JPH04505057A - 光導波体のための結合素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光導波体のための結合素子 背景技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の光導波体のための結合素子に関 する。ドイツ連邦共和国特許第２６１４０５１号明細書により、既に、光導波体 のための結合器が公知であり、この結合器において光導波体の周面に部分的にノ ツチあるいは溝が形成されている。溝の側面が、鏡のような平らな面を有してい る。先導液体の、溝とは反対の側に、送光素子もしくは受光素子が取り付けられ ている。先導波体に存在する光線は、今や部分的に、受光素子における溝の鏡面 に沿って案内される。相応して、送光器によって生じる光線は鏡面を介して先導 波体内に入力結合される。

結合素子のこのような構成は、結合素子を製造する際に大きな精密さを必要とす る。溝の側面を極めて滑らかに、平らに、並びに鏡のようにしなければならない ので、費用も高くなる。受光素子もしくは送光素子の結合も極めて精密さを要求 され、これは、さもなければ光導波体と接続された素子との間の制限層において 、出力結合された光学的な光線の一部分が失われるからである。光導波体のファ イバーは比較的細いので、結合された受光素子もしくは送光素子の機械的な負荷 能力は極めて小さい、それ故に、揺動時に簡単に破損し、かつ結合素子を欠損す ることになる。

発明の効果 これに対して、請求の範囲第１項の特徴を有する本発明の結合素子は、光に敏感 な受光素子もしくは送光素子が、溝とは反対の側に配置されているのではなく、 溝の範囲に配置されているという利点を有している。

このことによって、溝は特別な工具なしに製造でき、かつその面を鏡のようにす ることはないので、結合素子の製造は極めて簡単である。受光素子もしくは送光 素子が電気的な接続部を有し、該接続部を介して光学的な光線が電気信号として 取り出し可能であり、もしくは信号が光導波体内に入力結合可能であることも特 に有利である。このことによって、結合素子の操作は極めて簡単かつ確実になる 。

引用形式の請求項に記載された構成により１本発明による結合素子の有利な実施 及び改良が可能である。

特に有利には、形成された溝が、円筒状セグメントあるいは楔形状を有している 。このような溝は、特別な工具なしに、例えばナイフによって製造可能である。

生産時の特別な精密さは、特に、規定の角度を考慮する必要はない。

さらに有利には、結合素子の結合ファクタが溝の深さの変化によって調整可能で ある。溝深さが大きい場合には、受光素子もしくは送光素子が先導波体内に深く 侵入することができ、従ってこの場合このような素子の活性作用面は拡大される 。素子が先導波体内にあまり深く侵入しないと、結合ファクタは相応して小さく なる。このように、簡単な手段によって結合ファクタが調節される。

光学的な光線の放射方向に対する受光素子もしくは送光素子の傾斜角度を変化す ることによって、有利には結合素子の効率が良くなる。要するに、素子に平面に 対する垂線が、光学的な光線の放射方向に対してほぼ平行に先導波体内に位置す ると最大の効率が得られる。

さらに有利には、結合素子が透明な鋳造物質によって鋳造されており、この鋳造 物質は光導波体とほぼ同じ光学的な屈折率を有している。このことによって、溝 の切断面における邪魔な反射は避けられる。

受光素子がフォトダイオードであり、もしくは送光素子がＩＲ−放射器であると 有利である。このような素子は、一般的でありかつ安価に維持される。

受光素子もしくは送光素子が電気的な導線を介して、支持板に配置されている接 続ビンと接続されていることも特に有利である。このことによって、簡単な形式 で等価の電気信号が出力−もしくは入力結合される。

生じた漏れ熱を排出するために、素子がその受動側で熱伝導性接着剤によって支 持体に固定されていると有利である。このことによって、簡単な形式で、温度を 高めることにより素子の機械的な過度の応力又は移動を生じることなしに、邪魔 な漏れ熱を排出することができる。

本発明による結合素子の別の利点は記載から判る。

図面 本発明の実施例を図面を用いて以下の！２軟において詳しく説明する。ｆｉｌｌ は受光素子−及び送光素子の配置を示し、図２は電気的な回路図を示し、図３は 光導波体を示し、図４は先導波体における結合素子の配置を示す。

実施例の説明 図１により、結合素子１０が支持体ｌを有しており、該支持体の底の中心に支え が配置されている。支持体１はプラスチック又はセラミック又は別の適当な材料 から製造されている。フォトダイオード又はフォトトランジスタとして形成され た受光素子２もしくは発光ダイオードとして形成された送光素子３は、中央の支 えに、支持体１の底と角度αを成すように置かれている。角度αがほぼ４５＠− ６０’になる場合に、光導波体内の減衰が小さいことが示されている。さらに、 角度αが大きい場合に結合素子が光導波体内に深く侵入されるように配慮されて いる。受光素子２及び送光素子３は、伝導性の接着剤によフて支持体ｌに固定さ れている。伝導性の接着剤は、半導体技術において公知であり、かつ特に眉辺に おける熱排出の改善のために役立つ、素子２．３は、電気的な導線を介して接続 ビン６．８と結合しており、該接続ビンを介して電気信号が取り出され、もしく は供給されることができる。

さらに素子２．３の背面に接続された導体は接続ビン６におけるアース線に接続 されており、従って接続ビン８と接続ビン６との間のそれぞれ１つの素子が制御 可能である。処で、結合素子１０は光導波体４１のノツチとして準備された溝内 に取り付けられ、該溝は光導波体の局面にその長手方向に対して垂直に配置され ている。素子２．３と光導波体４１との間の中間室が透明な鋳造物質９によって 鋳造されるので、溝が正確に嵌合する必要はない、鋳造物質９の屈折率を光導波 体４１の屈折率によって規定すると有利であり、このことによって不必要な反射 は生じなくなるし、ひいては損失が小さくなる。結合素子は、要求に応じて程度 の差はあるが深く光導波体の溝内に侵入することができる。さらに、結合素子は ある程度の限界で傾倒可能であり、従って光導波体４１内の光放射に簡単に適合 できる。結合素子は任意の個所に組込可能である。光導波体における特別な要求 は示されていない０図２には結合素子４１の電気的な回路図が示されている。接 続ビン８と６との間に、受光素子としてフォトトランジスタ２が及び送光素子と しての発光ダイオード３が示されている。フォトトランジスタ２のエミッタもし くは発光ダイオード３の陰極はまとめられており、かつ接続ビン６と結合されて いる。

結合素子の作用形式を以下に記載する。

図３から判るように、光導波体内では原則的に、入射角が全反射のための限界角 度より小さいような光線のみが放射できる。高い屈折数ｎを有するプラスチック 光導波体のために、この角度はほぼ３３°及び４５６になる。光線３１及び３２ において入射角αｌ及びα２は、光線がファイバー内に残っていてかつ放射され るだけ小さい。これに対して、光線の角度α３が臨界角度より大きいので、光線 ３はファイバーから出射する。結合素子が大きな効率を得ようとするので、受光 素子もしくは送光素子の表面に対する垂線Ｃを放射方向とできるだけ良く合致し なければならない、それ故に、図４に相応して、素子２，３は、該素子の表面に 対する垂線が光線の放射方向に対してほぼ平行に位置する、即ち角度β、もしく は角度β口が角度αに相応するように光導波体４１内に入れられている。今や、 −面では光導波体４１内への強い侵入を排除するために、かつ他面では減衰を小 さくするために、有利には角度αは４５°に決められた。今や、光導波体４１内 で放射された光線の一部分が受光素子２に入射され、該受光素子はモードに相応 してその接続ビン８，６における電気信号を利用しうる。この電気信号は図示し ない電気的な測定装置によって測定されることができる。測定装置は専門家には 公知であり、それ故に本発明の対象ではない、受光素子２のこのような配置によ って、放射方向が結合素子の方向である光線のみが出力結合されることができる 。実際に受光素子２の活性面に突き当たらない光線は、反対方向から受け取るこ とはできない、このような形式で、光線の簡単な指向作用が得られる。

適当な形式で、送光素子３において電気信号がチャージされることができ、該電 気信号は光学的な光線として光導波体４１内で放射される。この場合でも、放射 方向は送光素子３の位置決めによって決められている。送光素子として、例えば 発光ダイオードが使用され、該発光ダイオードは例えば光ダイオードとして公知 である。しかし別のフォト−電気的な光電管も使用できる。結合素子１０の結合 は、光導波体において任意に行なわれる。光導波体４１は、別の従来の結合素子 において必要であるように互いに交差される必要はない、溝深さａが光導波体４ １の直径すに較べて比較的小さいので、光導波体４１の光線の減衰も小さくなる 。

国際調査報告 Ｓ＾　３５３４６

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．周面に形成された溝、及び光学的な光線を光導波体内に入力結合するための あるいは光学的な光線を光導波体から出力結合するための光に敏感な受光素子及 び／又は送光素子を有している光導波体のための結合素子において、少なくとも １つの光に敏感な受光素子（２）及び／又は送光素子（３）が溝（４２）の範囲 に配置されており、さらに光導波体（４１）の光学的な光線の一部分が溝から出 る、もしくはそれ内に入るようになっており、かつ光学的な光線の一部分が電気 信号として受光素子（２）において取り出し可能であり、もしくは送光素子（３ ）において光学的な光線の別の一部分がチャージ可能であることを特徴とする光 導波体のための結合素子。
2. ２．形成された溝（４２）が円筒状セグメントの形状を有している請求項１記載 の結合素子。
3. ３．形成された溝（４２）が楔形状を有している請求項１記載の結合素子。
4. ４．光に敏感な受光素子（２）及び／又は送光素子（３）が、その活性面によっ て少なくとも部分的に溝（４２）内に侵入するようになっている請求項１から３ までのいずれか１記載の結合素子。
5. ５．受光素子（２）もしくは送光素子（３）の表面に対する垂線（ｃ）が、光導 波体における光学的な光線の放射方向とほぼ合致する請求項１から４までのいず れか１記載の結合素子。
6. ６．結合素子（１０）が透明な鋳造物質（９）と固定されており、該鋳造物質が 、光導波体（４１）とほぼ同じ光学的な屈折率を有している請求項１から５まで のいずれか１記載の結合素子。
7. ７．送光素子（３）がフォトダイオードである請求項１から６までのいずれか１ 記載の結合素子。
8. ８．送光素子（３）がＩＲ−放射器である請求項１から７までのいずれか１記載 の結合素子。
9. ９．Ｔ−状の支持体（１）が設けられており、該支持体が溝（４２）内に取り付 け可能であり、さらに支持体（１）に、受光素子（２）及び送光素子（３）が、 それらの表面に対する垂線が光学的な光線の放射方向に平行に向くように配置さ れており、さらに受光素子（２）及び送光素子（３）が第１の接続部によって電 気的な導体（７）を介して、支持体（１）に配置された接続ピン（８）と結合さ れており、かつそれぞれの素子の第２の接続部が共通の接続ピン（６）に案内さ れている請求項１から８までのいずれか１記載の結合素子。
10. １０．受光素子（２）及び送光素子（３）が、熱伝導性接着剤（４）によって支 持体（１）に固定されている請求項９記載の結合素子。