DE3345717A1

DE3345717A1 - Integriert-optisches bauelement

Info

Publication number: DE3345717A1
Application number: DE19833345717
Authority: DE
Inventors: Lothar P. Dipl.-Ing. 8501 Eckental Mannschke
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1983-12-17
Filing date: 1983-12-17
Publication date: 1985-06-27

Description

Integriert-optisches Bauelement
Die Erfindung betrifft ein integriert-opisches Bauelement mit mindestens zwei Trägersubstraten, in deren Oberflächen Streifen oder Schichtwellenleiter eingelassen sind, irsbesondere für die optische Nachrichtentechnik Analog zu elektrischen Leiterbahnen einer Leiterplatte werden optische Bahnen als Streifenwellenleiter hergestellt; die integriert-optische Schaltnetze bilden.
EE ist bekannt, auf verschiedenen Tragersubtraten spiegelsymmetrisch Streifenwellenleitr in die Oberflache einzulassen und die Substrate so zusammenzufügen, daß sich Streifenwellenleiter (STwL) bilden, die einen an den Lichtwellenleiter (LWL) optischer Nachrichtensysteme angepaßten runden Querschnitt besitzen (europäisches Patent Nr. e #52 ##1). Die Ausgestaltungsmöglichkeit danach hergestellter Schaltnetze ist durch die einzige Ebene begrenzt, in der sich die Streifenwellenleiter befinden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vielseitig gestaltbares integriert-optisches Bauelement zu schaffen, das sich in gedrängte Bauweise herstellen läßt.
Diese Aufgabe wird bei einem integriert optischen Bauelement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Trägersubstrate paarweise mit den Oberflächen zusasmengefügt sind, auf denen sich jeweils unterschiedliche Strukturen der Streifenwellenleiter verschiedener Trägersubstrate in vorgegebenen Bereichen nahezu parallel liegende optische Achsen haben und sich überlappen. Eine Überlappung von bis zu 3 Streifenbreiten ist zulässig.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß integriert-optische Bauelemente zur Ausführung mehrerer Funktionen einen großen Flächenbedarf benötigen. Dieser Flächenbedarf wird durch übereinander gestapelte Strukturen vermindert.
Die Erfindung wird mit weiteren, in den Unteransprüchen angegebenen vorteilhaften Ausgestaltungen anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 im Schnitt ein integriert-optsches Bauelement, bestehend aus zwei unterschiedlich strukturierten Trägern.
Fig. 2 in dreidimensionaler Ansicht aufgeklappt die beiden Träger des 3auelementes von Fig. 1.
Fig. 3 in dreidimensionaler Ansicht die beiden Hälften einer anderen Strukturgestaltung Fig. 4 in dreidimensionaler Ansicht eine weitere Struktur.
Fig. 5 im Schnitt ein aus vier Legen bestehendes integriert-optisches Bauelement.
Das in Fig. 1 dargestellte integriert-optische Bauelement besteht aus Tragersubstraten 1 und 2, die mit den Flächen bündig aufeinander gelegt sind, auf denen sich die Strukturen von Streifenwellenleitern (STWL) 3 und 13 sowie eines Schichtwellenleiters 6$CWE) 4 befinden.
Streifen- und Schichtwellenleiter überdecken sich im Bereich 5 mit einem Abstand 15, während im Bereich 6 ein geringer Zwischenraum in der gleichen Größenordnung verbleibt, der ei ner Streifenbreite entspricht Das Licht, das auf einer Seite durch nicht näher dargestellte Verbindungselemente in den Streifenwellenleiter 3 eingekoppelt wird, geht in dem Bereich 5 auf den SCWL 4 über und gelangt im Bereich 6 in den ST-JL 13. Die Licht führung verteilt sich somit auf die zwei sich berührend gegenüberliegenden Oberflächen der Trägersubstrate 1 und 2 Fig. 2 zeigt in dreidimensionaler Ansicht eine mögliche Form der STWL 3, 13 und des SCs'S 4 Zwischen den zwei an den Rand.geführten STWL'n 3, 13 verbleibt ein Abstand 14. Auf diesem Stück wechselt die zu übertragende Strahlung in den Öberschneidungsbereichen 5 und 6 jeweils auf die andere Ebene.
Ein integriert-optisches Schaltnetz wird in diesem Fall aus den Strukturen zweier Tragersubstrate gebildet, die einzeln hergestellt werden. In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform gibt es für eine STWL-Stuktur eines Substrates 1 mehrere Gegenstücke asf Substraten 2. Der SCWL 4 wird durch ein Schaltnetz ersetzt, das die STWL 3, 13 (de-) codierend miteinander verbindet.
Welche Bedeutung die verschiedenen Strukturen auf den jeweiligen Trägersubstraten besitzen, zeigt eine andere aus Fig. 3 ersichtiichs Ausgestaltung, bei der auf einer Oberfläche STWL 3, 13 gesehen sind. Auf dem Substrat 2 irt ein aus Linsen 16 und Gitter 9 bestehender, strukturierter SCWL-Leiter vorgesehen, mit den ein Multiplexer gebildet ist, der auch als D>multiplexer einsetzbar ist. Als Gitter 9 ist ein sogenannten Bragg-Gitter geeignet.
Das im STWL 3 transportierte Licht wird im Bragg-Gitter 9 wellenlängenabhängig in verschiedene Richtungen in die STWL 13 verteilt, so daß mit einer derartigen doppellagigen Struktur ein wellenlängenabhängiger Multiplexer geschaffen wird, der auch in Gegenrichtung als Demultiplexer einsetzbar ist. Auf diese eise lassen sich optische Systeme herstellen, tei denen die optischen Eigenschaften von der Eimensionierung des optischen strukturierten 'CWL im Bereich 4 bestimmt ist. Dadurch ist bei einer vorgegebenen STW'S-Anordnung 13 die punktion eines integriert-optischen Bauelement tes standardisierbar und kostengünstig realic ierbar.
ine weitere, in Fig. 4 dargestellte Ausfühzungsform ist durch die in einer optischen S;chse liegenden Streifenwellenleiter 7 und 8 auf verschiedenen Substraten 1 und 2 gekennzeichnet. Im Überlappungsbereich befindet sich wieder ein Gitter 9, z.B. ein Bragg-Gitter.
Selbstverständlich können Gitter auf dem Substrat 1 und auf dem Substrat 2 vorgesehen nein, Es ergibt sich nach dem Zusammenfügen der Substrate ein von der Gitterkonstante des Gitters 9 und dem Winkel der Struktur zur STWL-Achse wellenlangenabhangiger Koppler.
n weiterer Ausgestaltung der Erfindung lassen sich auch mehrere Lagen integriert-optischer Bauelemente miteinander verknupfen, die mit zusätzlichen, randseitig wirkenden Verbindungselementen optisch verbunden werden. Im vorliegenden Beispiel der Fig. 5 ist eine einseitig verspiegelte Gredienten-Index-Stablinse 19 einer Länge von ,25 Strahlperiode vorgesehen, mit der auf gestrichelt dargestelltem Strahlengang der STWL 3 mit dem STWL 11 durch Abbildung verbunden sind Eine besonders gedrängte Bauweise ergibt sich auch daraus, daß ein Trägersubstrat 2 auf beiden Seiten mit STWL beschichtet ist.
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Claims

Ansprüche 1. Integriert-optisches Bauelement hBit mindestens zwei Trägersubstraten D in deren Oberflachen Streifen- oder Schichtwellenleiter eingelassen sind, insbesondere für die optische Nachrichtentechnik dadurch gekennzeichnet, daß Tragersubstrate (1, 2, 12) paarweise mit den Oberflächen zusammengefügt sind, auf denen sich jeweils unterschiedliche Strukturen der Schicht- oder Streifenwellenleiter (3, , 7, 8, 11, 13) befinden und daß die Streifens bzw Schichtwellenleiter verschiedener Trager substrate (1, 2, 12)in vorgegebenen Berelchen nahezu parallele optische Achsen besitzen und sich überlappen.
2. Integriert-optisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß eine Überlappung von etwa einer Streifenbreite vorgesehen ist.
3 Integriert-optisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf einem Tragersubstrat (1) Streifenwellenleiter (3, 13) befinden, und daß auf dem anderen Tragersubstrat (2) Schichtwellenleiter (4) vorgesehen sind.
4. Integriert-optisches Bauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Überlappungsbereich (5) mindestens ein Gitter (9) vorgesehen ist.
5. Integriert-optisches Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (9) ein Bragg-Gitter ist.
6. Integriert optisches Bauelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichret, daß das Gitter (9) Bestandteil eines in beiden Richtungen als Multiplexer oder Demultiplexer wirkenden optischen Stystems ist.
7. Integriert-optisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substratpaar (1, 2) mit mindestens einem weiteren Träger (12) eines Streifen- oder Schichtwellenleiters optisch verbunden ist.
8. Integriert-optisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, daß als Trägersubstrat Lithium-Niobat vorgesehen ist.