DE102005050739B4 - Demultiplexed polymer fiber transfer receiver and method of making the same - Google Patents
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Abstract
Demultiplex-Empfänger für Polymerfaserübertragung 1.1. mit einem oder mehreren Eingangskanälen für den Anschluss einer oder mehrerer polymeroptischer Fasern (4), 1.2. einem oder mehreren Ausgangskanälen für den Anschluss von Fotoempfängern (7), 1.3. einer einstückig durch Spritzguss gefertigten Dispersionseinheit (6) zur wellenlängenabhängigen Aufteilung optischer Signale auf die Ausgangskanäle, 1.4. wobei der Demultiplex-Empfänger einen einstückig durch Spritzguss gefertigten Grundkörper (1) mit einer Aussparung (2) aufweist, 1.6. in der der oder die Eingangskanäle, die Dispersionseinheit (6) sowie die Ausgangskanäle angeordnet sind.Demultiplex receiver for polymer fiber transmission 1.1. with one or more input channels for the connection of one or more polymer optical fibers (4), 1.2. one or more output channels for connecting photo receivers (7), 1.3. a one-piece injection-molded dispersion unit (6) for the wavelength-dependent distribution of optical signals on the output channels, 1.4. wherein the demultiplex receiver has a base body (1) made in one piece by injection molding with a recess (2), 1.6. in which the input channel or channels, the dispersion unit (6) and the output channels are arranged.
Description
Die Erfindung betrifft einen Demultiplex-Empfänger für Polymerfaserübertragung mit einem oder mehreren Eingangskanälen für den Anschluss einer oder mehrerer polymeroptischer Fasern, einem oder mehreren Ausgangskanälen für den Anschluss von Fotoempfängern und einer Dispersionseinheit zur wellenlängenabhängigen Aufteilung optischer Signale auf die Ausgangskanäle sowie ein Verfahren zu dessen HerstellungThe invention relates to a demultiplex receiver for polymer fiber transmission with one or more input channels for the connection of one or more polymer optical fibers, one or more output channels for the connection of photoreceivers and a dispersion unit for the wavelength-dependent distribution of optical signals on the output channels and a method for its preparation
Moderne optische Kommunikationssysteme nutzen durch Anwendung von hochbitratigen Übertragungskanälen eine hohe Bandbreite der optischen Fasern. Um die Möglichkeit der Übertragung von Informationen über die Faser nutzen zu können, sind senderseitig Sendermodule und empfangsseitig Empfängermodule notwendig.Modern optical communication systems use a high bandwidth of the optical fibers by using high-bit-rate transmission channels. In order to be able to use the possibility of transmitting information via the fiber, transmitter modules and receiver-side receiver modules are necessary on the transmitter side.
Anwendungen der optischen Technologien der Kommunikationstechnik besitzen ein überaus breites Anwendungsfeld. Von großen Teilen des bestehenden Telekommunikationsnetzes über Multimediaübertragung im Automobil bis hin zur Datenübertragung im Büro- und im Heimbereich. Optische Datenübertragung bietet hohe Übertragungskapazität, ist wenig empfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen und bietet gleichzeitig elektrische Isolierung zwischen Sender und Empfänger. Auch sind optische Fasern, insbesondere Kunststofffasern, billiger und wesentlich leichter als Kupferkabel mit gleicher Kapazität und decken zudem einen größeren Entfernungsbereich ab.Applications of the optical technologies of communication technology have a very broad field of application. From large parts of the existing telecommunications network via multimedia transmission in the automobile to data transmission in the office and home area. Optical data transmission provides high transmission capacity, is less susceptible to electromagnetic interference, and at the same time provides electrical isolation between transmitter and receiver. Also, optical fibers, especially plastic fibers, are cheaper and much lighter than copper cables of the same capacity and also cover a wider range of distances.
Die Mitte der 90er Jahre aufgekommene Wellenlängenmultiplex-Technik (Wavelength Division Multiplex, WDM) erlaubte es, die Übertragungskapazität der damals hauptsächlich verwendeten Glasfasern deutlich zu steigern. Mit diesem Verfahren werden die einzelnen zu übertragenden Daten nicht mehr in einer zeitlichen Anordnung hintereinander auf dem Fasermedium übertragen, sondern gleichzeitig auf dem Lichtwellenleiter geführt. Derzeit wird daran gearbeitet, die im optischen Fernbereich (Wellenlänge λ = 1,3...1,7 μm) erfolgreiche WDM-Technik in den Bereich der Nahbereichsnetze mit Übertragungslängen unter 2000 m einzuführen.Wavelength Division Multiplexing (WDM), which emerged in the mid-1990s, made it possible to significantly increase the transmission capacity of the then mainly used optical fibers. With this method, the individual data to be transmitted are no longer transmitted in a temporal arrangement one behind the other on the fiber medium, but at the same time guided on the optical waveguide. Work is currently underway to introduce the successful WDM technology in the long-distance optical range (wavelength λ = 1.3 ... 1.7 μm) into the area of short-range networks with transmission lengths below 2000 m.
Hier arbeitet man mit Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich und benutzt als Übertragungsmedium Polymerfasern (POF), da in dieser Anwendungsebene die Bauteile möglichst kostengünstig für den Endanwender hergestellt werden müssen.Here you work with light in the visible wavelength range and uses as a transmission medium polymer fibers (POF), as in this application level, the components must be produced as cost-effectively as possible for the end user.
Besondere Bedeutung erhält der Bereich der mobilen Multimedia-Anwendungen. Neben der höheren Datenrate und der damit verbesserten Integration multimedialer Anwendungen in Bussen oder Automobilen werden zudem erhebliche Gewichtsreduzierungen des Kabelbaums zu erwarten sein.Of particular importance is the field of mobile multimedia applications. In addition to the higher data rate and the resulting improved integration of multimedia applications in buses or automobiles, considerable weight reductions of the wiring harness will be expected.
Um zu einem komplexen optischen Datenübertragungssystem unter Berücksichtigung der vorgenannten Aspekte zu kommen, müssen mehrere Einzelaufgaben gelöst werden. Hierzu gehört unter anderem die Aufspaltung wellenlängencodierter Lichtsignale in die ursprünglichen Einzelsignale.In order to come to a complex optical data transmission system taking into account the aforementioned aspects, several individual tasks must be solved. This includes, among other things, the splitting of wavelength-coded light signals into the original individual signals.
Optische Wellenlängenaufspaltung im sichtbaren Bereich des optischen Spektrums wurde bisher in Einzelbauweise genutzt durch die Verwendung von Dispersionsprismen, Beugungs-, Transmissions- oder Reflexionsgittern.Optical wavelength splitting in the visible range of the optical spectrum has hitherto been used in individual construction by the use of dispersion prisms, diffraction, transmission or reflection gratings.
Neben solchen allgemein bekannten Einzelbausteinen, die zumeist in großen Spektrometeraufbauten realisiert sind, existiert z. B. eine Lösung des Fraunhofer Instituts IIS in Erlangen: In der Patentanmeldung
Andere Lösungen für optische Demultiplexer sind aus
Eine Vereinfachung der Herstellung von Modulen der optischen Datentechnik im Sinne kostengünstigerer Massenfertigung wird durch die Anwendung der Spritzgusstechnik erreicht. Hier existieren aus den Lösungen der
Die wichtigsten Nachteile des bekannten Standes der Technik, für die eine Zusammenfassung in Daum et al: ”POF Optische Polymerfasern für die Datenkommunikation”, Springer-Verlag, 2001, vorliegt, bestehen in der Baugröße und in der aufwändigen Herstellungsweise, die nicht für eine konsequente Massenproduktion wirklich kostengünstiger Module geeignet ist.The main disadvantages of the known state of the art, for which a summary in Daum et al: "POF optical polymer fibers for data communication", Springer-Verlag, 2001, is present, consist in the size and in the complex manufacturing method, not for a consistent Mass production is really less expensive modules suitable.
Die Aufgabe der Erfindungen ist es daher, einen kostengünstig herzustellenden Demultiplex-Empfänger für Polymerfaserübertragung zu entwickeln, der ohne Einbußen an Übertragungs- und Signalverarbeitungsqualität die einfache und kostenminimierte Gestaltung komplexer optischer Übertragungssysteme gestattet. Außerdem soll ein Herstellungsverfahren zur einfachten und kostengünstigen Herstellung optischer Module gemäß den Sachansprüchen gefunden werden.The object of the invention is therefore to develop a cost-effective demultiplexing receiver for polymer fiber transmission, which allows the simple and cost-minimized design of complex optical transmission systems without sacrificing transmission and signal processing quality. In addition, a manufacturing method for the simple and cost-effective production of optical modules according to the claims should be found.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Gestaltung eines Demultiplex-Empfänger für Polymerfaserübertragung gemäß den Merkmalen des Hauptanordnungsanspruches sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Demultiplex-Empfänger für Polymerfaserübertragung nach den Merkmalen des Verfahrensanspruches, wobei in Unteransprüchen zum Hauptanordnungsanspruch weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Demultiplex-Empfänger für Polymerfaserübertragung beansprucht werden.These objects are achieved by the design of a demultiplexing receiver for polymer fiber transmission according to the features of the main assembly claim and by a method for producing a demultiplexing receiver for polymer fiber transmission according to the features of the method claim, wherein in subclaims to the main assembly claim further, particularly advantageous embodiments of the demultiplexing according to the invention Receivers are claimed for polymer fiber transfer.
Das Wesen der Anordnungs-Erfindung liegt in der überraschend einfachen und vorteilhaften Kombination der an sich bekannten Strahlungsdispersion durch ein Prisma, der Signalauswertung durch fotoelektronische Elemente am Ausgang des erfindungsgemäßen Demultiplex-Empfängers für Polymerfaserübertragung, der erfindungsgemäß neu vorgesehenen passiven oder Selbstjustage der in den Demultiplex-Empfänger für Polymerfaserübertragung eingehenden Polymerfasern und der erfindungsgemäß konsequent angewandten Anordnung aller Teilelemente in einen Grundkörper als Basisaufnahme.The essence of the arrangement invention lies in the surprisingly simple and advantageous combination of the radiation dispersion known per se by a prism, the signal evaluation by photoelectronic elements at the output of the demultiplex receiver according to the invention for polymer fiber transmission, according to the invention newly provided passive or self-adjustment of the demultiplexed Receiver for polymer fiber transmission incoming polymer fibers and the invention consistently applied arrangement of all sub-elements in a base body as a base recording.
Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Demultiplex-Empfängers für Polymerfaserübertragung zeigt sich in der äußerst vorteilhaften zweifachen Anwendung der Spritzgusstechnik in den Verfahrensschritten zur Herstellung des Grundkörpers des Demultiplex-Empfängers für Polymerfaserübertragung sowie der nachfolgenden Einlagerung wesentlicher Elemente des Demultiplex-Empfängers für Polymerfaserübertragung ebenfalls durch Spritzgusstechnik.The essence of the process according to the invention for the preparation of the demultiplexing receiver for polymer fiber transfer is also reflected in the extremely advantageous dual use of the injection molding technique in the process steps for the preparation of the body of the demultiplexing receiver for polymer fiber transfer and the subsequent incorporation of essential elements of the demultiplexing receiver for polymer fiber transfer injection molding technology.
Die Erfindungen werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, in dem sowohl die erfindungsgemäßen Anordnungsmerkmale des Demultiplex-Empfängers für Polymerfaserübertragung als auch die Verfahrensschritte zu seiner Herstellung verdeutlich werden.The inventions are explained in more detail below using an exemplary embodiment in which both the arrangement features according to the invention of the demultiplex receiver for polymer fiber transmission and the method steps for its production are made clear.
Dabei zeigt die zugehörige Zeichnung eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Demultiplex-Empfängers für Polymerfaserübertragung.The accompanying drawing shows a schematic diagram of the demultiplexing receiver according to the invention for polymer fiber transmission.
Gemäß Zeichnung weist ein erfindungsgemäßer Demultiplex-Empfänger für Polymerfaserübertragung die Bestandteile Grundkörper
Der Grundkörper
Der genannte Grundkörper
Nach Durchlaufen des Prismas
Gemäß der Verfahrenserfindung erfolgt die Herstellung des Demultiplex-Empfängers für Polymerfaserübertragung in Spritzgusstechnik. Im ersten Verfahrensschritt wird der Grundkörper mit der Aussparung
Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Realisierung des Demultiplex-Empfängers für Polymerfaserübertragung stellt nur eine von mehreren möglichen dar – die gewählte Anordnung des Ausführungsbeispiels ist als eine vorteilhafte Ausgestaltung für die Erfindung zu verstehen.The implementation described in the embodiment of the demultiplexing receiver for polymer fiber transmission is only one of several possible - the selected arrangement of the embodiment is to be understood as an advantageous embodiment of the invention.
So können z. B. mehr als eine Polymerfaser
Als besondere Vorteile der Erfindung können gelten:
Die beschriebene Herstellung des Demultiplex-Empfängers für Polymerfaserübertragung gestattet eine kostengünstige Massenfertigung dieses wichtigen Bestandteils komplexer optischer Datenübertragungssysteme und legt damit eine Grundlage für deren massenhafte und kostenminimierte Einführung in breit gefächerten Anwendungsgebieten wie der Datenkommunikation in Unternehmen, Wohngebäuden und Fahrzeugen sowie in Maschinen und Anlagen der Investitionsgüterindustrie.As special advantages of the invention can apply:
The described fabrication of the demultiplexed polymer fiber transmission receiver allows for cost-effective mass production of this important component of complex optical communication systems, laying the groundwork for their mass and cost-minimized adoption in a wide variety of applications such as enterprise, residential and automotive data communications, as well as capital goods industries ,
Mit dem vorliegenden integriert-optischen Demultiplexer-Empfänger lassen sich optische Fasern mit hoher numerischer Apertur bei geringer Dämpfung und hoher Nebensprechdämpfung als Übertragungsmedium einsetzen. Die damit in den vorgenannten Anwendungsgebieten massiv einsetzbaren Polymerfasern tragen wiederum zur Kostensenkung und Gewichtseinsparung bei den Übertragungssystemen bei.With the present integrated-optical demultiplexer receiver optical fibers with high numerical aperture can be used with low attenuation and high crosstalk attenuation as a transmission medium. The polymer fibers which can be massively used in the abovementioned fields of application in turn contribute to cost reduction and weight savings in the transmission systems.
Die Polymerfaser-Empfänger-Kopplung des erfindungsgemäßen Demultiplex-Empfängers für Polymerfaserübertragung kann durch die integriert-optische Herstellungsweise justagefrei vollautomatisch erfolgen und ersetzt bisherige aufwändige Justageverfahren. Die Justagegenauigkeit durch die im Spritzgussverfahren hergestellte Faserführung ermöglicht eine Faserausrichtung im Bereich besser 10 μm und besser 1°.The polymer-fiber-receiver coupling of the demultiplex receiver according to the invention for polymer fiber transmission can be done fully automatic by the integrated-optical production without adjustment and replaces previous expensive adjustment procedures. The alignment accuracy through the fiber guide produced by injection molding allows a fiber orientation in the range better 10 microns and better 1 °.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Grundkörperbody
- 22
- Aussparungrecess
- 33
- Faserführungfiber guide
- 44
- Polymerfaserpolymer fiber
- 55
- Linselens
- 66
- Prismaprism
- 77
- Foto-EmpfängerarrayPhoto receiver array
- 88th
- Eingangsstrahlinput beam
- 99
- Teilstrahlpartial beam
- 1010
- Teilstrahlpartial beam
- 1111
- Teilstrahlpartial beam
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20111008 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |