WO2016062818A1 - Anordnung elektro-optischer elemente in einem hermetischen gehäuse - Google Patents

Anordnung elektro-optischer elemente in einem hermetischen gehäuse Download PDF

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WO2016062818A1
WO2016062818A1 PCT/EP2015/074511 EP2015074511W WO2016062818A1 WO 2016062818 A1 WO2016062818 A1 WO 2016062818A1 EP 2015074511 W EP2015074511 W EP 2015074511W WO 2016062818 A1 WO2016062818 A1 WO 2016062818A1
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Ralf Rieske
Samuel Hildebrandt
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Technische Universität Dresden
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    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched

Definitions

  • the invention relates to an arrangement of electro-optical components for optical data and / or energy transmission in a housing.
  • the arrangement can be used for optical transmission of data, such as measurement signals or information and / or energy transmission by means of optical radiation.
  • the most diverse electro-optical elements such as electromagnetic radiation emitting elements (lasers, laser diodes), electromagnetic radiation detecting elements (photodiodes) or combinations of these elements (electro-optical transceivers) can be used in the invention.
  • suitable electromagnetic radiation / optical radiation is used and via optical waveguides from and to electro-optical
  • this optical fibers are used, via which the optical radiation can be transmitted.
  • Fibers are required.
  • Electro-optic elements can also be sensitive to external environmental conditions. For example, moisture and oxygen can lead to operational problems or even destruction.
  • the inventive arrangement of electro-optical components for optical data and / or energy transmission is in a hermetic housing, in which one or more optical (s) implementation (s) is led to the electro-optical element (s) / are at least a planar optical substrate is formed.
  • the housing should be at least largely hermetically sealed against gases and liquids from the environment. It should also be possible to avoid diffusion from the outside into the interior and to the electro-optical elements. Nearly 100% tightness is not required but would be beneficial.
  • optical waveguides may be formed in integrated form and / or fixed therein.
  • Elements (s), and optionally also an electronic circuit may also be formed as a planar substrate (e.g., a thick film ceramic circuit).
  • the feedthroughs may be electrically conductive (metallic) or dielectric (e.g., ceramic).
  • the electrical insulation of a bushing is only necessary with purely metallic contact pins.
  • insulation layers may be present.
  • the housing is formed by at least two frame elements formed on or attached to two opposite sides on the carrier substrate and the planar substrates.
  • the planar substrates can be between and / or to the
  • the optical waveguides are with and on and / or
  • the carrier substrate may preferably be made of a ceramic material, since ceramic materials achieve a large barrier effect against possibly diffusing gases and have a high thermal conductivity.
  • a housing used in the invention should also be formed of ceramic material. As a result, the production can be carried out in a ceramic stack construction in a simple and inexpensive manner.
  • the electrical conductor track structure may, for example, galvanically, by deposition from the gas phase (vapor deposition, sputtering) or by
  • the electrically conductive connection to the electro-optical elements and the electronic circuit which may be an ASIC, for example, can be effected by conventional bonding methods, by means of solder or electrically conductive adhesive.
  • a carrier substrate can be produced as a one-piece structure, in which the lateral frame elements projecting beyond the surface
  • frame elements can also be bonded to the surface of the substrate and possibly also to the planar substrate by means of a metal, preferably a glass solder, this compound (s) should be gas-tight (n).
  • a contouring may be formed, which corresponds to a complementary contouring on the planar substrate, whereby a positive connection in the connection can be exploited.
  • a contouring can be at least one correspondingly long groove into which a web can be inserted.
  • stops can component be one of these contouring, the defined positioning of the planar substrate on the frame elements with respect to the
  • At least facilitated support substrate disposed electro-optical elements and thus can be secured that as much as possible can be exploited to energy of the optical radiation used.
  • At least one further frame element may be present on one side between the two frame elements or a frame element may be formed with a part of the planar substrate and / or
  • one or two frame elements (e) on at least one of these two end faces with a corresponding design of the planar substrate and to connect them to the carrier substrate and the two other frame elements in a material-tight and gas-tight manner.
  • the outwardly facing surface may be closed with a cover element, which are again preferably materially connected to the outwardly facing end faces of frame members or the outwardly facing surface of the planar substrate can.
  • a cover element which are again preferably materially connected to the outwardly facing end faces of frame members or the outwardly facing surface of the planar substrate can.
  • an optically non-transparent coating for example an absorbing layer, formed on this surface.
  • At least one alignment pin projecting out of the planar substrate, for a defined positioned connection of an external element, which is designed for the transmission of optical radiation, can be connected to the planar substrate on at least one outwardly pointing end side and in relation to be positioned for input and / or decoupling optical radiation provided surfaces of optical waveguide.
  • One or preferably a plurality of alignment pins can then be formed in correspondingly complementary depressions of a
  • Waveguides in the optical radiation while doing and / or to be coupled out, to achieve.
  • the Justierstatte should do this with a
  • At least one suitable recess can also be formed on at least one end face of a planar substrate, into which a correspondingly complementary alignment pin of an element for optical data or energy transmission to be connected to the housing can be inserted. If only one adjusting pin is used, it is advantageous if the adjusting pin and a complementary depression do not
  • the rotation can be realized by a corresponding design of a housing of the connector.
  • a planar substrate may be in the form of an active substrate with optical circuits (on a
  • Semiconductor silicon wafers are formed may be formed.
  • optical elements can be used or formed on a planar substrate. These may include optical lenses, such as e.g. Ball or cylindrical lenses, or optical cross-section transducer (Taper) be.
  • the cross section of an optical waveguide preferably conically, can be switched in and / or out from the surface into the optical radiation, up to a normal cross section over which the transmission can take place over most of the way.
  • an optical taper an expansion of the optical radiation but also a concentration and thus an efficient optical coupling can be achieved, depending on how the cross-section in the corresponding direction with respect to the respective surface in the optical
  • silicon photonic circuits e.g. be used as modulators.
  • These active optical substrates usually require electromagnetic radiation emitting elements (lasers,
  • Laser diodes which can be advantageously integrated with the described method.
  • a temperature control may be necessary or advantageous.
  • on and / or in the carrier substrate at least one
  • Temperierelement be present. Alone or in addition, channels through which a tempering fluid can be guided can also be formed there.
  • Tempering fluid can be used to a suitable temperature heated, but preferably cooled gases or liquids.
  • At least one temperature sensor and / or one temperature-regulating device may be present on and / or in the carrier substrate and / or on one or more frame elements.
  • At least one Peltier element can be used for a temperature control and this then attached to the carrier substrate or even integrated into the carrier substrate, which is particularly easy because of the material used for the carrier substrate.
  • Waveguides may be formed with optical fibers each inserted in and fixed in a V-shaped groove formed in a planar substrate.
  • optical waveguides may also be formed directly in the material of the planar substrate, which may be e.g. can be achieved by a local modification of the refractive index and in particular by ion exchange and ion diffusion processes, or be cohesively applied to its surface, as is possible by deposition from the gas phase.
  • the at least one adjusting pin can be defined defined in two grooves, which are formed in two parts facing each other, and connected to each other with the two parts so that the parts form the planar substrate.
  • at least one groove formed in one of the two facing surfaces of one of the two parts should be V-shaped, as has also been previously described for the adjustment and fixing of optical fibers.
  • V-shaped groove can also be a recess into which an adjusting pin is inserted, be formed. If only one alignment pin is used, it should have a quadrangular, preferably a square cross section.
  • the production may be due to a possible technological
  • optimization be optimized because of the inserted planar substrate, are defined in the optical waveguide and formed can.
  • the possibility of beam shaping can improve the efficiency of beam coupling. It is a mode field adaptation possible.
  • Housing component can be dispensed with by a direct coupling electro-optical elements or integration of the beam forming optical radiation on additional elements to be individually aligned in the beam path. It can passive optical waveguide structures with the
  • Possibility of distributing or mixing optical radiation with branches formed on optical waveguides may be used, which may result in greater functionality and handling.
  • the arrangement according to the invention represents a universal platform for the production and use of optical radiation-receiving and / or emitting elements, also in multi-channel design or with passive as well as active structures, which can open up new functions.
  • the radiation of multiple laser diodes can be combined in the planar substrate, so that the system is tolerant of individual failures.
  • An improved reliability and a longer service life can also be achieved by more favorable conditions for the temperature control, which is possible in particular when a ceramic carrier substrate is used.
  • the production can be done at least semi-automatically and without optically active adjustment.
  • Figure 2 is a perspective view of an example of a
  • Figure 3 is a top view of an example of a device according to the invention.
  • Figure 4 is a side view in section
  • Figure 5 is a top view of another example of a
  • Figure 6 is another example in a top view
  • Figure 7 is a perspective view of another example with
  • Figure 8 is a view of an end face of a planar substrate with
  • Figure 9 is a sectional view from the side of another example.
  • FIG. 11 shows a plurality of arrangements according to the invention in FIG.
  • FIG. 1 shows an example of an arrangement according to the invention with a housing 14 in which one wall a planar waveguide substrate 4 with an integrated optical waveguide 8 with a suitable sealant 10 (eg glass solder or metallic solder) is hermetically sealed, and in another wall a dielectric carrier substrate 1 in the same Hermetically sealed, on which in turn one or more electro-optical elements 5, 6 are attached, shown.
  • the electro-optical element (s) 5, 6 can / can be connected to an electrical
  • Conductor 2 be connected to the carrier substrate 1.
  • the housing 14 includes a portion of the optical waveguide 8 and the electro-optic elements 5, 6 as well as an insulated electrical
  • the electro-optical elements 5, 6 may be connected to a contact element 2 via the electrical feedthrough.
  • the housing 14 hermetically encloses a part of the optical waveguide 8 and the electro-optical elements 5, 6. It can be made of any sufficiently dense material and connected to ground potential.
  • FIG. 2 shows a perspective view of an example of an arrangement according to the invention. It is on a surface of a
  • Support substrate 1 a frame attached to three outer sides, which is formed of three frame members 3, 3 '. These are the two in themselves
  • Carrier substrate 1 which may also be referred to as a wiring carrier, and the frame members 3, 3 'are made of ceramic material, such as aluminum or zirconium oxide.
  • an electrical conductor track structure 2 for an electrically conductive
  • planar substrate 4 is arranged and connected with them.
  • planar substrate 4 which may be made of glass, unillustrated optical waveguides are present or formed therein. They are positioned with respect to the electro-optical elements 5 and 6.
  • FIG. 3 shows a further example in a view from above.
  • an optical waveguide 8 is shown in the planar substrate 4, which has been aligned with respect to a photodiode 5, as an electro-optical element.
  • an electrically conductive connection 2.1 is made between the photodiode 5 and a conductor 2.
  • FIG. 4 shows a side view of an example of an arrangement according to the invention in section.
  • the frame elements of which only the frame element 3 'arranged on an end face of the carrier substrate 1 can be seen, and the planar substrate 4 are adhesively bonded to the carrier substrate 1 and a cover element 9 by means of a solder connection 10.
  • the solder was glass or a metal or a Mettal alloy with an adapted coefficient of thermal expansion and a sufficiently high melting temperature, above the operating temperature of
  • Resistance to diffusion can be used instead of the solder, for example, a polymeric adhesive.
  • FIG. 1 In a view from above, another example is shown in FIG.
  • two optical waveguides 8 are present and once with respect to a laser diode 6 and the second with respect to a
  • Photodetector 5 positioned as electro-optical elements with their used for coupling or decoupling optical radiation surfaces, so that at least the largest part of the respective optical radiation can be used.
  • a branch 8.1 is provided on an optical waveguide 8, with which an optical waveguide 8 has been divided into two optical waveguides 8.2 and 8.3.
  • These two optical waveguides 8.2 and 8.3 are positioned in this example with their surfaces for coupling optical radiation with respect to the two laser diodes 6.
  • Emitting these two laser diodes 6, for example, each optical radiation with different wavelengths, these two optical radiations can be mixed and then a different color impression in comparison to when at one time only optical radiation emitted by one of the two laser diodes 6, are caused.
  • the electromagnetic radiation with different wavelengths the
  • Data transmission rate increased or a wavelength division in multiple data channels can be achieved.
  • Adjusting pins 11 fixed.
  • the manner of a possible fixation and defined alignment of the alignment pins 11 can be seen in FIG.
  • the alignment pins 11 can have at least one groove-shaped recess 11. 1 in a region which is arranged in the interior of the planar substrate 4, with the aid of which the fixing security can be improved.
  • the alignment pins 11, the end face project beyond the planar substrate 4, on which also surfaces of optical waveguide 8 for coupling and / or decoupling optical radiation are present.
  • This projecting region can be introduced into complementary depressions of a further element or an arrangement which is designed for the transmission and optionally also for the use of optical radiation, so that a very precise positioning of surfaces for coupling and / or decoupling optical waveguides 8 is possible to each other.
  • FIG. 9 shows a side sectional view of a further example.
  • this example differs by the use of an additional support plate 4.2 with the one on the support substrate. 1
  • Support plate 4.2 and planar substrate 4 may also be connected to each other by means of a solder joint.
  • the cover element 9 is also provided with a conductive pattern (electrical conductor track structure) and is designed such that it contacts the electro-optical components 5, 6 directly at the top side.
  • a flatter structure can be achieved and a separate production of a conductive connection 2.1 can be dispensed with, while the thermal paths are optimized.
  • the joint gap between the lid member 9 and the planar Substrate 4 is very short, which significantly impedes diffusion of moisture and gases into the interior.
  • FIG. 10 shows possibilities for the formation of optical elements 12 on a planar substrate 4, which can each be assigned to an optical waveguide 8, as well as the formation of an optical waveguide 8
  • an optical element 12 is respectively formed on / in the planar substrate 4 on one end face.
  • this is a conically funnel-shaped widening area (optical funnel) in the direction of the surface for the input and / or decoupling of optical radiation of the planar substrate 4, with which a larger area for the input and / or or decoupling optical radiation can be provided.
  • a spherical lens is used as the optical element 12, and in the optical waveguide 8, which is again shown below, a cylindrical lens 12 is realized.
  • optical waveguide 8 shown at the bottom of this is divided by the branch 8.1 into two optical waveguides 8.2 and 8.3.
  • the branch 8.1 is divided by the branch 8.1 into two optical waveguides 8.2 and 8.3.
  • the two optical waveguides 8.2 and 8.3 is again one
  • Branch 8.1 is present, with a division into the four optical waveguides 8.4, 8.5, 8.6 and 8.7 is achievable.
  • Other branches or merges can be cascaded.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung elektro-optischer Elemente (5,6) in einem hermetischen Gehäuse (14), bei dem eine oder mehrere optische Durchführung(en) zu den elektro-optischen Element(en) mit mindestens einem planaren optischen Substrat (4) gebildet ist/sind. Die Anordnung kann zur optischen Übertragung von Daten, wie zum Beispiel Messsignalen oder Informationen und/oder Energieübertragung mittels optischer Strahlung genutzt werden. Es können die verschiedensten elektro-optischen Elemente, wie beispielsweise elektromagnetische Strahlung emittierende Elemente (Laser, Laserdioden), elektromagnetische Strahlung detektierende Elemente (Photodioden) oder auch Kombinationen dieser Elemente (elektro-optische Transceiver) bei der Erfindung eingesetzt werden. Im Substrat können optische Wellenleiter (8) in integrierter Form ausgebildet sein.

Description

ANORDNUNG ELEKTRO-OPTISCHER ELEMENTE IN EINEM HERMETISCHEN
GEHÄUSE
Die Erfindung betrifft eine Anordnung elektro-optischer Bauelemente zur optischen Daten- und/oder Energieübertragung in einem Gehäuse. Die Anordnung kann zur optischen Übertragung von Daten, wie zum Beispiel Messsignalen oder Informationen und/oder Energieübertragung mittels optischer Strahlung genutzt werden. Es können die verschiedensten elektro- optischen Elemente, wie beispielsweise elektromagnetische Strahlung emittierende Elemente (Laser, Laserdioden), elektromagnetische Strahlung detektierende Elemente (Photodioden) oder auch Kombinationen dieser Elemente (elektro-optische Transceiver) bei der Erfindung eingesetzt werden.
Dabei wird geeignete elektromagnetische Strahlung/optische Strahlung genutzt und über optische Wellenleiter von und zu elektro-optischen
Elementen übertragen. Üblicherweise werden hierzu optische Fasern eingesetzt, über die die optische Strahlung übertragen werden kann. Dabei bereitet es Probleme, die optischen Fasern in definierter Form in Bezug zu den jeweiligen elektro-optischen Elementen zu positionieren, um eine möglichst hohe Effizienz bei der Übertragung einhalten zu können. Diese exakte Positionierung soll auch über einen längeren Betriebszeitraum eingehalten werden, und zwar auch dann, wenn ein Einsatz bei schwierigen Bedingungen mit einwirkenden Kräften und wechselnden Temperaturen erforderlich ist. Werden mehrere optische Fasern bei einer Anordnung genutzt, bereitet es
Schwierigkeiten diese auf kleinem Raum unterzubringen und dabei die Anforderungen an eine genaue Positionierung einhalten zu können. Dies betrifft insbesondere den Bereich der Faserenden, die zur Ankopplung und zur weiteren Verbindung, beispielsweise über Faserstecker genutzt werden sollen, da bisher dafür entsprechend große Abstände zwischen den optischen
Fasern erforderlich sind.
Elektro-optische Elemente können auch empfindlich gegenüber äußeren Umgebungsbedingungen sein. So können beispielsweise Feuchtigkeit und Sauerstoff zu Betriebsbeeinträchtigungen oder gar zur Zerstörung führen.
Einige Arten von elektro-optischen Elementen sind auch
temperaturempfindlich, so dass eine Temperierung, insbesondere eine Kühlung erforderlich sein kann, die auf günstige Art und Weise realisiert werden sollte.
Es wird deutlich, dass bei der Herstellung sehr hohe Anforderungen gestellt werden, um zuverlässige mit hoher Effizienz arbeitende Systeme zur
Verfügung stellen zu können. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung elektro-optischer
Bauelemente zur optischen Daten- und/oder Energieübertragung in einem Gehäuse zur Verfügung zu stellen, die kostengünstig herstellbar ist, bei der eine hohe Effizienz bei der Übertragung optischer Strahlung von und zu elektro-optischen Elementen dauerhaft erreichbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Anordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei der Erfindung können die in den Ansprüchen, der allgemeinen
Beschreibung und den verschiedenen Ausführungsbeispielen genannten und erläuterten technischen Merkmale in verschiedenster Form miteinander kombiniert werden, was insbesondere auch auf Merkmale der
Ausführungsbeispiele zutrifft.
Die erfindungsgemäße Anordnung elektro-optischer Bauelemente zur optischen Daten- und/oder Energieübertragung ist in einem hermetischen Gehäuse, bei dem eine oder mehrere optische(n) Durchführung(en) zu den elektro-optischen Element(en) geführt ist/sind, mit mindestens einem planaren optischen Substrat gebildet. Das Gehäuse sollte dabei zumindest weitestgehend hermetisch gegenüber Gasen und Flüssigkeiten aus der Umgebung abgeschlossen sein. Es sollte auch eine Diffusion von außen in das Innere und zu den elektro-optischen Elementen vermieden werden können. Eine nahezu 100 %-ige Dichtheit ist nicht erforderlich, wäre aber vorteilhaft.
In dem/den Substrat(en) können optische Wellenleiter in integrierter Form ausgebildet und/oder darin geführt fixiert sein. Die elektrische(n)
Durchführung(en) zu dem einen oder mehreren elektro-optischen
Elemente(n), sowie ggf. auch einer elektronischen Schaltung kann ebenfalls als planares Substrat (z.B. eine keramische Dickschichtschaltung) ausgebildet sein. Die Durchführungen können elektrisch leitfähig (metallisch) oder dielektrisch (z.B. keramisch) ausgeführt sein. Die elektrische Isolation einer Durchführung ist nur bei rein metallischen Kontaktstiften notwendig. Bei planaren elektrischen Durchführungen können Isolationslagen vorhanden sein. Durch Einglasen einer Durchführung, zur Abdichtung mit einem Glaslot, kann eine gelötete (elektrisch leitfähige) hermetische Durchführung erhalten werden.
Es ist außerdem möglich, dass Gehäuse durch mindestens zwei an zwei gegenüberliegenden Seiten am Trägersubstrat ausgebildeten oder dort befestigten Rahmenelementen und den planaren Substraten, zu bilden. Die planaren Substrate können dabei zwischen und/oder an den
Rahmenelementen mit den Rahmenelementen Stoff- und/oder formschlüssig verbunden. Die optischen Wellenleiter sind mit zur Ein- und/oder
Auskopplung optischer Strahlung vorgesehenen Flächen in Bezug zu elektro- optischen Bauelementen positioniert.
Das Trägersubstrat kann bevorzugt aber aus einem keramischen Werkstoff hergestellt sein, da keramische Werkstoffe eine große Barrierewirkung gegenüber möglicherweise eindiffundierende Gase erreichen und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Ein bei der Erfindung eingesetztes Gehäuse sollte ebenfalls aus keramischem Werkstoff gebildet sein. Dadurch kann die Herstellung in keramischer Stapelbauweise in einfacher und günstiger Weise erfolgen.
Die elektrische Leiterbahnstruktur kann beispielsweise galvanisch, durch Abscheidung aus der Gasphase (Aufdampfen, Sputtern) oder durch
Aufdrucken ausgebildet werden. Die elektrisch leitende Verbindung zu den elektro-optischen Elementen und der elektronischen Schaltung, die beispielsweise ein ASIC sein kann, kann durch herkömmliche Bondverfahren, mittels Lot oder elektrisch leitendem Klebstoff erfolgen.
Ein Trägersubstrat kann als einstückiges Gebilde hergestellt werden, bei dem die seitlichen über die Oberfläche überstehenden Rahmenelemente
Bestandteil des Trägersubstrats sind. Rahmenelemente können aber auch stoffschlüssig mit der Oberfläche des Substrats und ggf. auch mit dem planaren Substrat mittels eines Metall-, bevorzugt eines Glaslots verbunden sein, wobei diese Verbindung(en) gasdicht sein sollte(n).
An den Rahmenelementen kann eine Konturierung ausgebildet sein, die einer komplementären Konturierung am planaren Substrat entspricht, wodurch auch ein Formschluss bei der Verbindung ausgenutzt werden kann. Eine Konturierung kann beispielsweise mindestens eine entsprechend lange Nut sein, in die ein Steg einführbar ist. Außerdem können Anschläge Bestandteil einer dieser Konturierungen sein, die einen definierte Positionierung des planaren Substrats an den Rahmenelementen in Bezug zu auf dem
Trägersubstrat angeordneten elektro-optischen Elementen zumindest erleichtert und damit gesichert werden kann, dass möglichst viel an Energie der eingesetzten optischen Strahlung ausgenutzt werden kann.
An einer Seite zwischen den zwei Rahmenelementen kann mindestens ein weiteres Rahmenelement vorhanden sein oder ein Rahmenelement mit einem Teil des planaren Substrats gebildet sein und/oder die
Rahmenelemente und das planare Substrat mit einem Deckelelement, das mit den Rahmenelementen verbunden ist, abgedeckt oder das planare Substrat mit einer optisch nicht transparenten an seiner nach außen weisenden Oberfläche beschichtet sein.
Es kann also ein weiteres Rahmenelement an einer Stirnseite an einem
Trägersubstrat ausgebildet oder dort, wie vorab erläutert befestigt sein, an das dann eine Stirnseite eines planaren Substrats anstoßen und dort mit einem Lot eine stoffschlüssige und gasdichte Verbindung hergestellt werden kann. Eine solche technische Lösung ist auch an der gegenüberliegenden Stirnseite des Trägersubstrats möglich.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, an mindestens einer dieser zwei Stirnseiten mit einer entsprechenden Ausbildung des planaren Substrats ein oder zwei Rahmenelement(e) auszubilden und stoffschlüssig und gasdicht mit dem Trägersubstrat und den beiden anderen Rahmenelementen zu verbinden.
Auch zur Ver- oder Behinderung des Eindringens von Umgebungslicht in das Innere des Gehäuses kann die nach außen weisende Oberfläche mit einem Deckelelement verschlossen sein, der wieder bevorzugt stoffschlüssig mit den nach außen weisenden Stirnflächen von Rahmenelementen oder der nach außen weisenden Oberfläche des planaren Substrats verbunden werden kann. Dies kann aber auch mit einer an dieser Oberfläche ausgebildeten optisch nicht transparenten Beschichtung, beispielsweise einer absorbierenden Schicht erreicht werden. Besonders vorteilhaft kann am/im planaren Substrat an mindestens einer nach außen weisenden Stirnseiten mindestens ein aus dem planaren Substrat herausragender Justierstift, für eine definierte positionierte Verbindung eines externen Elements, das zur Übertragung optischer Strahlung ausgebildet ist, mit dem planaren Substrat verbunden und in Bezug zu zur Ein- und/oder Auskopplung optischer Strahlung vorgesehener Flächen optischer Wellenleiter positioniert sein. Ein oder bevorzugt mehrere Justierstifte können dann in entsprechend komplementär ausgebildete Vertiefungen eines zur
Übertragung optischer Strahlung geeigneten weiteren Elements genutzt werden, um eine genaue Positionierung von Flächen von optischen
Wellenleitern, in die optische Strahlung dabei ein- und/oder ausgekoppelt werden soll, zu erreichen. Die Justierstifte sollten dazu mit einer
ausreichenden Länge aus dem planaren Substrat herausragen. Dies sollten mindestens 1 mm, bevorzugt mindestens 1,5 mm sein. In umgekehrter Form kann/können an mindestens einer Stirnseite eines planaren Substrats auch mindestens eine geeignete Vertiefung, in die ein entsprechend komplementär ausgebildeter Justierstift eines mit dem Gehäuse zu verbindenden Elements zur optischen Daten- oder Energieübertragung einführbar ist, ausgebildet sein. Wird lediglich ein Justierstift genutzt, ist es vorteilhaft, wenn der Justierstift und eine komplementäre Vertiefung dabei keinen
rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen, so dass Justierfehler durch eine Verdrehung und Verkantung vermieden werden können. Alternativ kann die Verdrehsicherung auch durch eine entsprechende Gestaltung einer Umhausung der Steckverbindung realisiert werden.
Bei der Erfindung ist es möglich, optische Wellenleiter innerhalb des passiven planaren Substrats mit Verzweigungen auszubilden und/oder an Flächen für die Ein- und/oder Auskopplung optischer Strahlung optische Elemente für eine Strahlformung, der dort ein- und/oder austretenden optischen Strahlung ausgebildet oder dort angeordnet sind. Ein planares Substrat kann in Form eines aktiven Subtrates mit optischen Schaltungen, die (auf einem
halbleitenden Siliziumwafer ausgebildet sind, ausgebildet sein.
Mit Verzweigungen kann beispielsweise eine Mischung, sequentielle oder simultane Übertragung optischer Strahlung mehrerer Wellenlängen, beispielsweise mit rotem, grünen und/oder blauem Licht, aber auch eine Verteilung optischer Strahlung zu mehreren elektro-optischen Elementen hin erreicht werden.
Für die Strahlformung können unterschiedliche optische Elemente genutzt bzw. an einem planaren Substrat ausgebildet sein. Dies können optische Linsen, wie z.B. Kugel- oder Zylinderlinsen, oder optische Querschnittswandler (Taper) sein. Bei einem optischen Taper verändert sich der Querschnitt eines optischen Wellenleiters, bevorzugt konisch, ausgehend von der Fläche in die optische Strahlung ein- und/oder ausgekoppelt werden kann, bis zu einem normalen Querschnitt über den die Übertragung über den größten Teil des Weges erfolgen kann. Mit einem optischen Taper kann eine Aufweitung der optischen Strahlung aber auch eine Konzentration und damit eine effiziente optische Kopplung erreicht werden, je nach dem, wie sich der Querschnitt in der entsprechenden Richtung in Bezug zur jeweiligen Fläche in die optische
Strahlung ein- und/oder ausgekoppelt wird, verändert.
Für die aktiven optischen Substrate können siliziumphotonische Schaltungen z.B. als Modulatoren eingesetzt werden. Diese aktiven optischen Substrate bedürfen meist elektromagnetische Strahlung emittierende Elemente (Laser,
Laserdioden), die vorteilhaft mit dem beschriebenen Verfahren integriert werden können.
Wie bereits angesprochen, kann eine Temperierung erforderlich oder vorteilhaft sein. Dazu kann am und/oder im Trägersubstrat mindestens ein
Temperierelement vorhanden sein. Allein oder zusätzlich können dort auch Kanäle durch die ein Temperierfluid führbar ist, ausgebildet sein. Als
Temperierfluid können auf eine geeignete Temperatur erwärmte, bevorzugt aber gekühlte Gase oder Flüssigkeiten eingesetzt werden.
Für eine Temperierung kann oder es können am und/oder im Trägersubstrat und/oder an einem oder mehreren Rahmenelement(en) mindestens ein Temperatursensor und/oder eine die Temperatur regelnde Einrichtung vorhanden sein.
Bei der Erfindung kann aber besonders vorteilhaft mindestens ein Peltierelement für eine Temperierung eingesetzt werden und dieses dann am Trägersubstrat befestigt oder sogar in das Trägersubstrat integriert sein, was wegen des für das Trägersubstrat genutzten Werkstoffs besonders einfach möglich ist.
Die in Verbindung mit dem planaren Substrat genutzten optischen
Wellenleiter können mit optischen Fasern gebildet sein, die jeweils in einer v- förmigen Nut, die in einem planaren Substrat ausgebildet ist, eingeführt und darin definiert fixiert sein.
Optische Wellenleiter können aber auch unmittelbar im Werkstoff des planaren Substrats ausgebildet sein, was z.B. durch eine lokale Modifikation des Brechungsindexes und insbesondere durch lonenaustausch- und lonendiffusionsprozesse erreichbar ist, oder auf dessen Oberfläche stoffschlüssig aufgebracht sein, wie es durch Abscheidung aus der Gasphase möglich ist..
Ebenso kann der mindestens eine Justierstift in zwei Nuten, die in zwei aufeinander zu gerichteten Teilen ausgebildet sind, definiert fixiert und mit den beiden Teilen so miteinander verbunden werden, dass die Teile das planare Substrat bilden. Dabei sollte mindestens eine in einem der beiden aufeinander zu weisenden Oberflächen eines der beiden Teile ausgebildete Nut v-förmig ausgebildet sein, wie dies auch vorab für die Justierung und Fixierung optischer Fasern beschrieben worden ist.
Mit mindestens einer v-förmigen Nut kann aber auch eine Vertiefung, in die ein Justierstift einführbar ist, ausgebildet sein. Wird lediglich ein Justierstift eingesetzt, sollte er einen viereckigen, bevorzugt einen quadratischen Querschnitt aufweisen.
Mit der Erfindung können durch eine dichtere Anordnung mehr Funktionen oder ein verkleinerter Aufbau erreicht werden. Es können an einer Oberfläche einfach anordenbare elektro-optische Elemente eingesetzt werden.
Außerdem kann die Herstellung durch eine mögliche technologische
Optimierung wegen des eingesetzten planaren Substrats optimiert werden, in dem optische Wellenleiter definiert angeordnet und ausgebildet werden können. Durch die Möglichkeit der Strahlformung kann die Effizienz der Strahlkopplung verbessert werden. Es ist eine Modenfeldanpassung möglich.
Die Kompatibilität der Montage mit Standardbauelementen kann ebenfalls, wie die Entwicklung hoch integrierter photonischer Mikrosysteme verbessert werden.
Durch die Möglichkeit der Nutzung eines planaren Substrats als
Gehäusebestandteil kann durch eine direkte Ankopplung elektro-optischer Elemente oder Integration der Strahlformung optischer Strahlung, auf zusätzliche einzeln auszurichtende Elemente im Strahlengang verzichtet werden. Es können passive optische Wellenleiterstrukturen mit der
Möglichkeit für eine Verteilung oder eine Mischung optischer Strahlung mit bei optischen Wellenleitern ausgebildeten Verzweigungen genutzt werden, was zu eine größeren Funktionalität und eine verbesserte Handhabbarkeit führen kann.
Die Erfindungsgemäße Anordnung stellt eine universelle Plattform für die Herstellung und Nutzung optische Strahlung empfangender und/oder emittierender Elemente, auch in mehrkanaliger Ausführung oder mit passiven sowie aktiven Strukturen, die neue Funktionen erschließen können, dar.
Es können in einem Gehäuse auch redundante Systeme zur Erhöhung der Zuverlässigkeit vorhanden sein. Beispielsweise kann die Strahlung mehrerer Laserdioden im planaren Substrat kombiniert werden, so dass das System tolerant gegenüber einzelnen Ausfällen wird. Eine verbesserte Zuverlässigkeit und eine höhere Lebensdauer können auch durch günstigere Verhältnisse für die Temperierung erreicht werden, was insbesondere dann möglich ist, wenn ein keramisches Trägersubstrat eingesetzt wird.
Die Fertigung kann zumindest teilautomatisch und ohne optisch aktive Justierung erfolgen.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigen: Figur 1 in Schnittdarstellungen zwei Beispiele einer erfindungsgemäßen Anordnung;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines Beispiels einer
erfindungsgemäßen Anordnung;
Figur 3 eine Ansicht von oben auf ein Beispiel einer erfindungsgemäßen
Anordnung;
Figur 4 eine Seitenansicht im Schnitt;
Figur 5 eine Ansicht von oben eines weiteren Beispiels einer
erfindungsgemäßen Anordnung;
Figur 6 ein weiteres Beispiel in einer Ansicht von oben;
Figur 7 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Beispiels mit
Justierstiften;
Figur 8 eine Ansicht auf eine Stirnseite eines planaren Substrats mit
Justierstiften;
Figur 9 eine Schnittdarstellung von der Seite eines weiteren Beispiels;
Figur 10 Möglichkeiten für die Ausbildung strahlformender Elemente an optischen Wellenleitern eines planaren Substrats und
Figur 11 eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Anordnungen in
Reihenanordnungen.
In Figur 1 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Gehäuse 14, in dessen einer Wand ein planares Wellenleitersubstrat 4 mit einem integrierten optischen Wellenleiter 8 mit einem geeigneten Dichtstoff 10 (beispielsweise Glaslot oder metallisches Lot) hermetisch dicht befestigt ist, und in einer anderen Wand ein dielektrisches Trägersubstrat 1 in gleicher Weise hermetisch dicht befestigt ist, auf dem wiederum ein oder mehrere elektrooptische Elemente 5, 6 befestigt sind, dargestellt. Das/die elektro- optische Element(e) 5, 6 kann/können mit einer elektrischen
Leiterbahnstruktur 2 auf dem Trägersubstrat 1 verbunden sein.
Das Gehäuse 14 schließt einen Teil des optischen Wellenleiters 8 und die elektro-optischen Elemente 5, 6 so wie einen isolierte elektrische
Durchführung hermetisch ein. Es kann aus einem beliebigen ausreichend dichten Werkstoff gebildet und ggf. an Erdpotential angeschlossen sein. Die elektro-optischen Elemente 5, 6 können mit einem Kontaktelement 2 über die elektrische Durchführung verbunden sein.
Das Gehäuse 14 schließt einen Teil des optischen Wellenleiters 8 und die elektro-optischen Elemente 5, 6 hermetisch ein. Es kann aus einem beliebigen ausreichend dichten Werkstoff gebildet und an Erdpotential angeschlossen sein.
Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung. Dabei ist auf einer Oberfläche eines
Trägersubstrats 1 ein Rahmen an drei äußeren Seiten befestigt, der aus drei Rahmenelementen 3, 3' gebildet ist. Dies sind die zwei an sich
gegenüberliegend angeordneten Seiten befestigte Rahmenelemente 3 und das an einer Stirnseite befestigte Rahmenelement 3'. Trägersubstrat 1, das man auch als Verdrahtungsträger bezeichnen kann, und die Rahmenelemente 3, 3' sind aus keramischem Werkstoff, beispielsweise Aluminium- oder Zirkonoxid hergestellt.
Auf der Oberfläche, auf der auch die Rahmenelemente 3, 3' angeordnet sind, ist eine elektrische Leiterbahnstruktur 2 für eine elektrisch leitende
Verbindung elektro-optischen Elementen 5, in diesem Fall Photodioden und 6 in diesem Fall Laserdioden und zu einer elektronischen Schaltung 7 und für äußere Kontaktelemente durch Aufdrucken einer elektrischen leitenden Schicht ausgebildet.
Zwischen den Rahmenelementen 3 ist ein planares Substrat 4 angeordnet und mit ihnen verbunden. In dem planaren Substrat 4, das aus einem Glas bestehen kann, sind nicht dargestellte optische Wellenleiter vorhanden oder darin ausgebildet. Sie sind in Bezug zu den elektro-optischen Elementen 5 und 6 positioniert.
Die Verbindungen zwischen dem Trägersubstrat 1, den Rahmenelementen 3, 3' und dem planaren Substrat 4 kann mittels eines Lots, bevorzugt einem Glaslot hergestellt werden. Die Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel in einer Ansicht von oben. Dabei ist im planaren Substrat 4 ein optischer Wellenleiter 8 dargestellt, der in Bezug zu einer Photodiode 5, als elektro-optisches Element ausgerichtet worden ist. Zwischen der Photodiode 5 und einer Leiterbahn 2 ist eine elektrisch leitende Verbindung 2.1 hergestellt.
Die Figur 4 zeigt eine Seitenansicht eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung im Schnitt. Dabei sind die Rahmenelemente, von denen nur das an einer Stirnseite des Trägersubstrats 1 angeordnete Rahmenelement 3' erkennbar ist, und das planare Substrat 4 mit dem Trägersubstrat 1 sowie einem Deckelelement 9 mittels einer Lotverbindung 10 stoffschlüssig verbunden. Als Lot wurde Glas oder ein Metall bzw. eine Mettal llegierung mit einem angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizient und ausreichend hoher Schmelztemperatur, die oberhalb der Betriebstemperatur der
Anordnung liegt, eingesetzt. Bei geringeren Anforderungen an die
Widerstandsfähigkeit gegenüber Diffusion kann statt des Lotes beispielsweise ein polymerer Klebstoff eingesetzt werden.
In einer Ansicht von oben ist ein weiteres Beispiel in Figur 5 gezeigt. Dabei sind in einem planaren Substrat 4 zwei optische Wellenleiter 8 vorhanden und einmal in Bezug zu einer Laserdiode 6 und der zweite in Bezug zu einem
Photodetektor 5, als elektro-optische Elemente mit ihren zur Ein- oder Auskopplung optischer Strahlung genutzten Flächen positioniert, so dass zumindest der größte Teil der jeweiligen optischen Strahlung genutzt werden kann.
Bei dem in Figur 6 in einer Ansicht von oben gezeigten Beispiel, sind im planaren Substrat 4 mehrere optische Wellenleiter 8 vorhanden, die in Bezug zu den elektro-optischen Elementen 5 und 6 positioniert sind.
Dabei ist an einem optischen Wellenleiter 8 eine Verzweigung 8.1 vorhanden, mit der der eine optische Wellenleiter 8 in zwei optische Wellenleiter 8.2 und 8.3 aufgeteilt worden ist. Diese beiden optischen Wellenleiter 8.2 und 8.3 sind bei diesem Beispiel mit ihren Flächen zur Einkopplung optischer Strahlung in Bezug zu den beiden Laserdioden 6 positioniert. Emittieren diese beiden Laserdioden 6 beispielsweise jeweils optische Strahlung mit unterschiedlicher Wellenlänge können diese beiden optischen Strahlungen gemischt und dann ein anderer Farbeindruck im Vergleich dazu, wenn zu einem Zeitpunkt lediglich optische Strahlung von einer der beiden Laserdioden 6 emittiert wird, hervorgerufen werden. Durch eine Mischung der elektromagnetischen Strahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen kann die
Datenübertragungsrate erhöht oder ein Wellenlängenmultiplex in mehreren Datenkanälen erreicht werden.
Bei dem in Figur 7 gezeigten Beispiel sind im planaren Substrat 4 zwei
Justierstifte 11 fixiert. Die Art und Weise einer möglichen Fixierung und definierten Ausrichtung der Justierstifte 11 geht aus Figur 8 hervor.
Dabei sind in zwei Teilen 4.1 und 4.2, die mittels einer Klebeverbindung 10 miteinander verbunden sind und so das planare Substrat 4 bilden, jeweils zwei Gräben 13, von denen einer v-förmig und der andere mit rechteckigem oder quadratischen Querschnitt ausgebildet ist, ausgebildet, was beispielsweise mit einer Wafersäge erreicht werden kann.
In diese Gräben 13 können die bei diesem Beispiel einen
rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisenden Justierstifte 11 eingeführt und beispielsweise mit einem Klebstoff oder einem Lot im planaren Substrat 4 fixiert werden. Aus Figur 7 geht hervor, dass die Justierstifte 11 in einem Bereich, der im Inneren des planaren Substrats 4 angeordnet ist, mindestens einen nutenförmigen Einschnitt 11.1 aufweisen können, mit dessen Hilfe die Fixierungssicherheit verbessert werden kann.
In Figur 7 ist auch erkennbar, dass die Justierstifte 11, die Stirnseitenfläche des planaren Substrats 4 überragen, an der ebenfalls Flächen optischer Wellenleiter 8 zur Ein- und/oder Auskopplung optischer Strahlung vorhanden sind. Dieser überragende Bereich kann in komplementäre Vertiefungen eines weiteren Elements oder eine Anordnung, das/die zur Übertragung und ggf. auch Nutzung optischer Strahlung ausgebildet ist, eingeführt werden, so dass eine sehr genaue Positionierung von Flächen zur Ein- und/oder Auskopplung optischer Wellenleiter 8 zueinander möglich wird.
Dies kann weiter verbessert werden, indem an nach außen weisenden Oberflächen von Trägersubstrat 1, Randelementen 3, dem planaren Substrat 4 und/oder einem Deckelelement 9 Erhebungen und/oder Vertiefungen (nicht gezeigt) vorhanden sind, die zur Fixierung von Arretierelementen (nicht gezeigt), bevorzugt solchen mit Zugkraftwirkung, ausgebildet sind, so dass ein Zusammenpressen einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer anderen solchen Anordnung oder einem optische Strahlung übertragenden bzw.
nutzenden Element an der Stirnseitenfläche des planaren Elements 4 erreichbar ist. Eine solche Ausbildung ist bei allen erfindungsgemäßen Anordnungen möglich. In Figur 9 ist eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren Beispiels gezeigt.
Auch in diesem Fall sind wieder gleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen, wie dies bei den vorher und auch nachfolgend beschriebenen Beispielen der Fall ist. Dementsprechend unterscheidet sich dieses Beispiel durch den Einsatz einer zusätzlichen Stützplatte 4.2 mit der ein über das Trägersubstrat 1
überstehender Bereich des planaren Substrats 4 stabilisiert und abgestützt werden kann. Stützplatte 4.2 und planares Substrat 4 können ebenfalls mittels einer Lotverbindung miteinander verbunden sein.
Im Vergleich zur Figur 4 ist der Deckelelement 9 auch mit Leitbild (elektrische Leiterbahnstruktur) versehen und so ausgebildet, dass er die elektro- optischen Bauelemente 5, 6 direkt an der Oberseite kontaktiert. Dadurch kann ein flacherer Aufbau erreicht und auf separate Herstellung einer leitenden Verbindung 2.1 verzichtet werden, während die thermischen Pfade optimiert werden. Der Fügespalt zwischen dem Deckelelement 9 und dem planaren Substrat 4 ist sehr kurz, was eine Diffusion von Feuchtigkeit und Gasen in das Innere erheblich behindert.
In Figur 10 sind Möglichkeiten für die Ausbildung optischer Elemente 12 an einem planaren Substrat 4, die jeweils einem optischen Wellenleiter 8 zugeordnet werden können, sowie die Ausbildung eines optischen
Wellenleiters 8 mit mehreren Verzweigungen 8.1 gezeigt.
So ist bei den drei oberen dargestellten optischen Wellenleitern 8 an einer Stirnseite jeweils ein optisches Element 12 am/im planaren Substrat 4 ausgebildet. Bei dem obersten optischen Wellenleiter 8 ist dies ein sich in Richtung der Fläche für die Ein- und/oder Auskopplung optischer Strahlung angeordneter Stirnfläche des planaren Substrats 4 konisch trichterförmig erweiternder Bereich (optischer Trichter), mit dem eine größere Fläche für die Ein- und/oder Auskopplung optischer Strahlung zur Verfügung gestellt werden kann.
Bei dem unmittelbar darunter dargestellten optischen Wellenleiter 8 ist als optisches Element 12 eine Kugellinse und bei dem wiederum darunter dargestellten optischen Wellenleiter 8 ist es eine Zylinderlinse 12 realisiert.
Die damit erreichbare Strahlformung ist angedeutet.
Bei dem ganz unten dargestellten optischen Wellenleiter 8 wird dieser mittels der Verzweigung 8.1 in zwei optische Wellenleiter 8.2 und 8.3 aufgeteilt. An den beiden optischen Wellenleitern 8.2 und 8.3 ist jeweils wieder eine
Verzweigung 8.1 vorhanden, mit der eine Aufteilung in die vier optischen Wellenleiter 8.4, 8.5, 8.6 und 8.7 erreichbar ist. Weitere Verzweigungen oder Zusammenführungen können kaskadiert werden. Zusätzlich können die oben beschriebenen Elemente der Strahlführung mit Verzweigungen oder
Zusammenführungen kombiniert werden.
Mit Figur 11 soll verdeutlicht werden, dass mehrere erfindungsgemäße Anordnungen jeweils eine Reihenanordnung für eine effiziente Fertigung bilden können. Dabei können sämtliche Anordnungen einer Reihenanordnung alle Verfahrensschritte und insbesondere die Verfahrensschritte für die
Montage der einzelnen Elemente gemeinsam durchlaufen. Am Ende der Fertigung können die Anordnungen durch ein geeignetes Trennverfahren vereinzelt werden.
Es besteht dabei aber auch die Möglichkeit, die Anordnungen einer Reihe mit der anderen Reihe für eine Übertragung optischer Strahlung zu verbinden. Dabei können die Justierstifte 11 der Anordnungen einer Reihe in
komplementäre Vertiefungen, die in planaren Substraten 4, der Anordnungen der anderen Reihenanordnung eingeführt werden, so dass die jeweiligen Flächen optischer Wellenleiter 8 für die Ein- und/oder Auskopplung optischer Strahlung zueinander genauer positioniert werden können. Hierfür sollte die eine Reihe um 180 ° gedreht dargestellt sein.

Claims

Patentansprüche
Anordnung elektro-optischer Bauelemente zur optischen Daten- und/oder Energieübertragung in einem hermetischen Gehäuse, bei dem eine oder mehrere optische Durchführung(en) zu den elektro- optischen Element(en) (5, 6) mit mindestens einem planaren optischen Substrat (4) gebildet ist/sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im/in Substrat(en) (4) optische Wellenleiter (8) in integrierter Form ausgebildet oder geführt sind.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-optischen Elemente (5, 6) mit einer auf dieser Oberfläche ausgebildeten elektrischen Leiterbahnstruktur verbunden sind, mindestens zwei an zwei gegenüberliegenden Seiten an einem
Trägersubstrat (1) ausgebildeten oder dort befestigten und über die Oberfläche des Trägersubstrates (1) überstehenden
Rahmenelementen (3) und einem planaren Substrat (4) in dem optische Wellenleiter (8) in integrierter Form ausgebildet und/oder darin geführt fixiert sind, gebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das planare Substrat (4) zwischen und/oder an den Rahmenelementen (3, 3') mit den Rahmenelementen (3, 3') stoff- und/oder formschlüssig verbunden ist und die optischen Wellenleiter (8) mit zur Ein- und/oder Auskopplung optischer Strahlung
vorgesehenen Flächen in Bezug zu elektro-optischen Bauelementen (5, 6) positioniert sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Durchführungen durch das Gehäuse (14) zu den elektro-optischen Elementen (5, 6) und/oder die elektrischen Durchführungen eines oder mehrerer elektronischer Schaltkreise (7) zu äußeren Kontaktelementen (2) mit mindestens einem planaren elektrischen Trägersubstrat (1) gebildet ist/sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere elektronische Schaltungen (7) direkt auf dem Trägersubstrat (1) mit den elektro-optischen
Elementen (5, 6) verbunden sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) aus einem keramischen Werkstoff gebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) aus planaren
Rahmenelementen (3, 3') und dem/den planaren optischen
Substrat(en) (4) auf dem Trägersubstrat (1) sowie einem
Deckelelement (9) gebildet ist, wobei diese Elemente Stoff- und/oder formschlüsig miteinander verbunden sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Seite zwischen den zwei
Rahmenelementen (3) mindestens ein weiteres Rahmenelement (3') oder ein Rahmenelement mit einem Teil des planaren Substrats (4) gebildet ist und/oder
die Rahmenelemente (3, 3') und das planare Substrat (4) mit einem Deckelelement (9), das mit den Rahmenelementen (3, 3') verbunden ist, abgedeckt oder
die nach außen weisende Oberfläche des planaren Substrats (4) mit einer optisch nicht transparenten Schicht versehen ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am/im planaren Substrat (4) an mindestens einer nach außen weisenden Stirnseite mindestens ein aus dem planaren Substrat (4) herausragender Justierstift (11) oder eine Vertiefung, für eine definierte positionierte Verbindung eines externen Elements, das zur Übertragung und/oder Nutzung optischer Strahlung ausgebildet ist, mit dem planaren Substrat (4) verbunden und in Bezug zu zur Ein- und/oder Auskopplung optischer Strahlung vorgesehener Flächen optischer Wellenleiter (8) positioniert ist.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass optische Wellenleiter (8) innerhalb des planaren Substrats (4) mit mindestens einer Verzweigung (8.1) ausgebildet und/oder
an Flächen für die Ein- und/oder Auskopplung optischer Strahlung optische Elemente (12) für eine Strahlformung der dort ein- und/oder austretenden optischen Strahlung ausgebildet oder dort angeordnet sind.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das planare optische Substrat (4) als eine aktive, insbesondere siliziumphotonische Schaltung ausgeführt ist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am und/oder im Trägersubstrat (1) mindestens ein Temperierelement vorhanden und/oder Kanäle durch die ein Temperierfluid führbar ist, ausgebildet sind, wobei ein
Temperierelement bevorzugt ein Peltierelement ist.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am und/oder im Trägersubstrat (1) und/oder an einem oder mehreren Rahmenelement(en) (3, 3') mindestens ein Temperatursensor und/oder eine die Temperatur regelnde Einrichtung vorhanden ist/sind.
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein optischer Wellenleiter (8) mit einer optischen Faser gebildet ist, die in eine als v-förmige Nut am planaren Substrat (4) ausgebildete Vertiefung eingeführt und darin fixiert ist. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Justierstift(e) (11) in zwei Nuten (13), die in zwei aufeinander zu gerichteten Teilen (4.1, 4.2) ausgebildet sind, und dabei mindestens eine in einem der Teile (4.1 oder 4.2) ausgebildete Nut v-förmig ausgebildet ist, definiert fixiert und die beiden Teile (4.1, 4.2) so miteinander verbunden sind, dass sie das planare Substrat (4) bilden.
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