OPTICAL COUPLING DEVICE

Abstract: 1. An optical coupling device having a housing, in which a hollow-cylindrical housing attachment which is provided to accommodate an end section of a light waveguide opens into a housing chamber provided to accommodate a holder for semiconductor element or another light waveguide, wherein an optically-active surface area of the semiconductor element, or the other light waveguide, which is arranged in the holder, faces towards the opening of the attachment into the side of the chamber, and the holder is oriented with a side wall which surrounds the optically-active surface area precisely parallel to this area, and the chamber is oriented with a wall thereof on the side of the opening of the attachment precisely at right angles to the axis of the attachment, and wherein the side wall of the holder and the chamber wall abut against one another and the holder is pressed against the chamber wall by means of a spring member which is arranged between a side wall of the holder, which faces away from the opening of the attachment, and a wall of the chamber which lies opposite this side wall, characterized in that the chamber (5) is provided with windows (13) adapted to permit manipulating rods (21) to be introduced into the chamber (5) in order to displace the holder (1) transversely to the axis (9) of the attachment (8) ; and that, through these windows (13), a hardening casting resin is poured into the chamber (5) in order to vix the holder (1) in its optimum position.

Description: Optische Koppelvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Koppelvorrichtung mit einem Gehäuse, bei dem ein zur Aufnahme eines Endabschnittes eines Lichtwellenleiters vorgesehener hohlzylindrischer Gehäuseansatz in eine zur Auf nahme einer Fassung für ein Halbleiterelement oder einen anderen Lichtwellenleiter eingerichteten Gehäusekammer mündet, wobei ein optisch wirksamer Oberflächenbereich des in der Fassung angeordneten Halbleiterelementes oder des anderen Lichtwellenleiters der kammerseitigen Mündung des Ansatzes zugewandt ist. Solche Koppelvorrichtungen werden benötigt, um z.B. einen Lichtsender optisch an eine Glasfaser-Ubertra- gungsstrecke ankoppeln zu können. Hierbei ist es von grosser Bedeutung, d > die optisch aktive Fläche eines Halbleiterelementes, also z.B. einer lichtemittierenden Diode, in eine solche Position bezüglich der stirnseitigen Endfläche eines aus einer Glasfaser bestehenden Lichtwellenleiters gebracht werden kann, dass das über die optisch wirksame Fläche der Diode abgestrahlte Licht mit möglichst grossem Wirkungsgrad über die stirnseitige Endfläche der Glasfaser in diese eingekoppelt wird, und die optisch wirksame Fläche der Diode und die Endfläche der Glasfaser in dieser optimalen Position zu fixieren. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine optische Koppelvorrichtung der eingang genannten Art derart auszubilden, dass einerseits eine optimale Relativposition zwischen den optisch wirksamen Flächenbereichen, z.B. einer lichtemittierenden Diode und eines Lichtwellenleiters, relativ rasch und unkompliziert ermittelt werden kann und dass andererseits diese Relativposition ausreichend sicher provisorisch fixiert bleibt, bis im Zuge weiterer Verfahrensschritte eine endgültige Fixierung vorgenommen werden kann. Erfindungsgemäss ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe dadurch, dass die Fassung mit einer Seitenwand, die den optisch wirksamen Oberflächenbereich umgib.t, genau parallel zu diesem Bereich und die Kammer mit einer Kammerwand auf der Seite der Mundung des Ansatzes genau rechtwinklig zur Achse des Ansatzes ausgerichtet sind, dass die Seitenwand der Fassung und die Kammerwand aneinandergelegt und die Fassung mittels eines Federelementes, das zwischen einer von der Mündung des Ansatzes abgewandten Seitenwand der Fassung und einer dieser Seitenwand gegenüberliegenden Wand der Kammer angeordnet ist, gegen die Kammerwand gepresst ist und dass die Kammer Manipulieröffnungen zur Verschiebung der Fassung quer zur Achse des Ansatzes aufweist oder dass die Fas und mit einer Seitenwand die den optisch wirksamen Oberflächenbereich umgibt, genau parallel zu diesem Bereich und die Kammer mit einer Kammerwand auf der Seite der Mündung des Ansatzes, zur Achse des Ansatzes genau rechtwinklig ausgerichtet sind, die Seitenwand der Fassung und die Kammerwand aneinander gelegt sind und die Fassung mittels eines Federelementes, das zwischen einer von der Mündung des Ansatzes abgewandten Seitenwand der Fassung und einer dieser Seitenwand gegenüberliegenden Wand der Kammer angeordnet ist, gegen die Kammerwand gepresst ist, dass ferner der Ansatz kammerseitig mit einem Flansch versehen und dieser mit einer genau rechtwinklig zur Achse des Ansatzes ver laufenden Absttitzfläche einer genau parallel zur Kammerseite verlaufenden Gehäusewand angelegt ist, dass zwischen dem Flansch und einer gegenüberliegenden Gehäusewand ein weiteres Federelement eingespannt ist und dass der Flansch quer zu seiner Achse verschiebbar am Gehäuse befestigt ist. Auf diese Weise wird eine optische Koppelvorrichtung geschaffen, bei der die zueinander in eine optisch optimale Position zu bringenden optisch wirksamen Oberflächenbereiche schon soweit vorjustiert sind, dass nur noch die Mittelpunktsachsen der beiden Bereiche mit Hilfe einer Querverschiebung einer der beiden Oberflächenbereiche zur Deckung gebracht werden müssen. Durch entsprechende Bemessung des durch die federnde Aneinanderpressung der Ab stützflächen verursachten Reibungswiderstandes gegenüber einer Querverschiebung wird die einmal eingestellte Relativposition der optisch wirksamen Oberlächenbereiche mit ausreichender Betriebssicherheit festgehalten. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen das Federelement und die Fassung bzw. den Flansch eine Gleitscheibe eingefügt ist. Mit Hilfe einer entsprechenden Materialwahl für die Gleitscheibe ist es dabei moglich, die sich einer Querverschiebung widersetzende Reibungskraft noch weiter zu optimieren. Ausfuhrungsbeispiele einer optischen Koppelvorrichtung nach der Erfindung werden nachstehend anhand von zwei Figuren noch näher erläutert. Dabei zeigen, jeweils stark vergrossert, in Seitenansicht und teilweise im Schnitt, unter Weglassung aller nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelheiten, Fig. 1 eine Koppelvorrichtung, bei der die in der.Ge häusekammer angeordnete Fassung querverschieb lich gelagert ist und Fig. 2 eine Koppelvorrichtung, bei der der hohlzylin drische Gehäuseansatz querverschieblich am Ge häuse befestigt ist. Im einzelnen ist den Figuren zu entnehmen, dass die Kop pelvorrichtung ein metallisches Gehäuse 19 aufweist, das eine Kammer 5 umgibt, in der eine Fassung 1 für z.B. eine lichtemittierende Diode angeordnet ist. Anstelle der Diode kann auch der Endabschnitt eines Lichtwellenleiters oder ein anderes Halbleiterbauelement in der Fassung 1 fixiert sein, wobei das andere Halbleiterbauelement z.B. als Lichtempfänger verwendet wird. Der optisch wirksame Oberflächenbereich 3 derlichtemittieren- den Diode ist durch entsprechende Befestigung des Dio denkorpers in der Fassung 1 so angeordnet, dass er genau parallel zur einer Seitenwand 2 der Fassung 1 verläuft, die den Bereich 3 umgibt. Die Seitenwand 2 der Fassung t ist als-Abstützfläche ausgebildet und-liegt einer Kammerwand 6 an, die sich auf der Seite der Kammer 5 befindet, auf der ein hohlzylindrischer Ansatz 8 des Gehäuses 19 in die Kammer 5 mündet. Dabei ist die gam- merwand 6 genau rechtwinklig zur Achse 9 des hohlzylindrischen Ansatzes 8 gerichtet. Der spielfreie Kontakt zwischen der Kammerwand 6 und der Seitenwand 2 der Fassung 1 wird durch ein Federelement 10 gewährleistet, das z.B. durch eine Wellfeder gebildet sein kann und zwischen der Kammerwand 12, die der Kammerwand 6 gegen über liegt, und der vom Ansatz 8 abgewandten Seite 11 der Fassung 1 eingespannt ist. Durch diesen Aufbau der Koppelvorrichtung wird sichergestellt, dass ein durch den Ansatz 8 auf die Achse 9 des Ansatzes zwangsjustierter Lichtwellenleiter mit seiner stirnseitigen Endfläche genau parallel zum optisch wirksamen Oberflächenbereich 3 der in der Fassung 1 fixierten lichtemittierenden Diode ausgerichtet ist. Somit ist es nur noch erforderlich, die Mittelpunktsachse 23 des optisch wirksamen Oberflächenbereiches 3 mit der Achse 9 des Ansatzes 8, oder mit der Achse eines im Ansatz 8 fixierten Lichtwellenleiters (Glasfaser) zur Deckung zu bringen, um die Koppelbedingungen zu optimieren. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Koppelvorrichtung ist dazu die Kammer 5 quer zur Achse 9 so gross ausgebildet, dass die. Fassung 1 mit ständig aneinanderliegenden Abstützflächen, nämlich die Kammerwand 6 einerseits und die dieser Wand zugewandte Seitenwand 2 der Fassung 1 andererseits, in jeder Richtung quer zur Achse 9 verschoben werden kann. Diese Querverschiebung kann z.B. mit Hilfe von Manipulierstäben 21 erfolgen, die durch Kammerfenster 13 in die Kammer 5 eingeführt werden können und auf die Fassung 1 einwirken. Hat die Fassung 1 eine optimale Lage bezüglich der Achse 9 oder der Achse eines im Ansatz 8 fixierten Lichtwellenleiters erreicht, so wird die Fassung 1 in dieser Position durch die Reibung festgehalten, die zwischen der Kammerwand 6 und der Seitenwand 2 der Fassung 1 wirksam ist und die durch entsprechende Wahl der Federkraft des Federelementes 10 eingestellt werden kann. Dabei ist zwischen dem Federelement 10 und der Fassung 1 zusätzlich eine Gleitscheibe 20 angeordnet, die einerseits zur gleichmässigen Druckverteilung dient und andererseits auch auf dieser Seite der Fassung 1 eine zu grosse Reibungshaftung zwischen der Fassung 1 und dem Federelement 10 verhindert. Diese soll Åaa nur so gross sein, dass sich die Fassung 1 nicht selbsttätig in der Rammer 5 verschieben kann, Die Fenster 13 ian Gehäuse 19 konnen vorteilhaft auch zum Eingiessen eines sich verfestigenden Giessharzes in die Kammer 5 verwendet werden , mit dem die Position der Fassung 1 in der Klammer 5 endgtiltig fixiert werden kann. Bei dem Ausführung sbei spiel entsprechend Fig. 2 ist die Fassung 1 unverschieblich im Gehäuse 19 angeordnet. Dagegen ist der Ansatz 8 mit einem kammerseitigen Flansch 14 versehen. Dieser Flansch ist kammerseitig mit einer genau parallel zur Achse 9 des Ansatzes 8 verlaufenden Oberfläche 15 versehen, die an einer von der Kammerwand 6 abgewandten Gehäuseseite 16 anliegt, welche genau parallel zur Kammerwand 6 verläuft. Zwischen dem Flansch 14 bzw. einer dem Flansch 14 anliegenden Gleitscheibe 20 und einem den Ansatz 8 umgebenden ringförmigen Gehäuseteil 22 ist ein weiteres Federelement 18 vorgesehen, das den Flansch gegen die Gehäusewand 16 presst. Der etwa kreisringförmige Flansch ist seitlich nicht am Gehäuse abgestützt, so dass der Ansatz 8 in allen Richtungen quer zur Achse 23 die durch die Mitte 4 des optisch wirksamen Oberflächenbereiches 3 der in der Fassung 1 fixierten optischen Einrichtung verläuft, verschoben werden kann, wobei der Flansch 14 mit seiner Seite 15 auf der Gehäuseseite 16 gleitet. In jeder dieser Verschiebepositionen ist die Achse 9 des Ansatzes 8 genau parallel zur Mittelpunktsachse 23 des optisch wirksamen Oberflächenbereiches 3 gerichtet. Der durch das Federelement 20 auf den Flansch 14 aus geübte Druck ist so bemessen, dass sich der Ansatz 8 nicht selbsttätig oder in unerwünschter Weise verstellen kann. Bei dieser Ausbildung einer Koppelvorrichtung kann die endgültige Lagefixierung des Ansatzes 8 bezüglich der Fassung 1, z.B. durch Eingiessen von aushärtendem Kunstharz in eine ringförmige Ausnehmung 24, die zwischen dem ringförmigen Gehäuseteil 22 und dem Ansatz 8 vorgesehen ist, vorgenommen werden. Bezugszeichenliste 1 Fassung 2 Fassungsseitenwand 3 optisch wirksamer Oberflächenbereich 4 Mitte von 3 5 Gehäusekammer 6 Kammerwand 7 Mündung des Ansatzinnenraumes in die Kammer 5 8 hohlzylindrischer Gehäuseansatz 9 Achse von 8 10 Federlement 11 dem Federelement zugewandte Fassungsseitenwand 12 dem Federelement zugewandte Kammerwand 13 Kammerfenster 14 Flansch am Ansatz 8 15 der Kammer 5 zugewandte Flanschseite 16 dem Flansch zugewandte Gehäuseseite 17 dem Flansch zugewandte Seite des Gehäuseteiles 22 18 weiteres Federelement 19 Gehäuse 20 Gleitscheibe 21 Manipulierstab 22 ringformiges Gehäuseteil 23 Mittelpunktsachse von 3 24 ringformige Ausnehmung

Claims: Patentansprüche 1. Optische Koppelvorrichtung mit einem Gehäuse, bei dem ein zur Aufnahme eines Endabschnittes eines Lichtwellenleiters vorgesehener, hohlzylindrischer Gehäuseansatz in eine zur Aufnahme einer Fassung für ein Halbleiterelement oder einen anderen Lichtwellenleitereeingerichtete Gehäusekammer mündet, wobei ein optisch wirksamer Oberflächenbereich des in der Fassung angeordneten Halbleiterelementes oder des anderen Lichtwellenleiters der kammerseitigen Mündung des Ansatzes zugewandt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fassung (1) mit einer Seitenwand (2), die den optisch wirksamen Oberflächenbereich (3) umgibt, genau parallel zu diesem Bereich (3) und die Kammer (5) mit einer Kammerwand (6) auf der Seite der Mündung (7) des Ansatzes (8) genau rechtwinklig zur Achse (9) des Ansatzes (8) ausgerichtet sind, dass die Seitenwand (2) der Fassung (1) und die Kammerwand (6) aneinandergelegt und die Fassung (1) mittels eines Federelementes (10), das zwischen einer von der Mündung (7) des Ansatzes (8) abgewandten Seitenwand (11) der Fassung (1) und einer dieser Seitenwand (11) gegenüberliegenden Wand (12) der Klammer (5) angeordnet ist, gegen die Kammerwand (6) gepresst ist,und dass die Kammer (5) Manipulieröffnungen (13) zur Verschiebung der .Fassung (1) quer zur Achse (9) des Ansatzes (8) aufweist. 2. Optische Koppelvorrichtung mit einem Gehäuse, bei dem ein zur Aufnahme eines Endabschnittes eines Lichtwellenleiters vorgesehener hohl zylindrischer Gehäuseansatz in eine zur Aufnahme einer Fassung für ein Halbleiterelement oder eines anderen Lichtwellenleiters eingerichtete Gehäusekammer mündet, wobei ein optisch wirksamer Oberflächenbereich des in der Kammer angeordneten Halbleiterelementes oder des anderen Lichtwellenleiters der kammer seitigen Mündung des Ansatzes zugewandt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fassung (1) mit einer Seitenwand (2) die den optisch wirksamen Oberflächenbereich (3) umgibt, genau parallel zu diesem Bereich (3) und die..igammer (5) mit einer Kam- merwand (6) auf der Seite der Mündung (7) des Ansatzes ) genau rechtwinklig zur Achse (9) des Ansatzes (8) ausgerichtet sind, dass die Seite (2) der Fassung (1) und die Kammerwand (6) aneinander gelegt sind, und die..Fassung (1) mittels eines Federelementes (10), das zwischen einer von der Mündung (7) des Ansatzes (8) abgewandten Seitenwand (11) der Fassung (1) und einer dieser Seitenwand (11) gegenüberliegenden Wand (12) der Kammer (5) angeordnet ist, gegen die Kammerwand (6) gepresst ist, dass ferner der Ansatz (8) kammerseitig mit einem Flansch (14) versehen und dieser mit einer genau rechtwinklig zur Achse (9) des Ansatzes (8) verlaufenden Abstützfläche einer genau parallel zur Kammerseite (6) verlaufenden Gehäusewánd (16) angelegt ist, dass zwischen dem Flansch (14) und einer gegenüberliegenden Gehäusewand (17) ein weiteres Federelement (18) eingespannt ist und dass der Flansch (14) quer zu seiner Achse (9) verschiebbar im Gehäuse (19) angeordnet ist. 3. Koppelvorrichtung nach einem der Anspruche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daB zwischen das Federelement (10 (Fig. 1) bzw. 18 (Fig. 2)) und die Fassung (1, Fig. 1) bzw. den Flansch (14, Fig. 2) eine Gleitscheibe (20) eingefügt ist.

Inventors: KIRCHHOFF, GEORG, ING.GRAD., SCHON, JOSEF, ING.GRAD., Schön, Josef, Ing.grad.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: H01L31
IPC codes: G02B6