DE10217627A1

DE10217627A1 - Umwandelnde Lichtleiterfaserverbindungsanordnung

Info

Publication number: DE10217627A1
Application number: DE10217627A
Authority: DE
Inventors: Colm V Cryan; Richard Strack
Original assignee: Schott Optovance Inc
Current assignee: Schott Optovance Inc
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2002-04-20
Publication date: 2002-11-21
Also published as: GB0209008D0; GB2382154B; GB2382154A; JP2002341199A; FR2826129A1; US6450701B1; FR2826129B1

Abstract

Ein optisches Verbindungsglied (50) zum Verbinden von zumindest einer Lichtleitfaser (26) mit einer datenverarbeitenden Einheit (12) umfaßt ein optisch-elektrisches Umwandlungsgerät (14), eine optische Transformationsanordnung (60) und einen Adapter (18). Das Umwandlungsgerät (14) ist in betriebsfähiger Ausrichtung zur datenverarbeitenden Einheit (12) befestigt und der Adapter (18) ist geeignet, den Stecker (20) aufzunehmen. Die optische Transformationsanordnung definiert ein optisches Übertragungsmedium zwischen nicht parallel verlaufenden Eingabe- und Ausgabeflächen, wobei der Stecker (20) und die datenverarbeitende Einheit (12) auf eine Weise verbunden sind, bei der sie nicht senkrecht zueinander stehen (Fig. 3).

Description

HINTERGRUND

Die vorliegende Erfindung betrifft eine rationalisierte optische Verbindung einer Lichtleiterfaser mit einer datenver arbeitenden Einheit. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine optische Verbindung zur Verbindung einer Licht leiterfaser mit einem optisch-elektrischen Umwandlungsgerät, das zu einem Computerchip oder dergleichen gehört.

Aufgrund ihrer Fähigkeit, hohe Datenmengen zu übertragen, werden Lichtleitfasern häufiger zur Datenübertragung verwendet. Eine einzelne Lichtleitfaser oder ein Faserbündel mit Steckern an jedem Ende ist zwischen zwei oder mehr datenverarbeitenden Einheiten, zum Beispiel zwei integrierten Schaltkreisen, ange ordnet und damit verbunden. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Verbindung gemäß dem Stand der Technik mit einer der datenverarbeitenden Einheiten 12 dargestellt. Die datenver arbeitende Einheit 12 kann jede Anzahl von Geräten, zum Bei spiel ein integrierter Schaltkreis, oder jedes andere Gerät sein, das elektrisch oder magnetisch Daten überträgt oder speichert, und weist typischerweise ein flaches Profil zur Befestigung einer Leiterplatte oder dergleichen (nicht gezeigt) auf. Ein optisch-elektrisches Umwandlungsgerät 14 ist in Aus richtung zu der datenverarbeitenden Einheit 12 angeordnet. Das aktive Gerät 14 kann ein Ausgabegerät, wie zum Beispiel ein VCSEL oder eine LED, oder ein Empfangsgerät sein, wie ein CCD- Empfänger. Das aktive Gerät 14 wandelt elektrische Signale in optische Bilder und umgekehrt um. Eine Schirmplatte 16, die typischerweise aus verschmolzenen Fasern hergestellt ist, ist über dem aktiven Gerät 14 angeordnet, um es zu schützen. Ein Adapter 18 ist auf der Schirmplatte 16 zur Aufnahme und Sicherung des Lichtleiterfasersteckers 20 befestigt. Der Stecker 20 weist einen Körper 22 mit einer im wesentlichen starren Bauweise auf, der die Lichtleiterfaser 26 zur Ver bindung mit dem Adapter 18 aufnimmt und sichert. Eine Hülse oder Abdichtung 24 erstreckt sich typischerweise vom Stecker körper 22, um die Lichtleiterfaser zu schützen. Ein durch schnittlicher Stecker 20 ist etwa 30-40 mm lang.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine Stapelanordnung von zwei Leiterplatten dargestellt, bei der die Verbindungsbauweise des Stands der Technik von Fig. 1 zur Anwendung kommt. Zwei daten verarbeitende Einheiten 12 mit ihren zugehörigen aktiven Ge räten 14, Schirmplatten 16 und Adaptern 18 sind an jeweiligen Platten 10 in einer im wesentlichen horizontalen Ausrichtung parallel zu Platte 10 gesichert. Der Lichtleiterfaserstecker 20 erstreckt sich senkrecht zu Platte 10. Aufgrund der Länge des Steckers und des Minimumbiegeradius der Lichtleiterfaser ist wesentlicher Raum, vom relativen Standpunkt gesehen, erforder lich, um diese Standardverbindungsbauweise unterzubringen. Zum Beispiel ist bei einer Steckerlänge von etwa 30-40 mm und einem Lichtleiterfaserbiegeradius von 25 mm ein räumlicher Abstand D von etwa 50 mm für die Platten erforderlich. Während Licht leiterfasern verbesserte Datenübertragung bereitstellen, verursachen ihre physischen Beschränkungen, dass sie schwer in den immer kleiner werdenden elektronischen Systemen unterzu bringen sind. In Systemen, in denen nur elektrische Verbin dungen zur Anwendung kommen, können die Platten etwa 20 mm von einander getrennt angeordnet werden, was den Abstand von 50 mm bei der optischen Standardverbindungsbauweise im allgemeinen unannehmbar macht.

Folglich besteht ein Bedarf an einer optischen Verbindungs bauweise, die eine rationalisierte Verbindung unter Berück sichtigung der Lichtleiterfasererfordernisse ermöglicht.

ÜBERSICHT

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Verbindungs glied zum Verbinden von zumindest einer Lichtleiterfaser mit einer datenverarbeitenden Einheit. Die Lichtleiterfaser ist in einem Stecker befestigt, der eine im allgemeinen lineare Achse aufweist, wobei die datenverarbeitende Einheit eine im allge meinen plane Schnittstellenfläche aufweist. Das Verbindungs glied umfaßt:
ein optisch-elektrisches Umwandlungsgerät, das auf der Schnitt stellenfläche in betriebsfähiger Ausrichtung dazu befestigt ist;
eine optische Transformationsanordnung, die nicht parallele Eingabe- und Ausgabeflächen mit einem dazwischenliegenden optischen Übertragungsmedium aufweist und so im Verhältnis zu dem optisch-elektrischen Umwandlungsgerät befestigt ist, dass eine ihrer Flächen in betriebsfähiger Ausrichtung dazu ange ordnet ist; und
einen Adapter, der im Verhältnis zu der anderen Fläche der Transformationsanordnung und in betriebsfähiger Ausrichtung dazu befestigt ist und geeignet ist, den Stecker aufzunehmen, wobei die lineare Steckerachse nicht senkrecht zur Schnitt stellenfläche der datenverarbeitenden Einheit steht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer optischen Verbindungs bauweise des Stands der Technik.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Systems des Stands der Technik, das mehrfache Leiterplatten beinhaltet und in dem die optische Verbindungsbauweise des Stands der Technik von Fig. 1 zur Anwendung kommt.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer ersten bevorzugten Aus führungsform der optischen Verbindungsbauweise der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Systems, das mehrfache Leiterplatten beinhaltet und in dem die optische Verbindungsbauweise der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt.

Fig. 5 und 6 sind schematische Darstellungen eines Lichtleiter faserbündels, das bei der Bildung der optischen Transformationsanordnung der ersten Ausführungsform verwendet wird.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der optischen Verbindungsbauweise der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Bündelanordnung zur Verwendung bei der Bildung der optischen Transformationsanordnung der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 wird nun eine erste Aus führungsform des bevorzugten optischen Verbindungsglieds 50 be schrieben. Das Verbindungsglied 50 stellt einen transformierten optischen Pfad zwischen der datenverarbeitenden Einheit 12 und einer oder mehreren Lichtleiterfasern 26 bereit. Die Licht leiterfasern 26 enden vorzugsweise in einem oder mehreren Steckern 20. Es können verschiedene Stecker 20 verwendet werden. Jeder Stecker 20 weist typischerweise einen im wesent lichen starren Körper 22 und eine Hülse oder Abdichtung 24 auf, die eine im allgemeinen lineare Achse für die Lichtleiterfaser 26 definieren.

Das Verbindungsglied 50 enthält ein optisch-elektrisches Um wandlungsgerät 14 und einen Adapter 18 mit einer dazwischen liegenden Transformationsanordnung 60. Das optisch-elektrische Umwandlungsgerät 14 ist in betriebsfähiger Ausrichtung zur Schnittstellenfläche 13 der datenverarbeitenden Einheit 12 be festigt. Die Schnittstellenfläche 13 steht im allgemeinen senk recht zur Leiterplatte 10, auf der die datenverarbeitende Ein heit 12 befestigt ist. Das optisch-elektrische Umwandlungsgerät 14 wandelt elektrische Signale aus der datenverarbeitenden Ein heit 12 in optische Signale zur Übertragung über die Lichtlei terfaser 26 und umgekehrt um. Das Umwandlungsgerät 14 kann ein Ausgabegerät, z. B. einen VCSEL oder eine LED, oder ein Empfangsgerät, z. B. ein CCD-Empfänger, sein. Das Umwandlungs gerät 14 kann auch Abschnitte für Ausgabe und Empfang ent halten, um eine Zweiwege-Datenübertragung zu ermöglichen. Eine Lichtleiterfaserschirmplatte 16 kann über dem Umwandlungsgerät 14 angeordnet sein, um es zu schützen. Die Schirmplatte 16 könnte jedoch, wie hierin im folgenden beschrieben, nicht er forderlich sein.

Der Adapter 18 weist im allgemeinen eine Befestigungsfläche 17 und einen Aufnahmekörper 19 auf, der sich daraus erstreckt. Der Aufnahmekörper 19 ist zur Aufnahme des Steckers 20 und zur Aufrechterhaltung der Lichtleiterfaser 26 in betriebsfähiger Ausrichtung zu der optischen Transformationsanordnung 60 be stimmt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 weist die optische Transformations anordnung 60 nicht parallel verlaufende Eingabe- und Ausgabe flächen 62 und 64 mit einem dazwischenliegenden optischen Über tragungsmedium 66 auf. Jede Fläche 62, 64 ermöglicht abhängig von der Übertragungsrichtung entweder Eingabe oder Ausgabe. In der bevorzugten Ausführungsform stehen die Flächen 62 und 64 senkrecht zueinander, die Flächen 62 und 64 können jedoch ab hängig von der gewünschten Stecker-/datenverarbeitende Einheit- Konfiguration in jedem gewünschten Winkel zueinander stehen. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist ersichtlich, dass der bevorzugte Winkel von 90° ermöglicht, dass der Stecker 20 mit seiner Achse L parallel zur Schnittstellenfläche 13 der datenverarbeitenden Einheit verläuft, wodurch der Raum, der für die Verbindung erforderlich ist, minimiert ist. Infolgedessen können die Leiterplatten 10 in einem reduzierten Abstand D' gestapelt sein. Vorzugsweise liegt der Abstand D' im Bereich reiner elektrischer Verbindungen, d. h. 20 mm.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 wird nun das optische Über tragungsmedium 66 der ersten Ausführungsform beschrieben. Das Übertragungsmedium 66 ist vorzugsweise in einer, einer Schirmplatte ähnlichen Weise hergestellt. Eine Vielzahl von Lichtleiterfasern 72 wird zusammengebündelt und dann ver schmolzen, um einen daraus entstehenden Einkristallkörper 74 zu bilden, der in die Richtung von Achse A ausgerichtet ist und als Übertragungsmedium 66 dient. Um die Transformationsan ordnung 60 zu bilden, wird der Einkristallkörper 74 entlang der Linien C in Fig. 6 eingeschnitten, wobei die Schnittflächen die Eingabe- und Ausgabeflächen 62 und 64 definieren. Die Flächen 62 und 64 können gereinigt und poliert oder anderweitig nach Wunsch fertig bearbeitet werden. Die Schnitte C sind so im Verhältnis zueinander hergestellt, dass die Flächen 62 und 64 die gewünschte Ausrichtung im Verhältnis zueinander aufweisen und sich die Faserausrichtungsachse A zwischen den zwei Flächen 62 und 64 erstreckt. Die fertig bearbeitete Transformationsan ordnung 60 ist zur Befestigung zwischen dem Adapter 18 und entweder einer Schirmplatte 16 oder direkt an dem Umwandlungs gerät 14 bereit. Da die Transformationsanordnung 60 ähnlich wie die Schirmplatte 16 eine starre Bauweise aufweist, ist die Verwendung einer Schirmplatte im allgemeinen unnötig, wodurch sich der Raum weiterhin reduziert, den, unter Bezugnahme auf Fig. 3, das Verbindungsglied 50 beansprucht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 ist eine zweite Ausführungsform des Verbindungsglieds 100 dargestellt. Das Verbindungsglied 100 beinhaltet ein Umwandlungsgerät 14 und einen Adapter 18 mit einer dazwischenliegenden Transformationsanordnung 60. In dieser Ausführungsform ist jedoch das Übertragungsmedium 66 der Transformationsanordnung im Gegensatz zu den winklig ge schnittenen Fasern in der vorhergehenden Ausführungsform durch ein Bündel gebogener Lichtleiterfasern 104 definiert, wobei die Enden des Bündels 106 die Eingabe- und Ausgabeflächen 62 und 64 definieren. Die Fasern 104 können als Einkristallkörper ausge bildet und dann durch Erhitzen des Einkristallkörpers und Biegen der Fasern 104, während sie heiß sind, gebogen werden. Die Endflächen 62 und 64 können dann fertig bearbeitet werden, und die Transformationsanordnung 60 ist einsatzbereit. Alter nativ dazu kann ein Auslaugungsvorgang angewendet werden, mit dem Ergebnis eines einzelnen Bündels 106 von Lichtleiterfasern mit starren kohärenten Enden und einer flexiblen Mitte. In einer derartigen Ausführungsform kann der Adapter 18 an der Platte zur aufrechterhaltenen Positionierung befestigt sein.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 kann die Transformationsanordnung 60 zusätzlich zur Änderung in winkliger Richtung des Signals andere Änderungen am optischen Signal bereitstellen. Wie in Fig. 8 gezeigt, kann sich das Faserbündel 112 zwischen seinen Enden 114 und 116 verjüngen, bevor die Transformationsanordnung 60 z. B. durch winkliges Ausschneiden, wie in Fig. 8 darge stellt, oder durch Biegen oder Auslaugen definiert wird. Die Verjüngung des Bündels 112 steigert oder vermindert den Abstand der Quelle, wodurch es der Transformationsanordnung 60 er möglicht ist, das Signal zusätzlich zur Richtungsänderung zu vergrößern oder zu verkleinern. Unter Bezugnahme auf Fig. 8 können die Fasern 110 auf Wunsch verdreht sein, um die Signal ausrichtung zu ändern. Wenn sowohl Abstands- als auch Richtungsänderungen erwünscht sind, können die Fasern 110 sowohl verdreht als auch verjüngt sein. Der Winkel oder Biege radius kann angepaßt werden, um den Winkel des Lichtkegels auf der Ausgabefläche 62, 64 zu steuern.

In jeder Ausführungsform sind die Faseranordnungen vorzugsweise aus einer Mehrkomponentenbauart hergestellt. Es können jedoch auch Kunststoffe und andere Materialien verwendet werden.

Ein optisches Verbindungsglied 50 zum Verbinden von zumindest einer Lichtleiterfaser 26 mit einer datenverarbeitenden Einheit 12 umfaßt ein optisch-elektrisches Umwandlungsgerät 14, eine optische Transformationsanordnung 60 und einen Adapter 18. Das Umwandlungsgerät 14 ist in betriebsfähiger Ausrichtung zur datenverarbeitenden Einheit 12 befestigt und der Adapter 18 ist geeignet, den Stecker 20 aufzunehmen. Die optische Trans formationsanordnung definiert ein optisches Übertragungsmedium zwischen nicht parallel verlaufenden Eingabe- und Ausgabe flächen, wobei der Stecker 20 und die datenverarbeitende Einheit 12 auf eine Weise verbunden sind, bei der sie nicht senkrecht zueinander stehen.

Claims

1. Optisches Verbindungsglied zum Verbinden von zumindest einer Lichtleiterfaser mit einer datenverarbeitenden Ein heit, wobei die Faser in einem Stecker befestigt ist, der eine im allgemeinen lineare Achse aufweist, und wobei die datenverarbeitende Einheit eine im allgemeinen plane Schnittstellenfläche aufweist, umfassend:
ein optisch-elektrisches Umwandlungsgerät, das auf der Schnittstellenfläche in betriebsfähiger Ausrichtung dazu befestigt ist;
eine optische Transformationsanordnung, die aus ver schmolzenen, parallel verlaufenden Fasern gebildet ist und nicht parallele Eingabe- und Ausgabeflächen aufweist, wo bei die Fasern in einem Winkel von 90° bezüglich der Ein gabe- und Ausgabeflächen angeordnet sind, und die so im Verhältnis zu dem optisch-elektrischen Umwandlungsgerät befestigt ist, dass eine ihrer Flächen in betriebsfähiger Ausrichtung dazu angeordnet ist; und
einen Adapter, der im Verhältnis zu der anderen Fläche der Transformationsanordnung und in betriebsfähiger Aus richtung dazu befestigt ist und geeignet ist, den Stecker aufzunehmen, wobei die lineare Steckerachse nicht senkrecht zur Schnittstellenfläche der datenverarbeitenden Einheit steht.

2. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 1, wobei die Ein gabefläche und die Ausgabefläche senkrecht zueinander stehen.

3. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 1, wobei das optisch-elektrische Umwandlungsgerät ein Eingabegerät ist.

4. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 1, wobei das optisch-elektrische Umwandlungsgerät ein Ausgabegerät ist.

5. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 1, wobei das optisch-elektrische Umwandlungsgerät sowohl Eingabe als auch Ausgabe ermöglicht.

6. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 1, wobei das optisch-elektrische Umwandlungsgerät eine VCSEL-Anordnung ist.

7. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 1, wobei das optisch-elektrische Umwandlungsgerät ein LED-Gerät ist.

8. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 1, wobei eine Schirmplatte zwischen dem optisch-elektrischen Umwan dlungsgerät und der optischen Transformationsanordnung an geordnet ist.

9. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 1, wobei die optische Transformationsanordnung ein Bündel ver schmolzener Fasern umfaßt, die erste und zweite Enden und eine dazwischenliegende Faserachse aufweisen, wobei zu mindest eines der Enden nicht senkrecht im Verhältnis zu der Faserachse steht.

10. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 9, wobei beide Bündelenden nicht senkrecht im Verhältnis zu der Faserachse stehen.

11. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 9, wobei sich das Bündel in Richtung auf eines seiner Enden verjüngt.

12. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 9, wobei die Fasern Mehrkomponentenglas sind.

13. Optisches Verbindungsglied nach Anspruch 9, wobei die Fasern Kunststoff sind.