NL1006323C2 - Geintegreerd optisch golfgeleider systeem. - Google Patents

Description

Geïntegreerd optisch golfgeleider systeem MM97-06/7694

De uitvinding heeft betrekking op een geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem met een golfgeleiderlagenstruktuur met een op een drager aangebrachte eerste 5 insluitlaag, een lichtgeleidende laag met een passieve lichtgeleidende laag en/of een electro-optische lichtgeleidende laag en een tweede insluitlaag.

Een dergelijk geïntegreerd optisch kanalen golfgeleidersysteem is bekend uit het artikel “Fabrication and packaging of integrated chemo-optical sensors”, verschenen in het tijdschrift Sensors and Actuators B, uit 1996, vol.35-36, pagina’s 234-240. In een aldaar 10 beschreven systeem beïnvloedt optimalisatie van bijvoorbeeld de gevoeligheid van het systeem ter plaatste van een werkzone steeds het functioneren van het kanalensysteem buiten de werkzone. Hierdoor is deze optimalisatie slechts beperkt uitvoerbaar hetgeen de gevoeligheid van het totale golfgeleider kanalen systeem negatief beïnvloedt.

De uitvinding beoogt onder meer deze beperking op te heffen en daartoe heeft een 15 geïntegreerd optische kanalen golfgeleider systeem van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat althans een van de lagen voor lokale laagdikte optimalisatie van een adiabatische laagdikte overgang is voorzien.

Door de dikte reductie van de aktieve lichtgeleidende laag bezijden de werkzone is beïnvloeding van het kanalen systeem buiten de werkzone vermeden. Door de 20 adiabatische vormgeving van de laagdikte reductie is tevens lichtverlies ter plaatse vermeden of althans sterk gereduceerd en kan een eenvoudige en reproduceerbare koppeling tussen een lichtaanvoerende fiber en/of een lichtafVoerende fiber en het optische kanalen systeem worden gerealiseerd.

In een voorkeu; ^uitvoering omvat de lichtgeleidende laag een electro optische 25 lichtgeleidende laag met ZnO en een passieve lichtgeleidende laag uit S13N4 en toont de electro-optische lichtgeleidende laag de adiabatische laagdikte reductie. In het bijzonder reduceert de adiabatische laagdikte overgang in de electro-optische lichtgeleidende laag de laagdikte daarvan buiten de werkzone tot althans nagenoeg nul.

Doordat de lichtgeleidende laag hier is opgebouwd uit een aktieve en een passieve laag 30 kan de laagdikte reductie buiten de actieve zone zonder enige beperking worden doorgevoerd omdat de passieve lichtgeleidende laag daar de lichtgeleiding kan blijven 100 6 3 2 3 2 verzorgen. Elke negatieve invloed op het kanalen systeem kan aldus worden vermeden zonder beperking van de lichtgeleiding door het kanalen systeem als zodanig.

Omgekeerd kan de passieve lichtgeleidende laag van een adiabatische laagdikte overgang worden voorzien die de laagdikte daarvan ter plaatse van de werkzone, eventueel tot nul, 5 reduceert. De daardoor ontstane ruimte kan daarbij door aktief Iichtgeleidend materiaal zoals het genoemde ZnO zijn opgevuld, waardoor de gevoeligheid daarvan ter plaatste verder kan worden geoptimaliseerd.

In een voorkeursuitvoering is de laagdikte van een uit S13N4 bestaande passieve lichtgeleidende laag ter plaatse van een sensorvenster zone geoptimaliseerd voor 10 sensorwerking met behulp van de evanescente veidstaart van het te gebruiken licht. In het bijzonder is het systeem uitgevoerd als sensor voor het meten van chemische en/of fysische grootheden die het door het evanescente veld van het te gebruiken licht omvatte brekingsindexprofiel in een sensorvenster beïnvloeden.

Doordat hier in het meetproces gebruik wordt gemaakt van het evanescente veld van het 15 gebruikte licht kan bij de relevante metingen de gevoeligheid worden opgevoerd door het sensorvenster langer te maken, bijvoorbeeld door de tweede insluitlaag over een grotere lengte te verwijderen. Hierdoor zijn geen extra eigenschappen van het gebruikte licht benodigd voor het opvoeren van de gevoeligheid.

In een verdere voorkeursuitvoering is althans een van de insluitende lagen ter plaatse van 20 de actieve zone zodanig in laagdikte gereduceerd dat de te gebruiken aktieve spanningsmodulatie maximale effekten sorteert in het aktieve golfgeleidende materiaal, zonder dat door onderliggend electrisch geleidende dragermateriaal en/of door een ter plaatse aangebrachte bovenelectrode intensiteitsverlies van het te gebruiken licht wordt veroorzaakt. In het bijzonder is de tweede insluitlaag plaatselijk althans nagenoeg tot op 25 de passieve lichtgeleidende laag verwijderd en vormt als zodanig aldaar een venster voor sensorverwerking.

Doordat in deze uitvoeringen de laagdikte van één of van beide insluitlagen die bij voorkeur uit S1O2 bestaan, ter plaatse van de actieve zone is gereduceerd en ter plaatse van het sensorvenster tot althans nagenoeg nul is teruggebracht, kan de gevoeligheid 30 voor zowel sensorwerking als electrische spanningsmodulatie worden opgevoerd zonder dat de lichtinsluiting over het gehele kanalensysteem gezien wordt gereduceerd.

'ions.^3 3

In een verdere voorkeursuitvoering is de passieve lichtgeleidende laag voorzien van een adiabatische overgang naar een laagdikte die ter plaatse optimaal is aangepast aan de geometrie van een licht toevoerende optische fiber. In het bijzonder is de laagdikte van de passieve lichtgeleidende laag ter plaatse geoptimaliseerd voor discriminatie tussen TE 5 en TM gepolariseerd licht, zodanig dat TE gepolariseerd licht optimaal wordt ingekoppeld.

Door aanpassing van de laagdikte van de passieve lichtgeleidende laag ter plaatse van de licht inkoppeling kan deze worden gerealiseerd met een minimum aan lichtverlies zonder dat de struktuur van het kanalen pakket daar verder aan behoeft te worden aangepast.

10 Met een overeenkomstige dikte aanpassing en vormgeving van de geometrie van de dikte overgang is discriminatie tussen TE gepolariseerd licht en TM gepolariseerd licht realiseerbaar, ook weer zonder dat het lagenpakket verder, negatief, wordt beïnvloed. Discriminatie tussen TE- en TM gepolariseerd licht bij de lichtinkoppeling van de interferometer levert hier het substantiële voordeel dat het gehele interferometer 15 meetproces met enkel TE gepolariseerd licht kan worden doorgevoerd waardoor dispersie in het meetlicht wordt gereduceerd en een beduidend eenduidiger interferometer signaal wordt gegenereerd.

In een verdere uitvoering is een bij voorkeur uit Si bestaande drager van een V-vormige groef voorzien voor het realiseren van een losneembare en/of optisch instelbare 20 koppeling van een optische toevoer en/of afvoer fiber aan het golfgeleider kanalen systeem. Door een niet gebruikt stuk van deze V-groef omgekeerd op de bedoelde V-groef te bevestigen, ontstaat een handig te gebruiken doorvoeropening waardoorheen eenvoudig en met hoge mate van precisie de toevoer en/of afvoer fiber geschoven en gepositioneerd kan worden.

25 Door de vormgeving van de V-groef die in het Si, bijvoorbeeld met etstechnieken, zeer nauwkeurig kan worden uitgevoerd kan een daarin rustende fiber tot een optimale en goed reproduceerbare koppeling met de betreffende laag van het kanalensysteem worden gebracht. Door de reeds genoemde adiabatische dikte overgang van de lichtgeleidende laag ter plaatse kan de dikte van de kanaallaag optimaal aan de toevoer en/of afvoerfiber 30 worden aangepast. Beide eigenschappen samen resulteren in een optimale koppeling ten aanzien van zowel betrouwbaarheid als van gereduceerd lichtverlies. Een lichtbron, zoals 100 6 3 2 3 4 bijvoorbeeld een gaslaser of een vaste stof laser (zoals een diodelaser), kan aldus betrouwbaar aan het kanalensysteem worden gekoppeld. Hierbij kan een gemakkelijk losneembare koppeling worden gerealiseerd, met het voordeel dat bij enige storing of wel de laser of wel het golfgeleidersysteem kan worden vervangen. Anderzijds kan een vaste 5 koppeling worden gerealiseerd waardoor veelal lichtverlies of variatie in het lichtverlies verder kan worden gereduceerd.

In een verdere voorkeursuitvoering maakt een golfgeleider systeem volgens de uitvinding deel uit van een Mach-Zehnder interferometer. In het bijzonder bevat een dergelijke Mach-Zehnder interferometer in beide takken daarvan zowel een sensor venster als een 10 electrode waarbij een van de sensor vensters tegen beïnvloeding door de te meten grootheid is afgeschermd.

Een Mach-Zehnder interferometer op zich is bekend uit bijvoorbeeld US 5 533 151 of US 5 377 008 en bevat altijd twee armen, waarbij in één arm een externe grootheid door brekingsindex variaties een intensiteits- of faseverandering introduceert, welke variatie 15 uiterst nauwkeurig kan worden gemeten door vergelijk met lichtdoorvoer door de niet beïnvloedbare referentie arm.

Een praktische uitvoering van een Mach-Zehnder interferometer volgens de uitvinding is uitgevoerd voor het vormen van twee met elkaar in tegenfase zijnde uitgangssignalen, elk bevattende een door een te meten grootheid bepaalde faseverschuiving. Hierdoor wordt 20 de interferometer minder gevoelig voor externe beïnvloeding anders dan door de te meten grootheid. In het bijzonder is een dergelijke interferometer opgenomen in een electrisch circuit voor extractie van een door een te meten grootheid opgedrukte faseverschuiving vanuit een punt waarop de in tegenfase zijnde signalen onderling gelijk zijn. Aldus wordt een nog eenduidiger en storingsongevoeliger signaal gegenereerd.

25 Een praktische uitvoering van een electrisch circuit daartoe is in conclusie 14 geformuleerd. In het bijzonder is het elektisch circuit uitgerust met een signaalgenerator voor aansturing van een modulatie electrode van het systeem, een drempelwaardeschakelaar voor omzetting van een aanaloog gemoduleerd relatief meetsignaal in een digitaal signaal waarvan de gemoduleerde pulsduur eenduidig 30 afhankelijk is van het meetsignaal, en met een digitale signaal processor voor een nauwkeurige bepaling van de te meten grootheid uit het gemoduleerde meetsignaal.

1 ö u w ά L <5 5

Aan de hand van de tekeningen zullen in het navolgende enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding worden beschreven. Voor alle figuren geldt dat de laagdiktes in de lagenstruktuur zijn geoptimaliseerd voor een golflengte van 633 nm. In de tekening 5 toont;

Fig. 1 een bekend geïntegreerd optisch kanalen golfgeleidersysteem,

Fig. 2 een dergelijk systeem waarin volgens de uitvinding de electro-optische lichgeleidende laag van een adiabatische laagdikte overgang is voorzien, 10 Fig. 3 een dergelijk systeem waarin volgens de uitvinding een van de opsluitlagen van een adiabatische laagdikte overgang is voorzien,

Fig. 4 een voorkeursuitvoering waarin de passieve lichtgeleidende laag aan een uitgangszijde van het systeem van een adiabatische laagdikte aanpassing is voorzien, 15 Fig. 5 een dwarsdoorsnede en een bovenaanzicht van de fiber-chip connector.

Fig. 6 een voorkeursuitvoering waarin meerdere van de lagen een adiabatische laagdikte overgang tonen,

Fig. 7 een Mach-Zehnder interferometer uitgerust met een dergelijk systeem,

Fig. 8 een dwarsdoorsnede van een golfgeleiderstruktuur, waarin aangegeven het 20 evanescente veld van het licht waarop de sensor werking berust,

Fig. 9 een electronisch schakelschema voor detectie van interferometer uitgangssignalen, 25

Een geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem als schetsmatig weergegeven in figuur 1 bevat een golfgeleider met een op een bij voorkeur uit Si bestaande drager 2 aangebrachte en bij voorkeur uit S1O2 bestaande eerste insluitlaag 4 met een dikte van bijvoorbeeld ongeveer 500 nm, een lichtgeleidende laag 6, hier opgebouwd uit een 30 passieve lichtgeleidende laag 8 bij voorkeur uit S13N4 met een dikte van bijvoorbeeld ongeveer 20 nm, en een bij voorkeur uit ZnO bestaande electro-optische lichtgeleidende 100 6 3 2 3 6 laag 10 met een dikte van bijvoorbeeld ongeveer 200 nm, en een bij voorkeur eveneens uit Si02 bestaande tweede insluitlaag 12 met een dikte van bijvoorbeeld ongeveer 500 nm. Het systeem omvat hier een eerste werkzone 14 met een, in een uitholling 16 in de tweede insluitlaag aangebrachte modulatie electrode 18 en een tweede werkzone 20 met 5 een sensorvenster 22, hier eveneens gevormd door een een uitholling 24 in de tweede insluitlaag. Deze uitholling kan, zoals in de figuur is aangegeven tot op de lichtgeleidende laag 6 reiken. Een dergelijk lagensysteem is geschikt voor zowel sensorwerking, via het sensorvenster 22 als voor electro-optische modulatie, via de modulatie electrode 18.

In figuur 2 is de, ook hier bij voorkeur uit ZnO bestaande, aktieve electro-optische 10 lichtgeleidende laag 10 met een laagdikte van bijvoorbeeld 500 nm bezijden een werkzone 14 voorzien van een adiabatische laagdikte reductie 30 in een laagdikte overgangstraject 15 aan weerszijden van de werkzone 14. Het lagenpakket bevat ook hier een drager 2, een eerste insluitlaag 4, een pasieve lichtgeleidende laag 8 en de aktieve lichtgeleidende laag 10 waarop zich een tweede insluitlaag 12 bevindt die ofwel 15 uniform van dikte is, zoals met een stippellijn 13 is aangegeven, of aan een bovenzijde recht kan doorlopen. Op de tweede insluitlaag is ter plaatse van de werkzone een electrode 18 aangebracht. ZnO is in het bijzonder geschikt voor electrische spanningsmodulatie omdat die stof een grote gevoeligheid voor electrische spanningsvariatie paart aan een geschikte brekingsindex als lichtgeleidende laag. De 20 laagdikte reductie kan zo ver gaan dat buiten het adiabatische laagdikte overgangstraject 15 geen ZnO meer aanwezig is en enkel de passieve lichtgeleidende laag 8 de lichtgeleiding aldaar verzorgt. Bij voorkeur begint de laagdikte overgang aan de randen van de mede door de electrode 18 bepaalde werkzone.

Een voorkeursuitvoering als geschetst in figuur 3 toont naast een, van adiabatische 25 laagdikte overgangen 32 voorziene, eerste insluitlaag 4, een drager 2, een passieve lichtgeleidende laag 8 met uniforme dikte en een aktieve lichtgeleidende laag 10 die hier een door de verdunning in de eerste insluitlaag ontstane ruimte als het ware opvult. Hierbij moet opgemerkt worden, dat de geometrie van een optimale adiabatische laagdikte overgang voor een lichtgeleidende laag als een ZnO laag zeker niet identiek is 30 aan de geometrie van een dergelijke adiabatische overgang in een insluitlaag. De geometrie, de hoek en daarmede de trajectlengte van de overgang is ondermeer 1 y ö o Ci ft $ 7 afhankelijk van de brekingsindex van de relevante lagen en van de brekingsindex van aanliggende lagen. Ook hier kan de ZnO laag tot nul reduceren zoals geschetst in figuur 3, maar dat is niet noodzakelijk. Overigens kan deze uitvoeringsvorm ook zijn uitgerust met een aktieve lichtgeleidende laag met uniforme laagdikte of kan de passieve 5 lichtgeleidende laag van een aangepaste laagdikte overgang zijn voorzien teneinde het genoemde mogelijke verschil in geometrie op te vangen.

Figuur 4 toont een uitvoeringsvorm waarin een passieve lichtgeleidende laag 8 aan een lichtinkoppelzijde 34 van een adiabatische laagdikte overgang 36 is voorzien, resulterend in een laagdikte van bijvoorbeeld ongeveer 10 nm. Met deze laagdikte aanpassing kan 10 een optimale koppeling met een uit een kern 35 en een cladding 37 bestaande ingangsfiber 38 worden gerealiseerd. Een optimale koppeling behelst hier enerzijds een koppeling met een minimaal lichtverlies, maar zeker ook een koppeling met een optimale discriminatie tussen TE gepolariseerd en TM-gepolariseerd licht uit het inkomende licht. Hierdoor kan in de interferometer met enkel TE (of TM) gepolariseerd licht worden 15 gewerkt waardoor meetsignalen met een hoger oplossend vermogen worden gegenereerd en de signaalverwerking eenvoudiger wordt.

In figuur 5 is een uitvoeringsvoorbeeld geschetst van een fiber-golfgeleider kanalen systeem koppeling en toont respectievelijk in doorsnede en in bovenaanzicht een fiber 38 opgesloten in een V-vormige groef 40. De V-groef is aangebracht in een drager 2 uit Si 20 en de fiber is voor vaste gelocaliseerde opsluiting afgedekt met een verder stuk drager 3 dat bij voorkeur uit een en dezelfde V-groef als de eerste is gevormd. De aldus, indien gewenst losneembaar, gefixeerde fiber is aan een ingangszijde 42 optisch gekoppeld met het kanalen golfgeleider systeem 1.

In figuur 6 is een voorkeursuitvoering geschetst waarin zowel de eerste passieve 25 lichtgeleidende laag 8 als de aktieve lichtgeleidende laag 10 als beide insluitlagen 4 en 12 van een adiabatische laagdikte overgang zijn voorzien. Alle voordelen van elk van de afzonderlijke laagdikte overgangen zijn in deze uitvoering gekombineerd en kunnen onafhankelijk van elkaar worden geoptimaliseerd. Indien nuttig kan tussen genoemde lagen, zo ook tussen de passieve- en de aktieve lichtgeleidende laag bijvoorbeeld een 30 (chemische) scheidingslaag of een hechtingslaag zijn aangebracht. In de geschetste uitvoeringsvorm is zowel een sensorvenster 22 als een modulatie electrode 18 100 6 3 2 3 8 opgenomen. Een dergelijk geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem kan bijvoorbeeld deel uitmaken van een Mach-Zehnder interferometer systeem als geschetst in figuur 7.

Een Mach-Zehnder interferometer als geschetst in figuur 7 is op zich bekend, 5 bijvoorbeeld uit de reeds genoemde US octrooien en bevat een lichtingangsmiddel bijvoorbeeld een optische fiber, een meetarm 44 en een referentie arm 46 met hier elk een sensorvenster 22 respectievelijk 22’ en een electrische spanningsmodulatie electrode 18 respectievelijk 18’. Beide armen zijn aangesloten op een optisch koppelstuk, bijvoorbeeld een Y-vormige junctie, of de hier geschetste multi-mode interferometer (MMI) 48 met 10 een eerste uitgang 50 en een tweede uitgang 52. Aldus is een symmetrisch systeem gerealiseerd waardoor dit onafhankelijk van externe beïnvloedingen zoals de omgevingstemperatuur en dergelijke kan zijn. Het sensor venter 22’ in de referentie arm 46 is bij voorkeur afgeschermd tegen beïnvloeding door de te meten externe variabele zoals bijvoorbeeld de luchtvochtigheid, samenstelling van gassen en vloeistoffen, 15 optische brekingsindexvariaties, temperatuursvariaties en dergelijke. Met een dergelijke interferometer kunnen twee signalen worden gegenereerd die in principe onderling gelijk zijn op een door de te meten grootheid opgedrukte faseverschuiving na. Aldus kan eenvoudig en met een grote nauwkeurigheid worden gemeten.

Voor dit meten kan gebruik worden gemaakt van bijvoorbeeld laserlicht dat direkt of via 20 een ingangsfiber wordt ingekoppeld. Zoals reeds is opgemerkt kan volgens de uitvinding bij het inkoppelen TE gepolariseerd licht worden geselecteerd. Met de genoemde adiabatische laagdikte aanpassing van de lichtgeleidende laag en de eveneens eerder genoemde nauwkeurige optische ingangskoppeling is de interferometer uiterst gevoelig en selectief.

25 Gebruikelijk wordt in een dergelijke interferometer gemeten met de via de lichtgeleidende laag te transformeren hoofdmode van het ingekoppelde licht. Door de adiabatische laagdikte aanpassingen kan volgens de uitvinding eveneens gemeten worden met behulp van de zogenaamde evanescente staart van het ingekoppelde licht. Ter verduidelijking is in figuur 8 van een door het golfgeleider kanalen systeem 30 getransporteerde licht opgedeeld in een door de lichtgeleidende een lichtgeleidende laag 6 verlopende hoofdmode 60 en een evanescent veld 62 dat door een afsluitlaag 12 i 0 t* ? f ï 9 verloopt. Door de laagdikte van insluitlaag 12 via een adiabatische laagdikte aanpassing tot op de golfgeleidende laag te reduceren vertoont hier het evanscente veld een grote gevoeligheid voor externe beïnvloeding en ontstaat aldus een venster voor sensorwerking. Doordat de verhouding tussen de hoofdmode 60 en de evanescente staart 5 62 wordt bepaalt door de laagdikte van de lichtgeleidende laag 6 is het mogelijk om ter plaatse van het sensorvenster door middel van bijvoorbeeld een daaraan voorafgaande adiabatische laagdikte aanpassing van de lichtgeleidende laag 6 een groter gedeelte van het licht in de evanescente staart te verkrijgen, en aldus een nog grotere gevoeligheid voor externe beïnvloeding te verkrijgen.

10 Figuur 9 toont een functionele uitvoeringsvorm van een elektrisch circuit waarmee de door de meetgrootheid opgedrukte faseverschuiving uit de uitgangssignalen van de Mach-Zehnder interferometer kan worden geextraheerd. De uit de uitgangskanalen 50 en 52 uittredende uitgangssignalen worden eerst omgezet in elektrische signalen door middel van de fotodetectoren 60 en 62 en vervolgens versterkt door de voorversterker 15 64. Daarna vindt detectie plaats van het punt waarop de in tegenfase zijnde uitgangssignalen aan elkaar gelijk zijn, door middel van de drempelwaarde schakelaar 66. Deze wijze van detectie heeft het voordeel dat zij niet verstoord wordt door gemeenschappelijke fluctuaties van het uittredend lichtvermogen uit de beide uitgangskanalen 50 en 52, ongeacht de oorsprong van deze fluctuaties. Daarnaast is in 20 genoemd detectiepunt de gevoeligheid van de detectie voor opgedrukte faseverschuiving maximaal. Om periodieke detectie mogelijk te maken wordt met behulp van een fasemodulator 18, bijvoorbeeld zoals hiervoor genoemd, een tijd-periodieke faseverschuiving bewerkstelligd. Afhankelijk van de uitvoeringsvorm kan in iedere periode een of meerdere meetcycli worden afgewerkt. Het tijdsverloop van deze 25 faseverschuiving is linear gedurende een meetcyclus en wordt gerealiseerd door een elektrische spanning met hetzelfde tijdsverloop aan de fasemodulator aan te bieden. In de voorkeursuitvoering van figuur 7 wordt aan beide elektroden 18 en 18’ een dergelijke spanning aangeboden, doch met onderling tegengestelde polariteit. Een elektrische golfvorm generator 68 draagt zorg voor de opwekking en het beschikbaar maken van de 30 genoemde elektrische spanning (-en). De piek-piek waarde van de gegenereerde spannings golfvorm is door een digitale signaalverwerkings- en regeleenheid 70 zodanig 100 6 3 2 3 10 \ ingesteld dat gedurende elke meetcyclus het genoemde detectiepunt minstens eenmaal wordt gepasseerd. De tijd verstreken tussen de start van een meetcyclus en het passeren van het detectiepunt is een eenduidige en lineaire maat voor de door de meetgrootheid opgedrukte faseverschuiving en door deze tijd te meten wordt een monster van deze 5 faseverschuiving verkregen. De bemonstering krijgt zijn beslag doordat de drempelwaarde schakelaar 66 de passage van het detectiepunt direct omzet in een flank van een binair signaal en daarmee de pulsduur van dit binaire signaal vastlegt. De pulsduur codering van de monsters maakt een eenvoudige en uiterst lineaire quantisatie door middel van een digitale tijdinterval teller 68 mogelijk. Een digitale 10 signaalverwerkings- en regeleenheid 70 voert de reconstructie uit van de door de meetgrootheid opgedrukte faseverschuiving op basis van de gequantiseerde monsters, en levert een digitaal uitgangssignaal. De digitale signaalverwerkings- en regeleenheid 70 draagt tevens zorg voor de synchronisatie van de golfvorm generator 72 met de tijsinterval teller 68. De digitale signaalverwerkings- en regeleenheid 70 kan optioneel 15 ook een verdere nabewerking van de gereconstrueerde faseverschuiving uitvoeren teneinde bijvoorbeeld de meetnauwkeurigheid te vergroten.

* ’ V J

\ ij Sj V O iM»

Claims (15)

1. Een geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem met een golfgeleiderlagenstruktuur met een op een drager aangebrachte eerste insluitlaag, een 5 lichtgeleidende laag met een passieve Iichtgeleidende laag en/of een electro-optische lichtgeleidende laag en een tweede insluitlaag met het kenmerk, dat althans een van de lagen voor lokale laagdikte optimalisatie van een adiabatische laagdikte overgang is voorzien.

2. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de elektro-optische lichtgeleidende laag bezijden een aktieve zone een adiabatische laagdikte overgang toont en die laag binnen de aktieve zone ten aanzien van gevoeligheid voor electrische spanningsmodulatie is geoptimaliseerd.

3. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de adiabatische laagdikte overgang in de electro-optische lichtgeleidende laag de laagdikte daarvan lokaal tot althans nagenoeg nul reduceert.

4. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens conclusie 1, 2 of 3 met 20 het kenmerk, dat althans een van de twee insluitlagen ter plaatse van een aktieve zone in laagdikte is gereduceerd, zodanig dat de te gebruiken aktieve spanningsmodulatie maximale effekten sorteert in het aktieve golfgeleidende materiaal, zonder dat het onderliggende electrisch geleidende dragermateriaal en een ter plaatse aangebrachte bovenelectrode intensiteitsverlies van het te gebruiken licht veroorzaakt. 25

5. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens conclusie 1, 2, 3 of 4 met het kenmerk, dat de tweede insluitlaag via een addiabatische laagdikte overgang plaatselijk althans nagenoeg tot op de passieve lichtgeleidende laag is verwijderd en als zodanig een venster voor sensorwerking vormt. 30 1086323

6. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5 met het kenmerk, dat de laagdikte van de passieve lichtgeleidende laag uit S13N4 bestaat en ter plaatse van een sensor venster is geoptimaliseerd voor sensorwerking met behulp van de evanescente veldstaart van het te gebruiken licht. 5

7. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat dit is uitgevoerd als sensor voor het meten van chemische en/of fysische grootheden die het door het evanscente veld van het gebruikte licht omvatte brekingsindexprofie! ter plaatse van een sensor venster 10 beïnvloeden.

8. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de passieve lichtgeleidende laag is voorzien van een adiabatische laagddikte overgang naar een afwijkende laagdikte die optimaal is 15 aangepast aan de geometrie van een licht toevoerende of afvoerende optische fiber.

9. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat een in dikte aangepaste passieve lichtgeleidende kanaallaag aan een licht ingangszijde is geoptimaliseerd voor discriminatie tussen TE 20 en TM gepolariseerd licht, zodanig dat TE gepolariseerd licht optimaal wordt ingekoppeld.

10. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat in een uit silicium bestaande drager een V-vormige 25 groef is aangebracht voor het bewerkstelligen van een losneembare en/of optische instelbare koppeling van een optische toevoer en/of afvoer fiber.

11. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat dit is uitgevoerd als een Mach-Zehnder 30 interferometer. 1006323 i

12. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens conclusie 11 met het kenmerk, dat van de Mach-Zehnder interferometer in beide takken zowel een sensor venster als een modulatie electrode zijn aangebracht, waarbij een van de sensor venster van een afgescherming van de te meten grootheid is voorzien. 5

13. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens conclusie 11 of 12 met het kenmerk, dat de Mach-Zehnder interferometer is uitgevoerd voor het vormen van twee met elkaar in tegenfase zijnde uitgangssignalen, met elk een door een te meten grootheid bepaalde faseverschuiving. 10

14. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat dit is opgenomen in een elektronisch circuit voor extraktie van een door een te meten grootheid opgedrukte faseverschuiving vanuit een punt waar de twee in tegenfase zijnde signalen onderling gelijk zijn. 15

15. Geïntegreerd optisch kanalen golfgeleider systeem volgens conclusie 14 met het kenmerk, dat het elektrische circuit is uitgerust met een signaal generator voor aansturing van een electrode struktuur op een electro-optisch lichtgeleider materiaal, een drempelwaarde schakelaar voor omzetting van een analoog gemoduleerd relatief 20 meetsignaal in een digitaal signaal waarvan een gemoduleerde pulsduur eenduidig afhankelijk is van een meetsignaal en met een digitale signaalprocessor teneinde via het gemoduleerde pulsduursignaal de te meten grootheid nauwkeurig te bepalen. 1006323