DE60116958T2

DE60116958T2 - Optisches Übertragungsmodul und optisches Kommunikationssystem, bei dem dieses verwendet wird

Info

Publication number: DE60116958T2
Application number: DE60116958T
Authority: DE
Inventors: Ltd łIP Group Naoki łHitachi Chiyoda-ku Matsushima; Ltd łIP Group Kazumi łHitachi Chiyoda-ku Kawamoto
Original assignee: Opnext Japan Inc
Current assignee: Opnext Japan Inc
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: JP2001305366A; EP1148357B1; JP3941334B2; EP1148357A2; DE60116958D1; US6937799B2; EP1148357A3; US20010036338A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Übertragungsmodul, das in erster Linie in einem optischen Übertragungssystem oder in einem optischen Vermittlungssystem verwendet wird (beide werden als optisches Kommunikationssystem bezeichnet), und insbesondere eine optische Verbindungstechnologie, die zum Verbinden eines Licht emittierenden oder empfangenden Elements mit optischen Fasern in dem optischen Übertragungsmodul oder eines Licht emittierendes oder empfangendes Elements mit einer optischen Schaltung sowie einer optischen Schaltung mit optischen Fasern verwendet wird.
Beschreibung des Stands der Technik
Der Aufbau von Kommunikationsleitungen unter Verwendung optischer Fasern ist nicht nur zwischen Bürogebäuden in einer Vielzahl von Industrien, sondern im Laufe der Weiterentwicklung der optischen Kommunikationstechnologie auch zwischen Wohnblöcken und -häusern vorgesehen. Eines der auftretenden Probleme besteht in den Kosten des optischen Übertragungssystems, und insbesondere in der Verringerung der Kosten optischer Module, die die Teilnehmer erreichen. Im Stand der Technik wurde eine optische Linse gewöhnlich zwischen ein optisches Element in der Art eines Halbleiterlasers und eine optische Faser oder einen optischen Wellenleiter eingefügt, um die optische Kopplungswirksamkeit zu erhöhen. Dieser Ansatz des Bereitstellens einer Linse zwischen einem optischen Element und einem Wellenleiter zur Verringerung der Kosten optischer Module für Teilnehmer hat viele Nachteile, wie eine erhöhte Anzahl von Teilen, die zwischen drei unabhängigen Bauteilen erforderliche Justierung und folglich die komplizierten Arbeiten, um sie in Übereinstimmung zu bringen. Zum Lösen dieser Probleme wurde beispielsweise, wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung H5-249331 und in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung 2000-214340 offenbart ist, ein mit einem Strahlfleckgrößen-Wandler integrierter Halbleiterlaser entworfen und bis zur Verwirklichung entwickelt.
Zum Erklären dieses Halbleiterlasertyps mit einem Wandler für den Strahlfleckradius wird nun ein Weg zum Bestimmen der Kopplungswirksamkeit eines Lichtstrahls anhand eines schematischen Diagramms der Verbindung zwischen einem Halbleiterlaser und einem Lichtwellenleiter beschrieben, wie in 10 dargestellt ist. Es wird dabei angenommen, dass der Lichtstrahl ein Gaußscher Strahl ist. Die Kopplung zwischen dem Gaußschen Strahl 0. Ordnung wird hier betrachtet, wobei die Strahlmode des Wellenleiters in vielen Fällen wie bei der optischen Kommunikation eine einzige Mode ist. Die Kopplungswirksamkeit η kann durch die folgende Gleichung angegeben werden:
wobei die Strahlfleckgrößen (der Radius, bei dem die Amplitude eines Gaußschen Strahls 1/e des Medianwerts wird) an jeder der Strahltaillen eines Halbleiterlasers 23 und eines Wellenleiters 22 (wo der Krümmungsradius der Wellenfront der Gaußschen Strahlen unendlich ist) W1 bzw. W2 sind, Z der Abstand zwischen diesen Strahltaillen ist, X die Verschiebung senkrecht zur optischen Achse ist und λ die Wellenlänge des zu übertragenden Strahls ist. In der vorstehenden Gleichung kann κ durch
angegeben werden.
Anhand der vorstehenden Gleichungen wird die Toleranz in Bezug auf die Kopplungswirksamkeit und die axiale Verschiebung verbessert, wenn (1) W1 = W2 ist und (2) diese Werte so groß wie möglich werden.
Die Strahlfleckgröße W1 eines herkömmlichen Halbleiterlasers 23, mit anderen Worten die Fleckgröße W1 des einfallenden Strahls, ist viel kleiner als die Strahlfleckgröße W2 der optischen Faser oder des Wellenleiters 22, so dass W1 nicht gleich W2 ist. Es kann gefolgert werden, dass die Kopplungswirksamkeit gut ist.
Der mit einem angebrachten Strahlfleckgrößen-Wandler integrierte Halbleiterlaser bewirkt das Annähern von W1 an W2 durch Vergrößern von W1, um die Kopplungswirksamkeit und Toleranz zu verbessern.
Ein mit einem angebrachten Strahlfleckgrößen-Wandler integrierter Halbleiterlaser wird jedoch unter Verwendung der Technologie der selektiven Kristallzüchtung hergestellt, um die Filmdicke am Emissionsende eines Kerns zu verringern. Die Integration des Strahlfleckgrößen-Wandlers kann den optimalen Entwurf des verwendeten Lasers oder die Empfindlichkeit der Lasereigenschaften in Bezug auf Konstruktionsfehler beeinträchtigen. Dementsprechend weist das herkömmliche Lasersystem eine unzureichende Ausbeute auf, wodurch der Preis der Laserelemente erhöht wurde und schließlich eine erhebliche Kostenverringerung der optischen Module nicht erreicht wurde.
Die Erhöhung der Strahlfleckgröße durch Verschmälerung durch das Verfahren der selektiven Kristallzüchtung ist gegenwärtig auf etwa 10 Grad beschränkt, wenn sie durch den Divergenzwinkel des Fernfeldbilds bei der Annäherung an einen Gaußschen Strahl ausgedrückt wird. Wenn die Tatsache berücksichtigt wird, dass die Divergenz optischer Fasern in der Größenordnung von etwa 5 Grad liegt, ist die Differenz zwischen diesen beiden noch groß. Selbst bei der Verwendung eines Halbleiterlasers mit einer Einrichtung zum Erhöhen der Strahlfleckgröße ist eine innovative Technologie mit einem neuen Kopplungsschema in Kombination damit erforderlich, um eine höhere optische Kopplungswirksamkeit sowie eine einfache Konstruktion zu erreichen.
Es erübrigt sich zu bemerken, dass es im Stand der Technik auch andere Ansätze zum Lösen des Problems gibt. Eine Lösung besteht darin, eine optische Linse zwischen einem Halbleiterlaser und einem Wellenleiter aufzunehmen. Diese Lösung kann jedoch zu einer Erhöhung der Anzahl der Teile und einem komplexen Herstellungsverfahren führen, so dass das Erreichen optischer Module mit geringen Kosten schwierig wird.
Modenaufweiter mit einem periodisch segmentierten Wellenleiter (PSW), die in der integrierten Optik verwendet werden, um eine wirksame Eintritts- bzw. Austrittskopplung zu erhalten, sind in Weissmen, Z. u.a.: "Analysis of periodically segmented waveguide mode expander", Journal of Lightwave Technology, Band 13, Nr. 10, Oktober 1995, S. 2053–2058 offenbart.
In EP-0758755 sind zur Strahlformung und Aberrationskorrektur ein optisches Kopplungssystem und ein optisches Modul mit einer Licht emittierenden Vorrichtung offenbart. Das System und das Modul sind so angeordnet, dass ein Strahl von einer Licht emittierenden Vorrichtung in eine erste Linse eintritt, der eine Vorrichtung zur Strahlformung und Aberrationskorrektur folgt, und dann in eine zweite Linse eintritt, bevor er von einer optischen Faser empfangen wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein optisches Übertragungsmodul und ein optisches Kommunikationssystem bereitzustellen, wodurch es ermöglicht wird, die Kopplungswirksamkeit zwischen optischen Komponenten zu verbessern.
Eine sekundäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optisches Übertragungsmodul und ein optisches Kommunikationssystem bereitzustellen, welche die Kopplungswirksamkeit und/oder die Toleranz für Kopplungsfehljustierungen zwischen optischen Komponenten verbessern können.
Zum Lösen der vorstehend beschriebenen Hauptaufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine optische Anordnung nach Anspruch 1 vor.
Die vorliegende Erfindung kann auch aufweisen: Wenn eine optische Achse in Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls als z-Achse definiert wird, eine Achse in vertikaler Richtung in einem orthogonalen Abschnitt als x-Achse definiert wird und eine Achse in horizontaler Richtung als y-Achse definiert wird, sind der erste optische Wellenleiter und/oder der zweite optische Wellenleiter einschließlich mehrerer Kerne so gebildet, dass ein optischer Strahl in Richtung der Z-Achse weitergeleitet wird, und ändert sich die Breite in der X-Achse oder die Breite in der Y-Achse zumindest eines Teils der Kerne in Richtung der Z-Achse.
Zum Lösen der vorstehend beschriebenen sekundären Aufgabe weist die vorliegende Erfindung auf: einen ersten optischen Wellenleiter zum Erhöhen der Fleckgröße eines optischen Strahls in Ausbreitungsrichtung des Strahls, einen zweiten optischen Wellenleiter zum Beibehalten der durch den ersten optischen Wellenleiter vergrößerten Fleckgröße des optischen Strahls und einen dritten optischen Wellenleiter zum Verringern der vom zweiten Wellenleiter beibehaltenen Fleckgröße des optischen Strahls.
Der Ausdruck "Beibehalten der Strahlfleckgröße" bedeutet, dass eine Beziehung festgelegt werden kann, bei der der Absolutwert der Änderungsrate des Radius des Strahlflecks in Bezug auf die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls in dem zweiten optischen Wellenleiter kleiner ist als der Absolutwert der Änderungsrate der Strahlfleckgröße in Bezug auf die Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls entweder im ersten oder im dritten optischen Wellenleiter. Insbesondere kann die Beziehung derart sein, dass der Absolut wert der relativen Änderung des mittleren Brechungsindex kleiner wird als 0,05%, wenn sich ein Strahl über 100 Mikrometer ausbreitet. Falls der Wert größer ist, wird der Strahlfleck daher als vergrößert oder verkleinert angesehen.
Die vorliegende Erfindung kann auch aufweisen: Der erste und/oder der zweite und/oder der dritte optische Wellenleiter weisen mehrere Kerne auf, die so an Positionen gebildet sind, dass ein optischer Strahl in Strahlausbreitungsrichtung weitergeleitet wird.
Die vorliegende Erfindung kann weiter aufweisen: Wenn eine optische Achse in Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls als z-Achse definiert wird, eine Achse in vertikaler Richtung in einem orthogonalen Abschnitt als x-Achse definiert wird und eine Achse in horizontaler Richtung als y-Achse definiert wird, sind der erste optische Wellenleiter und/oder der zweite optische Wellenleiter und/oder der dritte optische Wellenleiter einschließlich mehrerer Kerne so gebildet, dass ein optischer Strahl in Richtung der Z-Achse weitergeleitet wird, und ändert sich die Breite in der X-Achse oder die Breite in der Y-Achse zumindest eines Teils der Kerne in Richtung der Z-Achse.
Bei den vorstehend beschriebenen Anordnungen ist ein Mantel mit einem Brechungsindex, der kleiner als derjenige der Kerne ist, zwischen Kernen in Ausbreitungsrichtung des optischen Strahls ausgebildet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Wellenleiters zur Konvertierung des Strahlflecks gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Wellenleiters zur Konvertierung des Strahlflecks gemäß der vorliegenden Erfindung,
3 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform des Wellenleiters zur Konvertierung des Strahlflecks gemäß der vorliegenden Erfindung,
4 ist eine Schnittansicht, in der die Schritte des Herstellungsprozesses einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Wellenleiters zur Konvertierung des Strahlflecks gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt sind,
5 ist ein Diagramm, in dem die Änderung der Strahlfleckgröße gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Wellenleiters zur Konvertierung des Strahlflecks gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
6 ist ein Diagramm, in dem die Kopplungswirksamkeit und die Toleranz der axialen Verschiebung gemäß der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform des Wellenleiters zur Konvertierung des Strahlflecks gemäß der vorliegenden Erfindung und gemäß dem Stand der Technik dargestellt sind,
7 ist ein schematisches Diagramm eines segmentierten Wellenleiters,
8 ist ein schematisches Diagramm, in dem die Änderung der Strahlfleckgröße bei einem Wellenleiter zur Konvertierung des Strahlflecks gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
9 ist ein schematisches Diagramm, in dem die Wirkung einer verbesserten Toleranz beim Wellenleiter zum Beibehalten des Strahlflecks gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, und
10 ist ein schematisches Diagramm, in dem die optische Kopplung gemäß dem Stand der Technik dargestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der anliegenden Zeichnung gegeben. Nun wird das Prinzip der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 8 beschrieben.
In 8 bezeichnet eine Bezugszahl 23 ein Licht emittierendes Element in der Art eines Halbleiterlasers, eine Bezugszahl 21 einen Wellenleiter zum Konvertieren der Strahlfleckgröße, der die Strahlfleckgröße zuerst erhöht und dann verringert oder die Strahlfleckgröße erhöht und beibehält und dann verringert, und eine Bezugszahl 22 einen Wellenleiter, der den optischen Strahl mit der vom Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße konvertierten Strahlfleckgröße weiterleitet.
Der Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße in 8(a) weist einen Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße, um die Strahlfleckgröße zum Weiterleiten des Strahls zu erhöhen, und einen Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße, um die Strahlfleckgröße zum Weiterleiten des Strahls zu verkleinern, auf. Die Strahlfleckgröße des vom Licht emittierenden Element 23 in der Art eines Halbleiterlasers emittierten Strahls wird durch den Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße erhöht. Dann wird die Fleckgröße des Strahls mit vergrößerter Fleckgröße durch den Wellenleiter 13 zum Verkleinern der Strahlfleckgröße verkleinert, um in den folgenden Lichtwellenleiter zu emittieren.
Der Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße in 8(b) beinhaltet andererseits einen Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße, um die Strahlfleckgröße zum Weiterleiten des Strahls zu erhöhen, einen Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße, um die Strahlfleckgröße auf einer zum Weiterleiten des Strahls geeigneten Größe zu halten, und einen Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße, um die Strahlfleckgröße zum Weiterleiten des Strahls zu verkleinern. In diesem Beispiel wird die Strahlfleckgröße des Strahls, dessen Strahlfleckgröße durch den Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße erhöht wurde, im Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße gleich gehalten. Der Wellenleiter 13 zum Verringern des Strahlfleckradius verkleinert dann die Strahlfleckgröße zum Weiterleiten in den folgenden Wellenleiter.
Nun wird ein einfallender Lichtstrahl zum Wellenleiter 22 betrachtet (das Reziprozitätsprinzip sagt keine Änderung der Kopplungswirksamkeit voraus, wenn die Richtung des einfallenden Strahls umgekehrt wird).
In dem in 8(a) dargestellten Modul wird unter der Annahme, dass der vom Wellenleiter 22 weitergeleitete Strahl an einem Ende des Wellenleiters 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße (des Wellenleiters 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße) eine Strahlfleckgröße W2 aufweist, die Strahlfleckgröße des Strahls an der Grenzfläche zwischen dem Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße und dem Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße auf W3 erhöht, wenn der Strahl im Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße weitergeleitet wird. Wenn er im Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße weitergeleitet wird, wird die Strahlfleckgröße des Strahls verringert, und eine Strahltaille wird an der Position gebildet, an der z = z' ist, wobei an dieser Position die Strahlfleckgröße W4 wird. Genauer gesagt, kann die Strahlfleckgröße W2 des vom Wellenleiter 22 weitergeleiteten Strahls durch die Aufnahme des Wellenleiters 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße auf die Strahlfleckgröße W4 mit einem beliebigen Betrag geändert werden. Wenn das Licht emittierende Element 23 oder der Wellenleiter 22 solche Eigenschaften aufweist, dass die Strahlfleckgröße W2 größer sein soll als die Strahlfleckgröße W1, ermöglicht der Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße, dass die Strahlfleckgröße W2 zu einer Strahlfleckgröße W4 konvertiert wird, die in etwa gleich der Strahlfleckgröße W1 ist, so dass die Strahlfleckgröße W1 in etwa gleich der Strahlfleckgröße W4 werden kann, was zu einer Verbesserung der Kopplungswirksamkeit führt. Dies kann anhand der vorstehend erwähnten Gleichungen (1) und (2) verstanden werden. Der Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße kann auch die Position der gebildeten Strahltaille W4 künstlich zu einer proximalen Position des Licht emittierenden Elements 23 verschieben, und er kann mit anderen Worten den Abstand der Strahltaillen von Z zu Z' verkürzen, was zu einer Verbesserung der Kopplungswirksamkeit führt. Durch die Verwendung des Wellenleiters 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße ist es insbesondere möglich, über die physikalisch mögliche Grenze zum Implementieren des Licht emittierenden Elements 23 und des Wellenleiters 22 hinaus die Strahltaille W4 künstlich und scheinbar viel näher zum Licht emittierenden Element 23 zu bringen.
Ähnlich wird bei dem in 8(b) -dargestellten optischen Modul unter der Annahme, dass der vom Wellenleiter 22 weitergeleitete Strahl am Ende des Wellenleiters zur Konvertierung der Strahlfleckgröße (des Wellenleiters 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße) eine Strahlfleckgröße W2 aufweist, die Strahlfleckgröße des sich im Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße ausbreitenden Strahls an der Grenzfläche zwischen dem Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße und dem Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße auf W3 erhöht, und der Strahl läuft dann durch den Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße, wobei die Strahlfleckgröße beibehalten wird, und er tritt dann in den Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße ein. Die Strahlfleckgröße am Eingang des Wellenleiters 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße ist W3.
Wenn der Strahl sich anschließend im Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße ausbreitet, wird die Strahlfleckgröße so verringert, dass eine Strahltaille an der Position z = z' gebildet wird, wo die Strahlfleckgröße W4 wird. Mit anderen Worten ermöglicht die in 8(b) dargestellte Architektur durch Aufnehmen des Wellenleiters 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße ähnlich wie in 8(a) die Konvertierung der Fleckgröße W2 des vom Wellenleiter 22 weitergeleiteten Strahls, so dass sich eine Strahlfleckgröße W4 ergibt. Wenn daher das Licht emittierende Element 23 oder der Wellenleiter 22 solche Eigenschaften hat, dass die Strahlfleckgröße W2 größer wird als die Strahlfleckgröße W1, ermöglicht der Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße, dass die Strahlfleckgröße W2 zu einer Strahlfleckgröße W4 konvertiert wird, die in etwa gleich der Strahlfleckgröße W1 ist, so dass die Strahlfleckgröße W1 in etwa gleich der Strahlfleckgröße W4 werden kann, was zu einer Verbesserung der Kopplungswirksamkeit führt.
Wie Fachleute der vorstehenden Beschreibung entnehmen können, kann die Kopplungswirksamkeit zwischen einem Halbleiterlaser 23 und dem Wellenleiter 22 anhand der Strahlfleckgrößen (W1 und W4) an den jeweiligen Strahltaillen sowie des Abstands Z' zwischen den beiden Strahltaillen bestimmt werden. Hieraus ergibt sich, dass eine Verbesserung der Kopplungswirksamkeit durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen Wellenleiters 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße erreicht werden kann, um dadurch die Strahlfleckgröße W2 so zu ändern, dass sie zur Strahlfleckgröße W4 wird, die in etwa der Strahlfleckgröße W1 gleicht.
Fachleute werden verstehen, dass keine erhebliche Diskrepanz zum Wellenleiter 22 auftritt und sich keine Probleme in Zusammenhang mit einer Erhöhung der Anzahl der Teile oder der Komplexität der Herstellung ergeben, weil der vorstehend beschriebene Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße integriert mit dem Wellenleiter 22 gebildet werden kann.
Es ist ersichtlich, dass es einen Fall geben kann, in dem die Kopplungswirksamkeit, abhängig vom Wert der Strahlfleckgröße W1 des Licht emittierenden Elements 23, verbessert werden kann, wenn keine Diskrepanz der optischen Achse auftritt, während andererseits die Toleranz in Bezug auf die verschobene optische Achse verringert werden kann. Dies kann zuverlässig vermieden werden, indem eine Architektur bereitgestellt wird, die in der in 8(b) dargestellten Struktur den Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße aufweist, um die Verbesserung der Kopplungswirksamkeit zusammen mit der Toleranz oder die Verbesserung entweder der Kopplungswirksamkeit oder der Toleranz zusammen mit der Beibehaltung der anderen zu erreichen.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 9 beschrieben.
Wie in 9(a) dargestellt ist, weist der Strahl, der sich durch den Wellenleiter zur Konvertierung der Strahlfleckgröße ausgebreitet hat, wenn kein Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße vorhanden ist, eine Neigung in Bezug auf die optische Achse des einfallenden Strahls auf, falls der von einem Halbleiterlaser emittierte einfallende Lichtstrahl 3 mit einer Parallelverschiebung (ohne Neigung) austritt. Die Neigung führt bei der Ausbreitung des Strahls zu einer Trennung von der richtigen Achse, woraus sich eine Verringerung der Intensität des zum Wellenleiter 22 weiterzuleitenden Lichtstrahls ergibt. Dies zeigt die Verschlechterung der Toleranz in Bezug auf die axiale Verschiebung.
Wenn dagegen, wie in 9(b) dargestellt ist, ein Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße vorhanden ist, wird der Lichtstrahl 3 mit einer durch den Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße bewirkten Neigung durch den Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße kollimiert, so dass er sich in der richtigen Eigenrichtung der optischen Achse ausbreitet. Nach der Kompensation der Ausbreitungsrichtung wird die Fleckgröße des Strahls durch den Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße auf die Größe des Wellenleiters 22 verringert, so dass er in den davor angeordneten Wellenleiter 22 weitergeleitet wird. Mit anderen Worten kann durch die Aufnahme des Wellenleiters 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße die Ausbreitungsrichtung eines geneigten Strahls kompensiert werden und zu der richtigen, ursprünglichen Ausbreitungsrichtung der optischen Achse korrigiert werden. Hierdurch kann die durch die axiale Verschiebung bewirkte Beeinträchtigung der Kopplungswirksamkeit verringert werden, wodurch die Toleranz in Bezug auf die axiale Diskrepanz verbessert wird. Mit der in Bezug auf die axiale Verschiebung verbesserten Toleranz kann die Genauigkeit des Licht emittierenden Elements 23 in der Baueinheit, insbesondere die Anforderung der genauen Kopplung der Achse mit dem Wellenleiter (einschließlich des Wellenleiters 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße), verringert werden, um die Installation des Licht emittierenden Elements 23 zu erleichtern.
Ein typisches Beispiel des Aufbaus des Wellenleiters 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße ist in 1 dargestellt. Im Interesse der Einfachheit und Klarheit sind in 1 der Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße und der Wellenleiter 22 dargestellt.
In 1 bezeichnet eine Bezugszahl 1 einen Kern, in dem sich Strahlen ausbreiten, und eine Bezugszahl 2 einen Mantel, der den Kern 1 umgibt und einen niedrigeren Brechungsindex als der Kern 1 aufweist (es ist beispielsweise wegen der Beziehung Δn = (n1 – n2)/n1 × 100 [%], wobei n1 der Brechungsindex des Kerns 1 ist und n2 der Brechungsindex des Mantels 2 ist, bevorzugt, wenn Δn im Bereich von 0,2 bis 0,5% liegt).
Die Bezugszahl 3 bezeichnet einen Strahl, der sich in dem Wellenleiter ausbreitet. Der Wellenleiter 21 zum Konvertieren des Strahlfleckradius ist so aufgebaut, dass er den Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße, den Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße und den Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße aufweist.
Gemäß dieser Ausführungsform ändert sich die Differenz zwischen dem Brechungsindex des Kerns und demjenigen des Mantels in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls, so dass die Strahlfleckgröße erhöht oder verringert wird.
Die Brechungsindexdifferenz zwischen dem Kern und dem Mantel gibt die Differenz zwischen dem mittleren Brechungsindex in einem Segment, das die Kerne und die Mäntel kombiniert, und dem Brechungsindex der das Segment umgebenden Mäntel in einem Fall, in dem die Kerne und Mäntel abwechselnd in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls angeordnet sind, an. Falls die Querschnittsfläche der Kerne in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls äquivalent ist, ist die Lichteinschließung umso schwächer, je kleiner die Brechungsindexdifferenz zwischen dem Kern und dem Mantel ist, so dass die Strahlfleckgröße erhöht wird. Das gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendete Prinzip des segmentierten Wellenleiters als Mittel zur Brechungsindexkonvertierung wird nachstehend beschrieben.
7 zeigt ein schematisches Diagramm eines segmentierten Wellenleiters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein segmentierter Wellenleiter in Ausbreitungsrichtung eines Lichtstrahls weist eine Kette auf, die aus einem Abschnitt mit einem Kern 1, der eine Länge aufweist, und einem unmittelbar folgenden anderen Abschnitt ohne einen Kern 1 (d.h. ein Segment mit dem Mantel 2) besteht. Wenn die Summe aus der Länge eines Kerns 1 und der Länge eines Nichtkerns als eine Einheitslänge L betrachtet wird, n1 der Brechungsindex des Mantels 2 ist, n2 der Brechungsindex des Kerns 1 ist und α das Verhältnis zwischen der Kernlänge und einer Einheitslänge L ist, kann der anhand der Gleichung 3 abgeleitete Wert n' als der mittlere Brechungsindex in einer Einheitslänge L betrachtet werden. Hier bildet ein Paar aus einem Kern 1 und einem Abschnitt ohne den Kern 1 ein Segment. n' = (1 – α)·n1 + α·n2 [Gl. 3]
Demgemäß kann der Brechungsindex des Wellenleiters durch Ändern des Verhältnisses α zwischen der Länge des Kerns 1 und der Länge des Mantels 2 in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls geändert werden. Dies ist das Prinzip des segmentierten Wellenleiters als Mittel zur Konvertierung des Brechungsindex.
Das Prinzip des segmentierten Wellenleiters kann auf das in 1 dargestellte optische Modul angewendet werden, bei dem der Anteil α der Kernlänge eines Segments im Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße und im Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße so ausgelegt ist, dass es entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls linear zunimmt oder abnimmt, um die Strahlfleckgröße zu konvertieren.
Genauer gesagt, kann der Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße so aufgebaut werden, dass der Anteil, der vom Kern in einem Segment in Ausbreitungsrichtung eines Lichtstrahls belegt wird, abnimmt, während die Segmentlänge unveränderlich ist, weil der Mantel 2 aus einem Material besteht, das es ermöglicht, dass der Brechungsindex n1 kleiner ist als derjenige des Kerns 1. Der Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße kann auch so aufgebaut werden, dass der Anteil, der vom Kern in einem Segment in Ausbreitungsrichtung eines Lichtstrahls belegt wird, zunimmt, während die Segmentlänge unveränderlich ist.
Wenngleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann der Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße derart sein, dass die Kernlänge an sich in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls in jedem Segment kürzer wird, vorausgesetzt, dass der Zwischenraum zwischen Kernen nahezu konstant ist. Falls dagegen die Kernlänge nahezu konstant gehalten wird, kann der Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße so aufgebaut werden, dass die Kernlänge an sich in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls in jedem Segment größer wird.
Die spezifische Abmessung von Segmenten und des Kerns 1 insbesondere kann auf der Grundlage der Strahlfleckgröße des verwendeten Halbleiterlasers, der in der Figur nicht dar gestellt ist, bestimmt werden. Es ist bevorzugt, den Entwurf so zu gestalten, dass der Ausbreitungsverlust des Wellenleiters 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße nicht viel größer ist. Beispielsweise kann eine bevorzugte Abmessung derart sein, dass die Segmentteilung 20 Mikrometer beträgt und die Länge eines Kerns darin im Bereich zwischen 10 und 19 Mikrometern liegt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Konvertierung der Strahlfleckgröße durch die Verwendung mehrerer Segmente implementiert, um eine allmähliche Änderung zu erreichen, um die durch eine abrupte Modifikation der Strahlfleckgröße hervorgerufene Konvertierung des Lichtstrahlmodus zu verhindern. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass sich der mittlere Brechungsindex mit einer nahezu konstanten Rate im Bereich von etwa 0,05 bis 0,2% in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls ändert, wenn sich der Lichtstrahl über eine Strecke von 100 Mikrometer ausbreitet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird auch die Breite in Richtung der y-Achse des Segments geändert. Dies dient der Verringerung des Diffusionsverlusts während der Ausbreitung beim Emittieren des Strahls in einen nächsten Kern. Hierbei muss die Breite in Richtung der y-Achse des Segments in einem Bereich geändert werden, in dem die Ausbreitungsmode des Lichtstrahls nicht modifiziert wird. Beispielsweise kann im Fall der Ausbreitung nur in einer einzigen Mode die Breite Wy in Richtung der y-Achse durch die folgende Ungleichung gegeben sein:
wobei n' der mittlere Brechungsindex eines Segments ist und n2 der Brechungsindex des Mantels ist, Δn' = (n' – n2)/n' die Differenz zwischen dem mittleren Brechungsindex und dem Brechungsindex des Mantels ist (Vc = 2,4048, ein Abschneidewert von V).
Der Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße kann so aufgebaut werden, dass eine nahezu konstante Strahlfleckgröße mit einem unveränderlichen α beibehalten wird. Das Ende des Wellenleiters 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße hat vorzugsweise eine Strahlfleckgröße, die mit derjenigen des Endes des Wellenleiters 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße und mit derjenigen des Wellenleiters 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße identisch ist, um keinen Kopplungsverlust herbeizuführen, die Strahlfleckgröße braucht jedoch unter der Bedingung, dass der Ausbreitungsverlust klein bleibt, nicht notwendigerweise festgehalten zu werden.
Der Aspekt der Konvertierung der Strahlfleckgröße des Lichtstrahls beim vorstehend beschriebenen Aufbau wurde durch das Strahlausbreitungsverfahren ("beam propagation method" – BPM) simuliert. Es wurden folgende Konstanten verwendet: Brechungsindex des Kerns 1: n2 = 1,46416, Brechungsindex des Mantels 2: n1 = 1,4576 und Wellenlänge λ = 1,31 Mikrometer. Der Querschnitt des mit dem Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße verbundenen Wellenleiters 22 beträgt 6,5 Quadratmikrometer.
Das Ergebnis der Simulation ist in 5 dargestellt, worin ein Aspekt gezeigt ist, bei dem die Fleckgröße des vom Wellenleiter 22 einfallenden Lichtstrahls 3 durch die Wellenleiter 11, 12 und 13 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße konvertiert wird. In 5 ist (a) die Form beim Eintritt in einen Wellenleiter zur Konvertierung der Strahlfleckgröße, insbesondere die Form des sich im Wellenleiter 22 ausbreitenden Strahlflecks, (b) die Form an der Verbindung des Wellenleiters 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße mit dem Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße, wo ersichtlich ist, dass die Strahlfleckgröße erhöht ist, (c) die Form des Strahlflecks an der Verbindung des Wellenleiters 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße mit dem Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße, wobei die Form von (b) fast beibehalten wird, und schließlich (d) die Form des Strahlflecks vor dem Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße.
Wie anhand des vorstehend erwähnten Ergebnisses der Simulation ersichtlich ist, ist bei (d) die Strahlfleckgröße kleiner als bei (a), was darauf hinweist, dass die Strahlfleckgröße durch den Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße konvertiert wird.
Nun werden mit Bezug auf 4 die Herstellungsschritte zur Bildung des mit dem Wellenleiter 22 integrierten Wellenleiters 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße in näheren Einzelheiten beschrieben.
Zuerst wird ein Si-Substrat 31 bereitgestellt (Schritt (a)).
Anschließend werden eine erste Mantelschicht 32 und eine Kernschicht 33 als durch erwärmende Hydrolyse von Materialien in einer Sauerstoff-Wasserstoffflamme erhaltene Glasteilchen auf das Si-Substrat 31 aufgebracht (Schritt (b)).
Die Kernschicht 33 hat eine höhere Konzentration eines Dotierungsstoffs, wie Titanoxid und Germaniumoxid. Dieser Prozess wird als eine Flammenhydrolyseabscheidung bezeichnet, welche auf dem Fachgebiet als ein Verfahren zur Herstellung von Quarzwellenleitern wohlbekannt ist. Anschließend wird der Film aus Glasteilchen in einem elektrischen Ofen auf eine hohe Temperatur erwärmt, so dass er transparent wird (Schritt (b)).
Als nächstes werden die Kernmuster für den Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße und den damit verbundenen Wellenleiter 22 gleichzeitig durch gewöhnliche Photolithographie auf der Kernschicht 33 gebildet. Beispielsweise wird die Schicht nach dem Aufbringen eines Resists und dem Übertragen eines Maskenmusters durch RIE (reaktives Ionenätzen) bis auf eine vorgegebene Tiefe geätzt, um die Kernmuster zu bilden (Schritt (c)).
Eine zweite Mantelschicht 34, bei der die Menge des Dotierungsstoffs so eingestellt wurde, dass ein Brechungsindex erzielt wird, der niedriger ist als derjenige der Kernschicht 33, wird in Form von Glasteilchen darauf abgeschieden, und das Substrat wird dann auf eine hohe Temperatur erwärmt, um es transparent zu machen (Schritt (d)). Wenn ein Quarzmaterial verwendet wird, wird häufig ein Spurenanteil eines Dotierungsstoffs bzw. von Dotierungsstoffen hinzugefügt, um das Einstellen der Erweichungstemperatur des Glases und des Wärmeausdehnungskoeffizienten zu unterstützen. Für den Kern und den Mantel können an Stelle von Quarzglas auch andere Materialien einschließlich Polymere, jedoch ohne Einschränkung auf diese, verwendet werden, vorausgesetzt, dass das Licht in dem verwendeten Wellenlängenband übertragen werden kann und der Brechungsindex fein abgestimmt werden kann.
Durch die vorstehend erwähnten Schritte wird der Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße integriert mit dem damit verbundenen Wellenleiter 22 gebildet. Weil der Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße integriert mit dem Wellenleiter 22 gebildet werden kann, gibt es keine erhebliche Verschiebung gegenüber dem Wellenleiter, und es ergeben sich keine Probleme in Zusammenhang mit einer Erhöhung der Anzahl der Teile oder einer komplexen Herstellung. Es erübrigt sich zu bemerken, dass die vorstehend erwähnten Herstellungsschritte auch auf den Aufbau der folgenden Ausführungsformen angewendet werden können.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf 2 beschrieben.
In der Figur unterscheidet sich der Wellenleiter 21 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße in der Hinsicht von der vorstehend beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform, dass er aus dem Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße und dem Wellenleiter 13 zum Verringern der Strahlfleckgröße besteht. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird auch die segmentierte Struktur verwendet, um den Anteil α der Kernlänge in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls sowie die Breite eines Segments in Richtung der y-Achse linear zu erhöhen oder zu verringern, um die Strahlfleckgröße zu konvertieren.
Bei dem Aufbau gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Wellenleiter 12 zum Beibehalten der Strahlfleckgröße fortgelassen, um Platz zu sparen, um den Wellenleiter kleiner als gemäß der vorstehend beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform zu machen, während die Wirkung erzielt wird, dass der Lichtstrahlverlust während der Ausbreitung unterdrückt wird. Es erübrigt sich auch zu bemerken, dass die Kopplungswirksamkeit verglichen mit dem Stand der Technik erhöht wird.
6 zeigt eine Graphik, in der die Kopplungswirksamkeit und die Toleranz zwischen einem Halbleiterlaser und einem Wellenleiter, der unter Verwendung des Wellenleiters 11 zur Konvertierung der Strahlfleckgröße gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist, dargestellt sind. In der Graphik aus 6 ist zum Vergleich auch ein Ergebnis dargestellt, wenn der Wellenleiter zur Konvertierung der Strahlfleckgröße nicht verwendet wird. Die Graphik beruht auf den ähnlich 5 durch die Simulation beim Strahlausbreitungsverfahren (BPM) erhaltenen Ergebnissen.
Wie anhand der Figur klar ersichtlich ist, ist die Kopplungswirksamkeit bei der Struktur gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform erhöht. Die Toleranz in Bezug auf die Diskrepanz in der vertikalen Richtung senkrecht zur optischen Achse wird gleichzeitig beibehalten, weil eine höhere Kopplungswirksamkeit als im Stand der Technik bei einer Verschiebung von 2 Mikrometern erhalten wird. Diese Ergebnisse können anhand des in 9 dargestellten Prinzips verstanden werden.
Als nächstes wird eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf 3 beschrieben.
Gemäß dieser Ausführungsform wird ein weiteres Verfahren zur Konvertierung der Strahlfleckgröße in Bezug auf den Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße angewendet, um die Querschnittsfläche des Kerns entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls zu modifizieren. Dieses Verfahren wird auf den in 2 dargestellten Wellenleiter 21 zum Konvertieren des Strahlfleckradius angewendet, dieses lässt sich jedoch genauso auf den in 1 dargestellten Wellenleiter anwenden.
Beim Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße gemäß der vorliegenden Ausführungsform ändert sich die Querschnittsfläche des Kerns entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls, d.h. sie verschmälert sich. Die sich verschmälernde Form ist nur entlang der y-Achse, nämlich in Richtung einer Achse parallel zur Substratoberfläche gebildet, während die Form entlang der x-Achse konstant ist.
Durch die Verwendung einer sich verschmälernden Form, wie sie in der Figur dargestellt ist, kann die Strahlfleckgröße sowohl entlang der x-Achse als auch entlang der y-Achse erhöht oder verringert werden. Wenn die Querschnittsfläche des Kerns in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls verringert wird, wird die Strahlfleckgröße auf einen bestimmten Wert verkleinert und, wenn eine weitere Verringerung auftritt, vergrößert, weil das im Kern eingeschlossene Licht abgeschwächt wird. Daher kann die Strahlfleckgröße durch Einstellen des Verschmälerungsgrads im Wellenleiter 11 zum Erhöhen der Strahlfleckgröße auf eine bestimmte erwünschte Größe erhöht werden.
Ein Wellenleiter zur Konvertierung der Strahlfleckgröße mit der so gebildeten Form kann auch die Kopplungswirksamkeit ändern. Demgemäß kann die Kopplungswirksamkeit ähnlich wie bei den vorstehenden Ausführungsformen verbessert werden, während die Toleranz der axialen Verschiebung beibehalten wird.
Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen spezifischen Formen verwirklicht werden, ohne vom Gedanken oder von den wesentlichen Eigenschaften davon abzuweichen. Beispielsweise kann ein anderes Verfahren zum Konvertieren von Brechungsindexdifferenzen als die vorstehend erwähnten unter Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes entwickelt werden. Bei einem solchen Verfahren wird ein neuer Schritt zur Bildung einer anderen Schicht aus einem Material, das von demjenigen des Kerns und des Mantels verschieden ist und zu diesen hinzukommt, aufgenommen (zur Bildung eines Teils mit einem anderen Brechungsindex).
Kurz gesagt, können gemäß der vorliegenden Erfindung ein optisches Modul und ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt werden, wodurch die Kopplungswirksamkeit zwischen optischen Teilen verbessert wird. Weiterhin können gemäß der vorliegenden Erfindung ein optisches Modul und ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt werden, worin entweder die Kopplungswirksamkeit zwischen optischen Teilen oder die Toleranz verbessert werden kann.

Claims

Optische Anordnung mit einem einen Lichtstrahl emittierenden Halbleiterlaser (23), einem mit dem Laser (23) optisch gekoppelten optischen Wellenleiter (21) integrierter Struktur zur Führung des Laserstrahls, wobei der optische Wellenleiter (21) die Größe des Lichtstrahls längs einer Ausbreitungsrichtung steuert und ein Lichteintrittssende, an dem der Lichtstrahl eintritt, sowie – von diesem ausgehend der Reihe nach in der Ausbreitungsrichtung – (i) einen ersten Abschnitt (11), der eine Vergrößerung der Fleckgröße des Lichtstrahls in der Ausbreitungsrichtung bewirkt, und (ii) einen zweiten Abschnitt (13), der eine Verkleinerung des Lichtflecks des Lichtstrahls in der Ausbreitungsrichtung bewirkt, aufweist, wobei der erste und der zweite Abschnitt (11, 13) jeweils Teile der integrierten Struktur des Wellenleiters sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Abschnitt (11, 13) einen aus mehreren Segmenten zusammengesetzten Wellenleiterkern aufweist, wobei jedes Segment in der Ausbreitungsrichtung nacheinander einen diskreten Kernteil und einen Zwischenraumteil umfaßt, wobei die Fleckgröße des Strahls am Ausgangsende des ersten Abschnitts (11) größer ist als am Lichteintrittssende und am Ausgangsende des zweiten Abschnitts (13).
Optische Anordnung nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt (13) unmittelbar an den ersten Abschnitt (11) anschließt.
Optische Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Wellenleiter einen dritten Abschnitt (12) aufweist, der ebenfalls Teil der integrierten Wellenleiterstruktur ist, in der Ausbreitungsrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (11, 13) liegt und die von dem ersten Abschnitt erweiterte Fleckgröße des Strahls aufrechterhält.
Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste und/oder der dritte Abschnitt (11, 13) einen Wellenleiterkern aufweist, dessen senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung gemessener Querschnitt in der Ausbreitungsrichtung zu- oder abnimmt.
Optische Anordnung nach Anspruch 4, wobei der erste Abschnitt (11) einen aus mehreren Segmenten aufgebauten Wellenleiterkern aufweist, wobei jedes Segment in der Ausbreitungsrichtung nacheinander einen diskreten Kernteil und einen Zwischenraumteil umfaßt und die senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung gemessene Größe aufeinanderfolgender Kernteile in der Ausbreitungsrichtung zunimmt.
Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der dritte Abschnitt (12) des Wellenleiters einen aus mehreren Segmenten aufgebauten Wellenleiterkern aufweist und jedes Segment in der Ausbreitungsrichtung nacheinander einen diskreten Kernteil und einen Zwischenraumteil umfaßt.
Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der erste und/oder der zweite Abschnitt (11, 13) den aus mehreren Segmenten aufgebauten Wellenleiterkern aufweist, wobei jedes Segment in der Ausbreitungsrichtung nacheinander einen diskreten Kernteil und einen Zwischenraumteil umfaßt, und wobei die senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung gemessene Größe der Kernteile sich in der Ausbreitungsrichtung ändert, um die Fleckgröße des Strahls zu ändern.
Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste und/oder der zweite Abschnitt (11, 13) den aus mehreren Segmenten aufgebauten Wellenleiterkern aufweist, jedes Segment in der Ausbreitungsrichtung nacheinander einen diskreten Kernteil und einen Zwischenraumteil umfaßt, und längs der Ausbreitungsrichtung sich die Verhältnisse von Kernteillänge zu Segmentlänge in der Ausbreitungsrichtung ändern, um die Fleckgröße des Strahls zu ändern.
Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die integrierte Struktur des Wellenleiters (21) ein Substrat (31), auf dem den Wellenleiterkern des ersten und des zweiten Abschnitts (11, 13) sowie gegebenenfalls des dritten Abschnitts (12) bildenden Substrat eine erste Schicht (33) sowie eine einen Mantel um den Wellenleiterkern bildende zweite Schicht (32) aufweist.
Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der optische Wellenleiter (21) an dem vom ersten Abschnitt (11) abgewandten Ende des zweiten Abschnitts (13) unmittelbar an einen den Lichtstrahl führenden weiteren Wellenleiter (22) anschließt.