DE3881138T2 - Optisches schaltelement aus zwei parallelen lichtleitern und aus solchen elementen zusammengesetzte schaltmatrix. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Schaltelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Außerdem betrifft die Erfindung eine optische Schaltmatrix aus n x m derartigen Schaltelementen.
• Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Schaltelements und der Matrix.
• Die Erfindung ist anwendbar bei der Durchschaltung von in Lichtleitfasern transportierten Lichtsignalen, beispielsweise in der Nachrichtentechnik, in der die Umschaltung zwischen zahlreichen Lichtleitfasern möglich sein soll, um zu verhindern, daß die von den Fasern übertragenen Lichtsignale für die Umschaltung zwischen den verschiedenen Teilnehmern in elektrische Signale umgewandelt werden müssen.
• Ein optisches Element, das für eine Schaltmatrix geeignet ist, wurde in dem Aufsatz "Double heterostructure GaAs-AlxGa1-xAs rib waveguide directional coupler switch" von J. Brandon, A. Carenco und anderen, veröffentlicht in "Second European Conference on Integrated Optics" 17. und 18. Oktober 1983, Florenz, Italien, beschrieben.
• Diese Druckschrift zeigt ein Schaltelement bestehend aus zwei Lichtleitern, die je von einem Band aus Galliumarsenid (GaAs) gebildet werden. Diese Bänder verlaufen parallel und sind Seite an Seite auf der Oberfläche einer Gallium- und Aluminiumarsenidschicht (GaAlAs) ausgebildet, die als Einschließungsschicht für das in den Lichtleitern geführte Licht gegenüber dem ebenen Substrat aus Galliumarsenid (GaAs) dient. Eine weitere Schicht aus Gallium- und Aluminiumarsenid (GaAlAs) bedeckt jedes der die Lichtleiter bildenden Bänder. Andererseits sind diese Bänder auf dem Substrat reliefartig durch Abätzen einer Anfangsschicht ausgebildet. Schottky-Elektroden werden schließlich auf der Oberfläche jedes dieser Leiter hergestellt, während die Rückseite des Substrats mit einer einen ohm'schen Kontakt bildenden Schicht versehen ist.
• Die Lichtleiter befördern je eine Monomodewelle. Aufgrund des geringen seitlichen Abstands zwischen den Lichtleitern kann durch Anlegen einer Vorspannung an den einen oder den anderen Lichtleiter die Kopplung der beiden Monomodelichtleiter verändert werden, was die gewünschte Durchschaltung bewirkt.
• Die Koppellänge, d.h. die Länge, die notwendig ist, damit das Licht von einem Lichtleiter in den anderen übergeht, hängt aber einerseits von dem Koppelabstand, d.h. dem seitlichen Abstand zwischen den Lichtleitern, und andererseits von der Struktur der Lichtleiter ab. Die aus dem erwähnten Artikel bekannte Struktur der Lichtleiter ist vom Typ "äußeres Band". Die Kopplung zwischen zwei derartigen Lichtleitern ist aber schwach und damit wird die Koppellänge groß, typisch zwischen 5 und 8 mm.
• Derartige Längen sind viel zu groß für eine Realisierung einer integrierten Schaltmatrix. Eine Matrix enthält nämlich eine Anzahl n von derartigen Koppelelementen, die in Kaskade in Längsrichtung der Lichtleiter angeordnet sind, was zu für die Integration unbrauchbaren großen Oberflächen führt.
• Andererseits ist es für die Herstellung einer solchen Schaltmatrix notwendig, den optischen Pfad einer der Wellen periodisch abzulenken. Dies kann dadurch geschehen, daß einer der Lichtleiter eines Elements mit einem der Lichtleiter eines anderen Elements über einen gekrümmten Lichtleiterbereich verbunden ist, wie dies im Aufsatz "New directional coupler for integrated optics" von F. Auracher und H.H. Witte gezeigt wird, der im Journal of Applied Physics Vol. 45 No 11, November 1974, Seiten 4997 bis 4999 veröffentlicht wurde. Aber für die Erzielung geringer Verluste muß der gekrümmte Lichtleiter einen großen Krümmungsradius besitzen, typisch etwa 10 mm, um die Verluste unter 1 dB bei einem Richtungswechsel von 90º zu halten. Die von der Matrix besetzte Fläche wird dementsprechend größer und weniger für die Integration geeignet.
• Die letztgenannte Druckschrift schlägt zur Behebung gewisser Nachteile eines solchen Schaltelements vor, die Lichtleiter mit Hilfe von überlagerten Schichten herzustellen. In der Praxis erweist sich jedoch, daß die für die Ausrichtung eines Lichtleiters zu einem anderen erforderlichen Masken mit einer so großen Genauigkeit hergestellt werden müssen, daß der Herstellungswirkungsgrad für eine rentable Anwendung auf integrierte Kreise zu stark absinkt. Diese Druckschrift zeigt auch eine Struktur, in der zwei Lichtleiter nebeneinander in einem ausreichend großen Abstand liegen, um eine spontane Kopplung zu vermeiden. Sie sind mit einer Schicht bedeckt, um einen dritten Lichtleiter zu bilden, der rittlings auf den beiden ersten sitzt und gegen diese durch eine dielektrische Schicht getrennt ist. Diese Druckschrift zeigt, daß unter diesen Bedingungen die Kopplung verbessert ist. Aber abgesehen von dem oben erwähnten Nachteil aufgrund der Fluchtung der übereinanderliegenden Lichtleiter wird das Problem noch komplizierter durch die Tatsache, daß diese Struktur drei Lichtleiter erfordert. Außerdem werden keine anderen Anordnungen als ein diskretes Element offenbart, noch gezeigt, wie eine vollständige Matrix hergestellt werden kann. Dem Fachmann bezüglich des Entwurfs von Schaltkreisen ist aber bekannt, wie schwierig es ist, von der Herstellung eines diskreten Elements zu einem komplexen Schaltkreis zu gelangen.
• Aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 209 190 ist ein optisches Schaltelement bekannt, mit einem Substrat aus Halbleitermaterial, einem Hauptlichtleiter, einem ersten Sekundärlichtleiter parallel zum Hauptlichtleiter und in einem geringen Abstand davon, so daß die beiden eine erste von einem ersten Elektrodensystem steuerbare Koppelvorrichtung bilden, mit einem Spiegel, der in einem Winkel von 45º bezüglich des ersten Sekundärlichtleiters angeordnet ist, mit einem zweiten Sekundärlichtleiter, der mit dem ersten Sekundärlichtleiter einen Winkel von 90º einschließt und so mit diesem verbunden ist, daß er das vom Spiegel reflektierte Licht empfängt, mit einem Hauptquerlichtleiter, der senkrecht zum Hauptlichtleiter und in geringem Abstand vom zweiten Sekundärlichtleiter angeordnet ist, so daß er mit letzterem eine zweite von einem zweiten Elektrodensystem steuerbare Koppelvorrichtung bildet.
• Die Druckschrift GB-A-2 053 555 beschreibt im übrigen eine Schaltmatrix mit Zeilen und Spalten und mit Schaltelementen, die Hauptlichtleiter, Querhauptlichtleiter und gekrümmte Sekundärlichtleiter enthält, die mit den Hauptlichtleitern gekoppelt sind, um das Licht von den einen zu den anderen übertreten zu lassen.
• Aber die in der Druckschrift EP-A-0 209 190 beschriebene Struktur wird von zwei übereinanderliegenden Lichtleitern gebildet und sollte unbedingt vermieden werden aus den oben angegebenen Gründen; andererseits erfordert die Herstellung eines Spiegels auf dem oberen Lichtleiter mit Hilfe eines Ätzvorgangs sehr empfindliche Maskierschritte, um zu verhindern, daß der untere Lichtleiter angeätzt wird. Dadurch wird die Herstellung verhältnismäßig schwierig und der Herstellungswirkungsgrad einer solchen Vorrichtung niedrig.
• In dem in Betracht gezogenen Anwendungsfeld der Nachrichtentechnik werden Forderungen nach immer leistungsfähigeren, immer kleineren und immer billigeren elektro-optischen Kreisen gestellt, d.h. nach einer einfachen Herstellung mit hohem Wirkungsgrad.
• Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme mit Hilfe eines Schaltelements, wie es im Anspruch 1 definiert ist.
• Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung mit Hilfe der beiliegenden Figuren näher erläutert.
• Figur 1 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Schaltelement in Perspektive.
• Figur 2 zeigt schematisch von oben eine Schaltmatrix aus 4 x 4 erfindungsgemäßen Schaltelementen.
• Die Figuren 3a bis 3l zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltelements.
• Die Figuren 4a bis 4f zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer Variante eines erfindungsgemäßen Schaltelements.
• Die Figuren 5a und 5b zeigen ein Verfahren zur Herstellung von an die Ausgänge der Lichtleiter der erfindungsgemäßen Schaltmatrix angeschlossenen Fotodetektoren.
• Die Figuren 6a und 6b zeigen den Verlauf des Lichts in einem erfindungsgemäßen Schaltelement.
• Wie Figur 1 zeigt, enthält das erfindungsgemäße Schaltelement auf einem ausgerichteten monokristallinen Substrat 1 eines niedrigen Brechungsindex no zwei Bänder aus Halbleitermaterial G&sub2;&sub1; und H&sub2;&sub1; mit einem Brechungsindex n&sub1; > no.
• Diese Bänder besitzen in Figur 1 einen Rechteckquerschnitt. Sie sind geradlinig und besitzen einen gegenseitigen Abstand d, auch Koppelabstand genannt. Sie verlaufen über eine Strecke D parallel zu ihrer optischen Achse, die Koppellänge genannt wird.
• Diese Bänder sind in eine Schicht 2 eines niedrigen Brechungsindex n&sub2; < n&sub1; eingebettet, so daß sich eine Planarstruktur ergibt.
• Der Lichtleiter G&sub2;&sub1; erstreckt sich über die ganze Abmessung des in Figur 1 gezeigten Schaltelements und mündet in den Lichtleiter G&sub2;&sub2;. Er kreuzt in einem Punkt 21 im rechten Winkel einen Lichtleiter G'&sub2;&sub1; der gleichen Struktur wie die Lichtleiter G&sub2;&sub1; und H&sub2;&sub1;.
• Der Lichtleiter H&sub2;&sub1; ist dagegen mit einem Spiegel M&sub2;&sub1; versehen, dessen Spiegelfläche senkrecht zur Substratebene 1 verläuft und mit der optischen Achse dieses Lichtleiters H&sub2;&sub1; einen Winkel von 45º einschließt. Dieser Spiegel reflektiert die vom Lichtleiter H&sub2;&sub1; kommende Welle zum Lichtleiter H'&sub2;&sub1;, der die gleiche Struktur besitzt und senkrecht hierzu angeordnet ist.
• Die Lichtleiter H'&sub2;&sub1; und G'&sub2;&sub1; verlaufen zueinander parallel und besitzen den Koppelabstand d sowie die Koppellänge D wie oben definiert.
• Die Planarschicht 2 besitzt ein Fenster Q&sub2;&sub1;, das die Zone 2 im Schnittpunkt der Lichtleiter G&sub2;&sub1; und G'&sub2;&sub1; sowie den Bereich des Spiegels M&sub2;&sub1; freilegt, der auf den Lichtleiter H&sub2;&sub1; aufgesetzt ist.
• Die Abmessungen des Fensters Q&sub2;&sub1; sind klein im Vergleich zur Koppellänge D, was aus der Figur 12 nicht klar hervorgeht, da es sich hier um eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Struktur und nicht um eine maßstabsgenaue Darstellung handelt.
• Das erfindungsgemäße Schaltelement enthält weiter ein erstes System von vier Elektroden, deren Positionen oberhalb der Lichtleiter G&sub2;&sub1; und H&sub2;&sub1; mit E&sub2;&sub1; bezeichnet sind. Dieses System wird von zwei oberhalb des Lichtleiters G&sub2;&sub1; parallel zu dessen Achse liegenden und einen zur Verhinderung von Kurzschlüssen ausreichenden Abstand besitzenden Elektrodenbereichen und zwei gleichartigen Elektrodenbereichen oberhalb des Lichtleiters H&sub2;&sub1; gebildet. Diese Elektroden sind auf der Oberfläche der Planarschicht 2 ausgebildet, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung wird später im einzelnen beschrieben werden.
• Es sei bemerkt, daß diese Elektroden durch Anlegen von Potentialen oder auch Strömen betrieben werden können. Man kann so das Signal entweder durch Erzeugung eines elektrischen Felds modulieren, das zu einem elektro-optischen Effekt oder einer Verarmung an Ladungsträgern führt, oder durch Injektion von Ladungsträgern.
• Das erfindungsgemäße Schaltelement enthält schließlich noch ein zweites System von vier Elektroden, das dem ersten System gleicht und oberhalb der Lichtleiter G'&sub2;&sub1; und H'&sub2;&sub1; ausgebildet ist, wobei die Lage durch das Bezugszeichen E'&sub2;&sub1; angegeben ist.
• Eine Schaltmatrix aus 4 x 4 solcher Elemente ist schematisch von oben in Figur 2 gezeigt. Diese Matrix ergibt sich, indem man in Kaskade auf einem Substrat 1 4 x 4 Strukturen gemäß Figur 1 anordnet.
• Diese Matrix kann folgendermaßen betrieben werden (siehe Figuren 6a und 6b): Ein Lichtsignal &phi; wird beispielsweise am Eingang IN1 der Matrix in den Lichtleiter G&sub1;&sub1; eingespeist. Aufgrund der Wirkung eines Potentials oder eines geeigneten Stroms auf das Elektrodensystem E&sub1;&sub1; kann der Lichtstrahl
• - entweder im Lichtleiter G&sub1;&sub1; gehalten werden, ohne durch spontane Kopplung aufgrund des Koppelabstands d (siehe Figur 6a) in den Lichtleiter H&sub1;&sub1; überzugehen,
• - oder ganz in den Lichtleiter H&sub1;&sub1; übergehen (siehe Figur 6b).
• In diesem letzteren Fall wird der Lichtstrahl im Lichtleiter H'&sub1;&sub1; an dem Spiegel M&sub1;&sub1; reflektiert, und ein geeignetes Potential oder ein geeigneter Strom wird an das Elektrodensystem E'&sub1;&sub1; angelegt, um den Lichtstrahl vom Lichtleiter H'&sub1;&sub1; in den Lichtleiter G'&sub1;&sub1; übergehen zu lassen. Diese Lichtleiter Gii und G'ii werden Hauptlichtleiter genannt. Der Hauptlichtleiter G'&sub1;&sub1;, der durch die Lichtleiter G'&sub2;&sub1;, ... G'&sub4;&sub1; verlängert wird, führt den Lichtstrahl, der dann am Ausgang O&sub1; abgenommen werden kann (siehe Figur 2).
• Wenn dagegen der Strahl in dem Hauptlichtleiter G&sub1;&sub1; gehalten wurde, kann er dann entweder zum direkten Ausgang I'&sub1; oder zu einem der Querausgänge O&sub2;, ... O&sub4; geleitet werden, in dem Potentiale an die Elektroden E&sub1;&sub2;, ... E&sub1;&sub4; angelegt werden.
• Eine Schaltmatrix kann aus n x n erfindungsgemäßen Elementen aufgebaut sein. Sie enthält also n Eingänge IN&sub1;, .. IN&sub4;, ... INn, derart, daß ein an einen der Eingänge angelegtes Lichtsignal, beispielsweise den Eingang INi, entweder an einen der Hauptausgänge in Querrichtung O&sub1;, ... O&sub4;, ... On umgeschaltet werden oder zum Ausgang des direkten Hauptlichtleiters I'i geleitet wird. Eine solche Matrix kann auch 1 x n erfindungsgemäße Elemente oder auch n x m solcher Elemente gemäß der in Betracht gezogenen Anwendung enthalten.
• Die Struktur des erfindungsgemäßen Schaltelements läßt sich durch ein besonders günstiges Herstellungsverfahren erzeugen.
• Erfindungsgemäß enthält dieses Verfahren mindestens die folgenden in den verschiedenen Figuren 3 gezeigten Verfahrensschritte:
• a/ Bildung eines monokristallinen Halbleitersubstrats 1, das eine gemäß einer kristallographischen Ebene ausgerichtete ebene Fläche besitzt und aus einem binären Material AIIIBV gebildet ist, das für eine gegebene Nutzwellenlänge &lambda; der Vorrichtung einen niedrigen Brechungsindex n&sub0; sowie eine Leitfähigkeit vom Typ n&spplus; besitzt, um die elektrische Aktivierung der Vorrichtung zu erlauben (siehe Figur 3a).
• b/ Ausbildung einer ebenen epitaxialen Schicht 3 auf der Oberfläche des Substrats 1 zur Bildung der Lichtleiter aus einem beispielsweise quaternären Material (AIIIXIII, BVYV) mit einem Brechungsindex n&sub1; > n&sub0; bei der Wellenlänge &lambda; und mit einer Leitfähigkeit vom Typ n (siehe Figur 3b).
• c/ Abätzen der quaternären Schicht 3, beispielsweise nach der reaktiven Ionenätzmethode (RIE), bis das Substrat 1 auf eine Tiefe von e" abgeätzt wird, die 0,5 um nicht überschreitet und beispielsweise 0,1 bis 0,5 um beträgt (siehe Figur 3c). Dieses Ätzen erfolgt mit Hilfe einer Maske MK&sub1;, die in Figur 3d von oben gezeigt ist und nach dem Ätzen auf dem Substrat reliefartig vorstehen läßt:
• - die Bänder, die die direkten Hauptlichtleiter Gii und die querliegenden Hauptlichtleiter G'ii,
• - die Bänder, welche die Sekundärlichtleiter Hii und H'ii bilden. Außerdem ergeben sich dabei die Spiegel Mii.
• Die Ätzmethode RIE hat den Vorteil, Ätzflanken senkrecht zur Ebene der zu ätzenden Oberfläche zu bilden (siehe Figur 3c), was für die Herstellung der Spiegel Mii besonders wichtig ist.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Lichtleiter und die Spiegel in einem einzigen Herstellungsschritt und mit einer einzigen Maske durch eine Technologie gebildet, die selbstfluchtend genannt wird. Die relativen Brechungsindices des Substrats und der Lichtleiter werden so gewählt, daß das Licht in den Lichtleitern eingeschlossen wird. Aber besonders die Zusammensetzung der quaternären und binären Schichten ergibt die Lichtführung.
• d/ Herstellung einer Schicht 2 aus einem binären Material (AIII, BV) mit niedrigem Brechungsindex n&sub2; < n&sub1; und einer Leitfähigkeit des Typs n (siehe Figur 3d), und zwar durch epitaxiales Wachstum.
• Aufgabe dieses Verfahrensschritts ist es, eine ebene Vorrichtung zu erhalten. Das epitaxiale Wachstum erfolgt zu diesem Zweck entweder in der Dampfphase oder in flüssiger Phase, aber unter solchen Wachstumsbedingungen, daß an der Oberfläche der Lichtleiter die Schicht eben wird. Die Dicke der Planarschicht 2 oberhalb der Lichtleiter beträgt e'.
• Es wurde oben dargelegt, daß die Vorrichtung gemäß dem Aufsatz von A. Carenco, bei der die Bänder außen liegen, einen schwachen Koppelkoeffizient besaß und damit eine große Koppellänge erforderte.
• Erfindungsgemäß sind dagegen die Lichtleiter in die Planarschicht 2 eines geringfügig unterschiedlichen Brechungsindex eingebettet. Unter diesen Bedingungen ist der Koppelkoeffizient etwa viermal größer als der Koppelkoeffizient, der in der bekannten Vorrichtung erreicht wird. Die Koppellänge D ist dadurch deutlich verringert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist miniaturisiert und ihre Abmessungen eignen sich für eine integrierte Vorrichtung.
• Außerdem befinden sich die verwendeten Materialien AIII, BV und die verwendeten Techniken des epitaxialen Wachstums und des RIE-Ätzens in vollkommener Synergie mit der Herstellung von integrierten Schaltkreisen, die der erfindungsgemäßen elektro-optischen Vorrichtung zugeordnet sind.
• Es ist außerdem bemerkenswert, daß während des epitaxialen Wachstums der Planarschicht 2 angenähert quadratische Zonen Qii, die den Überschneidungszonen der Hauptlichtleiter Gii, G'ii und den Zonen der Spiegel Mii entsprechen, durch eine Maske MK&sub2; abgedeckt werden, um sie vor der Schicht 2 zu bewahren.
• Die Spiegel Mii können nämlich nur dann vollständig reflektieren, wenn die Umgebung des Lichtleiters in Höhe dieser Spiegel Luft ist, was sich durch die Öffnungen Qii in der Schicht 2 ergibt (Figur 3e zeigt die Lichtleiter im Schnitt und Figur 3f die Maske MK&sub2; von oben).
• Vorzugsweise wählt man für die Dicke e der Lichtleiter etwa einen Wert von 1 um und für die Breite w etwa 2 um (siehe Figur 3e). Der Abstand d zwischen den beiden Lichtleitern ist etwa 1,5 um und die Planarschicht 2 hat eine Dicke e' oberhalb der Lichtleiter von etwa 1 um.
• Es sei bemerkt, daß die Planarschicht 2 einen weiteren Vorteil mit sich bringt, der darin besteht, daß die Verluste in den Lichtleitern verringert werden. Da die Längswände und die Wände oberhalb der Lichtleiter durch Ätzen erhalten wurden, können sie rauh sein, was große Verluste durch Diffusion ergeben würde, wenn das umgebende Medium Luft wäre.
• Da aber die Lichtleiter in ein Medium mit einem Brechungsindex n&sub2; eingebettet sind, der dem Brechungsindex n&sub1; der Lichtleiter nahekommt, sind diese Verluste umso geringer, je kleiner die Differenz n&sub1; - n&sub2; ist. Diese Wirkung unterscheidet sich von der der Einschließung, die die Führung in dem Medium mit dem Index n&sub1; bewirkt, wobei schon ein kleiner Brechungsindexunterschied n&sub1;-n&sub2; ausreicht, um die Lichtführung zu gewährleisten. Andererseits ist auch ein geringer Brechungsindex notwendig, um den Monomode-Betrieb zu gewährleisten.
• Natürlich gibt es aber Verluste in den Lichtleitern in Höhe der Öffnungen Qii in der Schicht 2. Diese Öffnungen haben aber kleine Abmessungen, vorzugsweise D' x D' = 10 um x 10 um maximal, um diese Verluste zu begrenzen. Andererseits kann man zur Verringerung der Verluste die Breite n der Lichtleiter Hii und H'ii in dem Bereich der Öffnungen Qii mit Hilfe von Absätzen 14 und 15 vergrößern, wie dies beispielsweise in Figur 4f gezeigt ist. Die Welle A, die in dem eingebettenen Lichtleiter geführt wird, hat nämlich die in Figur 3j gezeigte Form, während die Welle A, die in einem von Luft umgebenen Lichtleiter geführt wird, die Form gemaß Figur 3k besitzt. Daher verringert die Verbreiterung des Lichtleiters mit Hilfe der Absätze 14 und 15 die Verluste, wie im Schnitt in Figur 31 gezeigt.
• Schließlich bietet die Planarschicht 2 noch den Vorteil, eine größere Oberfläche zu besitzen, was besonders geeignet ist für die Herstellung der Elektroden oberhalb der Lichtleiter.
• e/ Herstellung von Zonen 4 eines Leitfähigkeitstyps p&spplus; in der Planarschicht 2 oberhalb der Lichtleiter, beispielsweise durch Ionenimplantation (siehe Figur 3a), um die Elektrodensysteme Eii und E'ii zu bilden. Man bildet so (siehe Figur 3g) zwei Zonen F&sub1; und F&sub2; oberhalb der Lichtleiter Gii und zwei Zonen F&sub3; und F&sub4; oberhalb der Lichtleiter Hii. Die Ionenimplantation erfolgt in einem einzigen Verfahrensschritt durch die Öffnungen einer Maske MK&sub3;, wie sie beispielsweise in Figur 3g gezeigt ist. Die Zonen der Leitfähigkeit p&spplus; können auch durch Ionendiffusion hergestellt werden. Die Koppellänge D ist nur wenig kürzer als 1 mm, während die Abmessung D' der Öffnung Qii etwa 10 um beträgt, wie oben angegeben.
• f/ Herstellung einer Metallschicht 5 auf der Oberfläche der Zonen 4 des Leitfähigkeitstyps p&spplus; mittels einer beliebigen bekannten Technik zur Herstellung eines ohm'schen Kontakts und zur Fortsetzung der Ausbildung der Elektrodensysteme Eii und E'ii, beispielsweise mit Hilfe einer Mehrfachschicht aus Titan- Platin und Gold (Ti-Pt-Au) (siehe Figur 3i).
• Die Anbringung der Maske MK&sub3; bietet aus zwei Gründen keine Definitionsprobleme. Der erste Grund liegt darin, daß die Struktur planar ist. Die photolithographischen Verfahren lassen sich somit leicht anwenden. Der zweite Grund liegt darin, daß sich die Maske MK&sub3;, obwohl die Lichtleiter bei ihrem Anbringen nicht sichtbar sind, zentriert und mit ihren Öffnungen ausgerichtet werden kann, indem man sich der Lage der Öffnungen Qii als Bezugsmarken bedient. Dies bildet einen zusätzlichen Vorteil, der auf der Struktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht.
• Es ist bemerkenswert, daß die RIE-Ätzung in dem Verfahrensschritt c/, die bis auf das Substrat durchgreift und eine geringe Abätzung dieses Substrats bis zu einer Tiefe e" ergibt, Vorteile für die erfindungsgemäße Vorrichtung bringt. Erstens ist es einfacher, leicht das Substrat anzuätzen, als das Ätzen genau in Höhe der Oberseite des Substrats zu beenden. Dieses Vorgehen ist also technologisch einfacher. Außerdem erhöht man durch dieses leichte Anätzen des Substrats die Wechselwirkung zwischen dem elektrischen Feld und dem optischen Feld, um den elektro-optischen Effekt in der erfindungsgemäßen Vorrichtung so groß wie möglich zu machen. Die Lichtleiter sind somit besser isoliert, wie dies Figur 3i im Schnitt zeigt, in der die elektrischen Feldlinien eingezeichnet sind.
• In einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Leitfähigkeit des Substrats nicht mehr vom Typ n&spplus;. Das Substrat ist halbisolierend. Diese Variante bietet Vorteile, wenn man der Schaltmatrix integrierte elektronische Schaltkreise wie z.B. Detektoren, Verstärker usw. mit Dioden oder Feldeffekttransistoren zuordnen will und diese auf demselben Substrat herstellen will.
• In diesem Fall werden die Verfahrensschritte a/, b/ und c/ des obigen Verfahrens durch die anhand von Figur 4 gezeigte Folge von Verfahrensschritten ersetzt:
• a'/ Bildung eines monokristallinen Substrats 10, das eine gemäß einer kristallographischen Ebene ausgerichtete ebene Seite besitzt und aus einem binären Material AIIIBV besteht, das einen niedrigen Brechungsindex n'&sub0; für eine Wellenlänge &lambda; besitzt und halbisolierend ist (Figur 4a).
• b'&sub1;/ Ausbildung einer ebenen Epitaxialschicht 1' aus dem Material AIIIBV mit der Leitfähigkeit n&spplus; auf der Oberfläche des Substrats 10. Die Dicke dieser Schicht liegt vorzugsweise bei 0,5 um. Der Brechungsindex n'&sub0; dieser Schicht soll gering sein, etwa gleich n&sub0; für die Wellenlänge &lambda; (siehe Figur 4b).
• b'/ Ausbildung einer epitaxialen ebenen Schicht 3 einer Dicke von ungefähr 0,5 bis 1 um aus einem beispielsweise quaternären Material (AIIIXIIIBV, YV) mit einem Brechungsindex n&sub1; der größer als n&sub0; oder n'&sub0; bei der Wellenlänge &lambda; ist und mit einem Leitfähigkeitstyp n&supmin; auf der Oberfläche der Schicht 1' (siehe Figur 4c).
• c'/ Ätzen der Schichten 3 und 1', beispielsweise durch reaktives Ionenätzen RIE, bis das Substrat 10 über eine Tiefe e" von höchstens 0,5 um angeätzt wird (siehe Figur 4d). Dieses Ätzen erfolgt mit einer Maske MK'&sub1;. Diese Maske begrenzt die Lichtleiter, wie dies in Figur 3c zu sehen ist, und wird für ein Ätzen der Schicht 3 und einen Teil der darunterliegenden Schicht 1' verwendet, aber schützt gewisse Bereiche der Schichten 1' und 3, um "Brücken" zu bilden, d.h. Anschlüsse in der Schicht 1' der Leitfähigkeit n&spplus;, um alle Lichtleiter elektrisch miteinander zu verbinden.
• Auf dieser Schicht der Leitfähigkeit n&spplus; werden dann nämlich der Massekontakt M, bzw. die Massekontakte ausgebildet und es ist günstig, falls man eine zu große Zahl von Massekontakten vermeiden möchte, die Teile der Schicht n&spplus; unter den Lichtleitern einfach miteinander zu verbinden (siehe Figur 4e, die einen Schnitt entlang der Achse I-I in Figur 4f zeigt, wobei letztere die Vorrichtung von oben zeigt). Die Herstellung der elektrischen Anschlußbrücken von einem Lichtleiter zum anderen ist nicht kritisch, und diese Brücken können an beliebiger Stelle in der Vorrichtung liegen, vorausgesetzt, daß kein Lichtleiter oder Lichtleiterabschnitt isoliert bleibt. Andererseits weiß man, daß diese Brücken die Fortpflanzung der Lichtwelle in den Lichtleitern nicht beeinträchtigen, wenn ihre Querabmessung klein ist und beispielsweise der Breite w eines Lichtleiters entspricht.
• Die beiden Verfahren, die zu den beiden Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung führen, werden durch folgende Verfahrensschritte fortgesetzt:
• g/ Herstellung von Elektroden für die Massekontakte M auf der Oberfläche der Schicht 1 oder 1' des Leitfähigkeitstyps n&spplus; (siehe Figur 3i). Hierzu ätzt man an Stellen, die nicht für Schaltelemente vorgesehen sind, die oberen Schichten ab, bis man einen Abschnitt der Schicht 1, 1' freiätzt, und dann bringt man eine Metallschicht vom ohm'schen Kontakttyp, beispielsweise eine Mehrfachschicht aus Gold, Germanium und Nikkel (Au-Ge-Ni) auf. Bei Bedarf können diese Massekontaktelektroden auf der Vorder- oder der Rückseite der Vorrichtung angebracht sein. Wenn nämlich das Substrat die Leitfähigkeit n&spplus; besitzt, dann kann der Massekontakt entweder auf der Rückseite der Vorrichtung oder auf der Vorderseite angebracht werden, indem die oberen Schichten abgeätzt werden. Wenn das Substrat halbisolierend ist, dann liegt der Massekontakt auf der Vorderseite, indem die Schichten 2 und 3 abgeätzt werden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist unter anderem für die Nachrichtentechnik verwendbar. Hierzu können die Wellenlängen des von den Lichtleitern transportierten Lichtsignals folgende Werte besitzen:
• &lambda;&sub0; 1,3 um
• oder &lambda;&sub1; 1,55 um
• Unter diesen Bedingungen kann das binäre Material AIIIBV, das das Substrat bildet, so definiert sein, daß AIII vorzugsweise das Element Indium (In) und BV das Element Phosphor (P) ist, die gemeinsam Indiumphosphid (InP) bilden.
• Dieses Substrat kann durch eine Dotierung mit Hilfe des Eisenions in einer Konzentration von 10¹&sup6;cm&supmin;³ halbleitend gemacht werden. Das Material InP kann auch die Leitfähigkeit n&spplus; besitzen, wenn es mit Hilfe des Schwefelions und einer Dotierungskonzentration von etwa 2 x 10¹&sup8; Verunreinigungen cm&supmin;³ dotiert ist.
• Der Brechungsindex ist dann n&sub0; 3,1994 bei einer Wellenlänge &lambda; von ungefähr 1,32 um.
• Die quaternäre Verbindung, die die Schicht 3 für die Lichtleiter bildet, kann die allgemeine Formel AIIIXIIIBVYV besitzen, in der A Indium (In), X Gallium (Ga), B Phosphor (P) und Y Arsen (As) ist. Die Zusammensetzung dieser Verbindung ist also (GaxIn1-xAsyP1-y), wobei die Konzentration y ungefähr den Wert 0,1 und die Konzentration x ungefähr 0,46 y, also ungefähr 0,046 besitzt.
• Diese Verbindung hat einen Brechungsindex n&sub1; > n&sub0;, derart, daß gilt n&sub1; 3,2049 bei einer Wellenlänge &lambda; von ungefähr 1,32 um. Die Spaltwellenlänge von GaInAsP ist 0,97 um.
• Diese quaternäre Verbindung (GaInAsP) kann die Leitfähigkeit n&supmin; aufweisen, wenn sie nur keine ausgeprägte Dotierung besitzt.
• Die Planarschicht 2 kann wie oben erwähnt aus einer binären Verbindung AIIIBV mit einer Leitfähigkeit n&supmin; bestehen, d.h. beispielsweise aus Indiumphosphid InP, das nicht ausdrücklich dotiert wird. Der Brechungsindex n&sub2; ist ungefähr 3,2049 bei einer Wellenlänge &lambda; von ungefähr 1,32 um.
• In einer Variante der Erfindung könnte die Planarschicht 2 auch aus einer quaternären Verbindung (AIIIXIII, BVYV) bestehen, wie z.B. (GaxIn1-xAsyP1-y), mit der Leitfähigkeit n&supmin;, d.h. ohne ausdrückliche Dotierung, wobei der Konzentrationswert x gleich 0,46y ist und y ungefähr 0,03 bis 0,05.
• Kassetten mit einer Leitfähigkeit p&spplus; könnten durch Implantierung oder Diffusion von Ionen, beispielsweise Zn oder Be oder Cd mit einer Konzentration von 10¹&sup8; bis 10¹&sup9; cm&supmin;³ gemäß einer bekannten Technik erhalten werden.
• So besitzt eine Matrix von 4 x 4 Schaltelementen, die Abmessungen 4 x 4 mm², wobei die Abmessung eines Elements in der Größenordnung von 1 x 1 mm² liegt und diese Abmessungen hauptsächlich durch die Koppellänge D bestimmt sind.
• Wie oben erwähnt, liegt die Herstellungstechnologie für die erfindungsgemäße Matrix in Synergie mit der Herstellung integrierter Schaltkreise, wie z.B. Detektoren D. Diese Detektoren könnten beispielsweise Dioden Dii sein, die auf der Oberfläche der Hauptausgangslichtleiter I'ii oder Oii ausgebildet sind (siehe Figur 5b, die eine solche Vorrichtung von oben zeigt, und Figur 5a, die einen Schnitt entlang der Achse II-II zeigt). Es sei darauf hingewiesen, daß in der Zone der Detektoren Dii die Breite w der Lichtleiter H'ii vergrößert ist.
• In den oben erläuterten Ausführungsbeispielen, in denen das Substrat ein binärer Halbleiter AIIIBV wie z.B. InP ist, können diese Dioden eine absorbierende Schicht 30 enthalten, die an der Oberfläche der Schicht 3 der Lichtleiter ausgebildet ist. Diese absorbierende Schicht 30 ist vorteilhafterweise eine Schicht aus einem ternären Material (AIIIXIII, YIII), wie z.B. GaInAs mit einer Leitfähigkeit n&supmin; und einer Dicke von ungefähr 1 um. Diese absorbierende Schicht 30 wird in der Öffnung einer Maske MK&sub5; ausgebildet, die die Gesamtheit der Vorrichtung mit Ausnahme der Ausgänge der direkten und querliegenden Hauptlichtleiter abdeckt. Die Herstellung dieser Schicht erfolgt beispielsweise durch epitaxiales Wachstum in der Dampfphase oder in flüssiger Phase. Dann wird die Maske MK&sub5; entfernt, um die Durchführung des Verfahrensschritts c/ zu ermöglichen.
• Der Verfahrensschritt c/ des Ätzens der Schichten, hier der Schichten 30, 3 und 1', erfolgt wie oben beschrieben. Dann wird zwischen den Verfahrensschritt c/ und den Verfahrensschritt d/ ein Verfahrensschritt eingefügt, in dem auf die Detektorzone eine dielektrische Schutzschicht aufgebracht wird, die MK&sub2; sein kann, um die Detektorzone beim Aufbringen der Planarschicht 2 freizuhalten. Diese Schutzschicht MK&sub2; bleibt bis zum Ende des Verfahrensschritts d/ der Herstellung der Planarschicht erhalten und wird dann entfernt. Die Maske MK&sub3;, die die Zonen einer p&spplus;-Implantation begrenzt, ist dann mit oberflächlichen Öffnungen in den Detektorzonen versehen, und die Verfahrensschritte e/ und f/ laufen dann wie oben angegeben ab. Unter diesen Bedingungen bildet sich eine Schicht 40 des Leitfähigkeitstyps p&spplus; in jeder Detektorzone 30 und dann ein Elektrodenkontakt 50 (siehe Figur 5a).
• Andere Materialien können für die Durchführung der Erfindung in Betracht gezogen werden und andere Dimensionen verwendet werden. Unter diesen Bedingungen verwendet man eine andere Wellenlänge für das Licht. Es können auch andere Anwendungen als die der Nachrichtentechnik in Betracht gezogen werden.
• Das Herstellungsverfahren kann auch andere Ätztechniken oder Techniken zum Aufbringen von Schichten anwenden.

Claims (14)

1. Optisches Schaltelement, um ein an seinem Eingang empfangenes Lichtsignal selektiv auf einen seiner zwei Ausgänge zu lenken, wobei das Element auf einem monokristallinen Halbleitersubstrat (1) aus einem Material mit einem ersten Brechungsindex no mehrere Lichtleiter besitzt (Gii, Hii, H'ii, G'ii), die je von einem geradlinigen Band aus einem Halbleitermaterial mit einem zweiten Brechungsindex n&sub1; > no gebildet werden, wobei die Abmessungen dieser Lichtleiter so gewählt sind, daß sie je eine Monomodewelle transportieren, und wobei folgende Lichtleiter vorgesehen sind:

- ein erster Lichtleiter (Gii), Hauptlichtleiter genannt, der auf der ebenen Oberseite des Substrats hergestellt ist und sich geradlinig vom Eingang bis zu einem ersten Ausgang des Schaltelements, direkter Ausgang genannt, erstreckt,

- ein erster Lichtleiterabschnitt (Hii), erster Sekundärlichtleiter genannt, der sich über eine Länge D, Koppellänge genannt, parallel zum Hauptlichtleiter (Gii) erstreckt und zu diesem einen geringen Abstand d, Koppelabstand genannt, aufrechterhält,

- ein erstes Elektrodensystem (Eii, M), das auf der aus dem Hauptlichtleiter und dem ersten Sekundärlichtleiter gebildeten Einheit angeordnet ist, um Potentiale oder Ströme anzulegen, die die Umschaltung des Lichts von einem auf den anderen dieser Lichtleiter erlauben,

- ein Spiegel (Mii), der auf dem ersten Sekundärlichtleiter (Hii) in einer Zone außerhalb der Zone der ersten Elektroden (Eii) angebracht ist und aus einer ebenen Seitenfläche besteht, die senkrecht zur Ebene des Substrats verläuft und einen Winkel von 45º mit der optischen Achse dieses Lichtleiters einschließt,

- ein zweiter Lichtleiter (G'ii), querverlaufender Hauptlichtleiter genannt, der ebenfalls auf der ebenen Oberseite des Substrats ausgebildet ist und sich senkrecht zum Hauptlichtleiter (Gii) erstreckt und diesen außerhalb des Bereichs der ersten Elektroden (Eii) kreuzt, wobei dieser querverlaufende Hauptlichtleiter mit seinem dem Kreuzungspunkt entgegengesetzten Ende an einen zweiten Ausgang des Schaltelements, Querausgang genannt, angeschlossen ist,

- ein zweiter Lichtleiterabschnitt (H'ii), zweiter Sekundärlichtleiter genannt, der mit dem ersten Sekundärlichtleiter (Hii) einen Winkel von 90º einschließt und an diesen angeschlossen ist, um das vom Spiegel (Mii) reflektierte Licht zu empfangen, wobei dieser zweite Sekundärlichtleiter sich parallel zum querverlaufenden Hauptlichtleiter (G'ii) in einem geringen Abstand von diesem gleich dem Koppelabstand d und über eine Länge gleich der Koppellänge D erstreckt,

- und ein zweites Elektrodensystem (E'ii, M), das auf der vom zweiten Sekundärlichtleiter und dem querliegenden Hauptlichtleiter gebildeten Einheit liegt, um Potentiale oder Ströme anzulegen, die eine Umschaltung des Lichts von einem zum anderen dieser Lichtleiter erlauben, dadurch gekennzeichnet, daß

- die ersten und zweiten Sekundärlichtleiter (Hii, H'ii) ebenfalls auf der ebenen Oberseite des Substrats auf einer Seite des Hauptlichtleiters und des querliegenden Hauptlichtleiters liegen und einander gegenüberliegen,

- und die Lichtleiter (Gii, Hii, H'ii, G'ii) und das Substrat (1) von einer Planarschicht (2) aus einem Halbleitermaterial mit einem dritten Brechungsindex n&sub2; < n&sub1; bedeckt sind, wobei auf der ebenen Oberseite dieser Planarschicht die ersten und zweiten Elektroden (Eii, E'ii) für die Vorspannung angebracht sind und diese Planarschicht eine Öffnung (Qii) besitzt, die die Strukturen der Lichtleiter bis zum Substrat im Umkreis des Spiegels (Mii) freilegt.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Lichtleiter (Gii, Hii, H'ii, G'ii) rechteckig ist.

3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1) aus einem binären Material AIIIBV mit einer Leitfähigkeit vom Typ n&spplus; besteht, daß die die Lichtleiter bildenden Bänder (3) aus einem quaternären Material (AIIIXIII, BV, YV) mit einer Leitfähigkeit des Typs n&supmin; bestehen, daß die Planarschicht (2) aus einem Material besteht, das aus einem binären Material (AIII, BV) und einem quaternären Material (AIII, XIII, BV, YV) mit einer Leitfähigkeit des Typs n&supmin; ausgewählt ist.

4. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (10) aus einem binären halbisolierenden Material (AIII, BV) besteht, daß die die Lichtleiter bildenden Bänder aus der Überlagerung einer Schicht (1') des binären Materials (AIII, BV) mit einer Leitfähigkeit vom Typ n&spplus; und einer Schicht (3) aus einem quaternären Material (AIII, XIII, BV, YV) mit einer Leitfähigkeit des Typs n&supmin; bestehen und daß die Planarschicht (2) aus einem Material besteht, das aus einem binären Material (AIII, BV) und einem quaternären Material (AIII, XIII, BV, YV) einer Leitfähigkeit des Typs n&supmin; ausgewählt wird und daß die Bereiche der Schicht (1') des Leitfähigkeitstyps n+, die die Schichten unter den Lichtleitern bilden, elektrisch miteinander verbunden sind.

5. Element nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodensystem einerseits von einer Elektrode M (6) vom ohm'schen Typ, die an Masse angeschlossen ist und aus einer Metallschicht in Kontakt mit dem Material des Leitfähigkeitstyps n&spplus; (1 oder 1') besteht, und andererseits von Systemen Eii und E'ii von je vier Elektroden F&sub1;, F&sub2;, F&sub3;, F&sub4; bzw. F'&sub1;, F'&sub2;, F'&sub3;, F'&sub4; gebildet wird, die symmetrisch angeordnet sind, wobei jeweils zwei Elektroden F&sub1;, F&sub2; oder F'&sub1; und F'&sub2; miteinander in Flucht auf dem Hauptlichtleiter und zwei Elektroden F&sub3;, F&sub4; oder F'&sub3;, F'&sub4; in Flucht miteinander und einander gegenüberliegend auf dem Sekundärlichtleiter symmetrisch gruppiert sind und wobei jede Elektrode aus der Überlagerung einer Kassette (4) des Leitfähigkeitstyps p&spplus; in der Planarschicht (2) oberhalb der Lichtleiter und einer Metallschicht (5) gebildet wird, die einen ohm'schen Kontakt auf dieser Planarschicht (2) darstellt.

6. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element A Indium (In), das Element B Phosphor (P), das Element X Gallium (Ga) und das Element Y Arsen (As) ist.

7. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ohm'schen Kontakte auf der Schicht (1, 1') des Leitfähigkeitstyps n&spplus; aus einer Mehrfachschicht von Au-Ge-Ni bestehen und daß die ohm'schen Kontakte (5) auf der Schicht (4) des Leitfähigkeitstyps p&spplus; aus einer Mehrfachschicht Ti-Pt-Au bestehen.

8. Optische Schaltmatrix mit n Eingängen IN&sub1;, IN&sub2;, ...INn, n direkten Ausgängen I'&sub1;, I'&sub2;,... I'n und m Querausgängen O&sub1;, O&sub2;, ... Om, zwischen denen die Umschaltung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus n x m Schaltelementen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 besteht, die in zwei Richtungen so aneinander angefügt sind, daß die Hauptlichtleiter bzw. die Sekundärlichtleiter jedes Elements miteinander in Flucht liegen.

9. Matrix nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hauptlichtleiter am Direktausgang oder am Querausgang unmittelbar an seiner Oberseite einen Lichtsignaldetektor D trägt, der von einer absorbierenden Schicht (30) für die Wellenlänge &lambda; mit einem Brechungsindex n&sub3; > n&sub1; besteht, wobei in der absorbierenden Schicht (30) eine Kassette (40) des Leitfähigkeitstyps p&spplus; eingelassen ist, an deren Oberfläche ein ohm'scher Kontakt (50) hergestellt wird.

10. Matrix nach Anspruch 9, die, sofern sie aus Elementen nach einem der Ansprüche 3 bis 7 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet ist, daß die absorbierende Schicht (30) aus einem Material (AIII, XIII, BV) besteht.

11. Matrix nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ohm'schen Kontakte (50) der Detektoren aus Mehrfachschichten Ti-Pt-Au bestehen.

12. Verfahren zur Herstellung eines Schaltelements nach Anspruch 1, das mindestens die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

a/ Bildung eines monokristallinen Halbleitersubstrats (1) mit einer gemäß einer kristallographischen Ebene ausgerichteten ebenen Seite, wobei dieses Substrat aus einem binären Material AIIIBV eines niedrigen Brechungsindex no für eine gegebene Nutzwellenlänge &lambda; und einer Leitfähigkeit des Typs n&spplus; besteht,

b/ Bildung einer ebenen Schicht (3) aus einem quaternären Material AIIIXIIIBVYV mit einem Brechungsindex n&sub1;> no bei der Wellenlänge &lambda; und einem Leitfähigkeitstyp n&supmin; auf der Oberfläche des Substrats durch epitaxiales Wachstum,

c/ Abätzen der quaternären Schicht (3) bis in eine geringe Tiefe des Substrats (1) hinein, mit Hilfe der reaktiven Ionenätzmethode (RIE), wobei dieses Abätzen mit Hilfe einer ersten Maske MK&sub1; erfolgt, die es ermöglicht, nach dem Atzen reliefartig auf dem Substrat Bänder zu erhalten, die die direkten und quer verlaufenden Hauptlichtleiter (Gii, G'ii) sowie die Sekundärlichtleiter bilden (Hii und H'ii), und wobei durch dieses Ätzen der Spiegel (Mii) in einem Winkel von 45º zu den Achsen der Sekundärlichtleiter (Hii und H'ii) und senkrecht zur Ebene des Substrats entsteht,

d/ Herstellung einer Planarschicht (2) aus einem binären Material AIIIBV mit einem geringen Brechungsindex n&sub2; < n&sub1; und einer Leitfähigkeit vom Typ n&supmin; durch epitaxiales Wachstum, wobei durch eine zweite Maske (MK&sub2;) eine angenähert quadratische Zone (Qii) entsprechend der Schnittzone der sich kreuzenden Hauptlichtleiter (Gii, G'ii) und der Zone des Spiegels (Mii) so geschützt wird, daß die Lichtleiter (Gii, Hii, G'ii, H'ii) und der Spiegel (Mii) die relativen Positionen gemäß Anspruch 1 einnehmen,

e/ Herstellung von Zonen (40, 4) eines Leitfähigkeitstyps p&spplus; in der Planarschicht oberhalb der Lichtleiter durch Ionenimplantation oder Ionendiffusion durch die Öffnungen in einer dritten Maske MK&sub3;, zur Ausbildung der Elektrodensysteme Eii, E'ii, und

f/ Herstellung von metallischen ohm'schen Kontakten (5, 50) auf der Oberfläche der Zonen mit der Leitfähigkeit p&spplus;.

13. Verfahren zur Herstellung eines Schaltelements nach Anspruch 4, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

a'/ Bildung eines monokristallinen Substrats (10) mit einer gemäß einer kristallographischen Ebene ausgerichteten ebenen Seite aus einem Binärmaterial AIIIBV, das einen niedrigen Brechungsindex n'o für eine Wellenlänge &lambda; besitzt und halbisolierend ist,

b'1/ Bildung einer epitaxialen ebenen Schicht (1') eines Materials AIIIBV mit einer Leitfähigkeit n&spplus; und einem geringen Brechungsindex no n'o für die Wellenlänge &lambda; auf der Oberfläche des Substrats (10),

b'2/ Bildung einer epitaxialen ebenen Schicht (3) eines Materials mit einer Leitfähigkeit n&supmin; und einem Brechungsindex n&sub1; > n&sub0; oder n&sub1; > n'&sub0; für die Wellenlänge &lambda; auf der Oberfläche der Schicht (1'),

c'/ Abätzen der Schichten (3) und (1'), beispielsweise durch reaktives Ionenätzen RIE, bis zum Anätzen des Substrats (10) über eine geringe Tiefe, wobei dieses Abätzen gemäß einer ersten Maske MK'&sub1; erfolgt, die die Hauptlichtleiter (Gii, G'ii) und die Sekundärlichtleiter (Hii, H'ii) und den Spiegel (Mii) mit 45º zur optischen Achse der Lichtleiter und senkrecht zur Ebene des Substrats begrenzt und es ermöglicht, Bereiche der Schichten (1', 3) freizuhalten, um Verbindungen in der Schicht (1') des Leitfähigkeitstyps n&spplus; zwischen den verschiedenen Teilen der Lichtleiter herzustellen,

d/ Herstellung einer Planarschicht (2) aus einem Binärmaterial AIIIBV mit einem Brechungsindex n&sub2; < n&sub1; und einer Leitfähigkeit vom Typ n&supmin; durch epitaxiales Wachstum, indem mit einer zweiten Maske (MK&sub2;) eine annähernd quadratische Zone Qii entsprechend der Kreuzungszone der Hauptlichtleiter (Gii, G'ii) und der Zone des Spiegels (Mii) geschützt wird, so daß die Lichtleiter (Gii, Hii, G'ii, H'ii) und der Spiegel (Mii) die relativen Stellungen gemäß Anspruch 1 aufweisen,

e/ Herstellung von Zonen (40, 4) des Leitfähigkeitstyps p&spplus; in der Planarschicht oberhalb der Lichtleiter durch Ionenimplantation oder Ionendiffusion durch die Öffnungen in einer dritten Maske (MK&sub3;) hindurch, um Elektrodensysteme Eii, E'ii zu bilden, und

f/ Herstellung von ohm'schen Metallkontakten (5, 50) auf der Oberfläche der Zonen des Leitfähigkeitstyps p&spplus;.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verfahrensschritten b'2/ und c'/ ein Verfahrensschritt co/ eingefügt ist, nämlich:

co/ die Herstellung einer Maske MK&sub5;, die die gesamte Vorrichtung mit Ausnahme der Ausgangsenden der Lichtleiter Gii und/oder G'ii bedeckt, und die Herstellung einer bei der Betriebswellenlänge absorbierenden Schicht (30) auf der Oberfläche dieser Enden, worauf die Maske MK&sub5; entfernt wird.