DE19702969A1 - Verfahren zur Herstellung von optischen Bauelementen und optisches Bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von optischen Bauelementen, wobei in einem licht­ empfindlichen Substrat wenigstens eine dreidimensio­ nale Lichtwellenleiterstruktur erzeugt wird, indem das Substrat bereichsweise einer Belichtung unterzo­ gen wird, so daß eine Brechungsindexdifferenz zwi­ schen dem Substrat und der wenigstens einen Lichtwel­ lenleiterstruktur entsteht, sowie ein optisches Bau­ element.

Stand der Technik

Optische Bauelemente mit integrierten Lichtwellenlei­ terstrukturen sind bekannt. Diese Lichtwellenleiter­ strukturen besitzen gegenüber dem sie umgebenden Sub­ strat eine Brechungsindexdifferenz, so daß sie zum Führen von Lichtwellen geeignet sind. Ein bekanntes Verfahren ist beispielsweise in der US-PS 5,136,677 beschrieben, bei dem Chalkogenidgläser zur Erzeugung der Lichtwellenleiterstruktur bereichsweise einer Be­ lichtung unterzogen werden. Hierbei erfolgt in rela­ tiv dünne Substrate eine Belichtung in Lichtwellen­ übertragungsrichtung der späteren Lichtwellenleiter­ strukturen. Aus der US-PS 5,136,677 ist ferner be­ kannt, daß mittels zweier unterschiedlicher Licht­ quellen sich kreuz ende Lichtwellenleiterstrukturen in einem Substrat geschaffen werden können, wobei durch Interferenzerscheinungen die optischen Eigenschaften der Lichtwellenleiterstrukturen beeinflußbar sind.

Es ist allgemein bekannt, damit die erzeugten Licht­ wellenleiterstrukturen das Führen von elektromagneti­ schen Wellen, beispielsweise Lichtwellen, ermögli­ chen, diese einen typischerweise einige Prozent höhe­ ren Brechungsindex als das die Lichtwellenleiter­ struktur umgebende Substrat aufweisen müssen. Weiter­ hin ist eine senkrecht zur Lichtwellenausbreitungs­ richtung liegende Dimensionierung der Lichtwellen­ leiterstrukturen so zu wählen, daß diese in der Grö­ ßenordnung der Wellenlänge des zu führenden Lichtes, typischerweise von 1 bis 10 µm, liegt. Über die Brechungsindexdifferenz der Lichtwellenleiterstruktur zu dem Substrat und der Dimensionierung der Licht­ wellenleiterstrukturen läßt sich die Anzahl der bei einer bestimmten Wellenlänge geführten Moden der zu übertragenden Lichtwellen einstellen. Mittels der bekannten Verfahren zur Herstellung der Lichtwellen­ leiterstrukturen läßt sich diese definierte Bre­ chungsindexdifferenz mit den benötigten kleinen Di­ mensionen nur stark verlustbehaftet erzielen.

Die Lichtwellenleiterstrukturen werden üblicherweise in integrierten optischen Bauelementen erzeugt, die beispielsweise als Verstärker, Splitter, Koppler, Multiplexer oder Schalter ausgebildet sind. Hierzu werden an die Lichtwellenleiterstrukturen in den op­ tischen Bauelementen Lichtleitfasern, beispielsweise Glasfasern, angekoppelt, die einer Signalzuführung beziehungsweise Signalabführung dienen. Hierbei be­ steht das Problem, daß eine Ankopplung des Glasfaser­ querschnitts an den Lichtwellenleiterquerschnitt er­ folgen muß. Der effektive Querschnitt bei üblichen Glasfasern beträgt 5 bis 10 µm. Bei integrierten op­ tischen Bauelementen ist es sinnvoll, mit geringeren Querschnitten zu arbeiten, beispielsweise um die Energiedichte in den Lichtwellenleiterstrukturen zu erhöhen oder um die Lichtführung räumlich einzu­ grenzen, damit eine Reduktion der Baugröße der inte­ grierten optischen Bauelemente erfolgen kann. Durch die unterschiedlichen Querschnitte an der Koppel­ stelle ist die numerische Apertur zu beachten, die den Winkelbereich beschreibt, aus dem ein Lichtwel­ lenleiter einfallendes Licht aufnehmen kann. Licht, das unter einem größeren, als der numerischen Apertur entsprechenden Grenzwert einfällt, kann nicht geführt werden und geht verloren. Andererseits führt der ge­ ringe Querschnitt der Lichtwellenleiterstrukturen in den integriert optischen Bauelementen zwangsläufig zu einer Erhöhung der numerischen Apertur, so daß von den integriert optischen Bauelementen abgesandte Lichtsignale nur teilweise in die angekoppelte Glas­ faser übergeben werden können.

Um dieses Problem und die hiermit verbundenen Verlu­ ste zu verringern, ist es bekannt, zwischen den Lichtwellenleiterstrukturen und den Glasfasern einen sogenannten Taper als Übergangsstruktur vorzusehen.

Dieser soll einen stetigen Übergang der effektiven Querschnitte der Glasfasern und der Lichtwellenlei­ terstrukturen als auch der numerischen Apertur be­ wirken.

Mittels der bekannten Herstellungsverfahren für Lichtwellenleiterstrukturen, bei denen beispielsweise in Glas, Polymer- oder Ormocersubstraten oder in Deckschichten von Siliciumwafern Lichtwellenleiter­ strukturen mittels eines Ionenaustausches, einer lokalen Änderung der Stöchiometrie von Oxiden oder Oxinitriden oder einem lokalen Füllen von geätzten oder geprägten Grabenstrukturen erzeugt werden, kann der Taper nur unvollständig ausgebildet werden. Infolge der in der Tiefe begrenzten Schichtdicke kann eine Querschnittsanpassung nur durch eine Verbreite­ rung des Wellenleiterquerschnitts bei gleichbleiben­ der Tiefe erfolgen. Die Brechzahl ist oft durch die Materialeigenschaften festgelegt und daher im ganzen Taper konstant. Dies kann dazu führen, daß der Taper ganz oder teilweise multimodig wird, das heißt, daß in ihm Ausbreitungsrichtungen möglich werden, die der anschließende Lichtwellenleiter beziehungsweise die Glasfaser nicht aufnehmen kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß mittels einfacher technischer Mittel hochpräzise Lichtwellen­ leiterstrukturen, insbesondere als Taper ausgebildete Übergangsstrukturen, geschaffen werden können, mit­ tels denen eine Ankopplung von Lichtwellenleiter­ strukturen und Glasfasern verlustarm möglich ist. Da­ durch, daß eine wenigstens zweifache Belichtung unter verschiedenen Einfallswinkeln des Lichtes senkrecht zur Lichtwellenausbreitungsrichtung der Lichtwellen­ leiterstrukturen erfolgt, hierdurch das die spätere Lichtwellenleiterstruktur umgebende Substrat eine Brechungsindexerniederung erfährt, wobei die Defini­ tion der Lichtwellenleiterstruktur durch eine Mas­ kierung erfolgt, die vorzugsweise eine sich in Licht­ wellenausbreitungsrichtung verändernde Breite auf­ weist, lassen sich dreidimensionale Lichtwellenlei­ terstrukturen erzielen, die neben einer Verbreiterung des Lichtwellenleiterquerschnittes eine sich vergrö­ ßernde Tiefe aufweisen. Hierdurch können sehr vor­ teilhaft Querschnitte von Lichtwellenleiterstrukturen im Koppelbereich zu Glasfasern geschaffen werden, mittels denen eine Anpassung der effektiven Quer­ schnitte der Lichtwellenleiterstrukturen und der Glasfasern möglich ist.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Einfallswinkel der Belichtung in Lichtwellenausbreitungsrichtung veränderlich ein­ stellbar sind. Hierdurch läßt sich die Querschnitts­ anpassung über den Taper weiter optimieren, indem dieser beispielsweise von der Lichtwellenleiterstruk­ tur in Richtung der Glasfaser einen im Querschnitt gesehen dreieckförmigen, sich trompetenartig erwei­ ternden Querschnitt aufweist.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Maskierung außerhalb der Lichtwellenleiterstruktur eine in Lichtwellenausbrei­ tungsrichtung veränderliche Lichtdurchlässigkeit auf­ weist. Hierdurch wird es vorteilhaft möglich, die Brechungsindexdifferenz zwischen der Lichtwellenlei­ terstruktur und dem die Lichtwellenleiterstruktur um­ gebenden Substrat definiert zu variieren, so daß ins­ besondere bei einer Querschnittsvergrößerung der Lichtwellenleiterstruktur die Brechungsindexdifferenz in definierter Weise abnimmt, um eine Monomodigkeit in Lichtwellenausbreitungsrichtung der Lichtwellen­ leiterstruktur bei sich vergrößerndem Querschnitt sicherzustellen.

Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Einfallswinkel der Belichtung so eingestellt werden, daß sich vergrabene Lichtwellen­ leiterstrukturen ergeben. Hierdurch wird erreicht, daß eine zusätzliche Abdeckelung der erzeugten Licht­ wellenleiterstruktur zur Verhinderung von äußeren Einflüssen nicht mehr notwendig ist. Hierdurch ver­ einfacht sich das gesamte Herstellungsverfahren der optischen Bauelemente mit den Lichtwellenleiterstruk­ turen.

Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zur Erzeugung vergrabener Lichtwellenleiterstrukturen die Belichtung unter ver­ schiedenen Einfallswinkeln mit wechselnder Maskierung erfolgt. Hierdurch wird sehr vorteilhaft erreicht, daß neben einer vergrabenen Lichtwellenleiterstruktur eine weitere Optimierung des Querschnitts der Licht­ wellenleiterstruktur an der Koppelstelle zwischen der Lichtwellenleiterstruktur und einer Glasfaser er­ reicht wird. Es wird die Erzielung von rombenartigen (rautenartigen) Querschnitten der Lichtwellenleiter­ strukturen mit sich in Lichtwellenausbreitungsrich­ tung vergrößernden Querschnitten möglich. Hierdurch ist eine weitere optimierte Anpassung der effektiven Querschnitte zwischen der Lichtwellenleiterstruktur und einer Glasfaser möglich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei­ spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b Verfahrensschritte zur Herstellung eines optischen Bauelementes in einer ersten Aus­ führungsvariante;

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht eines optischen Bauelementes mit einer Lichtwel­ lenleiterstruktur;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine Mas­ kierung zur Herstellung einer Lichtwellen­ leiterstruktur;

Fig. 4 Verfahrensschritte zur Herstellung einer vergrabenen Lichtwellenleiterstruktur in einer ersten Ausführungsvariante und

Fig. 5a und 5b Verfahrensschritte zur Herstellung einer vergrabenen Lichtwellenleiterstruktur in einer zweiten Ausführungsvariante.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Fig. 1a und 1b ist jeweils eine schemati­ sche Schnittdarstellung eines optischen Bauelementes 10 gezeigt, anhand deren das erfindungsgemäße Ver­ fahren zur Herstellung einer Lichtwellenleiterstruk­ tur 12 erläutert werden soll. Für die Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der einfachste Auf­ bau eines optischen Bauelementes, nämlich das Vorhan­ densein lediglich einer Lichtwellenleiterstruktur 12, angenommen. Selbstverständlich können mittels des er­ findungsgemäßen Verfahrens gleichzeitig eine Vielzahl von Lichtwellenleiterstrukturen 12 mit unterschied­ licher Dimensionierung erzeugt werden.

Das optische Bauelement 10 besteht aus einem Chal­ kogenidglas 14. Unter Chalkogenidgläsern werden im allgemeinen glasartige Produkte aus amorphen, nicht stöchiometrischen Verbindungen der Chalkogene ver­ standen. Bevorzugt sind die Sulfide und Selinide von Arsen (As), Antimone (Sb), Germanium (Ge), Gallium (Ga), Indium (In), Wismut (Bi), Lanthan (La) und deren Mischungen, sofern sie Glasphasen bilden. Fer­ ner sind Mischsysteme aus Chalkogeniden und Halo­ giniden, wie beispielsweise Fluoriden, Chloriden, Bromiden oder Jodiden möglich, die zum Entstehen so­ genannter Chalgohalid-Gläser führen.

Das verwendete Glas, im Ausführungsbeispiel das Chal­ kogenidglas 14, wird mit einer Maske 16 versehen, die aus einem lichtundurchlässigen Material besteht. Die Maske 16 ist in ihrer Dimensionerung der zu schaf­ fenden Lichtwellenleiterstruktur 12 in noch zu er­ läuternder Weise angepaßt. Die Maske 16 kann mittels allgemein bekannter Verfahren, beispielsweise über Siebdruck, auf das Chalkogenidglas 14 aufgebracht werden.

In einem ersten Verfahrensschritt (Fig. 1a) erfolgt eine Belichtung des mit der Maske 16 versehenen Chalkogenidglases 14, wobei von einer nicht darge­ stellten Quelle zunächst ein unter einem Einfalls­ winkel α zur Oberfläche des Chalkogenidglases 14 ein­ fallendes Licht 20 (Belichtung 20) erzeugt wird. Die verwendeten Photoenergien des Lichtes 20 liegen im absorbierenden Bereich des Chalkogenidglases 14. Die Wellenlänge des Lichtes 20 liegt hierdurch üblicher­ weise im sichtbaren Bereich beziehungsweise im nahen Ultraviolett-Bereich. Die Wellenlängen des Lichtes 20 können beispielsweise zwischen 200 nm bis 600 nm be­ tragen.

Das unter dem Einfallswinkel α einfallende Licht 20 trifft außer in einem durch die Maske 16 abge­ schatteten Bereich 26 auf das Chalkogenidglas 14 und führt dort - mit Ausnahme des abgeschatteten Bereiches 26 - zu einer Erniedrigung des Brechungsindexes des Chalkogenidglases 14. Der abgeschattete Bereich 26 besitzt somit einen höheren Brechungsindex als das übrige Substrat des Chalkogenidglases 14.

Ein Grad der Brechungsindexerniedrigung kann über eine Belichtungsdauer und/oder eine Belichtungsinten­ sität und/oder über die Wellenlänge des Lichtes 20 eingestellt werden. Die Belichtungsintensität des Lichtes 20 liegt beispielsweise bei einigen 1 bis 100 J/cm². Die Belichtung mittels des Lichtes 20 erfolgt üblicherweise bei Raumtemperatur und normaler At­ mosphäre, so daß kein zusätzlicher apparativer Auf­ wand zur Einhaltung bestimmter notwendiger Verfah­ rensbedingungen erforderlich ist.

Nachfolgend wird gemäß dem in Fig. 1b gezeigten Verfahrensschritt eine Belichtung mit dem Licht 20 unter einem Einfallswinkel β durchgeführt, so daß eine Belichtung des Chalkogenidglases 14 mit Ausnahme eines durch die Maske 16 abgeschatteten Bereiches 28 erfolgt. Dadurch daß der Einfallswinkel β von dem Einfallswinkel α abweicht, wird der gemäß Fig. 1a abgeschattete Bereich 26 teilweise belichtet, so daß hier ebenfalls eine Brechungsindexerniedrigung er­ folgt. Der während der beiden Belichtungsschritte gemäß Fig. 1a und 1b jeweils abgeschattete, das heißt unbelichtete Bereich führt zur Bildung der Lichtwellenleiterstruktur 12, da dieser gegenüber der Umgebung, das heißt gegenüber dem Substrat des Chal­ kogenidglases 14, einen höheren Brechungsindex auf­ weist. Die Dimensionierung der Lichtwellenleiter­ struktur 12, insbesondere deren Tiefe, kann über eine Wahl der Einfallswinkel α beziehungsweise β variiert werden. Eine weitere Dimensionierung der Lichtwellen­ leiterstruktur 12, insbesondere deren Breite und Länge, kann über eine Dimensionierung der Maske 16 eingestellt werden.

Durch eine Kombination verschiedener Belichtungen, das heißt verschiedener Einfallswinkel α und β, verschie­ dener Belichtungsintensitäten, verschiedener Wellen­ längen des Lichtes 20 und/oder verschiedener Belich­ tungsdauern, kann eine Lichtwellenleiterstruktur 12 mit beliebiger definierter Dimensionierung und belie­ biger dimensionerter Brechungsindexänderung gegenüber dem Grundsubstrat des Chalkogenidglases 14 erzeugt werden.

In der Fig. 2 ist in einer schematischen Perspektiv­ ansicht ein Bauelement 10 gezeigt, das einen inte­ grierten Lichtwellenleiter 12 aufweist. Der Licht­ wellenleiter 12 besitzt einen kanalförmigen Abschnitt 22 und einer Stirnseite 18 zugewandt einen Übergangs­ bereich, nachfolgend Taper 24 genannt. Der Taper 24 besitzt an der Stirnfläche 18 einen dreieckförmigen Querschnitt, der kontinuierlich kleiner werdend in den Abschnitt 22 übergeht. Der Abschnitt 22 kann, wenn dieser beispielsweise mittels des anhand der Fig. 1a und 1b erläuterten Verfahrens hergestellt wurde, ebenfalls einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen. Somit erfolgt quasi über den Taper 24 eine trichterförmige Erweiterung des Querschnitts der ge­ samten Lichtwellenleiterstruktur 12 zur Stirnfläche 18. Der Taper 24 kann durch eine entsprechende Gestalt der Maske 16 und einen entsprechenden Einfall des Lichtes 20 während der Belichtung erzielt werden. Die Maske 16 besitzt hierzu - in Draufsicht gesehen - eine sich in Richtung der Stirnfläche 18 trapezförmig beziehungsweise dreieckförmig erweiternde Kontur, so daß während der Belichtung 20 (Fig. 1a, 1b) ein dem späteren Taper 24 entsprechender, abgeschatteter Be­ reich entsteht.

Die Festlegung der Einfallswinkel α beziehungsweise β der Belichtung 20 kann entweder durch eine ent­ sprechend beweglich gelagerte Lichtquelle oder eine entsprechende Bewegung des Chalkogenidglases 14 bei gleichmäßig ausgerichteter Belichtung 20 erfolgen. Hier kann zusätzlich zu der - in den Fig. 1a und 1b in der Bildebene betrachteten Einfallswinkel α und β eine Verdrehung in die Bildebene hinein beziehungs­ weise hinaus erfolgen, so daß optimal angepaßte Taper 24 erzielbar sind.

Mittels der Taper 24 erfolgt die eingangs erwähnte Anpassung der effektiven Querschnitte der Lichtwel­ lenleiterstruktur 12, insbesondere deren Abschnitt 22 und einer nicht dargestellten Glasfaser. Durch den Taper 24 erfolgt ein stetiger Übergang - in der in Fig. 2 mit einem Pfeil 30 gekennzeichneten Lichtwel­ lenübertragungsrichtung - sowohl des Querschnitts der Lichtwellenleiterstruktur 12 als auch der numerischen Apertur. Der Pfeil 30 ist als Doppelpfeil gekenn­ zeichnet, da die gezeigte Lichtwellenleiterstruktur 12 sowohl zum Empfangen eines optischen Signals als auch zum Absenden eines optische Signals des Bau­ elementes 10 dienen kann. Über die dreieckförmige Querschnittsfläche des Tapers 24 an der Stirnfläche 18 erfolgt eine optimierte Anpassung an einen runden Querschnitt der nicht dargestellten Glasfaser.

In der Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht auf ein mit der Maske 16 versehenes Chalkogenidglas 14 gezeigt. Die Maske 16 definiert einerseits den kanal­ förmigen Abschnitt 22 und den Taper 24 der späteren Lichtwellenleiterstruktur 12. Wie anhand von Fig. 1a und 1b erläutert, wird die Lichtwellenleiterstruktur 12 erzeugt, indem eine Belichtung des Chalkogenid­ glases 14 derart erfolgt, daß ein die Lichtwellen­ leiterstruktur 12 bildender, unbelichteter Bereich verbleibt. Um im Bereich des Tapers 24 über dessen in Lichtwellenausbreitungsrichtung 30 gesehener Länge eine Monomodigkeit zu gewährleisten, muß eine Dif­ ferenz der Brechungsindizes zwischen der Lichtwellen­ leiterstruktur 12 und dem Substrat des Chalkogenid­ glases 14 im Bereich des Tapers 24 in Richtung der Stirnfläche 18 in definierter Weise abnehmen. Dies wird erreicht, indem die Maske 16 so ausgebildet ist, daß eine Durchlässigkeit für das Licht 20, die außer­ halb der Struktur des Tapers 24 gegeben sein muß, um dort die beschriebene Brechungsindexerniederung zu erreichen, in Richtung der Querschnittserweiterung des Tapers 24, das heißt in Richtung der Stirnfläche 18, abnimmt. Durch eine gleichmäßige Abnahme der Durchlässigkeit für das Licht 20 in Richtung der Stirnfläche 18 erfolgt eine entsprechend gleichmäßig geringere Belichtung 20 vom Abschnitt 22 der Licht­ wellenleiterstruktur 12, gesehen in Richtung der Stirnfläche 18. Hierdurch erfolgt eine entsprechend geringere Brechungsindexerniederung in dem Substrat des Chalkogenidglases 14 in Längserstreckung des Tapers 24, so daß eine Differenz zwischen dem Bre­ chungsindex des Tapers 24 und dem Brechungsindex des Substrats des Chalkogenidglases 14 vom Abschnitt 22 in Richtung der Stirnfläche 18 ebenfalls gleichmäßig abnimmt.

Anhand der Fig. 4 und 5 wird die Herstellung ver­ grabener Lichtwellenleiterstrukturen 12 mittels der Belichtung 20 unter verschiedenen Einfallswinkeln α und β gezeigt. Durch die Herstellung vergrabener Lichtwellenleiterstrukturen erübrigt sich ein spä­ teres Abdeckeln der Lichtwellenleiterstrukturen, um diese vor äußeren Einflüssen zu schützen. Die nach­ folgenden Figuren zeigen jeweils eine schematische Draufsicht auf die Stirnfläche 18 eines Bauelementes 10, wobei klar ist, daß durch die bereits erläuterte entsprechende Ausbildung der Maske 16 sowohl der kanalförmige Abschnitt 22 als auch der Taper 24 der Lichtwellenleiterstruktur 12 erzielbar ist.

Gemäß dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf einem Trägersubstrat 32 eine Schicht des Chalkogenidglases 14 aufgebracht. Auf das Chalko­ genidglas 14 ist eine Maske 16 derart aufgebracht, daß eine Maskenöffnung 34 im Bereich der späteren Lichtwellenleiterstruktur 12 verbleibt. Zunächst er­ folgt die Belichtung 20 unter dem Einfallswinkel α, so daß durch den schrägen Einfall sich ein durch das Chalkogenidglas 14 zum Trägersubstrat 32 hin er­ streckender tunnelförmiger Abschnitt 36 mit einem durch die Belichtung erniedrigten Brechungsindex er­ gibt. Anschließend erfolgt die Belichtung 20 unter dem Einfallswinkel β durch die Maskenöffnung 34, so daß sich ein ebenfalls tunnelförmiger Abschnitt 38 mit ebenfalls durch die Belichtung erniedrigten Bre­ chungsindex ergibt. Die tunnelförmigen Abschnitte 36 und 38 schließen einen - im Querschnitt gesehen - dreieckförmigen Abschnitt ein, der die Lichtwellen­ leiterstruktur 12 ergibt, da in diesem Bereich keine Erniedrigung des Brechungsindexes erfolgte, so daß dieser gegenüber den tunnelförmigen Abschnitten 36 und 38 einen erhöhten Brechungsindex aufweist. Ent­ sprechend der Wahl der Einfallswinkel α beziehungs­ weise β ergibt sich über der Lichtwellenleiter­ struktur 12 ein sowohl zum Abschnitt 36 als auch zum Abschnitt 38 gehörender Bereich 40, der durch die hier sogar doppelte Belichtung eine Erniedrigung des Brechungsindexes erfahren hat. Die Lichtwellenleiter­ struktur 12 ist hierdurch in dem auf dem Träger­ substrat 32 aufgebrachten Chalkogenidglas 14 ver­ graben und wird durch das Trägersubstrat 32 sowie die Abschnitte 36 und 38 begrenzt.

Eine weitere Möglichkeit, eine vergrabene Lichtwel­ lenleiterstruktur 12 zu erzielen, zeigen die Fig. 5a und 5b. Zunächst wird gemäß Fig. 5a in zu Fig. 4 analoger Weise ein im Querschnitt gesehen dreieck­ förmiger unbelichteter Bereich erzeugt, der durch die belichteten tunnelförmigen Abschnitte 36 und 38 seit­ lich begrenzt ist.

In einem nächsten, in Fig. 5b gezeigten Schritt, wird die Maske 16 gemäß Fig. 5a auf geeignete Weise entfernt und eine Maske 16′ aufgebracht, die den Bereich des Chalkogenidglases 14 abdeckt, der zu­ nächst durch die Maskenöffnung 34 freilag. Durch die nachfolgende Belichtung unter den Einfallswinkeln α beziehungsweise β werden weitere Teile des Chal­ kogenidglases 14 belichtet. Es verbleibt lediglich ein im Querschnitt gesehen rhomben- beziehungsweise rautenförmiger unbelichteter Bereich, der sowohl wäh­ rend der in Fig. 5a gezeigten doppelseitigen Belich­ tung durch die Maske 16 als auch während der in der Fig. 5b gezeigten doppelseitigen Belichtung durch die Maske 16′ abgeschattet bleibt. Dieser Bereich be­ sitzt hierdurch eine gegenüber dem Substrat des Chal­ kogenidglases 14 erhöhten Brechungsindex und bildet die Lichtwellenleiterstruktur 12. Durch eine derar­ tige Ausgestaltung der Lichtwellenleiterstruktur 12 in Verbindung mit der anhand der Fig. 2 und 3 er­ läuterten kontinuierlichen Querschnittserweiterung des Tapers 24 kann durch geeignete Variation der Masken 16 und 16′ beziehungsweise der Einfallswinkel α und β ein Taper 24 erzeugt werden, der einerseits an vergrabene kanalförmige Abschnitte 22 (Fig. 2, 3) und nicht dargestellte Glasfasern angepaßt ist. Die Querschnittserweiterung des Tapers 24 in Richtung der Stirnfläche 18 erstreckt sich dann nicht nur seitlich und in die Tiefe, sondern auch in Richtung der Oberfläche des Chalkogenidglases 14. Hierdurch ist eine noch genauere Annäherung des Querschnittes des Tapers 14 an einen kreisförmigen Querschnitt einer Glasfaser möglich.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von optischen Bauelemen­ ten, wobei in einem lichtempfindlichen Substrat wenigstens eine dreidimensionale Lichtwellenleiter­ struktur erzeugt wird, indem das Substrat bereichs­ weise einer Belichtung unterzogen wird, so daß eine Brechungsindexdifferenz zwischen dem Substrat und wenigstens einem die Lichtwellenleiterstruktur bil­ denden Bereich entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine wenigstens zweifache Belichtung (20) unter ver­ schiedenen Einfallswinkeln (α, β) des Lichtes senkrecht zu einer Lichtwellenübertragungsrichtung (30) der Lichtwellenleiterstrukturen (12) erfolgt, hierdurch das die spätere Lichtwellenleiterstruktur (12) umgebende Substrat (14) eine Brechungsindex­ erniedrigung erfährt, wobei die Definition der Licht­ wellenleiterstruktur (12) durch eine Maskierung (16, 16′) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierung (16, 16′) zur Definition eines Tapers (24) der Lichtwellenleiterstruktur (12) eine sich in Lichtwellenausbreitungsrichtung (30) ver­ ändernde Breite aufweist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Maskierung (16) in Lichtwellenausbreitungsrichtung (30) im Bereich des Tapers (24) zunimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchlässigkeit der Maskierung (16), im Be­ reich des Tapers (24) über das den Taper umgebende Substrat (14), für die Belichtung (20) in Richtung einer Querschnittsvergrößerung des Tapers (24) ab­ nimmt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfallswinkel (α, β) der Belichtung (20) in und/oder quer zur Lichtwellen­ ausbreitungsrichtung (30) veränderlich einstellbar sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfallswinkel (α, β) der Belichtung (20) so gewählt sind, daß sich vergra­ bene Lichtwellenleiterstrukturen (12) ergeben.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung vergrabener Lichtwellenleiterstrukturen (12) die Belichtung (20) unter verschiedenen Einfallswinkeln (α, β) mit wechselnder Maskierung (16, 16′) erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (14) ein Chalkogenidglas oder ein Chalkohalidglas ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Einfallswinkel (α, β) eine beweglich gelagerte Licht­ quelle eingesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Einfallswinkel (α, β) das Substrat (14) relativ zu der Lichtquelle beweglich gelagert ist.

11. Optisches Bauelement mit wenigstens einer in einem lichtempfindlichen Substrat integrierten Licht­ wellenleiterstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiterstruktur (12) nach einem der An­ sprüche 1 bis 10 erhalten wird.