SE510049C2 - Anordning för att ansluta minst en vågledare till en optisk sändare eller mottagare - Google Patents

Description

510 049 2 vågledaranslutningar. Med utgångspunkt från en kiselplatta i vilken har etsats spår, vilkas tvärsnittsform har dimensionerats för i spåren ilagda vågledare såsom optofibrer, tillverkas först en avbildning av kiselplattan exempelvis genom att en avbildning görs med nickelplåtering av kiselplattan. Avbildningen får sedan tjäna som modell för framställning av en plastkopia av kiselplattan. Med denna tillverkningsteknik kan fås mycket stor noggrannhet hos spåren och för däri sedan ilagda vågledare såsom optofibrer. Vidare kan ges stor frihet i utformningen av spåren med denna teknik, vilket innebär att även avgrenade spår kan göras för avdelade fibrer. Vågledaranslutningen kan sedan med en vågledare såsom en optofiber tillsammans med en sändare eller mottagare användas för ljusöverföring. . 1 1 .V . förenklat i ett sidan en Figur 1 visar tvärsnitt från vågledaranslutning enligt uppfinningen med en optofiber.

Figur 2 visar från ovan hur spår och optofibrer kan vara anordnade i en vågledaranslutning enligt uppfinningen.

Figur 3 A och B visar förenklat tvärsnitt av ett kopplingsdon för vågledaranslutningar med lock enligt uppfinningen med olika spårform.

Figur 4 visar ett förgreningsmönster för en vågledaranslutning enligt uppfinningen.

Detalierad beskrivning av utföringsexempel För att åskådliggöra uppfinningens speciella särdrag beskrives först hur en fiberoptisk mottagarmodul enligt uppfinningen kan tillverkas, där själva bäraren kan tillverkas av plast med hög 10 15 20 25 30 w UW ...x CD CÖ .VX \O precision med en upplinjeringsstruktur för exempelvis MM/SM- skarvning av optofibrer. Med hjälp av replikering kan làgkostnadsoptiska komponenter tillverkas av plastmaterial.

Nästan alla former som är tekniskt möjliga att tillverka på kisel kan replikeras till plast. Eftersom replikering i sig ej är ett kostsamt förfarande finns det ett ekonomiskt utrymme för att använda en avancerad tillverknings-, process- och testutrustning vid tillverkning av verktyg, exempelvis mikromekanik i kisel, gnistbearbetning, LIGA-teknik, elektronstràle-litografi m.m.

Replikerade komponenter i polymera material kan här användas som bärare för halvledarkomponenter såsom detektorer och för positionering av optiska fibrer. Replikering i polymera material är en lágkostnadsteknik, som kan få stor betydelse vid byggsätt och kapsling med inriktning pà, exempelvis "Data Comm".

Till skillnad fràn kisel har plast goda dielektriska egenskaper.

Plasten kan vara transparent, vilket kan vara fördelaktigt vid integrerat optiska tillämpningar. En användning av plast är ej så dyrbar i jämförelse med en kiselanvändning. Med replikering av ovannämnda komponenter kan även goda optiska, elektriska och mekaniska egenskaper kombineras.

Med replikerade polymera substrat 1 kan byggas fiberoptiska sändar/mottagarmoduler med en upplinjeringsstruktur som fiberlinjeringsspàr 2, optofibrer 3 och halvledarkomponenter 4 såsom PIN-dioder, LED, lasrar, VCSEL, förstärkare, drivelektronik, IC-kretsar, minnen rnnn, se figz l och 2. Det polymera substratet kan vara anordnat som ett optiskt bakplan innehållande interna och externa fiberförbindningar. Substratet 10 lS 20 25 30 510 049 kan även vara försett med en deponerad oxid, skydda nitrid eller annat lämpligt material för att plasten från kemika1ier_ Substratet kan även vara försett med elektriska ledare 5, vilka kan vara av mönstrad metall exempelvis för vidare anslntning av chip. Optofibrerna 3' för ljusöverföring mellan olika anslutningar kan limmas fast liksom komponenterna med exempelvis elektriskt ledande lim 6 pà substratet 1. För förbindning kan komponenterna även lödas fast exempelvis med eutektiskt Pb/Sn.

Med en spegel 7 i slutet av ett fiberlinjeringsspår 8, som har erhållits genom exempelvis metallisering av substratytan 1, kan ljus speglas upp mot en detektoryta 8 eller omvänt från en ytemitterande komponent in i fibern. Den ovannämnda spegeln 7 kan företrädesvis ha en 4S° lutning mot ytan i substratet.

Vidare kan sändar- och mottagarkomponenter vara anordnade i arrayer såsom i en rad om exempelvis åtta på en och samma enhet.

För att förhindra påverkan mellan fibrer i fiberlinjeringsspåren anordnas spåren på lämpligt avstånd exempelvis väljes en pitch på 0,250 mm.

De aktiva komponterna kan som skarv/kopplingsdon skyddas av en polymer, en silikonelastomer eller skyddas av ett pålimmat eller fastsvetsat lock 9 med plats för eller hàlrum för komponenterna.

Locket till ett kopplingsdon såsom visat i tvärsnitt i figurerna 3A och B kan utöver skyddsfunktionen även fixera och hålla fast fibrerna 3 pà substratet 1. För kylning av varma elektronikchip kan substratet 1 innehålla minst en kanal 10 för cirkulerande kylvätska. Substratet kan även förses med ett urtag eller ett hål 11, vilket fylls med pläterad metall för förbättrad kylning.

För anslutning till ett MT-don kan substratet ha hål 12 för styrpinnar. 10 15 20 25 30 510 049 Locket 9 till vágledaranslutningen kan fästas till substratet 1 med ultraljudsvetsning 13 eller limmas fast före eller efter det att optofibrerna förts in och inriktats. Vid limning bör limmet ha ett brytningsindex som passar övrig utrustning.

Vid tillverkning av en vágledaranslutning med masker etsas först en upplinjeringsstruktur med V-spår i en kiselskiva exempelvis genom vàtetsning i 70° KOH, där V-spàrens geometri har dimensionerats för att passa en däri ilagd vágledare såsom en optofiber. En kopia av den strukturerade kiselskivan skapas genom elektroplätering exempelvis av nickel, varvid den bildade nickelrepliken sedan används som formrum vid den efterföljande och varmpräglingen av ett plastmaterial (PMMA). formsprutningen exempelvis polykarbonat (PC) eller polymetylmetakrylat Det därvid àstadkomna varmpräglade substratet kommer att ha samma form som den ursprungliga kiselskivan.

Polykarbonatsubstrat med en diameter på 80 mm har kunnat replikeras från kiseletsade mikrostrukturer med god avbildning och med cykeltider pà mindre an 20 sekunder.

Genom sputtring av 500 Å Tiw och 2000 Å Au metalliseras sedan ytan på. polykarbonatet, varvid unetallen kan fungera både som elektrisk ledare, kylare och som spegel. Genom att såga ett grunt spår i polykarbonatet/chipset kan två separata kontakter per "chip" skapas.

Optiska multimodfibrer 3 av kvarts limmas sedan fast 6 i de i det s.k. chipet bildade V-spåren 2, så att deras ändarligger framför den lutande spegeln, vilken kan i sig reflektera ljus från fibern upp mot en komponentyta. 10 15 20 25 30 510 049 Alternativt skulle mikrobearbetade kiselsubstrat kunna användas som insatser direkt i en formspruta, vilket innebär fördelaktigt en kort tillverkningskedja. Nackdelarna är dock bl.a. problem med spruckna kiselformrum och att tillverkningsprocessen oftast kan ha varit svår att trimma in med ofullständig avbildning som resultat. Den största nackdelen är dock att kiselstrukturen för att fungera som formrum måste bestå av negativet till det som skall formsprutas, vilket innebär processtekniska svårigheter och/eller konstruktionsmässiga begränsningar.

Förfarandet att tillverka vågledaranslutningar enligt upp- finningen har vissa likheter med Compact Disc/CD-tillverkning, vid vilken en skiva kan formsprutas på mindre än 5 sekunder och kan innehålla information i form av små gropar med dimensioner under en mikrometer. Djupa v-spår har vid tidigare försök kunnat spräcka kiselskivor med en standardtjocklek på 500 um.

Ytterligare en modifiering skulle kunna vara att skärma av det litografiska mönstret i en kiselskivas periferi. I annat fall skulle plasten kunna skapas höga punktbelastningar, när extruderas ut i formrummet i mikrostrukturen. Vid formsprutning av polymera substrat med kiselskivor som formrum kan däremot formsprutor användas av konventionell typ eller kan användas formsprutor avsedda för CD-tillverkning.

Alternativt skulle istället för att optofibrer, grenade som ogrenade, iläggs i spåren i substratet ett lämpligt plastmaterial 17 kunna placeras mellan substratet 1 och locket 9 efter skulle såsom visas i figur 3B, vilket plastmaterial sammanpressning av locket mot substratet väsentligen vilka spår kan ha v-form eller del fylla ut spåren i substratet, annan godtycklig form. Vid pressförfarandet kan en 10 *fördelade plasten eller den avgrenade optofibern 16 kan 7 A 5101049 ljusledande plast även hamna mellan substratets och lockets plana ytor, men om den största delen av det ljusledande plastmaterialet 17 kommer att hamna i vågledarspàren säkerställs en fungerande ljusledarfunktion.

I Figur 4 visas en del av ett substrat 1 med ett spår 2, som har avgrenats till två spår 14 och 15, vilket skulle kunna vara tillämpligt i vissa fall, varvid de olika delarna av den vara anordnade att via en spegel överföra ljusenergi till eller från mottagare eller sändare.

Claims (1)

1. 0 15 20 510 049 S PATENTKRAV Anordning för att ansluta minst en vàgledare till en optisk sändare eller mottagare innefattande en upplinjeringsstruktur av replikerad plast med minst ett spår för en vàgledare och/eller minst ett mönster av spår för en avgrenad vàgledare, där upplinjeringsstrukturen kan vara försedd med medel för överföring av ljus från den optiska sändaren till vågledaren eller från vågledaren till den optiska mottagaren och vara anordnad att uppbära den optiska sändaren/mottagaren exempelvis med ett lock eller liknande, där locket kan skydda, fixera och fasthàlla vågledaren i upplinjeringsstrukturen och uppbära den optiska sändaren/mottagaren, kännetecknad av att minst ett medel för kylning är anordnat i upplinjeringsstrukturen (1). Anordning enligt patentkrav l, kännetecknad av att medlet för kylning är en kanal (10) för en cirkulerande kylvätska. Anordning enligt patentkrav l, kännetecknad av att medlet för kylning är ett urtag eller ett hål (ll) fyllt med metall.