DE2363253A1

DE2363253A1 - Koppelvorrichtung und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2363253A1
Application number: DE19732363253
Authority: DE
Inventors: Franz Dr Ing Auracher
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1973-12-19
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1975-06-26
Also published as: GB1482996A; FR2255617B1; US3969014A; JPS5096240A; IT1026922B; FR2255617A1

Description

Koppelvorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Koppe!vorrichtung für Licht zwischen optischen Bauelementen zur Nachrichtenübertragung und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Bei der optischen Nachrichtenübertragung mittels Lichtleitern werden Lichtsignale, die in einem Sender erzeugt v/erden, in Zwischenelementen wie Modulatoren oder Z\tfischenverstärkern sowie in Empfänger ein- bzw. ausgekoppelt. Die Strahlungsenergie der Lichtsignale soll dabei möglichst vollständig zwischen einem der obengenannten Zwischenelemente und den Lichtleitern übertragen werden. Dazu benötigt man Koppelvorrichtungen, welche unter anderem eine günstige Form für die Lichtübertragung aufweisen.

Um z.B. das von einer Laserdiode ausgesandte Licht in einen Lichtleiter mit einem kleinen kreisförmigen Querschnitt mit möglichst vollständiger Übertragung der Strahlungsenergie einzukoppeln, müßte ein Linsensystem zwischen der Lichteintritts- und der austritts-flache aufgebaut werden.

Dazu sind jedoch sehr aufwendige Justiervorkehrungen zutreffen, da die Durchmesser optischer Wellenleiter üblicherweise zwischen 5/um und 100/um liegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine formgerechte Koppelvorrichtung für Licht zwischen wellenleitenden Bauelementen anzugeben, welche einfach herstellbar ist.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zwischen mindestens zwei Bauelementen angeordnete entwickelte transparente negative Photolackschicht niedriger Dämpfung, welche die Form eines kontinuierlichen Lichtleiterübergangs aufweist, dessen Endflächen den zu koppelnden opt-ischen Bauelementen angepaßt sind.

Bei der Kopplung von Licht zwischen einem Bauelement mit mehreren anderen werden die letzteren eng benachbart angeordnet. Die Lichteintrittsfläche der Photolackschicht, stimmt hier mit der Lichtaustrittsfläche des einzelnen Bauelementes und die Lichtaustrittsfläche der Photolackschicht mit der Gesamtfläche überein, die von allen anschließenden eng benachbarten Bauelementen gebildet wird.

Als Material der Photolackschicht wird insbesondere ein solches gewählt, daß zur zur Vermeidung von Lichtverlusten durch Reflexion und Brechung der Brechungsindex der Photolackschicht an die Brechungsindizes der anschließenden Bauelemente angepaßt ist. Die Rauhigkeit von deren Liehtdurchtrittsflächen vermindert nicht die zu überführenden Signalenergien.

Die Photolackschicht dient der Kopplung von Lichtsignalen zwischen faserförmigen Lichtleitern und Endgeräten oder von auf einem Substrat angeordneten Lichtleiterbahnen und Endgeräten. Im letzteren Falle bildet die die Photolackschicht umgebende Luft ein Medium mit einem Brechungsindex, der kleiner ist als der der Photolackschicht, so daß Lichtsignale in der Photolackschicht wie in einem Kernmantellichtleiter geführt werden. Beim Koppeln von faserförmigen Lichtleitern mit Endgeräten kann die Photolackschicht vorteilhafterweise

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mit einer festen Substanz umgeben werden, deren Brechungsindex niedriger ist als der der Photolackschicht* Diese Substanz gibt den zu koppelnden. Bauelementen neben ihrer Wellenleiterfunktion eine mechanische Stabilität.

Zur Herstellung der Koppelvorrichtung wird vorteilhafterweise der zu koppelnde faserförmige oder auf dem Substrat bahnförmig angeordnete Lichtleiter selbst verwendet. Der Lichtleiter wird insbesondere im Strahlengang vor dem (den) zu koppelnden Bauelementen) angeordnet und justiert. Zwischen dem Lichtleiter und den anschließenden Bauelementen wird der Photolack eingefügt und dieser über den Lichtleiter mit Lieht einer für den Photolack geeigneten Wellenlänge belichtet. Anschließend wird die Photolackschicht entwickelt, wobei die niehipeliehteten !eile entfernt werden.

Die an die Geometrie der zu koppelnden Bauelemente angepaßte Porm wird insbesondere durch die aus dem Lichtleiter in der Photolackschicht eintretende Lichtverteilung erreicht. Dazu kann vor dem Lichtleiter eine Optik mit einer geeigneten Apertur zur Einstrahlung des Lichtes in den Lichtleiter aufgebaut oder die Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters so geformt werden, daß sie eine geeignete Linsenwirkung ergibt.

Zur mechanischen Stabilisierung kann die Photolackschicht vorteilhafterweise mit einer festen transparenten Substanz umgeben werden, deren Brechungsindex kleiner ist als der der Photolackschicht.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen in der Figurenbeschreibung näher erläutert. '

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Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Koppelvorrichtung, die Figur. 2 eine Vorrichtung zur Kopplung zweier Lichtleiter mit drei anschließenden,

die Figur 3 einen Aufbau, zur Herstellung der Koppelvorrichtung in Seitenansicht,

die Figur 4 einen Aufhau zur Herstellung der Koppelvorrichtung in Draufsicht.

In der Figur 1 ist eine Koppelvorrichtung zur wellenleitenden Verbindung einer Kernmantelfaser 1 mit einer Laserdiode 2 dargestellt. Diese beiden Bauelemente sind auf einem Substrat 3 fest angeordnet. Zwischen den Endflächen der Kernmantelfaser 1 und 5 der Laserdiode 2 ist eine Photolackschicht 6 derart geformt angeordnet, daß sie in ihren Querschnittsendflächen mit der Querschnittsfläche des Kernes 7 der Kernmantelfaser und der Querschnittsfläche des p-n— Übergangsgebiefces 8 der Laserdiode übereinstimmt. Das Photolackgebiet 6 ist von einer Substanz 9 umgeben, welche einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als der der Photolackechicht. Eine aus der Laserdiode 2 ausgesandte Lichtwelle wird also durch diese Koppelvorrichtung wie durch einen Lichtwellenleiter genau in die auf der linken Seite anschließende Kernmantelfaser eingekoppelt.

Die Figur 2 zeigt auf einem Substrat 10 zwei Lichtleiterbahnen 11 und 12. Die durch diese beiden Lichtleiterbahnen geführten Lichtsignale sollen in die auf dem Substrat 10 angeordneten drei Lichtleiterbahnen 13, 14 und 15 eingekoppelt werden. Dies bewirkt die Photolackschicht 16, deren Lichtein- bzw. Lichtaustrittsflächen eine solche Größe aufweisen, daß sie mit der aus den Endflächen 17 und 18 der Leiterbahnen 11 bzw. 12 gebildeten Gesamtfläche auf der einen Seite und auf der anderen Seite mit der aus den End..-flächen 19, 20 und 21 gebildeten Gesamtfläche der Leiterbahnen 13, H und -15 übereinstimmen.

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Die Figuren 5 und 4 zeigen einen Aufbau zur Herstellung einer Koppelvorrichtung zwischen einem Lichtleiter 22 und einer Laserdiode 23 in Seitenansicht bzw. Draufsicht. Der Lichtleiter 22 ist eine Kernmantelfaser mit einem Kerngebiet 24 und einem Mantelgebiet 25. Die beiden Bauelemente 22 und 23 sind auf einem Substrat 26 befestigt und justiert. Der Raum zwischen diesen wird mit einer Photolackschicht ausgefüllt. Auf dem Substrat 26 ist links vor dem Lichtleiter 22 eine Optik 28 angeordnet, welche auf die Endfläche 29 des Lichtleiters 22 ein Lichtstrahlenbündel mit einer solchen Verteilung aussendet, daß es in der xz-Ebene (Figur 3) parallel und in der yz-Ebene (Figur 4) divergent auf den Lichtleiter 22 auftrifft. Dann verläuft das Lichtstrahlenbündel innerhalb des Lichtleiters 22 in der xz-Ebene nahezu parallel, in der yz-Ebene auf abgeknickten Bahnen. Beim Austritt dieses Lichtstrahlenbündels aus dem Lichtleiter 22 durchläuft es die Photolackschicht 27 derart, daß gemäß Figur'3 die Photolackschicht 27 etwa parallel (30) und gemäß der Figur 4 in einer sich aufweitenden Fläche 31 belichtet wird. -

Bei Lichtleitern 22 mit vorgegebenen Brechzahlen der Kernbzw. Mantelgebiete wird der Abstand zwischen dem Lichtleiter 22 und dem Endgerät 23 experimentell derart ermittelt, daß die Lichtein- bzw. Lichtaustrittsflächen dieser Bauelemente mit den beiden Endflächen der belichteten Photolackschicht übereinstimmen. Die Abstände zwischen den Bauelementen, d.h. die Länge der Photolackschicht liegt in der Größenordnung einiger zehntel Millimeter.

Beim anschließenden Entwickeln der Photolackschicht werden deren nichtbelichtete Teile entfernt. Der übrigbleibende belichtete Teil der Photolackschicht wirkt wie das Kerngebiet einer Kernmantelfaser, deren Kern Luft ist mit einem Brechungsindex, welcher kleiner als der dieses Kernes ist.

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Zur Ausbildung eines vorgegebenen Verhältnisses der Brechungsindizes dieses Kernes und eines zu umgebenden Mantels und zur mechanischen Stabilisierung der Koppelvorrichtung kann dieser Kern mit einer transparenten festen Substanz mit einem geeigneten Brechungsindex umgeben werden.

Dieser Koppler wirkt derart, daß ein von der Laserdiode 23 ausgesandter Lichtimpuls ohne Lichtverluste genau in den Lichtleiter 22 eingekoppelt wird. Die Lichtleiter können Kernmantel- oder Gradientenfasern sein.

4 Figuren

8 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Koppelvorriehtung für Licht zwischen optischen Bauele-^/ menten zur Nachrichtenübertragung gekennzeich net durch eine zwischen mindestens zwei Bauelementen angeordnete entwickelte transparente negative Photolackschicht niedriger Dämpfung, welche die Form eines kontinuierlichen Lichtleiterübergangs aufweist, dessen Endflächen den zu koppelnden optischen Bauelementen angepaßt sind.

2. Koppelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Brechungsindex der Photolackschicht an die Brechungsindizes der anschließenden Bauelemente angepaßt ist.

5. Koppelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Photolackschicht von einer transparenten festen Substanz mit einem Brechungsindex umgeben ist, der niedriger ist als der Brechungsindex der Photolackschicht.

4» Koppelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch ge k e η η ζ e i e h η e t , daß die Bauelemente Lichtleitfasern und Endgeräte sind.

5. Koppelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e η η ζ e i, c hn e t · , daß die Bauelemente auf einem Substrat integriert angeordnete Lichtleiterbahnen und Endgeräte sind.

6. Verfahren zur Herstellung der Koppelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Lichtleiter und mindestens ein anschließendes Bauelement im Strahlengang hintereinander justiert werden, zwischen diese eine Photolackschicht eingefügt wird,

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in diese über den. (die) Lichtleiter Licht eingestrahlt wird und daß die' Photolackschicht schließlich entwickalt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net , daß durch eine an den (die) Lichtleiter anschließende Optik die aus dem (den) Lichtleiter (n) austretende (n) Lichtverteilungfen) derart vorgegeben wird (werden), daß sich eine Lichtleiterform ausbildet, die an die Geometrie der angeschlossenen Bauelemente angepaßt ist,

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net , daß die Photolackschicht mit einer transparenten Substanz umgeben wird.

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ä INSPECTED