DE4022076A1 - DEVICE FOR TRANSMITTING LIGHT - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Übertragung von Licht zwischen einem auf einer Grundplatte angeordneten optoelektronischen Bauelement und dem Ende eines Lichtwellen leiters mit einer dieses fassenden Hülse, in der eine das Licht zwischen dem optoelektronischen Bauelement und dem Lichtwellen leiter bündelnde Linse befestigt ist und mit einem Gehäuse, welches das optoelektronische Bauelement gasdicht abschließt.The invention relates to a device for transmission of light between one arranged on a base plate optoelectronic component and the end of a light wave conductor with a sleeve that holds this, in which the light between the optoelectronic component and the light waves condenser lens is attached and with a housing, which seals the optoelectronic component gas-tight.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der euro päischen Patentschrift 01 55 528 bekannt. Bei der dort be schriebenen Konstruktion wird ein optoelektronisches Bauele ment verwendet, das in einem handelsüblichen Gehäuse gasdicht abgeschlossen ist. Dieses Gehäuse weist ein Fenster zum Durchtritt der von dem Bauelement erzeugten oder absorbierten Strahlung auf. Das Licht hat also beim Übertritt vom Licht wellenleiterende zu dem optoelektronischen Bauelement oder umgekehrt zwei Festkörper zu durchqueren, nämlich die Kugel linse und das Fenster des gasdichten Gehäuses des opto elektronischen Bauelements. Es treten dabei durch Brechungen an Oberflächen und durch Transmisionsverluste störende Dämpfungen auf.Such a device is for example from euro European patent 01 55 528 known. At the there The construction described is an optoelectronic component ment used that is gas-tight in a commercially available housing is completed. This housing has a window for Passage of the generated or absorbed by the component Radiation on. So the light has the transition from the light waveguide end to the optoelectronic component or vice versa to cross two solids, namely the sphere lens and the window of the gas-tight housing of the opto electronic component. It occurs through refractions damping on surfaces and transmission losses on.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Strahlungsdämpfung zwischen dem Lichtwellenleiter-Ende und dem optoelektronischen Bauelement zu verringern.The invention is therefore based on the object Device of the type mentioned radiation attenuation between the optical fiber end and the optoelectronic Reduce component.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Linse gasdicht in der Hülse befestigt ist und daß die Linse mit der Hülse und der Grundplatte das Gehäuse bildet, welches das optoelektronische Bauelement gasdicht abschließt. The object is achieved in that the lens is attached gastight in the sleeve and that the lens with the Sleeve and the base plate forms the housing, which the optoelectronic component seals gas-tight.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion erfüllt die Linse, die in der Hülse befestigt ist, gleichzeitig die Funktion, das Licht zwischen dem Lichtwellenleiter-Ende und dem optoelek tronischen Bauelement zu bündeln und andererseits die Funktion, das aus der Grundplatte und der Hülse gebildete Gehäuse des optoelektronischen Bauelementes gasdicht abzuschließen. Es ist kein weiteres Gehäuse für das optoelektronische Bauelement vorgesehen, so daß der überzukoppelnden Strahlung außer der Linse kein weiteres Element im Wege steht. Durch den gasdichten Abschluß des Gehäuses ist gewährleistet, daß keine schädlichen Gase von außen an das Bauelement dringen können. Bei der Konfektionierung der Vorrichtung kann vor dem gasdichten Ver schließen des Gehäuses aus diesem die Luft abgepumpt werden, so daß auch jede Art von Feuchtigkeit aus dem Gehäuse entfernt wird. Danach kann das Gehäuse mit einem getrocknetem Gas rückgefüllt werden. Dieses Gas wird zweckmäßigerweise so ge wählt, daß die empfindlichen Teile des optoelektronischen Bau elementes durch das Gas nicht angegriffen werden.Due to the construction according to the invention, the lens fulfills the is attached in the sleeve, at the same time the function that Light between the fiber optic end and the optoelek bundle tronic component and on the other hand the function the housing formed from the base plate and the sleeve to complete the optoelectronic component in a gastight manner. It is no further housing for the optoelectronic component provided so that the radiation to be coupled in addition to the lens no other element stands in the way. Through the gas-tight Completion of the housing ensures that no harmful Gases can penetrate the component from the outside. In the The device can be assembled before the gas-tight Ver close the housing from which the air can be pumped out, so that also removes any kind of moisture from the case becomes. After that, the housing can be dried with a gas be refilled. This gas is conveniently ge chooses the sensitive parts of the optoelectronic construction element are not attacked by the gas.
Die Erfindung kann vorteilhaft so ausgestaltet werden, daß die Linse eine Kugellinse ist und daß die Kugellinse in an sich bekannter Weise unter plastischer Verformung der Hülse in diese gasdicht eingepreßt ist.The invention can advantageously be designed so that the Lens is a spherical lens and that the spherical lens in itself known manner with plastic deformation of the sleeve in this is pressed in gastight.
Durch das Einpressen einer Kugellinse, insbesondere einer Glas linse oder einer Saphirlinse, in eine Hülse unter plastischer Verformung der Innenwände der Hülse wird auf einfache Art eine gasdichte Einpassung der Kugellinse in die Hülse erreicht. Dieses Verfahren ist Gegenstand der deutschen Offenlegungs schrift 38 29 067, auf die hiermit bezüglich genauerer Details verwiesen wird.By pressing in a ball lens, especially a glass lens or a sapphire lens, in a sleeve under plastic Deformation of the inner walls of the sleeve is a simple gas-tight fitting of the ball lens into the sleeve is achieved. This procedure is the subject of German disclosure document 38 29 067, to which herewith for more details is referred.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das optoelektronische Bauelement zentrisch auf der Grundplatte befestigt ist und daß die Grundplatte eine kreis förmige Erhöhung aufweist, deren Außendurchmesser kleiner ist, als der Innendurchmesser der Hülse an ihrem Ende und in deren Mitte das optoelektronische Bauelement auf der Grundplatte be festigt ist.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the optoelectronic component is centered on the Base plate is attached and that the base plate is a circle has a shaped elevation, the outer diameter of which is smaller, than the inside diameter of the sleeve at its end and in its In the middle be the optoelectronic component on the base plate is consolidated.
Zur Konfektionierung der Vorrichtung kann die Hülse über die Erhöhung der Grundplatte gestülpt und so vorjustiert werden. Die Entfernung der Linse von dem optoelektronischen Bauelement ist dann bereits durch die Länge der Hülse und die Anordnung des optoelektronischen Bauelementes auf der Grundplatte festgelegt. Diese Entfernung kann fertigungstechnisch durch die Bearbeitung der Hülse und der Grundplatte genügend genau eingehalten werden, so daß in Bezug auf diese Entfernung keine weitere Justage nötig ist. Die Hülse mit der Linse muß lediglich in radialer Richtung noch relativ zu dem optoelek tronischen Bauelement justiert werden.To assemble the device, the sleeve can Increase the base plate and be pre-adjusted. The removal of the lens from the optoelectronic component is then already by the length of the sleeve and the arrangement of the optoelectronic component on the base plate fixed. This distance can be technically by the Machining of the sleeve and the base plate with sufficient accuracy be respected so that with respect to this distance no further adjustment is necessary. The sleeve with the lens must only in the radial direction relative to the optoelek tronic component can be adjusted.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, daß der Außendurch messer der Erhöhung etwa fünfzig Mikrometer kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse an deren Ende.It proves to be particularly advantageous that the outside the elevation is about fifty microns smaller than that Inner diameter of the sleeve at the end.
Durch diese Gestaltung ist die Vorjustierung nach dem Aufsetzen der Hülse auf die Grundplatte bereits so genau, daß auf jeden Fall eine Übertragung von Licht zwischen dem Lichtwellenleiter- Ende und dem optoelektronischen Bauelement möglich ist. Die weitere Justierung kann so erfolgen, daß die Vorrichtung in Betrieb genommen und die übergekoppelte Strahlungsintensität (Licht oder Infrarotstrahlung) gemessen wird, während die Hülse gegenüber der Grundplatte nachjustiert wird. Dies ist auch mittels einer automatischen Vorrichtung möglich.This design makes it possible to pre-adjust after touchdown the sleeve on the base plate already so accurate that on everyone If there is a transmission of light between the fiber optic End and the optoelectronic component is possible. The further adjustment can be made so that the device in Put into operation and the coupled radiation intensity (Light or infrared radiation) is measured while the sleeve compared to the base plate. It is also possible by means of an automatic device.
Darauf kann die Stirnseite der Hülse an der Grundplatte mittels Widerstandsschweißen gasdicht befestigt werden. Beim Wider standsschweißen treten keine Kräfte auf, die die zu ver schweißenden Flächen gegeneinander abscheren lassen. Dadurch bleibt die Justierung während des Schweißvorgangs erhalten. The end face of the sleeve can then be attached to the base plate Resistance welding can be attached gastight. With the contra Stand welding does not cause any forces to ver Allow welding surfaces to shear against each other. Thereby the adjustment is retained during the welding process.
Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, daß die Stirnseite der Hülse an der Grundplatte mittels Laserschweißens gasdicht befestigt wird. Das Laserschweißen ermöglicht eine kraftfreie Herstellung der gasdichten Verbindung zwischen der Hülse und der Grund platte.It can also be advantageous that the end face of the sleeve the base plate attached gas-tight by laser welding becomes. Laser welding enables a force-free production the gas-tight connection between the sleeve and the base plate.
Die Stirnseite der Hülse kann mit der Grundplatte auch vorteilhaft durch Löten verbunden sein.The face of the sleeve can also be advantageous with the base plate to be connected by soldering.
Weiterhin umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Übertragung von Licht zwischen einem Lichtwellenleiter-Ende und einem optoelektronischen Bauelement, bei dem vor dem gasdichten Abdichten des Gehäuses aus diesem die Luft abgesaugt und das Gehäuse mit einem soweit wie möglich von Feuchtigkeit befreiten Gas gefüllt wird.The invention further comprises a method for the production a device for transmitting light between a Fiber optic end and an optoelectronic component, in the case of the gas-tight sealing of the housing from this the air is sucked out and the case with as much as possible moisture-free gas is filled.
Die in die Vorrichtung eingebaute Leuchtdiode oder PIN-Diode darf nicht direkt der Luftfeuchtigkeit ausgesetzt werden. Deshalb wird die Luft vor dem Verschweißen des Gehäuses abge saugt und durch ein trockenes Gas, beispielsweise getrockneten Stickstoff oder, zum späteren Nachweis der Dichtigkeit, Helium ersetzt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Diode auch über lange Zeit unter dem Einfluß des sie umgebenden Gases nicht beschädigt wird.The LED or PIN diode built into the device must not be directly exposed to air humidity. Therefore, the air is expelled before welding the housing sucks and through a dry gas, such as dried Nitrogen or, for later proof of tightness, helium replaced. This ensures that the diode also for a long time under the influence of the surrounding gas is not damaged.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgestaltet werden, daß die Hülse mit der gasdicht in ihr befestigten Linse stirnseitig über die Erhöhung der Grundplatte gestülpt wird und daß durch die radiale Justierung der Hülse die zwischen dem Lichtwellenleiter-Ende und dem optoelektronischen Bauelement übergekoppelte Lichtintensität maximiert wird und darauf die Hülse mit der Grundplatte gasdicht verschweißt wird.Furthermore, the method according to the invention can be designed in this way that the sleeve with the gas-tight lens attached in it is placed on the front over the elevation of the base plate and that by the radial adjustment of the sleeve between the Optical fiber end and the optoelectronic component coupled light intensity is maximized and on it the sleeve is welded to the base plate in a gastight manner.
Dieses Verfahren ermöglicht eine leichte und sichere genaue Justierung der Hülse gegenüber der Grundplatte und ist leicht auch durch eine automatische Vorrichtung durchzuführen. This procedure enables easy and safe accurate Adjustment of the sleeve against the base plate and is easy also by an automatic device.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend be schrieben.The invention based on an embodiment example shown in a drawing and then be wrote.
Dabei zeigt die einzige Figur die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Längsschnitt schematisch.The single figure shows the device according to the invention schematically in a longitudinal section.
Die Hülse 1 weist eine durchgehende Öffnung auf, die in ver schiedene Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufge teilt ist. In einem ersten Abschnitt 2 ist die Keramikhülse 4 mit dem in ihr befestigten Lichtwellenleiter-Ende 3 gefaßt. Am Boden dieses ersten Abschnittes 2 ist eine Anschlagplatte 5 für den Keramikstift 4 angeordnet. Die Anschlagplatte 5 weist in der Mitte eine Öffnung 6 zum Durchtritt des Lichtes zum oder vom Lichtwellenleiter-Ende 3 auf.The sleeve 1 has a continuous opening which is divided into different sections of different diameters. In a first section 2 , the ceramic sleeve 4 is held with the optical fiber end 3 fastened in it. At the bottom of this first section 2 , a stop plate 5 for the ceramic pin 4 is arranged. The stop plate 5 has an opening 6 in the middle for the passage of light to or from the end 3 of the optical waveguide.
An den ersten Abschnitt 2 schließt sich ein zweiter Abschnitt 7 an, in dem die Kugellinse 8 gasdicht befestigt ist. Die Kugel linse 8 ist unter plastischer Verformung der Innenwand der Hülse 1 im Bereich des zweiten Abschnittes 7 gasdicht einge preßt. In einem dritten Abschnitt 9 erweitert sich die Öffnung der Hülse 1 trichterförmig. Der vierte Abschnitt 10 bildet den Endabschnitt der Hülse und erstreckt sich bis zu deren Stirnseite 11. Der Innendurchmesser des vierten Abschnitts 10 ist um etwa fünfzig Mikrometer größer, als der Außendurchmesser der Erhöhung 12 der Grundplatte 13. Da die Kugellinse 8 einerseits sehr genau zentrisch in der Hülse 1 angeordnet ist, und da der vierte Abschnitt 10 der Öffnung in der Hülse 1 genau konzentrisch zur Kugellinse 8 angeordnet ist, führt die relativ genaue Passung zwischen dem vierten Abschnitt 10 der Öffnung in der Hülse 1 und der Erhöhung 12 der Grundplatte 13 dazu, daß die Kugellinse 8 relativ genau auf der Mittelachse der Er höhung 12 der Grundplatte 13 angeordnet ist.The first section 2 is followed by a second section 7 , in which the ball lens 8 is fastened in a gas-tight manner. The ball lens 8 is pressed gas-tight with plastic deformation of the inner wall of the sleeve 1 in the region of the second section 7 . In a third section 9 , the opening of the sleeve 1 widens in a funnel shape. The fourth section 10 forms the end section of the sleeve and extends up to the end face 11 thereof . The inner diameter of the fourth section 10 is larger by approximately fifty micrometers than the outer diameter of the elevation 12 of the base plate 13 . Since the ball lens 8 is arranged very precisely centrally in the sleeve 1 , and since the fourth section 10 of the opening in the sleeve 1 is arranged exactly concentrically with the ball lens 8 , the relatively precise fit results in the fourth section 10 of the opening in the sleeve 1 and the increase 12 of the base plate 13 so that the ball lens 8 is arranged relatively precisely on the central axis of the he elevation 12 of the base plate 13 .
Das optoelektronische Bauelement 14 wird seinerseits genau in der Mitte der Erhöhung 12 der Grundplatte 13 angeordnet. Dadurch ergibt sich eine hinreichend genaue Vorjustierung zwischen der Kugellinse 8 und dem optoelektronischen Bauelement 14. Die Vorjustierung genügt, um soviel Licht zwischen dem optoelek tronischen Bauelement 14 und dem Lichtwellenleiter Ende 3 über zukoppeln, daß zur weiteren Feinjustierung die übergekoppelte Lichtintensität gemessen werden kann. Bei der Feinjustierung wird die Hülse 1 so gegen die Grundplatte 13 bewegt, daß die übergekoppelte Lichtintensität maximal wird. Ist eine optimale Endstellung bei der Justierung erreicht, so wird die Hülse 1 mit der Grundplatte 13 verschweißt. Zu diesem Zweck ist an der Stirnseite 11 der Hülse 1 eine ringförmige Erhöhung 15 ange bracht, die das Verschweißen erleichtert.The optoelectronic component 14 is in turn arranged exactly in the middle of the elevation 12 of the base plate 13 . This results in a sufficiently precise pre-adjustment between the ball lens 8 and the optoelectronic component 14 . The pre-adjustment is sufficient to couple as much light between the optoelectronic component 14 and the optical waveguide end 3 that the coupled light intensity can be measured for further fine adjustment. During the fine adjustment, the sleeve 1 is moved against the base plate 13 in such a way that the coupled light intensity becomes maximum. If an optimal end position is reached during the adjustment, the sleeve 1 is welded to the base plate 13 . For this purpose, an annular elevation 15 is introduced on the end face 11 of the sleeve 1 , which facilitates the welding.
Die Hülse 1 und die Grundplatte 13 sind besonders leicht mittels Widerstandsschweißen gasdicht miteinander zu ver binden.The sleeve 1 and the base plate 13 are particularly easy to bind gas-tight with each other by means of resistance welding.
Das optoelektronische Bauelement 14 ist beispielsweise eine PIN-Diode. Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Koppelvor richtung kann eine PIN-Diode ohne Gehäuse verwendet werden. Dadurch braucht das Licht auf dem Weg zwischen dem Lichtwellen leiter-Ende 3 und der Diode 14 lediglich einen einzigen Glas körper, nämlich die Kugellinse 8, zu durchqueren und nur zwei Grenzflächen zu passieren. Es ergibt sich daraus bei der An kopplung der Diode 14 an das Lichtwellenleiter-Ende 3 eine Ver ringerung der Dämpfung.The optoelectronic component 14 is, for example, a PIN diode. In the construction of the Koppelvor direction according to the invention, a PIN diode without a housing can be used. As a result, the light on the way between the light waveguide end 3 and the diode 14 only needs to cross a single glass body, namely the ball lens 8 , and to pass only two interfaces. It follows from this when coupling the diode 14 to the optical fiber end 3 a reduction in the attenuation.
Die Zuleitungen 16 der Diode 14 sind durch Einglasungen 17 durch die Grundplatte 13 geführt. Hierdurch ist ein zuverlässig gasdichter Abschluß der Diode in dem durch die Kugellinse 8, die Hülse 1 und die Grundplatte 3 gebildeten Raum gewähr leistet.The leads 16 of the diode 14 are led through the base plate 13 through glazing 17 . This ensures a reliable gas-tight termination of the diode in the space formed by the ball lens 8 , the sleeve 1 and the base plate 3 .
Claims (9)
daß die Linse (8) gasdicht in der Hülse (1) befestigt ist, und
daß die Linse (8) mit der Hülse (1) und der Grundplatte (13) das Gehäuse bildet, welches das optoelektronische Bauelement (14) gasdicht abschließt.1.Device for transmitting light between an optoelectronic component arranged on a base plate and the end of an optical waveguide with a sleeve which holds it, in which a lens is fixed between the optoelectronic component and the optical waveguide and with a housing which the optoelectronic component seals gas-tight, characterized in that
that the lens ( 8 ) is gas-tight in the sleeve ( 1 ), and
that the lens ( 8 ) with the sleeve ( 1 ) and the base plate ( 13 ) forms the housing, which seals the optoelectronic component ( 14 ) gas-tight.
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|---|---|---|---|
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