[go: up one dir, main page]

DE69116504T2 - Verpackung von optischen Komponenten aus Silizium - Google Patents

Verpackung von optischen Komponenten aus Silizium

Info

Publication number
DE69116504T2
DE69116504T2 DE69116504T DE69116504T DE69116504T2 DE 69116504 T2 DE69116504 T2 DE 69116504T2 DE 69116504 T DE69116504 T DE 69116504T DE 69116504 T DE69116504 T DE 69116504T DE 69116504 T2 DE69116504 T2 DE 69116504T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
waveguide
refractive index
optical
cover plate
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69116504T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69116504D1 (de
Inventor
Herman Melvin Presby
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
AT&T Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AT&T Corp filed Critical AT&T Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE69116504D1 publication Critical patent/DE69116504D1/de
Publication of DE69116504T2 publication Critical patent/DE69116504T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/30Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2808Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using a mixing element which evenly distributes an input signal over a number of outputs

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft integrierte optische Baugruppen und spezieller auf Siliziumsubstraten angefertigte optische Baugruppen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Vor kurzem wurde eine neue Technologie entwickelt, um integrierte optische Baugruppen durch Abscheidung dotierter Silika-Wellenleiter an Siliziumsubstraten mittels Techniken wie chemisches- oder Plasma-Ätzen, Ionenfräsen (Ion Milling), Sputterätzen und chemisch unterstütztes lonenfräsen herzustellen. Siehe z.B. J.T. Boyd et al., Odtical Engineering, Band 24, Nr. 2, Seiten 230-4 (1985) und F.S. Hickernell, und Solid State Technology, Band 31, Nr. 11, Seiten 83-8 (1988). Vorteilhafterweise bietet diese Technologie die Möglichkeit, optische Einrichtungen herzustellen, die kompakt, von größerer Komplexität und von niedrigeren Kosten sind, als die Einrichtungen, die aus Faserbaugruppen oder mikrooptischen Baugruppen hergestellt sind.
  • In der Vergangenheit wurden verschiedene passive optische Baugruppen unter Anwendung der oben genannten Silika bzw. Quarzglas-an-Silizium-Technologie (Silica-on- Silicon-Technology) hergestellt, bei der optische Wellenleiter an einer als "Hipox" bezeichneten, durch die Oxidation von Silizium unter hohem Dampfdruck gebildeten Basisschicht abgeschieden werden. Typischerweise wird anisotropes Ätzen verwendet, um die Kernstruktur zu definieren, die z.B. Phosphorsilikatglas oder p-dotiertes Silika umfaßt. Ferner werden mit einer dünnen, den Kern bedeckenden Ummantelungsschicht aus Silika bzw. Quarzglas verlustarme Kanal-Wellenleiter an dem Silizium leicht hergestellt, welches dann konfiguriert werden kann, um viele brauchbare integrierte optische Einrichtungen zur Kommunikation und Signalverarbeitung herzustellen, beispielsweise Bragg-Reflektoren, 4-Kanal-Multiplexer, Polarisationsteiler und Sternkoppler. Einzusehen z.B. bei C.H. Henry et al., Journal of Lightwave Technology, Band 7, 1379-85 (1989), Y. Shani et al., Appl. Phys. Lett., Band 56, Seiten 120-1 (1990) und US-Patent Nr. 4904042.
  • Während diese Einrichtungen eine exzellente Leistung zeigen, reagieren viele der darin enthaltenen Komponenten, nämlich die Wellenleiter hochempfindlich auf die Umgebung infolge der relativ dünnen Silika- oder Quarzglas- Ummantelungsschicht. Die Beschichtung, das ist die Ummantelungsschicht, die etwa 4 µm dick ist, stellt keinen genügenden optischen Einschluß für das sich vom Kern radial ausbreitende abklingende Feld bereit, wodurch eine gegenseitige schädliche Beeinflussung mit dem Umfeld ermöglicht wird. Z.B. verändert eine Berührung der Oberfläche des Bauteils auf dramatische Weise die Leistungseigenschaften der Einrichtung. Obwohl eine viel dickere Ummantelungsschicht in der Größenordnung von ungefähr 10 µm abgeschieden werden kann, neigt eine so dicke Beschichtung entweder dazu, infolge von Spannung zur Rißbildung oder nimmt unerschwinglich viel Zeit in der Größenordnung von einem Tag zum Abscheiden in Anspruch. Genauso bedeutend ist es bei diesen Einrichtungen, daß wenn einmal versucht wurde, einen Faseranschlußverbinder zu befestigen, wie z. B. eine Reihe von Fasern unter Einsatz von Silizium-V-Nut, um sie praktikabel herzustellen, entsteht ein instabiler Zustand, weil nur zu dem Siliziumsubstrat und der dünnen Ummantelungsschicht eine Verbindung hergestellt werden kann, wobei der obere Bereich des Faseranschlußverbinders hängend und anfällig gegen Dejustierung verbleibt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine neue optische Verpackungs- und Verbindungstechnologie, die besonders wirkungsvoll ist, nicht nur im Hinblick auf das Problem, Faseranschlüsse an Glaswellenleiter von Siliziumeinrichtungen zu befestigen, sondern auch beim Abschirmen dieser Wellenleitereinrichtungen gegen die schädlichen Wirkungen ihres äußeren Umfeldes.
  • Zu diesem Zweck bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine in Anspruch 1 oder in Anspruch 10 definierte optische Baugruppe.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein gemäß Anspruch 11 definiertes Verpackungsverfahren einer optischen Einrichtung, ebenso wie ein in Anspruch 12 definiertes Befestigungsverfahren eines optischen Faserverbinders an einer solchen optischen Einrichtung.
  • Ein wichtiger Aspekt der Erfindung liegt daher in der neuen Realisierung, bei welcher die vorher erwähnten Ziele erreicht werden können durch ein Abdecken der Einrichtung mit einer dünnen an einem Epoxidharz, d.h. Kleber mit niedrigem Brechungsindex befestigten Silika-, Silikatglas- bzw. Quarzglas-Abdeckplatte, wobei das Epoxidharz die Ummantelungsschicht der Wellenleiter so erstreckt, daß das abklingende Feld nicht mit dem Umfeld wechselwirkt. Die Quarzglas- oder Silika-Abdeckplatte dient dazu, die Einrichtung "unempfindlich gegenüber rauher Behandlung zu machen", während Endflächen von genügender Oberfläche bereitgestellt werden, an denen die Anschlußfaserverbinder befestigt werden können.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein integrierter, an einem Siliziumsubstrat ausgebildeter 19 x 19 Sternkoppler mit einer Silika- Abdeckplatte bedeckt, die mit Hilfe eines Epoxidharzes, d.h. eines Klebers oder Klebstoffs mit niedrigem Brechungsindex befestigt ist. Die Abdeckplatte schirmt sowohl die Wellenleiter, die annähernd ein paar Mikrometer unterhalb der Fläche angeordnet sind, von ihrer Umgebung ab und stellt außerdem eine verbesserte Einrichtung bereit, um die Faserverbinder daran zu befestigen.
  • Figurenbeschreibung
  • Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung kann durch Lesen der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erreicht werden. Dabei zeigen:
  • Fig. 1 eine Aufsicht auf einen 19 x 19 Sternkoppler, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung anwendet;
  • Fig. 2 eine Querschnittsansicht des vorliegenden Sternkopplers;
  • Fig. 3 eine isometrische Ansicht des vorliegenden Sternkopplers mit den daran befestigten Faserverbindern;
  • Fig. 4 bis 6 die Kopplungscharakteristika des vorliegenden Sternkopplers für horizontal polarisiertes Licht; und
  • Fig. 7 bis 9 die Kopplungscharakteristika des vorliegenden Sternkopplers für vertikal polarisiertes Licht.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, daß es durch Abdecken von Glaswellenleitern bei Siliziumeinrichtungen mit einer dünnen mit einem Epoxidharz mit niedrigem Brechungsindex befestigten Silika(SiO&sub2;)- Abdeckplatte möglich ist, diese Einrichtungen vor äußeren Einwirkungen zu schützen und zur gleichen Zeit eine verbesserte Einrichtung bereitzustellen, um Faserverbinder daran zu befestigten. Der Ausdruck "Epoxidharz mit niedrigem Brechungsindex", wie er hier verwendet wird, steht für den Brechungsindex eines Epoxidharzes oder Klebers der niedriger als der Brechungsindex des Wellenleiterkerns der Einrichtung ist und gleich oder niedriger als der Brechungsindex der Ummantelungsschicht ist, die den Wellenleiterkern der Einrichtung oder beides umgibt. Bedeutsamerweise bildet das Epoxidharz mit niedrigem Brechungsindex eine erweiterte Ummantelungsschicht, die einen verstärkten optischen Einschluß in dem Welenleiterkern bereitstellt. Ferner dient die Silika-Abdeckplatte, die durch das Epoxidharz gehalten wird dazu, die Einrichtung "unempfindlich gegenüber rauher Behandlung zu machen" und stellt Endflächen bereit, an denen angeschlossene Faserverbinder befestigt werden können.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform von einer erfindungsgemäßen optischen Einrichtung wird in Fig. 1 dargestellt. Während die Beschreibung des Verfahrens den dargestellten Sternkoppler betrifft, der unter Anwendung der bekannten Silika-an-Silizium-Technologie hergestellt ist, sei darauf hingewiesen, daß andere Silika-an-Silizium- Wellenleitereinrichtungen verwendet werden können, wie beispielsweise Bragg-Reflektoren, Multiplexer, Splitter bzw. Teiler und dergleichen, die zur bekannten Technik zählen. Weiterhin ist vorgesehen, daß diese optischen Einrichtungen unmittelbar auf geschmolzenem Quarz, Silika, Lithiumniobat und dergleichen hergestellt werden können. Es sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 1 dargestellte integrierte optische Einrichtung nur für Darstellungszwecke und nicht dem Zwecke einer Einschränkung dient.
  • Daher ist ohne einen Verlust an Allgemeingültigkeit und Anwendbarkeit für die Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung in Fig. 1 eine ebene Ansicht für die Geometrie von einem integrierten 19 x 19 Sternkoppler 10 dargestellt, der aus zwei symmetrischen Reihen von Kanalwellenleitern 50, 70 besteht, die durch einen dielektrischen Scheibenwellenleiter 60 getrennt sind, wobei jeder an einem Silizium(Si)-Substrat 40 ausgebildet ist. Die üblichen bekannten Herstellungstechniken wie beispielsweise Lithographie, Ätzen, chemische Abscheidung unter Niederdampfdruck, Flammhydrolyse und dergleichen können verwendet werden, um den Sternkoppler 10 herzustellen. Eine detaillierte Abhandlung über Glaswellenleiter an Silizium und deren Verarbeitung kann bei C.H. Henry et al., Journal of Lightwave-Technology, Band 7, Nr. 10, Seiten 1530-9 (1989) und B.H.Verbeek et al., Journal of Lightwave Technology, Band 6, Nr. 6, Seiten 1011-15 (1988) eingesehen werden.
  • Es sei erwähnt, daß die Leistung von irgendeinem der Eingangswellenleiter 50-1 bis 50-19 in den dielektrischen Scheibenwellenleiter 60 gerichtet wird und danach von jedem der Ausgangswellenleiter 70-1 bis 70-19 aufgenommen wird. Eine wirkungsvolle Lichtübertragung durch den dielektrischen Scheibenwellenleiter 60 ist der Strahlungskopplung von den konvergenten Wellenleitern zu ihren Nachbarn zu verdanken, welches die Form der Fernfeldverteilung verbessert. Für eine detaillierte Beschreibung der zugrundeliegenden Wirkungsweise des oben genannten Sternkopplers kann das US- Patent Nr. 4904042, ausgestellt auf C. Dragone eingesehen werden, welches hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen wird. Eine Querschnittsansicht von einem Sternkoppler 10 entlang des konvergenten Bereichs von einigen Wellenleitern ist in Fig. 2 veranschaulicht. Auch wenn der Anfangsabstand von den Wellenleitern 200 µm beträgt, ist der endgültige Abstand im konvergierenden Bereich auf annähernd 8 µm verjüngt, welches eine ausreichende Strahlungskopplung für die wirkungsvolle Lichtübertragung zwischen der Eingangsreihe 50 und der Ausgangsreihe 70 ermöglicht. Mit einer Ummantelungsschicht 203 von etwa nur 4 µm erstrecken sich die Felder von den Wellenleitern über die Grenze der Oberfläche hinaus. Noch bedeutender ist, daß die Dicke der Ummantelung nicht ausreicht, um einen geeigneten Kontaktbereich zur Befestigung einer Reihe von Faseranschlüssen bereitzustellen. Daher wurde in Übereinstimmung mit den Erfindungsgedanken eine Silika- Abdeckplatte 310 auf der Oberseite der Ummantelungsschicht 203 mit einem Epoxidharz 300 mit niedrigem Brechungsindex befestigt, um den vorher erwähnten Problemen zu begegnen. Mit der durch das Epoxidharz 300 in Lage gehaltenen Silika- Abdeckplatte 310 werden Endflächen gewährleistet, an denen die Anschlußfaserverbinder befestigt werden können.
  • Wie in Fig. 2 dargestellt umfassen die Wellenleiter 50-1 bis 50-19 und 70-1 bis 70-19 eine 10 µm dicke SiO&sub2;- Basisschicht 201, die durch Oxidieren der Oberfläche des Siliziumsubstrates 40 bei einem hohen Dampfdruck gebildet ist. Sowohl die Kern- als auch die Ummantelungsschicht 202 bzw. 203 wird durch Einsatz von chemischer Abscheidung bei Niederdampfdruck abgeschieden. Genauer gesagt wurde ein 2 µm dickes unter Einsatz von Silan, Sauerstoff und Phosphin abgeschiedenes Phosphorsilikatglas (mit 8 % Phosphor) für die Kernschichten 202 verwendet, wobei 5 µm breite anschließend durch reaktives Ionenätzen geätzte Mesas nach der Photolithographie den Kern 202 definieren. Als nächstes wurden die Kernschichten bei 1000ºC in N&sub2; wärmebehandelt bzw. annealed, um das Material zu schmelzen. Weiterhin wurde eine 3µm dicke Ober- oder Ummantelungsschicht 203 von SiO&sub2; (mit 4 Gewichts-% Phosphor) bei 730ºC unter Einsatz von Tetraethylorthosilikat (TEOS), Sauerstoff und Phosphin abgeschieden. Die sich ergebende Brechungsindexdifferenz zwischen den Kernschichten 202 und der Ummantelungsschicht 203 wurde für eine Wellenlänge λ von 1,5 µm mit 7,3 x 10&supmin;³ veranschlagt, wobei die Ummantelungsschicht einen Brechungsindex von ungefähr 1,456 besitzt. Die Wahl bei dem Wert der Brechungsindexdifferenz zwischen dem Kern und der Ummantelungsschicht ist von Faktoren wie der Betriebswellenlänge, der gewünschten numerischen Apertur und der gewünschten Anzahl von Moden wie von anderen Faktoren abhängig.
  • Durch Befestigung der Silika-, bzw. Silikatglas- oder Quarzglas-Abdeckungsplatte 310 auf der Oberseite der Ummantelungsschicht 203 ist es in Übereinstimmung mit den Erfindungsgedanken möglich, den Sternkoppler vor äußeren Einwirkungen zu schützen, genauso wie die Verbindung von externen Einrichtungen dazu zu verbessern. Bei einer beispielhaften Ausführungsform bestand die Silika- Abdeckungsplatte 310 aus geschmolzenem Silika, d.h. Quarzglas, mit einem Brechungsindex n von annähernd 1,456. Wie in Fig. 2 dargestellt ist ein Epoxidharz 300 mit niedrigem Brechungsindex zwischen der Silika-Abdeckplatte 310 und dem Wellenleitern angeordnet, um Energie von deren Kernen abzuziehen. Das optische Epoxidharz 300 kann keinen höheren Brechungsindex als den von der Silika- Ummantelungsschicht 203 besitzen. Fachleute werden leicht bemerken, daß es möglich ist, die Ummantelungsschicht 203 zu entfernen und gänzlich durch das Epoxidharz 300 zu ersetzen.
  • Im einzelnen wurde ein mit Wärme nachbehandeltes Zweikomponentenepoxidharz mit einem Brechungsindex nexp von 1,4071 derart wie das von Epoxy Technology Inc., Billerica, MA, veräußerte, mit seinem Handelsnamen EPO-TEX 328 gekennzeichnete Epoxidharz verwendet. Dieses Epoxidharz besitzt eine mittlere Viskosität von 3500 cps genauso wie gute Benetzungseigenschaften und lichtdurchlässige Eigenschaften. Das Epoxidharz wurde durch Verflechtung zwischen der Ummantelungsschicht 203 und der Silika- Abdeckplatte 310 angelegt, welches zu der in Fig. 2 dargestellten Konfiguration führte. Anschließend wurde das Epoxidharz bei 150ºC nachbehandelt, wobei eine etwa 10 µm dicke Epoxidschicht übrigbleibt, die die Silika-Abdeckplatte 310 an der Oberseite der Wellenleiter festhält. Es sei darauf hingewiesen, daß beim Aufbringen des Epoxidharzes etwas Sorgfalt aufgewendet werden muß, um alle darin enthaltenen Luftblasen zwischen der Silika-Abdeckplatte 310 und der Oberseite der Ummantelungsschicht 203 zu entfernen. Bei den Abmessungen des Sternkopplers von 1,5 x 3,0 cm und 0,55 mm Dicke wurde die Silika-Abdeckplatte 310 auf die gleichen Abmessungen geschnitten und danach deren Enden geschliffen. Die Abdeckplatte 310 besaß annähernd eine Dicke von 0,65 mm.
  • Es sei darauf hingewiesen, daß mit dem Befestigen der Silika-Abdeckplatte 310 an der Ummantelungsschicht nun ein relativ großer Oberflächenbereich sowohl am Eingangsals auch am Ausgangsende des vorliegenden Kopplers vorhanden ist, an dem eine dauerhafte Befestigung der Anschlußfaser- Reihenverbinder hergestellt werden kann. Für eine detaillierte Beschreibung der Anschlußreihenverbinder ist z.B. US-Patent Nr. 4639074, ausgestellt auf E.J. Murphy, einzusehen, welches hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen wird. Zu beachten ist, daß früher in der Vergangenheit ein instabiler Zustand eintrat, wenn einmal versucht wurde, einen Verbinder durch Spitzenkopplung zu befestigen, weil eine Befestigung nur an dem Siliziumsubstrat und der dünnen Ummantelungsschicht hergestellt werden konnte, wobei der obere Bereich des Verbinders anfällig für eine Fehljustierung blieb.
  • Verschiedene Messungen aus der Versuchspraxis wurden vor und nach dem Abdecken der Einrichtung mit der Abdeckplatte 310 durch anstoßendes oder Spittzenkoppeln (d.h. Butt-Coupling) der Faseranschlußverbinder 420 und 410 an die jeweiligen Reihen von Kanalwellenleitern 50 bzw. 70, wie in Fig. 3 dargestellt, unternommen. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel umfaßte jeder der Faseranschlußverbinder 420 und 410 eine geradlinige Reihe von auf der Oberseite des Siliziumchips 440 hergestellten, mit V-Furchen in positionierten Fasern. Solche Faseranschlußverbinder sind auf dem Gebiet gut bekannt und werden hier nicht diskutiert. Für eine detaillierte Diskussion dieser optischen Verbinder ist z.B. das vorstehend erwähnte Patent von E.J. Murphy einzusehen.
  • Im einzelnen wurden Messungen für die Wirksamkeit des Koppelns zwischen den Eingangswellenleitern 50-1, 50-10 und 50-19 und den Ausgangswellenleitern 70-1 bis 70-19 unternommen. Die Leistung bei jedem Ausgangswellenleiter wurde mit in jeden Eingangsleiter 50-1, 50-10 und 50-19 separat injizierter optischer Energie gemessen. Weil die Wellenleiter eine gewisse Polarisationsempfindlichkeit aufweisen, wurden die Messungen für beide, die horizontale sowie die vertikale Polarisationsausrichtung unternommen. Die Fig. 4 bis 6 zeigen die Leistung des Sternkopplers 10 vor und nach dem Abdecken der Wellenleiter mit der Silika- Abdeckplatte 310 und mit den jeweils separat mit einem horizontal polarisierten Licht von einer Wellenlänge von annähernd 1,3 µm angeregten Eingangswellenleiter 50-1, 50-10 und 50-19. Es sei darauf hingewiesen, daß die vor dem Befestigen der Silika-Abdeckplatte 310 unternommenen Messungen durch offene Kreise gekennzeichnet sind, wohingegen die nach dem Befestigen der Silika-Abdeckplatte 310 unternommenen Messungen durch Kreuze gekennzeichnet sind.
  • In der Theorie sollte der Splittverlust des Sternkopplers 10, der proportional zu 1/N ist (wobei N die Anzahl der Eingangs- oder Ausgangswellenleiter darstellt), in diesem Fall annähernd 12,8 dB betragen. Weiterhin sei bei den Fig. 4 bis 6 erwähnt, daß der Verlust vor und nach der Befestigung der Silika-Abdeckplatte 310 im wesentlichen identisch ist. Es wird angenommen, daß der Kopplungsverlust zwischen dem mittleren Eingangswellenleiter 50-10 und den Ausgangswellenleitern, der etwa 2 db mehr als der ideale Koppler beträgt, durch den inhärenten Übertragungsverlust bei den Wellenleitern und den Kopplungsverlust zwischen den Eingangs- und Ausgangswellenleitern und den jeweiligen Faserverbindern 420 bzw. 410 erklärt werden kann. Ähnlich zeigen die Fig. 7 bis 9 den Kopplungsverlust für vertikal polarisiertes Licht. Es wird darauf hingewiesen, daß dort ein leichtes Anwachsen bei der Kopplungswirksamkeit von etwas weniger als 0,5 dB besteht, welches als Folge von dem verbesserten Koppeln zwischen den Eingangs- und Ausgangswellenleitern infolge des Austauschens von Luft in dem dielektrischen Scheibenwellenleiter 10 mit dem Epoxidharz 300 mit niedrigem Brechungsindex angesehen wird. Verschiedene andere Sternkoppler, die die Erfindungsgedanken nutzten, wurden mit ähnlichen Versuchsergebnissen hergestellt. Weiterhin wurden verschiedene Messungen nach einem Temperaturdurchlauf der Einrichtungen bis hoch zu einer Temperatur von 100º0 unternommen, ohne eine Leistungsminderung.
  • Von Fachleuten können verschiedene andere Veränderungen vorgenommen werden, die die Erfindung verwirklichen. Es wird z.B. vorgesehen, daß ein anderes geeignetes Material für den Kern verwendet werden kann, beispielsweise Siliziumnitrid, Si&sub3;N&sub4;, das an dem Siliziumsubstrat durch eine chemische Abscheidung unter Niederdampfdruck von Dichlorsilan, Ammoniak und Sauerstoff abgeschieden werden kann. Zusätzlich ist vorgesehen, daß, während bei der obigen beispielhaften Ausführungsform die SiO&sub2; umfassende Ummantelungsschicht von Tetraethylorthosilikat und Sauerstoff abgeschieden wurde, das SiO&sub2; auch von Dichlorsilan, Ammoniak und Sauerstoff genauso wie von Silan und Sauerstoff abgeschieden werden kann. Auf jeden Fall kann der Brechungsindex von SiO&sub2; durch den Zusatz von Phosphor, beispielsweise von einer Phosphinquelle, gesteuert werden.

Claims (12)

1. Optische Baugruppe, umfassend:
eine optische Einrichtung mit wenigstens einem Wellenleiter (201-203), der an einem Substrat (40) ausgebildet ist, wobei der wenigstens eine Wellenleiter eine Ummantelungsschicht (203) an einer Kernschicht (202) umfaßt, wobei die Ummantelungsschicht einen Brechungsindex hat, der niedriger als der Brechungsindex der Kernschicht ist,
eine schützenden Deckplatte (310), die über dem Wellenleiter angeordnet ist, und eine Schicht aus Epoxidharz (300), die zwischen der Deckplatte und dem wenigstens einen Wellenleiter angeordnet ist, wobei das Epoxidharz einen Brechungsindex hat, der gleich oder niedriger als der Brechungsindex der Ummantelungsschicht ist und von ausreichender Dicke ist, um die Ummantelungsschicht des Wellenleiters so zu erstrecken, daß die optische Strahlung, die sich in dem wenigstens einen optischen Wellenleiter ausbreitet, unterhalb der Deckplatte eingeschlossen ist.
2. Optische Baugruppe nach Anspruch 1, bei welcher das Substrat (40) ein Halbleiter ist.
3. Optische Baugruppe nach Anspruch 2, bei welcher der Halbleiter Silicium umfaßt.
4. Optische Baugruppe nach Anspruch 1, bei welcher das Substrat (40) Silica und/oder Quarzglas umfaßt.
5. Optische Baugruppe nach Anspruch 2, bei welcher die Deckplatte (310) Silica und/oder Quarzglas umfaßt.
6. Optische Baugruppe nach Anspruch 5, bei welcher die Kernschicht (202) des Wellenleiters dotiertes Silica und/oder dotiertes Quarzglas umfaßt.
7. Optische Baugruppe nach Anspruch 5, bei welcher die Kernschicht (202) des Wellenleiters Siliciumnitrid umfaßt.
8. Optische Baugruppe nach Anspruch 6, bei welcher die Ummantelungsschicht (203) des Wellenleiters dotiertes Silica und/oder dotiertes Quarzglas umfaßt.
9. Optische Baugruppe nach Anspruch 1, bei welcher die optische Einrichtung ein integrierter optischer Sternkoppler ist.
10. Optische Baugruppe, umfassend: eine optische Einrichtung, wobei die optische Einrichtung eine Wellenleiterkernschicht (202) umaßt, die an einem Halbleitersubstrat (40) ausgebildet ist, mit einer Deckplatte (310), die über der Wellenleiterkernschicht angeordnet ist und eine Schicht von Epoxidharz (300) mit niedrigem Brechungsindex, die zwischen der Deckschicht und der Wellenleiterkernschicht angeordnet ist, um eine Wellenleiterummantelungsschicht auszubilden, wobei der Brechungsindex des Epoxidharzes mit niedrigem Brechungsindex niedriger als der Brechungsindex des Materials der Kernschicht ist und wobei die Epoxidharzschicht mit niedrigem Brechungsindex ausreichend dick ist, so daß die sich in der Wellenleiterkernschicht ausbreitende optische Strahlung unterhalb der Deckschicht eingeschlossen ist.
11. Verfahren zum Verpacken einer optischen Einrichtung, wobei die optische Einrichtung einen Wellenleiter (201- 202), der an einem Substrat (40) ausgebildet ist, und eine Deckplatte, die über dem Wellenleiter angeordnet ist, umfaßt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: des Anordnens einer Schicht (300) von Epoxidharz mit niedrigem Brechungsindex zwischen dem Wellenleiter und der Deckplatte, wobei der Brechungsindex und die Dicke von diesem so ausgebildet sind, daß die optische Strahlungsausbreitung in dem Wellenleiter unterhalb der Deckplatte eingeschlossen ist.
12. Verfahren zum Befestigen eines optischen Faserverbinders (420, 430) an einer optischen Einrichtung, wobei die optische Einrichtung einen Wellenleiter (50, 70) umfaßt, der an einem Substrat (40) ausgebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
des Anordnens einer Deckplatte (310) über dem Wellenleiter,
des Anordnens zwischen dem Wellenleiter und der Deckplatte einer Schicht (300) eines Epoxidharzes mit niedrigem Brechungsindex, wobei der Brechungsindex und die Dicke der Epoxidharzschicht derart ausgebildet sind, daß die sich in dem Wellenleiter ausbreitende optische Strahlung unterhalb der Deckplatte eingeschlossen ist, und anstoßendes Koppeln und Befestigen des optischen Faserverbinders (420, 430) an dem Wellenleiter (50, 70).
DE69116504T 1990-10-29 1991-10-17 Verpackung von optischen Komponenten aus Silizium Expired - Lifetime DE69116504T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/603,646 US5076654A (en) 1990-10-29 1990-10-29 Packaging of silicon optical components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69116504D1 DE69116504D1 (de) 1996-02-29
DE69116504T2 true DE69116504T2 (de) 1996-08-01

Family

ID=24416339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69116504T Expired - Lifetime DE69116504T2 (de) 1990-10-29 1991-10-17 Verpackung von optischen Komponenten aus Silizium

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5076654A (de)
EP (1) EP0484011B1 (de)
JP (1) JPH04264505A (de)
CA (1) CA2050558C (de)
DE (1) DE69116504T2 (de)
DK (1) DK0484011T3 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5199093A (en) * 1990-05-22 1993-03-30 Bicc Plc. Multi-part optical fibre connectors
JPH04120810A (ja) * 1990-09-12 1992-04-21 Hitachi Ltd 弾性表面波保護方法
US5327517A (en) * 1991-08-05 1994-07-05 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Guided-wave circuit module and wave-guiding optical component equipped with the module
DE4210930A1 (de) * 1992-04-02 1993-10-07 Deutsche Aerospace Verfahren zur Herstellung eines integrierten optischen Strahlteilers
US5212758A (en) * 1992-04-10 1993-05-18 At&T Bell Laboratories Planar lens and low order array multiplexer
US5371818A (en) * 1993-08-12 1994-12-06 At&T Corp. Integrated optical circuit and methods for connecting such circuits to glass fibers
US5367593A (en) * 1993-09-03 1994-11-22 Motorola, Inc. Optical/electrical connector and method of fabrication
JPH07140336A (ja) * 1993-09-22 1995-06-02 Shin Etsu Chem Co Ltd 光導波路
KR100217701B1 (ko) * 1993-12-28 1999-09-01 구라우치 노리타카 광디바이스모듈 및 그 제조방법
SE503905C2 (sv) * 1994-03-16 1996-09-30 Ericsson Telefon Ab L M Förfarande för framställning av en optokomponent samt optokomponent
SE513183C2 (sv) * 1994-03-18 2000-07-24 Ericsson Telefon Ab L M Förfarande för framställning av en optokomponent samt kapslad optokomponent
JP3001406B2 (ja) * 1995-11-09 2000-01-24 日本電気株式会社 光導波路の製造方法
US7058245B2 (en) 2000-04-04 2006-06-06 Waveguide Solutions, Inc. Integrated optical circuits
DE10045566A1 (de) * 2000-09-14 2002-03-28 Scc Special Comm Cables Gmbh Optischer Chip und Verfahren zur Herstellung eines strukturverstärkten optischen Chips
US7149378B2 (en) 2002-02-22 2006-12-12 Lucent Technologies Inc. Monolithic waveguide/MEMS switch
JP7208498B2 (ja) * 2019-02-04 2023-01-19 日本電信電話株式会社 インタポーザ回路

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4361643A (en) * 1981-01-05 1982-11-30 Western Electric Co., Inc. Photomask and method of using same
NL8303905A (nl) * 1983-11-15 1985-06-03 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een geodetische component en geintegreerde optische inrichting die deze component bevat.
US4639074A (en) * 1984-06-18 1987-01-27 At&T Bell Laboratories Fiber-waveguide self alignment coupler
JP2582066B2 (ja) * 1987-03-19 1997-02-19 株式会社日立製作所 光機能性デバイス
JPS63293509A (ja) * 1987-05-26 1988-11-30 Matsushita Electric Works Ltd 光回路板の製法
EP0308602A3 (de) * 1987-09-25 1990-01-10 Siemens Aktiengesellschaft Vergrabener doppelbrechender optischer Wellenleiter oder Struktur aus solchen Wellenleitern sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Wellenleiters oder einer solchen Struktur
US4877301A (en) * 1987-10-09 1989-10-31 Ricoh Company, Ltd. Covered optical waveguide having an inlet opening
US4883743A (en) * 1988-01-15 1989-11-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Optical fiber connector assemblies and methods of making the assemblies
US4904042A (en) * 1988-05-03 1990-02-27 American Telephone And Telegraph Company N×N optical star coupler
US4878727A (en) * 1988-06-30 1989-11-07 Battelle Memorial Institute Multimode channel waveguide optical coupling devices and methods

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04264505A (ja) 1992-09-21
EP0484011B1 (de) 1996-01-17
CA2050558C (en) 1995-03-28
US5076654A (en) 1991-12-31
EP0484011A2 (de) 1992-05-06
CA2050558A1 (en) 1992-04-30
EP0484011A3 (en) 1993-03-10
DE69116504D1 (de) 1996-02-29
DK0484011T3 (da) 1996-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69116504T2 (de) Verpackung von optischen Komponenten aus Silizium
DE69128045T2 (de) Vor Umwelteinflüssen geschützte integrierte optische Komponente und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69627086T2 (de) Wellenlängenselektive Bauteile mit SOI-Halbleiter
DE69839387T2 (de) Optischer wellenleiterschaltkreis und ein diesen enthaltendes optisches wellenleitermodul
DE69535102T2 (de) Einkapselung von optoelektronischen bauteilen
DE3851254T2 (de) Optisches Element.
DE69122821T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Geräts mit optischer Verstärkervorrichtung
DE69622570T2 (de) Verfahren zur herstellung eines gepolten elektrooptischen glasfasersegments
DE3787598T2 (de) Optischer Multi/Demultiplexer.
EP0037006B1 (de) Optischer Stern-Koppler mit planarem Mischerelement
DE69926844T2 (de) Planare Lichtwellenschaltung
DE3038048A1 (de) Faseroptische richtungs-kopplungseinrichrung und verfahren zu deren herstellung
DE2350908A1 (de) Schalter mit einem asymmetrischen wellenleiterpaar
DE3641285C2 (de)
EP0360176B2 (de) Optisches Wellenleitermodul mit Faserankopplung
DE69801570T2 (de) Verfahren zur erzeugung optischer stäbe mit dreidimensional strukturierten endflächen
DE68920333T2 (de) Methoden zum rauhen befestigen von fasern an integrierten optikchips und produkte davon.
DE69703200T2 (de) Optischer wellenleiter
EP0445527B1 (de) Optisches Wellenleiterbauelement und Verfahren zum Herstellen eines optischen Wellenleiterbauelementes
DE112018006281T5 (de) Adiabatisch gekoppelte photonische systeme mit vertikal abgeschrägten wellenleitern
DE2614647A1 (de) Aus-/einkoppler fuer multimode-lichtleitfasern
DE4401219A1 (de) Integriert optisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines integriert optischen Bauelements
EP0831343A2 (de) Optischer Wellenleiter und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0589902A1 (de) Integriert optische schaltung.
EP0968454A1 (de) Optischer mehrfachschalter

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition