專利名稱：光電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電裝置，它帶有一種接收罩和一種光電復(fù)合元件，接收罩給光波導(dǎo)體插頭提供一種插頭插入器，而光電復(fù)合元件帶有一種光電基本元件，具體講，光電基本元件為一種光電二極管、激光二極管或發(fā)光二極管，光線在這種元件內(nèi)進行輸入耦合使用，或由此元件發(fā)出光進行輸出耦合作用。
上述光電基本元件是大家熟悉的。事實上，在此它可采用各種商用的光電二極管或激光二極管。這些二極管主要是用在光纖通信中。而此處的二極管則安置在接收罩內(nèi)，接收罩可典型地為一種FC容器，該容器為一種昂貴的優(yōu)質(zhì)鋼部件，且由切削工藝制成。接收罩內(nèi)，按照各種插頭標準裝設(shè)了一個插頭接收電路，而且還為光波導(dǎo)體的套環(huán)設(shè)置了一個導(dǎo)筒。通常，基本元件在接收罩內(nèi)進行對準，且通過激光焊接實施安裝。對于發(fā)射機和接收機，接收罩必須采用不同的布置形式，因為其二極管的組成形式互不相同。典型地，此類光電裝置可從德國專利著作DE4021434C2及歐洲專利登記EP278507A2中獲悉。
本發(fā)明的目的在于，提供一種光電復(fù)合元件，利用該元件制造一種價格盡可能適宜的接收罩。具體地講，接收罩在接收復(fù)合元件時，對于所有的復(fù)合元件，接收罩的布置形式都應(yīng)該是相同的。顯然，在接收光波導(dǎo)體插頭時，接收罩必須按照插頭的種類進行布置。
該目的根據(jù)權(quán)利要求1特征的光電裝置得以實現(xiàn)。發(fā)明光電裝置的優(yōu)選發(fā)展為從屬權(quán)利要求的目標。
根據(jù)本發(fā)明，光電復(fù)合元件的光電基本元件上固定有一個導(dǎo)筒，它是為光波導(dǎo)體的插頭套環(huán)而設(shè)的，這樣，光波導(dǎo)體便通過嵌在導(dǎo)筒里的套環(huán)與基本元件產(chǎn)生光耦合作用，接收罩在制作時與光電復(fù)合元件是分開的，在對著插頭插入器的方向上接收罩另外還帶有一個復(fù)合元件接入器，光電復(fù)合元件通過以下方式固定于復(fù)合元件接入器之中，即光波導(dǎo)體插頭插入插頭接入器內(nèi)，而插頭的套環(huán)也就插入導(dǎo)筒里。
因此，選擇導(dǎo)筒外部輪廓同光電基本元件是沒有關(guān)系的。于是，接收罩在接入復(fù)合元件時，它對所有二極管都是一樣的布置。具體地講，發(fā)射機和接收機可以采用相同的接收罩。另外，套環(huán)同光電基本元件的對準也是通過導(dǎo)筒來實現(xiàn)的。對此，接收罩就不必再是精密部件了。故其制作價格也就比較適宜了。
倘若導(dǎo)筒在其指向基本元件的一側(cè)帶有一種凸緣，一方面，基于較大固定平面的作用，可優(yōu)選地在兩構(gòu)件之間形成穩(wěn)定的連接，另一方面，在兩構(gòu)件彼此互連之前可增大對準的可能性。
倘若導(dǎo)筒在其指向基本元件的一側(cè)帶有一種底座，且大致在底座的中央布有一個穿孔，那么就可優(yōu)選地為套環(huán)自動形成一個定義好的擋板。
如果在導(dǎo)筒內(nèi)部安置了一種內(nèi)部元件，那么套環(huán)就可更準確地導(dǎo)入導(dǎo)筒內(nèi)。若內(nèi)部元件由陶瓷或硬金屬制成，導(dǎo)入過程則會非常精確。
倘若導(dǎo)筒由一種膨脹系數(shù)相似的材料制成，譬如類似基本元件中用來與導(dǎo)筒保持接觸的部件材料，或者，直接采用與該部件相同的材料，那么便可以大大避免基本元件與導(dǎo)筒之間由溫度條件所帶來的應(yīng)力。
構(gòu)件之間可采用任何連接形式。但如果采用焊接方法，連接就更為穩(wěn)定。
其余細節(jié)由下述實施例給出。在此，均由剖面圖進行敘述附

圖1為一種帶對準筒的光電二極管，附圖2為一種帶對準筒和導(dǎo)筒的光電二極管，附圖3為一種導(dǎo)筒，附圖4為一種帶陶瓷內(nèi)環(huán)的導(dǎo)筒，附圖5為一種裝入FC容器的光電復(fù)合元件，附圖6和7各為一種裝入SC容器的復(fù)合元件。
附圖1中，光電基本元件1由光電二極管構(gòu)成。光電二極管1帶有一個下邊2。在下邊2上布有連接線3。連接線3為光電二極管1的電氣端子。在與下邊2相對的位置處為上邊4。如箭頭5所示，光線由此進入光電二極管1進行輸入耦合。側(cè)壁6鄰接在上邊4上，使得上邊4與下邊2互接起來。光電二極管1的側(cè)壁6由優(yōu)質(zhì)鋼制成。光電二極管1通過焊縫7與對準筒8連接起來。在焊縫7同側(cè)壁6相接觸的地方形成了基本元件1的接觸面。對準筒8至少是部分地環(huán)繞在基本元件側(cè)壁6周圍，在此范例中它甚至是完全包圍的。同樣，對準筒8也由優(yōu)質(zhì)鋼制成，且在其上邊帶有一凸緣9。
由附圖2可看出，導(dǎo)筒10通過焊縫11連接在對準筒8上，這樣，導(dǎo)筒10便排列在光電二極管1的上方。導(dǎo)筒10也由優(yōu)質(zhì)鋼制成。同附圖2一樣，從附圖3中也可清楚地看出，導(dǎo)筒10同樣帶有一個凸緣12，且凸緣12的下邊安放在對準筒8的上邊上。
在筒8、10之間，通過凸緣9、12形成一種穩(wěn)定的連接。此外，筒8、10相互對準的區(qū)域也便由此加大了。
另外，從附圖3還可看出，套筒10在其下邊帶有一個底座13。底座13上布有一穿孔14以作為光的出射孔，該穿孔基本位于底座中央。穿孔14外徑約為1mm。
在導(dǎo)筒10中可嵌入光波導(dǎo)體26的套環(huán)25。由此，底座13便成了套環(huán)25的擋板。來自于套環(huán)25的力只是通過焊縫7、11傳遞至光電二極管1上，而不會直接作用于上邊4。套環(huán)25通過嵌入的方式進入導(dǎo)筒10，這樣，光波導(dǎo)體26便通過嵌在導(dǎo)筒10內(nèi)的套環(huán)25同基本元件1產(chǎn)生光耦合作用。所以，典型地，當基本元件1為光電二極管時，來自光波導(dǎo)體26的光線就會在光電二極管1內(nèi)進行輸入耦合作用，光波導(dǎo)體26在此沒有畫出。反之，若基本元件1為激光二極管或發(fā)光二極管時，發(fā)自基本元件1的光線便在光波導(dǎo)體26內(nèi)產(chǎn)生輸入耦合作用。
通過采用附圖3所示的導(dǎo)筒10，套環(huán)25的對準精確度可達10μm。這個精確度對光電二極管來說已經(jīng)足夠了。但是，在采用激光二極管時，精確度常常需要達到2μm。為實現(xiàn)該精確度，可采用附圖4所示的導(dǎo)筒10。這種導(dǎo)筒10的內(nèi)部帶有一個內(nèi)環(huán)15。優(yōu)選地，內(nèi)環(huán)15由陶瓷或硬金屬制成，且被壓在導(dǎo)筒10內(nèi)。內(nèi)環(huán)15的壓入路徑由導(dǎo)筒10的底座進行限制。
基本元件1、對準筒8及導(dǎo)筒10的裝配過程如下首先，光電基本元件1裝入對準筒8內(nèi)。然后，對準筒8與基本元件1相互焊接起來，如采用電阻焊接方式等。這種操作過程所需的對準精度不是很高。接著，將光波導(dǎo)體26的套環(huán)25嵌入導(dǎo)筒10中。繼而把導(dǎo)筒10與套環(huán)25，以及對準筒8與基本元件1一起裝到一種xyz操作機上。操作機的Z軸同各個構(gòu)件的對稱軸是一致的，也就是說，操作機的Z軸與光電基本元件1、對準筒8及導(dǎo)筒10的對稱軸相一致。
此后，帶基本元件1的對準筒8同帶套環(huán)25的導(dǎo)筒10進行對準，它們在Z方向直接鄰接，且在xy平面上大致對準。對準精度在該步驟中要求也不是太高。
最后，對準筒8以及基本元件1的位置不再變動，此時，連同帶有套環(huán)25的導(dǎo)筒一起，在xy平面的一個確定區(qū)域內(nèi)打穿一些亞微米級的間隙。在該位置處對基本元件1與光波導(dǎo)體26的光耦合進行測量和記錄。當區(qū)域內(nèi)所有點被打穿后，這些點就可以工作了，通過這種方法能夠產(chǎn)生最大的耦合使用。然后，導(dǎo)筒10在此處裝到對準筒8上，并與之焊接，如采用一種激光焊接辦法等。
至此，光電復(fù)合元件24的制作已經(jīng)完成。接下來只是還需將套環(huán)25從導(dǎo)筒10中抽出，然后再把造好的復(fù)合元件24自操作機里拿出來。由此，在復(fù)合元件24裝入接收罩16之前就已經(jīng)作好光電測量了。安裝之后便不再需要進行測量工作。
事實上，光電基本元件1的接觸面、對準筒8以及導(dǎo)筒10都是由優(yōu)質(zhì)鋼制成，所以在溫度變化時，沿著焊縫7、11不會因為溫度條件而產(chǎn)生應(yīng)力。但對于以上光電基本元件1的接觸面，對準筒8以及導(dǎo)筒10，它們也可以采用不同的材料。關(guān)鍵在于它們一定要連接穩(wěn)定，且膨脹系數(shù)相近或相同，這樣才能避免溫度條件所帶來的應(yīng)力。
現(xiàn)在，由基本元件1、對準筒8及導(dǎo)筒10組成的復(fù)合元件24，已可以裝到復(fù)合元件接收罩23中了，接收罩23為一種標準化的布置。譬如，由附圖5、6、7所示，它們畫出了一種FC容器和SC容器。與現(xiàn)用的技術(shù)相反，接收罩16不再具備對準功能，而只是還帶有支架固定功能。由此，接收罩16不必為一種精密部件。目前，它們可典型地為一種由塑料或金屬組成的壓鑄部件，其價格是比較適宜的。
從附圖5可以看出，接收罩16帶有一個環(huán)形的彈性定位突起，或叫作輪緣17，這樣，一旦復(fù)合元件嵌入復(fù)合元件接入器23內(nèi)，它就可固定到接收罩16中。由此，接收罩16的輪緣17便銜接在復(fù)合元件24的輪緣19上了，這樣，通過輪緣17、19的內(nèi)部嚙合，復(fù)合元件24就可穩(wěn)定地固定于接收罩16當中。于是也便省掉了復(fù)合元件24的其它固定方法(如焊接，熔焊，粘接……)，這是很有利的。
假若輪緣17、19相對于對稱軸A為不對稱結(jié)構(gòu)，那么就必須保持復(fù)合元件24在接收罩16內(nèi)不能旋轉(zhuǎn)。譬如，不對稱結(jié)構(gòu)可為橢圓形式，或為切口狀、起伏狀，也可為平滑狀。
復(fù)合元件24可典型地選擇為旋入固定方式，或者如附圖6所示，沿著圓環(huán)18同接收罩16粘接起來。但是，復(fù)合元件24由定位突起17實現(xiàn)固定是很有建設(shè)意義的，因為它既簡單又較穩(wěn)定。所以在此將這種可能性例舉了出來。
附圖7中講述了接收罩16的另一種優(yōu)選實施方案。該方案中，接收罩16由一接收部件21及固定板22組成。接收部件21含有一個插頭接入器20和復(fù)合元件接入器23。固定板22將復(fù)合元件接入器23蓋往。固定板22上排列有輪緣17，起到固定復(fù)合元件24的作用。固定板22旋入接收部件21內(nèi)，或同它粘接。
除了復(fù)合元件接入器23外，接收罩16還帶有一個插頭接入器20(附圖5～7所示)。插頭接入器20中可嵌入光波導(dǎo)體26的插頭27，插頭27帶有一個套環(huán)25。插頭接入器20是根據(jù)需要的插頭標準(FC,SC,……)制作的。復(fù)合元件接入器23與插頭接入器20作如下排列，即套環(huán)25嵌在導(dǎo)筒10中，若復(fù)合元件24以及光波導(dǎo)體的插頭27都裝入了接收罩16內(nèi)，那么光波導(dǎo)體26就可與基本元件1產(chǎn)生光耦合使用了。
根據(jù)上述實施范例，基本元件1與導(dǎo)筒10是通過對準筒8進行間接連結(jié)的。但是，導(dǎo)筒10與基本元件1也可直接連結(jié)起來，或通過一個或多個中間元件互接在一起。
符號清單1 光電二極管，光電基本元件2 下邊3 連接線4 上邊5 箭頭6 側(cè)壁7,11 焊縫
8 對準筒9,12凸緣10 導(dǎo)筒13 底座14 穿孔15 內(nèi)環(huán)/內(nèi)部元件16 接收罩17,19 定位突起/輪緣18 圓環(huán)20 插頭接入器21 接收部件22 固定板23 復(fù)合元件接入器24 光電復(fù)合元件25 套環(huán)26 光波導(dǎo)體27 光波導(dǎo)體插頭A 對稱軸
權(quán)利要求
1．具有接收罩(16)與光電復(fù)合元件(23)的光電裝置，接收罩(16)給光波導(dǎo)體插頭(27)提供一種插頭接入器(20)，而光電復(fù)合元件(23)帶有一種光電基本元件(1)，光線在這種元件內(nèi)進行輸入耦合使用，或由此元件發(fā)出光進行輸出耦合作用，其特征在于，光電基本元件(1)上有一種導(dǎo)筒(10)，它是為光波導(dǎo)體插頭(23)的套環(huán)(25)而設(shè)的，導(dǎo)筒如此與基本元件(1)連接，光波導(dǎo)體(26)便通過嵌在導(dǎo)筒(10)內(nèi)的套環(huán)(25)與基本元件(1)產(chǎn)生光耦合作用，接收罩(16)在制作時與光電復(fù)合元件(24)是分開的，在對著插頭接入器(20)的方向上，接收罩(16)還帶有一種復(fù)合元件接入器(23)，而且光電復(fù)合元件(24)通過以下方式固定于復(fù)合元件接入器(23)之中，即光波導(dǎo)體插頭(27)嵌入插頭接入器(20)內(nèi)，而插頭(27)的套環(huán)(25)也就是嵌在導(dǎo)筒(10)里。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的光電裝置，其特征在于，導(dǎo)筒(10)在其指向基本元件(1)的一側(cè)帶有一種凸緣(12)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的光電裝置，其特征在于，導(dǎo)筒(10)在其指向基本元件(1)的一側(cè)帶有一種底座(13)，且大致在底座中央布有一個穿孔(14)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1,2或3的光電裝置，其特征在于，在導(dǎo)筒(10)的內(nèi)部安置了一種內(nèi)部元件(15)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的光電裝置，其特征在于，內(nèi)部元件(15)由陶瓷或一種硬金屬制成。
6．根據(jù)上述權(quán)利要求之一的光電裝置，其特征在于，-導(dǎo)筒(10)通過基本元件(1)的接觸面同基本元件(1)連接起來，-導(dǎo)筒(10)由一種與基本元件(1)接觸面膨脹系數(shù)相似的材料制成，尤其是采用與基本元件(1)接觸面相同的材料。
7．根據(jù)上述權(quán)利要求之一的光電裝置，其特征在于，-光電復(fù)合元件(24)帶有一個上邊(4)，光線從此進入基本元件(1)以產(chǎn)生輸入耦合作用，或者，基本元件(1)從此發(fā)出光線以進行輸出耦合作用，-基本元件(1)的上邊(4)由側(cè)壁(6)圍住，-對準筒(8)至少是部分地環(huán)繞在基本元件(1)的側(cè)壁(6)周圍，導(dǎo)筒(10)由該對準筒(8)同基本元件(1)連接起來。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的光電裝置，其特征在于，對準筒(8)在其與導(dǎo)筒(10)的相鄰側(cè)有一凸緣(9)。
9．根據(jù)權(quán)利要求7或8的光電裝置，其特征在于，對準筒(8)由一種與基本元件(1)接觸面膨脹系數(shù)相似的材料制成，尤其是采用與基本元件(1)接觸面相同的材料。
10．根據(jù)上述權(quán)利要求之一的光電裝置，其特征在于，導(dǎo)筒(10)與基本元件(1)-在權(quán)利要求7至9之一中是與對準筒(8)，而在此是與基本元件(1)-通過焊接方式連接起來。
11．根據(jù)上述權(quán)利要求之一的光電裝置，其特征在于，光電復(fù)合元件(24)帶有一種輪緣(19)，在接收罩(16)的復(fù)合元件接入器(23)中裝入復(fù)合元件(24)時，輪緣(19)便銜接在接收罩(16)的相應(yīng)輪緣(17)上，這樣，通過輪緣(17,19)的內(nèi)部嚙合，復(fù)合元件就可固定于接收罩(16)的復(fù)合元件接入器(23)中。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的光電裝置，其特征在于，輪緣(19)相對于復(fù)合元件(24)的對稱軸(A)為不對稱結(jié)構(gòu)，所以，當復(fù)合元件(24)裝入接收罩(16)的復(fù)合元件接入器(23)時，復(fù)合元件(24)是不能旋轉(zhuǎn)的。
13．根據(jù)權(quán)利要求11或12的光電裝置，其特征在于，接收罩(16)的相應(yīng)輪緣(17)為一種彈性結(jié)構(gòu)，這樣，復(fù)合元件(24)的輪緣(19)在導(dǎo)入復(fù)合元件接入器后便固定在接收罩(16)中。
14．根據(jù)權(quán)利要求11或12的光電裝置，其特征在于，-接收罩(16)帶有一接收部件(21)及一固定板(22)，-接收罩(16)的相應(yīng)輪緣(17)安置在固定板(22)上，而且-固定板(22)與接收部件(21)形成穩(wěn)固連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電裝置,它帶有一種接收罩(16)及一種光電復(fù)合元件(24),而光電復(fù)合元件(24)帶有一種光電基本元件(1),具體講,光電基本元件為一種光電二極管、激光二極管或發(fā)光二極管,光線在這種元件內(nèi)進行輸入耦合作用,或由此元件發(fā)出光進行輸出耦合作用。為給光電基本元件(1)制造一種價格盡可能適宜的接收罩(16),在本發(fā)明中,光電復(fù)合元件(24)帶有一種導(dǎo)筒(10),導(dǎo)筒(10)連接在基本元件(1)上,在接收罩(16)內(nèi),此導(dǎo)筒(10)供光波導(dǎo)體(26)的插頭(27)套環(huán)(25)裝入使用,它讓套環(huán)(25)嵌進來,并起到導(dǎo)向作用,由此,光波導(dǎo)體(26)的套環(huán)(25)通過嵌入導(dǎo)筒(10)內(nèi)而同基本元件(1)產(chǎn)生光耦合作用。
文檔編號G02B6/42GK1220014SQ97194940
公開日1999年6月16日 申請日期1997年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月28日
發(fā)明者H·L·阿爾特豪斯, G·伯格納, J·克魯格 申請人:西門子公司