DE2432653A1

DE2432653A1 - Optische verbindung von auf zwei substraten angeordneten wellenleitenden schichten

Info

Publication number: DE2432653A1
Application number: DE2432653A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr Phil Kersten
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-07-08
Filing date: 1974-07-08
Publication date: 1976-01-29

Description

Optische Verbindung von auf zwei Substraten angeordneten wellenleitenden Schichten Die Erfindung betrifft eine optische Verbindung von auf zwei Substraten mit einem Brechungsindex n0 in integrierter Technik angeordneten wellenleitenden Schichten mit einem Brechungsindex n1> nO.
Um Lichtenergie aus einer ersten wellenleitenden Schicht welche auf einem ersten Substrat angeordnet ist, in eine zweite wellenleitende Schicht zu überführen, welche auf einem zweiten Substrat angeordent ist, muß diese Lichtenergie zunächst aus der ersten wellenleitenden Schicht ausgekoppelt und anschließend in die zweite wellenleitende Schicht wieder eingekoppelt werden.
Dies kann z.B. mit Hilfe der bekannten Prismenkoppler geschehen, deren Brechungsindizes größer als die Brechungsindizes der Wellenleiterschicht sind und welche über den beiden Endgebieten der wellenleitenden Schichten angeordnet sind.
Eine derartige Koppelvorrichtung benötigt jedoch aufwendige Justiereinrichtungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Vorrichtung zur verlustfreien Kopplung von Lichtenergie zwischen Lichtwellenleitern auf zwei Substraten anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die wellenleitenden Schichten bis zu den aneinandergrenzenden Kanten der Substrate aufgebracht sind, daß die Substrate mit je einer aneinander angrenzenden polierten seitlichen Oberfläche fest miteinander verbunden sind, derart, daß die wellenleitenden Schichten miteinander fluchten, und die wellenleitenden Schichten durch eine Verbindungsschicht mit einem Brechungsindex n2 ~ n1 überbrückt sind.
Diese optische Verbindung ist sehr einfach herstellbar und im fertigen Zustand äußerst robust. Sie ist in optischen Nachrichten- und/oder Datenverarbeitungssystemen einsetzbar, welche aus einzelnen in integrierter Technik aufgebauten aktiven und passiven optischen Elementen bestehen und zu Funktionseinheiten zusammengesetzt werden können.
Wenn die Brechnungsindizes der auf den beiden Substraten angeordneten wellenleitenden Schichten und der Verbindungsschicht etwa gleich groß sind, wird die Lichtenergie an den Grensen zwischen diesen Schichten praktisch verlustfrei überkoppelt.
Eine hohe mechanische Stabilität des Bausatzes ergibt sich, wenn die aneinandergrenzenden Oberflächen der Substrate, insbesondere durch einen optischen Zement fixiert sind.
Zusätzlich läßt sich an der Verbindungsstelle eine Modenselektion der in den Schichten gefiArten Wellen dadurch erreichen, daß auf der Verbindungsschicht insbesondere eine weitere Deckschicht mit einem vorgegebenen Brechungsindex n3 angeordnet wird. Es werden dann nämlich von den in die Verbindungsschicht übergeführten Moden m = 0,1,2.,. nur die Moden hoher Ordnung nach außen abgestrahlt, die Moden niedriger Ordnung in die anschließende wellenleitende Schicht geführt.
Die Anzahl m der in der Verbindungsschicht ausbreitungsfähigen Moden ist über die Brechungsindizes nO, n2 und n3 sowie über die Dicke w der Verbindungsschicht bestimmbar über die Beziehung arctan wobei k = 2#/), <1 = n32$n22 für TM-Moden bzw. q = 1 für TE-Moden. Die nächst niedrigere ganze Zahl von ' ist die Anzahl m der in der Verbindungsschicht weitergeführten Moden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Figurenbeschreibung näher erläutert.
In der Figur ist auf den Oberflächen 1 und 2 je eines Substrates bzw. 4 je eine Wellenleiterschicht 5 bzw. 6 aus einem dielektrischen hochtransparenten Material derart aufgebracht, daß diese zu koppelnden wellenleitenden Schichten 5 und 6 an den hochpolierten Stirnflächen 7 bzw. 8 der Substrate enden. Werden diese Schichten durch Verdampfen im Hochvakuum aufgebracht, so weisen sie an diesen Kanten den angezeigten abgerundeten Querschnitt auf. Die Flächen 7 und 8 sind durch einen optischen Zement fest miteinander verbunden.
Damit die wellenleitenden Schichten 5 und 6 miteinander fluchten, werden diese vor dem Befestigen der beiden Substrate über den optischen Zement 9 auf eine polierte Metallfläche aufgelegt.
Zur optischen Verbindung der wellenleitenden Schichten 5 und 6 wird eine Verbindungsschicht 10 zwischen diesen aufgedampft. Eine weitere überdieserangeordnete Deckschicht 11 dient der Modenselektion der aus der Schicht 5 in die Schicht 6 zu koppelnden Lichtenergie.
3 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche 1. Optische Verbindung von auf zwei Substraten mit einem Brechungsindex nOin integrierter Technik angeordneten wellenleitenden Schichten mit einem Brechungsindex n1> nO, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die wellenleitenden Schichten bis zu den aneinandergrenzenden Kanten der Substrate aufgebracht sind, daß die Substrate mit je einer aneinanderangrenzenden polierten seitlichen Oberfläche fest miteinanier verbunden sind, derart, daß die wellenleitenden Schichten miteinander fluchten, und daß die wellenleitenden Schichten durch eine Verbindungsschicht mit einem Brechnungsindex n2#n1 überbrückt sind.
2. Optische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n.e t , daß die die aneinandergrenzenden Oberflächen der Substrate durch einen optischen Zement fixiert sind.
3. Optische Verbindung nach den Ansprüchen 1 oder 2 dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Modenselektion auf der Verbindungsschicht eine Deckschicht mit einem Brechungsindexion3< n1, n2 angeordnet ist.