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Dokumentenidentifikation DE10127542C2 18.06.2003
Titel Kopplungsanordnung zur optischen Kopplung eines Lichtleiters an einen Lichtempfänger
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Lindt, Paul, 86609 Donauwörth, DE
Vertreter Maikowski & Ninnemann, Pat.-Anw., 10707 Berlin
DE-Anmeldedatum 31.05.2001
DE-Aktenzeichen 10127542
Offenlegungstag 23.01.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.06.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.06.2003
IPC-Hauptklasse G02B 6/26
Zusammenfassung Eine Kopplungsanordnung zur Verbindung eines Lichtleiters (1) mit einem Lichtempfänger (4, 5) weist einen Parabolspiegel (2) oder einen sphärischen Spiegel (6) auf, welcher aus dem Lichtleiter (1) austretendes Licht auf einen Einkoppelspiegel (3) reflektiert, über welchen das Licht den den Lichtempfänger (4, 5) eingekoppelt wird. Eine solche Anordnung ist weitgehend justierungsfrei und daher besonders zur Verbindung von Single Mode Fasern (SMF) geeignet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsanordnung zur optischen Kopplung eines Lichtleiters an einen Lichtempfänger.

Bei der Verbindung von optischen Glasfasern mit einem Steckkontakt muss bei Verwendung von Single-Mode-Fasern (SMF) eine sehr hohe Genauigkeit erreicht werden. Da der "aktive" Kern von SMF Glasfasern nur wenige Mikrometer im Durchmesser misst, muss die sich im Steckkontakt befindliche Faser auf wenige Hundertstel Mikrometer genau justiert werden, um eine gute Einkopplung des Signals zu erreichen.

Bei bekannten Verbindungen werden Schrittmotoren ("Stepper Modules") eingesetzt, die es erlauben, den Steckkontakt und damit das darin befindliche Faserende minimal in x- und y- Richtung zu verschieben. Ist die optimale Position gefunden, wird der Steckkontakt mit Fixierern an dieser Stelle festgehalten. Um die optimale Position zu erreichen, müssen extrem hochgenaue Schrittmotoren eingesetzt werden. Außerdem muss die optimale Position durch ein sehr aufwendiges Meßverfahren (Ausmessen des Empfangsauges) bestimmt werden. Dadurch wird die Installation von SMF, und insbesondere die Justierung der Verbindungstechnik, sehr aufwendig. Sie stellt eines der Hauptprobleme der optischen Netzwerktechnik dar.

Aus der US 4,156,556 ist eine Kopplungsanordnung bekannt, bei der Licht von einem Lichtleiter direkt auf einen konkaven Spiegel geworfen, von dem konkaven Spiegel auf einen Einkoppelspiegel, und von dem Einkoppelspiegel auf eine Kopplungsstirnfläche eines weiteren Lichtleiters reflektiert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kopplungsanordnung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Kopplungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei der vorgeschlagenen Kopplungsanordnung wird das aus dem Lichtleiter austretende Licht auf den konkaven Spiegel geworfen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Enden des ersten und des zweiten Lichtleiters durch Führungsschienen aneinander zu führen. Außerdem wird aus dem Lichtleiter austretendes "Streulicht" ebenfalls durch den konkaven Spiegel erfasst und somit Verluste minimiert. Die Verbindung erfordert damit eine Justierung nicht mehr, beziehungsweise nur noch in einem wesentlich gröberen Maße. Eine Verschiebung des Lichtaustrittsendes des Lichtleiters ist weitgehend unerheblich. Durch die Fokussierungseigenschaften des konkaven Spiegels wird das aus dem Lichtleiter austretende Licht immer in den Brennpunkt und damit auf den Einkoppelspiegel fokussiert. Die vorgeschlagene Kopplungsanordnung eignet sich deshalb in vorteilhafter Weise zur Verbindung von installationskritischen SMF's.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert, und das zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Kopplungsanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Parabolspiegel,

Fig. 2 eine Kopplungsanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem sphärischen Spiegel, und

Fig. 3 eine Realisierung der Kopplungsanordnung nach dem ersten Ausführungsbeispiel.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte erste Ausführungsbeispiel basiert auf dem Prinzip "Newton-Spiegel- Teleskop". Das heißt, dass aus einer SMF 1 austretendes Licht (gestrichelt dargestellt) auf einen Parabolspiegel 2 und von dort zurück auf einen Einkoppelspiegel 3 geworfen, und von dem Einkoppelspiegel 3 in eine Empfängerfaser 4 eingekoppelt wird. Der Einkoppelspiegel 3 befindet sich dabei genau im Brennpunkt des Parabolspiegels 2. Die Empfängerfaser 4 leitet das eingekoppelte Licht dann an eine Empfängerdiode 5. Die gezeigte SMF1 ist Teil eines Weitverkehrnetzes (WAN).

Das in Fig. 2 ebenfalls schematisch dargestellte zweite Ausführungsbeispiel basiert auf dem Prinzip "Schiefspiegler". Statt des Parabolspiegels 2 in Fig. 1 wird ein sphärischer Spiegel 6 verwendet, der so angeordnet ist, dass das reflektierte Licht nicht in Richtung des Lichtaustrittsendes der SMF1 zurückgeworfen wird, sondern der Brennpunkt von dieser Richtung versetzt liegt.

Fig. 3 stellt schematisch eine Realisierung einer Kopplungsanordnung 10 gemäß dem Prinzip "Newton-Spiegel- Teleskop" nach Fig. 1 dar. Die Kopplungsanordnung 10 weist ein vorzugsweise aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 11 auf. In dem Gehäuse 11 ist eine Halterung 12 integriert, in die die SMF 1 eingesteckt ist. Innerhalb des Gehäuses 11 ist ein Hohlraum 13 vorhanden, in die eine Austrittsfläche 14 der SMF 1 hineinweist. Auf der der Austrittsfläche 14 gegenüberliegenden Seite des Hohlraums 13 ist der Parabolspiegel 2 angebracht, in dessen Brennpunkt der Einkoppelspiegel 3 angeordnet ist, wie bezüglich Fig. 1 beschrieben. An der in Fig. 3 unten liegenden Seite des Hohlraumes 13 ist eine weitere Halterung 14 für eine Fokussierlinse 15 sowie die Empfängerdiode 5 vorgesehen (im Gegensatz zu Fig. 1 wird in der Realisierung von Fig. 3 das Licht nicht über einen Lichtleiter, sondern direkt dem Lichtempfänger in Form der Empfängerdiode 5 zugeführt). Die Fokussierlinse 15 ist auf der Lichteintrittsfläche der Empfängerdiode 5 angeordnet. Sowohl die Fokussierlinse 15 als auch die Empfängerdiode 5 sind in die Halterung 14 eingesteckt. Von dem Einkoppelspiegel 3 reflektiertes Licht wird durch die Fokussierlinse 15 gebündelt und auf die Empfängerdiode 5 geworfen.

Es ist anzumerken, dass die beschriebene Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern Modifikation im Rahmen des durch die Ansprüche definierten Schutzbereiches umfasst. Bezugszeichenliste 1 Single-Mode-Faser (SMF)

2 Parabolspiegel

3 Einkoppelspiegel

4 Empfängerfaser

5 Empfängerdiode

6 sphärischer Spiegel

10 Kopplungsanordnung

11 Gehäuse

12 Halterung

13 Hohlraum

14 Austrittsfläche

15 Fokussierlinse


Anspruch[de]
  1. 1. Kopplungsanordnung zur optischen Kopplung eines Lichtleiters (1) an einen Lichtempfänger (4, 5) mit einem konkaven Spiegel (2; 6) und einem Einkoppelspiegel (3), wobei der Einkoppelspiegel (3) im Brennpunkt des konkaven Spiegels (2; 6) angeordnet ist, und der konkave Spiegel (2; 6) und der Einkoppelspiegel (3) derart angeordnet sind, dass aus dem Lichtleiter (1) austretendes Licht direkt auf den konkaven Spiegel (2; 6) trifft und von dem konkaven Spiegel (2; 6) auf den Einkoppelspiegel (3) und von dem Einkoppelspiegel (3) auf eine Kopplungsstirnfläche des Lichtempfängers (4, 5) reflektiert wird.
  2. 2. Kopplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Spiegel (2; 6) ein parabolischer Spiegel (2) ist.
  3. 3. Kopplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Spiegel (2; 6) ein sphärischer Spiegel (6) ist.
  4. 4. Kopplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (1) aus einer oder mehreren optischen Glasfasern gebildet ist.
  5. 5. Kopplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (1) aus einer oder mehreren Single Mode Fasern (SMF) gebildet ist.
  6. 6. Kopplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfänger (4, 5) eine oder mehrere optische Glasfasern (4) aufweist.
  7. 7. Kopplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfänger (4, 5) eine oder mehrere Single Mode Fasern (SMF) aufweist.
  8. 8. Kopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfänger (4, 5) eine Empfängerdiode (5) ist.
  9. 9. Kopplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fokussierlinse (15), die an der Kopplungsstirnfläche des Lichtempfängers (4, 5) angeordnet ist, zum Bündeln von in Richtung auf die Kopplungsstirnfläche des Lichtempfängers (4, 5) reflektierten Lichtes.
  10. 10. Kopplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (11) mit einer ersten Halterung (12) zur Aufnahme des Lichtaustrittsendes des Lichtleiters (1) und einer zweiten Halterung (14) zur Aufnahme des Lichtempfängers (4, 5).
  11. 11. Kopplungsanordnung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Halterung (14) zur Aufnahme der Fokussierlinse (15) ausgebildet ist.
  12. 12. Kopplungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) einen Hohlraum (13) aufweist, in dem der konkave Spiegel (2; 6) und der Einkoppelspiegel (3) angeordnet sind.
  13. 13. Kopplungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegende Seitenteile des Hohlraumes (13) den konkaven Spiegel (2; 6) und den Einkoppelspiegel (3) aufweisen.
  14. 14. Kopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters (1) und die Einkoppelfläche des Lichtempfängers (4, 5) in den Hohlraum (13) weisen.
  15. 15. Kopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) aus Kunststoff gebildet ist.






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