DE4412254A1 - Optical coupling element and method for its production - Google Patents

Optical coupling element and method for its production

Info

Publication number
DE4412254A1
DE4412254A1 DE19944412254 DE4412254A DE4412254A1 DE 4412254 A1 DE4412254 A1 DE 4412254A1 DE 19944412254 DE19944412254 DE 19944412254 DE 4412254 A DE4412254 A DE 4412254A DE 4412254 A1 DE4412254 A1 DE 4412254A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fresnel zone
lens
optical coupling
planar
coupling element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19944412254
Other languages
German (de)
Inventor
Edgar Dipl Phys Pawlowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI filed Critical Fraunhofer Institut fuer Nachrichtentechnik Heinrich Hertz Institute HHI
Priority to DE19944412254 priority Critical patent/DE4412254A1/en
Priority to AU22537/95A priority patent/AU2253795A/en
Priority to PCT/DE1995/000486 priority patent/WO1995027916A1/en
Publication of DE4412254A1 publication Critical patent/DE4412254A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/134Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
    • G02B6/1342Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using diffusion
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124Geodesic lenses or integrated gratings
    • G02B6/1245Geodesic lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

Optical connectors between active and/or passive waveguide structures and with optical fibres and the free space for coupling and uncoupling light play an important role in the area of integrated optics. An optical coupling member (1) which can be used in integrated optics, which can be produced by the technology conventional in this field and which can, if necessary, also deflect the passing light, forms with a waveguide (3) a structural component which is integrated monolithically on a substrate (2) and consists of planar thin layers (6i). A cylinder lens (4) there lies between the end surface of the waveguide (3) and a Fresnel zone lens (5) which is formed by planar steps disposed in an approximately "cinema-type" arrangement.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Koppelglied, das an einer Endfläche eines Lichtleiters angeordnet ist und eine Fresnellinse mit strukturierten Zonen aufweist, sowie auf Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to an optical coupling element, which on an end face of a Light guide is arranged and has a Fresnel lens with structured zones, and on processes for its production.

Auf dem Gebiet der integrierten Optik kommt optischen Verbindungsmitteln zwischen aktiven und/oder passiven Wellenleiterstrukturen und mit optischen Fasern sowie dem freien Raum zum Zweck des Ein- und Auskoppelns von Licht eine bedeutende Rolle zu. Taperstrukturen sind technologisch schwierig herzustellen und eignen sich zur Lösung der verschiedenartigen Koppelprobleme mehr oder weniger gut. Von den in der integrierten Optik gebräuchlichen integriert optischen Linsen und speziellen Gitterstrukturen sind die zuletzt genannten zum Ein- und/oder Auskoppeln von Licht gegenüber derartigen Linsen vorzuziehen, auch wenn damit die erzielbare Koppeleffizienz nicht sehr hoch ist.In the field of integrated optics, optical connecting means intervene active and / or passive waveguide structures and with optical fibers and the free space for the purpose of coupling and decoupling light plays an important role to. Taper structures are technologically difficult to manufacture and are suitable for Solving the various coupling problems more or less well. Of the in the integrated optics commonly used integrated optical lenses and special Lattice structures are the last mentioned for coupling in and / or out coupling light preferred over such lenses, even if it achieves the achievable Coupling efficiency is not very high.

Die Erfindung geht von dem aus der DE 37 35 032 A1 bekannten Stand der Technik aus. Danach ist in einer am Ende eines Lichtwellenleiters aufzubringenden Ankopplungsoptik das optisch abbildende Bauelement als Fresnellinse auszubilden, insbesondere als eine auf der Endfläche des Lichtwellenleiters fotochemisch erzeugte Struktur konzentrischer Ringzonen. Es handelt sich hierbei allerdings um eine Ankopplungsoptik am Ende einer optischen Faser, die beide einen Durchmesser von etwa 125 µm aufweisen.The invention is based on the prior art known from DE 37 35 032 A1 out. Thereafter, one is to be applied at the end of an optical waveguide Coupling optics to form the optically imaging component as a Fresnel lens, especially as one photochemically generated on the end face of the optical fiber Structure of concentric ring zones. However, this is a Coupling optics at the end of an optical fiber, both of which have a diameter of have about 125 microns.

Mikrolinsen lassen sich inzwischen auch in Dünnfilmtechnik herstellen. So wurde anläßlich einer Konferenz in Neuchatel, CH, vom 13. bis 15. September 1993 (vgl. IEE Konferenz-Band No. 379, Seiten 54 bis 59: "Thin film deposition; an alternative technique for the fabrication of binary optics with high efficiency" - E. Pawlowski) über die Konstruktion und Fabrikation von Fresnelzonenlinsen berichtet. Bei diesen rotationssymmetrisch aufgebauten Linsen sind die strukturierten Zonen konzentrische Ringe auf einer Substratoberfläche, d. h. die Hauptausbreitungsrichtung des Lichts verläuft senkrecht zur Substratoberfläche, wobei ein Kinoformprofil das passierende Licht kollimiert/fokussiert. Weitere, in diesem Zusammenhang stehende Einzelheiten finden sich in "Optical Engineering" Feb. 1994, Bd. 33 Nr. 2, Seiten 647 bis 652 E. Pawlowski et al: "Diffractive microlenses with antireflection coatings fabricated by thin film deposition".Microlenses can now also be manufactured using thin-film technology. So it was on the occasion of a conference in Neuchatel, CH, from September 13 to 15, 1993 (cf. IEE Conference Volume No. 379, pages 54 to 59: "Thin film deposition; an alternative technique for the fabrication of binary optics with high efficiency "- E. Pawlowski) via the design and manufacture of Fresnel zone lenses are reported. With these The structured zones are concentric with rotationally symmetrical lenses Rings on a substrate surface, i. H. the main direction of propagation of light runs perpendicular to the substrate surface, with a kinoform profile that passes Light collimates / focuses. Other related details  can be found in "Optical Engineering" Feb. 1994, Vol. 33 No. 2, pages 647 to 652 E. Pawlowski et al: "Diffractive microlenses with antireflection coatings fabricated by thin film deposition ".

Die Erfindung befaßt sich mit dem technischen Problem, für das Einkoppeln von Licht in optische Wellenleiter sowie für das Auskoppeln des Lichts, das einen optischen Wellenleiter verläßt und sich in einer optischen Faser oder im freien Raum fortpflanzen soll, solche optischen Verbindungsmittel zu schaffen, die sich in der integrierten Optik einsetzen und mit dort üblichen Technologien herstellen lassen und gegebenenfalls das passierende Licht auch noch ablenken können.The invention is concerned with the technical problem for the coupling of light in optical waveguides as well as for coupling out the light, which is an optical Waveguide leaves and propagates in an optical fiber or in free space is intended to create such optical connection means, which can be found in the integrated optics use and have them produced using the usual technologies and, if necessary, that can also deflect passing light.

Für ein optisches Koppelglied der eingangs genannten Art besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß das optische Koppelglied mit einem optischen Wellenleiter ein monolithisch auf einem Substrat integriertes, aus planaren Dünnschichten bestehendes Bauelement bildet, in dem eine Zylinderlinse mit senkrecht zur Oberfläche des Substrats stehender Facette zwischen der Endfläche des Wellenleiters und der Fresnelzonenlinse liegt, und die Fresnelzonenlinse mit einem durch planare Stufen angenäherten Kinoformprofil ausgebildet ist.For an optical coupling element of the type mentioned, there is Solution according to the invention in that the optical coupling element with an optical Waveguide a monolithic integrated on a substrate, made of planar Forms thin layers existing component in which a cylindrical lens with vertical facet to the surface of the substrate between the end face of the Waveguide and the Fresnel zone lens, and the Fresnel zone lens with a is formed by planar steps approximate kinoform profile.

Für die Herstellung eines solchen Koppelgliedes, wie auch für dessen bevorzugte Ausbildungsformen, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, Prozesse anzuwenden, die zur Ausbildung der planaren Dünnschichten als Streifen mit senkrechten Randzonen führen. Hierzu eignen sich Depositionstechniken, insbesondere Ionenstrahlsputtern (Ion Beam Sputter Deposition - IBSD -) oder die chemische Abscheidung aus der Dampfphase einer metallorganischen Verbindung (Metal Organic Chemical Vapour Deposition - MOCVD -), oder spezielle Epitaxien, insbesondere Molekularstrahlepitaxie (Molecular Beam Epitaxy - MBE -, insbesondere Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy - MOMBE -), die sich auch sonst auf dem Gebiet der Integrierten Optik bewährt haben. Darüber hinaus gewinnt zunehmend die Herstellung von Wellenleitstrukturen aus Polymeren an Bedeutung.For the production of such a coupling element, as well as for its preferred Forms of training that will be discussed in more detail below provided according to the invention to use processes for the formation of the planar Run thin layers as strips with vertical edge zones. Are suitable for this Deposition techniques, especially ion beam sputtering (ion beam sputtering Deposition - IBSD -) or chemical vapor deposition organometallic compound (Metal Organic Chemical Vapor Deposition - MOCVD -), or special epitaxies, especially molecular beam epitaxy (Molecular Beam Epitaxy - MBE -, especially Metal-Organic Molecular Beam Epitaxy - MOMBE -), which is also otherwise in the field of integrated optics have proven. In addition, the production of Waveguide structures made of polymers gain importance.

Der auf dem Substrat als strukturierte planare Dünnschicht ausgebildete optische Wellenleiter gibt mit seiner Achse sowohl für ein- als auch für auszukoppelndes Licht die Hauptausbreitungsrichtung des Lichts vor. Wird die Oberfläche des Substrats als x/z-Ebene und die Richtung der Normalen auf dieser Ebene mit y bezeichnet, und verläuft die Achse des optischen Wellenleiters in z-Richtung, muß vom optischen Koppelglied zum Kollimieren bzw. zum Fokussieren das passierende Licht sowohl in x- als auch in y-Richtung abgelenkt werden. Für das Kollimieren/Fokussieren in die x-Richtung sorgt die Zylinderlinse, deren Facette als Zylindermantel ausgebildet ist und senkrecht zur Substratoberfläche verläuft. Passierendes Licht wird in x-Richtung zusätzlich abgelenkt, wenn die Facette unsymmetrisch ausgebildet ist.The optical formed on the substrate as a structured planar thin layer With its axis, the waveguide gives light that can be coupled in as well as out the main direction of light propagation. If the surface of the substrate as x / z plane and the direction of the normal at this plane denoted by y, and runs the axis of the optical waveguide in the z direction, must be from the optical  Coupling element for collimating or for focusing the passing light both in x as well as be deflected in the y direction. For collimating / focusing in the The cylindrical lens, whose facet is designed as a cylinder jacket, ensures the x direction runs perpendicular to the substrate surface. Passing light is in the x direction additionally distracted if the facet is asymmetrical.

Die Funktion, das passierende Licht in y-Richtung zu kollimieren/fokussieren und gegebenenfalls abzulenken, übernimmt die Fresnelzonenlinse. Ihr eindimensionales Kinoformprofil ist durch planare, zur Substratoberfläche parallele Stufen angenähert, so daß eine Kollimierung/Fokussierung in Fortpflanzungsrichtung bei einem symmetrischen Kinoformprofil allein in Abhängigkeit des Abstandes des auftreffenden Lichtstrahls von der Substratoberfläche erfolgt. In ihrer Wirkung entspricht eine solche Fresnelzonenlinse mit symmetrischem Kinoformprofil damit einer unregelmäßigen Struktur eines zur Substratoberfläche parallelen Gitters. In jeweils benachbarten Stufen unterscheiden sich die optischen Weglängen für passierendes Licht infolge unterschiedlicher Brechzahlen. Ein unsymmetrisches, eindimensionales Kinoformprofil bewirkt eine Ablenkung des passierenden Lichts in y-Richtung, zusätzlich zur Kollimierung/Fokussierung.The function of collimating / focusing the passing light in the y direction and if necessary, the Fresnel zone lens takes over. Your one-dimensional Kinoform profile is approximated by planar steps parallel to the substrate surface, so that collimation / focusing in the direction of propagation at one symmetrical kinoform profile solely depending on the distance of the incident Light beam from the substrate surface. Its effect corresponds to that Fresnel zone lens with a symmetrical kinoform profile, making it an irregular one Structure of a grid parallel to the substrate surface. In neighboring stages the optical path lengths for passing light differ as a result different refractive indices. An asymmetrical, one-dimensional kinoform profile causes the passing light to be deflected in the y direction, in addition to Collimation / focusing.

Ausbildungsformen der Erfindung beziehen sich hauptsächlich auf die Fresnelzonenlinse im optischen Koppelglied, jedoch sodann auch hinsichtlich ihres Zusammenwirkens mit übrigen Elementen, d. h. mit der Zylinderlinse und dem optischen Wellenleiter im monolithisch integrierten Bauelement.Forms of the invention mainly relate to the Fresnel zone lens in the optical coupling element, but then also with regard to it Interaction with other elements, i.e. H. with the cylindrical lens and the optical waveguide in the monolithically integrated component.

Die Fresnelzonenlinse muß auf jeden Fall aus zwei, wenn möglich aus mehreren Materialien mit unterschiedlichen Brechzahlen n aufgebaut sein. Es ist vorteilhaft, daß bei einer Fresnelzonenlinse, die aus einer geringen Anzahl von Materialien mit unterschiedlichen Brechzahlen aufgebaut ist, ihr angenähertes eindimensionales Kinoformprofil aus geometrisch voneinander abgesetzten Stufen besteht. Bei zwei Materialien und nur einem geometrischen Absatz ergeben sich drei unterschiedliche optische Weglängen, die erste mit der Brechzahl n₁ über die gesamte Länge der Fresnelzonenlinse, die zweite mit der Brechzahl n₁ in einem der beiden Absätze und der Brechzahl n₂ im anderen der beiden Absätze sowie die dritte optische Weglänge mit Brechzahl n₂ über die gesamte Länge der Fresnelzonenlinse. Bei drei Materialien und jeweils einer abgesetzten Stufe zwischen je zwei Materialien ergeben sich bereits fünf verschiedene optische Weglängen, z. B. mit n₁; n₁/n₂, n₂; n₂/n₃; n₃. Bei zwei Materialien erhöht sich die Anzahl unterschiedlicher optischer Weglängen jeweils um eine mit jeweils einem weiteren Absatz. Es ist jedoch für die Herstellung einer jeden solchen geometrisch abgesetzten Stufe ein getrennter Prozeßschritt mit eigener Maske erforderlich, so daß dieser Ausbildungsform der Erfindung dann der Vorzug zu geben ist, wenn sich die Materialien, die nicht nur die unterschiedlichen Brechzahlen aufweisen müssen, sondern für das passierende Licht auch einen möglichst kleinen, zudem noch möglichst gleichen Absorptionskoeffizienten ausweisen sollen, auf eine geringe Anzahl, z. B. zwei oder drei, beschränkt.The Fresnel zone lens must definitely consist of two, if possible several Materials with different refractive indices n can be constructed. It is advantageous that in a Fresnel zone lens made from a small number of materials different refractive indices, their approximate one-dimensional Kinoform profile consists of geometrically separated steps. With two Materials and only one geometric paragraph result in three different ones optical path lengths, the first with the refractive index n 1 over the entire length of the Fresnel zone lens, the second with the refractive index n 1 in one of the two paragraphs and the refractive index n₂ in the other of the two paragraphs and the third optical path length with refractive index n₂ over the entire length of the Fresnel zone lens. With three materials and a stepped step between two materials already results five different optical path lengths, e.g. B. with n₁; n₁ / n₂, n₂; n₂ / n₃; n₃. With two Materials, the number of different optical path lengths increases by  one with another paragraph. However, it is for everyone's manufacture such a geometrically different stage, a separate process step with its own mask required so that this form of training of the invention then to give preference is when the materials are not just the different refractive indices must have, but as small as possible for the passing light, should also show the same possible absorption coefficient, on a small number, e.g. B. two or three limited.

Sind derartige Beschränkungen nicht ausschlaggebend und wird zudem ein einfacherer, nur eine Maske für geometrisch gleichlange Wege benötigender Herstellungsprozeß für die Fresnelzonenlinse bevorzugt, bietet die Erfindung eine alternative Ausbildungsform derart, daß ihr angenähertes Kinoformprofil aus Phasenstufen besteht. Hierfür wird lediglich ein Schichtenpaket benötigt, in dem jeder planaren Dünnschicht mit einer bestimmten Brechzahl eine planare Dünnschicht mit einer anderen bestimmten Brechzahl benachbart ist.If such restrictions are not critical, and a simpler, only a mask for the manufacturing process for geometrically equally long paths for If the Fresnel zone lens is preferred, the invention offers an alternative embodiment such that their approximate kinoform profile consists of phase steps. For this will only one layer package is required, in which each planar thin layer with one certain refractive index a planar thin film with another certain Refractive index is adjacent.

Bei beiden zuvor genannten Ausbildungsformen der Erfindung ist für zu kollimierendes/fokussierendes Licht der Aufbau der planaren Dünnschichten in der Fresnelzonenlinse spiegelsymmetrisch zu ihrer zur Substratoberfläche parallelen Mittellinie. Die Annäherung an das Kinoformprofil ist dabei umso besser, je höher die Anzahl der Stufen ist.In both of the aforementioned forms of training the invention is for collimating / focusing light the structure of the planar thin layers in the Fresnel zone lens is mirror-symmetrical to its parallel to the substrate surface Center line. The closer to the kinoform profile, the better the higher the Number of levels is.

Bezüglich der Länge der Fresnelzonenlinse ist es aus technologischen Gesichtspunkten besonders vorteilhaft, hierfür den 10 µm-Bereich vorzusehen, wobei gilt, daß L = [K/(K+1)] [λ/Δn] ist, mit L = Länge in µm, K = Anzahl der geometrisch voneinander abgesetzten Stufen, λ = Wellenlänge des passierenden Lichts in µm und Δn = Differenz der Brechzahlen der Materialien zweier planar benachbarter Stufen. Ist dieser Brechzahlunterschied aus materialtechnischen Gründen geringer als z. B. 0,1 für eine Lichtwellenlänge von z. B. 1 µm, wird die Länge L entsprechend größer. Im allgemeinen sind in integriert optischen Bauelementen derartige Längenabmessungen unkritisch, sowohl in Richtung zum 1 µm-Bereich, in dem Strukturen mit genügender Genauigkeit und ausreichender mechanischer Stabilität erzeugt werden können, als auch in Richtung zum 100 µm-Bereich, der für Lichtwellen leitende Strukturen der verschiedensten Art ohnehin vorgesehen sein muß.Regarding the length of the Fresnel zone lens, it is from a technological point of view It is particularly advantageous to provide the 10 μm range for this purpose, it being true that L = [K / (K + 1)] [λ / Δn], with L = length in µm, K = number of geometrical Steps separated from each other, λ = wavelength of the passing light in µm and Δn = difference in the refractive indices of the materials of two planar adjacent stages. Is this refractive index difference less than z. B. 0.1 for a light wavelength of z. B. 1 micron, the length L is correspondingly greater. in the Generally such length dimensions are in integrated optical components uncritical, both towards the 1 µm range, in which structures with sufficient Accuracy and sufficient mechanical stability can be generated as also in the direction of the 100 µm range, which is the leading structure for light waves various types must be provided anyway.

Mit einem optischen Koppelglied gemäß der Erfindung wird auf jeden Fall auszukoppelndes Licht kollimiert, einzukoppelndes fokussiert. Das heißt, das Wellenfeld im optischen Wellenleiter ist kompakter als jenseits der Fresnelzonenlinse. Dementsprechend ist in weiterer Ausbildung eines erfindungsgemäßen Koppelgliedes vorgesehen, daß sich der optische Wellenleiter, die Zylinderlinse und die Fresnelzonenlinse in den Höhen der sie bildenden planaren Dünnschichten entsprechend den BeziehungenIn any case, with an optical coupling element according to the invention light to be coupled collimates, focused to be coupled. That is, that  The wave field in the optical waveguide is more compact than beyond the Fresnel zone lens. Accordingly, in a further development of a coupling element according to the invention provided that the optical waveguide, the cylindrical lens and the Corresponding Fresnel zone lens in the heights of the planar thin layers forming it relationships

HW HZ und/oder HZ HF H W H Z and / or H Z H F

unterscheiden, wobei die Indizes W, Z und F für Wellenleiter, Zylinderlinse und Fresnelzonenlinse stehen. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß keine unerwünschten Unsymmetrien des Wellenfeldes des ein- bzw. ausgekoppelten Lichts entstehen.differ, the indices W, Z and F for waveguides, cylindrical lenses and Fresnel zone lens stand. This ensures that none unwanted asymmetries of the wave field of the coupled or decoupled light arise.

Ein weiterer Schritt, ein optisches Koppelglied nach der technischen Lehre der Erfindung zu schaffen, ergibt sich durch eine Vereinigung von Zylinderlinse und Fresnelzonenlinse in einem einheitlichen Element. Dazu ist lediglich die Fresnelzonenlinse mit zylindermantelförmigen Facetten zu versehen, d. h. die Funktion der Zylinderlinse wird von der derart ausgebildeten Fresnelzonenlinse mit übernommen.Another step, an optical coupling element according to the technical teaching of To create invention results from a combination of cylindrical lens and Fresnel zone lens in a single element. This is just the To provide Fresnel zone lens with cylindrical jacket-shaped facets, d. H. the function the cylindrical lens is also taken over by the Fresnel zone lens designed in this way.

Für die Herstellung optischer Koppelglieder ist bereits weiter vorstehend die erfindungsgemäß wesentliche Vorgehensweise, nämlich die Ausbildung der planaren Dünnschichten als Streifen mit senkrechten Randzonen genannt. Hierfür sind z. B. Prozesse üblich, die mit "SAE - Selective Area Epitaxy -" und "SSG - Surface Selective Growth -" bezeichnet werden und sich für unterschiedliche Materialien der integrierten Optik, insbesondere auf der Basis von Indiumphosphid - InP - und Galliumarsenid - GaAs - eignen. Bei der erfindungsgemäßen Lehre zum technischen Handeln kann also insoweit davon ausgegangen werden, daß dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann vorhandenes Wissen und Können zur Verfügung steht.For the manufacture of optical coupling elements, that is already further above essential procedure according to the invention, namely the formation of the planar Thin layers are called strips with vertical edge zones. For this, z. B. Processes common with "SAE - Selective Area Epitaxy -" and "SSG - Surface Selective Growth - "are referred to and chosen for different materials integrated optics, especially based on indium phosphide - InP - and Gallium arsenide - GaAs - are suitable. In the teaching of the technical invention To this extent, action can be assumed to be that in this area available specialist knowledge and skills is available.

Bezüglich der körperlichen Ausbildung kann von dieser Voraussetzung auch bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines optischen Koppelgliedes ausgegangen werden. Zur Realisierung des durch planare Stufen angenäherten Kinoformprofils der Fresnelzonenlinse kann hierbei jedoch eine besonders vorteilhafte Maßnahme zum Einsatz kommen. Diese technische Lehre besteht darin, daß eine planare Dünnschicht aus einem Polymer zumindest für die Fresnelzonenlinse, gegebenenfalls auch für die Zylinderlinse und/oder den optischen Wellenleiter verwendet und zur funktionellen Bestimmung von Lagen mit unterschiedlichen Brechzahlen in der Fresnelzonenlinse dort die Dünnschicht von der Frontfläche bzw. von den Seitenflächen her in zur Oberfläche des Substrats parallelen Streifen mit unterschiedlichen Lichtenergien bestrahlt wird. Die hierzu verwendbaren Polymere ändern dabei nicht ihren Absorptionskoeffizienten und weisen auch ausreichende Langzeitstabilität ihrer optischen Eigenschaften auf.With regard to physical training, this requirement can also apply to one further method according to the invention for producing an optical coupling element be assumed. For realizing that approximated by planar steps Kinoform profile of the Fresnel zone lens can, however, be a particularly advantageous one Measure are used. This technical teaching is that a planar thin layer made of a polymer at least for the Fresnel zone lens, optionally also used for the cylindrical lens and / or the optical waveguide and for the functional determination of layers with different refractive indices in the Fresnel zone lens there the thin layer from the front surface or from the Side surfaces forth in strips parallel to the surface of the substrate  different light energies is irradiated. The polymers that can be used for this do not change their absorption coefficient and also have sufficient ones Long-term stability of their optical properties.

Zu den beiden erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren besteht eine vorteilhafte Ausführungsform darin, daß aus homogenen Dünnschichten bestehende Komponenten, wie der Wellenleiter und/oder die Zylinderlinse einerseits, und aus einem mehrlagigen Paket planarer Dünnschichten mit unterschiedlichen Brechzahlen bestehende Komponenten, wie die Fresnelzonenlinse andererseits, zeitlich voneinander getrennt erzeugt werden.There is an advantageous one for the two production methods according to the invention Embodiment in that components consisting of homogeneous thin layers, like the waveguide and / or the cylindrical lens on the one hand, and from a multilayer Package of planar thin films with different refractive indices Components such as the Fresnel zone lens, on the other hand, are separated in time be generated.

In der Zeichnung sind Ausbildungsformen der Erfindung schematisch dargestellt. Dabei zeigen:In the drawing, embodiments of the invention are shown schematically. Here demonstrate:

Fig. 1 ein optisches Koppelglied in perspektivischer Darstellung, dazu drei, die Funktionsweise dieses Koppelgliedes verdeutlichende Darstellungen der Wellenfelder passierenden Lichts; Fig. 1 shows an optical coupling member in a perspective view, and three, the operation of this coupling member are explanatory views showing the wave fields passing light;

Fig. 2 bzw. 3 im Querschnitt den Aufbau von Fresnelzonenlinsen mit geometrisch abgesetzten Stufen bzw. mit Phasenstufen; Fig. 2 and 3 in cross-section the structure of Fresnelzonenlinsen with geometrically offset with steps or phase levels;

Fig. 4 ein optisches Koppelglied mit zu einem Element vereinigter Zylinder- und Fresnelzonenlinse, in perspektivischer Darstellung; Fig. 4 is an optical coupling member united with a cylinder element and Fresnelzonenlinse, in perspective view;

Fig. 5 ein Schaubild zur Verdeutlichung eines Herstellungsverfahrens eines optischen Koppelgliedes, mit Darstellungen von sieben Strukturierungszuständen im Verlauf der Herstellung und Fig. 5 is a diagram for illustrating a manufacturing method of an optical coupling element, with representations of structuring seven states in the course of production and

Fig. 6 und 7 zwei Schaubilder für den Verlauf der Brechzahl über der Zusammensetzung der Materialien, aus denen eine Fresnelzonenlinse gemäß der Erfindung aufgebaut ist. FIGS. 6 and 7 show two diagrams of the course of refractive index on the composition of the materials from which a Fresnelzonenlinse of the invention is constructed in accordance with.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau eines optischen Koppelgliedes 1 befinden sich auf einem gemeinsamen Substrat 2 ein optischer Wellenleiter 3, eine Zylinderlinse 4 und eine Fresnelzonenlinse 5. Die drei Raumrichtungen, in denen sich das optische Koppelglied i erstreckt, sind mit x, y, z bezeichnet. Danach ist die Oberfläche des Substrats 2 eine x/z-Ebene, auf der planare Dünnschichten 6i (i = 1, 2, . . . , k) angeordnet sind. Der Wellenleiter 3 und die Zylinderlinse 4 bestehen aus demselben Material wie die mittlere planare Dünnschicht 6 in der Fresnelzonenlinse 4, das z. B. die Brechzahl n₁ aufweist. Der Wellenleiter 3 und die Zylinderlinse 4 liegen dicht aneinander bzw. gehen unmittelbar ineinander über. An dieser mit A bezeichneten Stelle und im Wellenleiter 3 pflanzt sich monomodiges Licht in der skizzenhaft dargestellten Form des Wellenfeldes fort. Die Zylinderlinse 4 ist mit senkrecht auf der Oberfläche des Substrats 2 stehender Facette ausgebildet. Das dort passierende Licht wird in x-Richtung kollimiert/fokussiert, wie ein Vergleich der Formen der Wellenfelder an den Stellen A und B verdeutlicht.In the example shown in Fig. 1 configuration of an optical coupling element 1 are located on a common substrate 2, an optical waveguide 3, a cylindrical lens 4 and a Fresnelzonenlinse. 5 The three spatial directions in which the optical coupling element i extends are denoted by x, y, z. Thereafter, the surface of the substrate 2 is an x / z plane, on which planar thin layers 6 i (i = 1, 2,..., K) are arranged. The waveguide 3 and the cylindrical lens 4 are made of the same material as the middle planar thin layer 6 in the Fresnel zone lens 4 , the z. B. has the refractive index n₁. The waveguide 3 and the cylindrical lens 4 lie close to one another or merge directly into one another. At this point labeled A and in the waveguide 3 , single-mode light propagates in the sketched form of the wave field. The cylindrical lens 4 is formed with a facet standing vertically on the surface of the substrate 2 . The light passing there is collimated / focused in the x direction, as a comparison of the shapes of the wave fields at points A and B shows.

Zwischen der Zylinderlinse 4 und der Fresnelzonenlinse 5 befindet sich im allgemeinen ein Medium mit einer Brechzahl, durch die der Krümmungsradius der Zylinderlinse 4 bestimmt wird. Dieses Medium übt damit keinen optischen Einfluß auf die Brechkraft der Fresnelzonenlinse 5 aus. In der Fresnelzonenlinse 5 wird passierendes Licht infolge unterschiedlicher Brechzahlen n in den planaren Dünnschichten 6i in y-Richtung kollimiert/fokussiert. Soll für hier passierendes, seine Hauptausbreitungsrichtung nicht veränderndes Licht nur eine reine Bündelung herbeigeführt werden, ergibt sich für die geometrische Anordnung der planaren Dünnschichten 6i ein spiegelsymmetrischer Aufbau mit einer jeweils paarweisen Zuordnung bezüglich ihrer Dicke und ihrer Brechzahlen ni. An der mit C bezeichneten Stelle, der Frontfläche des optischen Koppelgliedes 1, weist das aus- bzw. eingekoppelte Licht ein Wellenfeld in der skizzierten Form auf, d. h. das optische Koppelglied 1 passierende Licht ist gegenüber der Stelle B in y-Richtung und gegenüber der Stelle A in x-Richtung kollimiert/fokussiert.Between the cylindrical lens 4 and the Fresnel zone lens 5 there is generally a medium with a refractive index by which the radius of curvature of the cylindrical lens 4 is determined. This medium therefore has no optical influence on the refractive power of the Fresnel zone lens 5 . Passing light is collimated / focused in the y direction in the Fresnel zone lens 5 due to different refractive indices n in the planar thin layers 6 i. If only pure bundling is to be brought about for light that passes here and does not change its main direction of propagation, the geometrical arrangement of the planar thin layers 6 i results in a mirror-symmetrical structure with an assignment in pairs with respect to their thickness and their refractive indices n i . At the point denoted by C, the front surface of the optical coupling element 1 , the light coupled in or out has a wave field in the form outlined, ie light passing through the optical coupling element 1 is opposite the point B in the y direction and opposite the point A collimated / focused in the x direction.

In den Fig. 2 und 3 sind Fresnelzonenlinsen 5 im Querschnitt dargestellt, die beide ein durch planare Stufen angenähertes Kinoformprofil aufweisen.In FIGS. 2 and 3 Fresnelzonenlinsen 5 are shown in cross-section, both of which have an approximated by planar stepped kinoform profile.

Die planaren Stufen in der Fresnelzonenlinse 5 gemäß Fig. 2 sind aus zwei Materialien mit unterschiedlichen Brechzahlen n₁, n₂ aufgebaut, die zudem geometrisch voneinander abgesetzt sind. In der dargestellten Ausbildungsform sind jeweils zwei Absätze vorgesehen, so daß sich in verschiedenen Höhenlagen unterschiedliche optische Weglängen ergeben. Bei der Stufe in Höhe der Achse geben die Brechzahl n₁ und die gesamte Länge in Achsrichtung eine erste optische Weglänge vor, in den dazu paarweise benachbarten Stufen die Brechzahl n₁ über 2/3 der Gesamtlänge und die Brechzahl n₂ über 1/3 der Gesamtlänge eine zweite optische Weglänge, sodann die Brechzahl n₁ über 1/3 der Gesamtlänge und die Brechzahl n₂ über 2/3 der Gesamtlänge die dritte optische Weglänge und schließlich die Brechzahl n₂ über die Gesamtlänge der Fresnelzonenlinse 5 die vierte optische Weglänge vor. Die Stufen sind zudem mit unterschiedlichen Höhen ausgebildet, so daß passierendes Licht in der Zeichenebene eine Kollimierung/Fokussierung erfährt. Bei spiegelsymmetrisch zur Achse der Fresnelzonenlinse 5 aufgebauten Stufen findet reine Kollimierung/Fokussierung statt. Wird eine zusätzliche Ablenkung des passierenden Lichts gewünscht, ist der Aufbau unsymmetrisch ausführbar.The planar steps in the Fresnel zone lens 5 shown in FIG. 2 are made of two materials with different refractive indices n₁, n₂, which are also geometrically separated. In the embodiment shown, two paragraphs are provided, so that different optical path lengths result at different altitudes. In the step at the level of the axis, the refractive index n 1 and the entire length in the axial direction give a first optical path length, in the adjacent steps the refractive index n 1 over 2/3 of the total length and the refractive index n 2 over 1/3 of the total length a second optical path length, then the refractive index n₁ over 1/3 of the total length and the refractive index n₂ over 2/3 of the total length the third optical path length and finally the refractive index n₂ over the total length of the Fresnel zone lens 5 before the fourth optical path length. The steps are also designed with different heights so that passing light experiences collimation / focusing in the drawing plane. With steps constructed mirror-symmetrically to the axis of the Fresnel zone lens 5 , pure collimation / focusing takes place. If an additional deflection of the passing light is desired, the structure can be implemented asymmetrically.

Bei der Herstellung ist jede planare Stufe mit der entsprechenden Maskierung auszubilden. Die Anzahl geometrisch innerhalb eines Materials abgesetzter Stufen kann auf zwei verringert sowie auf vier und mehr vergrößert werden, ebenso die Anzahl der Materialien mit unterschiedlichen Brechzahlen n₁, n₂, n₃, . . . , ohne daß sich am Prinzip dieses Kinoformprofils etwas ändert.Each planar stage is manufactured with the appropriate masking to train. The number of steps geometrically separated within a material can be reduced to two and enlarged to four and more, as well as the number of Materials with different refractive indices n₁, n₂, n₃,. . . without losing sight of the principle of this cinema shape profile changes a bit.

Gemäß Fig. 3 besteht das angenäherte Kinoformprofil aus Phasenstufen. Diese werden, jeweils über die gesamte Länge der Fresnelzonenlinse 5 in Achsrichtung, aus planaren Schichten mit unterschiedlichen Brechzahlen n₁, n₂, n₃, n₄, . . . gebildet, die sich zudem in ihrer Dicke unterscheiden. Auch für diese Ausbildungsform gilt wie für die gemäß Fig. 2, daß für reine Bündelung passierenden Lichts ein spiegelsymmetrischer, für eine zusätzliche Ablenkung ein unsymmetrischer Aufbau der planaren Schichten zur Anwendung kommt.Referring to FIG. 3, the approximate kinoform profile of phase levels. These are, in each case over the entire length of the Fresnel zone lens 5 in the axial direction, from planar layers with different refractive indices n₁, n₂, n₃, n.,. . . formed, which also differ in their thickness. For this form of training as well as for FIG. 2, the fact that a mirror-symmetrical structure is used for pure bundling of passing light and an asymmetrical structure for an additional deflection is used for the planar layers.

Die Annäherung an das Kinoformprofil ist umso besser, je mehr planare, geometrisch voneinander abgesetzte oder Phasen-Stufen vorgesehen sind.The more planar, geometric, the better the approximation to the kinoform profile separated or phase stages are provided.

Das in Fig. 4 dargestellte optische Koppelglied 1 dient zur Veranschaulichung weiterer Merkmale der Erfindung.The optical coupling element 1 shown in FIG. 4 serves to illustrate further features of the invention.

Der optische Wellenleiter 3 besteht aus einer planaren Schicht mit der Brechzahl n₁ und hat die Höhe HW. In planare Schichten mit der Brechzahl n₂ ober- und unterhalb der eigentlichen, die Welle führenden Schicht erstreckt sich das Wellenfeld auch noch. Dementsprechend ist jenseits der Endfläche des optischen Wellenleiters 3 die Höhe HZ für die Zylinderlinse größer als HW auszubilden. Herstellungstechnisch bietet sich an, in die Höhe HZ die Höhen der beiden planaren Dünnschichten mit der Brechzahl n₂ ober- und unterhalb des optischen Wellenleiters 3 voll einzubeziehen. Geschieht dies nur zum Teil, kann HF, die Höhe der Fresnellinse, auch etwas größer als HZ sein, ansonsten ergeben sich bei gleichen Abmessungen für HZ und HF keine gravierenden funktionellen Unterschiede.The optical waveguide 3 consists of a planar layer with the refractive index n 1 and has the height H W. In planar layers with a refractive index n₂ above and below the actual wave-guiding layer, the wave field also extends. Accordingly, beyond the end face of the optical waveguide 3, the height H Z for the cylindrical lens is to be made larger than H W. From a manufacturing point of view, it is advisable to fully include the heights of the two planar thin layers with the refractive index n₂ above and below the optical waveguide 3 in the height H Z. If this happens only in part, H F , the height of the Fresnel lens, can also be somewhat larger than H Z , otherwise there are no serious functional differences for the same dimensions for H Z and H F.

Weiterhin ist Fig. 4 zu entnehmen, daß die Zylinderlinse und die Fresnelzonenlinse in einem einheitlichen Element 7 vereinigt sein können. Der Aufbau der planaren Schichten mit unterschiedlichen Brechzahlen ni entspricht dem gemäß Fig. 2 oder Fig. 3, die Ausbildung der Facette der Zylinderlinse dem entsprechend der Darstellung in Fig. 1 und den zugehörigen Erläuterungen.Furthermore, Fig. 4 it can be seen that the cylindrical lens and the Fresnelzonenlinse may be combined in a single element 7. The structure of the planar layers having different refractive indices n i corresponding to the FIG. 2 or FIG. 3, the formation of the facet of the cylindrical lens, as shown in Fig. 1 and the accompanying explanations.

Die Herstellung eines optischen Koppelgliedes ist auf einfache Weise durchführbar. Die Fig. 5 zeigt sieben Zustände:The production of an optical coupling element can be carried out in a simple manner. . Figure 5 shows seven states:

  • 1. Das gereinigte Substrat ist mit zwei planaren Schichten versehen, der Mantelschicht (Cladding) unterhalb des Wellenleiters und der Kernschicht (Core) des Wellenleiters;1. The cleaned substrate is provided with two planar layers, the cladding layer (Cladding) below the waveguide and the core layer of the Waveguide;
  • 2. Ein Resistmaterial zur Strukturierung des Wellenleiters wird aufgebracht und ausgehärtet. Dazu wird das Muster einer ersten Maske in das Resistmaterial übertragen;2. A resist material for structuring the waveguide is applied and hardened. For this, the pattern of a first mask is placed in the resist material transfer;
  • 3. Die wellenleitenden Strukturen werden ausgebildet, z. B. durch Ionenstrahlätzen (Ion Beam Etching - IBE);3. The wave-guiding structures are formed, for. B. by ion beam etching (Ion Beam Etching - IBE);
  • 4. Ähnlich Zustand #2, Strukturierung der wellenleitenden Schichten mit zweiter Maske, Ätzen der Kontur der Zylinderlinse;4. Similar to state # 2, structuring the waveguiding layers with a second Mask, etching the contour of the cylindrical lens;
  • 5. Weiterer Photoresistschritt, als Vorbereitung zur Ausbildung der Fresnelzonenlinse;5. Another photoresist step, in preparation for the formation of the Fresnel zone lens;
  • 6. Ausbildung der Fresnelzonenlinse z. B. mittels Ionenstrahlsputtern (IBSB) von SiOx-Schichten und Entfernung des Photoresists aus Zustand #5;6. Training the Fresnel zone lens z. B. by means of ion beam sputtering (IBSB) of SiO x layers and removal of the photoresist from state # 5;
  • 7. Beschichtung (Cladding) des optischen Koppelgliedes und der Kernschicht des Wellenleiters.7. Coating (cladding) of the optical coupling element and the core layer of the Waveguide.

Die Fig. 6 und 7 zeigen den Verlauf der Brechzahl n für unterschiedliche Materialien, jeweils bei einer bestimmten Wellenlänge λ. Bei SiOx - vgl. Fig. 6 - liegt die Brechungszahl zwischen etwa 1,5 und 3,4 je nach Sauerstoffkonzentration, die nach Belieben z. B. beim Ionenstrahlsputtern eingestellt werden kann. Bei AlxGa1-xAs-Ma­ terial - vgl. Fig. 7 - sind je nach Zusammensetzung des ternären Materials Brechzahlen zwischen etwa 2,8 und 3,4 erreichbar. FIGS. 6 and 7 show n for different materials the course of the refractive index, respectively at a certain wavelength λ. With SiO x - cf. Fig. 6 - the refractive index is between about 1.5 and 3.4 depending on the oxygen concentration, which, for example, at will. B. can be adjusted in ion beam sputtering. For Al x Ga 1-x As material - cf. Fig. 7 - depending on the composition of the ternary material, refractive indices between about 2.8 and 3.4 can be achieved.

Weitere Einzelheiten hierzu finden sich in einem Bericht anläßlich des "International Symposium on Integrated Optics", 11. bis 15. April 1994, Lindau, DE, von Pawlowski, E.; "Integrated planar Fresnel zone lenses for beam forming and coupling".Further details can be found in a report on the occasion of the "International Symposium on Integrated Optics ", April 11-15, 1994, Lindau, DE, by Pawlowski, E .; "Integrated planar Fresnel zone lenses for beam forming and coupling ".

Claims (9)

1. Optisches Koppelglied, das an einer Endfläche eines Lichtleiters angeordnet ist und eine Fresnellinse mit strukturierten Zonen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Koppelglied (1) mit einem optischen Wellenleiter (3) ein monolithisch auf einem Substrat (2) integriertes, aus planaren Dünnschichten (6i-i = 1, 2, . . . k -) bestehendes Bauelement bildet, in dem eine Zylinderlinse (4) mit senkrecht zur Oberfläche des Substrats (2) stehender Facette zwischen der Endfläche des Wellenleiters (3) und der Fresnelzonenlinse (5) liegt, und die Fresnelzonenlinse (5) mit einem durch planare Stufen angenäherten, Kinoformprofil ausgebildet ist.1. Optical coupling member, which is arranged on an end face of a light guide and has a Fresnel lens with structured zones, characterized in that the optical coupling member ( 1 ) with an optical waveguide ( 3 ) a monolithic on a substrate ( 2 ) integrated from planar Forms thin layers ( 6 i-i = 1, 2,... K -) in which a cylindrical lens ( 4 ) with a facet perpendicular to the surface of the substrate ( 2 ) between the end face of the waveguide ( 3 ) and the Fresnel zone lens ( 5 ), and the Fresnel zone lens ( 5 ) is formed with a kinoform profile approximated by planar steps. 2. Optisches Koppelglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Fresnelzonenlinse (5), die aus einer geringen Anzahl von Materialien mit unterschiedlichen Brechzahlen (n₁, n₂, . . . ) aufgebaut ist, ihr angenähertes Kinoformprofil aus geometrisch voneinander abgesetzten Stufen besteht.2. Optical coupling element according to claim 1, characterized in that in the Fresnel zone lens ( 5 ), which is made up of a small number of materials with different refractive indices (n₁, n₂,...), Their approximate Kinoformprofil consists of geometrically separated steps . 3. Optisches Koppelglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Fresnelzonenlinse (5), die aus einer größeren Anzahl von Materialien mit unterschiedlichen Brechzahlen (n₁, n₂, n₃, n₄, . . . ) aufgebaut ist, ihr angenähertes Kinoformprofil aus Phasenstufen besteht.3. Optical coupling element according to claim 1, characterized in that in the Fresnel zone lens ( 5 ), which is constructed from a larger number of materials with different refractive indices (n₁, n₂, n₃, n₄,...), Their approximate kinoform profile from phase steps consists. 4. Optisches Koppelglied nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresnelzonenlinse (5) mit einer Länge (L) im 10 µm-Bereich ausgebildet ist, wobei gilt: L = [K/(K+1)] [λ/Δn]mit
λ = Wellenlänge des passierenden Lichts
Δn = Differenz der Brechzahlen der Materialien zweier planar benachbarter Stufen
K = Anzahl der geometrisch voneinander abgesetzten Stufen.
4. Optical coupling element according to claim 2 or 3, characterized in that the Fresnel zone lens ( 5 ) is formed with a length (L) in the 10 µm range, where: L = [K / (K + 1)] [λ / Δn] with
λ = wavelength of the passing light
Δn = difference in the refractive indices of the materials of two planar neighboring stages
K = number of geometrically different levels.
5. Optisches Koppelglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der optische Wellenleiter (3), die Zylinderlinse (4) und die Fresnelzonenlinse (5) in den Höhen (H) der sie bildenden planaren Dünnschichten (6i) entsprechend der Beziehung HW HZ und/oder HZ HFunterscheiden, mit
HW = Höhe des optischen Wellenleiters (3),
HZ = Höhe der Zylinderlinse (4),
HF = Höhe der Fresnelzonenlinse (5).
5. Optical coupling element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the optical waveguide ( 3 ), the cylindrical lens ( 4 ) and the Fresnel zone lens ( 5 ) at the heights (H) of the planar thin layers ( 6 i) forming them according to the relationship H W H Z and / or H Z H F , with
H W = height of the optical waveguide ( 3 ),
H Z = height of the cylindrical lens ( 4 ),
H F = height of the Fresnel zone lens ( 5 ).
6. Optisches Koppelglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlinse (4) und die Fresnelzonenlinse (5) in einem einheitlichen Element (7) vereinigt sind.6. Optical coupling element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cylindrical lens ( 4 ) and the Fresnel zone lens ( 5 ) are combined in a single element ( 7 ). 7. Verfahren zur Herstellung eines optischen Koppelgliedes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Prozesse angewendet werden, die zur Ausbildung der planaren Dünnschichten (6i) als Streifen mit senkrechten Randzonen führen.7. A method for producing an optical coupling element according to one of claims 1 to 6, characterized in that processes are used which lead to the formation of the planar thin layers ( 6 i) as strips with vertical edge zones. 8. Verfahren zur Herstellung eines optischen Koppelgliedes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine planare Dünnschicht (6) aus einem Polymer zumindest für die Fresnelzonenlinse (5), gegebenenfalls auch für die Zylinderlinse (4) und/oder den optischen Wellenleiter (3) verwendet und zur funktionellen Bestimmung von Lagen mit unterschiedlichen Brechzahlen in der Fresnelzonenlinse (5) dort die Dünnschicht (6) von der Frontfläche bzw. von den Seitenflächen her in zur Oberfläche des Substrats (2) parallelen Streifen mit unterschiedlichen Lichtenergien bestrahlt wird.8. A method for producing an optical coupling element according to one of claims 1 to 6, characterized in that a planar thin layer ( 6 ) made of a polymer at least for the Fresnel zone lens ( 5 ), optionally also for the cylindrical lens ( 4 ) and / or the optical Waveguide ( 3 ) is used and for the functional determination of layers with different refractive indices in the Fresnel zone lens ( 5 ) the thin layer ( 6 ) is irradiated with different light energies from the front surface or from the side surfaces in strips parallel to the surface of the substrate ( 2 ) . 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer homogenen Dünnschicht (6) bestehende Komponenten, wie der optische Wellenleiter (3) und/oder die Zylinderlinse (4) einerseits, und aus einem mehrlagigen Paket planarer Dünnschichten (6i) mit unterschiedlichen Brechzahlen bestehende Komponenten, wie die Fresnelzonenlinse (5) andererseits, zeitlich voneinander getrennt erzeugt werden.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that consisting of a homogeneous thin layer ( 6 ) components, such as the optical waveguide ( 3 ) and / or the cylindrical lens ( 4 ) on the one hand, and from a multilayer package of planar thin layers ( 6 i ) components with different refractive indices, such as the Fresnel zone lens ( 5 ) on the other hand, are generated separately in time.
DE19944412254 1994-04-07 1994-04-07 Optical coupling element and method for its production Withdrawn DE4412254A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944412254 DE4412254A1 (en) 1994-04-07 1994-04-07 Optical coupling element and method for its production
AU22537/95A AU2253795A (en) 1994-04-07 1995-04-07 Optical coupling member and method of producing the same
PCT/DE1995/000486 WO1995027916A1 (en) 1994-04-07 1995-04-07 Optical coupling member and method of producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944412254 DE4412254A1 (en) 1994-04-07 1994-04-07 Optical coupling element and method for its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4412254A1 true DE4412254A1 (en) 1995-10-12

Family

ID=6514990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19944412254 Withdrawn DE4412254A1 (en) 1994-04-07 1994-04-07 Optical coupling element and method for its production

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2253795A (en)
DE (1) DE4412254A1 (en)
WO (1) WO1995027916A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19613755A1 (en) * 1996-04-06 1997-10-09 Sel Alcatel Ag Optical coupler for light guide structures
DE19626113A1 (en) * 1996-06-28 1998-01-02 Sel Alcatel Ag Optical semiconductor component with a deep ribbed waveguide
DE19626130A1 (en) * 1996-06-28 1998-01-08 Sel Alcatel Ag Optical semiconductor component with a deep ribbed waveguide
EP1237019A2 (en) * 2001-02-28 2002-09-04 Fujitsu Limited Optical wiring substrate, method of manufacturing optical wiring substrate and multilayer optical wiring
EP1271211A3 (en) * 2001-06-25 2004-11-10 Fujitsu Limited Optical coupling device with optical waveguide coupled to optical device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4183617A (en) * 1978-02-09 1980-01-15 Westinghouse Electric Corp. Thin film As2 S5 optical wave guide
US5114513A (en) * 1988-10-27 1992-05-19 Omron Tateisi Electronics Co. Optical device and manufacturing method thereof
EP0429243A3 (en) * 1989-11-17 1991-12-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Beam shaping system using diffraction

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19613755A1 (en) * 1996-04-06 1997-10-09 Sel Alcatel Ag Optical coupler for light guide structures
DE19626113A1 (en) * 1996-06-28 1998-01-02 Sel Alcatel Ag Optical semiconductor component with a deep ribbed waveguide
DE19626130A1 (en) * 1996-06-28 1998-01-08 Sel Alcatel Ag Optical semiconductor component with a deep ribbed waveguide
EP1237019A2 (en) * 2001-02-28 2002-09-04 Fujitsu Limited Optical wiring substrate, method of manufacturing optical wiring substrate and multilayer optical wiring
EP1237019B1 (en) * 2001-02-28 2009-04-08 Fujitsu Limited Optical coupling between optical wiring substrates
EP1271211A3 (en) * 2001-06-25 2004-11-10 Fujitsu Limited Optical coupling device with optical waveguide coupled to optical device
US7099534B2 (en) 2001-06-25 2006-08-29 Fujitsu Limited Optical transmission device with optical waveguide coupled to optical device
EP2261709A1 (en) * 2001-06-25 2010-12-15 Fujitsu Limited Optical coupling device with optical waveguide coupled to optical device
EP2264498A1 (en) * 2001-06-25 2010-12-22 Fujitsu Limited Optical coupling device with optical waveguide coupled to optical device

Also Published As

Publication number Publication date
AU2253795A (en) 1995-10-30
WO1995027916A1 (en) 1995-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69128045T2 (en) Integrated optical component protected from environmental influences and process for its production
DE69022922T2 (en) Diffraction lens.
DE69410732T2 (en) Diffractive optical device
EP0704068B1 (en) Optical component
DE2418994C2 (en) Waveguide structure with thin film filter and process for their production
DE19533591A1 (en) Optical bending element
DE2422298A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING A SURFACE WITH REDUCED REFLECTIVE CAPACITY FOR ELECTROMAGNETIC RAYS OF A CERTAIN WAVELENGTH RANGE
DE19526734A1 (en) Optical structure and process for its manufacture
DE3879593T2 (en) OPTICAL IMAGE REVERSE SYSTEMS.
DE69013032T2 (en) Light-emitting semiconductor system.
DE2529073C2 (en) Coupling element for fiber optic light guides
DE69032140T2 (en) Process for producing a diffraction grating for optical elements
DE3643361A1 (en) SEMICONDUCTOR LASER
DE112019002367T5 (en) Meta-surface structure and method for producing a meta-surface structure
DE2553685A1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL DIRECTIONAL COUPLERS
EP0831343B1 (en) Optical waveguide and process for its manufacture
DE4412254A1 (en) Optical coupling element and method for its production
DE3101415A1 (en) OPTICAL SWITCH
DE3011166A1 (en) METHOD FOR PRODUCING AN OPTICAL WAVE GUIDE ARRANGEMENT
DE69737491T2 (en) Integrated optical device with active and passive waveguide regions
EP0877965A1 (en) Process for producing optical components and optical component produced thereby
DE102012018483B4 (en) Non-polarizing beam splitter
DE102011080328B4 (en) Waveguide and connector
DE102012101555B4 (en) Diffraction grating and method for its production
DE3228605C2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: G02B 6/12

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FOERDERUNG DER ANGEWAND

8139 Disposal/non-payment of the annual fee