DE102019211002A1

DE102019211002A1 - Optisches system, trägersubstrat und verfahren zum herstellen eines optischen systems

Info

Publication number: DE102019211002A1
Application number: DE102019211002.9A
Authority: DE
Inventors: Charles-Alix Manier; Hans-Hermann Oppermann; Kai Zoschke; Tolga Tekin
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2039-07-25
Also published as: US20210018679A1; CN112241045A; US11385404B2; DE102019211002B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System (400), umfassend eine erste optische Komponente (100), aufweisend einen ersten Wellenleiter (101), und ein Trägersubstrat (300), wobei die erste optische Komponente (100) auf dem Trägersubstrat (300) angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass die erste optische Komponente (100) einen ersten Markierungssatz (110) mit einer definierten Position und/oder Orientierung bezüglich des ersten Wellenleiters (101) aufweist, das Trägersubstrat (300) einen zweiten Markierungssatz (310) aufweist und anhand einer relativen Position und/oder Orientierung des ersten und zweiten Markierungssatzes (110, 310) erfassbar ist, ob eine gewünschte Ausrichtung des ersten Wellenleiters (110) bezüglich des Trägersubstrats (300) in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats (300) parallelen Referenzebene ermöglicht ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Trägersubstrat (300) und ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems (400).

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System, ein Trägersubstrat und ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems.
Optische Elemente - beispielsweise Laser, Modulatoren, Photodioden und andere Elemente - werden zunehmend miniaturisiert. Somit können kompakte optische Systeme auf geeigneten Substraten verwirklicht werden, etwa als photonischer integrierter Schaltkreis (auch „photonic integrated circuit“, PIC). Mit solchen Systemen lassen sich etwa Splitter, Koppler, Phasenschieber, Ringresonatoren, Arrayed Waveguide Gratings, optische Verstärker, Schalter und andere funktionelle Einheiten umsetzen. Dabei wird Licht durch Wellenleiter übertragen, die etwa in aus flachen Substraten gebildeten optischen Komponenten eingebettet oder auf diese aufgebracht sein können.
Bei der Herstellung entsprechender optischer Systeme kann es vorteilhaft sein, eine optische Komponente mit einer Aussparung bzw. Kavität zu versehen, in welche dann eine weitere optische Komponente eingebracht wird. Ein entsprechendes optisches System und ein entsprechendes Herstellungsverfahren sind aus der Druckschrift DE 10 2016 203 453 A1 bekannt.
Bei der Herstellung optischer Systeme dieser Art ist stets das Problem zu lösen, dass Wellenleiter verschiedener Komponenten miteinander optisch gekoppelt, also so präzise zueinander ausgerichtet werden müssen, dass Licht von einem Wellenleiter in einen anderen Wellenleiter mit einer für etwaige Anwendungen ausreichende Effizienz übertragen werden kann.
Häufig kommen bei der Herstellung solcher Systeme kantenemittierende optische Komponenten zum Einsatz, also solche Komponenten, bei denen sich im Wellenleiter ausbreitendes Licht aus einer Stirnfläche der Komponente austreten bzw. Licht durch eine Stirnfläche der Komponente in einen Wellenleiter eingekoppelt werden kann. Zur optischen Kopplung solcher Komponenten werden die entsprechenden Stirnflächen in geeigneter Lage und Orientierung zueinander angeordnet und ausgerichtet, was auch als Stoßkopplung bezeichnet wird.
Die Anforderungen an die Präzision der Ausrichtung sind umso höher, je kleiner die Dimensionen der zu koppelnden Wellenleiter sind. Etwa kann ein Single-Mode-Wellenleiter, der die Ausbreitung nur einer einzigen Lichtmode erlaubt, einen Querschnitt von wenigen hundert Nanometern bis wenigen Mikrometern aufweisen, wodurch entsprechend enge Toleranzen für die optische Kopplung vorgegeben werden.
Zur präzisen Ausrichtung kantenemittierender optischer Komponenten bei der Stoßkopplung sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden.
Bei sogenannten aktiven Verfahren wird ein Lichtsignal, das beim Zustandekommen der optischen Kopplung transmittiert wird und gemessen werden kann, durch Positionieren der Komponenten zueinander maximiert. Solche Verfahren sind jedoch aufwändig, entsprechend kostspielig und nur in bestimmten Situationen einsetzbar. Sie stehen auch einer weiteren Miniaturisierung im Wege.
Passive Verfahren verzichten auf die Messung eines durch die Kopplung transmittierten Lichtsignals und die dafür notwendigen komplexen Fertigungsanordnungen. Dafür sind jedoch typischerweise extrem stringente Fertigungstoleranzen der optischen Komponenten einzuhalten (etwa wenn diese mithilfe von Referenz-Kontaktflächen zueinander ausgerichtet werden), was wiederum aufwändig und kostspielig ist.
Weiterhin sind heterogene Integrationsmethoden für die Herstellung von PICs vorgeschlagen worden, wobei Halbleitermaterialien auf Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-Wafern gebondet und die Halbleiter dann darauf fertigprozessiert werden, was durch lithographische Strukturierung von Komponenten eine gute Genauigkeit ermöglicht. Solche Verfahren sind aufgrund prozessbedingter Einschränkungen und geringer Ausbeute nur bei wenigen Anwendungen praktikabel.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optisches System mit Verbesserungen bezüglich der Ausrichtung von Komponenten vorzuschlagen, durch welche die genannten Nachteile vermieden oder vermindert werden. Ferner sollen ein Trägersubstrat und ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems vorgeschlagen werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein optisches System nach Anspruch 1, ein Trägersubstrat nach Anspruch 11 und ein Verfahren nach Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.
Das vorgeschlagene optische System umfasst eine erste optische Komponente, aufweisend einen ersten Wellenleiter, und ein Trägersubstrat, wobei die erste optische Komponente auf dem Trägersubstrat angeordnet ist.
Es ist vorgesehen, dass die erste optische Komponente einen ersten Markierungssatz mit einer definierten Position und/oder Orientierung bezüglich des ersten Wellenleiters aufweist, das Trägersubstrat einen zweiten Markierungssatz aufweist und anhand einer relativen Position und/oder Orientierung des ersten und zweiten Markierungssatzes erfassbar ist, ob eine gewünschte Ausrichtung des ersten Wellenleiters bezüglich des Trägersubstrats in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats parallelen Referenzebene hergestellt ist.
Die erste optische Komponente sowie das Trägersubstrat haben jeweils eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite. Weitere Seitenflächen, die zu der Vorder- bzw. Rückseite senkrecht stehen, werden hier als Stirnflächen bezeichnet. Richtungen, die zu der Vorderseite- also auch zu der Referenzebene - parallel sind, werden als laterale Richtungen bezeichnet, dazu senkrecht stehende Richtungen als Normalrichtungen.
Ein derartiges optisches System hat den Vorteil, dass durch das Erfassen der Ausrichtung der ersten optischen Komponente und des Trägersubstrats anhand der relativen Position und/oder Orientierung des ersten und zweiten Markierungssatzes - vorzugsweise während der Herstellung des optischen Systems - eine Ausrichtung der ersten optischen Komponente und des Trägersubstrats zueinander mit hoher Genauigkeit auf vergleichsweise einfach zu implementierende und kostengünstige Weise ermöglicht (nämlich durch etwaiges Korrigieren einer relativen Position und/oder Orientierung der ersten und optischen Komponente und des Trägersubstrats). Das System kann so auch für das Anordnen einer zweiten optischen Komponente mit einem zweiten Wellenleiter auf dem Trägersubstrat vorbereitet werden, wobei dann der erste und zweite Wellenleiter optisch gekoppelt werden können. Insbesondere werden so die bekannten Vorteile passiver Ausrichtung bei gleichzeitiger Entspannung der Fertigungstoleranzen erzielt.
Das Verwenden eines Trägersubstrats mit einem Markierungssatz hat zudem den Vorteil, dass dieses separat von den optischen Komponenten entworfen und hergestellt werden kann und somit erhebliche Flexibilität bietet.
Ein Markierungssatz im Sinne der vorliegenden Anmeldung umfasst eine oder mehrere Markierungen, wobei eine Markierung ein Element ist, dessen Position und/oder Orientierung mittels einer geeigneten Messvorrichtung erfasst werden kann. Dieses Erfassen kann insbesondere auf optischem Wege, also beispielsweise mittels einer Kamera oder eines anderen optischen Abtast- oder Erfassungssystems (etwa eines Laserabtastsystems mit einem Rasterscanner und einem Punkt-, Linien- oder Flächendetektor) als Messvorrichtung erfolgen. Das Erfassen kann alternativ auch auf anderem Wege erfolgen, beispielsweise mittels elektrischer oder magnetischer oder kontaktbasierter Messung. Beim Erfassen der Position und/oder Orientierung eines Markierungssatzes können alle Markierungen, mehrere Markierung oder nur eine Markierung des Markierungssatzes ganz oder teilweise erfasst werden. Das Erfassen kann ein Verarbeiten von mittels der Messvorrichtung gemessenen Daten mittels einer Verarbeitungseinheit umfassen.
Ein Markierungssatz kann also als Positionierhilfe bei der Ausrichtung zweier Bauteile verwendbar sein. Entsprechend kann ein Markierungssatz bzw. eine Markierung eines Markierungssatzes ein Element sein, dass keine optische, elektronische, mechanische und/oder andere Funktion außer der Verwendung als Positionierhilfe erfüllt. Alternativ kann ein Markierungssatz auch noch weitere Funktionen erfüllen.
Eine Markierung kann beispielsweise eine Beschichtung, ein eingebetteter Bestandteil oder ein bereichsweise in bestimmten Eigenschaften, etwa optischen Eigenschaften, gegenüber der Umgebung veränderter Bestandteil einer Komponente sein. Eine Markierung kann alternativ auch ein für andere Zwecke verwendbarer und/oder vorgesehener Bestandteil, etwa ein struktureller Bestandteil einer Komponente sein, beispielsweise eine Kante, Ecke, Fläche oder auch ein Wellenleiter.
Das optische System kann eine auf dem Trägersubstrat angeordnete zweite optische Komponente, aufweisend einen mit dem ersten Wellenleiter optisch koppelbaren zweiten Wellenleiter, umfassen.
Das optische System kann so in vorteilhafter Weise um beispielsweise optische, elektronische und/oder elektro-optische Funktionalität der zweiten optischen Komponente erweitert werden.
Die zweite optische Komponente kann einen dritten Markierungssatz mit einer definierten Position und/oder Orientierung bezüglich des zweiten Wellenleiters umfassen. Es kann anhand einer relativen Position und/oder Orientierung wenigstens zweier der Markierungssätze erfassbar sein, ob die erste und zweite optische Komponente in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats parallelen Referenzebene so zueinander ausgerichtet sind, dass eine optische Kopplung des ersten und zweiten Wellenleiters ermöglicht ist.
Dadurch, dass die optische Kopplung wie beschrieben durch entsprechendes Ausrichten der optischen Komponenten in lateralen Richtungen ermöglicht ist, ist die optische Kopplung zunächst vorbereitet. Ein Herstellen der optischen Kopplung umfasst insgesamt jeweils ein Ermöglichen der optischen Kopplung durch Ausrichten in lateralen Richtungen und in einer Normalrichtung.
Die Markierungssätze des entsprechenden optischen Systems können so ausgelegt sein, dass sie ein Ausrichten der optischen Komponenten zueinander ermöglichen, was wiederum ein Ausrichten der Wellenleiter zueinander zum Herstellen oder Verbessern oder Vorbereiten der optischen Kopplung der Wellenleiter umfasst. Das Ausrichten der optischen Komponenten zueinander kann dabei ein Ausrichten von Markierungssätzen zueinander durch Anpassen einer relativen Position und/oder Orientierung der optischen Komponenten und/oder des Trägersubstrats derart, dass eine vorgegebene relative Position und/oder Orientierung der Markierungssätze hergestellt wird. Die vorgegebene relative Position und/oder Orientierung der Markierungssätze ergibt sich aus der definierten Position und/oder Orientierung der Markierungssätze der optischen Komponenten bezüglich des jeweiligen Wellenleiters derart, dass durch Herstellen der vorgegebenen relativen Position und/oder Orientierung die optische Kopplung der Wellenleiter erzielt oder verbessert oder vorbereitet wird. Für Aspekte des Ausrichtens der optischen Komponenten können innerhalb eines gegebenen Markierungssatzes alle Markierungen, mehrere Markierungen oder auch nur eine Markierung des Markierungssatzes ganz oder teilweise zu berücksichtigen sein.
Die passive Kopplung mit ihren genannten Vorteilen steht somit für die Wellenleiter der beiden optischen Komponenten zur Verfügung.
Die optischen Komponenten und/oder das Trägersubstrat können flache bzw. flächig ausgedehnte Elemente sein, die beispielsweise als Chips oder Wafer realisiert oder aus diesen gebildet sein können. Mindestens eine der optischen Komponenten und/oder das Trägersubstrat kann einen Halbleiterchip (etwa einen Silizium-Chip), einen photonischen integrierten Schaltkreis (PIC), einen Silicon-on-Insulator-Chip, einen keramischen Chip und/oder einen Glas-Chip und/oder ein Polymer aufweisen. Ferner kann das Trägersubstrat Materialien wie Silizium oder andere Halbleitermaterialien, Keramik, Glas oder Polymere enthalten oder aus diesen Bestehen. Mindestens einer der Wellenleiter kann ein Polymer, ein Glas, ein Oxid (etwa SiO2), ein Nitrid (etwa Si3N4 in SiO2) und/oder Silizium (etwa als Si auf SiO2) enthalten. Die vielfältigen Ausführungen und Verwendungen solcher Komponenten, Materialien und Zusammensetzungen sowie die Verfahren zu ihrer Herstellung und Verarbeitung übertragen sich somit einschließlich ihrer dem Fachmann bekannten Vorteile auf das vorgeschlagene Verfahren.
Die optischen Komponenten können kantenemittierend sein; der erste und zweite Wellenleiter können also in der jeweiligen optischen Komponente so angeordnet sein, dass sich Licht in den Wellenleitern parallel zu der Vorderseite der jeweiligen optischen Komponente ausbreiten - und/oder dort entstehen - und durch einen Teil einer Stirnfläche in den Wellenleiter eintreten bzw. aus diesem austreten kann.
Die Stirnflächen können durch Trockenätzen (mithilfe eines Lithographie-Lacks für gezielte definierte Kantenentstehung der Stirnflächen) oder mechanisches Polieren oder durch Brechen (ggf. nach vorherigem Einritzen) entlang definierter Kristallflächen präpariert werden. Damit können insbesondere vorteilhafte Eigenschaften für das Ein- bzw. Auskoppeln von Licht durch die Stirnflächen in die Wellenleiter bzw. aus den Wellenleitern erzielt werden.
Mindestens eine der optischen Komponenten kann neben dem ersten/zweiten Wellenleiter noch einen oder mehrere weitere Wellenleiter aufweisen. Das Trägersubstrat kann ebenfalls mindestens einen Wellenleiter aufweisen. Weist das Trägersubstrat einen Wellenleiter auf, so kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ein Herstellen einer optischen Kopplung zwischen dem Wellenleiter des Trägersubstrats und dem ersten und/oder zweiten Wellenleiter umfasst.
Neben den Wellenleitern kann mindestens eine der optischen Komponenten und/oder das Trägersubstrat auch weitere Elemente, beispielsweise optische und/oder elektronische Elemente aufweisen. Beispielsweise kann mindestens eine der optischen Komponenten und/oder das Trägersubstrat als elektro-optische Schaltung ausgeführt sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die zweite optische Komponente weiterhin eine Aussparung aufweist, welche die zweite optische Komponente von einer Vorderseite in Richtung einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite wenigstens teilweise durchtritt, wobei die erste optische Komponente in der Aussparung angeordnet ist.
Durch das Anordnen einer optischen Komponente in einer Aussparung einer anderen optischen Komponente ergeben sich Vorteile im Hinblick auf thermische Eigenschaften des optischen Systems, Hochfrequenzanwendungen und die Skalierung und Kosten der Herstellung. Es wird hierzu auch auf die bereits genannte Druckschrift DE 10 2016 203 453 A1 verwiesen.
Die Aussparung kann etwa in einem Stück mechanisch oder mithilfe eines Laserverfahrens erzeugt, herausgeätzt oder durch Ätzen von umlaufenden Vertiefungen (Trenches) und anschließendes Entnehmen des verbleibenden Kerns hergestellt werden. Die Aussparung kann die zweite optische Komponente teilweise oder vollständig durchtreten, wobei im letzteren Fall eine besonders gute optische und mechanische Zugänglichkeit des Inneren der Aussparung gegeben ist.
Die erste und/oder zweite optische Komponente kann natürlich eine oder mehrere weitere Aussparungen aufweisen. Entsprechend kann das System auch mindestens eine dritte optische Komponente umfassen, die wiederum mindestens einen mit dem ersten und/oder zweiten Wellenleiter optisch gekoppelten dritten Wellenleiter und/oder mindestens einen vierten Markierungssatz mit einer definierten Position und/oder Orientierung bezüglich des dritten Wellenleiters aufweisen und auf dem Trägersubstrat in der weiteren Aussparung/einer der weiteren Aussparungen angeordnet sein kann. Der vierte und erste und/oder zweite Markierungssatz können dann zum Erfassen einer relativen Position und/oder Orientierung des ersten und zweiten Wellenleiters zueinander in der Referenzebene geeignet sein.
Der zweite Markierungssatz kann aufweisen: einen ersten Teil, dazu eingerichtet, den ersten Wellenleiter durch Ausrichten des ersten Markierungssatzes und des ersten Teils des zweiten Markierungssatzes zueinander in eine definierte Position und Orientierung bezüglich des Trägersubstrats zu bringen, und einen zweiten Teil, dazu eingerichtet, den zweiten Wellenleiter durch Ausrichten des dritten Markierungssatzes und des zweiten Teils des zweiten Markierungssatzes zueinander in eine definierte Position und Orientierung bezüglich des Trägersubstrats somit auch bezüglich des ersten Wellenleiters zu bringen.
Das Trägersubstrat kann für einen bestimmten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise transparent und/oder transluzent sein, insbesondere für sichtbares Licht, ultraviolettes Licht und/oder infrarotes Licht. Das Erfassen der relativen Position und/oder Orientierung des zweiten und ersten und/oder dritten Markierungssatzes kann dann vorteilhafterweise etwa mit Hilfe einer Kameraeinheit erfolgen, die nahe der den optischen Komponenten abgewandten Rückseite des Trägersubstrats angeordnet wird und durch das Trägersubstrat hindurch Bilder der optischen Komponenten mit deren Markierungssätzen bzw. Teilen der Markierungssätze aufnehmen kann. Die Kameraeinheit kann zum gleichzeitigen Aufnehmen von Bildern in mehrere Richtungen eingerichtet sein; beispielsweise kann die Kameraeinheit mit einem Strahlteiler versehen sein, wodurch gleichzeitig Bilder in zwei entgegengesetzten Richtungen aufgenommen und/oder überlagert werden können. Die so eingerichtete Kameraeinheit kann zwischen die erste Komponente und das Trägersubstrat oder zwischen die zweite Komponente und das Trägersubstrat (einschließlich etwaiger darauf angeordneter Elemente, beispielsweise der ersten optischen Komponente) eingebracht werden. Das Trägersubstrat und die erste/zweite optische Komponente mit den jeweiligen Markierungssätzen können dann gleichzeitig erfasst und ausgerichtet werden.
Durch das Erfassen der relativen Position und/oder Orientierung zweier Wellenleiter kann eine Positionierung mit einer maximalen Abweichung von einer gewünschten relativen Position in lateralen Richtungen von beispielsweise weniger als 5 um, weniger als 2 um weniger als 1 um, weniger als 500 nm oder weniger als 200 nm und/oder einer maximalen Winkelabweichung von einer gewünschten relativen Orientierung in lateralen Richtungen von beispielsweise weniger als 10 mrad, weniger als 5 mrad, weniger als 2 mrad oder weniger als 1 mrad erzielt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Wellenleiter einen ersten Abstand von der Vorderseite der ersten optischen Komponente aufweist, die Vorderseite der ersten optischen Komponente dem Trägersubstrat zugewandt ist und der erste Abstand so gewählt ist, dass dadurch eine gewünschte relative Position und/oder Orientierung des ersten Wellenleiters und des Trägersubstrats zueinander in der Normalrichtung eingestellt ist.
Damit ist eine präzise und reproduzierbare Ausrichtung des ersten Wellenleiters bezüglich des Trägersubstrats in der Normalrichtung gegeben.
Es kann in dieser Situation weiterhin vorgesehen sein, dass der zweite Wellenleiter einen zweiten Abstand von einer Vorderseite der zweiten optischen Komponente aufweist, die Vorderseite der zweiten optischen Komponente dem Trägersubstrat zugewandt ist und der erste und zweite Abstand so gewählt sind, dass dadurch eine relative Position und/oder Orientierung der ersten und zweiten optischen Komponente zueinander in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats senkrecht stehenden Normalrichtung derart eingestellt ist, dass die optische Kopplung des ersten und zweiten Wellenleiters ermöglicht wird.
Damit ist eine Ausrichtung des ersten und zweiten Wellenleiter in der Normalrichtung gegeben, die zu der optischen Kopplung beiträgt. Somit können die Vorteile der passiven Ausrichtung der Wellenleiter auch bei der Ausrichtung in der Normalrichtung zum Tragen kommen.
Beispielsweise kann eine maximale Abweichung von einer gewünschten relativen Position in der Normalrichtung von weniger als 2 um, weniger als 1 um, weniger als 500 nm, weniger als 200 nm oder weniger als 100 nm erzielt werden.
Der erste und/oder zweite Abstand kann durch auf der Vorderseite der ersten und/oder zweiten optischen Komponente angeordnete Schichten eingestellt sein. Damit lässt sich ein hochpräzises und reproduzierbares Ausrichten des ersten und zweiten Wellenleiters zueinander in der Normalrichtung erzielen. Solche Schichten können mittels verschiedener Verfahren auf die Vorderseite der ersten und/oder zweiten optischen Komponente aufgebracht werden, beispielsweise durch Epitaxie (auch gefolgt von Metallisierungen oder Passivierungen, etwa mittels Oxid oder Nitrid), plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) oder andere Schichtabscheideprozesse.
Durch Kombinieren geeigneter lateraler und normaler Abweichungstoleranzen kann eine gewünschte Effizienz der optischen Kopplung erzielt werden, so dass eine Abdämpfung der Intensität eines in einen der Wellenleiter eingekoppelten Lichtsignals gegenüber der Intensität eines aus dem anderen Wellenleiter ausgekoppelten Lichtsignals beispielsweise weniger als 3 dB, weniger als 2 dB oder weniger als 1 dB beträgt.
Ein Abstand zwischen einer ersten Stirnfläche der ersten optischen Komponente, in welche ein mit dem zweiten Wellenleiter zu koppelnde Ende des ersten Wellenleiters mündet und einer zweiten Stirnfläche der zweiten optischen Komponente, in welche ein mit dem ersten Wellenleiter optisch zu koppelndes Ende des zweiten Wellenleiter mündet, kann beispielsweise weniger als 2 µm, weniger als 1 µm, weniger als 500 nm, weniger als 200 nm, weniger als 100 nm, aber auch mehr als 2 µm betragen. Die erste und zweite Stirnfläche können sich auch berühren.
Wenigstens ein Teil mindestens eines der Markierungssätze kann beim Einstellen des ersten und zweiten Abstands als Referenzfläche dienen.
Beispielsweise kann ein solcher Teil eines Markierungssatzes als Metallschicht definierter Dicke an der Vorderseite der entsprechenden optischen Komponente und/oder des Trägersubstrats ausgeführt sein, die beim Anordnen der optischen Komponenten auf dem Trägersubstrat einen Anschlag und somit eine Referenzfläche definiert. Damit ist eine robuste Ausrichtung in der Normalrichtung realisierbar.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil mindestens eines der Markierungssätze durch einen Teil eines der Wellenleiter verwirklicht ist oder diesen enthält und/oder in derselben Schichtlage und/oder mittels derselben Maske direkt oder indirekt hergestellt ist. Dies ermöglicht eine besonders unkomplizierte Herstellung der optischen Komponenten bzw. des optischen Systems ohne zusätzliche Schritte zur Herstellung der Markierungen.
Wenigstens ein Teil mindestens eines der Markierungssätze kann durch ein lithographisches Verfahren auf eine der optischen Komponenten oder das Trägersubstrat aufgebracht oder in diese eingebettet sein. Auf diese Weise können eine präzise Fertigung und eine besonders gute Sichtbarkeit der Markierungssätze bzw. Teile davon erzielt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil mindestens eines der Markierungssätze und wenigstens ein Teil mindestens eines der Wellenleiter in einem gemeinsamen Arbeitsschritt und/oder mittels einer gemeinsamen Maske durch ein lithographisches Verfahren hergestellt sind. Dies hat den Vorteil, dass die Position und/oder Orientierung der Markierungssätze bzw. der entsprechenden Teile davon bezüglich des entsprechenden Wellenleiters mit hoher Präzision und Reproduzierbarkeit definiert ist.
Mindestens einer der Markierungssätze kann mindestens ein linienförmiges und/oder kreuzförmiges und/oder kreisförmiges und/oder elliptisches und/oder vieleckiges Element und/oder mehrere parallele Linien und/oder eine Noniusstruktur aufweisen.
Vorteilhaft sind linienförmige Elemente bzw. Kombinationen davon (was also kreuzförmige und vieleckige Elemente - bzw. deren Kanten - oder Noniusstrukturen umfasst). Als besonders vorteilhaft können Sätze von mehreren parallelen linienförmigen Elementen angesehen werden. Linienförmige Elemente eines Markierungssatzes können parallel zu dem entsprechenden Wellenleiter in einem festen Abstand/festen Abständen verlaufen und somit eine besonders gute Ausrichtung der Wellenleiter zueinander ermöglichen.
Die genannten Vorteile kommen besonders in der häufig anzutreffenden Situation zum Tragen, worin ein Wellenleiter in der Nähe der Stirnfläche einer optischen Komponente - und insbesondere am Ein- bzw. Austrittspunkt des Wellenleiters an der Stirnfläche - nicht senkrecht zu der Stirnfläche steht, sondern diese in einem Winkel von mehr oder weniger als 90° trifft. Damit können unerwünschte Rückreflexionen von Licht, beispielsweise in Laserkavitäten, vermieden werden. In dieser Situation hängt die genaue Lage des Ein- bzw. Austrittspunkts davon ab, wieviel Material beim Polieren oder Brechen der Stirnfläche (s. o.) entfernt worden ist. Verläuft ein linienförmiges Element eines Markierungssatzes parallel zu dem Wellenleiter, so wird das linienförmige Element in gleicher Weise gekürzt wie der Wellenleiter, und der Schnittpunkt des linienförmigen Elements mit der Stirnfläche ändert sich in gleicher Weise wie der Ein-/Austrittspunkt des Wellenleiters.
Auch ein nötiger Versatz der optischen Komponenten, der beispielweise durch die Brechungsindizes der beteiligten Wellenleiter und den Abstand der entsprechenden Stirnflächen vorgegeben sein kann, kann anhand der Lagen und/oder Orientierungen der linienförmigen Elemente eingestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass einander zugewandte Stirnflächen des ersten und zweiten Elements am Ende des Verfahrens - d. h. insbesondere nach dem Ausrichten der Komponenten zueinander und dem Anordnen beider Komponenten auf dem Trägersubstrat - einen Abstand von beispielsweise weniger als 100 µm, weniger als 10 um, weniger als 1 µm oder weniger als 100 nm haben.
Es kann vorgesehen sein, dass sich der erste und zweite Markierungssatz und/oder der zweite und dritte Markierungssatz auf definierte Weise ergänzen und/oder ineinander greifen und/oder zueinander komplementär sind, um ein Ausrichten zu erleichten. Dies kann beispielsweise bereits im Fall einfacher linienförmiger Elemente gegeben sein oder beispielsweise im Fall von Noniusstrukturen, die bekanntermaßen eine besonders genaue Bestimmung einer Positionsabweichung ermöglichen. Beispielsweise können Teile des ersten und/oder zweiten und/oder Markierungssatzes jeweils die Ablese- und Hauptskala einer Noniusstruktur ergeben
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Markierungssätze mehrere Markierungen in einem möglichst großen Abstand (d. h. möglichst groß nach Maßgabe der Dimension der entsprechenden optischen Komponente bzw. des Trägersubstrats und der Anordnung anderer Elemente darauf) umfasst. Ein größerer Abstand der Elemente ermöglicht eine genauere Bestimmung von Abweichungen der Position und/oder Orientierung der optischen Komponenten bzw. des Trägersubstrats von der gewünschten Lage.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil mindestens eines der Markierungssätze von einer Stirnfläche der entsprechenden optischen Komponente bzw. des Trägersubstrats zu einer anderen Kante durchläuft und/oder dass mindestens einer der Markierungssätze Elemente in der Nähe mehrerer Stirnflächen umfasst. Auch hiermit wird zum einen die Genauigkeit der Bestimmung von Positions-/Orientierungsabweichungen verbessert, zum anderen kann so dem Verlauf eines Wellenleiters in der Nähe mehrerer Stirnflächen Rechnung getragen werden, insbesondere wenn an mehreren Stirnflächen optische Kopplungen erzielt werden sollen.
Es sei noch auf die allgemeine Überlegung hingewiesen, dass jeder Markierungssatz für jeden beim Ausrichten der optischen Elemente zueinander zu berücksichtigenden unabhängigen Freiheitsgrad (Verschiebung, Winkelverkippung) jeweils mindestens einen erkennbaren Punkt enthalten muss, der von den anderen Punkten verschieden ist. Bei linienförmigen oder sonstigen ausgedehnten, also nicht punktförmigen Elementen, können diese schon durch mehrere definierte Punkte solcher Elemente (beispielsweise Endpunkte) gegeben sein.
Wenigstens ein Teil mindestens eines der Markierungssätze kann eine Kante einer der optischen Komponenten oder des Trägersubstrats sein oder diese/dieses enthalten.
Insbesondere in Verbindung mit einem weiteren - als parallel zu einem der Wellenleiter liegendes linienförmiges Element ausgeführten - Teils desselben Markierungssatzes, kann so eine eindeutige Position mit Bezug auf einen Austrittspunkt des besagten Wellenleiters, nämlich als Schnittpunkt der Kante und des linienförmigen Elements, definiert werden.
Eine entsprechende Kante mindestens einer der optischen Komponenten kann auch durch einen Teil eines Markierungssatzes, der als ausgedehntes Flächenelement (also etwa als Vieleck, beispielsweise als Rechteck) ausgeführt ist, markiert und somit besonders gut sichtbar gemacht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Trägersubstrat und/oder mindestens eine der optischen Komponenten eine Klebemittelschicht, eingerichtet zum temporären und/oder permanenten Befestigen der ersten und/oder zweiten optischen Komponente an dem Trägersubstrat, aufweist. Damit ist eine robuste und flexible Befestigungsmöglichkeit gegeben. Das verwendete Klebemittel kann auf vielfältige Weise den Anforderungen des Verfahrens zur Herstellung oder der bestimmungsgemäßen Anwendung des optischen Systems Rechnung tragen, etwa bezüglich Temperaturbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, sonstige thermische oder elektrische Eigenschaften, Angepasstheit an wirkende mechanische Kräfte etc. Die Klebemittelschicht kann auch ein zumindest temporäres Versiegeln/Abdichten von Räumen zwischen den optischen Komponenten und/oder dem Trägersubstrat ermöglichen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Klebemittelschicht strukturiert und/oder nicht durchgehend ist und/oder das Ausrichten des ersten und zweiten Wellenleiters zueinander in der Normalrichtung ein wenigstens teilweises Verformen der Klebemittelschicht umfasst.
Eine strukturierte und/oder nicht durchgehende Klebeschicht umfasst mehrere diskrete Klebemittelelemente, was etwa durch lithographische Bearbeitung einer durchgehenden Klebemittelschicht erzielt werden kann. Eine solche Klebemittelschicht bietet besonders hohe Flexibilität und kann hinsichtlich der Strukturgröße/Dichte/Flächenbelegung des Klebemittels in vorteilhafter Weise an die Verfahrens- bzw. Verwendungsanforderungen angepasst werden. Die Klebemittelelemente können dazu verschiedenartig geformt sein, etwa als Punkte, Rechtecke, Vielecke, Ringe oder linienförmige Elemente. Die Klebemittelelemente können weiteren Elementen der Oberfläche der optischen Komponenten bzw. desTrägersubstrats - etwa einer als Teil eines Markierungssatzes dienenden strukturierten Metallschicht - überlagert oder in deren Zwischenräumen angeordnet sein.
Ein Ausrichten des ersten und zweiten Wellenleiters zueinander in der Normalrichtung mit wenigstens teilweisem Verformen der Klebemittelschicht kann etwa so realisiert sein, dass strukturierte Metallschichten an den Vorderseiten der optischen Komponenten und des Trägersubstrats als Referenzflächen zum Ausrichten in der Normalrichtung dienen und die Klebemittelelemente der strukturierten Klebemittelschicht in den Zwischenräumen der strukturierten Metallschicht angeordnet sind. Sind die Klebemittelelemente dicker als die strukturierte Metallschicht, werden sie beim Aufeinanderbringen der optischen Komponente(n) mit dem Trägersubstrat durch Zusammendrücken verformt, wodurch eine stabile Verklebung erreicht und mit den Vorteilen der strukturierten Metallschicht hinsichtlich des Ausrichtens in der Normalrichtung kombiniert wird.
Die Strukturierung der Klebemittelschicht in diskrete, größendefinierte Klebemittelelemente wählbarer Form ermöglicht eine Anpassung bzw. Optimierung von Parametern des Herstellungsverfahrens, insbesondere hinsichtlich der Bondfläche/des Grundrisses der optischen Komponente(n) und/oder der benötigten Bondkraft (Aufpresskraft beim Aufeinanderbringen) und/oder des benötigten Verformungsgrades der Klebeschichtmittel für die Ausrichtung der optischen Komponente(n). Ein maximierter Verformungsgrad (d.h. „Flachdrücken“) der dünnen Klebemittelschicht kann daher auch sicherer erreicht werden, was ein robusteres Prozessfenster bzw. eine erhöhte Reproduzierbarkeit des Herstellungsverfahrens ermöglicht.
Das vorgeschlagene Trägersubstrat weist einen Markierungssatz auf und ist eingerichtet zum Beaufschlagen mit einer optischen Komponente, aufweisend einen Wellenleiter und einen Markierungssatz mit einer definierten Position und/oder Orientierung bezüglich des Wellenleiters, derart, dass anhand einer relativen Position und/oder Orientierung wenigstens zweier der Markierungssätze erfassbar ist, ob eine gewünschte Ausrichtung des Wellenleiters bezüglich des Trägersubstrats in der Referenzebene hergestellt ist.
Das so beschaffene Trägersubstrat ist vorteilhaft beim Herstellen des vorgeschlagenen optischen Systems zu verwenden.
Das vorgeschlagene Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems umfasst:

Bereitstellen mindestens einer optischen Komponente, aufweisend jeweils einen Wellenleiter, und eines Trägersubstrats,
Anordnen der mindestens einen optischen Komponente auf dem Trägersubstrat.
Es ist vorgesehen, dass die mindestens eine optische Komponente jeweils einen Markierungssatz mit einer definierten Position und/oder Orientierung bezüglich des jeweiligen Wellenleiters aufweist, das Trägersubstrat einen zweiten Markierungssatz aufweist und das Anordnen der mindestens einen optischen Komponente auf dem Trägersubstrat umfasst:
- Erfassen einer relativen Position und/oder Orientierung des Markierungssatzes der mindestens einen optischen Komponente bezüglich des zweiten Markierungssatzes des Trägersubstrats zum Ausrichten der mindestens einen optischen Komponente bezüglich des Trägersubstrats in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats parallelen Referenzebene.

Das Verfahren hat den Vorteil, dass das Erfassen der relativen Position und/oder Orientierung der ersten optischen Komponente und des Trägersubstrats zueinander - vorzugsweise während der Herstellung des optischen Systems - eine Ausrichtung der ersten optischen Komponente und des Trägersubstrats zueinander mit hoher Genauigkeit auf vergleichsweise einfach zu implementierende und kostengünstige Weise ermöglicht (nämlich durch etwaiges Korrigieren einer relativen Position und/oder Orientierung der ersten und optischen Komponente und des Trägersubstrats).
Das System kann so auch für das Anordnen einer zweiten optischen Komponente mit einem zweiten Wellenleiter auf dem Trägersubstrat vorbereitet werden, wobei dann der erste und zweite Wellenleiter optisch gekoppelt werden können. Insbesondere werden so die bekannten Vorteile passiver Ausrichtung bei gleichzeitiger Entspannung der Fertigungstoleranzen erzielt.
Beim Anordnen der ersten und zweiten optischen Komponente auf dem Trägersubstrat kann beispielsweise zunächst die erste optische Komponente so auf dem Trägersubstrat angeordnet werden, dass ihre Vorderseite der Vorderseite des Trägersubstrats zugewandt ist. Dabei kann die erste optische Komponente bezüglich des Trägersubstrats mithilfe einer geeigneten Messvorrichtung, welche das Bestimmen einer relativen Position und/oder Orientierung wenigstens von Teilen des ersten und zweiten Markierungssatzes ermöglicht, ausgerichtet werden. Die erste optische Komponente kann zugleich oder anschließend temporär oder permanent an dem Trägersubstrat befestigt werden, beispielsweise mittels eines auf das Trägersubstrat und/oder die erste optische Komponente aufgebrachten Klebemittels.
Die zweite optische Komponente kann so an die Rückseite der ersten optischen Komponente herangeführt werden, dass die Vorderseite der ersten optischen Komponente ebenfalls der Vorderseite des Trägersubstrats zugewandt ist, aber noch ein Abstand zwischen der ersten und zweiten Komponente besteht, der mittels der Messvorrichtung ein Bestimmen einer relativen Position und/oder Orientierung wenigstens von Teilen des zweiten und dritten Markierungssatzes ermöglicht. Dies kann beispielsweise auf optischem Wege, etwa durch Aufzeichnen von Bildern mittels mindestens einer Kamera geschehen. Eine Position und/oder Orientierung der zweiten optischen Komponente und/oder der ersten optischen Komponente samt des Trägersubstrats kann entsprechend der bestimmten relativen Position und/oder Orientierung so korrigiert werden, dass ein dadurch ein Ausrichten des ersten und zweiten Wellenleiters zueinander, insbesondere in lateralen Richtungen, ermöglicht wird.
Nach erfolgtem Korrigieren kann das Bestimmen der relativen Position und/oder Orientierung der optischen Komponenten zum Überprüfen und/oder Korrigieren der Position und/oder Orientierung der ersten und/oder zweiten Komponente wiederholt werden - ggf. mehrfach, also iterativ -, bis eine gewünschte Toleranz der relativen Position und/oder Orientierung des ersten und zweiten Wellenleiters erreicht oder unterschritten wird. Die zweite optische Komponente kann unter Beibehalten der Ausrichtung auf dem Trägersubstrat angeordnet und an diesem ebenfalls temporär oder permanent befestigt werden, beispielsweise mittels eines auf das Trägersubstrat und/oder die zweite optische Komponente aufgebrachten Klebemittels. Hierbei kann die erste optische Komponente in der Aussparung der zweiten optischen Komponente angeordnet werden.
Alternativ kann - sofern die Aussparung die zweite optische Komponente vollständig durchtritt - beim Anordnen der ersten und zweiten optischen Komponente auf dem Trägersubstrat zunächst die zweite optische Komponente auf dem Trägersubstrat angeordnet werden und im Übrigen analog wie oben verfahren werden, wobei jedoch die Schritte, welche jeweils die erste oder zweite optische Komponente betreffen, entsprechend vertauscht bzw. abgewandelt werden.
Das beschriebene Überprüfen und/oder Korrigieren der relativen Position und/oder Orientierung des ersten und zweiten Wellenleiters kann auch dazu genutzt werden, Werkstücke, bei denen eine gewünschte Toleranz nicht erreicht wurde, auszusortieren oder auch dazu, das Verfahren iterativ, etwa durch das Anpassen von Korrekturfaktoren, zu verbessern.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Wellenleiter einen ersten Abstand von der Vorderseite der ersten optischen Komponente aufweist, der zweite Wellenleiter einen zweiten Abstand von einer Vorderseite der zweiten optischen Komponente aufweist, beim Anordnen der ersten und zweiten optischen Komponente auf dem Trägersubstrat die Vorderseiten der ersten und zweiten optischen Komponente dem Trägersubstrat zugewandt sind und das Ausrichten der ersten und zweiten optischen Komponente zueinander umfasst:

Einstellen des ersten und zweiten Abstands zum Ausrichten des ersten und zweiten Wellenleiters zueinander in einer zu der Referenzebene senkrecht stehenden Normalrichtung.

Das Einstellen des ersten und zweiten Abstands kann weiterhin ein Aufbringen von Schichten auf die Vorderseite der ersten und/oder zweiten optischen Komponente umfassen, wobei etwa die weiter oben erwähnten Schichtabscheideprozesse, z.B. Epitaxie oder PECVD, zur Anwendung kommen können.
Das Verfahren kann ein Entfernen des Trägersubstrats von der mindestens einen optischen Komponente nach dem Ausrichten der mindestens einen optischen Komponente bezüglich des Trägersubstrats umfassen.
Damit erhöht sich die Flexibilität für weitere Prozessierungsschritte.
Das optische System kann optional auf verschiedene Arten weiterverarbeitet werden, die für die Prozessierung entsprechender Systeme üblich sind. Dies kann beispielsweise ein Verfüllen verbleibender Spalte zwischen den optischen Komponenten mit geeigneten Füllmaterialien und/oder Rückdünnung von Oberflächen und/oder Aufbringen von elektrischen Kontaktierungen umfassen.
Das Verfahren kann mithilfe üblicher Systeme und Vorrichtungen zur Herstellung elektronischer, optischer oder elektro-optischer Komponenten und Systeme ausgeführt werden, beispielsweise mittels eines Flip-Chip-Bonders.
Es sei erwähnt, dass die genannten Schritte und Teilschritte des Verfahrens nicht in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden müssen, sondern die Reihenfolge je nach konkreter Ausführungsweise festgelegt werden kann.
Beispielhafte Ausführungsweisen der Erfindung werden nachfolgend anhand 1 bis 7b erläutert. Dabei zeigen, jeweils schematisch,

1a einen Querschnitt eines optischen System mit einer ersten optischen Komponente und einem Trägersubstrat,
1b einen Querschnitt einer zweiten optischen Komponente,
2 eine Aufsicht eines weiteren Beispiels eines optischen Systems,
3a bis 3e Querschnitte des in 1b gezeigten Trägersubstrats während verschiedener Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des in 2 gezeigten optischen Systems,
4a bis 4c Querschnitte eines Trägersubstrats gemäß eines weiteren Beispiels in Verfahrensschritten nach einem weiteren Beispiel,
5a bis 5e Querschnitte der in 1b gezeigten zweiten optischen Komponente während verschiedener Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des in 2 gezeigten optischen Systems in verschiedenen Beispielen,
6a bis 6d Querschnitte der optischen Komponenten und des Trägersubstrats entsprechend 1a und 1b sowie Komponenten einer Prozessiervorrichtung während verschiedener Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des in 2 gezeigten optischen Systems, wobei das in 1a gezeigte optische System einen Zwischenschritt darstellt,
7a das optische System nach 2 während eines Verfahrensschritts,
7b bis 7e das optische System nach 2 während verschiedener Schritte eines Verfahrens zu seiner Herstellung gemäß weiterer Beispiele.

Wiederkehrende und ähnliche Merkmale verschiedener Beispiele und Ausführungsformen werden im Folgenden jeweils mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Das in 1a im Querschnitt gezeigte optische System 400 weist eine erste optische Komponente 100 und ein Trägersubstrat 300 auf.
Die erste optische Komponente 100 weist einen ersten Wellenleiter 101 auf, der zwischen einer ersten Substratschicht 102 und einer zweiten Substratschicht 103 gebildet ist, wobei die Substratschichten 102 und 103 in einem Ill/V-Materialsystem bzw. Halbleitermaterialsystem realisiert sind. Die erste Substratschicht 102 ist an einer Vorderseite 104 der ersten optischen Komponente 100 angeordnet, die zweite Substratschicht 103 an einer der Vorderseite 104 gegenüberliegenden Rückseite 105 der ersten optischen Komponente 100. Der erste Wellenleiter 101 mündet in Stirnflächen 109 der ersten optischen Komponente 100, die zu der Vorderseite 104 senkrecht stehen.
Die erste optische Komponente 100 ist mittels einer Klebemittelschicht 301 an einem als Trägersubstrat 300 dienenden, für ultraviolette, sichtbare und infrarote Wellenlängen (beispielsweise einen Wellenlängenbereich von 200 nm bis 1200 nm oder auch nur für Teilbereiche, beispielsweise 400 bis 800 nm) transparenten Glaswafer befestigt. Das Trägersubstrat 300 hat eine der ersten optischen Komponente 100 zugewandte Vorderseite 304 und eine der Vorderseite 304 gegenüberliegende Rückseite 305.
Die erste optische Komponente 100 weist ersten Markierungssatz 110 mit einer definierten Position und Orientierung bezüglich des ersten Wellenleiters 101 auf, das Trägersubstrat 300 weist einen zweiten Markierungssatz 310 auf. Wie unten weiter ausgeführt wird, ist anhand einer relativen Position bzw. Orientierung des ersten und zweiten Markierungssatzes 110 und 310 erfassbar, ob eine gewünschte Ausrichtung des ersten Wellenleiters 101 bezüglich des Trägersubstrats 300 in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats 300 parallelen Referenzebene hergestellt ist.
Die in 1b im Querschnitt gezeigte zweite optische Komponente 200 ist als photonischer integrierter Schaltkreis (PIC) ausgeführt. Die zweite optische Komponente 200 weist einen zweiten Wellenleiter 201 auf, der im gezeigten Beispiel als Nitrid-Wellenleiter (basierend auf SiNx) in einer SiO2-Schicht gebildet ist. Die den zweiten Wellenleiter enthaltende SiO2-Schicht 202 ist auf einer Siliziumschicht 203 angeordnet. Der zweite Wellenleiter 201 kann auch auf andere Weise, etwa durch lithographische Strukturierung einer weiteren, auf der SiO2-Schicht 202 angeordneten Siliziumschicht, gebildet sein (Silicon-on-Insulator-Architektur, SOI). Der zweite Wellenleiter 201 kann dann optional zusätzlich durch eine dünne Oxid-Passivierung geschützt sein.
Die SiO2-Schicht 202 ist an einer Vorderseite 204 der zweiten optischen Komponente 200 angeordnet, die Siliziumschicht 203 an einer der Vorderseite 204 gegenüberliegenen Rückseite 205 der zweiten optischen Komponente 200. Der zweite Wellenleiter 201 mündet in Stirnflächen 209 der zweiten optischen Komponente 200, die zu der Vorderseite 204 senkrecht stehen.
Diejenigen Stirnflächen 209, an denen der zweite Wellenleiter 201 mit dem ersten Wellenleiter 101 optisch gekoppelt werden soll, sind durch mechanisches Polieren oder durch lithographisch definiertes Trockenätzen oder durch gezieltes lokales Trockenätzen präpariert. Alternativ können die Stirnflächen 209 beispielsweise durch Brechen entlang definierter Kristallflächen präpariert sein.
Die vorderseitigen Schichten 102 und 202 sind durch Abscheideprozesse so präpariert, dass sich präzise definierte Schichtdicken ergeben.
Die zweite optische Komponente 200 weist eine Aussparung 206 auf, welche die zweite optische Komponente 200 von der Vorderseite 204 in Richtung der Rückseite 205 teilweise durchtritt. Sie kann die zweite optische Komponente 200 alternativ auch vollständig durchtreten. Die Aussparung 206 kann auch fehlen. In diesem Fall werden die optischen Komponenten 100 und 200 nebeneinander statt ineinander angeordnet.
Die zweite optische Komponente 200 weist einen dritten Markierungssatz 210 mit einer definierten Position bzw. Orientierung bezüglich des zweiten Wellenleiters 210 auf.
Die optischen Komponenten 100 und 200 sowie das Trägersubstrat 300 können auch auf andere Weise bzw. aus anderen Materialien gebildet sein als oben beispielhaft beschrieben. Etwa kann mindestens eine der optischen Komponenten 100 und 200 einen Halbleiterchip (etwa einen Silizium-Chip), einen photonischen integrierten Schaltkreis (PIC), einen Silicon-on-Insulator-Chip, einen keramischen Chip und/oder einen Glas-Chip aufweisen. Ferner kann das Trägersubstrat 300 Materialien wie Silizium oder andere Halbleitermaterialien, Keramik, Glas oder Polymere enthalten oder aus diesen bestehen. Mindestens einer der Wellenleiter 101 und 201 kann ein Polymer, ein Glas, ein Oxid (etwa SiO2), ein Nitrid (etwa Si3N4 in SiO2) und/oder Silizium (etwa als Si auf SiO2) enthalten.
Das in 2 in Aufsicht gezeigte weitere Ausführungsbeispiel eines optischen Systems 400 umfasst die zweite optische Komponente 200 (mit kurz gestrichelten Umrisslinien dargestellt) mit der Aussparung 206, die erste optische Komponente 100 (mit durchgehender Umrisslinie dargestellt) und das Trägersubstrat 300 (mit lang gestrichelter Umrisslinie dargestellt).
Die erste optische Komponente 100 weist einen ersten Markierungssatz 110 mit einer definierten Position und Orientierung bezüglich des ersten Wellenleiters 101 auf. Das Trägersubstrat 300 weist einen zweiten Markierungssatz 310 auf Die zweite optische Komponente 200 weist einen dritten Markierungssatz 210 mit einer definierten Position und Orientierung bezüglich des zweiten Wellenleiters 201 auf. Es ist anhand einer relativen Position und Orientierung von Paaren (110/310, 210/310, 110/210) der Markierungssätze erfassbar, ob die erste und zweite optische Komponente 100 und 200 in der Referenzebene so zueinander ausgerichtet sind, dass eine optische Kopplung des ersten und zweiten Wellenleiters 101 und 201 ermöglicht ist
Der dritte Markierungssatz 210 hat dazu einen ersten Teil, der aus zu dem zweiten Wellenleiter 201 parallel und in festen Abständen verlaufenden linienförmigen Elementen gebildet ist, und einen zweiten Teil, der aus linienförmigen, quadratischen und kreuzförmigen Elementen gebildet ist, die zu einem ersten Teil des zweiten Markierungssatzes 310 komplementär sind. Komplementär heißt hierbei, dass sich Elemente der entsprechenden Teile beider Markierungssätze 210 und 310 bei Vorliegen einer erwünschten relativen Ausrichtung durch Überlagerung zu zusammenhängenden Formen ergänzen bzw. zueinander parallele Begrenzungslinien haben.
In entsprechender Weise hat auch der erste Markierungssatz 110 einen ersten Teil, der aus zu dem ersten Wellenleiter 101 parallel und in festen Abständen verlaufenden linienförmigen Elementen gebildet ist, und einen zweiten Teil, der aus linienförmigen, quadratischen und kreuzförmigen Elementen gebildet ist, die zu einem zweiten Teil des zweiten Markierungssatzes 310 komplementär sind.
Die Markierungssätze 110, 210, 310 können natürlich auch anders aufgebaut sein, etwa kann mindestens einer von ihnen mindestens ein kreisförmiges und/oder elliptisches und/oder vieleckiges, beispielsweise rechteckiges, Element und/oder eine Noniusstruktur aufweisen. Auch die Kanten, die von den optischen Komponenten 100 und 200 an den Stirnflächen 109 und 209 im Bereich der Markierungssätze 110 und 210 gebildet werden, können als Teil der Markierungssätze angesehen werden, da sie mit den linearen Elementen der Noniusstrukturen definierte Schnittpunkte ergeben.
Die Markierungssätze 110, 210 und 310 sind als strukturierte Metallschicht realisiert, die auf die Vorderseiten 104, 204 und 304 aufgebracht sind. Die Markierungssätze 110, 210, 310 können auch auf andere Weise realisiert sein, beispielsweise können die Markierungssätze 110 und 210 mit den jeweiligen Wellenleitern 101 und 201 jeweils in einem gemeinsamen Arbeitsschritt und mittels einer gemeinsamen Maske durch ein lithographisches Verfahren hergestellt, also in die optischen Komponenten 100 und 200 in derselben Ebene wie die Wellenleiter 101 und 201 eingebettet sein. Auch die Wellenleiter 101 und 201 selbst können, sofern sie deutlich sichtbar sind, als Markierungssätze oder Teile von Markierungssätzen dienen.
Die Klebemittelschicht 301 ist als strukturierte Klebemittelschicht ausgeführt. Alternativ kann sie auch als durchgehende Schicht ausgeführt sein.
Im Folgenden werden anhand von 3a bis 7f beispielhafte Schritte des Verfahrens zum Herstellen des optischen Systems 400 beschrieben. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen der ersten optischen Komponente 100, der zweiten optischen Komponente 200 und des Trägersubstrat 300.
3a bis 3e zeigen das Trägersubstrat 300 in verschiedenen Schritten seiner Vorbereitung, welche Teil des Verfahrens zum Herstellen des optischen Systems 400 sein kann. Der Glaswafer, der als Trägersubstrat 300 dient ( 3a) wird zunächst mit einer durchgehenden Metallschicht 311 versehen ( 3b), welche anschließend mittels eines lithographischen Verfahrens strukturiert wird, wodurch der zweite Markierungssatz 310 (3c) gebildet wird.
Anschließend wird eine Klebemittelschicht 301 aufgebracht (3d), welche mittels eines lithographischen Verfahrens und/oder Trockenätzverfahrens und/oder Ablationsverfahrens strukturiert werden kann, wodurch diskrete Klebemittelstrukturen 302 entstehen (3e). Die Klebemittelstrukturen 302 sind vorzugsweise in Bereichen des Trägersubstrats 300 außerhalb des zweiten Markierungssatzes 310 angeordnet.
4a bis 4c zeigen ein weiteres Beispiel eines Trägersubstrats 300 in verschiedenen Schritten seiner Vorbereitung. Der Glaswafer, der als Trägersubstrat 300 dient und bereits mit dem zweiten Markierungssatz 310 und der strukturierten Klebemittelschicht 302 versehen sein kann, wird mit einer durchgehenden optisch transparenten Polymerschicht 320 versehen (4a). Die Polymerschicht 320 wird anschließend mittels eines lithographischen Verfahrens strukturiert, wodurch ein Satz von Trägersubstrat-Wellenleitern 321 (4b unten) gebildet wird. 4c zeigt das so vorbereitete Trägersubstrat 300 in einem beispielhaften Verfahrensschritt, in dem die erste optische Komponente 100 so auf dem Trägersubstrat 300 angeordnet ist, dass eine optische Kopplung zwischen dem ersten Wellenleiter 101 und den Trägersubstrat-Wellenleitern 321 hergestellt wird.
5a bis 5c zeigen die zweite optische Komponente 200 in verschiedenen Schritten ihrer Vorbereitung, welche Teil des Verfahrens zum Herstellen des optischen Systems 400 sein kann. Hierbei ist die zweite optische Komponente 200 mit ihrer Rückseite 205 auf einem Träger 500 angeordnet. Nach Aufbringen einer Maske 220 auf die Vorderseite 204 werden Trenches 221 in die zweite optische Komponente 200 geätzt, wobei ein Kern 222 zurückbleibt.Die Maske kann vorzugsweise entfernbar sein und/oder eine lithographisch strukturierte Schicht (Metalllage, Passivierungslage, polymerer (Foto-)Lack) sein. Nach Entfernen des Kerns 222 und ggf des Trägers 500 sowie der Maske 220 hat die zweite optische Komponente 200 eine Form ähnlich wie in 1b gezeigt (hier jedoch mit durchgehender Aussparung 206), die für die weiteren Verfahrensschritte vorbereitet ist.
5d und 5e zeigen die zweite optische Komponente 200 in Vorbereitungsschritten nach einem weiteren Beispiel. Hierbei wird im Wesentlichen vorgegangen wie zuvor beschrieben, jedoch ist die Maske 220 so ausgelegt, dass die Aussparung 206 direkt - also ohne den Zwischenschritt des Einbringen von Trenches - geätzt wird.
6a bis 6d veranschaulichen beispielhafte Schritte des Anordnens der ersten und zweiten optischen Komponente 100 und 200 auf dem Trägersubstrat 300 derart, dass die erste optische Komponente 100 in der Aussparung 206 der zweiten optischen Komponente 200 angeordnet wird, sowie des Ausrichtens der ersten und zweiten optischen Komponente 100 und 200 zueinander, wobei ein Flip-Chip-Bonder 600 als Prozessiervorrichtung zum Einsatz kommt.
Der Flip-Chip-Bonder 600 umfasst: einen unteren Komponententräger oder Chuck 601, einen oberen Komponententräger oder Bond-Arm 602, einen Wendeträger oder Flip-Arm 603 und ein Kamerasystem 604.
Der Chuck 601 ist eingerichtet zum Halten und/oder dreidimensionalen Bewegen eines Bauelements an einer dem Bond-Arm 602 zugewandten Seite.
Der Bond-Arm 602 ist eingerichtet zum Halten und/oder dreidimensionalen Bewegen eines Bauelements an einer dem Chuck 601 zugewandten Seite. Der Flip-Arm 603 ist dazu eingerichtet, ein Bauelement aufzunehmen und/oder um 180° zu wenden und/oder an den Chuck 601 oder den Bond-Arm 602 zu transferieren. Das Kamerasystem 604 kann zwischen dem Chuck 601 und dem Bond-Arm 602 angeordnet werden und ist dazu eingerichtet, gleichzeitig einen Teil eines von dem Chuck 601 gehaltenen Bauelements und einen Teil eines von dem Bond-Arm 602 gehaltenen Bauelements abzubilden (Abbildungsrichtungen angedeutet durch Pfeile), was etwa durch zwei Optiken in Verbindung mit zwei Sensoren oder einem Sensor und einem optischen Teiler erreicht werden kann.
In dem in 6a gezeigten Verfahrensschritt hält der Chuck 601 das Trägersubstrat 300 und der Bond-Arm 602 hält die erste optische Komponente 100, so dass die Vorderseiten 104 und 304 einander zugewandt sind.
Mittels der Kameraeinheit 604 wird gleichzeitig ein Teil des ersten Markierungssatzes 110 und ein Teil des zweiten Markierungssatzes 310 abgebildet, was ein Erfassen einer relativen Position und Orientierung der ersten optischen Komponente 100 und des Trägersubstrats 300, genauer gesagt einer Abweichung von einer gewünschten relativen Position und Orientierung, ermöglicht. Durch Bewegen des Chucks 601 und/oder des Bond-Arms 602 werden nun die erste optische Komponente 100 und das Trägersubstrat 300 zueinander ausgerichtet (angedeutet durch gestrichelte Linien).
Wie in 6b gezeigt, werden anschließend (nach Entfernen der Kameraeinheit 604) die Vorderseiten 204 und 304 durch Bewegen des Chucks 601 und/oder des Bond-Arms 602 unter Beibehalten der gewünschten relativen Position und Orientierung zusammengebracht, bis die die erste optische Komponente 100 auf dem Trägersubstrat 300 angeordnet und mittels der Klebemittelschicht 301 befestigt ist. Hierbei wird die Klebemittelschicht 301 durch Zusammendrücken teilweise verformt, so dass die Markierungssätze 110 und 310 bzw. die Vorderseiten 104 und 304 als Referenzflächen wirken.
An dieser Stelle kann die Montage der ersten optischen Komponente 100 auf dem Trägersubstrat 300 in einem Kontrollschritt zusätzlich beurteilt werden.
Durch das optisch transparente Trägersubstrat 300 können nach Entfernen des Bond-Arms 602 die relativen Positionen und/oder Orientierungen der ersten optischen Komponente 100, der zweiten optischen Komponente 200 und des Trägersubstrats 300 durch Erfassen von Teilen der Markierungssätze 110, 210, 310 mittels der Kameraeinheit 604 erfasst werden.
Das mit der ersten optischen Komponente 100 beaufschlagte Trägersubstrat 300 wird mittels des Flip-Arms 603 gewendet und an den Bond-Arm 602 transferiert. Auf dem Chuck 601 wird nun die zweite optische Komponente 200 angebracht, wobei deren Vorderseite 204 der Vorderseite 304 des Trägersubstrats 300 und der Rückseite 105 der darauf angeordneten ersten optischen Komponente 100 zugewandt ist.
Die so hergestellte Situation ist in 6c gezeigt. Mittels der Kameraeinheit 604 wird nun gleichzeitig ein Teil des dritten Markierungssatzes 210 und ein Teil des zweiten Markierungssatzes 310 abgebildet, was ein Erfassen einer relativen Position und Orientierung der zweiten optischen Komponente 200 und des Trägersubstrats 300, genauer gesagt einer Abweichung von einer gewünschten relativen Position und Orientierung, ermöglicht. Durch Bewegen des Chucks 601 und/oder des Bond-Arms 602 werden nun die zweite optische Komponente 200 und das Trägersubstrat 300 zueinander ausgerichtet (angedeutet durch gestrichelte Linien). Da die erste optische Komponente 100 bereits aufgrund der vorhergehenden Schritte bezüglich des Trägersubstrat 300 ausgerichtet ist, wird so auch ein Ausrichten der ersten und zweiten optischen Komponente 100 und 200 zueinander erreicht.
Wie in 6d gezeigt, werden anschließend (nach Entfernen der Kameraeinheit 604) die Vorderseiten 204 und 304 durch Bewegen des Chucks 601 und/oder des Bond-Arms 602 unter Beibehalten der gewünschten relativen Position und Orientierung zusammengebracht, bis die die zweite optische Komponente 200 auf dem Trägersubstrat 300 angeordnet und mittels der Klebemittelschicht 301 befestigt sowie die erste optische Komponente 100 in der Aussparung 206 der zweiten optischen Komponente 200 angeordnet ist. Hierbei wird wiederum die Klebemittelschicht 301 durch Zusammendrücken teilweise verformt, so dass die Markierungssätze 210 und 310 bzw. die Vorderseiten 204 und 304 als Referenzflächen wirken.
Durch das optisch transparente Trägersubstrat 300 können nach Entfernen des Bond-Arms 602 die relativen Positionen und Orientierungen der ersten optischen Komponente 100, der zweiten optischen Komponente 200 und des Trägersubstrats 300 durch Erfassen von Teilen der Markierungssätze 110, 210, 310 mittels der Kameraeinheit 604 erfasst werden. Hiermit kann das Resultat des Ausrichtens überprüft werden; liegt die Genauigkeit der Ausrichtung außerhalb einer vorgegebenen Toleranz, können ggf. die vorhergehenden Verfahrensschritte wiederholt oder das Werkstück verworfen werden.
Es sei erwähnt, dass einzelne oder alle Verfahrensschritte natürlich auch in anderer Weise oder anderer Reihenfolge ausgeführt werden können. Beispielweise kann zunächst die zweite optische Komponente 200 auf dem Trägersubstrat 300 angeordnet und ausgerichtet und anschließend die erste optische Komponente 100 in die Aussparung 206 der zweiten optischen Komponente 200 eingebracht werden, sofern die Aussparung 206 die zweite optische Komponente 200 vollständig durchtritt.
7a zeigt das nach den vorhergehenden Schritten vorliegende optische System 400 mit der ersten optischen Komponente 100, der zweiten optischen Komponente 200 und dem Trägersubstrat 300 (nun ohne die Prozessiervorrichtung 600). Durch die präzise definierten Schichtdicken der vorderseitigen Schichten 102 und 202 sind ein erster Abstand zwischen der Vorderseite 104 der ersten optischen Komponente 100 und dem ersten Wellenleiter 101 und ein zweiter Abstand zwischen der zweiten optischen Komponente 204 und dem zweiten Wellenleiter 201 so eingestellt, dass dadurch die gewünschte relative Position und Orientierung der ersten und zweiten optischen Komponente 100 und 200 in der Normalrichtung eingestellt ist und somit auch die Wellenleiter 101 und 201 in der Normalrichtung zueinander so ausgerichtet sind, dass ihre optische Kopplung ermöglicht wird.
Da somit die Wellenleiter 101 und 201 sowohl lateral als auch normal zueinander präzise ausgerichtet sind, wird eine optische Kopplung der Wellenleiter 101 und 201 hergestellt.
7b bis 7e zeigen das System 400 nach verschiedenen optionalen weiteren Verfahrensschritten, mit denen das optische System 400 weiterverarbeitet werden kann.
Hierbei kann, wie in 7b gezeigt, eine Opferstruktur 402 an der Rückseite 105 der ersten optischen Komponente 100 angebracht werden. An der Vorderseite 204 der zweiten optischen Komponente kann ein Hilfsträger 403 mit einer Aussparung 410 zum Aufnehmen des Trägersubstrats 300 angebracht werden.
Auch können, wie in 7c und 7d gezeigt ist - wobei 7d eine Detailansicht des in 7c durch eine Ellipse markierten Bereichs ist -, evtl. verbleibende Spalte zwischen den Wellenleitern 101 und 201 mit einem optischen Füllmaterial 404 verfüllt werden. Das optische Füllmaterial 404 hat dabei für die optische Kopplung günstige Eigenschaften (Wellenlängentransmission, Brechungsindex, Dispersionsfunktion etc.).
Anschließend können verbleibende Spalte zwischen den optischen Komponenten 100 und 200 mit einer Vergussmasse 405 verfüllt werden. Das Trägersubstrat 300 und/oder der Hilfsträger 403 können, etwa durch Laser-Debonding oder Schleifen, entfernt werden. Die (ausgehärtete) Vergussmasse 405, die Siliziumschicht 203 und die Opferstruktur 402 können durch Abschleifen zu einer gemeinsamen Rückseite 406 rückgedünnt werden.
Wie in 7e gezeigt, können die optischen Komponenten 100 und 200 an einer freigelegten gemeinsamen Vorderseite 407 mit einer Dünnfilm-Mehrlagenverdrahtung 408 elektrisch ankontaktiert und mit Bumps (Kontaktelementen) 409 versehen werden.
Die Anzahl, Art und Reihenfolge der Schritte des Verfahrens können natürlich, wie einem Fachmann unmittelbar ersichtlich ist, angepasst werden (insbesondere in Hinblick auf das jeweils herzustellende optische System bzw. die Eigenschaften der verwendeten optischen Komponenten).
Bezugszeichenliste

100: Erste optische Komponente
101: Erster Wellenleiter
102: Erste Substratschicht
103: Zweite Substratschicht
104: Vorderseite
105: Rückseite
109: Stirnfläche
110: Erster Markierungssatz
200: Zweite optische Komponente
201: Zweiter Wellenleiter
202: SiO2-Schicht
203: Siliziumschicht
204: Vorderseite
205: Rückseite
206: Aussparung
209: Stirnfläche
210: Zweiter Markierungssatz
220: Maske
221: Trenches
222: Kern
300: Trägersubstrat
301: Klebemittelschicht
302: Klebemittelstrukturen
304: Vorderseite
305: Rückseite
310: Zweiter Markierungssatz
311: Metallschicht
320: Polymerschicht
321: Trägersubstrat-Wellenleiter
400: Optisches System
402: Opferstruktur
403: Hilfsträger
404: Optisches Füllmaterial
405: Vergussmasse
406: Rückseite
407: Vorderseite
408: Dünnfilm-Mehrlagenverdrahtung
409: Bumps
410: Aussparung
500: Träger
600: Flip-Chip-Bonder
601: Chuck
602: Bond-Arm
603: Flip-Arm
604: Kamerasystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016203453 A1 [0003, 0033]

Claims

Optisches System (400), umfassend: eine erste optische Komponente (100), aufweisend einen ersten Wellenleiter (101), und ein Trägersubstrat (300), wobei die erste optische Komponente (100) auf dem Trägersubstrat (300) angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, dass die erste optische Komponente (100) einen ersten Markierungssatz (110) mit einer definierten Position und/oder Orientierung bezüglich des ersten Wellenleiters (101) aufweist, das Trägersubstrat (300) einen zweiten Markierungssatz (310) aufweist und anhand einer relativen Position und/oder Orientierung des ersten und zweiten Markierungssatzes (110, 310) erfassbar ist, ob eine gewünschte Ausrichtung des ersten Wellenleiters (101) bezüglich des Trägersubstrats (300) in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats (300) parallelen Referenzebene hergestellt ist.
Optisches System (400) nach dem vorhergehenden Anspruch, weiterhin umfassend eine auf dem Trägersubstrat (300) angeordnete zweite optische Komponente (200), aufweisend einen mit dem ersten Wellenleiter (201) optisch koppelbaren zweiten Wellenleiter (201).
Optisches System (400) nach Anspruch 2, wobei die zweite optische Komponente einen dritten Markierungssatz (210) mit einer definierten Position und/oder Orientierung bezüglich des zweiten Wellenleiters (201) umfasst und anhand einer relativen Position und/oder Orientierung wenigstens zweier der Markierungssätze (110, 210, 310) erfassbar ist, ob die erste und zweite optische Komponente (100, 200) in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats (300) parallelen Referenzebene so zueinander ausgerichtet sind, dass eine optische Kopplung des ersten und zweiten Wellenleiters (101, 201) ermöglicht ist.
Optisches System nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zweite optische Komponente weiterhin eine Aussparung (206) aufweist, welche die zweite optische Komponente (200) von einer Vorderseite (204) in Richtung einer der Vorderseite (204) gegenüberliegenden Rückseite (205) wenigstens teilweise durchtritt, wobei die erste optische Komponente (100) in der Aussparung (206) angeordnet ist.
Optisches System (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägersubstrat (300) in einem bestimmten Wellenlängenbereich, insbesondere in einem Bereich sichtbarer und/oder ultravioletter und/oder infraroter Wellenlängen, wenigstens teilweise transparent und/oder transluzent ist.
Optisches System (400) nach einem der Ansprüche 3-5, wobei der erste Wellenleiter (101) einen ersten Abstand von der Vorderseite (104) der ersten optischen Komponente (100) aufweist, der zweite Wellenleiter (101) einen zweiten Abstand von einer Vorderseite (104) der zweiten optischen Komponente (100) aufweist, die Vorderseiten (104) der ersten und zweiten optischen Komponente (100) dem Trägersubstrat (300) zugewandt sind und der erste und zweite Abstand so gewählt sind, dass dadurch eine relative Position und/oder Orientierung der ersten und zweiten optischen Komponente (100, 200) zueinander in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats (300) senkrecht stehenden Normalrichtung derart eingestellt ist, dass die optische Kopplung des ersten und zweiten Wellenleiters (101, 201) ermöglicht wird.
Optisches System (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Teil mindestens eines der Markierungssätze (110, 210, 310) durch einen Teil eines der Wellenleiter (101, 201) verwirklicht ist oder diesen enthält und/oder wobei wenigstens ein Teil mindestens eines der Markierungssätze eine Kante einer der optischen Komponenten (100, 200) oder des Trägersubstrats (300) ist oder diese/dieses enthält und/oder wenigstens ein Teil mindestens eines der Markierungssätze (110, 210, 310) durch ein lithographisches Verfahren auf eine der optischen Komponenten (100, 200) oder das Trägersubstrat (300) aufgebracht oder in diese/dieses eingebettet ist und/oder wobei wenigstens ein Teil mindestens eines der Markierungssätze (110, 210) und wenigstens ein Teil mindestens eines der Wellenleiter (101, 201) in einem gemeinsamen Arbeitsschritt und/oder mittels einer gemeinsamen Maske durch ein lithographisches Verfahren hergestellt sind.
Optisches System (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Markierungssätze (110, 210, 310) mindestens ein linienförmiges und/oder kreuzförmiges und/oder kreisförmiges und/oder elliptisches und/oder vieleckiges Element und/oder mehrere parallele Linien und/oder eine Noniusstruktur aufweist.
Optisches System (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägersubstrat (300) und/oder mindestens eine der optischen Komponenten (100, 200) eine Klebemittelschicht (301), eingerichtet zum temporären und/oder permanenten Befestigen der ersten und/oder zweiten optischen Komponente (100, 200) an dem Trägersubstrat (300), aufweist.
Optisches System (400) nach Anspruch 9, wobei die Klebemittelschicht (301) strukturiert und/oder nicht durchgehend ist und/oder wobei der erste und zweite Wellenleiters (101, 201) zueinander in der Normalrichtung unter wenigstens teilweisem Verformen der Klebemittelschicht (301) ausgerichtet sind.
Trägersubstrat (300), das einen Markierungssatz (310) aufweist und eingerichtet ist zum Beaufschlagen mit einer optischen Komponente (100, 200), aufweisend einen Wellenleiter (101, 201) und einen Markierungssatz (110, 210) mit einer definierten Position und/oder Orientierung bezüglich des Wellenleiters (101, 201), derart, dass anhand einer relativen Position und/oder Orientierung wenigstens zweier der Markierungssätze (110, 210, 310) erfassbar ist, ob eine gewünschte Ausrichtung des Wellenleiters (101, 201) bezüglich des Trägersubstrats (300) in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats (300) parallelen Referenzebene hergestellt ist.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems (400), umfassend: Bereitstellen mindestens einer optischen Komponente (100, 200), aufweisend jeweils mindestens einen Wellenleiter (101, 201), und eines Trägersubstrats (300), Anordnen der mindestens einen optischen Komponente (100, 200) auf dem Trägersubstrat (300), gekennzeichnet dadurch, dass die mindestens eine optische Komponente (100, 200) jeweils einen Markierungssatz (110, 210) mit einer definierten Position und/oder Orientierung bezüglich des jeweiligen Wellenleiters (101, 201) aufweist, das Trägersubstrat (300) einen zweiten Markierungssatz (310) aufweist und das Anordnen der mindestens einen optischen Komponente (100, 200) auf dem Trägersubstrat (300) umfasst: Erfassen einer relativen Position und/oder Orientierung des Markierungssatzes (110, 210) der mindestens einen optischen Komponente (100, 200) bezüglich des zweiten Markierungssatzes (310) des Trägersubstrats (300) zum Ausrichten des Wellenleiters (101, 201) der mindestens einen optischen Komponente (100, 200) bezüglich des Trägersubstrats (300) in einer zu einer Oberfläche des Trägersubstrats (300) parallelen Referenzebene.
Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems (400) nach Anspruch 12, umfassend: Entfernen des Trägersubstrats (300) von der mindestens einen optischen Komponente (100, 200) nach dem Ausrichten der mindestens einen optischen Komponente (100, 200) bezüglich des Trägersubstrats (300).