WO1995008783A1 - Verfahren und anordnung zur ankopplung einer optischen faser an einen integriert optischen wellenleiter - Google Patents

Verfahren und anordnung zur ankopplung einer optischen faser an einen integriert optischen wellenleiter Download PDF

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WO1995008783A1 PCT/DE1994/001097 DE9401097W WO9508783A1 WO 1995008783 A1 WO1995008783 A1 WO 1995008783A1 DE 9401097 W DE9401097 W DE 9401097W WO 9508783 A1 WO9508783 A1 WO 9508783A1
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free end
light
fiber
optical
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Bernd Sauer
Gustav MÜLLER
Lothar Stoll
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
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    • G02B6/4227—Active alignment methods, e.g. procedures and algorithms

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for coupling an optical fiber to an integrated optical waveguide according to the preamble of claims 1 and 6, respectively.
  • IOCs integrated optical chips
  • Passive IOCs require the coupling of at least two fibers, a fiber for supplying light to a waveguide of the IOC and a fiber for carrying light out of a waveguide of the IOC.
  • the more difficult process is adjusting the fiber to deliver the light.
  • one end of this fiber is arranged opposite a free end of the relevant waveguide of the IOC and an alignment laser is attached to the other end of this fiber.
  • One end of this fiber is moved towards the free end of the waveguide according to a search algorithm and at the same time an output side of the IOC is observed with special optics and an infrared camera.
  • the coupling of the light from the fiber into the waveguide on the IOC is optimized by evaluating the camera image. This optimization is problematic because, since the adjustment takes place in the prefabricated module, observation optics of extreme focal length must be used. This suffers from resolution and sensitivity, which in turn makes it difficult to determine the optimal coupling by assessing the camera image.
  • the adjustment of the fiber to continue the light from the waveguide of the IOC is significantly easier, since the light coupled from the fiber to feed the light into the waveguide of the IOC can be used as an adjustment aid.
  • the fiber for continuing the light is connected to a detector diode and moved according to a search algorithm on the output side of the IOC. Adjustment is made to the maximum detector signal. This adjustment method for the fiber to carry the light is more precise and much more sensitive than that for the fiber to feed the light.
  • the object of the invention is to provide a method and an arrangement for coupling an optical fiber to an integrated optical waveguide according to the preamble of claim 1 or claim 6, with or with which the coupling of the fiber for supplying light for integrated optical waveguide is significantly simplified.
  • the method according to the invention and the arrangement according to the invention make coupling the fiber for supplying light to the integrated optical waveguide just as easy as coupling the fiber for continuing
  • the integration of the optical transmitter in particular in the form of a light-emitting diode in semiconductor IOCs, is advantageously usually possible without difficulty, because only minimal requirements are placed on the quality of the transmitter.
  • Preferred and advantageous refinements of the method according to the invention emerge from claims 2 to 5 and preferred and advantageous refinements of the arrangement according to claim 6 emerge from claims 7 and 8.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of an IOC with a number of integrated optical waveguides with free ends to which optical fibers are to be coupled and on which optical transmitters according to the invention are designed in the form of light-emitting diodes, and
  • FIG. 2 shows a cross section taken along the line I - I in FIG. 1 through a light-emitting diode according to the invention according to FIG. 1.
  • Substrate 1 made of, for example, semiconductor material, an optical circuit 31, for example one made of L. Stoll. G. Müller, M. Schienle, J. Eichinger, U. Wolff "4x4 optical matrix switch on InP with low switching current", AEÜ, Vol. 46 (1992) No. 2, 116-118 known optical 4x4 switching matrix is integrated, from which several strip-like passive integrated optical waveguides 2 lead out in the direction of a substrate edge 32, at which each of these waveguides 2 has a free end 21 for coupling an optical fiber 21 in this way has that one end 11 of this optical fiber 1 is opposite this free end 21 of the waveguide 2 so that guided light 4, 10 can couple between the fiber 1 and the waveguide 2.
  • an optical circuit 31 for example one made of L. Stoll. G. Müller, M. Schienle, J. Eichinger, U. Wolff "4x4 optical matrix switch on InP with low switching current", AEÜ, Vol. 46 (1992) No. 2, 116-118 known optical 4x4 switching matrix is
  • Each strip-like waveguide 2 is implemented, for example, by a rib waveguide, in which a strip-like one is provided over a waveguiding layer in the substrate 3 Rib is arranged, in the longitudinal direction of which the light is guided beneath the rib in the waveguiding layer, and the width of which defines the width of the waveguide 2 and the point 22 at which a mode guided in the waveguiding layer of the waveguide 2 in the free end 21 of this waveguide 2 is localized. Further details on the structure of the rib waveguide are contained in the later description of FIG. 2.
  • an optical transmitter 6 which is, for example, a light-emitting diode (LED), is integrated on the surface 30 of the substrate 3 at the free end 21 of each waveguide 2.
  • This transmitter 6 is designed in such a way that it generates light 4 at the point 22 at which the mode of the waveguide 2 guided in the waveguide 2 is located in the free end 21 of this waveguide 2 3 continues to radiate.
  • the transmitter 6 thus works as an edge emitter, which generates light exactly at the point at which the guided mode of the waveguide 2 is located.
  • the transmitter 6 preferably generates light 4 of a wavelength which is less than or equal to a wavelength of the light 1 which is fed by the fiber 1 to be coupled and which is to be coupled into the waveguide 2.
  • the transmitter 6 is preferably designed in such a way that during operation of the IOC, the light 10 supplied by the fiber 1 and coupled into the waveguide 2 shines through it, the losses being negligible.
  • the waveguide 2 assigned to fiber 1 is switched on so that it generates the light 4 emitting from the free end 21 of its waveguide 2, and the free end 21 of the waveguide 2 and an end 11 opposite this free end 21 of the fiber 1 are adjusted to one another with the aid of an optical detector 5 arranged opposite another end 12 of the fiber 1 such that the intensity tat of the light 4 radiated from the free end 21 of the waveguide 2 and passing through the fiber 1 onto the detector 5 becomes maximum.
  • the free end 21 of the waveguide 2 and the end 11 of the fiber 1 opposite this free end 21 are preferably adjusted to one another with the aid of a specific search algorithm.
  • the free end 11 of the fiber 1 is preferably displaced relative to the free end 21 of the waveguide 2.
  • the end 11 of the fiber 1 and the free end 21 of the waveguide 2 are adjusted to one another when an output signal from the detector 5 is at a maximum.
  • the light 4 generated by the transmitter 6 and emitted by the free end 21 of the waveguide 2 can be modulated.
  • the light 4 emitting from each free end 21 of a waveguide 2 can pass from the free end 21 to the free end 21 be modulated differently, for example by differently modulating the transmitters 6 at the free ends 21 of the waveguides 2. This makes it possible, by optimizing a single correlation signal, to optimally adjust all fibers 1 to the assigned waveguides 2 at the same time.
  • imaging optics are used between a fiber 1 and an optical waveguide 2, a readjustment of the focus may be necessary in order to compensate for the dispersion of these optics.
  • the advantageous optical transmitter 6 shown in cross section in FIG. 2 is a monolithic one on the IOC
  • Figure 1 integrated LED the structure of the passive Rip ⁇ pen waveguide 2 of the 4x4 switching matrix 31 according to L. Stoll. G. Müller, M. Honsberg, M. Schienle, J. Eichinger, U. Wolff "4x4 optical atrix switch on InP with low switching currrent” AEÜ, Vol. 46 (1992) No. 2, 116-.118, is adapted, and at the same time corresponds to that of an electrically controllable waveguide in the switching region of the matrix.
  • the LED 6 according to FIG. 6 corresponds to the passive waveguide 2 of the matrix 31, to which an electrical contact is additionally applied.
  • the passive waveguide 2 according to FIG. 2 is a rib waveguide, which essentially consists of a planar layer waveguide 60 integrated on the surface 30 of the substrate 3 and a strip-shaped rib 64 applied to the layer waveguide 60 with a longitudinal axis running perpendicular to the plane of the drawing.
  • the substrate 3 and the layers 61, 62 and 63 of the layer waveguide 60 and the rib 64 consist of semiconductor material which is doped in such a way that in the region of the waveguide 2 there is a pn or pin or pn or pin Transition is present, so that a diode is formed.
  • a contact layer 34 is applied to the underside 33 of the substrate 3 and at least one contact layer 71 is applied to the top 640 of the rib 64, which is contacted by a contact 70, to which an electrical line for supplying electrical energy can be connected .
  • the substrate 3 consists of InP with a thickness of 350 ⁇ m and an n-doping of SxlO- ⁇ cm " " ⁇ , the layer 60 made of InP with a thickness of more than 2 ⁇ m and an n-doping of lxlO- ⁇ c ⁇ T--, the waveguiding layer 62 made of GalnAsP with a gap wavelength of 1.3 ⁇ m, a thickness of 0.4 ⁇ m and one n-doping of 5x10 - ⁇ - 7 cm “3, the layer 63 made of undoped GalnAsP with a gap wavelength of 1.05 ⁇ m and a thickness of 0.2 / 0.4 ⁇ m, the rib 64 made of InP with a thickness of 1.2 ⁇ m and a p-doping of 5x10 - ⁇ - 7 cm "3, and the contact layer 71 made of GalnAs with a thickness of 0.1 ⁇ m
  • the n-contact 34 on the underside 33 of the substrate 3 consists of a layer made of Au / AuSn / Ti / Pt / Au.
  • a p-contact layer made of Ti / Pt with a thickness of 0.015 / 0.05 ⁇ m is applied to the p-doped contact layer 71.
  • the contact 70 consists of a layer of Ti / Au with a thickness of 0.015 / 0.5 ⁇ m.
  • an oxide layer 80 made of SiO 2 and a thickness of 0.3 ⁇ m is applied to this surface.
  • the strongest light emission takes place in the wave-guiding layer 62 below the rib 64 within the oval-bordered area 22. This is also the place where the mode guided in the wave-guiding layer 62 has its maximum intensity. Adjustment of the fiber 1 to be coupled to the maximum coupling of the LED light 4 into the fiber 1 can accordingly be used to optimize the coupling between the fiber 1 and the waveguide 2.

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Abstract

Die Ankopplung einer Faser (1) zum Zuführen von Licht (10) zu einem integriert optischen Wellenleiter (2) an diesen Wellenleiter (2) ist problematisch. Es wird ein Verfahren und eine Anordnung zur Ankopplung einer solchen optischen Faser (1) an einen solch integriert optischen Wellenleiter (2) angegeben, mit dem bzw. der die Ankopplung dieser Faser wesentlich vereinfacht wird. Dazu wird an einer Stelle (22), an der ein im Wellenleiter (2) geführter Mode in einem freien Ende (21) des Wellenleiters lokalisiert ist, Licht (4) erzeugt, das von diesem freien Ende (21) abstrahlt. Das freie Ende des Wellenleiters und ein diesem freien Ende gegenüberliegendes Ende (11) der Faser (1) werden mit Hilfe eines gegenüber einem anderen Ende (12) der Faser (1) angeordneten optischen Detektors (5) derart aufeinander einjustiert, daß die Intensität des vom freien Ende des Wellenleiters abgestrahlten und durch die Faser auf den Detektor gelangenden Lichts maximal wird. Das vom freien Ende abstrahlende Licht wird vorzugsweise von einem integrierten und am freien Ende des Wellenleiters ausgebildeten optischen Sender (6) erzeugt. Anwendung auf Module für optische Nachrichten- und Datentechnik.

Description

Verfahren und Anordnung zur Ankopplung einer optischen Faser an einen integriert optischen Wellenleiter
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ankopplung einer optischen Faser an einen integriert opti¬ schen Wellenleiter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 6.
Ein schwieriges Problem bei der Herstellung von Modulen für optische Nachrichten- und Datentechnik ist die Ankopplung optischer Fasern, vorzugsweise Glasfasern, an die optischen Wellenleiter der integriert optischen Chips (IOCs) . Besondere Schwierigkeiten bereiten solche IOCs, die keine aktiven Komponenten, wie beispielsweise Laser und Detektoren, enthal¬ ten. Hierzu zählen z.B. Wellenlängen-Multiplexer, Verzweiger, Phasen- und Intensitätsmodulatoren und Raumschalter.
Passive IOCs benötigen die Ankopplung von mindestens zwei Fasern, einer Faser zum Zuführen von Licht zu einem Wellen¬ leiter des IOC und eine Faser zum Fortführen von Licht aus einem Wellenleiter des IOC. Der schwierigere Prozeß ist die Justierung der Faser zum Zuführen des Lichts. Hierzu wird bekanntermaßen ein Ende dieser Faser gegenüber einem freien Ende des betreffenden Wellenleiters des IOC angeordnet und gegenüber dem anderen Ende dieser Faser ein Justierlaser angebracht. Das eine Ende dieser Faser wird gegenüber dem freien Ende des Wellenleiters nach einem Suchalgorithmus bewegt und gleichzeitig wird eine Ausgangsseite des IOC mit einer speziellen Optik und einer Infrarotkamera beobachtet. Die Optimierung der Einkopplung des Lichts aus der Faser in den Wellenleiter auf dem IOC erfolgt durch Beurteilung des Kamerabildes. Diese Optimierung ist problematisch, denn da die Justierung im vorgefertigten Modul erfolgt, muß eine Beobachtungsoptik von extremer Brennweite verwendet werden. Hierunter leiden Auflösung und Empfindlichkeit, wodurch es wiederum schwierig wird, die optimale Ankopplung durch Beur¬ teilung des Kamerabildes festzulegen.
Die Justierung der Faser zum Fortführen des Lichts aus dem Wellenleiter des IOC ist deutlich einfacher, da das aus der Faser zum Zuführen des Lichts in den Wellenleiter des IOC eingekoppelte Licht als Justierhilfe verwendet werden kann. Die Faser zum Fortführen des Lichts wird mit einer Detektor- diode verbunden und gemäß einem Suchalgorithmus an der Aus- gangsseite des IOC verfahren. Justiert wird auf maximales Detektorsignal. Dieses Justierverfahren für die Faser zum Fortführen des Lichts ist genauer und wesentlich empfindli¬ cher als das für die Faser zum Zuführen des Lichts.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anord¬ nung zur Ankopplung einer optischen Faser an einen integriert optischen Wellenleiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 6 bereitzustellen, mit dem bzw. mit der die Ankopplung der Faser zum Zuführen von Licht zum integriert optischen Wellenleiter wesentlich vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 6 angegebenen Merkmale gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemä¬ ße Anordnung wird die Ankopplung der Faser zum Zuführen von Licht an den integriert optischen Wellenleiter genau so einfach, wie die Ankopplung der Faser zum Fortführen von
Licht an einen solchen Wellenleiter. Bei der erfindungsgemä¬ ßen Anordnung ist die Integration des optischen Senders, insbesondere in Form einer lichtemittierenden Diode bei Halbleiter-IOCs vorteilhafterweise meist ohne Schwierigkeit möglich, weil an die Qualität des Senders nur minimale Anfor¬ derungen gestellt werden. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens gehen aus den Ansprüchen 2 bis 5 und bevor¬ zugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung nach Anspruch 6 gehen aus den Ansprüchen 7 und 8 hervor.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines IOC mit einer Anzahl integriert optischer Wellen¬ leiter mit freien Enden, an die optische Fasern anzukoppeln sind und an denen erfindungsgemäße op¬ tische Sender in Form von lichtemittierenden Dioden ausgebildet sind, und
Figur 2 einen längs der Linie I - I in Figur 1 genommenen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße lichtemit¬ tierende Diode nach Figur 1.
Bei dem IOC nach Figur 1 ist auf der Oberfläche 30 eines
Substrats 1 aus beispielsweise Halbleitermaterial eine opti¬ sche Schaltung 31, die beispielsweise eine aus L. Stoll. G. Müller, M. Schienle, J. Eichinger, U. Wolff "4x4 optical matrix switch on InP with low switching current", AEÜ, Vol. 46 (1992) No. 2, 116-118 bekannte optische 4x4-Schaltmatrix ist, integriert, aus der mehrere streifenartige passive integriert optische Wellenleiter 2 in Richtung zu einer Substratkante 32 herausführen, an der jeder dieser Wellenlei¬ ter 2 ein freies Ende 21 zum Ankoppeln einer optischen Faser 21 derart aufweist, daß ein Ende 11 dieser optischen Faser 1 diesem freien Ende 21 des Wellenleiters 2 so gegenüberliegt, daß geführtes Licht 4, 10 zwischen der Faser 1 und dem Wel¬ lenleiter 2 überkoppeln kann.
Jeder streifenartige Wellenleiter 2 ist beispielsweise durch einen Rippenwellenleiter realisiert, bei dem über einer wellenleitenden Schicht im Substrat 3 eine streifenartige Rippe angeordnet ist, in deren Längsrichtung das Licht unter¬ halb der Rippe in der wellenleitenden Schicht geführt ist, und deren Breite die Breite des Wellenleiters 2 und die Stelle 22 festlegt, an welcher ein in der wellenleitenden Schicht des Wellenleiters 2 geführter Mode im freien Ende 21 dieses Wellenleiters 2 lokalisiert ist. Näheres zum Aufbau des Rippenwellenleiters ist in der späteren Beschreibung zur Figur 2 enthalten.
Erfindungsgemäß ist am freien Ende 21 jedes Wellenleiters 2 ein optischer Sender 6, der beispielsweise eine lichtemittie¬ rende Diode (LED) ist, auf der Oberfläche 30 des Substrats 3 integriert. Dieser Sender 6 ist so ausgebildet ist, daß er an der Stelle 22, an welcher der im Wellenleiter 2 geführte Mode des Wellenleiters 2 im freien Ende 21 dieses Wellenleiters 2 lokalisiert ist, Licht 4 erzeugt, das von diesem freien Ende 21 in Richtung vom Substrat 3 fort abstrahlt.
Der Sender 6 arbeitet somit als Kantenemitter, der Licht exakt an der Stelle erzeugt, an welcher der geführte Mode des Wellenleiters 2 lokalisiert ist. Vorzugsweise erzeugt der Sender 6 Licht 4 einer Wellenlänge, die kleiner oder gleich einer Wellenlänge des von der anzukoppelnden Faser 1 zuge¬ führten und in den Wellenleiter 2 einzukoppelnden Lichts 10 ist. Der Sender 6 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er beim Betrieb des IOC von dem von der Faser 1 zugeführten und in den Wellenleiter 2 eingekoppelten Licht 10 durchstrahlt wird, wobei die Verluste vernachlässigbar sind.
Zum Justieren der Faser 1 auf das freie Ende 21 des dieser
Faser 1 zugeordneten Wellenleiters 2 wird der Sender 6 einge¬ schaltet, so daß dieser das vom freien Ende 21 seines Wellen¬ leiters 2 abstrahlende Licht 4 erzeugt, und das freie Ende 21 des Wellenleiters 2 und ein diesem freien Ende 21 gegenüber- liegendes Ende 11 der Faser 1 werden mit Hilfe eines gegen¬ über einem anderen Ende 12 der Faser 1 angeordneten optischen Detektors 5 derart aufeinander einjustiert, daß die Intensi- tat des vom freien Ende 21 des Wellenleiters 2 abgestrahlten und durch die Faser 1 auf den Detektor 5 gelangenden Lichts 4 maximal wird. Bei dieser Justierung werden das freie Ende 21 des Wellenleiters 2 und das diesem freien Ende 21 gegen- überliegende Ende 11 der Faser 1 vorzugsweise mit Hilfe eines bestimmten Suchalgorithmus aufeinander einjustiert. Vorzugsweise wird das freie Ende 11 der Faser 1 gegenüber dem freien Ende 21 des Wellenleiters 2 verschoben.
Das Ende 11 der Faser 1 und das freie Ende 21 des Wellenlei¬ ters 2 sind aufeinander einjustiert, wenn ein Ausgangssignal des Detektors 5 maximal ist.
Zur Steigerung der Empfindlichkeit kann das vom Sender 6 erzeugte und durch das freie Ende 21 des Wellenleiters 2 abgestrahlte Licht 4 moduliert sein.
Wenn mehrere Fasern 1 und mehrere Wellenleiter 2 anzukoppeln sind, so wie es bei dem IOC nach Figur 1 der Fall ist oder der Fall sein kann, kann das von jedem freien Ende 21 eines Wellenleiters 2 abstrahlende Licht 4 von freiem Ende 21 zu freiem Ende 21 unterschiedlich moduliert werden, beispiels¬ weise durch unterschiedliche Modulation der Sender 6 an den freien Enden 21 der Wellenleiter 2. Dadurch ist es möglich, durch die Optimierung eines einzigen Korrelationssignals gleichzeitig alle Fasern 1 optimal auf die zugeordneten Wellenleiter 2 einzujustieren.
Wird zwischen einer Faser 1 und einem optischen Wellenleiter 2 eine Abbildungsoptik eingesetzt, so kann eine Nachjustie¬ rung des Fokus nötig werden, um die Dispersion dieser Optik auszugleichen.
Der in Figur 2 im Querschnitt dargestellte vorteilhafte optische Sender 6 ist eine monolithisch auf dem IOC nach
Figur 1 integrierte LED, die der Struktur der passiven Rip¬ penwellenleiter 2 der 4x4-Schaltmatrix 31 nach L. Stoll. G. Müller, M. Honsberg, M. Schienle, J. Eichinger, U. Wolff "4x4 optical atrix switch on InP with low switching currrent" AEÜ, Vol. 46 (1992) No. 2, 116-.118, angepaßt ist, und gleichzeitig der eines elektrisch steuerbaren Wellenleiters im Schaltbereich der Matrix entspricht. Die LED 6 nach Figur 6 entspricht dem passiven Wellenleiter 2 der Matrix 31, auf die zusätzlich ein elektrischer Kontakt aufgebracht ist.
Der passive Wellenleiter 2 nach Figur 2 ist ein Rippenwellen- leiter, der im wesentlichen aus einem auf der Oberfläche 30 des Substrats 3 integrierten planaren Schichtwellenleiter 60 und einer auf dem Schichtwellenleiter 60 aufgebrachten strei- fenförmigen Rippe 64 mit einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Längsachse besteht.
Der Schichtwellenleiter 60 besteht aus einer wellenleitenden Schicht 63 aus einem Material einer Brechzahl n-j_, die zwi¬ schen zwei Mantelschichten 62 und 63 aus jeweils einem Mate¬ rial mit einer zur Brechzahl n^ kleineren Brechzahl n2 bzw. n3 angeordnet ist, wobei n2 = n gelten kann.
Das Substrat 3 und die Schichten 61, 62 und 63 des Schicht- Wellenleiters 60 sowie die Rippe 64 bestehen aus Halbleiter¬ material, das derart dotiert ist, daß im Bereich des Wellen- leiters 2 ein pn- oder pin- oder pn- oder pin-Obergang vor¬ handen ist, so daß eine Diode gebildet ist.
Zur Kontaktierung der Diode ist auf der Unterseite 33 des Substrats 3 eine Kontaktschicht 34 und auf der Oberseite 640 der Rippe 64 zumindest eine Kontaktschicht 71 aufgebracht, die durch einen Kontakt 70 kontaktiert ist, an die eine elektrische Leitung zur elektrischen Energiezufuhr ange¬ schlossen werden kann.
Bei einem bevorzugten konkreten Ausführungsbeispiel der LED 6 nach Figur 2 besteht das Substrat 3 aus InP mit einer Dicke von 350 um und einer n-Dotierung von SxlO-^cm""^, die Schicht 60 aus InP mit einer Dicke von mehr als 2 um und einer n- Dotierung von lxlO-^cπT--, die wellenleitende Schicht 62 aus GalnAsP mit einer Gap-Wellenlänge von 1,3 um, einer Dicke von 0,4 um und einer n-Dotierung von 5x10-^-7cm"3, die Schicht 63 aus undotiertem GalnAsP mit einer Gap-Wellenlänge von 1,05 um und einer Dicke von 0,2/0,4 um, die Rippe 64 aus InP mit einer Dicke von 1,2 um und einer p-Dotierung von 5x10-^-7cm"3, und die Kontaktschicht 71 aus GalnAs mit einer Dicke von 0,1 μm und einer p-Dotierung von mehr als 2xlθl8cm-3#
Der n-Kontakt 34 auf der Unterseite 33 des Substrats 3 be¬ steht aus einer Schicht aus Au/AuSn/Ti/Pt/Au. Auf der p- dotierten Kontaktschicht 71 ist eine p-Kontaktschicht aus Ti/Pt mit einer Dicke von 0,015/0,05 μm aufgebracht. Der Kontakt 70 besteht aus einer Schicht aus Ti/Au mit einer Dicke von 0,015/0,5 μm. Zur elektrischen Isolierung des Kontakts 70 von der Oberfläche, der Rippe 64 und der Schicht 63 ist auf diese Oberfläche eine Oxidschicht 80 aus Siθ2 und einer Dicke von 0,3 μm aufgebracht.
Aufgrund der Gleichheit der Struktur der LED 6 nach Figur 2 mit der Wellenleiterstruktur der Schaltmatrix 31 wird die LED 2 von dem durch die Faser 1 zugeführten Licht der Wellenlänge λ = 1,55 μm ohne Zusatzverluste durchstrahlt. Zur Justierung werden durch Vorwärtspolung der LED 2 Ladungsträger in die wellenleitende Schicht 62 injiziert und damit die LED 2 zum Leuchten'angeregt, wobei das Licht 4 der Wellenlänge λ = 1,3 μm abgestrahlt wird. Die stärkste Lichtemission erfolgt in der wellenleitenden Schicht 62 unterhalb der Rippe 64 inner- halb des oval umrandeten Bereichs 22. Dies ist gleichzeitig der Ort, an dem der in der wellenleitenden Schicht 62 geführ¬ te Mode sein Intensitätsmaximum hat. Eine Justierung der anzukoppelnden Faser 1 auf maximale Einkopplung des LED- Lichts 4 in die Faser 1 kann demnach zur Optimierung der Kopplung zwischen Faser 1 und Wellenleiter 2 benutzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ankopplung einer optischen Faser (1) an ein freies Ende (21) eines auf einem Substrat (3) integrierten vorzugsweise passiven optischen Wellenleiters (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an einer Stelle (22), an der ein im Wellenleiter (2) geführter Mode in dem freien Ende (21) des Wellenleiters (2) lokalisiert ist, Licht (4) erzeugt wird, das von die- sem freien Ende (21) abstrahlt, und daß das freie Ende (21) des Wellenleiters (2) und ein diesem freien Ende (21) gegenüberliegendes Ende (11) der Faser (1) mit Hilfe eines gegenüber einem anderen Ende (12) der Faser (1) angeordneten optischen Detektors (5) derart aufeinander einjustiert werden, daß die Intensität des vom freien Ende (21) des Wellenleiters (2) abgestrahl¬ ten und durch die Faser (1) auf den Detektor (5) gelangen¬ den Lichts (4) maximal wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das freie Ende (21) des Wellenleiters (2) und das diesem freien Ende (21) gegenüberliegende Ende (11) der Faser (1) mit Hilfe eines bestimmten Suchalgorithmus aufeinander einju- stiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das vom freien Ende (21) des Wellenleiters (2) abstrah- lende Licht (4) moduliert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 'zur Ankopplung mehrerer optischer Fasern (1) an freie Enden (21) mehrerer auf dem Substrat (3) integrierter, vorzugsweise passiver optischer Wellenleiter (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - daß an jeder Stelle, an der im freien Ende (21) jedes
Wellenleiters (2) ein in diesem Wellenleiter (2) geführter Mode lokalisiert ist, Licht (4) erzeugt wird, das von die¬ sem freien Ende (21) abstrahlt, und - daß jedes freie Ende (.21) eines Wellenleiters (2) und ein diesem freien Ende (21) gegenüberliegendes Ende (11) einer diesem freien Ende (21) zugeordneten Faser (1) mit Hilfe eines gegenüber einem anderen Ende (12) dieser zugeordneten Faser (1) angeordneten optischen Detektors (5) derart auf- einander einj.ustiert werden, daß die Intensität des vom freien Ende (21) jedes Wellenleiters (2) abgestrahlten und durch die zugeordnete Faser (1) auf den Detektor (5) gelan¬ genden Licht (4) jeweils maximal wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das von jedem freien Ende (21) eines Wellenleiters (2) abstrahlende Licht (4) von freiem Ende (21) zu freiem Ende (21) unterschiedlich moduliert wird, und daß die freien Enden (21) des Wellenleiters (2) und die diesen freien Enden (21) gegenüberliegenden Enden (11) der Fasern (1) durch Optimierung eines einzigen Korrelationsεignals gleichzeitig einjustiert werden.
6. Anordnung zur Ankopplung zumindest einer optischen Faser
(1) an zumindest einen auf einem Substrat (3) integrierten, ein freies Ende (21) aufweisenden, vorzugsweise passiven optischen Wellenleiter (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen auf dem Substrat (3) integrierten und am freien Ende (21) des Wellenleiters (2) ausgebildeten optischen Sender (6), der an einer Stelle (22), an welcher ein im Wellenleiter
(2) geführter Mode des Wellenleiters (2) im freien Ende (21) dieses Wellenleiters (2) lokalisiert ist, Licht (4) erzeugt, das vom freien Ende (21) des Wellenleiters (2) abstrahlt.
7. Anordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der optische Sender (6) für aus der Faser (1) in den Wellenleiter (2) einzukoppelndes Licht (10) transparent ist, und daß das vom Sender (6) erzeugte Licht (4) eine Wellen¬ länge aufweist, die kleiner oder gleich einer Wellenlänge des von der anzukoppelnden Faser (1) zugeführten und in den Wellenleiter (2) einzukoppelnden Lichts (10) ist.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der optische Sender (6) aus einer lichtemittierenden
Diode besteht.
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