-
GEGENSTAND
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der integrierten
optischen Chips oder Bauelemente und insbesondere das Gebiet der
integrierten optischen Multifunktionschips wie etwa derjenigen mit
integrierten optischen Komponenten, die in Lithiumniobat-(LiNbO3-)Substraten ausgebildet sind. Integrierte
optische Komponenten, die auf solchen Chips ausgebildet sind, weisen
Wellenleiter auf, die so angeordnet sein können, daß sie als optische Koppler,
Polarisatoren und Phasenmodulatoren fungieren. Mehrere Funktionen
können
auf einem einzigen Bauelement vereinigt sein, was Verluste und Fehler
beseitigt, die mit der Kopplung getrennter Bauelemente zusammenhängen. Die
vorliegende Erfindung ist insbesondere auf Verfahren und Vorrichtungen
zur Verbesserung des Polarisations-Extinktionsverhältnisses oder zur Verringerung
von Fehlern durch Polarisations-Nichtreziprozität (PNR) in einem integrierten
optischen Multifunktionschip als Ergebnis der Ausbreitung von Oberflächenwellen
gerichtet, die durch die optischen Anschlußfasern, die mit den optischen
Wellenleitern verbunden sind, in optische Fasern kreuzgekoppelt
werden können.
-
Integrierte
optische Multifunktionschips (MIOCs) werden normalerweise in großen Stückzahlen auf
drei- bis vierzölligen
Wafern aus Lithiumniobat (LiNbO3) unter
Verwendung von herkömmlichen
Fotomasken-, Vakuumabscheidungs-, chemischen Bäder-, Protonenaustausch-, Diffusions-
und Ätzmethoden
hergestellt, um große
Stückzahlen
von identischen Komponenten mit niedrigen Kosten und hoher Zuverlässigkeit
zu bilden. MIOCs, die zur Durchführung
vieler der oben erwähnten
Funktionen imstande sind, werden bei der Herstellung von faseroptischen Gyroskopen
(FOGs) oder Rotationssensoren mittlerer und hoher Genauigkeit verwendet.
Das FOG verwendet den Sagnac-Effekt, um Drehzahlen um eine Achse
senkrecht zu einer Spule aus optischer Faser zu messen. MIOCs können auch
bei der Bildung anderer optischer Sensoren verwendet werden, wie etwa
Hydrophonen oder Geophonen, die auf den Prinzipien des Mach-Zehnder-
oder des Michelson-Interferometers beruhen.
-
Ein
faseroptisches Gyroskop weist Mittel zum Einleiten gegenläufiger Wellen
von einer optischen Signalquelle in eine faseroptische Spule auf. Eine
Drehung der Spule um eine Achse senkrecht zur Spulenebene erzeugt
durch den Sagnac-Effekt eine Phasendifferenz zwischen den Wellen
im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn. Die Phasenverschiebung
tritt auf, weil Wellen, die die Spule in Richtung der Rotation durchlaufen,
eine längere Durchgangszeit
durch die faseroptische Spule haben als Wellen, die die Spule in
entgegengesetzter Richtung durchlaufen. Die Wellen werden nach dem Durchlaufen
der Spule kombiniert. Diese Kombination von Wellen erzeugt ein Interferenzmuster,
das verarbeitet werden kann, um die Drehzahl zu bestimmen. Methoden
zur Drehzahlbestimmung sind Stand der Technik.
-
Es
ist allgemein üblich,
ein FOG so auszubilden, daß es
zwischen der optischen Signalquelle und der faseroptischen Spule,
die normalerweise aus polarisationserhaltender Faser gebildet wird,
einen integrierten optischen Multifunktionschip (MIOC) aufweist.
Der MIOC weist normalerweise eine Vielzahl von optischen Wellenleitern
auf, die so angeordnet sind, daß sie
eine Y-Verzweigung bilden. Die Basis der Y-Verzweigung ist mit der
optischen Signalquelle verbunden, während die Arme der Y-Verzweigung
mit den Enden der faseroptischen Spule gekoppelt sind. In den integrierten
optischen Multifunktionschip eingegebene optische Signale teilen
sich an der Y-Verzweigung, um optische Signale zu bilden, die als
die gegenläufigen
Wellen in die Enden der faseroptischen Spule eingegeben werden.
Nach dem Durchlaufen der Spule treten die Wellen wieder in die optischen
Wellenleiter ein, die die Arme der Y-Verzweigung bilden. Die Wellen
kombinieren dann in der Y-Verzweigung und werden von der Basis der
Y-Verzweigung in eine optische Faser ausgegeben. Die kombinierten
Wellen werden in einen Fotodetektor geleitet, der ein elektrisches
Signal erzeugt, das verarbeitet wird, um die Drehzahl zu bestimmen.
-
Der
erwünschte
Zustand in einem faseroptischen Rotationssensor ist der, daß sich die
transversalelekirische (TE-)Mode in der faseroptischen Spule und
in den optischen Wellenleitern ohne hinzugefügte Weglängen ausbreitet. Die Ausbreitung
von TE-Moden mit hinzugefügten
Weglängen
und von transversalmagnetischen (TM-)Moden sind unerwünschte Zustände. Fehlerquellen
wie etwa Polarisations-Kreuzkopplung, die eine Phasenverschiebung
hinzufügt
(oder Polarisations-Nichtreziprozität (PNR), die damit zusammenhängt, daß in der
Faser jederzeit zwei Polarisationskomponenten möglich sind), treten als zusätzliche
optische Wegunterschiede in direkter Konkurrenz zum Sagnac-Effekt
in Erscheinung. Diese Fehlerquellen verursachen systematische Phasen-
und Ampitudenfehler, wenn sie mit der durch die Phasenmodulatoren
im MIOC verwendeten Frequenz moduliert werden. Die systematische
Fehlerkomponente im faseroptischen Rotationssensor aufgrund von
Polarisations-Kreuzkopplung ist umgekehrt proportional zur Quadratwurzel aus
dem absoluten Betrag des Polarisations-Extinktionsverhältnisses. Das Extinktionsverhältnis ist
definiert als der zehnfache Logarithmus des Verhältnisses von unerwünschter
Leistung (der Leistung der unerwünschten
Mode) zu erwünschter
Leistung (der Leistung der erwünschten
Mode) der Polarisationsmoden, ausgedrückt in Dezibel. Die Kreuzkopplung im
MIOC zu minimieren (den absoluten Betrag des Polarisations-Extinktionsverhältnisses
zu maximieren), verringert diese Art von systematischem Fehler.
-
Ein
Beispiel für
einen integrierten optischen Chip ist in der Europäischen Patentanmeldung 0806685
gegeben. In dieser Anmeldung wird ein Filtermittel, das aus mindestens
einem Reflektorelement besteht, auf einer oder mehreren Seiten eines optischen
Mikroleiters plaziert.
-
Als
weiterer Hintergrund sei erwähnt,
daß integrierte
optische Chip (IOCs) wie etwa die hierin offenbarten unter Verwendung
von Prozessen und Schritten ausgebildet werden können, die einigen derjenigen ähneln, die
in folgenden US-Patenten offenbart wurden: Nr. 5193136, das Chin
L. Chang et al. am 9. März
1993 für "Prozeß zur Fertigung
integrierter optischer Multifunkionschips mit hohen elektrooptischen
Koeffizienten" erteilt
wurde; Nr. 5046808, das Chin L. Chang et al. am 10. September 1991
für "Integrierter optischer
Chip und Verfahren zur Verbindung einer optischen Faser damit" erteilt wurde; Nr.
5393371, das Chin L. Chang et al. am 28. Februar 1995 für "Integrierte optische
Chips und Laserablationsverfahren zur Befestigung optischer Fasern
daran für
LiNbO3-Substrate" erteilt wurde; Nr.5442719, das Chin
L. Chang et al. am 15. August 1995 für "Elektrooptische Wellenleiter und Phasenmodulatoren
und Verfahren zu ihrer Fertigung" erteilt wurde;
und Nr. 4976506, das George A. Paylath am 11. Dezember 1990 für "Verfahren zur robusten
Befestigung von Fasern an integrierten optischen Chips und Erzeugnis
daraus" erteilt
wurde.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Ein
integrierter optischer Chip gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt
ein aus einem elektrooptisch aktiven Material gebildetes Substrat
mit einem optischen Wellenleiter-Netzwerk, das auf einer ersten
Oberfläche
des Substrats ausgebildet ist. Das optische Wellenleiter-Netzwerk
hat eine Eingangsfacette, an der optische Signale in das optische
Wellenleiter-Netzwerk eingegeben werden können, und eine Ausgangsfacette,
an der optische Signale vom optischen Wellenleiter-Netzwerk ausgegeben werden
können.
Der integrierte optische Chip gemäß der vorliegenden Erfindung
weist ferner eine Struktur auf, die als eine Fokussierregion (74, 78)
mit einer Fokallänge
ausgebildet ist, die Oberflächenwellen
von der Ausgangsfacette (48) des optischen Wellenleiter-Netzwerks
(11) fortleitet, wobei sich die Struktur (60)
in einer oberen Schicht des Substrats befindet und angeordnet ist,
um zu verhindern, daß Oberflächenwellen,
die sich im Substrat ausbreiten, in die Ausgangsfacette eingekoppelt
werden.
-
Die
Struktur, die verhindert, daß Oberflächenwellen,
die sich im Substrat ausbreiten, in die Ausgangsfacette eingekoppelt
werden, kann eine erste Schicht umfassen, die ein erstes Metall
aufweist, und eine zweite Schicht, die ein zweites Metall umfaßt. Die
erste Schicht umfaßt
vorzugsweise Titan, und die zweite Schicht umfaßt vorzugsweise Gold.
-
Die
Struktur, die verhindert, daß Oberflächenwellen,
die sich im Substrat ausbreiten, in die Ausgangsfacette eingekoppelt
werden, kann einen Bereich des Substrats umfassen, der so bearbeitet wurde,
daß er
einen zweiten Brechungsindex hat, der sich vom Brechungsindex des übrigen Substrats
unterscheidet.
-
Die
Struktur mit dem zweiten Brechungsindex kann als eine Fokussierregion
mit einer Fokallänge
ausgebildet sein, die Oberflächenwellen
von den Facetten des optischen Wellenleiter-Netzwerks fortleitet
oder die fortlaufenden Oberflächenstrahlen
zerstreut, um Kreuzkopplung zu minimieren.
-
Eine
Einschätzung
der Aufgaben der vorliegenden Erfindung und ein umfassenderes Verständnis ihrer
Strukturen und Arbeitweise kann durch das Studium der folgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und durch Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen gewonnen werden, wobei diese folgendes zeigen:
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1A ist
eine Perspektivansicht eines MIOC nach dem Stand der Technik;
-
1B ist
eine Seitenansicht des MIOC von 1A nach
dem Stand der Technik;
-
1C ist
eine Draufsicht des MIOC von 1A, die
Oberflächenlichtwege
zeigt, die zwischen den optischen Eingangs- und Ausgangs-Anschlußfasern
koppeln;
-
1D ist
eine Draufsicht des MIOC von 1A und 1B,
die eine auf seiner oberen Oberfläche ausgebildete typische Elektrodenstruktur zeigt;
und
-
2 bis 16 sind
Draufsichten, die Materialstrukturen zeigen, die auf ein Substrat
zur Produktion eines MIOC aufgebracht werden können, um gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung die Ausbreitung von Oberflächenwellen
zu beseitigen oder zu verringern.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Keine
der in dieser Beschreibung enthaltenen Zeichnungen ist maßstabsgetreu.
Einige Abmessungen von in den Zeichnungen enthaltenen Komponenten
sind so klein, daß sie
in einem vergrößerten Maßstab im
Vergleich zu anderen Komponenten gezeigt werden müssen.
-
1A stellt
einen herkömmlichen
MIOC 10 dar, der ein optisches Wellenleiter-Netzwerk 11 aufweist,
das aus drei optischen Wellenleitern 12–14 besteht, die so
angeordnet sind, daß sie
ein optisches Wellenleiter-Netzwerk 15 auf einem Substrat 16 bilden.
Das Substrat 16 wird aus einem elektrooptisch aktiven Material
gebildet, wie etwa Lithiumniobat (LiNbO3),
das für
gewöhnlich
zur Ausbildung solcher Bauelemente verwendet wird. Die optischen
Wellenleiter 12–14 werden
ausgebildet, indem Abschnitte des Substrats 16 unter Verwendung
dem Fachmann bekannter Prozesse dotiert werden.
-
Der
optische Wellenleiter 12 erstreckt sich von einer Kante 18 des
Substrats 16 zu einer Y-Verzweigung 20,
wo die optischen Wellenleiter 12–14 einander schneiden.
Die optischen Wellenleiter 13 und 14 haben abgewinkelte
Abschnitte 22 bzw. 24, die sich zwischen der Y-Verzweigung 20 und
parallelen Abschnitten 26 und 28 erstrecken. Die
optischen Wellenleiter 13 und 14 erstrecken sich
zwischen der Y-Verzweigung 20 und
einer Kante 30 des Substrats 16, die grundsätzlich parallel
zu seiner Kante 18 ist.
-
Die
optischen Wellenleiter 12–14 sind so ausgebildet,
daß die
optischen Fasern 32–34 mit
ihnen muffengekoppelt werden können,
um den MIOC 19 mit anderen Komponenten (nicht gezeigt)
zu koppeln. Um die Beschreibung sowohl des Standes der Technik als
auch der Erfindung zu erleichtern, wird die optische Faser 32 nachfolgend
als die Eingangs-Anschlußfaser 32 bezeichnet,
und die optische Fasern 33 und 34 werden als die
Ausgangs-Anschlußfasern 33 und 34 bezeichnet.
-
Wie
bereits erklärt
wurde, können
bei der Herstellung eines MIOC verwendete Prozesse einen dünnen plattenförmigen optischen
Wellenleiter 36 im oberen Bereich des Substrats erzeugen,
der am besten in 1B gezeigt ist. Wenn der MIOC
zur Bildung einer Vorrichtung wie etwa eines faseroptischen Gyroskops
verwendet wird, wird ein optisches Signal von der optischen Eingangs-Anschlußfaser 32 in
den optischen Wellenleiter 12 eingegeben. Ein Teil des Signals
von der Eingangs-Anschlußfaser 32 kann
an der Schnittstelle zwischen der Anschlußfaser 32 und dem
optischen Wellenleiter 12 gestreut werden. Insbesondere
kann ein Teil dieses gestreuten Lichts in den plattenförmigen optischen
Wellenleiter 36 eingekoppelt werden. Licht breitet sich
im plattenförmigen optischen
Wellenleiter 36 zu den Seitenflächen 38 und 40 des
MIOC 10 aus, wo Reflexionen stattfinden. Die Pfeile B und
C stellen mögliche
Wege dar, denen Oberflächenwellen
im Oberflächen-Wellenleiter 36 folgen
können.
Wie in 1C gezeigt, können einige der
reflektierten Oberflächenwellen
in die Ausgangs-Anschlußfasern 33 und 34 eingekoppelt
werden. Außerdem
breitet sich ein Teil der Oberflächenwellen
direkt, ohne Reflexion, zu den Anschlußfasern 33 und 34 aus
und wird ebenfalls in den Ausgang des MIOC 10 eingekoppelt,
wie mit dem Pfeil A gezeigt wird.
-
1D zeigt
drei Elektroden 50–52,
die auf der oberen Oberfläche 44 des
MIOC 19 ausgebildet sind. Die Elektroden 50–52 sind
so angeordnet, daß die
Elektrode 51 zwischen den parallelen Abschnitten der optischen
Wellenleiter 13 und 14 liegt. Der optische Wellenleiter 13 liegt
zwischen den Elektroden 50 und 51, und der optische
Wellenleiter 14 liegt zwischen den Elektroden 51 und 52.
Elektrische Kontakte 54 und 56 können ebenfalls
auf der oberen Oberfläche 44 ausgebildet
sein. Die Elektroden 50–52 werden normalerweise
verwendet, um einen Gegentakt-Phasenmodulator auszubilden, wenn
der MIOC 10 in ein FOG (nicht gezeigt) einbezogen ist.
-
Es
hat sich gezeigt, daß man,
um die Kreuzkopplung zu verhindern, die aufgrund von schwach geführten Oberflächenmoden
auftritt, eine optische Blockade, Falle oder Ablenkung konstruieren
muß, die
verhindert, daß sich
die Oberflächenmoden über die
volle Länge
des MIOC ausbreiten, wo sie in eine optische Anschlußfaser kreuzkoppeln
können.
Zum Zweck der Erklärung
der Erfindung wird angenommen, daß ein optisches Signal in die
optische Anschlußfaser 32 eingegeben,
an der Y-Verzweigung geteilt und dann an den optische Anschlußfasern 33 und 34 ausgegeben
wird.
-
Ein
Verfahren, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, zur Störung einer
schwach geführten
Oberflächenmode
besteht darin, die Randbedingungen an der IOC-Oberfläche, wo
der dünne
plattenförmige
Wellenleiter ausgebildet worden ist, durch Nutzung (zum Beispiel)
eines Metalls oder eines anderen absorbierenden oder reflektierenden
Materials zu verändern.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Störung
einer schwach geführten Oberflächenmode
besteht darin, eine Änderung
des Brechungsindex zu konstruieren, die so ausgelegt ist, daß sie wie
eine Linse mit sehr kurzer Fokallänge wirkt. Ein weiteres Verfahren,
das keinen Bestandteil der Erfindung bildet, besteht darin, eine Änderung des
Brechungsindex im plattenförmigen
Wellenleiter zu konstruieren, indem eine geometrische Form aus Material
zur Oberfläche
des MIOC hinzugefügt
wird. Diese Unterbrechung der Welle kann die Fehler aufgrund von
Polarisations-Kreuzkopplung in einem integrierten optischen Chip
wirksam beenden oder hemmen.
-
Diese
Konzepte zur Streuung von oberflächengeführten Moden
(oder Strahlen) zu implementieren, erfordert, daß die gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgewählten
Merkmale in die Fotolithographie-Masken
zur Herstellung des MIOC 10 einbezogen werden. Die geometrischen
Strukturen können so
einbezogen werden, daß sie
das Wellenleiter-Netzwerk 15 berühren oder schneiden. Die geometrischen
Strukturen können
alternativ in enger Nachbarschaft zum Wellenleiter-Netzwerk 15 liegen. Sie
können
auch in einem gewissen Abstand vom Wellenleiter-Netzwerk 15 angeordnet
sein, aber direkt im Weg einer angestrebten fortlaufenden Oberflächenwelle.
Wenn die Form und die Position entworfen werden, muß man alle
Bearbeitungsschritte berücksichtigen,
die das Material durchlaufen wird, um die erwünschten Ergebnisse zu erzielen.
-
2–15 zeigen
Beispiele, die entweder zum Hinzufügen eines absorbierenden oder
reflektierenden Materials (z.B. Gold) oder einer Indexänderung
der Oberfläche
des Chips in einer geometrischen Form oder einem Muster verwendet
werden können,
was entweder die Richtung der Oberflächenwellen ändert oder das Oberflächenlicht
absorbiert. Alternativ können
die Indexänderung
und das Hinzufügen
von Material gemeinsam verwendet werden. Das einfachste Verfahren
zur Erzeugung der Oberflächen-Indexänderung
besteht darin, ein Muster oder eine Form mit den gleichen Mitteln
wie bei der Erzeugung der optischen Wellenleiter 12–14 zu
erzeugen. In diesem speziellen Fall ist ein Protonenaustauschverfahren
der bevorzugte Prozeß,
was die Kosten der Herstellung des MIOC 10 nicht erhöht. Wellenleiter-Fertigungslinien
mit Titandiffusion können
auch eine Oberflächen-Indexänderung
durch Titandiffusion in einem geometrischen Muster zur Sperrung, Hemmung
oder Richtungsänderung
von sich ausbreitendem Oberflächenlicht
verwenden, wiederum ohne zusätzliche
Kosten.
-
Ein
Muster für
eine Barriere oder einen Absorber aus Metall kann in die Fotolithographie
(-maske) für
die Modulatorelektroden integriert werden, was ebenfalls die Kosten
der Herstellung des MIOC 10 nicht erhöht. Mehr als eine Wiederholung
des Musters oder der Form kann verwendet werden, um die Wirkung
zu erhöhen.
Einige mögliche
Entwürfe werden
nachfolgend beschrieben. Der Entwurf kann entweder das Verfahren
der Indexänderung,
das Verfahren der ortsbezogenen Anwendung oder eine Kombination
daraus mit gleichen oder verschiedenen geometrischen Mustern verwenden.
Die Größe, die Form
und die Ausdehnung der Blöcke,
Linsen, Ablenker oder Absorber in Quer- und Längsrichtung hängen dabei
von der Chip-Gesamtlänge
und von der Wellenleitergestalt des optischen Chips sowie von der
Position der optischen Anschlußfasern
ab. Wenn die Absorber oder Ablenker in einer Situation mit paralleler Wegführung verwendet
werden, wie etwa als ein Mach-Zehnder-Interferometer oder nach einer Y-Verzweigung, kann
ein Versatz oder eine Staffelung erforderlich sein, wie in 6, 10, 13 und 15 gezeigt.
Der Versatz sollte größer als
die Kohärenzlänge der
Quelle sein.
-
2–15 stellen
Vorrichtungen und Verfahren zur Verringerung der Ausbreitung von Oberflächenwellen
in integrierten optischen Chips dar. Diese Zeichnungen sind durchweg
Draufsichten, wobei die optischen Wellenleiter als einfache Linien gezeigt
sind. Es ist verständlich,
daß die
integrierten optischen Chips den unter Bezug auf 1A–1D beschriebenen
integrierten optischen Chips nach dem Stand der Technik ähneln können, abgesehen
von der Hinzufügung
von Strukturen oder Material, um die Ausbreitung von Oberflächenwellen
zu verringern. Daher weisen alle integrierten optischen Chips von 2–16 das
Substrat 16 und die optischen Wellenleiter 12–14 auf,
die ein optische Wellenleiter-Netzwerk bilden, das die Y-Verzweigung 20 aufweist.
Andere Konfigurationen für
das optische Wellenleiter-Netzwerk 15 sind
möglich.
Die besondere Konfiguration wird nur zum Zweck der Darstellung und
Beschreibung der Erfindung gezeigt.
-
2A zeigt
einen MIOC 58, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist, mit einer Struktur 60 zum Blockieren von Oberflächenwellen,
die zur oberen Oberfläche 44 des
Substrats 16 hinzugefügt
wurde. Die Struktur 60 wird im Bereich des optischen Wellenleiters 12 angrenzend
an die Y-Verzweigung 20 hinzugefügt. Wie in der Draufsicht gezeigt
wird, hat die Struktur 60 ein Paar rechteckiger Konfigurationen,
eine auf jeder Seite des optischen Wellenleiters 12, oder
sie läßt sich
mit dem Wellenleiter 12 verbinden. Wie in 2B gezeigt,
kann die Struktur 60 eine erste Schicht 62 aus
einem Metall wie etwa Titan aufweisen, gefolgt von einer Schicht 64 aus
einem Metall wie etwa Gold. Eine Oberflächenwelle, die auf die Titan-Gold-Struktur 60 auftrifft,
wird entweder reflektiert, gestreut oder absorbiert. Man beachte,
daß metallische
Schichten nach bekannten Methoden aufgebracht werden.
-
Wie
in 2C gezeigt, kann die Struktur 60, die
nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, alternativ ein Bereich 61 des
Substrats 16 sein, der einen Brechungsindex hat, der sich
von dem von Lithiumniobat unterscheidet. Der Bereich 61 des
Substrats 16 mit einem anderen Brechungsindex wird durch
Protonenaustausch erzeugt, während
die optischen Wellenleiter 12–14 ausgebildet werden.
Ein Teil einer Oberflächenwelle,
der einer Änderung
des Brechungsindexes ausgesetzt ist, wird reflektiert oder ändert seine
Richtung. Der reflektierte Bruchteil hängt gemäß bekannten optischen Prinzipien
von der Differenz der Brechungsindizes und dem Einfallswinkel auf
der Strukturoberfläche
ab.
-
3 stellt
einen MIOC 65 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist und bei dem ein Paar rechteckiger Strukturen 66 und 68 zur
Blockierung von Oberflächenwellen
auf der Oberfläche
des Substrats 16 hinzugefügt ist. Die Strukturen 66 und 68 können einschichtig
oder mehrschichtig sein, von ähnlicher
Form wie die in 2B–2D gezeigten.
Die Strukturen 66 und 68 können einfallende Oberflächenwellen
entweder reflektieren, umlenken oder absorbieren.
-
4 stellt
einen MIOC 70 gemäß der vorliegenden
Erfindung dar, bei dem eine Vielzahl von Fokussierregionen 72–79 so
ausgebildet ist, daß sie
als Linsen wirken. Die Fokussierregionen 72–79 sind längs des
optischen Wellenleiters 12 in Abständen angeordnet. Die Fokussierregionen 72–79 haben vorzugsweise
sehr kurze Fokallängen,
so daß Oberflächenwellen
von den Anschlußfasern 32–34 des MIOC 70 fortgeleitet
werden. Die Fokussierregionen 72–79 können durch
Protonenaustausch ausgebildet sein. Die Fokussierregionen 72–79 können überall auf
dem Wellenleiter-Netzwerk 15 angeordnet sein. Die optimale Position
dieser Strukturen hängt
von anderen Strukturen, das heißt
Elektroden, sowie von der Geometrie des Netzwerks 15 ab.
-
5 stellt
einen MIOC 80 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist und auf dem eine Vielzahl von rechteckigen Strukturen 82–85 ausgebildet ist.
Die rechteckigen Strukturen 82 und 83 liegen auf gegenüberliegenden
Seiten des optischen Wellenleiters 12 angrenzend an die
seitlichen Kanten 38 und 40 des Substrats 16.
Die rechteckigen Strukturen 84 und 85 grenzen
an die die seitlichen Kanten 38 und 40 des Substrats 16,
wobei die optischen Wellenleiter 13 und 14 dazwischen
liegen. Sie werden vorzugsweise durch Erzeugung einer Indexänderung
im Material statt durch Hinzufügen
eines Metalls erzeugt.
-
6 stellt
einen MIOC 90 gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer Vielzahl von Fokussierregionen 92–99 dar,
die im Substrat 16 ausgebildet sind. Die Fokussierregionen 92 und 93 sind
nahe dem Ende 18 des Substrats 16 auf gegenüberliegenden
Seiten des optischen Wellenleiters 12 angeordnet. Die Fokussieregionen 94 und 95 liegen
auf gegenüberliegenden
Seiten des optischen Wellenleiters 12 nahe der Y-Verzweigung 20.
Die Fokussierregionen 96 und 97 liegen auf gegenüberliegenden Seiten
des optischen Wellenleiters 14 nahe dem Ende 30 des
Substrats 16, und die Fokussierregionen 98 und 99 liegen
ebenfalls nahe dem Ende 30, aber auf gegenüberliegenden
Seiten des optischen Wellenleiters 13. Die Paare von Fokussierregionen 96, 97,
und 98, 99 sind gegeneinander versetzt. Der Versatz
sollte mehr als eine Depolarisationslänge betragen, um das Auftreten
von Polarisations-Kreuzkopplung zu verhindern. Die Depolarisationslänge ist definiert
als die Kohärenzlänge der
Lichtwelle geteilt durch die Brechungsindex-Differenz zwischen den TE-
und TM-Moden.
-
7 stellt
einen MIOC 102 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist und bei dem auf dem Substrat 16 eine Vielzahl von dreieckigen
Strukturen 104–107 ausgebildet
ist. Die dreieckigen Strukturen 104 und 105 liegen
auf gegenüberliegenden Seiten
des optischen Wellenleiters 12 nahe dem Ende 18 des
Substrats 16. Die Dreiecke 106 und 107 liegen
nahe dem Ende 30 des Substrats 16 angrenzend an
die Seiten 38 bzw. 40.
-
8 stellt
einen MIOC 110 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist und bei dem ein Paar dreieckiger Strukturen 112 und 114 nahe
dem Ende 30 des Substrats 16 angrenzend an die
Seiten 38 bzw. 40 ausgebildet ist. Eine dreieckige
Struktur 116 ist zwischen den optischen Wellenleitern 13 und 14 nahe
der Y-Verzweigung 20 ausgebildet. Dreieckige Strukturen 118 und 120 sind
auf dem Substrat 16 angrenzend an die Seiten 38 bzw. 40 auf
gegenüberliegenden
Seiten der Y-Verzweigung 20 ausgebildet.
-
9 stellt
einen MIOC 102 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist, mit den dreieckigen Strukturen 112 und 114 wie
oben beschrieben. Ein Paar dreieckiger Strukturen 124 und 126 ist
auf dem Substrat 16 nahe der Y-Verzweigung 20 auf
gegenüberliegenden
Seiten des optischen Wellenleiters 12 ausgebildet. Es kann
eine schmale Lücke 125 von
etwa 1 bis 10 μm
zwischen den Strukturen 124 und 126 geben.
-
10 stellt
einen MIOC 128 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist und bei dem zwei Paare vierseitiger Strukturen 130–133 nahe
den optischen Wellenleitern 13 und 14 angeordnet
sind. Jedes Paar ist durch eine kleine Lücke dazwischen getrennt. Die
Lücke beträgt vorzugsweise
zwischen 1 und 10 μm
vom Rand einer angrenzenden Wellenleiterstruktur 12–14.
Die Strukturen sind gegeneinander auf die gleiche Weise versetzt,
wie oben mit Bezug auf 6 beschrieben wurde. Eine erste
vierseitige Struktur 134 ist auf einer Seite des optischen
Wellenleiters 12 angeordnet, und eine zweite vierseitige Struktur 136 ist
auf der anderen Seite angeordnet. Es gibt eine schmale Lücke von
etwa 1 bis 10 μm
zwischen jeder der Strukturen 134, 136 und dem
Wellenleiter 12.
-
11 stellt
einen MIOC 140 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist, mit einem Paar dünner
rechteckiger Strukturen 142 und 144, die nahe
den Substratenden 18 bzw. 30 ausgebildet sind.
-
12 stellt
einen MIOC 150 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist und bei dem dünne
Linien 152 und 156 aus einem Material, das Oberflächenwellen
ablenkt, reflektiert oder absorbiert, nahe den Substratenden 18 bzw. 30 ausgebildet
ist. Eine Vielzahl von dicht beabstandeten Linien 154 aus solchem
Material ist angrenzend an den optischen Wellenleiter 12 nahe
der Y-Verzweigung 20 angeordnet.
-
13 stellt
einen MIOC 160 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist und bei dem ein Paar Linien 162 und 164 aus
einem Material, das Oberflächenwellen
blockiert, nahe den gegenüberliegenden
Enden des optischen Wellenleiters 12 angeordnet ist. Die
Linien 162 und 164 sind senkrecht zum optischen
Wellenleiter 12. Eine dünne
Linie 166 aus einem Material, das Oberflächenwellen
blockiert, erstreckt sich über
die optischen Wellenleiter 13 und 14. Die Linie 166 ist
nicht senkrecht zu den Achsen der optischen Wellenleiter 13 und 14.
-
14 stellt
einen MIOC 170 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist und bei dem eine Vielzahl von rechteckigen Strukturen 172–175 aus
einem Material, das Oberflächenwellen
blockiert, auf dem Substrat 16 ausgebildet ist. Die Rechtecke 172 und 173 liegen
auf gegenüberliegenden
Seiten des optischen Wellenleiters 12 und grenzen an die
Seiten 38 bzw. 40 des Substrats 16. Das
Rechteck 174 grenzt an die Seite 38 nahe dem optischen
Wellenleiter 12 und der Y-Verzweigung 20. Das
Rechteck 175 grenzt an die Seite 40 nahe dem optischen
Wellenleiter 12 und der Y-Verzweigung 20.
-
15 stellt
einen MIOC 180 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist, mit einer Vielzahl von dünnen
Linien 182–185 aus
einem Material, das Oberflächenwellen
blockiert. Die Linie 182 ist senkrecht zum optischen Wellenleiter 12 und
liegt nahe dem Ende 18 des Substrats 16. Die Linie 182 erstreckt
sich über
das Substrat 16 nahe der Y-Verzweigung 20 in einem
Winkel von etwa 80°.
Die Linien 184 und 185 erstrecken sich in Winkeln
von etwa 80° über die
optischen Wellenleiter 13 bzw. 14. Die Linien 184 und 185 sind
gegeneinander auf die gleiche Weise versetzt, wie oben mit Bezug
auf 6 beschrieben wurde.
-
16 stellt
einen MIOC 190 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist, mit hinzugefügten Strukturen 187 und 188 entlang
den Rändern
des Wellenleiter-Netzwerks 15. Die Strukturen 187 und 188 sind
Linien 187A bzw. 188A, die sich jeweils über die
Länge des
MIOC 190 erstrecken. Die Strukturen 187 und 188 haben
jeweils breitere gekrümmte
Abschnitte 187B bzw. 188B. Die gekrümmten Abschnitte 187B bzw. 188B liegen
im mittleren Bereich der oberen Oberfläche des MIOC 190 nahe
der Y-Verzweigung 20 und sind angeordnet, um Licht einzufangen,
abzulenken oder zu absorbieren, das normalerweise vom Rand reflektiert
würde,
so daß es
in eine Anschlußfaser
eingekoppelt würde.
-
Die
hierin offenbarten Strukturen und Verfahren stellen die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung dar. Die Erfindung kann in anderen spezifischen
Formen verwirklicht werden, ohne von ihren wesentlichen Merkmalen
abzuweichen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben worden sind, sollte anerkannt werden, daß viele
andere Anordnungen der Oberflächenwellen
blockierenden oder reflektierenden Vorrichtungen innerhalb des Schutzbereichs
der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden können. Daher gelten die beschriebenen
Ausführungsformen
in jeder Hinsicht als beispielhaft und anschaulich, nicht als einschränkend. Daher
definieren die beigefügten
Ansprüche
und nicht die vorhergehende Beschreibung den Schutzbereich der Erfindung.
Alle Modifikationen an den hierin beschriebenen Ausführungsformen,
die im Sinn und im Geltungsbereich der Ansprüche liegen, sind in den Schutzbereich
de Erfindung eingeschlossen.