DE3324674A1 - Verfahren zur herstellung eines integrierten elektrooptischen bauelementes - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines integrierten elektrooptischen bauelementes

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DE3324674A1
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Lothar Paul Dipl.-Ing. 8501 Eckental Mannschke
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
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Philips Patentverwaltung GmbH
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Description

Philips Patentverwaltung GmbH PHD 83313
06.07.1983
Verfahren zur Herstellung eines integrierten elektrooptischen Bauelementes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten elektrooptischen Bauelementes sowie ein danach hergestelltes elektrooptisches Bauelement, das in Systemen der optischen Nachrichtentechnik eingesetzt wird.
Bestrebungen zum Erreichen immer größerer Packungsdichte führen zur Vereinigung von unterschiedlich funktionierenden Baugruppen. Beispielsweise für Fernsehkameras sind elektrooptische Bauelemente bekannt (DE-AS 17 64 639), bei denen eine Mikroschaltung mit dem System eines elektrooptischen Wandlers vereinigt ist. Die dazu erreichbare Integration basiert darauf, daß die optischen Bestandteile durch die bei Halbleitermikroschaltungen übliche Herstellung entstehen und zwischen elektrischen Bestandteilen angeordnet sind. Die Vielfalt danach herstellbarer Hybridschaltungen ist von der Art der gleichzeitig dadurch herstellbaren optischen Bestandteile festgelegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Maßnahmen und Mittel anzugeben, mit denen integrierte elektrooptische Bauelemente besonders großer Packungsdichte herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Brechungsindex entlang vorgegebener Bahnen in einer ersten Ebene eines lichtleitenden Körpers des optischen Bauelements
verändert wird und daß anschließend eine Dünnfilmschaltung in einer zweiten Ebene aufgedampft wird.
Ein danach hergestelltes integriertes elektrooptisches, also ein optisches, mit einer elektrischen Schaltung vereinigtes Bauelement kennzeichnet sich dadurch, daß die elektrischen und die optischen Bestandteile in verschiedenen Ebenen liegen, daß die optischen Strukturen aus lichtleitenden, in einem Glaskörper eingebrachten Bahnen bestehen, deren Brechungsindex von dem der Umgebung abweicht und daß mindestens eine elektrische Schaltung in Dünnfilmtechnik auf einer Oberfläche des Glaskörpers aufgebracht ist.
Ein besonderer Vorteil ist die Vereinigung elektrischer Hybridschaltungen mit planaren optischen Systemen.
Die Erfindung wird mit weiteren in den Unteransprüchen angegebenen vorteilhaften Ausgestaltungen anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 in Draufsicht ein integriert optisches/elektrisches Bauelement
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Bauelement.
Die Unterlage des in Fig.l dargestellten Bauelementes ist eine Glasplatte 1, in der mit Hilfe eines lonenaustauschverfahrens entlang von Bahnen 2 der Brechungsindex verändert ist. Die streckenweise parallel liegenden Bahnen 2 münden in eine gemeinsame zentrale Bahn, die an einen Rand der Glaspaltte 1 herausgeführt ist. An diesem Rand ist die zentrale Bahn an einen Lichtwellenleiter (LWL) 3 angeschlossen.
_5-
Mit derart gestaltetem Bahnmuster ist beispielsweise ein optischer Multiplexer herstellbar, mit dem in den verschiedenen Bahnen übertragenes Licht in der zentralen Bahn gesammelt wird. Das jedem Kanal zugeordnete Licht wird in je einem Halbleiterlaser A erzeugt, der über seine zugeordnete Gradientenstablinse (GRIN) 5 und das Prisma 6 in eine der Bahnen einstrahlt.
Zur Steuerung jedes Halbleiterlasers wird jeweils eine Schaltungsanordnung benötigt, die durch das Muster ihrer beispielsweise in Dünnfilmtechnik herstellbaren Bahnen und Bauelemente gekennzeichnet sind. Solche Dünnfilmschaltungen 7 sind jeweils einem Halbleiterlaser A zugeordnet und zusätzlich nach Herstellung der optischen Bahnen 2 auf der Glasplatte 1 aufgebracht worden.
Wenn die Glasplatte 1 nicht die zum Aufbringen und Verwenden einer Dünnfilmschaltung geeigneten Leitwerte besitzt, dann wird im gleichen Arbeitsgang zunächst eine Isolationsschicht zur Passivierung aufgebracht . Die für alle Steuerungen gleichartigen Schaltungen besitzen im vorliegenden BeisDiel die gleichen Strukturen. Die elektrischen Bahnen der"Dünnfilmschaltungen sind an einen Rand der Glasplatte 1 herausgeführt, an dem sie mit nicht näher dargestellten Randverbindern elektrisch anschließbar sind. Auf ihrer dem Rand gegenüberliegenden Seite sind die Dünnfilmschaltungen mit den Halbleiterlasern A verbunden.
In weiterer Ausgestaltung wird die Oberfläche der Glasplatte 1 als Träger einer weiteren Dünnfilmschaltung 8 verwendet, die über einen anderen Rand der
Glasplatte 1 elektrisch erreichbar ist. In weiterer Ausgestaltung sind in Dünnfilmtechnik auch elektrische Anschlüsse vorgesehen, über die weitere, in beliebiger Weise herstellbare Hybridschaltungen anschließbar sind. Hierzu stehen insbesondere auch gesondert hergestellte Dickfilmschaltungen zu Verfügung, bei deren Herstellung Temperaturen anfallen, die mit der Herstellung des optische integrierten Bauelementes nicht verträglich sind.
Insbesondere durch die weiteren Ausgestaltungen wird die Integration optischer und elektrischer Schaltungen erhöht. Selbstverständlich sind hierzu auch andere lichtleitende Trägermaterialien, wie beispielsweise ein Substrat aus Lithiumniobad (LiNbO,) geeignet.
Die in Fig. 2 dargestellte Seitenansicht eines Schnittes durch das in Fig. 1 dargestellte Bauelement enthält dieselben Bezugszeichen für die gleichen Bauteile. Die Strahlung des auf einem Sockel 8 befestigten Lasers 4 wird über die gesockelte GRIN-Linse 5 und das Prisma 6 in die Bahnen 2 eingekoppelt. Den durch die Integration besonders gedrängten Aufbau erkennt man aus der Vereinigung von unmittelbar übereinander liegenden Schichten für Schaltungen mit elektrischen bzw. optischen Funktionen, die sich gegenseitig erganzen. Dadurch wird ein besonder?, leistungsstarkes, kompaktes Bauelement geschaffen.

Claims (10)

-χ- Philips Patentverwalturig GmbH PHD 83313 06.07.1983 Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines integrierten elektrooptischen Bauelementes, das mit einer elektrischen Schaltung vereinigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex entlang vorgegebener Bahnen (2) in einer ersten Ebene eines lichtleitenden Körpers (1) des optischen Bauelementes verändert wird und daß anschließend eine Dünnflimschaltung (A, 5) in einer zweiten Ebene aufgedampft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) aus Glas besteht und die Bahnen (2) durch Ionenaustausch erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des optischen Bauelementes vor dem Aufdampfen der elektrischen Schaltung mit einer Isolierschicht überzogen wird.
4. Integriertes elektrooptisches Bauelement hergestellt nach einem der in den Ansprüchen 1 bis 3 angegebenen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen und die optischen Bestandteile in verschiedenen Ebenen liegen, daß die optischen Strukturen aus lichtleitenden, in einem Glaskörper (1) angebrachten Bahnen (2) bestehen, deren Brechungsindex von dem der Umgebung abweicht und daß mindestens eine elektrische Schaltung in Dünnfilmtechnik auf einer Oberfläche des Glaskörpers (1) aufgebracht ist.
5. Integriertes elektrooptisches Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Glaskörper (1) und Dünnfilmschaltung eine Passivierung vorgesehen ist.
6. Integriertes elektrooptisches Bauelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Glaskörperd) mit weiteren, in beliebiger Weise herstellbaren elektrischen oder optischen Bauelementen (4, 5) versehen ist.
7. Integriertes elektrooptisches Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Bahnen der Dünnfilmschaltung mindestens ein elektrisches Bauelement angeschlossen sind.
8. Integriertes elektrooptisches Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen der Dünnfilmschaltung, mit anderen Hybridschaltungen verbunden sind.
9. Integriertes optisches Bauelement, dadurch gekennzeichnet , daß die Dünnfilmschaltung mindestens eine elektrooptisches Wandlerelement enthält.
10. Integriertes elektrooptisches Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger der optischen Schaltung Lithiumniobat vorgesehen ist.
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