DE3335478A1 - Planarer wellenleiter - Google Patents

Description

Planarer Wellenleiter

Die Erfindung befaßt sich mit einem planaren Lichtwellenleiter, welcher im wesentlichen nur einen Wellenleiter-Mode überträgt.

Es besteht die Aufgabe, einen solchen Wellenleiter einmodig zu realisieren, damit er einfach und effektiv z.B. an einmodige Lichtleitfasern angekoppelt werden kann.

Gelöst wird dies durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale, wobei vorteilhafte Weiterentwicklungen den Unteransprüchen zu entnehmen sind.

Anhand der Figuren soll dies im folgenden näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt prinzipiell den Verlauf einer.Profilwelle PW in einem erfindungsgemäßen Wellenleiter. Durch die Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex wird die im Aufpunkt A eingespeiste Welle in Abhängigkeit vom Brechzahlprofil periodisch zur Wellenleiterlängsachse hin abgelenkt. Sie konzentriert sich in einem kleinen Winkelbereich zur Längsachse ζ und es wird im wesentlichen nur ein Wellen-Mode weitergeleitet. Im linken Teil der Fig. 1 ist ein mögliches Brechzahlprofil des Brechungsindex η hierfür angegeben, welches den planaren Wellenleiter einmodig macht. Das gezeigte Profil hat etwa parabolischen Verlauf. Das Brechzahlprofil ist quer zur Achse ζ dargestellt; es ist symmetrisch zur Längsachse ausgebildet und hat vorzugsweise einen kontinuierlichen Verlauf. Dieser kann auch quadratisch gewählt werden.

Das einmodige Verhalten des Wellenleiters W, wie er in Fig. 2 schematisch dargestellt- ist, beruht auf der ge-

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schichteten Aufbauweise mit vorgegebenem unterschiedlichem Brechungsindex η der Einzelschichten. Mit 2 ist in der Fig. ein vorzugsweise keramisches Substrat bezeichnet, das als mechanischer Träger für die aufzubringenden dünnen Schichten dient, aus denen der planare optische Wellenleiter aufgebaut wird. Durch geeignete Dotierung weisen die Einzelschichten 3 bis 5 unterschiedliche und gemäß dem gewünschten Brechzahlprofil geeignet gewählte Brechungsindizes auf. Es versteht sich, daß beim Herstellen des Wellenleiters (Niederschlagung der Schichten aus der Dampfphase auf dem Substrat z.B.) der Übergang von einer Schicht zur anderen nicht sprunghaft erfolgen muß. Vielmehr kann durch Beeinflußung der Zugabe von Dotierstoffen z.B. auch ein stetiger Übergang von der Zone 3 zur Zone 5 realisiert werden. Mit 1 ist in der Fig. 2 eine durchgehende Metallisierung der Unterseite des Substrates 2 bezeichnet.

Die einmodige Eigenschaft des Wellenleiters kann noch dadurch unterstützt werden, daß man seine Dicke d quer zur Ausbreitungsrichtung ζ der Wellen und symmetrisch zu ζ unterschiedlich ausbildet.

Für bestimmte Anwendungszwecke ist es wichtig, daß der Wellenleiter keine Wellen nach außen abstrahlt. Hierfür kann man mindestens die oberste Schicht des Wellenleiters, also die dem Substrat 2 abgewandte Schicht 6 noch mit einer zusätzlichen Mantelschicht 7 bedecken. Der Brechungsindex des Mantels und/oder seine optische Dämpfung sind dabei geeignet gewählt, um eine Abstrahlung zu verhindern.

Der erfindungsgemäße Wellenleiter kann nicht nur zur Ankopplung direkt an Lichtleitfasern Verwendung finden und zu deren Ankopplung an die erforderlichen optronischen Bauelemente wie LASER- oder LED-Dioden. Besonders vorteilhaft ist der Wellenleiter zu verwenden beim Aufbau planarer

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Strukturen der Optronik, wo man möglichst nur einen Wellen-Mode will, also einmodig die entsprechenden Signale verarbeitet. Aus Teilen solcher Wellenleiter lassen sich direkt optronische planare Bauelemente aufbauen, wie Leitungsverzweigungen, Koppler, Modulatoren, Demodulatoren, Filter
und dergleichen.

Zum besseren übergang des Wellenleiters W an die anzuschließenden Bauelemente kann man im Übergangsbereich
den Brechungsindex bzw. das Brechzahlprofil geeignet
tapern.

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Claims (9)

ANT Nachrichtentechnik GmbH E7/Sch/ht Gerberstraße 33 BK 83/127 D-7150 Backnang Patentansprüche:

1. Planarer optischer Wellenleiter und damit aufgebaute Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der auf einem tragenden Substrat aufgebrachte Wellenleiter aus einer Mehrzahl von Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex besteht, sodaß ein gesamtes Brechzahlprofil quer zur Wellenleiterlängsachse entsteht, das axialsymmetrisch zur Längsachse so verläuft, sodaß möglichst nur ein Wellen-Mode ausbreitungsfähig ist.

2. Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechzahlprofil quer zur Längsachse einen etwa kontinuierlichen Verlauf aufweist.

3. Wellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechzahlprofil etwa parabolis-ch verläuft.

4. Wellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechzahlprofil etwa quadratischen Verlauf aufweist.

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5. Wellenleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter quer zur Ausbreitungsrichtung und symmetrisch zu seiner Längsachse unterschiedliche Dicke aufweist.

6. Wellenleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die freie, dem Substrat entgegengesetzt angeordnete. Oberfläche des Wellenleiters mit einer Mantelschicht versehen ist, deren Brechungsindex und/oder Dämpfung so gestaltet ist, daß ein Abstrahlen von Wellen vermieden wird.

7. Anordnung mit einem optischen Wellenleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Anwendung findet für die Ankopplung von Lichtleitfasern an optronische Bauelemente.

8. Anordnung mit einem Wellenleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Anwendung findet bei der Herstellung von optronischen planaren Bauelementen, vorzugsweise bei Leitungsverzweigungen, Modulatoren, Demodulatoren sowie Filtern.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Brechzahlprofil des Wellenleiters im Ankopplungsbereich an die jeweils anzuschließenden Bauelemente angepaßt wird.

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