NO774014L - Fremgangsmaate til og anordning for aa rette inn en optisk fiber i forhold til en optisk elektronisk anordning - Google Patents

Description

■Fremgangsmåte til og anordning for å rette inn en optisk fiber i forhold til en optisk elektronisk anordning.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til og en anordning for å rette inn en optisk fiber i forhbchd til en optisk elektronisk anordning slik som lysemitterende dioder, detektorer og lasere. Oppfinnelsen er særlig anvendbar for å rette inn en optisk fiber, i forhold til en lysemitterende. diode for å oppnå maksimal effektivitet med hensyn til optisk tilslutning eller kopling.

Optiske fiberkommunikasjonssystemer må for tiden drives med begrenset effekt. Således har f.eks. en lysemitterende diode begrenset avgitt effekt. Det er derfor ønskelig at effektiviteten ved tilslutning eller kopling fra drivkilden til fiberen er så høy som mulig. For å oppnå praktisk kontakt bør den effekt som kan påføres fiberne være minst 30% av den som kan tilveiebringes ved å anvende direkte mikromanipulasjon av fiberen. Innretning av en fiber og den drivkilde ved hjelp av en mikromanipulator er imidlertid en tidskrevende og omstendelig operasjon hvis den skal gjøres særskilt av en operatør som anvender manipulatoren.

En ytterligere vanskelighet er at utformingen av kontakten ikke skal medføre påskyndet nedbrytning av emitter-ingsanordningen og det kan kreves at innkapsling skal føre til hermetisk lukning, motstandskraft mot korrosjon og andre egenskaper.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en hurtig innretning av fiber og drivkilde på en måte som kan automatiseres slik at hurtig innretning oppnås i motsetning til tidligere metoder hvor en mikromanipulator måtte anvendes, idet direkte binding av fiberen til drivkilden eller annen anordning skjer.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at en første

optisk elektronisk anordning monteres på et bæreelement i et ringformet element, at et skålformet element monteres i et bevegelig element av en påvirkningsanordning som er bevegelig frem og tilbake i to vinkelrett på hverandre forløpende akseretninger X og Y, idet det skålformede element har en boring som med nøyaktig pasning omslutter en optisk fiber, at det skålformede element anbringes på . det., ringformede element, me d . en flens eller ansats av det skålfcrrr.edé ' element' i glidekontakt med det ringformede element, at en andre optisk elektronisk anordning på det skålformede element i flukt med boringen som befinner seg aksialt mellom begge anordninger, idet en av disse er en lysemitterende anordning og den andre er en lysdetektor, at anordningene eksiteres, at detektorenes utgangssignal tilføres betjeningskretser i påvirkningsanordningen,

slik at påvirkningsanordningens bevegelige element og det

.skålformede element forskyves langs X- og Y-aksen til en stilling i hvilken maksimalt nivå åvuiijggangssignalene fra detektor-

en oppnås, og at det skålformede element fikseres i denne stilling på det ringformede element.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av

kravene 2-11.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under

henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser et aksialt snitt gjennom en montert

fiber ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et snitt langs linjen II-II på fig. 1.

Fig. 3 viser et aksialt snitt gjennom en del av påvirkningsanordningen, fiberen, holdeelement og monteringsan-ordningen i innbyrdes forskutt tilstand, for å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser de samme deler som på fig. 3 under innretningen av fiberen i forhold til en detektor. Fig. 5 viser et aksialt snitt gjennom en annen ut-førelsesform av en anordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser en montert enhet som omfatter én lysemitterende diode 10 med et lysemitterende område 11. Denllys-emitterende diode eller LED-enhet er belagt med et belegg 12.

Den er anbragt på et bæreelement_13 og er omgitt av en ring 14 .

I utførelseseksempelet består ringen 14 av et keramisk

materiale men den kan bestå av et annet elektrisk isolerende materiale. Hvis man også isolerer tilledningene til anordningen 10 f.eks. ved et isolerende sjikt på bæreelementet 14,

kan ringen bestå av elektrisk ledende materiale. Et rør 15 holdes av endedelen 16 av en skålformet ansats 17 som hviler på den. keramiske, r.ir.g.. ■. Delen; 16 er anbragt på den keramiske' ring., ved hjelp av f.eks. et syntetisk harpiksklebemiddel 18.

Røret 15 er permanent forbundet med delen 16 f.eks.

ved hjelp av lodding og har en boring i hvilken den optiske fiber er innført med nøyaktig pasning. I ut førelseseksempelet er røret tilformet på forhånd av et rør med større diameter.' ved hjelp av en dor. Et slikt rør har en boring med nøyaktig pasning rundt fiberen uten plastbélegg i og med at den større.. boring 20 kan gi nøyaktig pasning til den belagte fiber-og kan krympes etter at fiberen er anbragt i røret. På fig. 1 er fiberen 21 forsynt med et belegg 22. Tverrsnittet av det til-formede rør er vist på fig. 2. Enden av fiberen 21 er inn-rettet i forhold til det lysemitterende område 11 i anordningen 10 .

Diameteren av det lysemitterende området 11 og diameteren av fiberens 21 lysoverførende kjerne er. av størrelses-orden 0,75 y. Riktig innretning er derfor nødvendig for god effektivitet av koplingen.

Fig. 3 og 4 viser en utførelses form for å rette inn

et rør i forhold til anordningen 10, hvor de enkelte deler på fig. 3 er aksialt forskutt i forhold til hverandre og på fig. 4 montert sammen. På fig. 3 er et bevegelig element 30 i en påvirkningsanordning (ikke vist) som er bevegelig i to vinkel-

rett på hverandre forløpende akseretninger X og Y, forsynt med en vakuumchuck 31- Denne er utformet for å oppta delen 16 og et i denne opptatt rør 15. En detektor 33 er anbragt på elementet 30 over chucken 31 ved hjelp av et hult element 32. En vakuumtilslutning 34 opprettholder et undertrykk bak delen 16

når denne befinner seg i chucken 31. Den keramiske ring 14 befinner seg under delen 16 og anordningen 10 på bæreelementet 13. Forbindelsesledninger 35 fra detektoren innrettes i flukt med

boringen i røret 15.

På fifgg. 4 er delene ført sammen i. en stilling for å rette innrrøret og det emitterende området. Anordningen 10 er eksitert for å emittere lys fra området 11 og detektoren er forbundet med tilkoplingsanordningens manvøreringssystem. På-virkningselementets bevegelsesretninger er til venstre og

høyre på fig. 4 som antydet med pilen A, og også bevegelig frem

■ og tilbake vinkelrett på .tegningens plan. Til å begynne, med... vil noe lys komme inn i røret ' 15'-. fra 'dét emitterende"område ll ':;;' og bli detektert fra detektoren. Signaler fra detektoren sendes til påvirkningsanordningen via ledninger 35 og påvirkningsanordningen forskyver elementet 30 autoamtisk for å finne den stilling i hvilken maksimalt signal mottas.fra detektoren.', Påvirkningsanordningen stopper i denne stilling hvoretter delen 16 som av påvirkningsanordningen bringes til å bevege seg rundt den keramiske ring, fikseres f.eks. ved at et syntetisk harpiks anbringes ved 18 på fig. 1. Når klebemiddelet har herdne't jf jernes undertrykket via tilslutningen 34 og den mon-terte anordningen kan fjernes.

På lignende måte kan en laser monteres,idet en laser-diode anvendes som anordningen 10 i den keramiske ring 14.

Ved en annen utførelse hvor en fiber innrettes til en detektor anvendes samme prinsippielle metode med unntagelse av at lys sendes gjennom fiberen i røret for å detekteres av detektoren. En slik utførelse er vist på fig. 5. Påvirkningsanordningens.element 30 holder delen 16 og røret 15 slik som på fig. 4 og et kort stykke av fiberen 36 anbringes i røret. En lysemitterende anordning, f.eks. LED-enheten 37 anbringes på

det hule element 32 og lys fra enheten 37 passerer gjennom fiberen 36 til detektoren 38. Detektorens aktive område er be-tegnet med 39. Detektorens 38 utgangssignal tilføres via ledninger 40 til påvirkningsanordningen. Denne forskyver elementet 30 inntil et maksimalt signal mottas fra detektoren 38. Delen 36 fikseres deretter til den keramiske ring 14 hvoretter undertrykket fjernes sammen med detektoren,delen 16 og røret. Fiberen 36 kan deretter fjernes fra røret 15 og opprettholdes på plass.

Innretningen av fiberen 36 i forhold til LED-enheten 37 er ikke kritisk da enhetens 37 lysemitterende område ikke påvirker innretningen av røret 15 i forhold til detektorens 38 aktive område

39. Denne fremgangsmåte gjør at den tidligere omstendelige

innretningsoperasjon kan automatiseres uten vesentlig minskning av effektiviteten av innretningen. Som eksempel kan nevnes at med tre LED-enheter var den beste verdi for påført effekt ved anvendelse av direkte fibermikromanipulering 32,30 yw, 28,

14 yw resp. 2,0 yw mens ved hjelp av oppfinnelsen var verdiene 30,8 yw, 25,50 yw resp. 32,50 yw. Dette gir en reduksjon på 0,2 og 0-,4 dB for dé, første to . LED-enhetene og en økning på . 0,06 dB for den tredje.'

Når røret 15 en gang er plassert og fiksert kan

fibere innføres når som helst og vil alltid være likt rettet inn. For å tilveiebringe riktig aksial plassering av fiberen,

kan dets innføring styres. Ved en LED-enhet kan således denne eksiteres og det lys som overføres gjennom fiberen 21 kan s£Jzres. Når. slysoverføringen, øker ..hurtig, vil fiberens ende be-finne seg inntil LED-enheten i kontakt med utjevningssjiktet

.12. Fiberen kan deretter festes f.eks. ved at rørets 15 del 20 klemmes sammen eller på annen måte. Hvis det alternativt

er ønskelig å fremstille et antall ferdige enheter som hver har samme utgangseffekt, så kan hver fiber styres når den føres inn inntil det samme effektnivå er oppnådd. Deretter fikseres fiberen. Selv om effekten ikke behøver være den maksimalt mulige, så kan et antall EED-fiberanordninger med samme spesi-fikasjon tilveiebringes.

Det forekommer her ingen direkte kontakt mellom

fiberen og anordningen. Slik direkte kontakt kan medføre akselerert nedbrytning av anordningen. Ved foreliggende opp-finnelse skjer kontakten mellom fiberen og dens holder og mellom holderen og ringen ved hjelp av keramisk materiale.

De forskjellige deler kan utformes på forskjellige

måte. Således kan delen 16 og røret 15 utføres som én enhet. Forskjellige typer av rør kan anvendes under den forutsetning

at de har en boring som er nøyaktig tilpasset for å omslutte fiberen og i det minste i en viss utstrekning letter fiberens innføring f.eks. ved å ha en konisk del. Den ovenfor beskrevne ut førelsesform av røret er fordelaktig ved at den koniske styre-del dannes når røret tilformes. Det er eventuelt mulig å unngå anvendelse av en keramisk ring 14 hvis delen 16 har en lengre sokkeldel som står i direkte kontakt med bæredelen 13.

I stedet for et syntetisk-harpiksbasert klebemiddel

kan lodding eller sveising anvendes hvis dette er hensikts-messig.

Det er videre mulig å anbringe et kort fiberstykke i

den trange boring 19 som et permanent vindu. Enheten kan fremstilles ved at den korte,fiber føres inn ved at den skyves inn ved hjelp av et ytterligere stykke fiber for å styre inn-føringen.. Den korte fiber , kan deretter fikseres i stilling.. ■ Deretter kan en fiber føres inn inntil anlegg mot den korte fibers endeflate. Kontakten mellom de to fibere skjer i rørets boring med liten diameter.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til å rette inn en optisk fiber i forhold til en optisk elektronisk anordning, k a r a k t e rii-sert ved at en første optisk elektronisk anordning (10, 38) monteres på et bæreelement (11) i et ringformet element (14), at et skålformet element (16) monteres i et bevegelig element- (30) av en påvirkningsanordning som er bevegelig frem og tilbake i to vinkelrett på hverandre forløpende akseretninger X og Y, idet det skålformede element (16) har en boring (19) som med nøyaktig pasning omslutter en optisk fiber (21, 36), at det skålformede element (16) anbringes på det ring-

formede element (14) med en flens eller ansats av det skålformede element i glidekontakt med det ringformede element, at en andre optisk elektronisk anordning (33,37) anbringes på det skålformede element (16) i flukt med boringen (19) som befinner seg aksialt mellom begge anordninger, idet en (10,37) av disse er en lysemitterende anordning og den andre (33»3 8) er en lysdetektor, at anordningene (10,33,37)38) eksiteres, at detektorenes (33>3 8) utgangssignal tilføres betjeningskretser i påvirkningsanordningen, slik at påvirkningsanordningens bevegelige element (30) og det skålformede element (16) forskyves langs X- og Y-aksen til en stilling i hvilken maksimalt nivå av utgangssignalene fra detektoren (33,38) oppnås, og at det skålformede element (16) fikseres i denne stilling på det ringformede element (14).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at et rør (15) anbringes i det skålformede element (16) og danner- boringen ( 19).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den første optisk elektroniske anordning er en lysemitterende anordning (10) og at det lys som overføres gjennom boringen måles, mens det skålformede element (16) forskyves inntil maksimalt utgangssignal oppnås.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved . / åt-.en, optisk ■fiber- f øres. inn-,i boringen ,(190. -.- slik at fiberens ende befinner seg minst tett inntil den lysemitterende anordning (10) og at fiberen fikseres i boringen.

5- Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at lyset som overføres gjennom fiberen (21) når denne føres inn i boringen reguleres, og at fiberen fiksere.s når lysoverføringen når en forutbestemt verdi.

6. Anordning for å rette inn en optisk.. fiber i , en optisk elektronisk anordning under utførelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved en på- virkningsanordning med et bevegelig element (30) som er bevegelig i to vinkelrett på hverandre forløpende akseretninger X og Y, et organ (14) for på det bevegelige element (30) å anbringe et bæreelement (13) med en boring (19) som med nøyaktig pasning omslutter en optisk fiber (21,36), en første optisk elektronisk anordning (33,37) på det bevegelige element (30) i flukt med boringen (19), et organ for å bære en ytterligere optisk elektronisk anordning (10,38) i flukt med boringen (19) inntil den motstående ende av denne i forhold 'til den første optisk elektroniske anordning (33,37) 3 idet en (10,37) av anordningene er en lysemitterende anordning og den andre (33,38) er en lysdetektor, et organ for elektrisk å forbinde detektoren (33,38) med påvirkningsanordningen, idet ved eksitering av den lysemitterende anordning (10,37) overføres lys gjennom fiberen (21,36) til detektoren (33,38), og det bevegelige element (30) beveger seg langs X- og Y-aksen til en stilling i hvilken maksimalt utgangssignal fra detektoren (33,38) oppnås for å rette inn fiberen i forhold til den ytterligere anordning.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at en ring (l4)omgir den ytterligere anordning (10,38), og at det med en boring forsynte bæreelement (13) omfatter et skålformet element med en flens eller ansats for glidekontakt med ringen (14).

8. Anordning ifølge krav 7 karakterisert ved at det med boringen forsynte bæreelement omfatter et skålformet element (16) og et i dette tilformet rør (15).

9. Optisk elektronisk anordning, karakterisert ved et bæreelement (13), en optisk elektronisk anordning (10,38) på bæreelementet (13) med et aktivt område (11, 39 ) j et ringformet ..element. (14 ) .som. omgir anordningen.... ... (10,38), et skålformet elementi: (16) med en flens eller ansats som hviler mot det ringformede element (14) og er anbragt på dette, idet det skålformede element (16) omfatter en boring rettet inn i flukt med det aktive område (11,39), og boringen med nøyaktig pasning omslutter den optiske fiber, og en optisk fiber (21,36) som er anordnet i boringen.

10. Anordning ifølge krav 95 .. karakterisert , ved at boringen (19) omfatter et tilformet rør (15) i det skålformede element (16). .1.1... Anordning ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at den optisk elektroniske anordning er en lysemitterende anordning (10).