AT502050B1

AT502050B1 - Manufacturing method for light coupling device, involves placing waveguide layer on substrate so that orientation of main etching rate of inclination of wedge angle relates perpendicular to substrate surface

Info

Publication number: AT502050B1
Application number: AT2142006A
Authority: AT
Original assignee: Photeon Technologies Gmbh
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2007-01-15
Also published as: AT502050A4; DE102007002191B4; DE102007002191A1

Abstract

The method involves applying a mono-crystalline waveguide layer on a substrate and deformed by a lithography method for the adapter. The waveguide layer is placed on the substrate so that the orientation of the main etching rate of the inclination of the wedge angle relates perpendicular to the substrate surface. The waveguide layer is formed at the manifold with an etching removal in the orientation of the main etching rate. The waveguide layer has a crystal faces of single-crystal silicon.

Description

2 AT 502 050 B12 AT 502 050 B1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtkopplungseinrichtung zwischen einer Glasfaser und einem Lichtwellenleiter höheren Brechungsindexes als jener der Glasfaser mit einem sich keilförmig in seiner Höhe verjüngenden Übergangsstück zwischen der Glasfaser und dem Lichtwellenleiter, wobei eine einkristalline Wellenleiterschicht mit unter-5 schiedlichen Ätzeigenschaften in unterschiedlichen Kristallrichtungen in einer zumindest dem Kerndurchmesser der Glasfaser entsprechenden Dicke auf ein Substrat aufgebracht und durch ein Lithographieverfahren zum Übergangsstück verformt wird.The invention relates to a method for producing a light coupling device between a glass fiber and a light waveguide higher refractive index than that of the glass fiber with a wedge-shaped in height tapered transition piece between the glass fiber and the optical waveguide, wherein a monocrystalline waveguide layer with under-5 different etching properties in different crystal directions in a thickness corresponding at least to the core diameter of the glass fiber applied to a substrate and is deformed by a lithographic process to the transition piece.

Da Lichtwellenleiter für Monomoden einen beschränkten, vom optischen Brechungsindex des io Wellenleiterwerkstoffes abhängigen Querschnitt aufweisen, sind die erheblichen Querschnittsunterschiede zwischen Glasfasern und einem Lichtwellenleiter höheren Brechungsindexes mit Hilfe von Lichtkopplungseinrichtungen zu überbrücken, die eine möglichst verlustarme Übertragung der jeweiligen Grundmoden zwischen der Glasfaser und dem Lichtwellenleiter gewährleisten sollen. Zu diesem Zweck ist es bekannt (WO 03/001255 A2), ein keilförmiges Übergangs-15 stück aus einem Wellenleiterwerkstoff vorzusehen, das sich von der Stirnseite für den Glasfaseranschluß mit einer an den Kerndurchmesser der Glasfaser angepaßten Höhe allmählich auf eine der Dicke des Lichtwellenleiters mit dem höheren Brechungsindex entsprechenden Höhe verjüngt. Bei üblichen Kerndurchmessern der Glasfasern zwischen 5 und 10 pm und einer Höhe des Lichtwellenleiters kleiner als 300 nm, beispielsweise für Lichtwellenleiter aus einkristallinem 20 Silizium, ist die Herstellung der Übergangsstücke mit hohen Anforderungen an die eingesetzten Verfahren verknüpft, mit deren Hilfe das Übergangsstück entweder epitaktisch auf ein Substrat aufgebracht oder aus einer auf ein Substrat aufgetragenen Wellenleiterschicht durch eine Graustufenlithographie gefertigt wird. Das epitaktische Aufbringen einer keilförmigen Wellenleiterschicht aus Silizium ist nicht nur aufgrund des zusätzlich erforderlichen Hochtemperaturprozes-25 ses aufwendig, sondern auch wegen des vergleichsweise geringen Temperaturfensters für die selektive Abscheidung des Siliziums unter den geforderten Herstellungsgenauigkeiten schwierig handzuhaben. Dazu kommt, daß mit einer eine vermehrte Lichtstreuung bedingenden Oberflächenrauheit einer epitaktisch aufgewachsenen Schicht zu rechnen ist. Daran ändert sich im wesentlichen nichts, wenn zum Herstellen des Übergangsstückes zunächst ein Steg aus einer 30 auf ein Substrat aufgebrachten Oxidlage durch ein herkömmliches Lithographieverfahren geformt und aufgrund von Biegespannungen einseitig vom Substrat abgehoben wird, um den sich zwischen dem Substrat und dem Steg ergebenden Keilspalt zur Herstellung des Übergangsstückes mit Silizium epitaktisch aufzufüllen. 35 Im Gegensatz zu einem konventionellen Lithographieverfahren, bei dem zunächst mit Hilfe einer in der Mikroelektronik als Photoresist bezeichneten photoaktiven Polymerschicht eine Abdeckmaske für eine Werkstoffschicht erzeugt wird, bevor die Werkstoffschicht außerhalb der Abdeckmaske durchgehend über die Schichtdicke abgeätzt wird, wird bei der Graustufenlithographie ein auf eine Wellenleiterschicht aufgebrachte Photopolymerschicht mit Hilfe einer Mas-40 ke mit abgestufter Lichtdurchlässigkeit abgedeckt, so daß die unterschiedliche Bestrahlung der Photopolymerschicht nach einer entsprechenden Behandlung zu einem Verlauf der Dicke der Photopolymerschicht entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsrate führt. Damit ist eine dreidimensionale Profilierung der Oberfläche der Photopolymerschicht möglich, was beim nachfolgenden Ätzvorgang eine Übertragung der Oberflächenform der Photopolymerschicht auf die 45 Wellenleiterschicht im Verhältnis der Ätzraten der Photopolymerschicht und der Wellenleiterschicht erlaubt. Nachteilig bei einer solchen Graustufenlithographie ist einerseits die schwierige Abstufung der Beleuchtungsintensität zur Profilierung der Photopolymerschicht und anderseits die mit dem Ätzvorgang einhergehende Oberflächenrauheit, die aufgrund von Lichtstreuungen zu Leistungsverlusten führt. 50Since single-mode optical waveguides have a limited cross-section, dependent on the optical refractive index of the waveguide material, the considerable cross-sectional differences between optical fibers and a higher refractive index optical waveguide must be bridged by means of light coupling devices which ensure as low-loss transmission of the respective fundamental modes between the optical fiber and the optical waveguide should. For this purpose it is known (WO 03/001255 A2) to provide a wedge-shaped transition-15 pieces of a waveguide material, which gradually from the end face for the glass fiber connection with a matched to the core diameter of the glass fiber height to one of the thickness of the optical waveguide the height corresponding to the higher refractive index. In conventional core diameters of the glass fibers between 5 and 10 pm and a height of the optical waveguide smaller than 300 nm, for example for optical waveguides of single crystal 20 silicon, the production of the transition pieces is associated with high demands on the methods used, with the help of the transition piece either epitaxially a substrate is deposited or fabricated from a waveguide layer deposited on a substrate by grayscale lithography. The epitaxial deposition of a wedge-shaped waveguide layer of silicon is not only complicated due to the additionally required Hochtemperaturprozes-25 ses, but also difficult to handle due to the comparatively low temperature window for the selective deposition of silicon under the required manufacturing accuracy. In addition, surface roughness of an epitaxially grown layer, which causes increased light scattering, is to be expected. This essentially changes nothing if, for the production of the transition piece, first a web of an oxide layer applied to a substrate is formed by a conventional lithographic process and lifted off the substrate on one side due to bending stresses in order to form the wedge gap resulting between the substrate and the web Making the transition piece epitaxially fill with silicon. In contrast to a conventional lithographic process, in which a mask for a material layer is first produced by means of a photoactive polymer layer called photoresist in microelectronics, before the material layer outside the mask is continuously etched away over the layer thickness, gray-scale lithography is applied to a photoactive polymer layer Waveguide layer applied photopolymer layer covered by means of a Mas-40 ke with graded transmittance, so that the different irradiation of the photopolymer layer after a corresponding treatment leads to a profile of the thickness of the photopolymer layer corresponding to the respective illumination rate. Thus, a three-dimensional profiling of the surface of the photopolymer layer is possible, which allows in the subsequent etching process, a transfer of the surface shape of the photopolymer layer on the waveguide layer in proportion to the etching rates of the photopolymer layer and the waveguide layer. A disadvantage of such gray scale lithography is, on the one hand, the difficult gradation of the illumination intensity for profiling the photopolymer layer and, on the other hand, the surface roughness associated with the etching process, which leads to power losses due to light scattering. 50

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtkopplungseinrichtung zwischen einer Glasfaser und einem Lichtwellenleiter höheren Brechungsindexes als der Glasfaser der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß mit vergleichsweise einfachen Mitteln ein auch höheren Anforderungen genügendes Übergangsstück zwischen 55 der Glasfaser und dem Lichtwellenleiter gefertigt werden kann. 3 AT 502 050 B1The invention is therefore based on the object, a method for producing a light coupling device between a glass fiber and an optical waveguide higher refractive index than the glass fiber of the type described in such a way that with comparatively simple means an even higher requirements sufficient transition piece between 55 of the glass fiber and the optical waveguide can be made. 3 AT 502 050 B1

Die Erfindung löst die gestellte Aufgäbe dadurch, daß die Wellenleiterschicht so auf das Substrat aufgebracht wird, daß die Richtung der Hauptätzrate der Neigung des Keilwinkels bezüglich einer Normalen zur Substratoberfläche entspricht, und daß dann die Wellenleiterschicht mit einem Ätzabtrag in Richtung der Hauptätzrate zum Übergangsstück geformt wird. 5The invention solves this problem by applying the waveguide layer to the substrate such that the direction of the main etch rate corresponds to the inclination of the wedge angle with respect to a normal to the substrate surface and then shaping the waveguide layer into the transition piece with an etch away in the direction of the main etch rate , 5

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß einkristalline Wellenleiterschichten in unterschiedlichen Kristallrichtungen unterschiedliche Ätzraten aufweisen, so daß sich in Abhängigkeit von der Lage der Kristallgitter unter einem bestimmten Winkel geneigte Ätzflächen ergeben. Wird nun ein einkristalliner Werkstoff hinsichtlich der Ausrichtung seines Kristallgitters so auf ein io Substrat aufgebracht, daß die Richtung der Hauptätzrate unter einem bestimmten Winkel gegenüber dem Substrat verläuft, so kann dieser Werkstoff unter diesem Winkel abgeätzt werden. Dies bedeutet, daß bei einem Aufbringen der Wellenleiterschicht auf ein Substrat unter der Bedingung, daß die Neigung der Richtung der Hauptätzrate bezüglich einer Normalen zur Substratoberfläche dem angestrebten Keilwinkel des Übergangsstückes entspricht, das nachfol-15 gende Ätzen mit Hilfe eines Lithographieverfahrens eine sich unter diesem Keilwinkel verjüngende Wellenleiterschicht ergibt. Da die Richtung des Kristallgitters eines einkristallinen Wellenleiterwerkstoffes im allgemeinen bekannt ist bzw. bestimmt werden kann, braucht folglich die Wellenleiterschicht lediglich vor dem Aufbringen auf das Substrat in einem entsprechenden Winkel gegenüber dem Kristallgitter geschnitten zu werden, um in vorteilhafter Weise ein sich 20 keilförmig in seiner Höhe verjüngendes Übergangsstück zwischen der Glasfaser und dem Lichtwellenleiter durch ein von der Kristallorientierung abhängiges Ätzverfahren zu erhalten. Für das Schneiden der Wellenleiterschicht unter einem vorgegebenen Winkel bezüglich ihrer Kristallgitterausrichtung kann auf bewährte Techniken zurückgegriffen werden. 25The invention is based on the finding that monocrystalline waveguide layers in different crystal directions have different etch rates, so that depending on the position of the crystal lattice inclined etching surfaces result at a certain angle. If a monocrystalline material with respect to the orientation of its crystal lattice is then applied to a substrate in such a way that the direction of the main etching rate runs at a certain angle with respect to the substrate, then this material can be etched off at this angle. That is, when the waveguide layer is applied to a substrate under the condition that the inclination of the direction of the main etching rate with respect to a normal to the substrate surface corresponds to the target wedge angle of the transition piece, the subsequent etching by means of a lithography method is below this wedge angle tapered waveguide layer results. Thus, since the direction of the crystal lattice of a single crystalline waveguide material is generally known, it is only necessary to cut the waveguide layer at a corresponding angle to the crystal lattice prior to application to the substrate, to advantageously have a wedge in its direction Height tapered transition piece between the glass fiber and the optical waveguide by a crystal orientation dependent on the etching process to obtain. For the cutting of the waveguide layer at a predetermined angle with respect to their crystal lattice orientation can be made of proven techniques. 25

Neben den vom Ätzmittel abhängigen Bedingungen hängt der Ätzvorgang zusätzlich von der Ausgangsrauhigkeit der zu ätzenden Wellenleiterschicht ab, wobei diese Abhängigkeit mit kleiner werdendem Keilwinkel zwischen der Oberfläche der Wellenleiterschicht und den die Hauptätzrate bestimmenden Kristallflächen zunimmt. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß 30 bei zunehmender Ätztiefe die sich entlang dieser Kristallflächen ausbildenden Ätzflächen gegenseitig begrenzen und damit eine größere Ätztiefe verhindern. Das Ätzen größerer Keilflächen ist daher schwierig. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, daß nach dem Aufbringen die Wellenleiterschicht im Anschluß an die spätere Keilfläche in einer der Keilhöhe entsprechenden Dicke mit einer Abstufung abgetragen wird, so daß der Ätzabtrag in Abhängigkeit von 35 der Kristallorientierung im wesentlichen von dieser Abstufung ausgehen kann. Die jeweils von dieser Abstufung ansteigende Kristallfläche bestimmt dann eine durchgehende Ätzfläche. Die Abstufung soll naturgemäß nicht mit einem Ätzabtrag in Abhängigkeit von der Kristallorientierung durchgeführt werden. Es ist hiefür ein von der Kristallorientierung unabhängiger Abtrag vorzusehen, wie dies beispielsweise durch ein lonenätzen ermöglicht wird. 40In addition to the conditions dependent on the etchant, the etching process additionally depends on the output roughness of the waveguide layer to be etched, this dependence increasing as the wedge angle between the surface of the waveguide layer and the crystal areas determining the main etching rate decreases. The reason for this can be seen in the fact that with increasing etching depth, the etching surfaces forming along these crystal surfaces mutually limit each other and thus prevent a larger etch depth. The etching of larger wedge surfaces is therefore difficult. For this reason, it is proposed that after application, the waveguide layer is removed after the subsequent wedge surface in a thickness corresponding to the wedge height with a gradation, so that the Ätzabtrag depending on 35 of the crystal orientation can essentially proceed from this gradation. Each of these gradation increasing crystal surface then determines a continuous etching surface. Of course, the graduation should not be carried out with an etching removal depending on the crystal orientation. It is for this purpose to provide an independent of the crystal orientation removal, as is possible for example by an ion etching. 40

Je größer die Unterschiede der Ätzraten in unterschiedlichen Kristallgitterrichtungen sind, um so einfacher können diese von der Kristallorientierung abhängigen unterschiedlichen Ätzeigenschaften für die Herstellung keilförmiger Übergangsstücke zwischen einer Glasfaser und einem Lichtwellenleiter genützt werden. Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich in diesem 45 Zusammenhang, wenn die Wellenleiterschicht aus einkristallinem Silizium besteht und mit einer dem Keilwinkel entsprechenden Neigung einer der Kristallflächen {111} gegenüber der Substratfläche auf das Substrat aufgebracht wird. Beim Naßätzen einer Siliziumschicht mit Hilfe einer Maske entlang einer Maskenkante in Richtung <110> des Kristallgitters bildet sich eine nahezu ätzresistente, etwa unter 55° geneigte Seitenböschung aus, während an Maskenkanten so in Richtung <100> zur Schichtfläche senkrechte Seitenwände entstehen. Wird nun die Wellenleiterschicht aus einkristallinem Silizium mit einer Neigung einer der den geneigten Seitenböschungen entsprechenden Kristallfläche {111} gegenüber der Substratoberfläche auf das Substrat aufgebracht, so kann eine durch die im wesentlichen ätzresistente Kristallfläche {111} bestimmte Keilfläche erhalten werden, die sich durch eine genaue geometrische Lage und 55 durch eine minimale Rauheit auszeichnet. 5 5 4 AT 502 050 B1The greater the differences in the etching rates in different crystal lattice directions, the easier it is for these crystal orientation-dependent different etching properties to be utilized for the production of wedge-shaped transition pieces between a glass fiber and an optical waveguide. Particularly advantageous conditions arise in this connection when the waveguide layer consists of monocrystalline silicon and is applied to the substrate with a slope corresponding to the wedge angle of one of the crystal surfaces {111} relative to the substrate surface. When wet etching a silicon layer by means of a mask along a mask edge in the direction < 110 > of the crystal lattice forms a nearly etch-resistant, about 55 ° inclined side slope, while at mask edges so in the direction < 100 > arise to the layer surface vertical side walls. If the waveguide layer of monocrystalline silicon with a slope of a crystal surface {111} opposite the substrate surface is then applied to the substrate, a wedge surface determined by the substantially etch-resistant crystal face {111} can be obtained geometric position and 55 characterized by a minimal roughness. 5 5 4 AT 502 050 B1

Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Lichtkopplungseinrichtung zwischen einer Glasfaser und einem Lichtwellenleiter höheren Brechungsindexes als der Glasfaser näher erläutert. Es zeigenThe inventive method for producing a light coupling device between a glass fiber and an optical waveguide higher refractive index than the glass fiber is explained in more detail with reference to the drawing. Show it

Fig. 1 eine Lichtkopplungseinrichtung zwischen einer Glasfaser und einem Lichtwellenleiter höheren Brechungsindexes als der Glasfaser in einem vereinfachten Längsschnitt,1 is a light coupling device between a glass fiber and an optical waveguide higher refractive index than the glass fiber in a simplified longitudinal section,

Fig. 2 ein Substrat mit einer durch eine Polymerschicht abgedeckten Wellenleiterschicht zur Herstellung einer Lichtkopplungseinrichtung nach der Fig. 1, 10 15 202 shows a substrate with a waveguide layer covered by a polymer layer for producing a light coupling device according to FIG. 1, 10 15 20

Fig. 3 die Wellenleiterschicht gemäß der Fig. 1 nach einem lonenätzen einer Abstufung im Anschluß an die spätere Keilfläche,3 shows the waveguide layer according to FIG. 1 after an ion etching of a gradation following the subsequent wedge surface, FIG.

Fig. 4 das Abdecken der abgestuften Wellenleiterschicht im Bereich der späteren Keilfläche mit einer Polymerschicht,4 shows the covering of the stepped waveguide layer in the area of the later wedge surface with a polymer layer,

Fig. 5 das lonenätzen der nicht abgedeckten Wellenleiterschicht,5 shows the ion etching of the uncovered waveguide layer,

Fig. 6 das Abdecken der verbliebenen Wellenleiterschicht mit Ausnahme der zu ätzenden Keilfläche,FIG. 6 shows the masking of the remaining waveguide layer, with the exception of the wedge surface to be etched, FIG.

Fig. 7 die Wellenleiterschicht nach dem Ätzabtrag in Abhängigkeit von der Kristallorientierung,7 shows the waveguide layer after the etching removal as a function of the crystal orientation,

Fig. 8 das Einbetten des hergestellten, sich keilförmig verjüngenden Übergangsstückes in einen Stützmantel undFig. 8 embedding the manufactured, wedge-shaped tapered transition piece in a support casing and

Fig. 9 das auf eine optische Schaltung aufgebrachte Übergangsstück vor dem Entfernen des Stützmantels und der Anbindung einer Glasfaser.Fig. 9, applied to an optical circuit transition piece before removing the support jacket and the connection of a glass fiber.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist zum Einkuppeln von Lichtwellen aus einer nur im Kernbereich dargestellten Glasfaser 1 in einen Lichtwellenleiter 2 höheren Brechungsindexes bzw. zum Auskoppeln der Lichtwellen aus dem Lichtwellenleiter 2 in eine Glas-25 faser 1 eine Lichtkopplungseinrichtung 3 vorgesehen, um einen Lichtübergang zwischen den bei der Übertragung von Grundmoden vom Brechungsindex abhängigen Querschnitten der Glasfaser 1 und des Lichtwellenleiters 2 mit vergleichsweise geringen Verlusten zu erreichen. Die Lichtkopplungseinrichtung 3 umfaßt ein Übergangsstück 4 aus einkristallinem Silizium. Dieses Übergangsstück 4, das vorzugsweise über eine Antireflexionsschicht 5 an die ohne 30 Mantel dargestellte Glasfaser 1 angeschlossen ist, verjüngt sich zunächst von einer dem Kerndurchmesser der Glasfaser 1 entsprechenden Höhe von 5 bis 10 pm allmählich auf eine Höhe von weniger als 300 nm, die der Dicke des Lichtwellenleiters 2 entspricht. Die Lichtkopplungseinrichtung 3 ist auf einer optischen Schaltung 6 vorgesehen, die aus einem Grundkörper 7 aus Silizium mit einer Auflage 8 aus Siliziumdioxid aufgebaut ist. Der Lichtwellenleiter 2 ist auf der 35 Auflage 8 der optischen Schaltung 6 aufgebracht und verbreitert sich gegen die Lichtkopplungseinrichtung 3 hin zu einem Anschlußabschnitt 9, der eine dem Kerndurchmesser der Glasfaser 1 entsprechende Breite aufweist. Der Anschlußabschnitt 9 kann in herkömmlicher Weise mit Hilfe eines Lithographieverfahrens gefertigt werden, bei dem zunächst auf die Auflage 8 der optischen Schaltung 6 eine Wellenleiterschicht in einer dem Lichtwellenleiter 2 entsprechenden 40 Dicke aufgebracht wird, bevor diese Wellenleiterschicht mit einer Photopolymerschicht abgedeckt wird. Die Photopolymerschicht wird im Bereich des Anschlußabschnittes 9 und eines sich zum Lichtwellenleiter 2 hin verjüngenden Übergangsabschnittes 10 durch eine Maske abgedeckt, so daß die Bestrahlung der Photopolymerschicht nur außerhalb der Maske mit der Wirkung erfolgt, daß die Teile der Photopolymerschicht außerhalb der Maske nach einer entspre-45 chenden Behandlung der bestrahlten Bereiche entfernt werden können. Mit einem nachfolgenden Ätzvorgang kann die Wellenleiterschicht außerhalb der übriggebliebenen Photopolymerschicht abgetragen werden, was zu dem gewünschten Breitenverlauf des Anschlußabschnittes 9 und des Übergangsabschnittes 10 führt. Nach dem Abtragen der restlichen Photopolymerschicht wird auf den Anschlußabschnitt 9 das Übergangsstück 4 unter Zwischenlage einer so dielektrischen Schicht 11, vorzugsweise aus Siliziumdioxid, aufgebracht. Durch die dielektrische Zwischenschicht 11 mit einem im Vergleich zum Lichtwellenleiter 2 niedrigen Brechungsindex wird die Lichtkopplung zwischen dem Übergangsstück 4 und dem Anschlußabschnitt 9 des Lichtwellenleiters 2 sichergestellt. 55 Zur Herstellung des Übergangsstückes 4 wird auf ein Substrat 12, vorzugsweise aus Silizium,According to the embodiment of FIG. 1, a light coupling device 3 is provided for coupling light waves from a glass fiber 1 shown only in the core region in an optical waveguide 2 higher refractive index or for coupling the light waves from the optical waveguide 2 in a glass fiber 1 to to achieve a light transition between the in the transmission of fundamental modes of the refractive index dependent cross sections of the optical fiber 1 and the optical waveguide 2 with comparatively low losses. The light coupling device 3 comprises a transition piece 4 of monocrystalline silicon. This transition piece 4, which is preferably connected via an antireflection layer 5 to the glass fiber 1 without sheath, initially tapers from a corresponding to the core diameter of the glass fiber 1 height of 5 to 10 pm gradually to a height of less than 300 nm, the Thickness of the optical waveguide 2 corresponds. The light coupling device 3 is provided on an optical circuit 6, which is composed of a base body 7 made of silicon with a support 8 made of silicon dioxide. The optical waveguide 2 is applied to the 35 edition 8 of the optical circuit 6 and widens against the light coupling device 3 towards a connection portion 9, which has a the core diameter of the glass fiber 1 corresponding width. The connecting section 9 can be manufactured in a conventional manner by means of a lithography method, in which first a waveguide layer is applied in a thickness corresponding to the optical waveguide 2 on the support 8 of the optical circuit 6, before this waveguide layer is covered with a photopolymer layer. The photopolymer layer is covered by a mask in the region of the connection section 9 and of a transition section 10 tapering towards the optical waveguide 2, so that the irradiation of the photopolymer layer takes place only outside the mask, with the effect that the parts of the photopolymer layer outside the mask correspond to one another. 45 treatment of the irradiated areas can be removed. With a subsequent etching process, the waveguide layer can be removed outside the remaining photopolymer layer, which leads to the desired width profile of the connection section 9 and the transition section 10. After removal of the remaining photopolymer layer, the transition piece 4 is applied to the connection section 9 with the interposition of a dielectric layer 11, preferably of silicon dioxide. By the dielectric intermediate layer 11 with a low refractive index compared to the optical waveguide 2, the light coupling between the transition piece 4 and the connecting portion 9 of the optical waveguide 2 is ensured. 55 For the preparation of the transition piece 4 is on a substrate 12, preferably made of silicon,

Claims

5 AT 502 050 B1 applied via an intermediate layer 11 of silicon dioxide, a waveguide layer 13 in a thickness corresponding to the core diameter of the glass fiber 1. The peculiarity of this waveguide layer 13 is that one of the crystal surfaces {111}, for example, the crystal surface {111} indicated in phantom in FIG. 2, extends at a wedge angle α with respect to the layer surface or the surface of the substrate 12 which corresponds to the angle α the later wedge surface 14 of the transition piece 4 corresponds, as shown in FIG. 1 can be removed. The waveguide layer 13 is covered with a photopolymer layer 15, which is provided with a window 16 in a conventional lithography process to remove the waveguide layer 13 by means of an ion etching independent of a crystal orientation perpendicular to the surface, as shown in Fig. 3. This step-shaped removal takes place except for a residual layer which corresponds to the later plane-parallel projection 17 following the wedge surface 14 of the transition piece 4 and serves to couple the transition piece to the optical waveguide 2 in the region of the connection section 9. The later wedge surface 14 is indicated in phantom in FIG. So that the transition piece 4 can be worked out in its essential planform from the waveguide layer 13, after the removal of the remaining photopolymer layer 15, the later transition piece is covered by a mask 18 (FIG. 4), before, according to FIG. 5, the remaining waveguide layer 13 in one is removed from the crystal orientation independent etching process to the intermediate layer 11 of silicon dioxide. After removal of the mask 18, the region of the transition piece 4 to be produced can be covered again by a photopolymer layer 19 in order to obtain a mask with a window 20, which lies in the region of the later wedge surface 14, as shown in FIG. The following etching removal takes place as a function of the crystal orientation with the aid of, for example, a potassium hydroxide solution, wherein the waveguide material is removed along a crystal surface {111} corresponding to the later wedge surface 14, as can be seen in FIG. Thus, the transition piece 4 is made in its basic form and only needs to be cropped. For this purpose, the profiled waveguide layer 13 forming the transition piece 4 is embedded in a support jacket 21 after removal of the photopolymer layer 19, which facilitates the handling of the transition piece 4 during cutting. After trimming the transition piece 4 corresponding to the separating lines 22, the transition piece 4 is detached from the substrate 12 and applied to the connecting portion 9 of the waveguide 2 of the optical circuit 6, as shown in FIG. After removal of the remaining support jacket 21, the glass fiber 1 can be connected to the transition piece 4. Because of the possibility of processing the waveguide layer 13 in accordance with FIG. 6 over a large area in an etching process dependent on the crystal orientation-only the etching window 20 is correspondingly wide for this purpose-several transition pieces 4 made of a waveguide layer 13 can be produced simultaneously in an advantageous manner. The individual transition pieces 4 are then to be separated during trimming only by longitudinal sections of each other. 1. A method for producing a light coupling device between a glass fiber and a light waveguide of higher refractive index than that of the glass fiber with a wedge-shaped in height tapered transition piece between the glass fiber and the optical waveguide, wherein a monocrystalline waveguide layer with different etching properties in different crystal directions in an at least Thickness corresponding to the core diameter of the glass fiber is applied to a substrate and deformed by a lithographic process to the transition piece, characterized in that the waveguide layer is applied to the substrate so that the direction of the Hauptätzrate corresponds to the inclination of the wedge angle with respect to a normal to the substrate surface, and then the waveguide layer is etched to the transition piece with an etching removal in the direction of the main etch rate.

2. The method according to claim 1, characterized in that after applying the waveguide layer following the subsequent wedge surface in one of the wedge height correspond to 5 the thickness is removed with a gradation.

3. The method according to claim 2, characterized in that the waveguide layer is removed stepwise by an ion etching. io

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the waveguide layer consists of monocrystalline silicon and with a wedge angle corresponding inclination of one of the crystal surfaces {111} relative to the substrate surface is applied to the substrate. 15 For 3 sheets of drawings 20 25 30 35 40 45 50 55