DE3630479A1 - Process for the production of a planar, polarising, monomodal optical waveguide - Google Patents

Process for the production of a planar, polarising, monomodal optical waveguide

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DE3630479A1 DE19863630479 DE3630479A DE3630479A1 DE 3630479 A1 DE3630479 A1 DE 3630479A1 DE 19863630479 DE19863630479 DE 19863630479 DE 3630479 A DE3630479 A DE 3630479A DE 3630479 A1 DE3630479 A1 DE 3630479A1
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Abstract

In a process for the production of a planar, polarising, monomodal optical waveguide (optical fibre) having light-conducting regions, thin, glass-like coatings are deposited from the gas phase in a heterogeneous reaction onto a substrate by first applying to the substrate a coating containing a dopant (boron, fluorine) which reduces the refractive index and then, on top of this coating, a top coat of B2O3-doped SiO2 as diffusion barrier for this dopant, structured by conventional mask technology in accordance with a desired stripe pattern, and subsequently allowing the dopant to substantially diffuse out of the uncovered areas by heating, thus forming part of the core region of the light-conducting regions; through mask technology and etching, two narrow bridges adjacent to the core region are worked out, the etched-out part of the top coat is replaced by an SiO2 coating and completed by a further coating system with a suitable refractive index profile of the core region, and the cladding region is formed.

Description

Gegenstand des Hauptpatents (Patentanmeldung P 35 36 781.4) ist ein Verfahren zur Herstellung eines planaren Licht­ wellenleiters mit lichtführenden Bereichen, durch Abscheiden dünner glasartiger Schichten aus der Gasphse nach einem Schema, das einen vorgegebenen Brechzahlverlauf ermöglicht, auf einem Substrat, so daß ein lichtführender Kernbereich und an diesen Kernbereich angrenzende Mantelschichten gebildet werden, wobei dieses Abscheiden aus der Gasphase mittels einer Heterogen-Reaktion (CVD-Verfahren) durchge­ führt wird, auf dieses Substrat zunächst eine Schicht mit einem die Brechzahl erniedrigenden Dotierungsmittel aufge­ bracht wird, dann auf diese Schicht eine Abdeckschicht als Diffusionssperre für dieses Dotierungsmittel aufgebracht wird, wobei diese Abdeckschicht in üblicher Maskentechnik entsprechend dem gewünschten Streifenmuster strukturiert wird, anschließend das mit diesen Schichten versehene Substrat so stark erhitzt wird, daß dieses Dotierungsmittel aus den nicht abgedeckten Bereichen weitgehend ausdiffun­ diert und so der Kernbereich oder ein Teil des Kernbereichs der lichtführenden Bereiche gebildet wird, und danach weitere Schichten aufgebracht werden, deren Brechzahlen so gesteuert werden, daß sie den Lichtwellenleiter vervoll­ ständigen.Subject of the main patent (patent application P 35 36 781.4) is a process for producing a planar light waveguide with light-guiding areas, by deposition thin glassy layers from the gas phase after one Scheme that enables a predetermined refractive index curve, on a substrate, so that a light-guiding core area and cladding layers adjacent to this core area are formed, this separation from the gas phase by means of a heterogeneous reaction (CVD method) leads to a layer on this substrate a dopant which lowers the refractive index is brought, then on this layer a cover layer as Diffusion barrier applied for this dopant is, this cover layer in the usual mask technique structured according to the desired stripe pattern then the one with these layers The substrate is heated so strongly that this dopant largely diffuse out of the uncovered areas dated and so the core area or part of the core area the light-guiding areas is formed, and afterwards additional layers are applied, the refractive indices of which are controlled so that they complete the optical fiber standing.

Es wurde nun gefunden, daß ein planarer Monomode-Licht­ wellenleiter, der in der Lage ist, Licht mit definierter Polarisationsrichtung zu übertragen, nach dem in der Patentanmeldung P 35 36 781.4 beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann.It has now been found that a planar single-mode light waveguide, which is able to light with defined To transmit polarization direction, according to which in the Patent application P 35 36 781.4 described method can be manufactured.

Hierzu wird bei dem Verfahren des Hauptpatents, wobei die Abdeckschicht aus SiO2 und B2O3 aufgebaut wurde, nach dem Ausdampfen des Dotierungsmittels die Abdeckschicht bis auf zwei schmale, unmittelbar an die nicht abgedeckten Bereiche angrenzenden schmalen Stege weggeätzt, danach eine dünne Schicht aus SiO2 aus der Gasphase abgeschieden, in einem nächsten Schritt dieses SiO2 im Kernbereich und auf den schmalen Stegen weggeätzt und in einem letzten Verfah­ rensschritt werden weitere Schichten aus mit Fluor dotiertem SiO2 aufgebracht, wobei der Brechzahlverlauf so gewählt wird, daß der Kernbereich vervollständigt und der Mantelbe­ reich ausgebildet wird.For this purpose, in the process of the main patent, the covering layer being built up from SiO 2 and B 2 O 3 , after the dopant has evaporated, the covering layer is etched away to two narrow, narrow webs immediately adjacent to the uncovered areas, and then a thin layer is etched out SiO 2 is deposited from the gas phase, in a next step this SiO 2 is etched away in the core area and on the narrow webs and in a last procedural step further layers of fluorine-doped SiO 2 are applied, the course of the refractive index being chosen so that the core area is completed and the Mantelbe is richly trained.

Licht, dessen Polarisationsebene parallel zum Substrat liegt, kann den Kernbereich durch "Tunneln" durch die schmalen Stege aus SiO2 und B2O3 verlassen; diese Polarisa­ tionsebene wird deshalb ausgekoppelt und es wird ein planarer, polarisierender Lichtwellenleiter erhalten. Das aus diesem Lichtwellenleiter austretende Licht ist in einer Ebene senkrecht zum Substrat polarisiert.Light whose polarization plane is parallel to the substrate can leave the core area by "tunneling" through the narrow webs of SiO 2 and B 2 O 3 ; this polarization plane is therefore decoupled and a planar, polarizing optical waveguide is obtained. The light emerging from this optical waveguide is polarized in a plane perpendicular to the substrate.

Diese Polarisation bleibt aufrechterhalten durch Spannungs­ doppelbrechung, die durch die beiden schmalen, aus mit B2O3 dotiertem SiO2 bestehenden Stege hervorgerufen wird.This polarization is maintained by voltage birefringence, which is caused by the two narrow webs consisting of B 2 O 3 doped SiO 2 .

Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnung erläu­ tert.The present invention will be explained with reference to the drawing tert.

Nach dem Ausdampfen des Fluors aus dem Kernbereich 1 wird das restliche, mit B2O3 dotierte SiO2 bis auf zwei schmale, unmittelbar an den Kernbereich 1 angrenzende Stege 2 und 2′ weggeätzt. Danach wird aus der Gasphase eine dünne Schicht 3 aus SiO2 abgeschieden, die an die Stelle der Abdeckschicht tritt. Im nächsten Schritt wird dieses SiO2 im Kernbereich 1 und auf den schmalen Stegen 2 und 2′ weggeätzt und schließlich ein weiteres Schichtensystem 4 aufgebracht, wobei der Brechzahlverlauf so gewählt wird, daß der Kernbereich 1 vervollständigt und der Mantelbereich ausge­ bildet wird.After the evaporation of the fluorine from the core region 1 , the remaining SiO 2 doped with B 2 O 3 is etched away except for two narrow webs 2 and 2 ' directly adjacent to the core region 1 ' . Then a thin layer 3 of SiO 2 is deposited from the gas phase, which replaces the cover layer. In the next step, this SiO 2 is etched away in the core region 1 and on the narrow webs 2 and 2 ' and finally another layer system 4 is applied, the course of the refractive index being chosen such that the core region 1 is completed and the cladding region is formed.

Claims (1)

Verfahren zur Herstellung eines planaren Lichtwellen­ leiters mit lichtführenden Bereichen, durch Abscheiden dünner glasartiger Schichten aus der Gasphase nach einem Schema, das einen vorgegebenen Brechzahlverlauf ermöglicht, auf einem Substrat, so daß ein lichtführender Kernbereich und an diesen Kernbereich angrenzende Mantelschichten gebildet werden, wobei dieses Abscheiden aus der Gasphase mittels einer Heterogen-Reaktion (CVD-Verfahren) durchge­ führt wird, auf dieses Substrat zunächst eine Schicht mit einem die Brechzahl erniedrigenden Dotierungsmittel aufge­ bracht wird, dann auf diese Schicht eine Abdeckschicht als Diffusionssperre für dieses Dotierungsmittel aufgebracht wird, wobei diese Abdeckschicht in üblicher Maskentechnik entsprechend einem gewünschten Streifenmuster strukturiert wird, anschließend das mit diesen Schichten versehene Substrat so stark erhitzt wird, daß dieses Dotierungsmittel aus den nicht abgedeckten Bereichen weitgehend ausdiffun­ diert und so der Kernbereich oder ein Teil des Kernbereichs der lichtführenden Bereiche gebildet wird, und danach weitere Schichten aufgebracht werden, deren Brechzahlen so gesteuert werden, daß sie den Lichtwellenleiter vervoll­ ständige, nach P 35 36 781, dadurch gekennzeichnet, daß als diese Abdeckschicht eine mit Bor dotierte Schicht aufgebracht wird, daß nach dem Ausdampfen des Dotierungsmittels die Abdeckschicht bis auf zwei schmale, unmittelbar an die nicht abgedeckten Bereiche angrenzenden schmalen Stege weggeätzt wird, danach eine dünne Schicht aus SiO2 aus der Gasphase abgeschieden wird, daß in einem nächsten Schritt dieses SiO2 im Kernbereich und auf den schmalen Stegen weggeätzt wird und in einem letzten Verfahrensschritt weitere Schichten aus mit Fluor dotiertem SiO2 aufgebracht werden, wobei der Brechzahlverlauf so gewählt wird, daß der Kernbereich vervollständigt und der Mantelbereich ausgebildet wird.Method for producing a planar optical waveguide with light-guiding areas, by depositing thin glass-like layers from the gas phase according to a scheme that enables a predetermined refractive index curve, on a substrate, so that a light-guiding core area and cladding layers adjacent to this core area are formed, this deposition is carried out from the gas phase by means of a heterogeneous reaction (CVD method), a layer with a dopant which lowers the refractive index is first applied to this substrate, then a cover layer is applied to this layer as a diffusion barrier for this dopant, this cover layer is structured in the usual masking technique in accordance with a desired stripe pattern, then the substrate provided with these layers is heated to such an extent that this dopant largely diffuses out of the uncovered areas and thus the core area or a part of the core area of the light-guiding areas is formed, and then further layers are applied, the refractive indices of which are controlled so that they complete the optical waveguide, according to P 35 36 781, characterized in that a layer doped with boron is applied as this covering layer is that after the evaporation of the dopant the cover layer is etched away to two narrow, directly adjacent to the uncovered narrow webs, then a thin layer of SiO 2 is deposited from the gas phase, that in a next step this SiO 2 in the core area and is etched away on the narrow webs and in a last process step further layers of fluorine-doped SiO 2 are applied, the course of the refractive index being chosen such that the core area is completed and the cladding area is formed.
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