DE3702317A1 - Verfahren zur ionendiffusion in ein optisches wellenleitersubstrat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diffusion von Ionen aus einer Schmelze in ein optisches Wellenleitersubstrat, wobei das optische Wel­ lenleitersubstrat zwischen zwei Elektroden angeordnet wird, in den Raum zwi­ schen den Elektroden Schmelze eingebracht und an die Elektroden ein elektri­ sches Feld angelegt wird.

Die Ionendiffusion wird bei optischen Wellenleitersubstraten angewandt, um in ihnen ganz gezielte Brechzahlprofile zu erzeugen.

Ein solches Ionendiffusionsverfahren ist z. B. in den Proceedings, Vol. 651, Integrated Optical circuit Engineering III, Innsbruck, April 1986, S. 33-36 beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren wird das plattenförmige optische Wellenleitersubstrat mit einer Seite in eine Schmelze eingetaucht und auf die andere Seite des optischen Wellenleitersubstrats ebenfalls eine Schmelze aufgebracht. Zu beiden Seiten des optischen Wellenleitersubstrats taucht je eine Elektrode in die Schmelze ein. Und zwischen beiden Elektroden wird ein elektrisches Feld angelegt, welches die Diffusion von Ionen aus der Schmelze in das optische Wellenleitersubstrat gezielt unterstützt. Das aus den "Proceedings" hervorgehende Verfahren erfordert einen recht großen Aufwand und hohe Präzision, um die zu beiden Seiten des optischen Wellenleitersub­ strats vorhandenen Schmelzen voneinander elektrisch zu isolieren und damit einen Kurzschluß zwischen den beiden mit den Schmelzen kontaktierten Elek­ troden zu verhindern.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch das mit möglichst geringem Aufwand eine definierte Brechzahländerung in einem optischen Wellenleitersubstrat bewirkt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Anordnungen zum Durchführen des erfundenen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.

An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll nach­ folgend die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines optischen Wellenleitersubstrats vor dem Eintauchen in einen Schmelztiegel,

Fig. 2 eine Seitenansicht des optischen Wellenleitersubstrats nach dem Her­ ausziehen aus dem Schmelztiegel und

Fig. 3 eine Anordnung mehrerer optischer Wellenleitersubstrate, die einer Ionendiffusion ausgesetzt werden sollen.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, wird zu Beginn des Ionendiffusionsverfahrens ein plattenförmiges optisches Wellenleitersubstrat 1, dessen Brechzahl auf einen definierten Wert gebracht werden soll, zwischen zwei ebenfalls platten­ förmigen Elektroden 2 und 3 angeordnet. Anschließend wird das optische Wellenleitersubstrat 1 zusammen mit den zu beiden Seiten angeordneten Elek­ troden 2 und 3 in einen mit einer Salzschmelze 4 (z. B. KnO₃ oder NaNO₃) gefüllten Schmelztiegel 5 eingetaucht. Die Elektroden 2 und 3 sind in einem solchen Abstand gegenüber dem optischen Wellenleitersubstrat 1 gehalten, daß die Räume zwischen den Elektroden 2, 3 und dem Wellenleitersubstrat 1 für die jeweilige Salzschmelze wie Kapillaren wirken. Wenn das optische Wellen­ leitersubstrat 1 mit den Elektroden 2, 3 in die Schmelze 4 eingetaucht wird, wird also aufgrund der Kapillarkräfte ein Teil der Schmelze 4 in die Zwi­ schenräume zwischen den Elektroden 2, 3 und dem optischen Wellenleitersub­ strat 1 aufsteigen.

Das optische Wellenleitersubstrat 1 wird zusammen mit den Elektroden 2 und 3 aus dem Schmelztiegel 5 herausgezogen, sobald die Schmelze 4 soweit in die Räume zwischen den Elektroden 2, 3 und dem optischen Wellenleitersubstrat 1 eingedrungen ist (vgl. Fig. 2), daß dessen Oberfläche in einem gewünschten Bereich von Schmelze bedeckt ist.

Wie die Fig. 1 verdeutlicht, sind die Elektroden 2 und 3 so dimensioniert, daß sie nicht die Ränder des optischen Wellenleitersubstrats 1 zumindest nicht in dem in die Schmelze eintauchenden Bereich überdecken. Dadurch wird verhin­ dert, daß die zwischen einer Elektrode 2 bzw. 3 und einer Wellenleitersub­ stratseite befindliche Schmelze um den Rand des Wellenleitersubstrats herum zur anderen Elektrode 3 bzw. 2 auf der anderen Seite gelangen und einen Kurzschluß zwischen den beiden Elektroden 2 und 3 bewirken kann. Nur dann kann nämlich durch Anlegen eines elektrischen Feldes an die Elektroden 2 und 3 eine gezielte Ionendiffusion auf das optische Wellenleitersubstrat 1 ausgeübt werden.

Nach dem beschriebenen Verfahren können vorteilhafterweise auch mehrere optische Wellenleitersubstrate gleichzeitig einer Ionendiffusion unterzogen werden. Dazu werden gemäß Fig. 3 mehrere optische Wellenleitersubstrate 6 bis 10 in den Zwischenräumen zwischen mehreren parallel nebeneinander angeordneten Elektroden 12 bis 18 eingefügt. Dabei sind die an die Elektro­ den angelegten elektrischen Felder so orientiert, daß zwischen jeweils zwei benachbarten Elektrodenpaaren die elektrischen Felder einander entgegenge­ setzt gerichtet sind.

Ist die Schmelze zwischen den Elektroden 2, 3 und dem Wellenleitersubstrat 1 durch die Diffusion ionenärmer geworden, kann durch erneutes Eintauchen ohne angelegtes elektrisches Feld die Ionenkonzentration in der Schmelze erhöht werden.

Bei der vorangehenden Verfahrensbeschreibung ist davon ausgegangen worden, daß die Elektroden zu beiden Seiten des optischen Wellenleitersubstrats ge­ genüber diesem als Kapillaren wirkende Abstände aufweisen. Es ist aber auch möglich, eine der beiden Elektroden ohne Zwischenraum direkt auf das opti­ sche Wellenleitersubstrat aufzubringen.

Claims (3)

1. Verfahren zur Diffusion von Ionen aus einer Schmelze in ein optisches Wellenleitersubstrat, wobei das optische Wellenleitersubstrat zwischen zwei Elektroden angeordnet wird, in den Raum zwischen den Elektroden Schmel­ ze eingebracht und an die Elektroden ein elektrisches Feld angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine derartig flächig ausgebildete Elektrode (2, 3) in einem solchen Abstand von der Oberfläche des opti­ schen Wellenleitersubstrats (1) entfernt angeordnet wird, daß der Raum zwischen Elektrode (2, 3) und optischem Wellenleitersubstrat (1) wie eine Kapillare wirkt, daß dann die Elektroden (2, 3) mit dem dazwischen ange­ ordneten optischen Wellenleitersubstrat (1) so lange in die Schmelze (4) eingetaucht werden, bis auf Grund der Kapillarkraft ein Teil der Schmelze (4) bis zu einer gewünschten Höhe in den als Kapillare wirkenden Raum aufgestiegen ist und daß anschließend das optische Wellenleitersubstrat (1) zusammen mit den Elektroden (2, 3) aus der Schmelze (4) herausgezogen und an die Elektroden (2, 3) das elektrische Feld angelegt wird.

2. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (2, 3) so dimensioniert und gegenüber dem optischen Wellenleitersubstrat (1) so positioniert sind, daß die zwi­ schen einer Elektrode (2, 3) und dem optischen Wellenleitersubstrat (1) aufgenommene Schmelze nicht über den Rand des optischen Wellenleiter­ substrats (1) hinaus zur anderen Elektrode (2, 3) auf der anderen Seite des optischen Wellenleitersubstrats (1) gelangen und beide Elektroden (2, 3) elektrisch kurzschließen kann.

3. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere plattenförmige Elektroden (12 . . . 18) in Ab­ ständen parallel nebeneinander angeordnet sind, daß zwischen jeweils zwei Elektroden ein optisches Wellenleitersubstrat (6 . . . 11) angeordnet ist, wobei die Abstände zwischen den Elektroden (12 . . . 18) und den optischen Wellen­ leitersubstraten (6 . . . 11) so groß sind, daß die Zwischenräume zwischen den Elektroden (12 . . . 18) und den ihnen benachbarten optischen Wellen­ leitersubstraten (6 . . . 11) wie Kapillaren wirken, und daß die an die Elek­ troden (12 . . . 18) angelegten elektrischen Felder so orientiert sind, daß zwi­ schen jeweils zwei benachbarten Elektrodenpaaren die elektrischen Felder entgegengesetzt gerichtet sind.