DE69513441T2

DE69513441T2 - Anordnung zur Verbindung von optischen Fasern und Wellenleitern, die auf einem Substrat angebracht sind

Info

Publication number: DE69513441T2
Application number: DE69513441T
Authority: DE
Inventors: Gilles Billet; Huan Ben Yin
Original assignee: Radiall SA
Current assignee: Radiall SA
Priority date: 1994-05-10
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2015-05-11
Also published as: EP0682277A1; US5555331A; EP0682277B1; JPH0843667A; FR2719912B1; FR2719912A1; DE69513441D1; DE682277T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung von optischen Fasern mit Wellenleitern mit integrierter Optik, die in einem Substrat ausgebildet ist.
Mit dem Auftreten von in integrierter Optik ausgeführten Bauteilen, wie insbesondere Diplexer, Multiplexer oder Schalter, stellt sich das Problem der Verbindung dieser Bauteile mit optischen Fasern.
Die grundsätzliche Schwierigkeit besteht darin, das Substrat, in dem die Wellenleiter ausgebildet sind, geeignet zu positionieren in Bezug auf die Fasern, deren Achsen der Endflächen mit der grösstmöglichen Genauigkeit zusammenfallen müssen mit den Achsen der Wellenleiter des Substrats.
Es ist schon ein Verfahren zur Durchführung einer derartigen Verbindung bekannt.
Dieses Verfahren besteht darin, in der Dicke des Substrats und in Verlängerung jedes Wellenleiters V-förmige Rinnen auszubilden, in denen die optischen Fasern untergebracht werden.
Dieses Verfahren hat jedoch den erheblichen Nachteil, dass die Tiefe der V- förmigen Rinnen nicht sehr genau ist, dies führt zu einem schlechten Ausrichten der Achsen der Fasern in Bezug auf die Achsen der Wellenleiter. Ein anderes Beispiel kann in der EP-0 466 134-A aufgefunden werden.
Die vorliegende Erfindung ist im Patentanspruch 1 definiert und zielt darauf ab, eine Vorrichtung anzugeben, die es in zuverlässiger und wiederholbarer Weise ermöglicht, eine oder mehrere optische Fasern an einen oder mehrere, in einem Substrat ausgebildeten Wellenleiter einer integrierten Optik, anzuschliessen.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Verbindung mindestens einer optischen Faser mit mindestens einem Wellenleiter einer integrierten Optik anzugeben, der in einem Substrat in einem vorgegebenen Abstand von einer, eine Referenzebene bildenden Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, die eine Aufnahmeeinrichtung aufweist, welche geeignet ist für die Aufnahme des Endbereichs der optischen Faser, und die eine ebene Unterstützung aufweist, die geeignet ist, das gegen diese Unterstützung mit der Referenzebene gedrückte Substrat aufzunehmen, wobei die Aufnahmeeinrichtung und die Unterstützung so angeordnet sind, dass die Achse des Wellenleiters und die Achse der optischen Faser sich in derselben, zur Referenzebene des Substrats parallelen Ebene befinden. Die Vorrichtung hat darüber hinaus einen beweglichen seitlichen Anschlag, der positionierbar ist gegen die Unterstützung und gegen diesen seitlichen Anschlag kommt das Substrat zur Anlage, wenn es in die Unterstützung eingebracht wird, dieser seitliche Anschlag ist so dimensioniert, dass er das Substrat in einer Position festsetzt, in der die Achsen der Wellenleiter zusammenfallen mit denjenigen der Faseroptik.
In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist die Aufnahmeeinrichtung gebildet von einer V-förmigen Rinne, die unmittelbar in die Fläche der ebenen Unterstützung eingearbeitet ist und gegen die die Referenzebene des Substrats zur Anlage kommt.
In einem Fall, in dem man wünscht, mehrere optische Fasern an mehrere parallele Wellenleiter anzuschliessen, hat die Vorrichtung nach der Erfindung in einer bevorzugten Ausführung eine Aufnahmeeinrichtung; die versehen ist mit einer Vielzahl von parallelen Rinnen, von denen jede bestimmt ist für die Aufnahme des Endbereichs einer optischen Faser, dabei weisen diese so in der Aufnahmeeinrichtung fixierten optischen Fasern zwischen sich dieselben Abstände auf wie die zueinander parallelen Wellenleiter, die im Substrat ausgebildet sind.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, mit Präzision optische Fasern in Bezug auf Wellenleiter auszurichten, die in einem Substrat ausgebildet sind, aufgrund der Tatsache, dass das Problem der Ausrichtung der Fasern in eine Richtung rechtwinklig zur Referenzebene des Substrats losgelöst ist vom Problem des Ausrichtens der Fasern in einer Richtung parallel zur Referenzebene des Substrats.
In der Tat ist die Ausführung der Aufnahmeeinrichtung, auf der die Endbereiche der optischen Fasern festgehalten werden, mit einer ausreichenden Präzision einfach durchzuführen, um einerseits sicherzustellen, dass die Achsen der in der Aufnahmeeinrichtung festgehaltenen Fasern coplanar sind und andererseits, dass die Ebene, in der sich die Achsen der Fasern befinden, sich in einem vorgegebenen Abstand d 1 von der ebenen Unterstützung befindet.
Kennt man damit aufgrund von Messung oder aufgrund der Konstruktion genau den Abstand d2, der die Achse der Wellenleiter von der Referenzebene des Substrats separiert, genügt es, so zu verfahren, dass der Abstand d1 gleich dem Abstand d2 wird, um sicherzustellen, dass die Achsen der optischen Fasern und die Achsen der Wellenleiter coplanar sind.
Weiterhin ermöglicht es erfindungsgemäss der seitliche Anschlag, das Substrat entsprechend der zweiten Richtung, die oben definiert ist, zu positionieren, die parallel ist zur Referenzebene des Substrats.
Wenn man einen Satz mehrerer Anschläge mit unterschiedlichen Breiten benutzt, kann man durch eine Folge von Versuchen bestimmen, welcher Anschlag die beste Übertragung des optischen Signals zwischen der Faseroptik und den Wellenleitern ermöglicht.
Um die Erfindung besser verstehen zu können, wird sie nun anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das nicht einschränkend zu verstehen ist und das in Bezug auf die Zeichnung näher erläutert wird, in dieser Zeichnung zeigen:
Fig. 1: ein perspektivisches Montagebild einer Vorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2: einen Schnitt entlang II-II in Fig. 1,
Fig. 3: ein axiales Schnittbild einer Vorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4: ein Schnittbild analog desjenigen der Fig. 3 eines Details der Ausführung nach Fig. 1,
Fig. 5: ein Schnittbild entlang der Schnittlinie V-V in Fig. 3 und
Fig. 6: ein Schnittbild entlang der Schnittlinie VI-VI in Fig. 3.
Die dargestellte Vorrichtung hat einen Sockel 1, auf dem ein Teilstück ausgebildet ist, das eine Aufnahmeeinrichtung 2 bildet und ein Teilstück ausgeformt ist, das eine Unterstützung 3 im Sinne der Erfindung ist.
Diese beiden Teilbereiche 2, 3 sind direkt bei der Herstellung des Sockels 1 erhalten worden.
Eine Kehle 4 ist mit der Aufnahmeeinrichtung 2 ausgerichtet und mündet in eine Frontfläche 1a des Sockels, während die Unterstützung 3 an der hinteren Fläche 1b des Sockels ausläuft.
In Übereinstimmung mit der Erfindung kann ein seitlicher Anschlag 5, der hier ausgeführt ist als ein Präzisionspaßstück 5, so ausgebildet sein, dass er auf der Unterstützung 3 positioniert werden kann.
Die Vorrichtung hat zudem einen Deckel 6, um sie schliessen zu können.
Die Kehle 4 ist vorgesehen, um den Endbereich eines umhüllten, flachen Bündels 7 von parallelen optischen Fasern 8 aufzunehmen.
Um diese optischen Fasern 8 mit Wellenleitern 10 eines Substrats 9 zu verbinden, legt man den Endbereich der Fasern 8 frei und bringt jedes einzelne Faserende in eine der V-förmigen Rinnen 2a des Teils, der die Aufnahmeeinrichtung 2 des Sockels 1 ausbildet.
In Übereinstimmung mit einer speziellen Ausführung der Erfindung; sind die V-förmigen Rinnen 2a direkt in die Oberfläche der Unterstützung 3 eingearbeitet, dergestalt, dass die Achsen der optischen Fasern 8, die in diesen V- förmigen Rinnen untergebracht sind, coplanar sind und dass die Ebene, in der sich diese Achsen befinden, in einer vorgegebenen Entfernung d1 von der ebenen Unterstützung 3 ist, wie man dies in der Fig. 2 sieht.
In der dargestellten Ausführung ist der Abstand der V-förmigen Rinnen 2a so, dass die Entfernung a, die zwischen den Achsen der Fasern 8 vorliegt, konstant ist und dem Abstand gleich ist, der die Achsen der Wellenleiter 10 des Substrats 9 separiert.
Konstruktionsbedingt ist der Abstand d2, der zwischen den coplanaren Achsen der Wellenleiter 10 und der Referenzebene 9a des Substrats 9 besteht, mit Präzision bekannt.
Bildet man nun konsequenterweise die V-förmigen Rinnen 2a so aus, dass der Abstand d 1 dem Abstand d2 gleich ist, ist man frei von dem Problem, dass die Achsen der optischen Fasern 8 und die Achsen der Wellenleiter 10 coplanar sein müssen, und dies, ohne ein Zwischenstück zwischen dem Substrat 9 und der ebenen Unterstützung 3 zwischenlegen zu müssen.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Unterstützung 3 seitlich begrenzt durch zwei parallele Ränder 11, 12.
Das Substrat 9 ist von der Form her ein Parallelepiped, es hat zwei ebene parallele Seitenflächen 13, 14.
Das Präzisionspaßstück 5 hat ebenfalls allgemein die Form eines Parallelepipeds.
Auf seinen beiden Seitenflächen 15 und 16 hat das Präzisionpaßstück 5 Überstände 17, diese sind durch Präzisionsbearbeitung so eingestellt, dass die Gesamtbreite des Paßstücks 5 einen vorgegebenen Wert 1 hat.
Konstruktionsbedingt kennt man mit Präzision den Abstand c, den die Seitenfläche 14 des Substrats von der Achse des Wellenleiters 10 hat, der der Nächste zu dieser Seitenfläche 14 ist.
Aus der Herstellung des Sockels 1 kennt man ebenfalls mit Präzision die Entfernung b, die zwischen dem Rand 12 der Unterstützung 3 und der Achse der Faser 8 besteht, die die Nächste zu diesem Rand 12 ist.
In Kenntnis der Abstände b und c genügt es, das Präzisionspaßstück 5 so zu fertigen, dass man ihm eine Gesamtbreite 1 = b - c gibt, damit die Ausrichtung der Achsen der optischen Fasern 8 mit den Achsen der Wellenleiter 10 gewährleistet ist.
Man kann darüber hinaus einen Satz mit verschiedenen Paßstücken 5 unterschiedlicher Breiten vorsehen, um die Paßstücke so austauschen zu können, bis man die optimale Qualität der Übertragung eines optischen Signals zwischen den optischen Fasern 8 und dem Substrat 9 erhält.
Eine Blattfeder 18 ist zwischen der Seitenfläche 13 des Substrats 9 und dem Rand 11 der Unterstützung 3 angeordnet, sie drückt das Substrat 9 gegen das Präzisionspaßstück 5, dieses kommt dadurch zur Anlage am Rand 12. Um das Substrat 9 und das Paßstück 5 festzulegen, sind zwei weitere Blattfedern 19 und 20 gleichermassen einerseits zwischen dem Substrat 9 und dem Deckel 6 und andererseits zwischen dem Präzisionspaßstück 5 und dem Deckel 6 angeordnet.
Einmal geschlossen kann der Deckel 6 mit dem Sockel 1 durch ein Klebemittel verbunden werden.
Die Endbereiche der optischen Fasern 8 können in den V-förmigen Rinnen 2a der Aufnahmeeinrichtung 2 mit Hilfe eines Schuhs aus einem Elastomeren 21 festgehalten werden, der untergebracht ist in einer durchlaufenden Passage 22 des Deckels 6, die der Aufnahmeeinrichtung 2 gegenüberliegt.
Das Schnittbild gemäss Fig. 4 zeigt den Schuh aus einem Elastomeren 21 eingesetzt in die Öffnung 22 des Deckels 6, er übt einen Druck auf die Fasern 8 aus, um sie in der Aufnahmeeinrichtung 2 des Sockels 1 festzuhalten.
Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführung der Erfindung, bei welcher der Endbereich der Fasern 8 auf der Aufnahmeeinrichtung 2 mittels eines Klebers 23 festgelegt ist, der durch die durchlaufende Passage 22 hindurch nach Schliessen des Deckels 6 aufgebracht wird.
Es ist wohl zu verstehen, dass die Ausführungsbeispiele, die oben beschrieben wurden, nicht einschränkend zu verstehen sind und dass alle wünschenswerten und möglichen Abwandlungen an ihnen erfolgen können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Verbindung mindestens einer optischen Faser mit mindestens einem Wellenleiter mit integrierter Optik, der in einem Substrat ausgebildet ist in einem vorgegebenen Abstand von einer, eine Referenzebene bildenden Oberfläche des Substrats, die eine Aufnahmeeinrichtung (2), welche geeignet ist für eine Aufnahme des Endbereichs der optischen Faser (8), und eine ebene Unterstützung (3) aufweist, die geeignet ist, das gegen diese Unterstützung (3) mit seiner Referenzebene (9a) gedrückte Substrat (9) aufzunehmen, wobei die Aufnahmeeinrichtung (2) und die Unterstützung (3) so angeordnet sind, daß die Achse des Wellenleiters (10) und die Achse der optischen Faser (8) sich in derselben, zur Referenzebene (9a) des Substrats (9) parallelen Ebene befinden, dabei kommt das Substrat (9), wenn es in die Unterstützung (3) eingebracht wird, in Anlage an einen seitlichen Anschlag, der so bemessen ist, daß das Substrat (9) in eine Position gebracht wird, in der die Achse des Wellenleiters zusammenfällt mit der Achse der optischen Faser (8), dadurch gekennzeichnet, daß dieser seitliche Anschlag beweglich ist und positionierbar ist gegen einen Rand (12), der seitlich die Unterstützung (3) begrenzt, um dem Substrat (9) als Anschlag zu dienen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung gebildet ist von einer V-förmigen Rinne (2a), die unmittelbar in die Fläche der ebenen Unterstützung (3) eingearbeitet ist und gegen die die Referenzebene (9a) des Substrats (9) zur Anlage kommt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für die Verbindung mehrerer optischer Fasern (8) mit mehreren parallelen Wellenleitern (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (2) versehen ist mit einer Vielzahl von parallelen Rinnen (2a), von denen jede bestimmt ist für die Auf nahme des Endbereichs einer optischen Faser (8), dabei weisen diese so in der Aufnahmeeinrichtung (2) fixierten optischen Fasern (8) zwischen sich dieselben Abstände auf wie die zueinander parallelen Wellenleiter (10), die im Substrat (9) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein elastisches Organ (18) aufweist, das das Substrat (9) gegen den seitlichen Anschlag (5) drückt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schuh (21) aus einem Elastomeren aufweist, der geeignet ist, an den Endbereichen der Faser (8) oder der Fasern (8) zu Anlage zu kommen, die in der Aufnahmeeinrichtung (2) angeordnet sind und einen Druck auf die optische Faser (8) oder die optischen Fasern (8) auszuüben.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Leerraum (22) oberhalb der Endbereiche der optischen Faser (8) oder der optischen Fasern (8) aufweist, der geeignet ist, von einem Klebstoff (23) angefüllt zu werden, um die optische Faser (8) oder die optischen Fasern (8) in der Aufnahmeeinrichtung (2) zu fixieren.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Deckel (6) aufweist, der die Unterstützung (3) und die Aufnahmeeinrichtung (2) überdeckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie elastische Mittel (19, 20) zwischen dem Deckel (6) einerseits und dem Substrat (9) und jeweils dem seitlichen Anschlag (5) anderseits aufweist.