DE4430043A1 - Optischer integrierter Schaltkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen integrierten Schalt­ kreis, welcher insbesondere in einem optischen Übertragungsge­ rät, einem optischen Meßinstrument u. a. verwendet wird.

Üblicherweise gibt es eine Prismen-, eine Gitter-Kopplung, u. a., um einen Laser an einen Wellenleiter zu koppeln. In die­ sem Fall trifft der Laser von oben auf eine obere Seite des Wellenleiters und wird an den Wellenleiter gekoppelt. Die ge­ lenkte optische Welle wird übertragen, durch eine Linsenanord­ nung fokussiert, von einem Ultraschallenwellen-Gitter reflek­ tiert und durch eine elektro-optische Vorrichtung moduliert. Danach wird die optische Welle an den Koppler abgegeben, wel­ cher wiederum das Gitter, das Prisma u.ä. ist, oder wird in einem Photodetektor detektiert. Obwohl der Photodetektor so ausgebildet ist, daß seine detektierende Seite die obere ist, kann die optische Welle ohne weiteres absorbiert werden, indem die tieferliegende Mantelschicht dünn gemacht wird. Folglich kann die optische Welle fein detektiert werden.

Anhand von Fig. 7 wird ein erster bekannter optischer inte­ grierter Schaltkreis beschrieben. In einem Substrat 1 ist eine Pufferschicht 1b auf einem Si-Substrat eines Halbleiters aus­ gebildet. Eine Kernschicht 2 ist in diesem Substrat 1 ausge­ bildet, und eine erste Mantelschicht 3 wird auf der Kernschicht 2 ausgebildet. Eine zweite Mantelschicht 4 wird auf der ersten Mantelschicht 3 ausgebildet. In diesem Fall setzt sich ein Wel­ lenleiter 5 aus der Pufferschicht 1b, der Kernschicht 2, der ersten und der zweiten Mantelschicht 3 bzw. 4 zusammen. Der Brechungsindex der Kernschicht 2 ist etwas kleiner als derjeni­ ge der beiden Mantelschichten 3, 4 und der Pufferschicht 1b. Eine Schräge T ist in dem Wellenleiter 5 ausgebildet, und ein Detektor 6 einer PIN-Photodiode ist unter dem Wellenleiter an­ grenzend an die Schräge T ausgebildet. Eine Elektrode 8 ist mit einer Kontaktbohrung 7 verbunden, welche über dem Detektor 6 ausgebildet ist und ist mit einem Draht 9 kontaktiert. Eine Öffnung 10 ist in der zweiten Mantelschicht 4 ausgebildet, und ein Prisma 11 ist an einer Öffnung 10 festgelegt.

In diesem Aufbau trifft ein Laser 12 auf das Prisma 11 von der linken oberen Seite in Fig. 7 und trifft über die Öffnung 10 auf die erste Mantelschicht 3. Wenn ein hoher Brechungsindex wie bei dem Prisma 10 verwendet wird und ein niedriger Brechungsin­ dex wie bei der ersten Mantelschicht 3 verwendet wird und wenn eine Dämpfungswelle des Lasers, welche im Zustand einer Total­ reflektion auftrifft, in der Phase an einen Wellenleitermodus angepaßt ist, wird auftreffende Strahlenergie zu einer Sende­ strahlenergie hin verschoben. Daher wird eine geführte optische Welle 13 angeregt und in der richtigen Richtung übertragen. Auf diese Weise wird der Laser von dem Prisma 11 aus an den Wellen­ leiter 5 gekoppelt. Eine elektrische Feldverteilung eines Kop­ plungsmodus ist in der ersten Mantelschicht 3 stark und in der zweiten Mantelschicht 4 schwach und die geführte optische Welle 13 wird daher begrenzt. Daher wird der zugeführte Laserstrahl nicht wieder abgegeben, sondern wird in dem Wellenleiter 5 übertragen. Wenn in diesem Fall die zweite Mantelschicht 4 dick ist und der Brechungsindex der ersten Mantelschicht 3 derselbe wie derjenige der zweiten Mantelschicht ist, wird, selbst wenn ein Material mit einem hohen optischen Wellenabsorptionsver­ hältnis in der zweiten Mantelschicht 4 verwendet ist, die ge­ führte optische Welle 13 nicht verringert. Ferner ist die Puf­ ferschicht 1b unter der Kernschicht 2 ausgebildet, um zu ver­ hindern, daß die optische Welle in dem Si-Substrat 1a absor­ biert wird. Folglich wird dann die geführte optische Welle 13 in dem Wellenleiter 5 übertragen und sie kann an dem Detektor 6 wirksam gefühlt werden, da sie durch die Schräge T geführt ist. Danach wird ein elektrisches Signal von dem Detektor 6 aus an die Elektrode 8 abgegeben und über den Draht 9 nach außen ge­ leitet. In der Praxis ist eine Elektrode unter dem Substrat 1 (was in Fig. 7 nicht dargestellt ist) ausgebildet, und es wird eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden abgegeben. Schließlich wird ein Ausgangssignal abgegeben.

Wenn in diesem Fall der Photodetektor 6 so ausgebildet ist, daß seine detektierende Seite oben auf dem Substrat 1 liegt, wird eine optische Welle von der höher liegenden Außenseite des Sub­ strats ohne weiteres gefühlt und sie wird eine optische Stör­ welle. Wenn ein optischer integrierter Schaltkreis in einem Schattierungsbehälter installiert ist, kann die optische Stör­ welle gemindert werden. Wenn jedoch der Laser von der Außensei­ te her eingegeben werden muß, kann er nicht in einem vollstän­ dig dunklen Behälter untergebracht werden. Wenn daher ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis notwendig ist, ist dies nicht genug. Obwohl eine Struktur des optischen integrierten Schaltkreises, in welchem die optische Welle von außen her nicht auf den De­ tektor 6 auftreffen kann, notwendig ist, ist beim Stand der Technik eine solche Vorrichtung nicht bekannt.

Jedoch wird eine geführte optische Welle 13, welche in dem Wel­ lenreiter 5 übertragen wird, durch die Gleichförmigkeit einer kristallinen Struktur einen Brechungsindex oder eine Schicht­ dicke oder eine Fremdkörperpartikel gestreut. Daher werden ge­ streute optische Wellen, deren Ausbreitungrichtungen gestört sind, erzeugt. Da einige dieser gestreuten optischen Wellen in der Kernschicht 2 übertragen werden, erreichen sie den Photode­ tektor 6. Wenn deren Wellenfronten in Unordnung sind, werden sie gestörte optische Wellen, welche optische Störwellen sind. Da einige dieser gestreuten optischen Wellen in dem Wellenlei­ ter 5 übertragen werden, welcher die Kernschicht 2 enthält, er­ reichen auch sie den Photodetektor 6 und werden optische Stör­ wellen. Obwohl ein Aufbau, in welchem die gestreuten optischen Wellen wirksam absorbiert werden können, notwendig ist, um op­ tische Störwellen zu verhindern, ist ein derartiger Aufbau bis­ her nicht bekannt geworden.

Als nächstes wird eine zweite bekannte Lösung beschrieben. In der offengelegten japanischen Patentanmeldung 01-144002 ist ein optischer integrierter Schaltkreis beschrieben. In diesem opti­ schen integrierten Schaltkreis wird eine optische TM-Welle in einem Wellenleiter übertragen. Es wird ein komplexes Dielektri­ kum verwendet, um unnötige optische TM-Wellen zu absorbieren. Fig. 8 ist ein Beispiel, in welchem diese bekannte Lösung bei einem optischen integriertem Kopf für einen optischen Tisch bzw. ein optisches Pult verwendet wird. Ein Wellenleiter 15 ist in einem Substrat 14 ausgebildet, welches sich aus einem Si- Substrat 14a und einer Pufferschicht 14b zusammensetzt. Komple­ xe Dielektrika 16a und 16b sind an dem Wellenleiter 15 ausge­ bildet. Eine (in Fig. 8 nicht dargestellte) Pufferschicht ist unter dem Dielektrikum 16a ausgebildet. Folglich werden unnöti­ ge optische TM-Wellen von einem Laser, welche sekundär erzeugt werden, durch das komplexe Dielektrikum 16 gemindert. Fig. 9 ist ein Beispiel, bei welchem diese bekannte Methode bei einem op­ tischen integrierten Fluidstrommesser angewendet ist. Ein Die­ lektrikum 16 ist an dem Wellenleiter 15 auf dem Substrat 14 ausgebildet. Wenn eine nicht-gebeugte optische TM-Welle 18 des Lasers wirksam absorbiert wird, wird ein Verlust an optischer Leistung reduziert.

In den Ausführungen ist ein komplexes Dielektrikum als ein Material mit einer komplexen dielektrischen Konstante defi­ niert, und als Beispiele sind ein Metall und leitfähige Keramik offenbart. Das Metall oder die leitfähige Keramik ist an dem Wellenleiter ausgebildet. Folglich wird eine unnötige optische TM-Welle in einer Schicht aus dem Metall oder der leitfähigen Keramik absorbiert. Jedoch können gestreute optische Wellen, welche nicht TM-Wellen sind, nicht absorbiert werden und sie werden an der Schicht aus Metall oder der leitfähigen Keramik, welche ein hohes Reflexionsvermögen haben, wieder zu dem Wel­ lenleiter hin reflektiert. Folglich besteht tatsächlich eine Schwierigkeit, daß die gestreuten optischen Wellen nicht absor­ biert werden können.

Gemäß der Erfindung soll daher ein optischer integrierter Schaltkreis geschaffen werden, in welchem verhindert ist, daß störende optische Wellen von außen her auftreffen, und in wel­ cher unnötige gestreute optische Wellen, welche in einem Wel­ lenleiter erzeugt werden, absorbiert werden. Ferner soll gemäß der Erfindung ein optischer integrierter Schaltkreis geschaffen werden, dessen Herstellungsprozeß preiswert ist.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einem optischen integrierten Schaltkreis durch die Merkmale im Anspruch 1 erreicht. Vorteil­ hafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf den Anspruch 1 unmittelbar oder mittelbar rückbezogenen Ansprüche. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein optischer in­ tegrierter Schaltkreis geschaffen, welcher ein Substrat, einen Wellenleiter, welcher eine Kernschicht und zumindest eine Man­ telschicht aufweist, die auf dem Substrat ausgebildet ist, in welchem eine optische Welle geführt und übertragen wird, und eine Deckschicht aufweist, deren Material einen hohen optischen Wellenabsorptionsgrad hat, welche teilweise oder ganz an dem Wellenleiter ausgebildet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausfüh­ rungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht eines optischen integrierten Schalt­ kreises gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen optischen integrierten Schalt­ kreis gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Bewegungszustands einer opti­ schen Welle gemäß der Erfindung;

Fig. 4(a) eine schematische Darstellung einer Struktur einer hochmolekularen Verbindung gemäß einer dritten Ausfüh­ rungsform der Erfindung;

Fig. 4(b) eine schematische Darstellung einer Struktur einer hochmolekularen Verbindung einer weiteren Ausführungs­ form gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Struktur einer hoch­ molekularen Verbindung noch einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 6 eine Schnittansicht eines optischen integrierten Schalt­ kreises einer fünften Ausführungsform gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer bekannten ersten Ausführung eines optischen integrierten Schaltkreises;

Fig. 8 ein schematisches Diagramm einer zweiten bekannten Aus­ führung, und

Fig. 9 ein schematisches Diagramm noch einer weiteren bekannten Ausführung.

Anhand von Fig. 1 bis 3 wird nunmehr eine erste Ausführungsform beschrieben. Hierbei werden dieselben Teile wie bei der anhand von Fig. 7 erläuterten Ausführung nicht mehr beschrieben und die­ selben Bezugszeichen werden immer für die gleichen Teile verwen­ det.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines optischen integrierten Schaltkreises und Fig. 2 ist eine Draufsicht davon. Eine Kern­ schicht 2 ist auf einem Substrat 1 ausgebildet, welches ein Si- Substrat 1a und eine Pufferschicht 1b aufweist, und eine erste Mantelschicht 3 sowie eine zweite Mantelschicht 4 sind auf der Kernschicht 2 ausgebildet. Der Brechungsindex der Kernschicht 2 ist etwas kleiner als diejenigen der beiden Mantelschichten 3 und 4 und der Pufferschicht 1b. In diesem Fall ist eine Deck­ schicht 19 (19a, 19b, 19c), deren Material einen hohen optischen Wellenabsorptionsgrad hat und welche als ein Hauptmaterial eine hochmolekulare Verbindung enthält, auf der zweiten Mantelschicht 4, in einer Kontaktbohrung 7 und an beiden Endseiten eines Sub­ strats 1 ausgebildet. Die hochmolekulare Verbindung ist PMMA (Polymethylmethacrylat), die Azo-Farbstoff enthält. Wenn der op­ tische Wellenabsorptionsgrad dieser hochmolekularen Verbindung hoch ist, treten keine Schwierigkeiten auf. Wenn jedoch nicht, kann das optische Wellenabsorptionsverhältnis durch den Farb­ stoffgehalt erhöht werden. Da jedoch eine solche hochmolekulare Verbindung eine geringe Leitfähigkeit hat, kann sie in Kontakt mit einer Elektrode 8 stehen. Daher ist die Deckschicht 19, wel­ che eine hochmolekulare Verbindung geringer Leitfähigkeit ist, in die Kontaktbohrung 9 an einem Detektor 6 gefüllt, welcher mit der Elektrode 8 verbunden ist.

Eine thermoplastische hochmolekulare Verbindung wird als die Deckschicht 19 verwendet, und dieses Material kann leicht durch Erwärmen abdecken. Da ein Kontaktierungsteil 9a, welcher mit einem Draht 9 verbunden ist, in der Elektrode 8 ausgebildet ist und ein Prisma 11 an dem Wellenleiter 9 haftet, müssen Teile, welche keine Abdeckschicht 19 haben, an dem Wellenleiter 5 aus­ gebildet werden. Diese Teile können ohne weiteres mittels Sieb­ drucktechnik u.ä. ausgebildet werden. Selbst nachdem das Prisma 11 an dem Wellenleiter 5 haftet, können sie durch diese Technik ausgebildet werden. Somit kann der Herstellungsprozeß preiswert durchgeführt werden.

Die hochmolekulare Verbindung der Deckschicht 19 wird leicht hergestellt, selbst wenn die Schicht 19 dick wird. In diesem Fall hat die Schicht 19 die Funktion einer Schutzschicht. Wenn jedoch eine (in Fig. 1 nicht dargestellte) Metallschicht auf der Deckschicht 19 als eine oberste Schicht ausgebildet wird, kann die Deckschicht 19 als eine Zwischenschicht geringer Leitfähig­ keit verwendet werden. Darüber hinaus kann die Deckschicht 19 dadurch ausgebildet werden, daß der Farbstoff in der hochmoleku­ laren Verbindung eines Klebstoffs u.ä. enthalten ist.

Als nächstes wird nunmehr die Wirkungsweise beschrieben. Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, welche gestreute optische Wellen zeigt, welche in dem Wellenleiter 5 erzeugt werden. Eine Fremdkörper-Partikel 20a, welcher ein Streuen bewirkt, ist in der Kernschicht 2 vorhanden, und eine Fremdkörper-Partikel 20b ist in der ersten Mantelschicht 3 enthalten. Störende optische Wellen 21a und 21b treffen auf eine Endseite des Wellenleiters 5. Die Fremdkörper-Partikel 20a erzeugt gestreute optische Wel­ len 22a bis 22e, die von der optischen störenden Welle 21a aus­ gehen. Die Fremdkörper-Partikel 20b erzeugt eine gestreute opti­ sche Welle 22f, welche von der störenden optischen Welle 21b ausgeht. Die störenden optischen Wellen 23a und 23b treffen von oben auf die Deckschicht 19 auf.

Die störende optische Welle 21a von dem Ende des Wellenleiters wird in die Kernschicht 2 übertragen. Ein Teil der optischen Welle 21a kollidiert mit der Fremdkörper-Partikel 20a, und es werden mehrere gestreute optische Wellen erzeugt. Viel von der optischen gestreuten Welle 22a, welches an der Fremdkörper-Par­ tikel 20a in der Richtung weiter nach unten gestreut wird, trifft auf das Si-Substrat 1a auf und wird dort absorbiert. Ein gewisser Teil der optischen Welle 22a wird wieder in der Rich­ tung nach oben reflektiert. Viel von der gestreuten optischen Welle 22c, welche in die Richtung nach oben gestreut wird, trifft auf die Deckschicht 19 und wird dort absorbiert. Ein Teil der optischen Welle 22c wird dann wieder in der Richtung nach unten reflektiert. Auf diese Weise erfolgen die Reflexion und die Absorption mehrmals in dem Si-Substrat 1a und an der Deck­ schicht 19. Folglich werden, die gestreuten optischen Wellen 22a und 22c sehr stark reduziert. Der Fall bei der gestreuten opti­ schen Welle 22d liegt so , daß der Neigungswinkel der Reflexion der gestreuten optischen Welle 22d kleiner ist als derjenige der gestreuten optischen Welle 22c. Wenn der Reflexionsgrad an der ersten Schicht 3, der zweiten Mantelschicht 4 und der Deck­ schicht 19 größer ist, wird der optische Wellenabsorptionsgrad geringer. Wenn jedoch die Reflexion und die Absorption mehrmals wie im Fall der gestreuten optischen Welle 22c erfolgt ist, wird die gestreute optische Welle 22d allmählich kleiner. Ferner liegt der Fall bei der gestreuten optischen Welle 22e so, daß der Reflexions-Neigungswinkel klein ist. Wenn die Kernschicht 2 ein Mehrmodentyp ist, wird die optische Welle 22e in der Schicht übertragen. Ferner wird die gestreute optische Welle 20d, deren Bewegungs- oder Ausbreitungsrichtung sich nicht ändert, übertra­ gen, ohne kleiner zu werden. Diese gestreuten optischen Wellen, welche ohne Absorption übertragen werden, werden an dem Detektor 6 detektiert und werden optische Störwellen. Jedoch können, wenn die Deckschicht 19 in der Kontaktbohrung 7 ausgebildet ist, die­ se optischen Wellen absorbiert werden. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, daß die Deckschichten 19a und 19b an den Enden des Wellenleiters ausgebildet werden.

Andererseits wird viel von der störenden optischen Welle 21b, welche unter einem gewissen Winkel von der Endseite des Wellen­ leiters aus auffällt, absorbiert, bis sie an dem Detektor 6 ein­ trifft. Ein Teil der optischen Welle 21b kollidiert mit der Fremdkörper-Partikel 20b und es wird eine gestreute optische Welle 22f erzeugt. Wenn der Reflexionswinkel dieser gestreuten optischen Welle 22f so wie bei einer optischen Welle ist, wird der Absorptionsgrad geringer, und die optische Welle 22f wird eine geführte optische Welle 13. Wenn jedoch die Deckschicht 19 auch in der Kontaktbohrung 7 ausgebildet ist, können diese opti­ schen Wellen absorbiert werden. Es ist jedoch auch vorteilhaft, daß die Deckschichten 19a und 19b an den Enden des Wellenleiters ausgebildet sind. Außerdem können die störenden optischen Wellen 23a und 23b, welche von oben auf die Deckschicht 19 auftreffen, leicht in der Deckschicht 19 absorbiert werden.

Wenn, wie oben beschrieben, die Deckschicht 19, welche aus der hochmolekularen Verbindung PMMA besteht, die Azofarbstoff ent­ hält, gebildet ist, kann verhindert werden, daß die störenden optischen Wellen auf den Wellenleiter 5 auftreffen, und es kann verhindert werden, daß die gestreuten optischen Wellen den De­ tektor 6 erreichen. Wenn außerdem thermoplastisches Kunstharz als Material der Deckschicht 19 verwendet wird, kann der Her­ stellungsprozeß leicht und preiswert sein.

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben, wo­ bei dieselben Teile wie bei der ersten Ausführungsform nicht nochmals beschrieben werden und dieselben Bezugszeichen für die gleichen Teile verwendet werden. In dieser Ausführungsform wird ein Material mit beinahe demselben Brechungsindex der Deck­ schicht 19 wie denjenigen der Mantelschichten in der optischen integrierten Schaltung der ersten Ausführungsform (siehe Fig. 1) verwendet. Nachstehend werden spezifische Beispiele beschrieben. Ein Brechungsindex einer in der Deckschicht 19 verwendeten hoch­ molekularen Verbindung kann durch Austauschen von Molekülen ge­ gen Atome ohne weiteres zwischen 1,34 und 1,7 geändert werden. Darüber hinaus kann eine hochmolekulare Verbindung mit einem ho­ hen Brechungsindex zusammengestellt werden, und deren Brechungs­ index kann dann ebenso wie bei optischem Glas eingestellt wer­ den. Auf diese Weise kann der Brechungsindex der Deckschicht 19 beinahe derselbe sein, wie derjenige der ersten und der zweiten Mantelschicht 3 bzw. 4.

Wenn der Brechungsindex der Deckschicht 19 beinahe derselbe ist wie derjenige der ersten und zweiten Mantelschicht 3 bzw. 4, können die gestreuten optischen Wellen, welche auf die Grenzflä­ che zwischen der Deckschicht 19 und der zweiten Mantelschicht 4 auftreffen, an der Grenzfläche nicht reflektieren und treffen auf die Deckschicht 19. Wenn der Absorptionsgrad der Deckschicht 19 hoch ist, können alle gestreuten optischen Wellen absorbiert werden. Das heißt, die Deckschicht 19 hat die Funktion einer dritten Mantelschicht. Wenn die Dicke der ersten und zweiten Mantelschicht 3 und 4 für die zu bregrenzende, geführte optische Welle 13 groß genug ist, wirkt sich ein Übertragungsverlust der geführten optischen Welle 13 in der Kernschicht 2 nicht aus, und der Übertragungsverlust der gestreuten optischen Wellen außer der geführten optischen Welle 13 ist sehr hoch.

In diesem Fall ist, selbst wenn der Brechungsindex der Deck­ schicht 19 nicht genau derselbe wie derjenige der ersten und zweiten Mantelschichten 3 und 4 ist und der Brechungsindex der Deckschicht 19 beinahe derselbe wie derjenige der beiden Mantel­ schichten 3 und 4 ist, das Reflexionsvermögen von der Mantel­ schicht zu der Deckschicht durch den Fresnel-Koeffizienten nied­ rig. Daher können die gestreuten optischen Wellen auf diese Wei­ se absorbiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, daß der Brechungsindex der gesamten Deckschicht 19 nicht derselbe ist wie derjenige der Mantelschicht, und der Brechungsindex der Deckschicht 19 nahe bei der zweiten Mantelschicht 4 ist derselbe wie derjenige der Mantelschicht 4 und der Brechungsindex in der Deckschicht 19 ändert sich allmählich. Wenn dagegen der Bre­ chungsindex in einer Schicht nicht geändert werden kann, ist ein Aufbau aus mehreren Schichten möglich, welche unterschiedliche Brechungsindizes haben.

Nunmehr werden typische Werte beschrieben. Es wird nunmehr der Fall bezüglich des Reflexionsvermögens der optischen Welle be­ trachtet, welche in der vertikalen Richtung des Wellenleiters 5 gesteuert wird. Die erste und die zweite Mantelschicht 3 und 4 sind aus SiO₂ von OCD hergestellt und ihr Brechungsindex beträgt 1,47. Es werden nunmehr zwei Fälle betrachtet, bei welchen die hochmolekulare Verbindung der Deckschicht PMM, deren Brechungs­ index 1,49 ist, und Polycarbonat sind, dessen Brechungsindex 1,58 ist. Das Reflexionsvermögen beträgt im Falle von PMMA 0,676%, während das Relfexionsvermögen im Falle von Polycarbonat 3,61% beträgt. Somit ist das letztere fünfmal so hoch wie das erstere. Folglich ist es vorteilhaft, daß der Brechungsindex der hochmolekularen Verbindung der Deckschicht 19 beinahe derselbe ist wie derjenige der Mantelschicht.

Wenn dagegen der Unterschied in den Brechungsindizes zwischen der Deckschicht 19 und der Mantelschicht groß ist, ist das Re­ flexionsvermögen an der Grenzfläche zwischen der Deckschicht 19 und der Mantelschicht hoch, und die gestreuten optischen Wellen, welche insgesamt reflektiert werden, werden größer und werden durch die Deckschicht 19 in der Mantelschicht begrenzt.

Wie vorstehend beschrieben, ist der Brechungsindex der hochmo­ lekularen Verbindung der Deckschicht 19 beinahe derselbe wie derjenige der Mantelschicht. Folglich kann die Reflexion der ge­ streuten optischen Wellen an der Grenzfläche zwischen der Deck­ schicht 19 und der Mantelschicht geringer sein; die gestreuten optischen Wellen können dann wirksamer in der Deckschicht 19 ab­ sorbiert werden.

Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform beschrieben, wo­ bei dieselben Teile wie in den ersten und zweiten Ausführungs­ formen nicht nochmal erläutert werden und dieselben Bezugszei­ chen für die gleichen Teile verwendet werden.

In dieser Ausführungsform sind sehr kleine Partikel, welche den hohen optischen Wellenabsorptionsgrad aufweisen, in der hochmo­ lekularen Verbindung der Deckschicht 19 in dem optischen inte­ grierten Schaltkreis der ersten Ausführungsform (siehe Fig. 1) enthalten. Spezifische Beispiele werden hierfür nachstehend be­ schrieben. Fig. 4(a) zeigt PMMA-Material 24 der hochmolekularen Verbindung, das eine Dicke von 1 mm hat und welches die Deck­ schicht 19 bildet. In Fig. 4 sind sehr kleine Rußpartikel 25 als sehr kleine Partikel, welche den hohen Wellenabsorptionsgrad ha­ ben, in der PMMA 24 enthalten. Der Ruß 25 hat eine durchschnitt­ liche Größe von 2 pm. Wenn solche sehr kleinen Rußpartikel 25 in dem transparentem PMMA 24 enthalten sind und sie als eine Par­ tikel in dem PMMA 24 separiert werden, kann die Deckschicht 19 einen hohen optischen Wellenabsorptionsgrad und eine entspre­ chende Haltbarkeit haben. Wenn in diesem Fall jede Fläche der Rußteilchen mit Molekülen von PMMA 24 bedeckt ist, kommen sie nicht unmittelbar in Kontakt mit der zweiten Mantelschicht 4. Daher ist der Brechungsindex der Grenzfläche der Deckschicht beinahe derselbe wie derjenige von PMMA. Folglich kann der opti­ sche Wellenabsorptionsgrad der Deckschicht 19 ohne Ändern der PMMA-Charakteristik hoch sein. Dies unterscheidet sich sehr zu dem Fall, bei welchem die Rußpartikel 25 unmittelbar die Man­ telschicht bedecken. Ferner hat Ruß den hohen optischen Wellen­ absorptionsgrad und wird als ein Färbemittel von Toner in einer elektrophotographischen Bilderzeugungseinrichtung verwendet.

Fig. 4(b) zeigt die Deckschicht 19 außer bei dieser Ausführungs­ form. Im allgemeinen kann, wenn die hochmolekulare Verbindung, welche den hohen optischen Wellenabsorptionsgrad hat, mit einem organischen Farbstoff vermischt wird, die gleichförmige Deck­ schicht erhalten werden. Wenn jedoch die Dicke dieser Deck­ schicht 19 dünn ist, kann der organische Farbstoff eine optische Welle nicht absorbieren. Ferner können sich, wenn die Menge an organischem Farbstoff erhöht wird, die Undurchlässigkeit bezüg­ lich Wasser und Chemikalien ändern und die Lebensdauer kann kür­ zer sein. Andererseits kann bei der Struktur in Fig. 4(a) der op­ tischen Wellenabsorptionsgrad ohne die Schwierigkeiten, wie im Fall der Fig. 4(b), höher sein.

Ein organisches Pigment und ein anorganisches Pigment außer dem Ruß können als Partikel in der hochmolekularen Verbindung ver­ wendet werden. Ferner kann ein Gemisch aus beiden Pigmenten ver­ wendet werden. Darüber hinaus können nicht nur Festkörperparti­ kel, sondern auch sehr kleine Flüssigkeitstropfen bzw. -blasen verwendet werden, welche den hohen optischen Wellenabsorptions­ grad haben. Außerdem können der Ruß und die anorganischen und organischen Pigmente vorher in der hochmolekularen Verbindung enthalten sein, welche durch Reaktion als ein Klebstoff herge­ stellt wird, da sie kaum durch eine chemische Reaktion des Kleb­ stoff beeinflußt werden.

Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform beschrieben, bei welcher ebenfalls wieder dieselben Teile wie bei den ersten bis dritten Ausführungsformen nicht noch einmal beschrieben werden und dieselben. Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In dieser Ausführungsform werden Mikrostrukturen, welche als Streukörper fungieren, in der hochmolekularen Verbindung der Deckschicht 19 in dem optischen integrierten Schaltkreis der er­ sten Ausführungsform (siehe Fig. 1) ausgebildet. Nunmehr werden spezifische Beispiele beschrieben. Fig. 5 zeigt, daß viele Hohl­ räume 26 als Mikrostrukturen 26 in dem PMMA 24 ausgebildet sind. Wenn in diesem Fall der Brechungsindex der Hohlräume nahe bei 1 liegt, und derjenige des PMMA 24 1,49 ist, ist der Unterschied im Brechungsindex groß. Folglich wird die optische Welle in der Deckschicht 19 gesteuert.

Wenn, wie vorstehend beschrieben, das PMMA keine Zusätze ent­ hält und transparent ist, ist dessen optischer Wellenabsorp­ tionsgrad niedriger. Jedoch kann der optische Wellenabsorptions­ grad der Deckschicht 19 durch das Streuen an den Hohlräumen grö­ ßer sein. Ferner kann, wenn das PMMA keine Zusätze enthält und sich dessen chemische Eigenschaften kaum ändern, beständig gegen Chemikalien sein. Ferner ist vorteilhaft, daß eine Unebenheit an der Oberfläche des PMMA als die Mikro-Struktur ausgebildet ist. Da jedoch eine optische Welle von der Außenseite her durch das Ausbilden der Hohlräume 26 nicht vollständig unterbunden ist, ist es vorteilhafter, daß die Hohlräume in dem PMMA ausgebildet sind, welches mit dem Farbstoff und/oder den sehr kleinen Parti­ keln durchmischt ist, und/oder in einer Schicht der Mehrfach­ schichten ausgebildet sind.

Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform beschrieben, wo­ bei wiederum dieselben Teile der ersten bis vierten Ausführungs­ formen nicht noch einmal beschrieben werden und dieselben Be­ zugszeichen bei den gleichen Teilen verwendet sind.

In dieser Ausführungsform ist eine Klebstoffschicht 27 zwischen der Deckschicht 19 und der zweiten Mantelschicht 4 ausgebildet. Der Grund, warum die Klebstoffschicht 27 ausgebildet ist, wird nachstehend beschrieben. Im allgemeinen kann, wie vorstehend be­ schrieben, wenn ein thermoplastisches Kunstharz als die hochmo­ lekulare Verbindung verwendet wird, die Kunstharzschicht ohne weiteres auf der Oberfläche der zweiten Mantelschicht 4 durch Erwärmen ausgebildet werden. Wenn jedoch lösliches Kunstharz in einem Lösungsmittel als die hochmolekulare Verbindung verwendet wird, kann die Kunstharzschicht ohne weiteres darauf ausgebildet werden, indem das Lösungsmittel nach dessen Aufbringen verdampft wird. Außerdem kann die hochmolekulare Verbindung dadurch herge­ stellt werden, daß der Farbstoff oder das Pigment in dem Kleb­ stoff vermischt wird. Folglich sind diese Herstellungsprozesse kostengünstig.

Wenn dagegen ein bei Wärme aushärtendes Kunstharz als die hoch­ molekulare Verbindung verwendet wird, kann diese Art des thermo­ plastischen Kunstharzes nicht verwendet werden. Wenn außerdem die Fläche, um das Prisma 11 aufzukleben, und die Fläche, um den Draht 9 an der Elektrode 8 zu kontaktieren, an der zweiten Man­ telschicht 4 notwendig sind, muß auf dieser eine freigelegte Fläche ausgebildet werden. Wenn darüber hinaus das Material, welche den hohen optischen Wellenabsorptionsgrad hat, als die hochmolekulare Verbindung verwendet wird, ist eine Muster- oder Strukturbildung durch ein bei Wärme aushärtendes Harz nicht wirksam. Folglich ist der Herstellungsprozeß kompliziert und teuer.

Wenn daher in dieser Ausführungsform die Klebstoffschicht 27 auf der zweiten Schicht 4 ausgebildet wird und die Deckschicht 19 auf dieser haftet und auf der Klebstoffschicht 27 fixiert wird, kann die Deckschicht des bei Wärme aushärtenden Kunsthar­ zes ohne weiteres ausgebildet werden. Darüber hinaus kann die freigelegte Fläche ohne weiteres durch eine Muster-Strukturie­ rung erzeugt werden, bevor die Klebstoffschicht 19 noch nicht ausgebildet ist. Auf diese Weise kommt es nicht zu der Komplika­ tion bei dem Herstellungsprozeß aufgrund der Verwendung des bei Wärme aushärtenden Kunstharzes. Zu diesem Zeitpunkt besteht der Prozeß des Haftens dadurch, daß die Deckschicht 19 auf der Kleb­ stoffschicht haftet und auf der Klebstoffschicht 27 auf der zweiten Mantelschicht 4 fixiert ist, oder daß die Klebstoff­ schicht 27 unter der Deckschicht 19 im voraus ausgebildet wird und auf der zweiten Mantelschicht 4 haftet, wenn ein Klebeband verwendet wird. Daher kann der Herstellungsprozeß preiswert sein. Außerdem werden im Falle der Mehrfachschichten mehrere Klebstoffschichten ausgebildet.

Wie vorstehend beschrieben, gibt es bei den verschiedenen Aus­ führungsformen die folgenden Vorteile. Wenn bei der ersten Aus­ führungsform die Deckschicht, welche aus einer hochmolekularen Verbindung aus PMMA besteht, welche Azofarbstoff enthält, gebil­ det ist, kann verhindert werden, daß die störenden optischen Wellen auf den Wellenleiter auftreffen, und es kann ferner ver­ hindert werden, daß die gestreuten optischen Wellen den Detektor erreichen. Darüber hinaus kann, wenn thermoplastisches Kunstharz als die hochmolekulare Verbindung verwendet wird, der Herstel­ lungsprozeß preiswert durchgeführt werden.

Bei der zweiten Ausführungsform ist der Brechungsindex der hochmolekularen Verbindung der Deckschicht beinahe derselbe wie derjenige der Mantelschicht. Folglich kann die Reflexion der ge­ streuten optischen Wellen an der Grenzfläche zwischen der Deck­ schicht und der Mantelschicht niedriger sein, und die gestreuten optischen Wellen können wirksamer an der Deckschicht absorbiert werden.

In der dritten Ausführungsform sind die sehr kleinen Partikel, welche einen hohen optischen Wellenabsorptionsgrad haben, in der hochmolekularen Verbindung der Deckschicht enthalten. Folglich kann der optische Wellenabsorptionsgrad der Deckschicht ohne ein Ändern der chemischen Charakteristik u.ä. der hochmolekularen Verbindung hoch sein.

In der vierten Ausführungsform kann, wenn die hochmolekulare Verbindung der Deckschicht die Mikro-Struktur hat, welche eine Streufunktion ausübt, deren optischer Wellenabsorptionsgrad ohne ein Ändern der chemischen Charakteristik u.ä. der hochmolekula­ ren Verbindung hoch sein.

In der fünften Ausführungsform kann, wenn die Klebstoffschicht auf der zweiten Schicht ausgebildet ist und die Deckschicht an der Klebstoffschicht haftet und auf dieser fixiert ist, die Deckschicht des bei Wärme aushärtendem Kunstharzes ohne weiteres ausgebildet werden, und die Herstellungskosten können niedrig sein.

Claims (12)

1. Optischer integrierter Schaltkreis, mit
einem Substrat;
einem Wellenleiter, welcher eine Kernschicht und zumindest ei­ ne Mantelschicht hat, die auf dem Substrat ausgebildet ist, und in welchem eine optische Welle geführt und übertragen wird, und
eine Deckschicht, deren Material einen hohen optischen Wellen­ absorptionsgrad hat, welcher an dem Wellenleiter partiell oder ganz ausgebildet ist.

2. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Deckschicht eine hochmo­ lekulare Verbindung aufweist.

3. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der hochmolekularen Verbin­ dung ein thermoplastisches Kunstharz ist.

4. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, bei welchem das Material der Deckschicht die hochmolekulare Ver­ bindung und einen Farbstoff aufweist.

5. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 4, bei welchem die hochmolekulare Verbindung Polymethylmethacrylat ist und der Farbstoff Azofarbstoff ist.

6. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, bei welchem ein Brechungsindex der Deckschicht beinahe oder genau derselbe wie derjenige der Mantelschicht ist.

7. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2, bei wel­ chem die hochmolekulare Verbindung sehr kleine Partikel mit einem hohen optischen Wellenabsorptionsgrad enthält.

8. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 7, bei wel­ chem die sehr kleinen Partikel Rußpartikel sind.

9. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2, bei wel­ chem die hochmolekulare Verbindung eine Mikro-Struktur hat.

10. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 9, bei welchem die Mikro-Struktur Hohlräume aufweist.

11. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, bei welchem eine Klebstoffschicht zwischen der Deckschicht und zu­ mindest der Mantelschicht ausgebildet ist.

12. Optischer integrierter Schaltkreis nach Anspruch 11, bei welchem ein Material der hochmolekularen Verbindung ein bei Wärme aushärtendes Kunstharz ist.