DE2358881C2

DE2358881C2 - Process for the production of coupling optics on an optical waveguide

Info

Publication number: DE2358881C2
Application number: DE19732358881
Authority: DE
Inventors: Edgar Dipl.-Phys. 7900 Ulm Weidel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-11-27
Filing date: 1973-11-27
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE2358881A1

Abstract

Eine moeglichst verlustlose Ueberkopplung von Lichtenergie zwischen Lichtwellenleitern oder zwischen Lichtwellenleitern und anderen optischen Bauelementen mit unterschiedlichen geometrischen Abmessungen ist meistens mit sehr grossen Schwierigkeiten verbunden, weil sich die Intensitaetsverteilung der Strahlung an den Lichtaustrittsflaechen oder Lichteintrittsflaechen der Lichtwellenleiter oder optischen Bauelemente sehr stark voneinander unterscheiden kann. In der Patentschrift wird ein Verfahren zur Herstellung einer Ankopplungsoptik bei einem Lichtwellenleiter angegeben, durch die bei der Ankopplung eines Lichtleiters an einen Halbleiterlaser ein wesentlich hoeherer Ankopplungswirkungsgrad als nach dem Stand der Technik erreicht werden kann.The most lossless possible coupling of light energy between optical waveguides or between optical waveguides and other optical components with different geometrical dimensions is usually associated with very great difficulties, because the intensity distribution of the radiation on the light exit surfaces or light entry surfaces of the optical waveguides or optical components can be very different from one another. The patent specification specifies a method for producing coupling optics in an optical waveguide, by means of which a significantly higher coupling efficiency than in the prior art can be achieved when coupling an optical waveguide to a semiconductor laser.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Ankopplungsoptik an einem Lichtwellc-nleiterThe invention relates to a method for producing coupling optics on a light wave guide

!0 nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.! 0 according to the preamble of claim 1.

Eine möglichst verlustlose Oberkopplung von Lichtenergie zwischen Lichtwellenleitern oder zwischen Lichtwellenleitern und anderen optischen Bauelementen mit unterschiedlichen geometrischen Abmessungen έτι meistens mit sehr großen Schwierigkeiten verbunden, weil sich die Intensitätsverteüung der Strahlung an den Lichtaustrittsflächen oder Lichteintrittsflächen der Lichtwellenleiter oder optischen Bauelemente sehr stark voneinander unterscheiden kann.A coupling of light energy with as little loss as possible between optical waveguides or between Optical fibers and other optical components with different geometrical dimensions έτι usually associated with very great difficulties, because the intensity distribution of the radiation the light exit surfaces or light entry surfaces of the Optical waveguides or optical components can be very different from one another.

So besitzt beispielsweise ein Halbleiterlaser mit einer Doppelheterostruktur eine lichtemittierende Fläche von ungefähr 0,5 μπι mal ΙΟμπι. Eine beispielhaft gewählte Monomode-Lichtleitfaser besitzt dagegen einen kreiszylinderförmigen lichtführenden Kern mit einem Durchmesser von etwa 2 μπι bis 4 μπι. Dieser Kern ist von einem Mantelbereich umgeben, der einen wesentlich größeren Außenaurchmesser besitzt, z. B. 120 μπι. Soll nun Licht aus dem Halbleiterlaser in eine derartige Lichtleitfaser mit einer planen Faserstirnfläche eingekoppelt werden, so ist dieses mit einem Einkopplungsgrad von etwa 20% möglich. Ein wesentlich höherer Einkopplungsgrad ist in nachteiliger Weise aufgrund der sehr unterschiedlichen Intensitätsverteilungen des Lichts nicht möglich.For example, a semiconductor laser with a double heterostructure has a light-emitting surface of about 0.5 μπι times ΙΟμπι. An example chosen Single-mode optical fiber, on the other hand, has a circular-cylindrical light-guiding core with a Diameter of about 2 μm to 4 μm. This core is surrounded by a jacket area which has a much larger outer diameter, e.g. B. 120 μπι. Shall now light from the semiconductor laser in such a Optical fibers are coupled in with a flat fiber end face, so this is with a degree of coupling of about 20% possible. A significantly higher degree of coupling is disadvantageous due to The very different intensity distributions of the light are not possible.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es aus der Zeitschrift Bell System Technical Journal 51, 1972, S. 573—593 bekannt, auf der Stirnfläche der Lichtleitfaser eine Zylinderlinse anzubringen. Damit sollte ein Einkopplungswirkungsgrad von etwa 90Q''/ erreicht werden.To avoid this disadvantage it is from the journal Bell System Technical Journal 51, 1972, P. 573-593 known to attach a cylindrical lens to the end face of the optical fiber. This should result in a coupling efficiency of about 90Q`` / can be achieved.

Dazu sollte ein Stück einer runden Lichtleitfaser mit einem Durchmesser von etwa 10 bid i5 μηι entlang der Längsachse der Lichtleitfaser abgeschliffen und poliert werden. Die auf diese Weise entstehende Miniaturzylinderlinse sollte dann möglichst genau an den Kernbereich einer Lichtleitfaser justiert und dort dauerhaft befestigt werden. Diese Bearbeitungsverfahren sind jedoch in der Praxis wegen der geringen Dicke der Lichtleitfaser nicht durchführbar. Der genannten Literaturstelle ist auch nicht zu entnehmen, daß dieser Vorschlag jemals realisiert worden ist.For this purpose, a piece of a round optical fiber with a diameter of about 10 bid i5 μm should be along the Longitudinal axis of the optical fiber can be ground and polished. The miniature cylindrical lens created in this way should then be adjusted as precisely as possible to the core area of an optical fiber and permanently attached there will. However, these processing methods are practical because of the small thickness of the optical fiber not feasible. The cited reference also does not indicate that this proposal has ever been realized.

Aus einer weiteren Literaturstelle (Journal of Applied Physics 44,6.1973, S. 2756) geht hervor, daß in der Fachwelt berechtigte Zweifel an der Durchführbarkeit dieses zuvor erwähnten Verfahrens bestehen.From another reference (Journal of Applied Physics 44.6.1973, p. 2756) shows that in the professional world there are reasonable doubts as to the feasibility of this aforementioned procedure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Ankopplungsoptik bei einem Lichtwellenleiter anzugeben, durch die beispielsweise bei der Ankopplung eines Lichtleiters an einen Halbleiterlaser ein wesentlich höherer Ankopplungs-Wirkungsgrad erreicht wird.The invention is based on the object of a method for producing coupling optics in a Specify optical waveguides through which, for example, when coupling an optical waveguide to a Semiconductor laser a much higher coupling efficiency is achieved.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 und 2 angegebene Verfahren gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es in kostengünstiger Weise möglich ist, eine nahezu verlustfreie Ankopplungsoptik herzustellen. Dies wird beispielsweise durch eine anamorphotische Ankopplungsoptik erreicht die aus demselben Material besteht wieThis object is achieved by the method specified in claims 1 and 2. Refinements of the invention can be found in the subclaims.
A first advantage of the invention is that it is possible in a cost-effective manner to produce an almost loss-free coupling optics. This is achieved, for example, by anamorphic coupling optics made of the same material as

der Lichtleiter. Dabei entfallen schwierige Handhabungs- und Justiervorgänge mit geometrisch kleinen optischen Bauelementen.the light guide. Difficult handling and adjustment processes with geometrically small ones are no longer necessary optical components.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß zwischen dem Lichtleiter und der Ankopplungsoptik eine Fügestelle, z. B. Kitt, vermieden wird. Dadurch wird zwischen den zu kopplenden Bauelementen eine weitgehend verlustfreie Kopplung erreicht Außerdem ist die Koppelstelle mechanisch stabil und alterungsbeständig, denn mögliche Erweichungen sowie Trübungen der Fügestelle, z. B. infolge einer zu hohen optischen Belastung, können nicht auftreten.A second advantage is that there is a joint between the light guide and the coupling optics, z. B. putty is avoided. This will switch between the The components to be coupled achieve a largely loss-free coupling. In addition, the coupling point mechanically stable and resistant to aging, because possible softening and clouding of the joint, z. B. as a result of an excessive optical load, can not occur.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Ankopplungsoptik die Form einer Zylinderlinse, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die an sich rotationssymmetrische Intensitätsverteilung eines runden Lichtleiters an die vorzugsweise rechteckig ausgebildete Lichtaustrittsfläche beispielsweise eines Halbleiterlasers angekoppelt werden soll.In one embodiment of the invention, the coupling optics has the shape of a cylindrical lens, what is particularly advantageous when the inherently rotationally symmetrical intensity distribution of a round Light guide to the preferably rectangular light exit surface, for example a semiconductor laser should be coupled.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Ankopplungsoptik in Form einer sphärischen Linse ausgebildet, wodurch beispielsweise eine Ankopplung mit gutem Wirkungsgrad zwischen Lichtleitern unterschiedlichen Durchmessers erreicht wird.In a further exemplary embodiment, the coupling optics are designed in the form of a spherical lens, thus, for example, a coupling with good Efficiency between light guides of different diameters is achieved.

Beispielsweise wird ein Lichtleiter mit einer Ankopplungsoptik dadurch hergestellt, daß an der vorgesehenen Ankopplungsfläche des Lichtleiters zunächst eine der Ankopplungsoptik entsprechende Grobstruktur durch Abtragung oder Aufbringen von Lichtleitermaterial erzeugt wird, und daß danach diese Grobstruktur durch Wärmeeinwirkung geglättet und poliert wird.For example, a light guide with coupling optics is produced in that at the provided The coupling surface of the light guide initially has a coarse structure corresponding to the coupling optics is generated by the removal or application of light guide material, and that then this coarse structure is smoothed and polished by the action of heat.

Zur Abtragung des Lichtleitermaterials läßt sich besonders vorteilhaft die an sich bekannte Photolackätztechnik anwenden.The photoresist etching technique known per se can be particularly advantageously used to remove the light guide material use.

Ebenfalls geeignet zur Abtragung des Lichtleitermaterials bei diesem Verfahren ist das Abstäubungsätzen (»Sputterätzen«).Sputter etching is also suitable for removing the light guide material in this process ("Sputter etching").

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows

Fig. la den Aufbau eines Lichtleiters,Fig. La shows the structure of a light guide,

Fig. Ib die Intensitätsverteilung der Strahlung bei einem derartigen Lichtleiter,Fig. Ib shows the intensity distribution of the radiation in such a light guide,

F i g. 2a den Aufbau eines an sich bekannten Halbleiterlasers mit Streifenkontakt,F i g. 2a shows the structure of a known semiconductor laser with strip contact,

Fig.2b die Intensitätsverteilung der aus dem Halbleiterlaser austretenden Strahlung eni'ang der größten Breite der laseraktiven Zone,2b shows the intensity distribution from the semiconductor laser emerging radiation along the greatest width of the laser-active zone,

Fig.2c die Intensitätsverteilung entlang der Dicke der laseraktiven Zone,2c the intensity distribution along the thickness of the laser-active zone,

Fig.3a bis 3f erläutern einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung der Ankopplungsoptik.3a to 3f explain individual process steps for producing the coupling optics.

Zur Erläuterung der der Erfindung zugrundeliegenden Problematik wird zunächst mit den F i g. 1 und 2 der Aufbau eines Lichtleiters und eines Streifenkontakt-Halbleiterlasers sowie die bei derartigen optischen Bauelementen vorhandene Intensitätsverteilung der Strahlung dargestellt.To explain the problem on which the invention is based, first of all, FIGS. 1 and 2 of the Structure of a light guide and a strip contact semiconductor laser as well as that of such optical components existing intensity distribution of the radiation is shown.

F i g. la zeigt ein Stück eines an sich bekannten Lichtleiters, der aus einem Kernbereich 1 und einem Mantelbereich 2 besteht. In einem sogenannten Monomode-Lichtieiter liegt der Durchmesser des Kernbereichs 1 in der Größenordnung der übertragenen Lichtwellenlänge, während der Durchmesser des Mantelbereichs 2 ein Vielfaches davon beträgt.F i g. la shows a piece of a known light guide, which consists of a core area 1 and a cladding area 2. In a so-called single mode light conductor if the diameter of the core area 1 is in the order of magnitude of the transmitted light wavelength, while the diameter of the jacket region 2 is a multiple thereof.

In Fig. Ib ist die Intensitätsverteilung der Strahlung bei einem derartigen Lichtleiter als Funktion des Abstandes vom Mittelpunkt der Faser aufgetragen. Der Durchmesser des Bereiches, in dem diese Intensitätsverteilung etwa bis auf den e-ten Teil des Maximums abgefallen ist beträgt etwa 10 Mikrometer.In Fig. Ib is the intensity distribution of the radiation plotted in such a light guide as a function of the distance from the center of the fiber. Of the Diameter of the area in which this intensity distribution decreased approximately to the e-th part of the maximum is is approximately 10 microns.

In Fig.2a ist ein an sich bekannter Streifenkontakt-Halbleiterlaser abgebildet. Die laseraktive Zone des Halbleiterlasers, die eine Dicke von etwa 0,5 μπι und eine Breite von etwa 100 μπι aufweist, ist mit 4 bezeichnet. Durch einen streifenförmigen Kontakt 2 und isolierende Bereiche 3 kann der durch den Halbleiterlaser fließende Betriebsstrom derart zusammengedrängtIn Fig.2a is a known strip contact semiconductor laser pictured. The laser-active zone of the semiconductor laser, which has a thickness of about 0.5 and μπι has a width of about 100 μm is denoted by 4. By means of a strip-shaped contact 2 and insulating areas 3, the semiconductor laser flowing operating current so crowded

ίο werden, daß die Schwellstromdichte nur in einem relativ schmalen Bereich der eigentlich viel breiteren laseraktiven Zone 4 überschritten wird. Die lichtemittierende Fläche der Iaseraktiven Zone 4 hat durch diese Maßnahme etwa eine Breite von 10 μπι.ίο be that the threshold current density only in a relative narrow area of the actually much wider laser-active zone 4 is exceeded. The light emitting As a result of this measure, the area of the laser-active zone 4 has a width of approximately 10 μm.

In den F i g 2b und 2c ist die Intensitätsverteilung der Strahlung bei einem derartigen Halbleiterlaser in zwei zueinander senkrechten Richtungen dargestellt. DieIn FIGS. 2b and 2c, the intensity distribution is the In the case of such a semiconductor laser, radiation is shown in two mutually perpendicular directions. the

Breite der Intensitätsverteilung von F i g. 2b beträgtWidth of the intensity distribution of FIG. 2b is

^ee ιι

etwa 10 μπι; die —Breite der Intens'^tsverteilung vonabout 10 μπι; the width of the intensity distribution of

F i g. 2c beträgt dagegen nur etwa 0,5 μπι.F i g. In contrast, 2c is only about 0.5 μm.

Eine Anpassung dieser zwei sehr unterschiedlichen Strahlungscharakteristiken der vorstehend beschi lebener optischen Bauelemente Lichtleiter und Halbleiterlaser läßt :_:ch durch eine nach dem Verfahren hergestellte Ankopplungsoptik am Lichtleiter erreichen. Für den speziellen Fall der Ankopplung eines Lichtleiters an einen derartigen Halbleiterlaser sollte die Ankopplungsoptik vorzugsweise die Eigenschaften einer Zylinderlinse haben.An adaptation of these two very different radiation characteristics of those described above optical components light guide and semiconductor laser can: _: ch by a manufactured according to the process Reach the coupling optics on the light guide. For the special case of coupling a light guide to a Such semiconductor lasers, the coupling optics should preferably have the properties of a cylindrical lens to have.

Anhand der F i g. 3a bis 3f werden nachfolgend einzelne Verfahrensschritte erläutert. Als Beispiel wird dabei die Herstellung einer Ankopplungsoptik an einem einzigen Lichtwellenleiter beschrieben. Es liegt jedoch durchaus im Rahmen des Verfahrens, die Verfahrensschritte gleichzeitig bei einer Vielzahl von Lichtwellenleitern anzuwenden, die dazu zeitweise iri einem Bündel zusammengefaßt werden.Based on the F i g. 3a to 3f, individual process steps are explained below. As an example is here describes the manufacture of coupling optics on a single optical waveguide. However, it lies definitely within the scope of the process, the process steps simultaneously with a large number of optical waveguides to be used, which are temporarily combined in a bundle for this purpose.

Nach dem Verfahren wird zunächst an einer Ankopplungpfläche eines Lichtleiters eine grobe Struktur herausgearbeitet, die in ihrer Form etwa der Gestalt der gewünschten Ankopplungsoptik entspricht. Zur Herausarbeitung einer derartigen Struktur können an undAfter the method is first applied to a coupling surface a light guide carved out a rough structure, the shape of which roughly corresponds to the shape of the corresponds to the desired coupling optics. To work out such a structure, and

für sich bekannte Ätztechniken verwendet werden. In den F i g. 3a bis 3d wird die Erzeugung der Grobstruktur der Ankopplungsoptik zum Beispiel durch Photolacktechnik erläutert.
Ausgegangen wird von dem in Fig. 3a dargestellten Lichtleiter 30 mit ebener Stirnfläche 31. Der Lichtleiter 30 besteht aus einer Glaszusammensetzung oder aus Quarzglas. Als Beispiel wird als Lichtleiter eine Monomodefaser verwendet. Das Verfahren kann ebenso für Gn.dieiitenfasern und Multimodefasern angewandt werden. Die fest mit dem Lichtleiter verbundene Ankopplungsoptik kann aus dem gleichen Material bestehen, aus dem der übrige Lichtleiter hergestellt ist. Es kann jedoch unter Umständen besonders vorteilhaft sein, wenn diese An''opplungsoptik aus einem anderen Material hergestellt wird als der Lichtleiter selbst. Vor Durchführung der Verfahrensschritte wird dann dabei zunächst eine Schicht dieses Materials auf die eigentliche Lichtleiterstirnfläche aufgebracht. In F i g. 3 ist diese zusätzliche Schicht mit 32 bezeichnet, diese Maßnahme ist besonders dann vorteilhaft, wenn der eigentliche Lichtleiter 30 selbst aus sehr hochschmelzendem Material, wie beispielsweise Quarzglas besteht.
Auf die ebene Stirnfläche des Lichtleiter":etching techniques known per se can be used. In the F i g. 3a to 3d the production of the coarse structure of the coupling optics is explained, for example by means of photoresist technology.
The starting point is the light guide 30 shown in FIG. 3a with a flat end face 31. The light guide 30 consists of a glass composition or of quartz glass. As an example, a single-mode fiber is used as the light guide. The method can also be used for generalized fibers and multimode fibers. The coupling optics firmly connected to the light guide can consist of the same material from which the rest of the light guide is made. Under certain circumstances, however, it can be particularly advantageous if these coupling optics are made of a different material than the light guide itself. Before performing the method steps, a layer of this material is then first applied to the actual light guide end face. In Fig. 3, this additional layer is denoted by 32; this measure is particularly advantageous when the actual light guide 30 itself consists of a very high-melting material, such as quartz glass.
On the flat face of the light guide ":

das ebenfalls zusätzlich aufgebrachte Material 32. das in jedem Fall fast mit dem Lichtleiter 30 verbunden ist. wird, wie in F i g. 3a dargestellt, zunächst eine Photolackschicht 33 aufgebracht.the also additionally applied material 32. the in is almost connected to the light guide 30 in each case. is, as shown in FIG. 3a, initially a photoresist layer 33 applied.

Diese Photolackschicht 33 wird, wie in Fig. 3b gezeigt, durch Öffnungen einer geeigneten Maske M mit einer Strahlung L beaufschlagt und so belichtet. Die Maskenöffnung ist entsprechend der Struktur acr gewünschten Ankopplungsoptik zu wählen. Soll beispielsweise die Ankopplungsoptik die Form einer Zylinderlinse erhalten, dann hat diese Maskenöffnung die Form eines schmalen Rechtecks. Der Photolack wird mit Strahlung L einer Lichtquelle oder einer Elektronenquelle belichtet. Die von der Maske abgedeckten, nicht belichteten Bereiche der Photolackschicht 33 werden in einem anschließenden Verfahrensschritt entfernt; der belichtete Bereich 34 der Photolackschicht 33 bleibt bei diesem Verfahrensschritt unangetastet und bedeckt, wie in F ι g. 3c dargestellt, den mittleren Teil der Eintrittsflä-As shown in FIG. 3b, this photoresist layer 33 is exposed to radiation L through openings of a suitable mask M and thus exposed. The mask opening is to be selected according to the structure of the desired coupling optics. If, for example, the coupling optics are to have the shape of a cylindrical lens, then this mask opening has the shape of a narrow rectangle. The photoresist is exposed to radiation L from a light source or an electron source. The unexposed areas of the photoresist layer 33 covered by the mask are removed in a subsequent method step; the exposed area 34 of the photoresist layer 33 remains untouched and covered in this method step, as in FIG. 3c, the middle part of the entry surface

„i i„, ι :~L.i_: -»λ"I i", ι: ~ L.i_: - »λ

Bei einem Lichtleiter, der aus einem Kern- und einem Mantelbereich besteht, ist es besonders wichtig, daß die nach dem Verfahren hergestellte Ankopplungsoptik eine definierte Lage in bezug auf den Kern hat. Beispielsweise sollte bei einer Ankopplungsoptik in Form einer rotationssymmetrischen Linse der Mittelpunkt dieser Linse auf der Faserlängsachse liegen. Im Verfahren wird dies durch eine entsprechende Ausrichtung der in F i g. 3b gezeigten Maske M erreicht. Dazu wird wiederum an dem der Maske abgewendeten Ende des Lichtleiters 30 Licht in den Kernbereich eingekoppelt. Dadurch wird im Bereich der Stirnfläche 31 des Lichtleiters der Kernbereich sichtbar, so daß die Maske M entsprechend justiert werden kann. Diese Justierung kann nach dem Aufbringen der Photolackschicht 33 durchgeführt werden, wenn für diesen Justiervorgang eine Strahlung durch den Kernbereich geleitet wird, die den Photolack 33 nicht helirhi.et.In the case of a light guide which consists of a core and a cladding area, it is particularly important that the coupling optics produced by the method have a defined position in relation to the core. For example, in the case of coupling optics in the form of a rotationally symmetrical lens, the center of this lens should lie on the longitudinal axis of the fiber. In the method, this is indicated by a corresponding alignment of the steps shown in FIG. 3b shown mask M is reached. For this purpose, light is again coupled into the core area at the end of the light guide 30 facing away from the mask. As a result, the core area becomes visible in the area of the end face 31 of the light guide, so that the mask M can be adjusted accordingly. This adjustment can be carried out after the application of the photoresist layer 33 if, for this adjustment process, radiation is passed through the core area which does not protect the photoresist 33.

Anschließend wird der Bereich der Ankopplungsfläche des Lichtleiters 30 einer Ätzlösung ausgesetzt, die beispielsweise aus gepufferter Flußsäure besteht. Die nicht von der Photolackschicht 34 abgedeckten Bereiche de^c. Lichtleiters 30 werden in der Ätzlösung bis auf eine durch entsprechende Wahl der Arbeitsparameter bestimmbare Tiefe Tabgeätzt. Durch Unterälzung der Photolackschicht 34 erhält, wie in Fig.3d abgebildet, der von der Photolackschicht 34 geschützte Bereich des Lichtleiters 30 einen nahezu trapezförmigen Querschnitt. Nach Beendigung des Ätzvorganges wird die Photolackschicht 34 entfernt. Es entsteht der in F i g. 3e dargestellte Lichtleiter mit einem angeformten »Linsenrohling«, der einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt hat.Then the area of the coupling surface of the light guide 30 is exposed to an etching solution, which consists for example of buffered hydrofluoric acid. The areas not covered by the photoresist layer 34 de ^c . Light guides 30 are etched in the etching solution down to a depth Tab which can be determined by appropriate selection of the working parameters. By underlaying the photoresist layer 34, as shown in FIG. After the end of the etching process, the photoresist layer 34 is removed. The result is the one shown in FIG. 3e illustrated light guide with a molded "lens blank" which has an essentially trapezoidal cross section.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann dem »Linsenrohling« die endgültige Gestalt und Oberflächenqualität der Ankopplungsoptik gegeben. Dieser Verfahrensschritt besteht im wesentlichen in einer Wärmebehandlung der in Fig.3e dargestellten Grobstruktur. Durch diese Wärmebehandlung wird eine hervorragend glatte Oberfläche erreicht, die außerdem die Form der gewünschten Ankopplungsoptik aufweist Schematisch ist dies in Fig.3f dargestellt. Die Wärmebehandlung kann mittels einer beliebigen Wärmequelle durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch ein Laser, beispielsweise ein Kohlendioxidlaser, dessen Strahlung sehr genau auf ganz bestimmte Bereiche der in Fig.3e abgebildeten Grobstruktur gerichtet werden kann. Auf diese Weise ist es nämlich besonders einfach.In a further process step, the »lens blank« is given the final shape and surface quality given the coupling optics. This process step essentially consists of a heat treatment the coarse structure shown in Figure 3e. This heat treatment achieves an extremely smooth surface that also enhances the shape the desired coupling optics, this is shown schematically in Fig.3f. The heat treatment can be carried out using any heat source. However, a laser is particularly advantageous, for example a carbon dioxide laser, the radiation of which is aimed very precisely at very specific areas of the in Fig.3e shown coarse structure are directed can. This is because it's particularly easy that way.

eine Ankopplungsoptik mit bestimmten gewünschten Eigenschaften herzustellen. Bei diesem Wärmebearbeitungsschritt wird dazu am Anfang der Bearbeitung in das andere Ende des Lichtleiters 30 Licht derart eingekoppelt, daß der Grundmode angeregt wird. Dieses Licht tritt aus der Ankopplungsoptik aus. Aus der beobachteten Intensitätsverteilung der Strahlung lassen sich Schlüsse auf die Eigenschaften der Ankopplungsoptik ziehen. Durch gezielte Bearbeitung der Ankopplungsoptik mit dem schon zuvor erwähnten Laser kann dann unter ständiger Beobachtung der Intensitätsverteilung der aus der Ankopplungsoptik austretenden Strahlung die Form der Ankopplungsoptik in der gewünschten Weise beeinflußt werden.to produce coupling optics with certain desired properties. In this heat processing step For this purpose, at the beginning of the processing, light is coupled into the other end of the light guide 30 in such a way that that the basic mode is stimulated. This light emerges from the coupling optics. From the observed The intensity distribution of the radiation allows conclusions to be drawn about the properties of the coupling optics draw. Targeted processing of the coupling optics with the laser mentioned above can then with constant observation of the intensity distribution of the radiation emerging from the coupling optics the shape of the coupling optics can be influenced in the desired manner.

Das Verfahren wurde beispielhaft im Zusammenhang mit der Herstellung einer Ankopplungsoptik in Form einer Zylinderlinse erläutert. Es liegt im Rahmen der Erfindung »Linsenrohlinge« beliebiger Struktur zu erzeugen. Beispielsweise können durch Anwendung einer kreisförmigen Maskenöfinung im Verfahrensschritt nach Fig. 3b auch rotationssymmetrische Linsenstrukturen erzeugt werden. Selbstverständlich lassen sich die Abmessungen der Linsenstrukturen über die Größe der öffnung in der Maske Mbeeinflussen.The method was explained by way of example in connection with the production of coupling optics in the form of a cylinder lens. It is within the scope of the invention to produce “lens blanks” of any structure. For example, by using a circular mask opening in the method step according to FIG. 3b, rotationally symmetrical lens structures can also be produced. Of course, the dimensions of the lens structures can be influenced via the size of the opening in the mask M.

Anstelle der zuvor beschriebenen Photolackätztechnik kann die Grobstruktur des Linsenrohlings auch durch an sich bekannte Verfahren der Ionen- oder Elektronenstrahlbearbeitung oder des Abstäubungsätzens (»Sputteriiizens«) erzeugt werden.Instead of the previously described photoresist etching technique, the coarse structure of the lens blank can also be used by methods of ion or electron beam processing known per se or dust etching ("sputtering").

Zur Herstellung der Grobstruktur können auch Verfahren verwendet werden, die kein Ätzen erfordern.Methods that do not require etching can also be used to produce the coarse structure.

Zum Beispiel kann bei Verwenden von Polymeren als Material für die Ankopplungsoptik durch Belichten oder Elektronenstrahlbelichten eine Strukturänderung, zum Beispiel eine Vernetzung, erreicht werden und durch Ablösen des unerwünschten Materials die Grobstruktur erzeugt werden.For example, when using polymers as material for the coupling optics by exposure or electron beam exposure, a structural change, for example crosslinking, can be achieved and the coarse structure can be produced by detaching the undesired material.

In einem weiteren Verfahren zur Herstellung der Grobstruktur kann das Material für die GrobstrukturIn a further process for the production of the Coarse structure can be the material for the coarse structure

■to direkt durch eine Abdeckmaske aufgebracht werden. Dabei kann zum Beispiel Glas durch die öffnung einer Abdeckmaske auf das Faserende aufgedampft werden.■ to be applied directly through a masking mask. For example, glass can be vapor-deposited onto the fiber end through the opening of a cover mask.

Das Verfahren wurde bisher unter Bezug auf die F i g. 3a bis 3f bei der Herstellung einer Ankopplungsoptik bei einem einzelnen Lichtleiter beschrieben. Wie schon vorstehend erwähnt, können jedoch einige der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte gleichzeitig bei einer Vielzahl von Lichtleitern angewendet werden, wodurch dieses Herstellungsverfahren besonders wirtschaftlich wird.The method has so far been carried out with reference to FIGS. 3a to 3f in the manufacture of coupling optics described for a single light guide. As mentioned above, however, some of the Method steps according to the invention are used simultaneously with a large number of light guides, whereby this manufacturing process is particularly economical.

Beispielsweise ist die Anwendung der mit '!sn F i g. 3a, 3c, 3d, 3e erläuterten Verfahrensschritte bei einer Vielzahl von Lichtleitern möglich, die für die Dauer dieser Verfahrensschritte zeitweilig zu einem Bündel zusammengefaßt worden sind.For example, the application of the '! Sn F i g. 3a, 3c, 3d, 3e explained method steps with a variety of light guides possible for the duration these process steps have been temporarily combined into a bundle.

Im letzten Verfahrensschritt, der entsprechend F i g. 3f zur fertigen Ankopplungsoptik führt, ist jedoch im allgemeinen eine individuelle Bearbeitung jedes einzelnen Lichtleiters vorteilhafter.In the last process step, which corresponds to FIG. 3f leads to the finished coupling optics, but is In general, an individual processing of each individual light guide is more advantageous.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for producing coupling optics on an optical waveguide, with at one end attached optically imaging component, characterized in that from a flat End face (31) of the optical waveguide (30) starting from the end of the optical waveguide (30) initially a coarse structure corresponding to the coupling optics worked out by removing material and this coarse structure is then given its final shape by means of a heat treatment Surface of the coupling optics is transferred.

2. A method for producing coupling optics on an optical waveguide, with one on one Optically imaging component attached to the end, characterized in that starting from a light guide (30) with a flat end face (31) initially by applying material one of the desired coupling optics corresponding coarse structure generated and this coarse structure then converted into the final shape and surface of the coupling optics through a heat treatment will.

3. A method for producing a coupling optics according to claim 1, characterized in that the flat end face (31) of a light guide (30) is covered with a photoresist layer, this photoresist layer through the opening of a mask (M) at selected points by means of radiation (L) is exposed, the areas of the photoresist layer (33) covered by the mask (M) and thereby not exposed are removed, and which are still partially covered with an exposed photoresist layer. icht (34) covered end face (31) of the light guide (30) is exposed to an etching solution.

4. A method for producing a coupling optics according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that to align the coarse structure with respect to the light-guiding core of the Light guide (30) coupled light into the end of the light guide facing away from the mask and with the help of the the position of the coarse structure is determined by the light emerging from the end face (31).

5. A method for producing coupling optics according to claim 1, characterized in that that the coarse structure by sputtering or by an electron or ion machining process is generated, with areas of the light guide that are not to be removed covered by a mask will.

6. A method for producing a coupling optics according to claim 1 or 2, characterized in that that the heat treatment of the coarse structure mi? the radiation of a laser is carried out.

7. A method for producing a coupling optics according to claim 6, characterized in that that a carbon dioxide laser is used.

8. A method for producing a coupling optics according to claim 6, characterized in that light is coupled into the end of the light guide facing away from the coarse structure and that from the Light emerging from the coarse structure during the heat treatment is observed.

9. A method for producing a coupling optics according to claim 8, characterized in that that the heat treatment after reaching an intensity distribution corresponding to the desired coupling optics of the emerging light is terminated.