしながら、これらのガラスファイバは、また、光学的に一体化され得る(例えば、ガラスオンシリコン)。
【0059】
図4は、第1に、中心ピン5用の保持開口部12を示す。さらに、導波路領域13が模式的に図示され、1つの導波路、あるいは互いに並列する複数の導波路が存在するか、または配置される。複数の導波路が存在する場合、対応する数の送信または受信要素9がキャリア3上に設けられるか、またはアレイに配置される。
【0060】
結論として、本発明は以下のことを提供する。
【0061】
光学信号送信のためのモジュールは、キャリア上に取り付けられた送信または受信要素を有する。少なくとも1つの光導波路の2つの端部は、モジュールの光学入力部および光学出力部を表し、その光導波路は、送信または受信要素と関連付けられる。波長選択素子は、光導波路内に配置されるか、または形成され、光導波路内に光を入射するか、または光導波路から光を出力する。この光は、特定の光学データチャンネルに対して送信または受信要素から放射されるか、あるいは送信または受信要素により受信される。その光は、光導波路の光軸と実質的に直角に、光導波路に入射されるか、または、光導波路から出力される。
【図面の簡単な説明】
【図1a】図1aは、本発明による、光学モジュールの模式的側面図である。
【図1b】図1bは、図1aに示されるモジュールの平面図である。
【図2】図2は、本発明による、モジュールにおける送信または受信要素と、光導波路との結合の模式図である。
【図3】図3は、送信および/または受信デバイスにおける、本発明による複数のモジュールのアセンブリの模式図である。
【図4】図4は、本発明によるモジュールの光導波路部を通る断面図である。
[0001]
(Background of the Invention)
(Field of the Invention)
The invention relates to a module for transmitting optical signals and to a transmitting and / or receiving device having such a module.
[0002]
The module for bi-directional optical data traffic uses, for example, a star-shaped structure, in which the data stream is directed in both directions (towards a central feed point in the optical fiber (upstream) and further receivers (downstream)). Operate to be sent. Thus, the same or different wavelengths can be used for individual data channels. There is a need to reduce costs while achieving increasingly higher data rates. Wavelength division multiplexing, in particular, is used for this purpose, in which optical signals of several wavelengths are transmitted simultaneously on one optical fiber.
[0003]
In this case, it is necessary to divide again into optical signals of a plurality of wavelengths in the receiver. Furthermore, it is possible to transmit an optical signal from the receiver in the direction of the point of supply.
[0004]
Therefore, there is a need for an electro-optic module having a plurality of optical ports.
[0005]
U.S. Pat. No. 4,767,171 (see European Patent Application EP 238,977) discloses a transmitting and receiving module for a bidirectional communication network having free-beam optics. Here, the spherical lens is arranged at a fixed distance from the laser diode and the end of the optical fiber, and focuses the laser light on the end of the fiber. The wavelength selection beam splitter is disposed between the spherical lenses for wavelength separation, is transmitted from the end of the optical fiber, and separates a beam path light having a wavelength different from the wavelength of the laser light (beam path light), and separates this light. Supply the detector or receiving element.
[0006]
A disadvantage of the prior art modules is that a number of sophisticated and complex assembly steps are required sequentially, each of which requires the use of considerable resources. If an assembly step in the process fails, the previous assembly step must also be rejected.
[0007]
(Summary of the Invention)
The present invention provides the following:
1. A module for transmitting optical signals,
Career and
At least one transmitting or receiving element mounted on the carrier;
At least one optical waveguide having an optical axis, a first end representing an optical input of the module, and a second end representing an optical output of the module;
The optical waveguide is disposed within the optical waveguide and couples light of a specific optical data channel from the optical waveguide to a transmitting or receiving element, or causes light emitted from the transmitting or receiving element to enter the optical waveguide. And a wavelength selection element configured as
The module whereby the light is incident into or coupled out of the optical waveguide substantially perpendicular to the optical axis of the optical waveguide.
[0008]
2. Item 2. The module according to item 1, wherein the optical waveguide is disposed in the optical waveguide section.
[0009]
3. Item 2. The module according to item 1, wherein the optical waveguide is disposed on the optical waveguide portion.
[0010]
4. Item 2. The module according to item 1, further comprising an optical waveguide portion mounted on the carrier.
[0011]
5. The module of claim 1, wherein the module is configured to be plugged into a further module.
[0012]
6. The module of claim 1, wherein an opening is formed in the light guide portion, the light guide portion being cooperable with the center pin and being connectable to further light guide portions of the further module through these openings. .
[0013]
7. Item 2. The module according to item 1, wherein the wavelength selection element is a wavelength selection mirror mounted in the optical waveguide.
[0014]
8. Item 2. The module according to item 1, wherein the wavelength selection element is a wavelength selection mirror formed integrally with the optical waveguide.
[0015]
9. Item 2. The module according to item 1, wherein the wavelength selection element is a fiber Bragg grating.
[0016]
10. Item 5. The module according to Item 4, wherein the carrier is a housing, and the optical waveguide portion is mounted on the housing.
[0017]
11. The module of claim 1, wherein the carrier has connection contacts configured to establish electrical contact between a transmitting or receiving element and a printed circuit board.
[0018]
12. The module of claim 1, wherein the optical waveguide is an integrated optical conductor.
[0019]
13. Item 2. The module according to Item 1, wherein the optical waveguide is an optical fiber.
[0020]
14. Item 2. The module according to item 1, wherein the optical waveguide is a single mode fiber.
[0021]
15. A module according to claim 4, wherein a plurality of light guides are arranged parallel to each other in the light guide portion, each of the light guides having a respective associated transmitting or receiving element.
[0022]
16. A transmitting and / or receiving device for transmitting and / or receiving light for at least two data channels, comprising a plurality of modules according to item 1, arranged behind one another.
[0023]
17. 17. The transmission and transmission of item 16, wherein one of the plurality of modules includes means for connecting an optical fiber, whereby the optical fiber is coupled to at least one optical waveguide of the one module. And / or receiving device.
[0024]
It is an object of the present invention to provide a module for optical signal transmission, which overcomes the above-mentioned deficiencies and disadvantages of prior art devices and methods of this general type. This module provides at least two data channels to the receiver, has a simple, compact modular design, and can be manufactured cost-effectively.
[0025]
In view of the above and other objects, the present invention provides a module for transmitting an optical signal. This module is
Career and
At least one transmitting or receiving element mounted on the carrier;
At least one optical waveguide having an optical axis, a first end representing an optical input of the module, and a second end representing an optical output of the module;
The optical waveguide is disposed within the optical waveguide and couples light of a particular optical data channel from the optical waveguide to a transmitting or receiving element, or causes light emitted from the transmitting or receiving element to enter the waveguide. And a wavelength selection element configured as
Thereby, the light is incident into or coupled out of the optical waveguide substantially perpendicular to the optical axis of the optical waveguide.
[0026]
In other words, it is an object of the present invention to provide at least one optical waveguide in a module, the two ends of which represent the optical input and the optical output of the module, Each has an associated transmitting or receiving element. The wavelength selection element is arranged or formed in the optical waveguide, and enters light into the optical waveguide or outputs light from the optical waveguide. The light does not affect other data channels and is emitted from or received by the transmitting or receiving element for a particular optical data channel. The light is then incident on the optical waveguide substantially at right angles to the optical axis of the optical waveguide or exits the optical waveguide.
[0027]
The expression "substantially vertical" in this case means that the light impinging on the wavelength-selective element is at such an angle that it can be deflected into the optical waveguide or vice versa.
[0028]
The solution according to the invention provides a design concept based on the use of an optical "T-element" type, wherein a horizontal "T-shaped" is provided by a continuous optical waveguide. Light is output from the optical waveguide between the optical input and the optical output substantially at right angles to the optical axis of the optical waveguide, and is incident on the optical waveguide. The interfaces of this module are the two optical interfaces at the two ends of the optical waveguide, the electrical interfaces that create the electrical contacts between the transmitting or receiving element and, in particular, the printed circuit board.
[0029]
Since the optical modules can be cascaded, the transmitting and / or receiving device according to the invention has a plurality of modules arranged one behind the other. The fact that the individual modules can be combined as required means that, depending on the application, in principle, for any desired number of data channels, multiplexers and / or demultiplexers can be provided, and one wavelength of light can be provided. Can be incident on or output from each module. The individual module or "T-element" combination option further allows the data rate to be upgraded or retrospectively provided on a customer-specific basis.
[0030]
A further advantage of the invention is that individual modules can require very little resource usage and can be manufactured cost-effectively. A bad module can itself be replaced and does not affect the functioning of the transmitting and / or receiving device.
[0031]
According to a further feature of the invention, at least one optical waveguide is arranged in or on the optical waveguide part mounted on the carrier of the transmitting or receiving element. As a result, the module has a compact configuration. Encapsulation for external influences is also provided.
[0032]
The module according to the invention can advantageously be connected by being plugged into a further module. In this regard, the light guide section preferably has a hole through which the light guide section can be connected by a center pin to a further light guide section of a further module. In this way, a plurality of modules according to the invention can easily be plugged into one another, forming the desired transmitting and / or receiving device.
[0033]
According to a further feature of the invention, the wavelength-selective element is a wavelength-selective mirror located in or formed by the optical waveguide. For example, the wavelength selection mirror is formed on a push-in element. The indentation element is preferably pushed into the optical waveguide section at an angle of about 45 ° in the process of blocking the optical waveguide.
[0034]
The optical waveguide section forming two optical waveguide sections each having at least one inclined end face, with the optical waveguide sections being coupled to each other at the inclined end faces in the axial direction, is also provided by a wavelength selecting element, It is within the scope of the present invention. One of the adjacent end faces of the optical waveguide section is in this case coated with a wavelength-selective filter, and thus passes through or emerges from the inclined end face at an angle to the optical axis of the optical waveguide. Depending on the light for the optical data channel, the light is incident on or out of the waveguide for the particular optical data channel.
[0035]
In a further embodiment of the wavelength selection element, the wavelength selection element is formed by a fiber Bragg grating. This fiber Bragg grating is obliquely in the optical waveguide. In this case, a further laser beam, in particular two crossed lasers, creates a periodic refractive index change in the optical waveguide. The result is a grating structure in which light is output or incident on a wavelength selective basis.
[0036]
A further possibility to provide a wavelength selective element is to fit a notch in the optical waveguide. The notch is provided with a wavelength selective coating.
[0037]
In one preferred refinement of the module, the carrier for the transmitting or receiving element has a housing in which the light guide section is mounted. This provides reliable protection against external influences. The carrier preferably and furthermore has connecting contacts for creating electrical contact between the transmitting or receiving element and a printed circuit board formed, for example, by a lead frame.
[0038]
The optical waveguide disposed in the optical waveguide unit is, in one embodiment, an integrated optical conductor using, for example, glass-on-silicon technology. However, it is also possible for the optical waveguide to be an optical fiber, for example a single-mode fiber, for example, having a waveguide section containing a plastic.
[0039]
It is important to note that a plurality of optical waveguides are arranged parallel to each other in the optical waveguide section, each optical waveguide having an associated transmitting or receiving element, so that the module can also be connected to an optical waveguide array. Included in the scope of the invention.
[0040]
Other features that are considered as characteristic for the invention are set forth in the appended claims.
[0041]
The present invention is illustrated and described herein as embodied in a module for optical signal transmission, but is not intended to be limited to the details shown. This is because various modifications and structural changes can be made without departing from the spirit of the present invention and within the scope and range of equivalents of the claims.
[0042]
However, the structure and method of operation of the present invention, together with further objects and advantages thereof, will be best understood from the following description of certain embodiments when read in connection with the accompanying drawings.
[0043]
(Description of a preferred embodiment)
Referring now in detail to the figures of the drawings, and firstly with particular reference to FIGS. 1a and 1b, a module according to the invention is found in which the waveguide 2 has an optical waveguide section 1 running horizontally. At one of its ends, the waveguide 2 has a first optical input or output 21 and at its second end the waveguide 2 has a second optical input or output. It has a part 22. In this case, the waveguide 2 terminates planarly with the waveguide body 1 at both ends.
[0044]
Furthermore, the wavelength selection element shown in FIG. 2 and described in more detail in the text below with reference to FIG. 2 is arranged or formed in the waveguide 2. The wavelength selection element outputs light of a specific wavelength from the optical waveguide 2 and passes this light in the direction of the transmitting or receiving element (or vice versa) and is transparent to light of other wavelengths, Does not affect the light.
[0045]
In the exemplary embodiment shown, the waveguide body 1 has a cubic shape and is mounted on the upper surface 31 of the carrier 3 by the planar lower surface 11. In addition to providing attachment to the waveguide body, a carrier 3 is used to house the transmitting or receiving element. The carrier 3 is optically coupled to the waveguide 2, as described in more detail with reference to FIG. The carrier 3 has the form of a lead frame 4 and has electrical connection contacts. The lead frame 4 is used to connect a transmitting or receiving element to a printed circuit board (not shown) and to make electrical contact between the transmitting or receiving element and the printed circuit board.
[0046]
The holding opening 12 into which the center pin 5 is inserted is provided on the end face of the waveguide main body 1. The center pin 5 allows a plurality of modules to be plugged together, with each of the optical waveguides 2 being centered.
[0047]
Of course, it is also understood that the waveguide body may further have a particular shape different from the cubic shape. The only essential feature is that the waveguide body fixes the optical waveguide and in the process allows optical coupling between the optical waveguide and the transmitting or receiving element.
[0048]
The illustrated module represents an optical subassembly. This forms a compact unit that can be individually checked beforehand and includes a transmitting or receiving element, a carrier and an optical waveguide.
[0049]
The optical coupling between the transmitting or receiving element in the module according to the invention and the optical waveguide 2 is explained in the following text with reference to FIG. Illustrated therein is a transmission element, in particular a laser diode 8, which can be arranged on the carrier 3 and connected to the printed circuit board via connection contacts 4.
[0050]
The schematically illustrated wavelength selection element 9 is incorporated in the beam path in the optical waveguide 2 at an angle of 45 °. Element 9 has the property of injecting or outputting light at a specific wavelength λ3 at right angles into the optical waveguide, while being very transparent to light of other wavelengths λ1, λ2, In other words, it is "looped through". Thus, the wavelength selective element provides one and only one wavelength band. It is associated with one data channel and in each case enters or exits the optical waveguide 2.
[0051]
The optical axis A of the laser diode 8 runs orthogonally (perpendicularly) to the optical axis B of the optical waveguide 2. Small tolerances (up to 15 °) from a right angle arrangement are possible and acceptable. What is important is that the light is efficiently incident on the optical waveguide 2 or is efficiently output from the optical waveguide.
[0052]
The wavelength selection element 9 can have a wide range of configurations. For example, the wavelength selection element 9 can be a specific fiber Bragg grating, allowing for lateral output. In such a grating, two crossed lasers cause a change in the refractive index in the optical waveguide, which leads to wavelength selective refraction of the light. Further, the wavelength selection element may be a wavelength selection mirror that is incorporated in the waveguide section 1 and blocks the optical waveguide 2. The waveguide selection element may further be a notch in the optical waveguide, having a wavelength selective coating, or a wavelength section with a beveled end face coated to be wavelength selective.
[0053]
In order to avoid any interference in the beam path between the optical waveguide 2 and the laser diode 8, the optical waveguide section 1 and / or the carrier 3 are in each case transparent for the respective wavelength in the region of the beam path. Or designed to provide an appropriate cutout in this area. In this case, the latter can be filled with an optically transparent filling compound. The exemplary embodiment in FIG. 2 only shows a schematic diagram.
[0054]
Referring now to FIG. 3, a transmitting and / or receiving device according to the invention is shown, in which three individual modules 2a, 2b, 2c (see FIGS. 1a, 1b) are plugged together. In this case, the individual modules are connected via a center pin 5. The modules 2a, 2b, 2c are connected to each other and to the optical fiber 7 via an optical connector 6, which may have a center pin 61. Optical signals can be transmitted in both directions in the optical fiber 7.
[0055]
The light guides, including the light guides 2 of the individual modules (see FIG. 1a), pass through the modules 2a, 2b, 2c which are connected to one another. Thus, the optical signals of the plurality of data channels may be received by the modules 2a, 2b, 2c via the optical fiber 7 and / or the optical signals may be transferred from the module to the optical fiber 7. Thus, any desired multiplexer / demultiplexer configuration can be manufactured from the module.
[0056]
In the exemplary embodiment in FIG. 3, the right module 2c has a transmitting element. The light of the transmitting element is incident on the optical fiber 7 at the first wavelength λ3 by the wavelength selection filter in the module 2c. Each of the other modules 2a, 2b has a receiving element. In this case, the light of the second wavelength λ2 is output to the receiving element of the module 2b by the respective wavelength selection filters in the modules 2a and 2b, and the light of the third wavelength λ1 is output on a wavelength selection basis to the module 2a. To the receiving element.
[0057]
Therefore, in this case, the optical signal of the wavelength λ3 enters the optical fiber 7, and the optical signals of the two wavelengths λ1 and λ2 are output from the optical fiber 7 and separated by these wavelengths. However, if a suitable filter is available, the arrangement of the modules can be changed.
[0058]
FIG. 4 shows a cross section passing through the optical waveguide section 1 of the module of the present invention. The optical waveguide unit 1 contains, for example, plastic or silicon. The optical waveguide 2 is, for example, a glass fiber, which is inserted into the optical waveguide unit 1. However, these glass fibers can also be optically integrated (eg, glass-on-silicon).
[0059]
FIG. 4 shows firstly a holding opening 12 for the center pin 5. Further, a waveguide region 13 is schematically illustrated, wherein one waveguide or a plurality of waveguides parallel to each other are present or arranged. If multiple waveguides are present, a corresponding number of transmitting or receiving elements 9 are provided on the carrier 3 or arranged in an array.
[0060]
In conclusion, the present invention provides the following.
[0061]
A module for transmitting an optical signal has a transmitting or receiving element mounted on a carrier. The two ends of the at least one optical waveguide represent an optical input and an optical output of the module, the optical waveguide being associated with a transmitting or receiving element. The wavelength selection element is disposed or formed in the optical waveguide, and enters light into the optical waveguide or outputs light from the optical waveguide. This light is emitted from or transmitted by the transmitting or receiving element for a particular optical data channel. The light enters or exits the optical waveguide substantially perpendicular to the optical axis of the optical waveguide.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1a is a schematic side view of an optical module according to the present invention.
FIG. 1b is a plan view of the module shown in FIG. 1a.
FIG. 2 is a schematic diagram of the coupling of a transmitting or receiving element in a module with an optical waveguide according to the invention.
FIG. 3 is a schematic view of an assembly of a plurality of modules according to the present invention in a transmitting and / or receiving device.
FIG. 4 is a cross-sectional view through the optical waveguide section of the module according to the present invention.

Claims (17)

光学信号送信のためモジュールであって、
キャリアと、
該キャリア上に取付けられた、少なくとも1つの送信または受信要素と、
光軸と、該モジュールの光学入力部を表す第1の端部と、該モジュールの光学出力部を表す第2の端部とを有する、少なくとも1つの光導波路と、
該光導波路内に配置され、該光導波路からの特定の光学データチャンネルの光を、該送信または受信要素に結合するか、あるいは該送信または受信要素から放射された光を該光導波路に入射するように構成された、波長選択素子と
を備え、
それにより、該光は、該光導波路の該光軸に対して実質的に垂直に、該光導波路内に入射されるか、または、該光導波路から外に結合される、モジュール。
A module for transmitting an optical signal,
Career and
At least one transmitting or receiving element mounted on the carrier;
At least one optical waveguide having an optical axis, a first end representing an optical input of the module, and a second end representing an optical output of the module;
The light of a specific optical data channel from the optical waveguide is coupled to the transmitting or receiving element, or the light emitted from the transmitting or receiving element is incident on the optical waveguide. And a wavelength selection element configured as
A module whereby the light is incident into or coupled out of the light guide substantially perpendicular to the optical axis of the light guide.
前記光導波路は、光導波路部内に配置される、請求項1に記載のモジュール。The module according to claim 1, wherein the optical waveguide is disposed in an optical waveguide unit. 前記光導波路は、光導波路部上に配置される、請求項1に記載のモジュール。The module according to claim 1, wherein the optical waveguide is disposed on an optical waveguide unit. 前記キャリア上に取付けられた光導波路部をさらに備える、請求項1に記載のモジュール。The module according to claim 1, further comprising an optical waveguide section mounted on the carrier. さらなるモジュールにプラグ接続されるように構成される、請求項1に記載のモジュール。The module of claim 1, wherein the module is configured to be plugged into a further module. 前記光導波路部は、開口部とともに形成され、該光導波路部は、中心ピンと協動する該開口部を介して、さらなるモジュールのさらなる光導波路部に接続可能である、請求項4に記載のモジュール。5. The module according to claim 4, wherein the light guide is formed with an opening, the light guide being connectable to a further light guide of a further module via the opening cooperating with a center pin. . 前記波長選択素子は、前記光導波路内に取付けられた波長選択ミラーである、請求項1に記載のモジュール。The module according to claim 1, wherein the wavelength selection element is a wavelength selection mirror mounted in the optical waveguide. 前記波長選択素子は、前記光導波路と一体形成された波長選択ミラーである、請求項1に記載のモジュール。The module according to claim 1, wherein the wavelength selection element is a wavelength selection mirror integrally formed with the optical waveguide. 前記波長選択素子は、ファイバブラッグ格子である、請求項1に記載のモジュール。The module according to claim 1, wherein the wavelength selection element is a fiber Bragg grating. 前記キャリアはハウジングを有し、前記光導波路部は、該ハウジング上に取付けられる、請求項4に記載のモジュール。The module according to claim 4, wherein the carrier has a housing, and the optical waveguide section is mounted on the housing. 前記キャリアは、前記送信または受信要素とプリント回路基板との間に電気的接触を確立するように構成された接続接触を有する、請求項1に記載のモジュール。The module according to claim 1, wherein the carrier has connection contacts configured to establish electrical contact between the transmitting or receiving element and a printed circuit board. 前記光導波路は、一体型光学導体である、請求項1に記載のモジュール。The module according to claim 1, wherein the optical waveguide is an integrated optical conductor. 前記光導波路は光ファイバである、請求項1に記載のモジュール。The module according to claim 1, wherein the optical waveguide is an optical fiber. 前記光導波路は単一モードファイバである、請求項1に記載のモジュール。The module according to claim 1, wherein the optical waveguide is a single mode fiber. 前記複数の光導波路が前記光導波路部内に互いに並列に配置され、該光導波路の各々は、それぞれの関連する送信または受信要素を有する、請求項4に記載のモジュール。5. The module according to claim 4, wherein the plurality of light guides are arranged parallel to each other in the light guide portion, each of the light guides having a respective associated transmitting or receiving element. 少なくとも2つのデータチャンネルのための光を送信および/または受信する、送信および/または受信装置であって、互いに前後して配置される、請求項1に記載の複数のモジュールを備える、装置。A transmitting and / or receiving device for transmitting and / or receiving light for at least two data channels, comprising a plurality of modules according to claim 1 arranged one behind the other. 複数のモジュールのうちの1つは、光ファイバを接続する手段を備え、それにより該光ファイバは、該1つのモジュールの、少なくとも1つの光導波路に結合される、請求項16に記載の送信および/または受信装置。17. The transmission and transmission of claim 16, wherein one of the plurality of modules comprises means for connecting an optical fiber, whereby the optical fiber is coupled to at least one optical waveguide of the one module. And / or receiving device.
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