DE4307986A1

DE4307986A1 - Optical transmission device

Info

Publication number: DE4307986A1
Application number: DE19934307986
Authority: DE
Inventors: Dirk Sandbaumhueter; Juergen Roeckle
Original assignee: Hirschmann Richard Co GmbH
Current assignee: Hirschmann Richard Co GmbH
Priority date: 1993-03-13
Filing date: 1993-03-13
Publication date: 1994-09-15

Abstract

In an optical transmission device having a transmitter (1) and a housing (3, 8) receiving the transmitter (1), a defined light efficiency yield (luminous efficiency) for preventing the eye from being endangered in the case of a fault results from providing at least one attenuation element (6, 12) in the beam path between a light outlet surface of the transmitter (1) and a light outlet opening of the housing (3, 8). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Sendevorrichtung mit einem Sender und einem den Sender aufnehmenden Gehäuse.The invention relates to an optical transmission device a transmitter and a housing receiving the transmitter.

Optische Sendevorrichtungen dieser Art, beispielsweise Steckermodule für Halbleiter- oder Laserdioden, werden in vielfältigen Formen beispielsweise von der Firma Philips angeboten und sind zum Beispiel in der DE-C-37 05 408, der EP-A-0 441 403 oder der auf dieselben Erfinder wie der vorliegende Patentgegenstand zurückgehende DE-A-40 41 279 beschrieben. Derartige optische Sendevorrichtungen insbesondere in Steckermodul-Bauweise haben jedoch den Nachteil, daß die vom Sender, beispielsweise einer Laserdiode abstrahlbare, maximale Leistung nicht ausgenutzt werden kann, da die Bedingungen für die inter nationalen Laserschutzklassen etwa nach der DIN-Norm 0888 nicht erfüllt werden können. Nach diesen auch internatio nal angewendeten Normen muß immer sichergestellt sein, daß eine Gefährdung des Auges auch dann nicht auftreten kann, wenn im Fehlerfalle, etwa bei Zerstörung eines Ge häuses oder bei einem Fehlverhalten der Laserleistungs regelung der Laserstrahl - insbesondere auch bei nicht sichtbarem Licht - auf das Auge fällt. Die optische Lei stung des Senders muß daher entsprechend diesen Richtli nien auf einen dem Auge noch nicht schädlichen, maximalen Wert beschränkt werden, so daß die eigentliche, vom Sen der mögliche Leistung nicht übertragen werden kann.Optical transmission devices of this type, for example plug modules for semiconductor or laser diodes, are offered in various forms, for example by the company Philips, and are described, for example, in DE-C-37 05 408, EP-A-0 441 403 or by the same inventors as DE-A-40 41 279 going back to the present patent subject described. However, such optical transmission devices, in particular in the form of a plug module, have the disadvantage that the maximum power which can be emitted by the transmitter, for example a laser diode, cannot be used, since the conditions for the international laser protection classes, for example according to DIN standard 0888, cannot be met. According to these standards, which are also applied internationally, it must always be ensured that there is no danger to the eye even if, in the event of a fault, such as the destruction of a housing or a malfunction of the laser power control, the laser beam - especially in the case of invisible light - catches the eye. The optical performance of the transmitter must therefore be limited in accordance with these guidelines to a maximum value that is not yet harmful to the eye, so that the actual power that can be transmitted from the transmitter cannot be transmitted.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine op tische Sendevorrichtung zu schaffen, die mit großer Lichtleistung betrieben werden kann und dennoch die Si cherheitsbedingungen zum Schutz der Augen erfüllt. The invention is therefore based on the object of an op table to create a device with great Light output can be operated and still the Si safety conditions to protect the eyes are fulfilled.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Dämpfungselement im Strahlengang zwischen einer Licht austrittsfläche des Senders und einer Lichtaustritts öffnung des Gehäuses gelöst. Durch das erfindungsgemäße Merkmal wird sichergestellt, daß trotz einer maximalen vom Sender bereitgestellten Lichtleistung und dessen Ein kopplung etwa in einen Lichtwellenleiter eine Gefährdung des Auges im Fehlerfall ausgeschlossen ist.The object is achieved by a Damping element in the beam path between a light exit surface of the transmitter and a light exit opening of the housing released. By the invention Feature ensures that despite a maximum light output provided by the transmitter and its on coupling into an optical fiber, for example of the eye in the event of an error.

Vorzugsweise wird das Dämpfungselement auf wenigstens einem im Strahlengang angeordneten Träger aufgebracht. Dazu bieten sich insbesondere bereits vorhandene Träger, beispielsweise Linsen, an, die in derartigen Sendevor richtungen, beispielsweise in Laserdioden-Steckermodulen ohnehin vorhanden sind. Die Dämpfungselemente können da her auf, vor, hinter oder zwischen den Linsen angeordnet sein.Preferably, the damping element is at least applied to a carrier arranged in the beam path. For this there are in particular already existing carriers, lenses, for example, which are used in such transmissions directions, for example in laser diode plug modules are present anyway. The damping elements can arranged on, in front of, behind or between the lenses his.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die ohnehin vorhandene Lin se das Dämpfungselement bildet. In diesem Falle kann die Linse entsprechend den Dämpfungserfordernissen ausgebil det sein.It is also advantageous if the existing Lin se forms the damping element. In this case, the Lens designed according to the damping requirements det be.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Blende als Dämp fungselement vorgesehen ist.It when an aperture as a damper is particularly advantageous tion element is provided.

Das Dämpfungselement kann eine auf einem Träger aufgedampfte Schicht aber auch ein sonstiges Element sein. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement ein beugendes Element. Es ist jedoch auch möglich, daß das Dämpfungs element absorbierend oder reflektierend ist.The damping element can be on a carrier evaporated layer but also another element his. The damping element is preferably a diffractive element Element. However, it is also possible that the damping element is absorbent or reflective.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfin dung, gemäß der der Dämpfungsgrad von der Lichtintensität - analog einem von der Intensität des ultravioletten Lichtes abhängigen Verdunklung eines Sonnenbrillenglases - abhängig ist.An embodiment of the invention is particularly advantageous according to which the degree of attenuation from the light intensity - analog one of the intensity of the ultraviolet Light dependent darkening of a sunglasses lens - is dependent.

Das Dämpfungselement ist vorzugsweise im Strahlengang la gefest angeordnet. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es sehr vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement aus einem photosensitiven Material besteht oder ein solches Material aufweist. Ein solches Material kann daher gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung dazu verwendet werden, daß eine Selbstzentrierung des Dämpfungselements durch Belichtung des photosentiven Materials mit dem vom Sender austretenden Licht erfolgt.The damping element is preferably in the beam path la firmly arranged. Especially in this context it is very advantageous if the damping element is made of a photosensitive material or such Has material. Such a material can therefore according to an embodiment of the invention can be used that self-centering of the damping element by Exposure of the photosentive material with that from the transmitter emerging light occurs.

Anwendungsbedingt ist es jedoch auch vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement in seiner Lage veränderbar ist. Vor zugsweise ist das Dämpfungselement in diesem Falle im Strahlengang eintauchbar und/oder aus ihm entfernbar. Dies ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch durchführbar, daß das Dämpfungsele ment an einem radial zum Strahlengang ein- oder aus schraubbaren Stift befestigt ist. Wie bereits erwähnt wurde, ist die erfindungsgemäße optische Sendevorrichtung insbesondere auch als Laserdioden-Steckermodul für den Anschluß an einen Lichtwellenleiter ausgebildet. Dabei ist das Dämpfungselement im Steckermodul vorzugsweise so angeordnet, daß die Stirnfläche des angeschlossenen bzw. eingesteckten Lichtwellenleiters mit dem Dämpfungselement und/oder dem das Dämpfungselement aufweisenden Träger in Berührung steht. Durch den Kontakt der Lichtwellenleiter- Stirnfläche mit dem Dämpfungselement wird die Rückreflexion an der Lichtwellenleiter-Stirnfläche erheblich verringert. Diese Ausführungsform hat weiterhin den Vorteil, daß der Abstand zwischen einem abbildenden System, beispielsweise einer Linse und der Lichtwellenleiter-Stirnfläche festgelegt und definiert ist. Dadurch ist ein sonst erforderlicher Abstandhalter entbehrlich.Depending on the application, however, it is also advantageous if the position of the damping element can be changed. Before preferably the damping element is in this case in Beam path submersible and / or removable from it. This is according to a further preferred embodiment the invention feasible in that the damping element on or off radially to the beam path screwable pin is attached. As already mentioned was the optical transmission device according to the invention especially as a laser diode plug module for the Connected to an optical fiber. Here the damping element in the plug module is preferably so arranged that the end face of the connected or inserted optical fiber with the damping element and / or the carrier having the damping element in Touch. Through the contact of the fiber optic The end face with the damping element is the Back reflection on the fiber optic face significantly reduced. This embodiment also has the advantage that the distance between an imaging System, for example a lens and the Optical fiber end face defined and defined is. This is an otherwise required spacer dispensable.

Die Erfindung sowie weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile wird bzw. werden an Hand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen nachfolgend erläutert. Es zeigen:The invention as well as further features, configurations and Advantages will be based on execution examples with reference to schematic drawings explained below. Show it:

Fig. 1 eine Ausführungsform der optischen Sendevorrich tung mit einer Blende als Dämpfungselement, Fig. 1 shows an embodiment of the optical Sendevorrich processing with a diaphragm as a damping element,

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Sendevorrichtung mit einem zusätzlichen Dämpfungselement, Fig. 2, the transmitting apparatus shown in FIG. 1 with an additional damping element,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Sendevorrichtung mit einer als Dämpfungselement wirkenden Blende, Fig. 3 shows a further embodiment of the transmission device with a damping element acting as a diaphragm,

Fig. 4 die in Fig. 3 dargestellte Sendevorrichtung mit einem zusätzlich auf der Blende angeordneten Dämpfungselement, Fig. 4 shows the. Transmitting apparatus shown 3 with an additionally arranged on the diaphragm damper member in Fig

Fig. 5 eine Sendevorrichtung mit einem Dämpfungselement ohne Blende, Fig. 5 shows a transmission device with a damping element without aperture,

Fig. 6 eine Sendevorrichtung mit einer anderen Anordnung des Dämpfungselements und Fig. 6 shows a transmission device with a different arrangement of the damping element and

Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt aus der in Fig. 6 dargestellten Sendevorrichtung, bei der das Dämp fungselement mit einer Vergütungsschicht ausgebildet ist und mit der Stirnfläche des eingesteckten Lichtwellenleiters in Berührung steht. Fig. 7 is an enlarged section of the transmission device shown in Fig. 6, in which the damping element is formed with a coating layer and is in contact with the end face of the inserted optical fiber.

An Hand der in den nachfolgenden Figuren dargestellten optischen Sendevorrichtungen werden unterschiedliche Aus führungsformen, Anordnungen und Ausgestaltungen des Dämp fungselements erläutert. Teile und Elemente, die sich in den jeweiligen Figuren wiederholen, sind jeweils mit den selben Bezugszeichen versehen und werden nicht wiederholt beschrieben oder erläutert. With the help of those shown in the following figures optical transmitters are different management forms, arrangements and configurations of the damper tion element explained. Parts and elements that are in repeat the respective figures, are each with the provided with the same reference numerals and will not be repeated described or explained.

Fig. 1 zeigt eine Sendevorrichtung, bei der eine Laser diode 1 in einer Bohrung 2 eines Sendergehäuses 3 einge setzt ist. In einer Strahlengangbohrung 4 des Senderge häuses 3 befindet sich eine Linse 5. An das Sendergehäuse schließt sich auf der der Laserdiode 1 abgewandten Seite eine Blende 6 an, die eine Strahlengangbohrung 7 auf weist, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Strahlengangbohrung 4 des Sendergehäuses 3 ist. An der dem Sendergehäuse 3 abgewandten Seite der Blende 6 ist ein Steckerelement 8 mit einer Strahlengangbohrung 9 an geordnet, in der sich ebenfalls eine Sammellinse 10 be findet. In die Steckerbohrung 11 des Steckerelements 8 ist ein (in den Fig. 1 bis 5 nicht dargestellter) Lichtwellenleiter-Stecker einsteckbar. Das Dämpfungselement wird bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch die Blende 6 gebildet, die nur einem Teil des von der Laserdiode 1 abgestrahlten Lichts durchläßt und daher auch die Laserstrahlleistung so begrenzt, daß auch dann das Auge nicht gefährdet ist, wenn bei abstrahlender Senderdiode 1 der Lichtwellenleiter-Stecker nicht in der Steckerbohrung eingesteckt ist und das Laserlicht auf das Auge trifft. Fig. 1 shows a transmission device in which a laser diode 1 is inserted in a bore 2 of a transmitter housing 3 . In a beam path bore 4 of the Senderge housing 3 is a lens 5th On the side facing away from the laser diode 1, a diaphragm 6 adjoins the transmitter housing and has a beam path bore 7 , the diameter of which is smaller than the diameter of the beam path bore 4 of the transmitter housing 3 . On the side facing away from the transmitter housing 3 of the aperture 6 , a connector element 8 with an optical path bore 9 is arranged, in which there is also a converging lens 10 . An optical fiber connector (not shown in FIGS . 1 to 5) can be inserted into the connector bore 11 of the connector element 8 . The damping element is formed in the embodiment shown in Fig. 1 by the diaphragm 6 , which only allows part of the light emitted by the laser diode 1 and therefore also limits the laser beam power so that the eye is not at risk even when the transmitter diode emits 1 the fiber optic connector is not inserted in the connector hole and the laser light hits the eye.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Sendevorrichtung weist zusätzlich zu der in Fig. 1 dargestellten, und zuvor beschriebenen Sendevor richtung ein Dämpfungselement 12 auf, das die Strahlengangbohrung 7 der Blende 6 zur Laserdiode 1 hin abdeckt. Die Blende 6 dient dabei als Träger für das Dämpfungselement 12. Das Dämpfungselement 12 erhöht die Dämpfung zusätzlich zur Dämpfungswirkung der Blende 6.The embodiment of the OF INVENTION to the invention the transmission device shown in FIG. 2, in addition to the embodiment shown in Fig. 1, and Sendevor above-described direction, a damping element 12 that the diaphragm 6 covers the optical path hole 7 to the laser diode 1 side. The aperture 6 serves as a carrier for the damping element 12 . The damping element 12 increases the damping in addition to the damping effect of the diaphragm 6 .

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sendevor richtung, bei der die Linsen 5, 10 Kugellinsen und die Blende 13 für den Laserschutz nicht als Bauteil zwischen Sendergehäuse 3 und Steckerelement 8, sondern in der Strahlengangbohrung 9 des Steckerelements 8 zwischen der Linse 10 des Steckerelements 8 und dem Sendergehäuse 3 angeordnet ist. Fig. 3 shows a further embodiment of the Sendevor direction, in which the lenses 5 , 10 ball lenses and the aperture 13 for laser protection not as a component between the transmitter housing 3 and connector element 8 , but in the beam path bore 9 of the connector element 8 between the lens 10 of the connector element 8 and the transmitter housing 3 is arranged.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 3 lediglich dadurch, daß auf der der Laserdiode 1 zugewandten Seite der in der Strahlengang bohrung 9 des Steckerelements 8 angeordneten Blende 13 ein Dämpfungselement 14 analog zur Ausführungsform gemäß Fig. 2 vorgesehen ist.The embodiment according to FIG. 4 differs from that of FIG. 3 only in that a damping element 14 analogous to the embodiment according to FIG. 2 is provided on the side facing the laser diode 1 of the aperture 13 arranged in the beam path bore 9 of the plug element 8 .

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Sendevorrichtung dargestellt, bei der das Sendergehäuse 3 im wesentlichen mit der Laserdioden-Austrittsfläche abschließt, und das Sendergehäuse 3 daher keine Linse aufweist. In der Strah lengangbohrung 9 des Steckerelements 8 ist eine Kugellinse 10 vorgesehen. Zwischen der Laserdiode 1 und der Kugellinse 10 befindet sich ein Dämpfungselement 15, welches in die Strahlengangbohrung 9 des Steckerelements 8 eingesetzt ist.In Fig. 5, an embodiment of the transmission apparatus is shown, in which the transmitter housing 3 substantially flush with the laser diode exit surface, and the transmitter housing 3 therefore has no lens. In the beam lengangbohrung 9 of the connector element 8 , a ball lens 10 is provided. Between the laser diode 1 and the ball lens 10 there is a damping element 15 which is inserted into the beam path bore 9 of the plug element 8 .

Bei dieser Ausführungsform ist keine Blende und kein Trä ger für das Dämpfungselement vorgesehen. Vielmehr führt das Dämpfungselement 15 die gewünschte Dämpfung des La serlichtstrahls allein durch.In this embodiment, there is no aperture and no carrier for the damping element. Rather, the damping element 15 performs the desired damping of the laser light beam alone.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform einer opti schen Sendevorrichtung unterscheidet sich von dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß das Dämpfungselement 15 auf der der Laserdiode 1 abgewandten Seite der Linse 10 am austrittsseitigen Ende der Strah lengangbohrung 9 des Steckerelements 8 angeordnet ist.The embodiment of an optical transmission device shown in FIG. 6 differs from the embodiment shown in FIG. 5 in that the damping element 15 is arranged on the side of the lens 10 facing away from the laser diode 1 at the exit end of the beam hole 9 of the plug element 8 .

In Fig. 6 ist weiterhin ein Lichtwellenleiter-Stecker 16 im eingesteckten Zustand dargestellt, wobei eine am LWL- Steckerstift 16 ausgebildete Schulter 17 an der ausgangsseitigen Abschlußfläche des Steckerelements 8 anliegt. FIG. 6 also shows an optical waveguide plug 16 in the inserted state, a shoulder 17 formed on the fiber optic plug pin 16 abutting the end face of the plug element 8 on the output side.

In Fig. 7 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus der in Fig. 56 dargestellten Sendevorrichtung wiedergegeben. Das Dämp fungselement 15 weist dabei eine der Linse 10 zugewandte Vergütungsschicht 18 auf. Gemäß dieser Ausführungsform steht die Stirnfläche 19 des Lichtwellenleiter-Steckers 16 im eingesteckten Zustand in physikalischem Kontakt 19 mit dem Dämpfungselement 15. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird der Rückreflex an die Lichtwellen leiter-Stirnfläche verringert. Diese Ausführungsform ist auch oder zusätzlich dazu besonders gut geeignet, den Abstand zwischen Linse und Lichtwellenleiter festzulegen. Dadurch kann ein sonst gegebenenfalls erforderlicher Abstandhalter entfallen. FIG. 7 shows an enlarged detail from the transmission device shown in FIG. 56. The damping element 15 has a coating layer 18 facing the lens 10 . According to this embodiment, the end face 19 of the optical waveguide plug 16 is in physical contact 19 with the damping element 15 when plugged in. In this embodiment of the invention, the back reflection on the light waveguide end face is reduced. This embodiment is also or in addition particularly well suited to determining the distance between the lens and the optical waveguide. As a result, a spacer that may otherwise be required can be dispensed with.

Die Erfindung wurde an Hand bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen optischen Sendevorrichtung erläu tert. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Abwandlungen, Ausgestaltungen oder Modifikationen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanken verlassen wird. Die ein zelnen optischen Elemente und Flächen, wie die Austritts fläche der Laserdiode 1, die Fläche der Linsen 5, 10 oder die Flächen der Träger oder der Dämpfungselemente können in geeigneter Form vergütet sein, um Reflexionen zu ver hindern. Auch können in der Sendevorrichtung mehrere Blenden oder Dämpfungselemente vorgesehen sein.The invention has been explained using preferred embodiments of the optical transmission device according to the invention. However, numerous modifications, refinements or modifications are possible for the person skilled in the art without thereby departing from the inventive idea. The individual optical elements and surfaces, such as the exit surface of the laser diode 1 , the surface of the lenses 5 , 10 or the surfaces of the supports or the damping elements can be coated in a suitable form in order to prevent reflections. A plurality of diaphragms or damping elements can also be provided in the transmitting device.

Claims

1. Optical transmission device with a transmitter ( 1 ) and a housing ( 3 , 8 ) receiving the transmitter ( 1 ), characterized by at least one damping element ( 6 , 12 , 13 , 14 , 15 ) in the beam path between a light exit surface of the transmitter ( 1 ) and a light outlet opening of the housing ( 3 , 8 ).

2. Transmitting device according to claim 1, characterized in that the damping element ( 12 , 14, ) is brought up on a carrier arranged in the beam path.

3. Transmitting device according to claim 2, characterized in that the carrier is a lens ( 5 , 10 ).

4. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that a lens ( 5 , 10 ) forms the damping element.

5. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one damping element is an aperture ( 6 , 13 ).

6. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element ( 12 , 14 , 15 ) is a vapor-deposited layer.

7. Transmitting device according to one of the preceding An sayings, characterized in that the damping element is a diffractive element.

8. Transmitting device according to one of the preceding An sayings, characterized in that the damping element is light absorbing.

9. Transmitting device according to one of the preceding An sayings, characterized in that the damping element is light reflecting.

10. Transmitting device according to one of the preceding An sayings, characterized in that the damping degree depends on the light intensity.

11. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element ( 6 , 12 , 13 , 14 , 15 ) is arranged in a fixed position.

12. Transmitting device according to one of the preceding An sayings, characterized in that the damping element has a photosensitive material.

13. Transmitting device according to claim 12, characterized in that a self-centering of the damping element by exposure of the photosensitive mate rials with the light from the transmitter ( 1 ) it follows.

14. Transmitting device according to claim 1 to 10, 12 and 13, characterized in that the damping element in its position is changeable.

15. Transmitting device according to one of claims 1 to 10 and 12 to 14, characterized in that the damper tion element can be immersed in the beam path and / or is removable from it.

16. Transmitting device according to one of claims 1 to 10 and 12 to 15, characterized in that the damper tion element on or radially to the beam path unscrewable pin is attached.

17. Transmitting device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical transmitting device is a laser diode plug module for connection to an optical fiber plug ( 16 ).

18. Transmitting device according to claim 17, characterized in that the damping element is arranged in the plug module so that the end face ( 19 ) of the closed fiber optic connector ( 16 ) with the damping element ( 15 ) is in contact ( Fig. 7).