DE60200132T2

DE60200132T2 - Sich verjüngender Wellenleiter (Taper) mit lateralen strahlbegrenzenden Rippenwellenleitern

Info

Publication number: DE60200132T2
Application number: DE60200132T
Authority: DE
Inventors: Kurt De Mesel; Marko Galarza; Candido Aramburo; Roel Baets
Original assignee: Universiteit Gent; Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC; Universidad Publica de Navarra
Current assignee: Universiteit Gent; Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC; Universidad Publica de Navarra
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: ATE256875T1; EP1245971B1; US20030007766A1; EP1245971A2; US6681069B2; EP1245971A3; DE60200132D1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft integrierte Halbleitereinrichtungen und Verfahren zur Herstellung derselben. Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen, welche optische Hohlleiterstrukturen einsetzen sowie Verfahren zum Herstellen derselben.
Beschreibung des verwandten Gebiets
Integrierte optische Vorrichtungen sind gut geeignet für Anwendungen in solchen Technologien, wie der Telekommunikation, Messtechnik, Signalverarbeitung und Sensoren. Eine integrierte optische Schaltung setzt optische Hohlleiter zum Implementieren von Vorrichtungen, wie optischen Übertragern und Empfängern, Schaltern und Kopplern, ein. Hohlleiter übermitteln ebenfalls effizient Licht durch die optische Schaltung und verbinden sie mit externen optischen Hohlleitern, wie optischen Fasern, welche im allgemeinen auf Anstoß an die Vorrichtung gekoppelt sind. Eine Modenfehlanpassung tritt jedoch zwischen der Halbleiterhohlleiter und der optischen Faser auf. Die erstgenannte weist typischerweise einen 1–2 μm elliptischen Modalfleck auf, welcher weder eine gute Größe noch wohlgeformt zum Übereinstimmen mit dem 8–9 μm kreisförmigen Standard Modalfleck herkömmlicher optischer Single-Mode-Fasern ist. Insbesondere, da die Differenz des Brechungsindex zwischen dem Kern und der Ummantelung eines typischen Hohlleiters höher als der einer typischen Faser ist, ist das optische Feld in dem Hohlleiter stärker begrenzt als das der Faser. Zusätzlich ist die Hohlleiterkernabmessung kleiner als die Faser kernabmessung. Deshalb weisen direkt anstoßgekoppelte Vorrichtungen einen 7–10 dB Einbringungsverlust auf. Nicht integrierte Lösungen verbessern diese Kopplung, aber weisen Ausrichtungstoleranzen im Submikrometerbereich auf. Um sowohl niedrige Kopplungsverluste als auch große Ausrichtungstoleranzen zu erreichen, ist es erforderlich, die Mode auf dem Chip zu transformieren, um ihn besser an die Faser anzupassen.
Eine erste bekannte Lösung wird in "Tapered waveguide InGaAs/InGaAsP multiple quantum well lasers" von T. L. Koch, U. Koren, G. Eisenstein, M. G. Young, M. ron, C. R. Giles und B. I. Miller in IEEE Photon. Technol. Lett., Ausgabe 2, Nr. 2, vom Februar 1990, vorgeschlagen. Dieses Dokument beschreibt einen Halbleiterlaser, welcher eine breit geführte Mode ausgibt. Ein Übergang, welcher einen getreppten Wechsel der vertikalen Dicke des Hohlleiters einsetzt, ist dargestellt. Dieser Laser ist jedoch komplex zu implementieren und herzustellen.
Eine zweite bekannte Lösung ist in "Efficient coupling of a semiconductor laser to an optical fiber by means of a tapered waveguide on silicon" von Y. Shani, C. H. Henry, R. C. Kistler, K. J. Orlowsky und D. A. Ackerman in Appl. Phys. Lett., Ausgabe 55, vom Dezember 1989, vorgeschlagen. Die in diesem Dokument beschriebene Struktur vermeidet jegliches vertikale Verjüngen, es erfordert jedoch ein Wiederaufwachsen zum Definieren einer großen Rippe über dem Substrat, von welcher eine erste aufgewachsene kleinere Rippe entfernt wurde. Es erfordert außerdem eine getrennte seitliche Definition für die großen und kleinen Rippen.
Eine weitere Lösung ist in der EP 0 545 820 A1 von P. Doussière und in "Two-dimensional control of mode size in optical channel waveguides by lateral channel tapering" von r. N. Thurston, E. Kapon und A. Shahar, Opt. Lett., Ausgabe 16, Nr. 5, vom März 1991, vorgeschlagen. Diese Dokumente beschreiben einen Satz von zwei optischen Rippenhohlleitern, überlagert zumindest einem Abschnitt ihrer Längen, wobei der quer laufende Querschnittsbereich des oberen Hohlleiters in einem Modenübergangsabschnitt zum Koppeln seiner schmalen optischen Mode zu einer breiten Mode abnimmt, welche durch den darunter liegenden Rippenhohlleiter geführt wird. Diese Vorrichtung erfordert einen Aufwachsschritt, aber zwei getrennte seitliche Definitionsschritte für die zwei Rippenhohlleiter, wobei der letzte eine kritische Ausrichtung involviert.
Es ist darüber hinaus bekannt, sogenannte anti-resonanzreflektierende optische Hohlleiter (ARROWs) für die seitliche und vertikale Eingrenzung einer optischen Welle in einem benachbarten Hohlleiter einzusetzen (siehe z. B. R. Freye et al.: "Two-dimensional ARROWs", Journal of Optical Communications, Ausgabe 16, Nr. 2, auf den Seiten 42–47, vom April 1995).
Diese Erfindung zielt auf das Bereitstellen einer optischen Halbleitervorrichtung mit einer breiteren Ausgangsmode, welche einfach zu implementieren ist, einfach herzustellen ist, und aus welcher nur niedrige Lichtverluste resultieren.
Diese Erfindung zielt ebenfalls auf das Bereitstellen eines Herstellungsverfahrens einer optischen Halbleitervorrichtung mit einer verbreiterten Ausgangsmode, welche einfach zu implementieren ist, einfach herzustellen ist und welche in nur niedrigen Lichtverlusten resultiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine Hohlleiterkomponente, wie im Anspruch 1 definiert, bereit. Die seitlichen Hohlleiter können ebenfalls Rippenhohlleiter sein. Ein Rippenhohlleiter weist vorzugsweise eine untere Eingrenzungsschicht, welche einen ersten Brechungsindex aufweist, eine Kernschicht, welche einen zweiten Brechungsindex aufweist, welcher höher als der der umgebenden Materialien ist, eine obere Mantelschicht, welche einen Brechungsindex niedriger als der Index des Kerns aufweist, und ein Material auf, welches im allgemeinen den Kern und die Mantelschichten flankiert. Im allgemeinen ist das Material der oberen Mantelschicht dasselbe wie das der unteren Eingrenzungsschicht. Das Material, welches die Ummantelung flankiert und der Kern können dasselbe sein wie die Ummantelung. In diesem Fall ist der Rippenkern in dem Material vergraben bzw. eingebettet, welches die Ummantelung und das umgebende Material bildet.
Die seitlichen Eingrenzungsrippenhohlleiter sind bedeutend zur Ermöglichung eines Modenübergangsabschnitts, welcher mit niedrigen Verlusten koppelt, welches die Herstellungsschwierigkeiten der Anordnungen gemäß des Standes der Technik reduziert und einfach zu implementieren ist. Insbesondere reduziert es die Notwendigkeit, dass die Verjüngung sehr fein ist, oder dass die Verjüngung bzw. der Konus sowohl in vertikaler als auch in der horizontalen Achse vorgesehen werden muss, welche jeweils Herstellungsschwierigkeiten verursachen.
Als bevorzugte zusätzliche Merkmale können die seitlichen Begrenzungsrippen in derselben Ebene wie die sich verjüngende bzw, konische Rippe gebildet sein, sie können koaxial und entlang beider Seiten der sich verjüngenden Rippe gebildet sein, sie können auf der Bodenplatte gebildet sein, sie können in demselben Herstellungsschritt wie die sich verjüngende Rippe gebildet sein. Wenn derselbe Herstellungsschritt eingesetzt wird, besteht keine Notwendigkeit für schwierige präzise Ausrichtungen getrennter Schritte, wenn beispielsweise eine einzige Maske eingesetzt wird. Der Bodenplattenhohlleiter bzw. Plattenhohlleiter kann eine vertikale Eingrenzung durch eine Antiresonanz-Reflektionsschicht aufweisen, welche einen höheren Brechungsindex aufweist als ein Kern des Plattenhohlleiters.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann zusammengefasst werden als ein Rippenhohlleiter, welcher auf einem Plattenhohlleiter aufgewachsen wird, wobei die Breite des Rippenhohlleiters in einem Modenübergangsabschnitts abnimmt, in welchem der Rippenhohlleiter durch zwei Sätze von Begrenzungshohlleitern, aufgewachsen in demselben Herstellungsschritt wie der zentrale Rippenhohlleiter, flankiert ist. Die Abnahme in dem zentralen Rippenhohlleiter resultiert in der Kopplung seiner optischen Mode zu einer breiteren Mode, geführt durch den Plattenhohlleiter und seitlich begrenzt durch den Einfluss der seitlichen Hohlleiter.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein sich verjüngender Rippenhohlleiter bereitgestellt mit:
einem Substrat;
einem Plattenhohlleiter, welcher horizontal auf dem Substrat gebildet ist;
einer sich verjüngenden Rippe, welche auf dem Plattenhohlleiter gebildet ist;
zwei Sätzen von Rippenhohlleitern, welche auf dem Plattenhohlleiter die sich verjüngende Rippe in Längsrichtung umgebend entlang eines endlichen Abschnittes der Länge der sich verjüngenden Rippe gebildet sind und in demselben Herstellungs schritt gebildet sind, wie die sich verjüngende Rippe. Die Sätze von Rippenhohlleitern können symmetrisch mit Bezug auf die sich verjüngende Rippe angeordnet sein. Die Sätze von Rippenhohlleitern können gerade sein. Jeder Satz des Satzes von Rippenhohlleitern kann seine Hohlleiter periodisch angeordnet aufweisen. Der sich verjüngende Hohlleiter kann einen aktiven Kern aufweisen, durch eine metallische Elektrode bedeckt sein und in den seitlichen Richtungen durch ein Isolatormaterial flankiert sein, das Substrat, der Plattenhohlleiter und der sich verjüngende Hohlleiter weisen eine geeignete elektrische Dotierung auf, wobei das Substrat eine Elektrode aufweist. Alternativ kann der sich verjüngende Hohlleiter einen passiven Kern aufweisen. Der Plattenhohlleiter bzw. Plattenhohlleiter kann durch ein Material gebildet sein, welches einen Brechungsindex höher als der des Substrats und niedriger als der Brechungsindex des sich verjüngenden Hohlleiters aufweist. Der Plattenhohlleiter kann durch die Abwechslung unterschiedlicher Materialien gebildet sein, welche einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen. Der Plattenhohlleiter kann durch Bilden eines Satzes von antiresonanzreflektierenden Strukturen zwischen dem Substrat und dem Kern des Plattenhohlleiters gebildet sein.
Weitere Aspekte der Erfindung beinhalten Verfahren zur Herstellung der Hohlleiterkomponente und Anwendungen von optischen Komponenten, wie beispielsweise Hohlleiterlasern, Hohlleiteranordnungen zur Filterung, zur Dispersionskompensation, zur Wellenlängenaufspaltung, Multiplexen/Demultiplexen, und Schalten, und Anordnungen von Empfängern. Dies erkennt den großen Wert, welchen die Hohlleiterkomponente solchen Anwendungen bringen kann. Insbesondere in Wellenlängenaufteilungs-Multiplexsystemen können zehn oder Hunderte oder mehr optische Pfade vorhanden sein, und so können kompakte und weniger teure Schnittstellen zu integrierten Hohlleiterkomponenten kommer ziell wertvoll bereitgestellt werden. Andere geeignete Anwendungen sind optische Halbleiterverstärker, optische Regeneratoren, optische Filter, optische Aufspalter.
Wie die vorliegende Erfindung verwirklicht werden kann, wird nun mit Bezug auf die angehängten schematischen Zeichnungen beschrieben. Deshalb sollte eindeutig verstanden werden, dass die Gestalt der vorliegenden Erfindung lediglich beschreibend ist und nicht vorgesehen ist, den Bereich der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
Die Merkmale der Erfindung werden besser mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen verstanden, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung verdeutlichen. In den Zeichnungen:
1 und 2 sind jeweils eine Quer- und eine Längsansicht einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 und 4 sind Querschnitte entlang der Abschnittslinien a-a und b-b aus 2, einschließlich Feldkonturen des eingegrenzten Lichts.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung im Querschnitt auf einer Querebene.
6 und 7 sind Querschnitte entlang der Abschnittslinien a-a und b-b aus 5, einschließlich Feldkonturen des eingegrenzten Lichts.
8 ist eine Queransicht einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Queransicht einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 und 11 sind Querschnitte der vierten Ausführungsform einschließlich Feldkonturen des eingegrenzten Lichts.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
13 und 14 sind Querschnitte entlang der Linien a-a und b-b aus 12, einschließlich Feldkonturen des eingegrenzten Lichts.
15 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung im Querschnitt auf einer Querebene.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Eine erste Ausführungsform der Erfindung, jeweils in Quer- und Längsansicht verdeutlicht in 1 und 2, ist ein vergrabener Halbleiterhohlleiter 1, umgeben durch einen Satz von zwei geraden vergrabenen Halbleiterhohlleitern 2, 3 entlang seines verjüngenden Abschnitts 10. Alle sind benachbart in diesem Beispiel über einem Plattenhohlleiter 1 bzw. Plattenhohlleiter 1.
Mit Bezug auf diese Anordnungen weist die Erfindung eine vertikale Reihe von horizontalen Halbleiterschichten auf, welche sich aus den nachfolgenden Elementen zusammensetzt.
Eine untere Eingrenzungsschicht 5, welche einen ersten Brechungsindex aufweist, ist vorgesehen.
Ein passiver Plattenhohlleiter 9 ist vorgesehen. Um zu ermöglichen, dass er optische Wellen führt, weist dieser Hohlleiter 4 einen Brechungsindex auf, welcher größer als der Brechungsindex des umgebenden Materials 5, 6 ist. Dieser Plattenhohlleiter 4 kann ebenfalls über dem sich verjüngenden bzw. konischen Hohlleiter 1 und den benachbarten Hohlleitern 2, 3 definiert sein.
Eine trennende Schicht 6, welche in den meisten Fällen dasselbe Material wie die untere Eingrenzungsschicht 5 und die obere Ummantelungsschicht 7 ist, ist vorgesehen. Diese trennende Schicht 6 kann eine Dicke in einem Bereich von 0 bis zu einigen Mikrometern aufweisen. Die Dicke kann 0 Mikrometer betragen, wenn der Plattenhohlleiter 4 die Führungsfunktion des sich verjüngenden Hohlleiters 1 nicht beeinflusst oder diese Führungsfunktion verbessern kann.
Ein vergrabener bzw. eingebetteter Hohlleiter 1, welcher entweder aktiv oder passiv sein kann, ist vorgesehen. Wenn der sich verjüngende Hohlleiter aktiv ist, kann dieser sich entweder durch eine Anzahl aktiver Quantenschächte bzw. -töpfe und Barrieren oder durch aktives Material in großer Menge zusammensetzen, aber dies ist nicht entscheidend für die Erfindung. Das Material, in welchem der zentrale Hohlleiter 1 vergraben ist 7, kann dasselbe wie die untere Eingrenzungsschicht 5 und die Trennschicht 6 sein.
Zwei Sätze von benachbart vergrabenen Hohlleitern 2, 3, welche den zentralen, sich verjüngenden vergrabenen Hohlleiter 1 umgeben, ist in demselben Material 7 wie der sich verjüngende Hohlleiter 1 vergraben.
Eine Ummantelungsschicht 7 ist vorgesehen, in welcher der sich verjüngende 1 und die seitlichen Hohlleiter 2, 3 einge bettet sind. Das Material dieser Ummantelungsschicht 7 ist normalerweise dasselbe wie die untere Eingrenzungsschicht 5 und die Trennschicht 6.
All die Schichten weisen eine im wesentlichen konstante Höhe und Dicke gemäß der Erfindung auf.
Im Fall, dass die vorliegende Erfindung für aktive Komponenten, wie Halbleiterlaser oder Halbleiterverstärker, angelegt wird, erfordert jede Schicht eine elektrische Dotierung für eine effiziente Injektion von Trägern in den aktiven zentralen Hohlleiter. Die bekannten komplementären Materialien, welche den Betrieb des Lasers erfordert, wie elektrische Eingrenzungsschichten, Kontaktschichten, Isolierschicht 8 und Elektroden, sind nicht dargestellt. Im Fall, dass die vorliegende Erfindung an passive Komponenten angelegt wird, ist das typische Material 8 über der Ummantelungsschicht 7 Luft.
Die zentrale, sich verjüngende Rippe 1 verjüngt sich von einer Breite W_i 9 zu einer abschließenden Breite W_f 11. Die Anfangsbreite W_i kann die Breite eines Standard-Monomode-Hohlleiters 9 sein, und sie hängt von den in der Herstellung der vorliegenden Erfindung eingesetzten Materialien ab. In dem Fall, dass die vorliegende Erfindung integriert in einem Halbleiterlaser eingesetzt wird, wird die Breite W_i 9 die optimale Breite sein, welche die beste Laserleistungsfähigkeit bereitstellt. Die Abschlussbreite W_f ist schmal genug, um die gesamte Lichtübertragung von dem zentralen Hohlleiter 1 zu dem Plattenhohlleiter 4 zu provozieren. Dies kann sinnvoll sein, einen geraden Abschnitt 11 am Ende des sich verjüngenden Hohlleiters zu definieren, welcher eine Breite W_f aufweist. Dieser Abschlussbereich 11 stellt einen Sicherheitsbereich für den Fall bereit, dass die Vorrichtung an dem Ende des sich verjüngenden Abschnitts 10 gespaltet werden muss. Die Gestalt des sich verjüngenden Abschnitts 10 kann einer mathematischen Funktion, wie einer linearen, exponentiellen oder parabolischen, folgen. Es ist wünschenswert, dass die Gestalt niedrige Umwandlungsverluste bereitstellt, wenn das Licht, welches sich durch den zentralen Hohlleiter 1 ausbreitet, zu dem benachbarten Plattenhohlleiter 4 gestreut bzw. gekoppelt wird.
Die Breite, welche die zentrale Rippe 1 in ihrem schmalen Abschlussbereich W_f aufweist, muss sowohl fein genug zum Sicherstellen der gesamten Führung des Lichts durch die unten liegende breite Leckmode als auch breit genug zum Verhindern der Schwierigkeiten des Herstellens sehr schmaler Abschnitte sein. Typische Werte sind in dem Bereich von 0,6–0,3 Mikrometern.
Der seitliche Satz von vergrabenen Hohlleitern 2, 3 kann entlang jeder Seite des sich verjüngenden bzw. konischen Hohlleiterabschnitts 10 definiert sein, und ihre Abmessungen und Anordnungen können symmetrisch mit Bezug auf den zentralen, sich verjüngenden Hohlleiter 1 sein. Die Anzahl der lateralen bzw. seitlichen Hohlleiter 2, 3, die Breite jedes seitlichen Hohlleiters 2, 3 und die Spalten zwischen ihnen sollten zum Bereitstellen der seitlichen Eindämmung der Mode des Plattenhohlleiters 4 gestaltet sein. Die technologischen Voraussetzungen für die Definition der Breiten der seitlichen Hohlleiter 2, 3 und der Spalten zwischen ihnen sind nicht kritisch. Die typische Konfiguration der seitlichen Hohlleiter 2, 3 ist ein periodisches Muster gerader Hohlleiter mit konstanten Breiten und Spalten, aber dies ist keine Voraussetzung für die vorliegende Erfindung. Sie können ungleichmäßige und unterschiedliche Breiten und Spalten oder selbst variierende Breiten und Spalten entlang der Länge aufweisen. Typische Werte für die Breite gerader seitlicher Hohlleiter 2, 3 und Spalten dazwischen liegen jeweils etwa im Bereich 0,5–2 und 1–3 Mikro meter. Eine typische Anzahl seitlicher Hohlleiter in jeder Seite des zentralen, sich verjüngenden Hohlleiters 1 ist 3.
Die Spalte zwischen dem inneren Rippenhohlleiter jeder Gruppe seitlicher Rippen 2, 3 ist zum Bereitstellen einer hohen Kopplungseffizienz, beispielsweise zu einer Single-Mode-Faser definiert. Ein typischer Wert ist im Bereich 5–10 Mikrometer.
Die seitlichen Hohlleiter 2, 3 können strukturiert sein (z. B. Photolithographie, gefolgt durch Ätzen) in demselben Herstellungsschritt wie der zentrale Hohlleiter 1. In diesem Fall ist die Herstellung der Vorrichtung beträchtlich einfach.
Das optische Feld der Fundamentalmoden wird vorzugsweise für Licht berechnet, welche sich in verschiedenen Abschnitten des verdeutlichten konischen Hohlleiters 1 ausbreitet. Die Konturlinien der elektrischen Felder sind in 3 für die Zentralrippe 1 verdeutlicht, welche eine Breite von W_i aufweist und in 4 für die Zentralrippe 1 verdeutlicht, welche eine Breite von W_f aufweist. Jede verdeutlichte Konturlinie repräsentiert eine 10% Herabsetzung von der maximalen Intensität. Die Mode 12 ist eng eingegrenzt auf den zentralen vergrabenen Hohlleiter 1, wenn seine Breite W_i beträgt. Für die Breite des zentralen Hohlleiters 1 W_f streut das Licht 13 in dem Plattenhohlleiter 4 und seinen umgebenden Schichten 5, 6. Der Einfluss der seitlichen Paare gerader Rippen 2, 3 verursacht, dass das Licht sich in dem Plattenhohlleiter 4 seitlich eingegrenzt ausbreitet.
Diese Diagramme zeigen, dass die Herabsetzung in der Breite des sich verjüngenden bzw. konischen zentralen Hohlleiters 1 in dem konischen Abschnitt 10 die Eingrenzung der fundamental geführten Moden in dem zentralen Hohlleiter 1 reduziert, und die Mode zu dem benachbarten Plattenhohlleiter 4 koppelt. Diese Bewegung wird begleitet durch eine Ausdehnung aufgrund der kleineren Eingrenzung des Plattenhohlleiters 4 und der breiteren seitlichen Eingrenzung, bereitgestellt durch die seitlichen geraden Rippen 2, 3. Die Länge des konischen Abschnitts 10 muss ausreichend zum Bereitstellen eines adiabatischen Übergangs ohne Einbringen hoher Verluste ohne Erreichen zu weicher Verjüngungswinkel sein, welche Herstellungsprobleme verursachen würden.
Die vertikale Eingrenzung der aufgeweiteten Plattenmode 13 wird durch den Plattenhohlleiter, definiert durch den Plattenkern 4 und das umgebende Material, d. h. die untere Eingrenzungsschicht 5 und die Trennschicht 6 bereitgestellt. Die seitliche Eingrenzung, bereitgestellt durch die zwei Rippenpaare 2, 3, wird durch ein Resonanztunnelphänomen bereitgestellt, welches zwischen der Platten 4 Fundamentalmode und den Moden der seitlichen Sätze vergrabener Hohlleiter 2, 3 produziert wird. Die gebildete Mode 13 strömt Energie durch den Plattenkern 4 aus, da sie keine totale interne Reflektion in ihren seitlichen Begrenzungen einsetzt, aber die verlorene Leistung entlang der Vorrichtung ist vernachlässigenswert im Vergleich zum Modenumwandlungsverlust.
Typische Werte in einem verdeutlichenden Beispiel in einem InP-Substrat für die erste Ausführungsform sind in Tabelle 1 dargestellt:
Tabelle 1
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist perspektivisch in 5 dargestellt. Ihr Verhalten ist gleich dem der ersten Ausführungsform. Sie weist deshalb Elemente auf, welche dieselben Funktionen implementieren, auf welche durch dieselbe Terminologie Bezug genommen wird, und jede oben gegebene Information bleibt gültig, wenn nicht anders bezeichnet. Wenn ein Element der zweiten Ausführungsform dieselbe Funktion wie ein Element der ersten Ausführungsform aufweist, wird sie im nachfolgenden durch dasselbe Bezugszeichen vergrößert um 100 bezeichnet.
Ein konischer Rippenhohlleiter 101, umgeben durch einen Zweisatz seitlicher Rippenhohlleiter 102, 103 entlang seines konischen Abschnitts und definiert über einem Plattenhohlleiter 104, ist verdeutlicht. Als nächstes wird die Abfolge horizontaler Funktionsschichten und der Elemente, welches sie bilden, beschrieben unter Betonung der Unterschiede bezüglich der ersten Ausführungsform.
Wie in der ersten Ausführungsform ist eine erste untere Eingrenzungsschicht 105 vorgesehen, welche einen ersten Brechungsindex aufweist.
Eine Plattenkernschicht 104 zum Ermöglichen des Führens optischer Wellen ist vorgesehen, wobei dieser Hohlleiter 104 einen Brechungsindex aufweist, welcher größer als der Brechungsindex der unteren Eingrenzungsschicht 105 ist.
Ein zentraler konischer bzw. sich verjüngender Rippenhohlleiter 101, welcher eine Kernschicht 120 und eine Mantelschicht 121 aufweist und in der Querrichtung durch ein komplementäres Material 108 flankiert wird, ist vorgesehen.
Zwei Sätze seitlicher Rippenhohlleiter 102, 103, welche den zentralen konischen Rippenhohlleiter 101 umgeben und durch dasselbe Material 108 flankiert sind wie der zentrale konische Hohlleiter 101, sind vorgesehen.
Das komplementäre Material 108, welches den zentralen 101 und die seitlichen Hohlleiter 102, 103 flankiert, kann Luft sein, wenn die vorliegende Erfindung mit passiven Einrichtungen integriert ist, und so ist der Kern des Rippenhohlleiters 101, 102, 103 passiv. In dem Fall, dass die vorliegende Erfindung integriert in eine aktive Komponente wie ein Laser ist, kann das komplementäre Material 108 ein Isolator, wie Polyimid, sein. In diesem Fall sind die bekannten komplementären Materialien, welche den Betrieb eines Lasers oder einer aktiven Komponente benötigen, nicht dargestellt.
Die seitlichen Rippen 102, 103 können in demselben technologischen Schritt wie die zentrale Rippe 101 definiert werden. In diesem Fall wird die Herstellung wiederum drastisch vereinfacht.
Das optische Feld der Grundschwingung der konischen Rippe 101 wird in dem geraden Abschnitt des Konus 109 und an dem Endabschnitt des Konus 111 berechnet. Die Mode 112 wird fest begrenzt zu der oberen Rippe 101, wenn sie W_i breit ist. Für die Rippe, welche W_f breit ist, streut das Licht in den Plattenhohlleiter 4. Der Einfluss der seitlichen Paare von geraden Rippen 102, 103 sorgt dafür, dass das Licht, welches sich in dem Plattenhohlleiter 104 ausbreitet, seitlich begrenzt wird.
Typische Werte in einem verdeutlichenden Beispiel in einem InP Substrat für die zweite Ausführungsform sind in Tabelle 2 dargestellt:
Tabelle 2
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in der Querschnittsansicht gemäß 8 verdeutlicht. Ihr Verhalten ist gleich dem der zweiten Ausführungsform. Sie weist deshalb Elemente auf, welche dieselben Funktionen implementieren, welche durch dieselbe Terminologie bezeichnet wird, und jede oben gegebene Information bleibt gültig, wenn nicht anders bezeichnet. Wenn ein Element der dritten Ausführungsform dieselbe Funktion wie ein Element der zweiten Ausführungsform aufweist, wird es im nachstehenden durch dieselbe Bezugszeichennummer erhöht um 100 bezeichnet.
Der Plattenhohlleiter 204 kann denselben Brechungsindex wie die untere Begrenzungsschicht 205 aufweisen. In diesem Fall kann ein Antiresonanzreflektionselement 223 zum Bereitstellen der vertikalen Begrenzung der Grundschwingung des Plattenhohlleiters 224 eingesetzt werden (siehe "Antiresonant reflecting optical waveguides for III–V integrated optics" von T. L. Koch, U. Koren, G. D. Boyd, P. J. Corvini und M. A. Duguay, aus Electron. Let., Ausgabe 33, Nr. 5, Februar 1987, oder EP 228886 A2 ) in Verbindung mit dem konischen zentralen Rippenhohlleiter 201 und den seitlichen Hohlleitern, welche die seitliche Begrenzung 202, 203 bereitstellen. Die antiresonanzreflektierenden Elemente 223 können einen Stapel horizontaler Schichten unterschiedlicher Brechungsindizes 225, 226, 227 zum Bereitstellen konstruktiver Interferenz an der ausgebreiteten Grundschwingung aufweisen und ihre Eingrenzung bereitstellen. Es gibt einen kleinen Lichtaustritt bzw. Licht-Leckage in Richtung der unteren Begrenzungsschicht 205, aber dieser bleibt vernachlässigenswert im Vergleich zu den Modentransformationsverlusten der Erfindung.
Typische Materialien und Werte für die antiresonanzreflektierenden Elementschichten sind in Tabelle 3 dargestellt:
Tabelle 3
Die Ausführungsformen gemäß 1 und 5 können, wie in der Querschnittsansicht nach 9 verdeutlicht, kombiniert werden. Ihr Verhalten ist im wesentlichen gleich der zweiten Ausführungsform. Sie weist deshalb Elemente auf, welche dieselben Funktionen implementieren, welche durch dieselbe Terminologie bezeichnet sind, und jede Information, welche im vorangehenden gegeben wurde, bleibt gültig, wenn nicht anders bezeichnet. Wenn ein Element der vierten Ausführungsform dieselbe Funktion wie ein Element der zweiten Ausführungsform aufweist, wird es im nachstehenden durch dieselbe Bezugszeichennummer erhöht um 200 bezeichnet.
Ein konischer Rippenhohlleiter 301, umgeben durch ein Zweier-Set von zeitlichen Rippenhohlleitern 302, 302, entlang seines konischen Bereichs und definiert über einem Plattenhohlleiter 304, ist verdeutlicht. Die Abfolge horizontaler Funktionsschichten und der Elemente, welche sie zusammensetzen, sind wie folgt:
Eine untere Begrenzungsschicht 305 ist vorgesehen, welche einen ersten Brechungsindex aufweist.
Einen passiven Plattenhohlleiter 304 ist vorgesehen. Um ihm zu ermöglichen, optische Wellen zu führen, weist dieser Hohlleiter 304 einen Brechungsindex auf, welcher größer als der Brechungsindex des Umgebungsmaterials 305, 306 ist.
Eine Trennschicht 306 ist vorgesehen, welche in den meisten Fällen dasselbe Material ist wie die untere Begrenzungsschicht 305. Diese Trennschicht 306 kann eine Dicke im Bereich zwischen 0 und einigen μm aufweisen. Die Dicke kann 0 μm betragen, wenn der Plattenhohlleiter 304 die Führungsfunktion des konischen Hohlleiters 301 nicht beeinflusst, oder kann diese Führungsfunktion verbessern.
Ein zentraler konischer Rippenhohlleiter 301 weist eine Kernschicht 320 und eine Mantelschicht 321 auf und ist in Querrichtung durch ein komplementäres Material 308 flankiert.
Zwei Sätze seitlicher Rippenhohlleiter 302, 303 umgeben den zentralen konischen Rippenhohlleiter 301 und sind durch dasselbe Material 308 wie der zentrale konische Hohlleiter 301, flankiert.
Wenn die Dicke der Trennschicht 306 0 beträgt, ist die vorliegende Erfindung gleich der zweiten Ausführungsform. Setzt man die Trennschicht 306 und eine geeignete Dicke des Plattenhohlleiterkerns 304 ein, ist es möglich, breitere Ausgangsmoden zu erzielen, welche gut durch die seitlichen Rippenhohlleiter 302, 303 begrenzt werden.
Das optische Feld der Grundschwingung der konischen Rippe 301 wird in dem geraden Abschnitt des Konus und an dem Endabschnitt des Konus berechnet. Die Mode 112 ist fest eingegrenzt auf die obere Rippe 301, wenn sie W_i breit ist. Wenn die Rippe W_f breit ist, streut Licht 313 in den Plattenhohlleiter 304. Der Einfluss der seitlichen Paare gerader Rippen 302, 303 bewirkt, dass das sich in den Plattenhohlleiter 304 ausbreitende Licht seitlich begrenzt wird.
Typische Wert in einem verdeutlichenden Beispiel in einem InP Substrat für die erste Ausführungsform sind in Tabelle 4 dargestellt:
Tabelle 4
Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, perspektivisch verdeutlicht in 12, ist ein konischer Rippenhohlleiter 401, umgeben durch einen Satz von zwei geraden Rippenhohlleitern 402, 403 entlang seines konischen Abschnitts 414, 415, welche alle über einem dicken Plattenhohlleiter 404 aufgewachsen sind.
Der dicke Plattenhohlleiter 404 kann eine Kernschicht 410 mit einem Brechungsindex niedriger als der Kern des oberen Rippenhohlleiters 411 aufweisen. Ein Substrat 405 aus InP kann für ein nachfolgendes epitaktisches Aufwachsen eingesetzt werden. Ein antiresonanzreflektierendes Element 406 kann zuerst als eine vertikale Begrenzungsschicht aufgebracht werden, welche eine Schicht von InP geeigneter Dicke, wie etwa 1,84 μm der Dicke 407, aufweist, welche durch zwei Schichten von InGaAsP Q(1,3) von 0,32 μm für jede 408, 409 eingegrenzt bzw. umgeben ist. Der Zweck des antiresonanzreflektierenden Elements 406 besteht im Bereitstellen der vertikalen Eingrenzung der Plattenmode, angeregt an dem Ausgang 416 des Konus (siehe "Antiresonant reflecting optical waveguides for III–V integrated optics" von T. L. Koch, U. Koren, G. D. Boyd, P. J. Corvini und M. A. Duguay, aus Electron. Let., Ausgabe 33, Nr. 5, Februar 1987). Dann wird die Plattenhohlleiter-Kernschicht 410 aus InP in eine Dicke von 3,5 μm aufgebracht. Als nächstes kann eine aktive Kernschicht 411 zum Erzeugen und Führen des Lichts in dem oberen zentralen Rippenhohlleiter auf eine Dicke von 180 nm aufgewachsen werden. Die aktive Schicht weist fünf 1%-ig druckbeanspruchte 8 nm Dicke In_0,778Ga_0,222As_0,7874P_0,2126 Quantentöpfe (QW's) zur Emission bei 1,55 μm und vier gitterangepasste 15 nm Dicke In_0,751Ga_0,249As_0,5393P_0,4607 Barrieren, umgeben durch eine 40 nm Dicke separate Eingrenzungsheterostruktur (SCH) Bereiche, auf. Für diesen aktiven Bereich wurde ein äquivalenter Index von 3,42 berechnet. Oben ist eine Mantelschicht 412 aus InP mit einer Dicke von 1,5 μm aufgebracht. Die Rippenhohlleiter 401, 402, 403 werden dann strukturiert, z. B. photolithographisch, gefolgt durch Ätzen der Mantel- und der oberen Kernschichten bis zu 1,54 μm. Die lichterzeugenden QW's-Schichten werden nicht erreicht.
Jede Schicht erfordert eine elektrische Dotierung für eine effektive Ladungsträgerinjektion in den aktiven zentralen Hohlleiter. Die wohlbekannten komplementären Materialien, welche der Betrieb des Lasers erfordert, wie elektrische Begrenzungsschichten, Kontaktschichten, Isolatorschicht, und Elektroden, sind nicht dargestellt.
Die zentrale Rippe weist drei Abschnitte, eine breite Rippe 413, eine schmale Rippe 415, und einen Konus 414, auf, welcher die beiden verbindet. Die breite Rippe 413, in welcher die Lichterzeugung erfolgt, weist eine Breite von 3 μm auf. Die schmale Rippe 415 weist eine Breite von 0,3 μm auf. Der Konus 414 besteht aus einer stückweise linearen Einrichtung, welche drei lineare Abschnitte aufweist.
Die zwei seitlichen Paare von geraden Rippenhohlleitern 402, 403 sind entlang jeder Seite des konischen 414 und schmalen 415 Abschnitts der zentralen Rippe 401 definiert, und ihre Abmessungen und Anordnung sind symmetrisch mit Bezug auf die zentrale konische bzw. sich verjüngende Führung 401. Sie weisen eine Breite von 1,5 μm und eine Spalte von 1 μm zwischen den Rippen desselben Paares auf. Die Spalte zwischen dem inneren Rippenhohlleiter und jeder Gruppe, in welcher die zentrale Rippe implementiert ist, beträgt 8 μm.
Die Brechungsindizes für diese Materialien sind in Tabelle 5 dargestellt.
Tabelle 5
Die oberen Flächen der Rippen 1, 2, 3 und des Plattenhohlleiters 4 sind im wesentlichen parallel zu der Ebene eines Chips, z. B. weisen die Rippen und der Plattenkern eine im wesentlichen konstante Höhe und Dicke über der Oberfläche eines Chips auf.
Das optische Feld der Grundschwingungen wird vorzugsweise für Licht berechnet, welches sich in verschiedenen Abschnitten des verdeutlichten konischen Hohlleiters 401 ausbreitet. Von dem Licht wird vorzugsweise angenommen, dass es frei beabstandete Wellenlängen von 1,55 μm aufweist, welche typischerweise in optischen Kommunikationsanwendungen eingesetzt wird. Die Konturlinien des elektrischen Feldes sind in 13 für die breite zentrale Rippe 413 und in 14 für die schmale zentrale Rippe 415 verdeutlicht. Jede verdeutlichte Konturlinie repräsentiert eine 10%-ige Abnahme von der maximalen Intensität. Die Mode 417 ist fest eingegrenzt auf die obere Rippe 401, wenn sie 3 μm breit ist. Bei der schmalen Rippe streut das Licht 418 in den dickeren Plattenhohlleiter 404. Der Einfluss der seitlichen Paare gerader Rippen 402, 403 bewirkt, dass das Licht, welches sich in dem Plattenhohlleiter 404 ausbreitet, seitlich begrenzt wird.
Diese Diagramme zeigen, dass die Verringerung der Breite des aktiven Hohlleiters 401 in dem konischen Abschnitt 414 die Eingrenzung der fundamental geführten und verstärkten Mode in dem aktiven Hohlleiter 401 reduziert und die Mode auf den darunter liegenden Plattenhohlleiter 404 koppelt. Diese Bewegung wird begleitet durch eine Ausdehnung aufgrund des dickeren Kerns 410 des Plattenhohlleiters 404 und der breiten seitlichen Begrenzung, welche durch die seitlichen geraden Rippen 402, 403 bereitgestellt wird. Die Länge des konischen Abschnitts 414 muss ausreichend sein, um einen adiabatischen Übergang ohne Verursachung hoher Verluste und ohne Erzielen zu sanfter Konuswinkel zu bieten, welche Herstellungsschwierigkeiten verursachen würden. Die drei linearen Stücke des konischen Abschnitts des zentralen Rippenhohlleiters weisen vorzugsweise eine Länge von 100, 450 und 20 μm über die Breiten von 3, 1,1 0,5 und 0,3 μm auf.
Die vertikale Begrenzung auf aufgebreiteten Plattenmoden 418 wird durch den Antiresonanz-Charakter der unteren Schichten 406 der Struktur relativ zu der Ausbreitungskomponente normal bzw. senkrecht zu den Schichten bereitgestellt. Die seitliche Begrenzung, bereitgestellt durch die zwei Rippenpaare 402, 403, wird durch ein Resonanztunnelphänomen erzeugt zwischen den Plattenmoden 4 und den oberen Rippenmoden 402, 403. Die geformten Moden 418 verlieren Energie durch das Substrat und den Plattenkern 410, weil sie keine totale interne Reflektion in drei seiner vier Transversalgrenzen einsetzt, aber der Leistungsverlust entlang der Einrichtung ist vernachlässigenswert im Vergleich zu den Modentransformationsverlusten.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in der Querschnittsansicht von 15 verdeutlicht. Ihr Verhalten ist im wesentlichen gleich dem der vorangehenden Ausführungsform. Sie weist deshalb Elemente auf, welche dieselben Funktionen implementieren, welche durch dieselbe Terminologie bezeichnet wird, und jede im vorangehenden gegebene Information bleibt gültig, wenn nicht anders bezeichnet. Wenn ein Element dieses Lasers dieselbe Funktion wie ein Element der vorangehenden Schicht aufweist, wird sie im nachstehenden durch dieselbe Bezugszeichennummer gesteigert um 100 bezeichnet.
In der Ausführungsform gemäß 15 weist ein Substrat aus InP 105 einen Brechungsindex von 3,17 auf. Eine Plattenkernschicht 510 aus In_0,97Ga_0,03As_0,064P_0,939 mit einem Brechungsindex von 3,19 und einer Dicke von 4 μm wird in der nächsten Schicht aufgewachsen. Die obere Rippenkernschicht 511 besteht aus Q(1,2) über eine Dicke von 0,4 μm und mit einem Index von 3,33. Der abschließende Mantel aus InP 512 wird über 0,5 μm aufgewachsen. Ein nachfolgender Ätzprozess definiert den zentralen konischen Rippenhohlleiter 501 und die zwei Sätze von drei geraden Rippen 502, 503 in einer Höhe von 0,65 μm. Die in dieser Ausführungsform beschriebene Struktur ist eine passive Einrichtung, bestimmt für den Bereich bei Wellenlängen von 1,55 μm, somit benötigen die Schichten weder eine elektrische Dotierung noch Eingrenzungsschichten oder Kontaktschichten oder Isolatorschichten oder Elektroden. Die zwei seitlichen Sätze von geraden Rippen 502, 503, welche sich entlang des konischen Abschnitts des zentralen Hohlleiters erstrecken, liegen 8 μm auseinander und weisen eine Spalte von 1 μm zwischen jedem Rippenpaar auf. Der zentrale Rippenhohlleiter 501 verjüngt sich adiabatisch von einem Abschnitt, in welchem er 2 μm breit ist, zu einem weiteren Abschnitt, in welchem die Breite der Rippe 0,3 μm beträgt.
Diese Ausführungsform benutzt keine Antiresonanzbedingung zur vertikalen Eingrenzung der breiten Plattenmode. Die Einrichtung zur vertikalen Eingrenzung wird durch den Brechungsindex des Plattenkerns bereitgestellt, welcher diese vertikale Eingrenzung sicherstellt. Die seitlichen zwei Sätze von geraden Rippen 502, 503 implementieren dieselben Funktionen wie im vorangehenden, aber aufgrund des dickeren Plattenkernes 510 sind drei Rippen zum Verringern der Leckverluste und zum Realisieren einer effizienten seitlichen Begrenzung erforderlich.
Bei InP-Technologie ist es jedoch notwendig, quartenäre Materialien mit niedrigem Ga- und As-Anteil aufzuwachsen, welche die niedrigen Brechungsindizes aufweisen, welche durch den Plattenkern 510 erforderlich sind, und tatsächlich sind diese schwer aufzuwachsen. Dieses Problem kann durch den Einsatz desselben InP Plattenkerns 510 und Antiresonanz-Vertikalmantelung, wie im vorangehenden beschrieben, überwunden werden, oder durch Aufwachsen von Schichten aus InP und Quartenär-Materialien mit höheren Ga- und As-Anteilen, und somit einem höheren Brechungsindex zum Implementieren eines verdünnten Kerns mit einem äquivalenten Index, wie gewünscht.
Die Breite, welche die zentrale Rippe 501 in ihrem schmalen Abschnitt aufweist, muss sowohl fein genug zum Sicherstellen der gesamten Führung des Lichts durch die darunter liegende Breite leckende Mode und breit genug zum Vermeiden der Herstellungsschwierigkeiten sehr schmaler Abschnitte sein.
Von den berechneten optischen Feldern wurden Kopplungsverluste an eine anstoßende optische Faser durch Einsetzen eines komplexen überlappenden Integrals mit den optischen Moden einer Standard-Single-Mode-Faser geschätzt. In der Ausführungsform gemäß 12 hat die Verjüngung die Kopplungseffizienz um 4,6 dB verbessert. In der Ausführungsform gemäß 15 erreichte die Verbesserung 7,5 dB.
Allgemeine Hinweise bei allen Ausführungsformen:
Es wird anerkannt, dass die Erfindung, welche in beiden Ausführungsformen erläutert wurde, in jede Richtung eingesetzt werden kann, d. h. von der breiten Plattenmode zum zentralen Hohlleiter oder von dem schmalen zentralen Hohlleiter zur großen Platte.
Die vorangehenden Ausführungsformen weisen stückweise lineare Verjüngungen bzw. Konusse auf, welche eine bestimmte Anzahl von Abschnitten, z. B. drei lineare Abschnitte, aufweisen. Nichtsdestotrotz kann es unter gewissen Umständen wünschenswert sein, eine ähnliche Struktur auf einem graduell gekrümmten Hohlleiter zu bilden. Die Gestalt der Rippen in den sich verjüngenden Abschnitten muss nicht gerade sein, sondern kann ebenfalls gekrümmt sein.
In den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die Halbleitermaterialien Indium-Gallium-Arsenid-Phosphide (InGaAsP), aber andere Halbleitermaterialien umfassen ebenfalls den Bereich der Erfindung. Der aktive Materialtyp weist Bulk-Material oder Quantentöpfe bzw. quantum wells auf, aber dies ist nochmals nicht kritisch für die Erfindung. Das gegenwärtig betrachtete Herstellungsverfahren ist eine metallorganische chemical vapor deposition (MOCVD), aber Flüssigphasen-Epitaxie (LPE), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) und andere chemical vapor deposition-Techniken bzw. chemische Dampfabscheidungstechniken können ebenfalls eingesetzt werden. Das Ätzen der Rippen kann durch Standard-nasschemische Ätzung oder durch reaktive Ionen-Ätzung oder andere Ätz-Techniken durchgeführt werden.
Die Erfindung stellt somit eine einfache und sehr leicht herstellbare optische Einrichtung bereit, welche effiziente Modengröße und Gestaltungstransformation und bedeutende Faserkopplungsverbesserungen bereitgestellt.

Claims

Hohlleiterkomponente mit: einem Plattenhohlleiter (4, 104, 204, 304, 404) einem Rippenhohlleiter (1, 101, 201, 301, 401, 501) angeordnet auf dem Plattenhohlleiter, und einem Modenübergangsabschnitt (10, 110, 414), in welchem der Rippenhohlleiter und der Plattenhohlleiter benachbart sind, und in welchem der Rippenhohlleiter konisch ist, zum Bereitstellen einer optischen Kopplung zwischen dem Rippenhohlleiter und dem Plattenhohlleiter, wobei die Hohlleiterkomponente dadurch gekennzeichnet ist, dass seitliche Einschlusshohlleiter (2, 3, 102, 103, 202, 203, 302, 303, 402, 403, 502, 503) auf dem Plattenhohlleiter und entlang des Rippenhohlleiters in dem Modenübergangsabschnitt zum Eingrenzen von seitlich in den Plattenhohlleiter streuendem Licht bereitgestellt sind.
Hohlleiterkomponente nach Anspruch 1, wobei die seitlichen Einschlusshohlleiter in derselben Ebene wie der konische Rippenhohlleiter angeordnet ist.
Hohlleiterkomponente nach Anspruch 1 oder 2, wobei die seitlichen Einschlusshohlleiter parallel und entlang beider Seiten des konischen Rippenhohlleiters angeordnet sind.
Hohlleiterkomponente nach einem vorangehenden Anspruch, wobei der konische Wellenhohlleiter eine Verjüngung aufweist, welche mit schmaler werdender Rippe feiner wird.
Hohlleiterkomponente nach einem vorangehenden Anspruch, wobei der Plattenhohlleiter eine Antiresonanz-Reflektionsschicht zum vertikalen Einschluss von Licht in dem Plattenhohlleiter aufweist.
Hohlleiterkomponente nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die seitlichen Eingrenzungshohlleiter-Rippenhohlleiter sind.
Hohlleiterkomponente nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die seitlichen Eingrenzungshohlleiter Sätze von symmetrisch mit Bezug auf den konischen Rippenhohlleiter angeordneten Rippenhohlleitern aufweisen.
Hohlleiterkomponente nach einem vorangehenden Anspruch, welcher ein Substrat aufweist, wobei der Plattenhohlleiter einen Brechungsindex höher als das Substrat und niedriger als der Brechungsindex des konischen Hohlleiters aufweist.
Aktive Hohlleiterkomponente, welche die Hohlleiterkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, wobei der konische Rippenhohlleiter einen aktiven Kern gekoppelt an eine Elektrode aufweist, wobei das Substrat, der Plattenhohlleiter und der konische Rippenhohlleiter eine elektrische Dotierung aufweisen, wobei die Hohlleiterkomponente ein Substrat gekoppelt an eine weitere Elektrode aufweist.
Integrierte Hohlleiterkomponente, welche eine Anordnung optischer Elemente und Schnittstellen von jeder Komponente zu einer entsprechenden Faser oder zu einer anderen Komponente aufweist, wobei zumindest einige der Schnittstellen die Hohlleiterkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Anschluss für ein gemultiplextes wellenlängenaufteilungsoptisches Netzwerk, welches eine Anordnung von Übertragern und Empfängern aufweist, wobei jeder die Hohlleiterkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Knoten für ein optisches Netzwerk, welches eine Anzahl von integrierten Hohlleiterkomponenten nach Anspruch 10 aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Hohlleiterkomponente mit den Schritten: Bilden eines Plattenhohlleiters (4, 104, 204, 304, 404), und Bilden eines Rippenhohlleiters (1, 101, 201, 301, 401, 501) auf dem Plattenhohlleiter, wobei der Rippenhohlleiter mit einem Konus gebildet ist, welcher zur optischen Kopplung zwischen dem Platten- und dem Rippenhohlleiter geeignet ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass im selben Schritt des Bildens des Rippenhohlleiters zum Sicherstellen der Ausrichtung mit dem konischen Rippenhohlleiter laterale Einschlusshohlleiter (2, 3, 102, 103, 202, 203, 302, 303, 402, 403, 502, 503) auf dem Plattenhohlleiter und entlang des Rippenhohlleiters gebildet werden, wobei die seitlichen Einschlussschichten geeignet zum Einschließen von Licht von seitlichem in den Plattenhohlleiter-Streuen sind.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der konische Rippenhohlleiter und der seitliche Einschlusshohlleiter einen Mantel aufweisen, zusätzlich mit dem Schritt: Flankieren des konischen Rippenhohlleiters und des seitlichen Einschlusshohlleiters mit demselben Material des Mantels dieser Rippenhohlleiter.