DE60115966T2

DE60115966T2 - Optische filter, ihre herstellungsverfahren und ihre anwendung für ein multiplexsystem

Info

Publication number: DE60115966T2
Application number: DE60115966T
Authority: DE
Inventors: Frederic Chazallet
Original assignee: Compagnie Industriel des Lasers CILAS SA
Current assignee: Compagnie Industriel des Lasers CILAS SA
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2021-10-13
Also published as: EP1417521A1; EP1417521B1; DE60115966D1; AU2001295694A1; WO2002031551A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Filter, sein Herstellungsverfahren und seine Anwendung für ein optisches Multiplexsystem mit Wellenlängenteilung.
Das technische Gebiet der Erfindung ist jenes der Herstellung von Telekommunikationssystemen mit Lichtleitfasern.
Zur Erhöhung der Transportkapazität von Kabelnetzen mit Lichtleitfasern ist es bekannt, mehrere Kanäle zu multiplexen, um sie gleichzeitig in einer Faser verlaufen zu lassen, und sie anschließend zu demultiplexen; wenn das Multiplexen durch Teilung des übertragenen Frequenzbereichs der Faser (in Wellenlängen) erfolgt, spricht man im Allgemeinen von einem WDM-System für „Wavelength Division Multiplex"; zur Erhöhung der Anzahl der Kanäle, die gemultiplext werden können, um die Kapazität einer Faser zu steigern und dabei in einem bestimmten Wellenlängenbereich zu bleiben, muss man über einen Multiplexer (und einen Demultiplexer) verfügen, der in der Lage ist, mehrere Strahlen zu verarbeiten (mischen oder trennen), deren Wellenlängen dich benachbart sind; daher benötigt man optische Bauteile zur Filterung, die einen sehr schmalen Durchlassbereich (in der Größenordnung von 10^–9 Metern) und ein sehr hohes Unterdrückungsverhältnis aufweisen; man benötigt auch derartige Bauteile, die schaltbar sind.
Im Patent US 5,355,237 wurde eine Multiplex-Vorrichtung vorgeschlagen, umfassend mehrere Eingangs-Wellenleiter, ein Beugungsgitter, das sich entlang einer konkaven Krümmung erstreckt, und einen Ausgangs-Wellenleiter, dessen eine Seite an eine Lichtleitfaser gekoppelt ist; die Vorrichtung umfasst Laserdioden, die sich rechtwinklig zur Achse der Faser erstrecken und denen jeweils ein Oberflächen-Beugungsgitter zugeordnet ist, das an die Wellenlänge der Diode angepasst ist; im Fall eines Demultiplexers werden die Laserdioden und ihre zugeordneten Beugungsgitter durch Photodioden ersetzt; das gekrümmte Beugungsgitter wird durch Elektronenstrahllithographie gebildet, und zwar in Form eines engen Kanals, der sich sägezahnförmig entlang eines gekrümmten Umrisses erstreckt; die Nachteile dieser Art von optischer Vorrichtung sind ihre hohen Kosten, ihr mäßiger Wirkungsgrad und ihre hohe Empfindlichkeit gegenüber der Temperatur und der Polarisation des einfallenden Strahls.
Das Patent US 5,216,680 beschreibt ein mathematisches Verfahren zur Analyse von Resonanzphänomenen in einem Wellenleiter und schlägt vor, dessen Ergebnisse auf die Konzeption eines resonierenden optischen Filters für Laser anzuwenden, ohne jedoch das Filter zu beschreiben; das Patent US 6,035,089 legt dar, dass dieses Verfahren verwendet werden kann, um ein Filter zu konzipieren, das aus Bändern gebildet ist, die in einem von einem Substrat getragenen Wellenleiter eingebettet sind und mit einem Material gefüllt sind, das geeignet ist, eine resonierende Struktur zu erzeugen, insbesondere bei 533,4 nm.
Es ist darüber hinaus bekannt, optische Filter (Transmissions-Bandfilter) durch Aufeinanderstapeln zahlreicher dünner Schichten mit einer bestimmten Dicke und einem bestimmten Brechungsindex zu bilden, um eine bestimmte Wellenlänge zu transmittieren.
Es ist auch bekannt, Bragg-Filter durch Photoinskription in einer Faser zu bilden; diese Filter funktionieren reflektierend.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes optisches Filter, einen Multiplexer (und einen Demultiplexer), in den dieses Filter integriert ist, und sein Herstellungsverfahren vorzuschlagen.
Ein Ziel der Erfindung ist es, den Mängeln der bekannten optischen Filter und ihrer Herstellungsverfahren zumindest teilweise abzuhelfen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden Strukturen verwendet, die bei einer bestimmten Wellenlänge und unter einem bestimmten Einfall resonieren; eine Resonanz wird erzielt durch die Bildung eines Gitters von Motiven an der Oberfläche und gegebenenfalls in der Dicke mindestens eines Wellenleiters, der durch eine dünne Schicht oder einen Stapel dünner Schichten gebildet wird; die Resonanz resultiert aus einer elektromagnetischen Kopplung durch das Gitter zwischen einer Welle, die im Wesentlichen gemäß der Normalen zur Oberfläche des Wellenleiters (und/oder der dünnen Schichten) einfällt, und einer geleiteten Schwingungsart des Wellenleiters: Die Resonanz wird beobachtet, wenn die zeitlichen und räumlichen Frequenzen der einfallenden Welle im Wesentlichen gleich jenen sind, die einer Eigenschwingung der Struktur entsprechen; zu diesem Zweck werden im Allgemeinen Motive vorgesehen, deren Abmessungen und Abstände nahe der gewünschten Wellenlänge und im Allgemeinen kleiner als diese sind.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist die Struktur und/oder das Gitter biperiodisch oder mehrperiodisch; sie (es) umfasst eine Vielzahl von identischen ersten Motiven, die in zwei zum Wellenleiter parallelen Richtungen und mit einem ersten Schritt regelmäßig voneinander beabstandet sind; sie (es) umfasst darüber hinaus eine Vielzahl von identischen zweiten Motiven, die in den genannten Richtungen und mit dem genannten ersten Schritt regelmäßig voneinander beabstandet sind, verschachtelt mit den ersten Motiven angeordnet sind und deren Form, Konfiguration und/oder Abmessungen sich von jenen der ersten Motive unterscheiden. Auf diese Weise bilden die ersten Motive ein erstes „Untergitter", das mit einem zweiten „Untergitter" verschachtelt ist, das durch die zweiten Motive gebildet wird.
Im Allgemeinen und als Folge dieser Verschachtelung sind ein erstes Motiv und ein zweites Motiv, das dem ersten Motiv benachbart ist, durch einen Abstand voneinander getrennt, der gleich der Hälfte des genannten Schrittes ist; in einer bevorzugten Ausführungsform kann das resonierende Gitter mehr als zwei Untergitter umfassen, insbesondere drei oder vier verschachtelte Untergitter, um ein mehrperiodisches (oder vielperiodisches) Gitter zu bilden.
Eine solche Struktur ermöglicht es, eine Reflexions-Bandfilterung zu gewährleisten, die ein hohes Unterdrückungsverhältnis aufweist und eine Neigung (im Allgemeinen von geringem Wert) der einfallenden Welle in Bezug auf die Normale zur Oberfläche der dünnen Schichten des Wellenleiters erlaubt, wobei diese Neigung wünschenswert ist, um den reflektierten Strahl vom einfallenden Strahl zu trennen, ohne eine halbreflektierende Platte oder ein Interferenzsystem verwenden zu müssen.
Eine solche Struktur ermöglicht es, verbesserte Leistungen bei Schwankungen des Einfallswinkels, des Öffnungswinkels oder der Polarisation des einfallenden Strahls zu erzielen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein optisches Bauteil verwendet, das mehrere dünne Schichten umfasst, die auf einem Substrat übereinandergelagert sind und zwei solche resonierende Strukturen umfassen, die vorzugsweise symmetrisch in Bezug auf eine Mittelebene angeordnet sind und identisch sind und/oder bei der gleichen Wellenlänge resonieren; auf diese Weise wird ein passives Transmissions-Bandfilter erzielt, das ein hohes Unterdrückungsverhältnis aufweist und einfach herzustellen ist.
Ein Gitter aus vorspringenden Motiven in Form von Stufen kann durch Ätzen einer dünnen Schicht durch einen Elektronenstrahl und/oder durch Mikrolithographie (oder ein gleichwertiges Verfahren) erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung wird jedes der Motive durch einen Bereich einer dünnen Schicht gebildet (oder umfasst eine solche), deren Index lokal durch Ionenimplantation in die dünne Schicht verändert wird; diese Implantation wird erzielt, indem die dünne Schicht einem Ionenbeschuss durch einen Ionenstrahl ausgesetzt wird, der von einem Teilchenbeschleuniger, einer Ionenkanone und/oder einem Ionenimplantator geliefert wird.
Bei diesem Implantationsvorgang wird eine Technik verwendet, die insbesondere zum Dopen eines Halbleitermaterials mit Dopmaterialien bekannt ist. Bei der Anwendung dieser Technik für die Erfindung wird als Dopmaterial im Allgemeinen ein Material verwendet, das unter Erbium, Niobium, Titan, Silizium, Phosphor oder Germanium gewählt wird.
Um nur bestimmte Bereiche der dünnen Schicht zur Bildung der gedopten Motive zu dopen, wird vorzugsweise eine Technik zum Maskieren der dünnen Schicht angewendet, wie sie zum Ätzen verwendet wird: Die zu dopende dünne Schicht wird mit einer „perforierten" Maske bedeckt, deren Form komplementär zu jener des zu bildenden Motivgitters ist; die Maske verhindert auf diese Weise, dass die Teile der dünnen Schicht, die sie bedeckt, dem Ionenstrom ausgesetzt werden; sie ermöglicht es daher, in der dünnen Schicht, die sie bedeckt, nicht gedopte Bereiche beizubehalten, die die gedopten Bereiche umgeben.
Indem man die Stärke und/oder die Dauer der Exposition der nicht maskierten Teile der dünnen Schicht gegenüber dem Ionenstrahl variiert, kann man darüber hinaus die Ionenkonfiguration der gedopten Motive variieren, insbesondere die räumliche Dichte der implantierten Ionen und/oder die Implantationstiefe, um eine Konfiguration mit einer bestimmten Form (Profil) und/oder einem bestimmten Index zu erhalten.
Zudem kann die Struktur nach dem Dopen geglüht werden, um auf kontrollierte Weise durch Ionenwanderung in der dünnen Schicht das Index- und/oder Ionenbesetzungsgefälle in den gedopten Motiven zu verändern.
Die Bildung eines Bauteils mit zwei resonierenden Gittern kann durchgeführt werden, indem die beiden Gitter in zwei verschiedene Abschnitte einer dünnen Schicht geätzt (oder implantiert) werden, die sich auf einem gemeinsamen Substrat befinden; das Substrat kann anschließend in zwei Teile geschnitten werden, die verbunden werden können, um das Bauteil zu bilden; die Verbindung kann durchgeführt werden, indem die beiden Teile mit der Seite, auf der das Gitter vorgesehen ist, miteinander in Kontakt gebracht werden; diese Verbindung kann durch molekulare Adhäsion erfolgen; alternativ können die beiden Teile über ihre jeweiligen Substratabschnitte verbunden werden, gegebenenfalls durch Kleben.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann ein Ätzvorgang (oder Dopvorgang) auf der Oberfläche jedes der beiden Stapel dünner Schichten durchgeführt werden, die auf jeder der beiden Seiten eines Substrats vorgesehen sind, das den beiden Stapeln gemeinsam ist.
Vorzugsweise wird das Gitter in eine Antireflexstruktur geätzt (oder implantiert), die mindestens eine dünne Schicht umfasst.
Verbesserte Leistungen (schmales Band und hohe Unterdrückung) werden erzielt, indem die Motive jedes Gitters (durch Ätzen oder Implantieren) in einer (so genannten äußeren) Schicht mit einem Index (zum Beispiel in der Nähe von 1,5) gebildet werden, der kleiner ist als jener (zum Beispiel in der Nähe von 2) der Schicht, auf der die äußere Schicht abgeschieden ist, was zu einer Antireflexstruktur führt.
Darüber hinaus verbessert die Verwendung geätzter Motive mit kreisförmigem Umfang und/oder Seitenflächen, die in Bezug auf die Normale zu den dünnen Schichten geneigt sind, das Verhalten gegenüber dem Öffnungswinkel; auf ähnliche Weise bringt die Verwendung von gedopten Motiven mit kreisförmigem Querschnitt und/oder einem Implantations- und/oder Indexprofil, das in Bezug auf diese Normale geneigt ist, einen Vorteil gleicher Natur.
Um das Unterdrückungsverhältnis des erzielten optischen Filters zu erhöhen, können auch mehrere übereinandergelagerte resonierende Gitter vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäßen Bauteile weisen den Vorteil auf, eine im Vergleich zu herkömmlichen Dünnschichtfiltern reduzierte Anzahl von dünnen Schichten zu benötigen.
Darüber hinaus ermöglichen sie es, schmalere Filter zu erzielen, die daher besser für die Teilung eines übertragenen Frequenzbereichs in eine große Anzahl von Kanälen geeignet sind. In der Praxis können zwei oder drei dünne Schichten genügen, um ein Bandfilter zu konstruieren, das ein hohes Unterdrückungsverhältnis für Wellenlängen aufweist, die von der Wellenlänge entfernt sind, auf die das Filter zentriert ist, das eine Spektralbreite von unter einem Nanometer aufweist und das etwa 100% des einfallenden Strahls – außerhalb des Durchlassbereichs – reflektiert oder transmittiert, selbst wenn das einfallende Bündel einen Einfallswinkel (in Bezug auf die Normale), der mehrere Grade erreichen kann, und/oder einen Öfffnungswinkel von einigen mrd, insbesondere von 5 bis 20 mrd, aufweist.
Da die Position der zentralen Wellenlänge im Wesentlichen durch die Geometrie des Gitters bestimmt wird, das sich auf der (den) Außenseite(n) des Bauteils erstreckt, ist es einfach, die zentrale Wellenlänge nach der Bildung des Gitters zu verschieben und/oder einzustellen; diese Verschiebung kann insbesondere erzielt werden, indem das Gitter mit einer dünnen Schicht mit entsprechendem Index und entsprechender Dicke bedeckt wird, oder indem die Geometrie des Gitters verändert wird, zum Beispiel durch einen nachfolgenden Ätzschritt mittels Elektronenstrahl.
Die (inaktiven) dünnen Schichten können durch Abscheiden eines Materials gebildet werden, das aus Metallen wie z.B. Al, Ni, Ag, Au, Oxiden wie z.B. TiO₂, SiO₂, Ta₂O₅, Fluoriden (wie z.B. MgF₂), Sulfiden (wie ZnS) oder Nitriden gewählt wird; jede dünne Schicht hat eine Dicke, die sich im Allgemeinen zwischen 10 nm und 10 μm bewegt; die Dicke der dünnen Schicht, die das Gitter bedeckt, um die zentrale Wellenlänge zu verschieben, kann unter diesen Werten liegen: Sie kann von 1 bis 10 nm (Nanometer) betragen.
Im Vergleich dazu hat das Substrat eine höhere Dicke, zum Beispiel in der Größenordnung von 0,5 mm bis 1 mm; es ist aus einem Material gebildet, das für die betreffenden Wellenlängen durchlässig ist, insbesondere für Wellenlängen in der Nähe von 1,5 μm, wie zum Beispiel Glas oder Siliziumdioxid.
Das Ätzen des Gitters kann durch verschiedene Techniken erfolgen, wie z.B. die Technik des Trockenätzens, Nassätzens, reaktiven Ätzens, Ätzens durch Ionenstrahl, gegebenenfalls chemisch unterstützt.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Dünnschichtfilter vorgeschlagen, in dem mindestens eine der dünnen Schichten, genannt aktive Schicht, aus einem nicht amorphen Material gebildet ist; der Index und/oder die Geometrie dieser Schicht können daher auf reversible Weise substantiell verändert werden, wenn sie in ein elektrisches Feld gegeben wird, insbesondere wenn sie von elektrischem Strom durchflossen wird.
Das Material ist darüber hinaus für die Arbeitswellenlängen, vor allem im Infrarotbereich, durchlässig, insbesondere für Wellenlängen in der Nähe von 1,5 Mikron.
Dank dieses Aspekts der Erfindung können durch Anlegen einer elektrischen Spannung an zwei Klemmen des Bauteils die Eigenschaften des Filters auf Grund der piezoelektrischen, photoelektrischen und/oder lichtbrechenden Eigenschaften des Materials, das die aktive Schicht bildet, verändert werden.
Das Material, das die aktive Schicht bildet, kann im Wesentlichen kristallin sein; in zahlreichen Fällen ist dieses Material jedoch teilweise kristallin.
Obwohl dieses Material Eigenschaften leitender oder halbleitender Materialien aufweisen kann, besitzt es in zahlreichen Fällen Eigenschaften elektrisch isolierender Materialien.
Die aktive dünne Schicht kann insbesondere durch Abscheiden eines Materials gebildet werden, das aus LiNbO₃, BaTiO₃, ZnO gewählt wird; diese Schicht kann auch durch Abscheiden von anderen Materialien gebildet werden, die üblicherweise zur Herstellung dünner Schichten verwendet werden; um jedoch keine amorphe Struktur zu erhalten, die aus den herkömmlichen Techniken zum Abscheiden dieser Materialien resultiert, ist es notwendig, das Abscheidungsverfahren zu modifizieren, um eine teilweise kristalline Struktur zu erhalten; insbesondere wenn Ta₂O₅ verwendet wird, kann die Abscheidung bei einer Temperatur hervorgerufen werden, die höher als die übliche Temperatur ist; insbesondere kann bei einer Temperatur vorgegangen werden, die in einem Bereich von 200 oder 300°C bis 800 oder 900°C angesiedelt ist, anstatt bei den üblichen Temperaturen vorzugehen, die im Allgemeinen kleiner als oder gleich 100°C sind.
Um die Abscheidung einer amorphen dünnen Schicht zu vermeiden, kann man auch die Energie des Ionen- oder Elektronenstrahls erhöhen, der zum „Verdampfen" des abzuscheidenden Materials verwendet wird, um das Ablösen kristalliner Makrostrukturen und ihre Abscheidung auf dem Substrat zu begünstigen.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest teilweise kristalline aktive dünne Schicht jene, in der die Motive des Gitters gebildet sind; auf diese Weise ruft eine geringfügige Änderung des Index und/oder der Abmessungen dieser Schicht eine Verlagerung der zentralen Frequenz des Filters hervor.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kann der Dünnschichtfilter zwei aktive dünne Schichten umfassen, die sich zu beiden Seiten einer dritten inaktiven dünnen Schicht erstrecken, in der die Motive des resonierenden Gitters gebildet sind; insbesondere in diesem Fall können die aktiven Schichten aus modifiziertem ITO gebildet sein, um eine Durchlässigkeit gegenüber Wellenlängen in der Nähe von 1,55 μm zu erzielen.
Da die erfindungsgemäßen Dünnschichtfilter elektrisch gesteuert werden können, um ihre optischen Eigenschaften zu verändern, können sie insbesondere verwendet werden, um optische Informationsverarbeitungssysteme vom Typ „add-and-drop" und optische Schaltsysteme vom Typ „cross-connect" zu bilden.
Die besonderen Eigenschaften der erfindungsgemäßen aktiven Filter ermöglichen ihre Verwendung für Anwendungen, die eine hohe Frequenz erfordern; die Veränderung des Zustands (und der Eigenschaften) der aktiven dünnen Schicht kann tatsächlich bei Frequenzen in der Größenordnung von 1 MHz bis 10 GHz ausgeführt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung verständlich, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, die ohne jeden einschränkenden Charakter bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Teils eines Bauteils mit einem geätzten Gitter gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine schematische Ansicht im Querschnitt eines Teils eines Bauteils mit einem geätzten Gitter gemäß einer zweiten Ausführungsform.
3 ist eine schematische Draufsicht eines Achtwege-Demultiplexers, in den erfindungsgemäße Transmissions-Bandfilter integriert sind.
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Rohlings eines Bauteils vor seinem Zuschnitt.
5 ist eine schematische Schnittansicht durch eine Ebene quer zu den Ebenen der Schichten, die eine Stufe eines geätzten Netzes zeigt, deren Flanken geneigt sind.
6 ist eine schematische Draufsicht eines Vierwege-Demultiplexers, in den vier Bauteile mit einem geätzten Gitter integriert sind, die Reflexions-Bandfilter bilden.
7 zeigt in Draufsicht die Anordnung der einen quadratischen Umriss aufweisenden Stufen oder Motive eines mehrperiodischen geätzten oder gedopten Gitters.
8 und 9 zeigen die Leistungen eines Filters, das aus einer dünnen Schicht gebildet ist, die auf einem Substrat abgeschieden ist und auf der das Gitter von 7 gebildet ist.
10 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines Bauteils mit einem Gitter aus gedopten Motiven gemäß einer ersten Ausführungsform.
11 ist eine schematische Ansicht im Querschnitt eines Teils eines Bauteils mit einem Gitter aus gedopten Motiven gemäß einer zweiten Ausführungsform.
12 ist eine schematische Draufsicht eines Achtwege-Demultiplexers, in den erfindungsgemäße Transmissions-Bandfilter integriert sind.
13 ist eine schematische Schnittansicht durch eine Ebene quer zu den Ebenen der Schichten, die ein gedoptes Motiv eines Gitters zeigt, dessen transversales Indexprofil geneigt und gekrümmt ist.
14 ist eine schematische Draufsicht eines Vierwege-Demultiplexers, in den vier Bauteile mit einem Gitter aus gedopten Motiven integriert sind, die Reflexions-Bandfilter bilden.
15 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines Bauteils gemäß einer ersten Ausführungsform, das zwei aktive Schichten umfasst, die in Bezug auf eine Mittelebene symmetrisch sind und in denen jeweils durch Dopen ein Gitter gebildet wurde.
16 ist eine schematische Ansicht im Querschnitt eines Teils eines aktiven Bauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform, in das die Motive jedes Gitters geätzt wurden.
17 ist eine schematische Schnittansicht durch eine Ebene quer zu den Ebenen der Schichten, die ein gedoptes Motiv eines Gitters zeigt, dessen transversales Indexprofil geneigt und gekrümmt ist.
18 ist eine Graphik, die ein Röntgenstrahl-Beugungsspektrum durch eine aktive dünne Schicht mit teilweise kristalliner und teilweise amorpher Struktur zeigt.
19 ist eine schematische Ansicht eines Systems, das neun aktive, durch Reflexion funktionierende Filter verwendet, um drei Eingangswege (E) in Abhängigkeit von elektrischen Steuersignalen selektiv zu drei Ausgangswegen (S) zu richten (und gegebenenfalls zu mischen).
Wie in 3 und 6 zu sehen ist, umfasst der Demultiplexer 1, 2 acht Bandfilter 3 (beziehungsweise vier Bandfilter 4), die auf acht (beziehungsweise vier) unterschiedliche Wellenlängen zentriert sind, die den acht (beziehungsweise vier) zu trennenden Kanälen entsprechen.
Der Demultiplexer umfasst eine Schnittstelle 5 zur optischen Kopplung mit einer Lichtleitfaser 6, die die zu teilende Strahlung transportiert; der von der Faser gelieferte einfallende Strahl 7 bildet mit der Normalen 8 zur Fläche 9 des Filters einen Einfallswinkel 10, dessen Wert so gering wie möglich ist, um möglicherweise daraus resultierende Störungen zu begrenzen.
Der Demultiplexer 2 von 6 umfasst vier Ausgangs-Kollimatoren 11, die jeweils den vier Filtern 4 zugeordnet sind und die dazu dienen, den Teil 12 des einfallenden Strahls 7, der der Wellenlänge entspricht, die dem entsprechenden Kanal zugeordnet ist, zu einem Aufnehmer (wie z.B. einer Photodiode) – nicht dargestellt – zu richten.
Auf ähnliche Weise umfasst der Demultiplexer 1 von 3 acht Ausgangs-Kollimatoren 11; jeder Demultiplexer 1, 2 kann einen integrierten Eingangs-Kollimator umfassen, um den Öffnungswinkel des von der Faser kommenden einfallenden Strahls 7 zu begrenzen. Die Filter 3 und 4 haben eine Plattenstruktur, wie sie jeweils in 1 und 2 dargestellt ist.
Das Filter 3 von 1 erstreckt sich symmetrisch in Bezug auf seine Mittelebene 12: Es umfasst zu beiden Seiten dieser Ebene ein Substrat 13, das mit einer dünnen Schicht 14 bedeckt ist, wobei in einem Teil der Dicke dieser Schicht durch Ätzen Stufen 15, 16 gebildet sind, die ein resonierendes Gitter bilden.
Dieses Gitter umfasst einerseits eine Vielzahl von ersten Stufen 15 von zylindrischer Form, deren Achsen parallel zur Normalen 8 zur oberen Außenseite 9 und zur unteren Außenseite 17 des Bauteils 3 sind und deren Querschnitt (oder Umfang) kreisförmig ist; das Gitter umfasst andererseits eine Vielzahl von zweiten Stufen 16, die ebenfalls eine zylindrische Form aufweisen und parallel zur Normalen 8 zur Ebene 12 sind.
Die Stufen 15 besitzen identische Formen und Abmessungen und sind in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen regelmäßig voneinander beabstandet, die senkrecht zur Normalen 8 sind, um ein erstes quadratisches Netzwerk zu bilden.
Die Stufen 16 besitzen ebenfalls identische Formen und Abmessungen und sind in den zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen voneinander beabstandet, die senkrecht zur Normalen 8 sind, um ein zweites quadratisches Netzwerk zu bilden, das mit dem ersten quadratischen Netzwerk verschachtelt ist.
Die Stufen 15, 16 bilden auf diese Weise ein biperiodisches Gitter mit zwei Abmessungen, das sich an der Oberfläche der Schicht 14 erstreckt.
Zu diesem Zweck sind die Längsabstände 21 und Querabstände 18 der beiden Netzwerke identisch und kleiner als die gefilterte Wellenlänge, doch der Durchmesser 19, 20 und/oder die jeweilige Höhe der Stufen 15, 16 ist (sind) unterschiedlich.
Das Bauteil 3 umfasst auf diese Weise zwei identische Gitter, die auf der oberen Außenseite 9 bzw. auf der unteren Außenseite 17 vorgesehen sind, um ein Transmissions-Bandfilter zu bilden; die zentrale Frequenz (die Wellenlänge) dieses Filters wird durch auf diesem Gebiet übliche Methoden berechnet, und zwar in Abhängigkeit von den optischen und geometrischen Merkmalen der Stufen 15 und 16 und der Schicht 14, auf der diese Stufen gebildet sind; diese Schicht bildet einen Wellenleiter, der mit seinen eigenen Resonanzfrequenzen (zeitlich und räumlich) versehen ist.
Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsvariante kann das Reflexions-Bandfilter 4 aus mehreren resonierenden Strukturen gebildet sein, die gemäß der Achse 8 (des normalen Einfalls) aufeinandergeschichtet sind, die senkrecht zu den Oberflächen der Schichten ist: Dieses Filter umfasst ein Substrat 13, das mit einer dünnen Schicht 14 bedeckt ist, wobei in einem Teil der Dicke dieser Schicht ein erstes resonierendes Gitter eingeätzt ist; eine Schicht 22, die ein Substrat (oder einen Abstandshalter bzw. „Spacer") bildet, bedeckt die Schicht 14 und ist ihrerseits mit einer dünnen Schicht 23 bedeckt, die ein zweites resonierendes Gitter umfasst; eine Schicht 24, die der Schicht 22 ähnlich ist, bedeckt die Schicht 23 und ist mit einer dünnen Schicht 25 bedeckt, die ein drittes resonierendes Gitter umfasst.
Wie in 4 zu sehen ist, kann ein Beispiel für ein Bauteil, das nicht Teil der Erfindung ist, durch Verkleben oder Adhäsion zweier Abschnitte hergestellt werden, die durch Schneiden des in 4 dargestellten Rohlings entlang der Linien 26, 27 gewonnen werden; dieser Rohling umfasst ein Substrat 28, das mit zwei dünnen Schichten 29 und 30 bedeckt ist; in einem Teil der Schicht 30 (oder in einer Schicht, die diese bedeckt) wurde eine Vielzahl von pyramidenförmigen Motiven 31, 32 mit quadratischem Querschnitt gebildet, die identische Formen und Abmessungen aufweisen; die Motive 31 bilden ein erstes Gitter, das sich im ersten Abschnitt 33 des Rohlings erstreckt, während die Motive 32 ein zweites Gitter (mit identischen Eigenschaften wie das erste) in einem zweiten Abschnitt 34 des Bauteil-Rohlings bilden.
Die beiden Abschnitte 33, 34 können durch einen Schnitt entlang der durch die Linien 26, 27 definierten Ebene voneinander getrennt werden und werden anschließend durch die jeweilige Seite 35 ihres Substrats 28 fest miteinander verbunden.
Wie in 5 zu sehen ist, sind die Seitenflächen (oder Flanken) 36, 37 der Stufe 38 eines Gitters, das an der Oberfläche 9 der dünnen Schicht 40 gebildet ist, in Bezug auf eine Normale 8a zur Oberfläche 9 um einen Winkel 41 geneigt.
Im Fall eines Demultiplexers 2, der reflektierende Filter 4 verwendet (6), können die Filter nach der Achse 50 ausgerichtet sein, wobei ihre jeweiligen Ebenen 12a parallel zueinander angeordnet sind und mit einem Schritt 51 regelmäßig voneinander beabstandet sind.
In dem in 3 dargestellten Demultiplexer 1 erstrecken sich die transmittierenden Filter 3 in zwei parallelen Ebenen 12b, 12c und sind mit einem Schritt 52 regelmäßig voneinander beabstandet.
Wie in 7 zu sehen ist, umfasst das Gitter 60 eine Vielzahl quadratischer Maschen 61 mit einer Breite 62, die Seite an Seite angeordnet sind und sich in zwei rechtwinklig zueinander stehenden Richtungen erstrecken, die in der Ebene der Figur enthalten sind.
In jeder Masche sind vier Stufen mit quadratischem Querschnitt vorgesehen:

– zwei erste Stufen 63₁ , 63₂ , deren quadratischer Querschnitt eine Seitenbreite 64 aufweist,
– eine zweite Stufe 65, deren quadratischer Querschnitt eine Seitenbreite 66 aufweist,
– eine dritte Stufe 67, deren quadratischer Querschnitt eine Seitenbreite 68 aufweist,

Die Stufen 63₁ weisen einen regelmäßigen Abstand zueinander auf, dessen Wert gleich der Breite 62 der Masche ist; die Stufen 63₂ weisen ebenfalls den gleichen Abstand zueinander auf, ebenso wie dies einerseits die Stufen 65 zueinander und andererseits die Stufen 67 zueinander tun.
Die vier Stufen jeder Masche sind so angeordnet, dass ihre jeweiligen Mittelpunkte an der Spitze eines Quadrats angeordnet sind, dessen Seite 70 der Hälfte der Seite 62 der Masche 61 entspricht.
Indem man das in 7 dargestellte Gitter in eine Ta₂O₅-Schicht mit einem Index n = 2,023 (bei 1550 nm) graviert und indem man folgende Abmessungen für die Stufen wählt: Seite 62 = 1010 nm, Seite 64 = 202 nm, Seite 66 = 236 nm, Seite 68 = 337 nm, Höhe jeder Stufe = 770 nm, Dicke der verbleibenden Ta₂O₅-Schicht = 335 nm, erzielt man ein Filter, dessen Reflexionskurve in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Strahls in 8 dargestellt ist und dessen Reflexionskurve in Abhängigkeit von der Wellenlänge in 9 dargestellt ist.
Die geätzten Stufen 63, 65, 67 können durch gedopte Motive mit identischen oder ähnlichen Formen (Konturen) und Abständen ersetzt werden.
Wie in 12 und 14 zu sehen ist, umfasst der Demultiplexer 1001, 1002 acht Bandfilter 1003 (beziehungsweise vier Bandfilter 1004), die auf acht (beziehungsweise vier) unterschiedliche Wellenlängen zentriert sind, die den acht (beziehungsweise vier) zu trennenden Kanälen entsprechen.
Der Demultiplexer umfasst eine Schnittstelle 1005 zur optischen Kopplung mit einer Lichtleitfaser 1006, die die zu teilende Strahlung transportiert; der von der Faser 1006 gelieferte einfallende Strahl 1007 bildet mit der Normalen 1008 zur Fläche 1009 des Filters einen Einfallswinkel 1010, dessen Wert so gering wie möglich ist, um möglicherweise daraus resultierende Störungen zu begrenzen.
Der Demultiplexer 1002 von 14 umfasst vier Ausgangs-Kollimatoren 1011, die jeweils den vier Filtern 1004 zugeordnet sind und die dazu dienen, den Teil des einfallenden Strahls 1007, der der Wellenlänge entspricht, die dem entsprechenden Kanal zugeordnet ist, und der von dem entsprechenden Filter 1004 reflektiert wurde, zu einer Ausgangs-Lichtleitfaser 1110 zu richten.
Auf ähnliche Weise umfasst der Demultiplexer 1001 von 12 acht Ausgangs-Kollimatoren 1011; jeder Demultiplexer 1001, 1002 kann einen integrierten Eingangs-Kollimator umfassen, um den Öffnungswinkel des von der Faser kommenden einfallenden Strahls 1007 zu begrenzen. Die Filter 1003 und 1004 haben eine Plattenstruktur, wie sie jeweils in 10 und 11 dargestellt ist.
Jeder Ausgangs-Kollimator 1011 kann durch das gedopte Ende der entsprechenden Ausgangsfaser 1110 gebildet werden; das Ende der Eingangsfaser 1006 kann ebenfalls gedopt sein, um einen Kollimator 1005 zu bilden.
Jeder Demultiplexer 1001, 1002 umfasst einen Eingangs-Wellenleiter 1100, der in einer auf einem Substrat abgeschiedenen Schicht gebildet ist und der durch andere Leiter 1101 verlängert wird; diese Schicht ist mit Rillen versehen, die im Wesentlichen quer zur Längsachse der Leiter 1100, 1101 verlaufen, wobei jede Rille ein Filter aufnimmt, das quer zu den Wellenleiterabschnitten 1100, 1101 angeordnet ist; auf diese Weise durchquert der Spektralanteil des sich in den Leitern 1100, 1001 fortpflanzenden Strahls 1007, der der Wellenlänge entspricht, auf die der Filter zentriert ist, diesen im Fall von 12, während er im Fall von 14 vom Filter reflektiert wird.
Dieser gefilterte Anteil wird durch einen Ausgangs-Wellenleiter 1102 zur Ausgangsfaser 1110 übertragen; im Fall von 14 ist das Ende des Leiters 1102 gedopt, um den Ausgangs-Kollimator 1011 zu bilden.
Das Filter 1003 von 10 erstreckt sich symmetrisch in Bezug auf seine Mittelebene 1012; es umfasst zu beiden Seiten dieser Ebene ein Substrat 1013, das mit einer dünnen Schicht 1014 bedeckt ist, in deren Dicke durch Ionenimplantation gedopte Motive 1015, 1016 gebildet sind, die ein resonierendes Gitter bilden.
Dieses Gitter umfasst einerseits eine Vielzahl von ersten Motiven 1015 von zylindrischer Form, deren Achsen parallel zur Normalen 1008 zur oberen Außenseite 1009 und zur unteren Außenseite 1017 des Bauteils 1003 sind und deren Querschnitt (und/oder Umfang) kreisförmig ist; das Gitter umfasst andererseits eine Vielzahl von zweiten Motiven 1016, die ebenfalls eine zylindrische Form aufweisen und parallel zur Normalen 1008 zur Ebene 1012 sind.
Die Motive 1015 besitzen identische Formen und Abmessungen und weisen regelmäßige Abstände in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen auf, die senkrecht zur Normalen 1008 sind, um ein erstes quadratisches Netzwerk zu bilden.
Die Motive 1016 besitzen ebenfalls identische Formen und Abmessungen und sind in den genannten zueinander rechtwinkligen Richtungen voneinander beabstandet, die senkrecht zur Normalen 1008 sind, um ein zweites quadratisches Netzwerk zu bilden, das mit dem ersten quadratischen Netzwerk verschachtelt ist.
Die Motive 1015, 1016 bilden auf diese Weise ein biperiodisches Gitter mit zwei Abmessungen, das sich im Inneren der Schicht 1014 erstreckt.
Zu diesem Zweck sind die Längsabstände 1021 und Querabstände 1018 der beiden Netzwerke identisch und kleiner als die Wellenlänge, die der zentralen Filterungsfrequenz entspricht, doch der Durchmesser 1019, 1020 und/oder die jeweilige Höhe der Motive 1015, 1016 ist (sind) unterschiedlich.
Das Bauteil 1003 umfasst auf diese Weise zwei identische Gitter, die auf seiner oberen Außenseite 1009 bzw. auf seiner unteren Außenseite 1017 vorgesehen sind, um ein Transmissions-Bandfilter zu bilden; die zentrale Frequenz (die Wellenlänge) dieses Filters wird durch auf diesem Gebiet übliche Methoden berechnet, und zwar in Abhängigkeit von den optischen und geometrischen Merkmalen der Motive 1015, 1016 und der Schicht 1014, in der diese Motive gebildet sind; diese Schicht bildet einen Wellenleiter, der mit seinen eigenen Resonanzfrequenzen (zeitlich und räumlich) versehen ist.
Gemäß der in 11 dargestellten Ausführungsvariante kann das Reflexions-Bandfilter 1004 aus mehreren resonierenden Strukturen gebildet sein, die gemäß der Achse 1008 (des normalen Einfalls) aufeinandergeschichtet sind, die senkrecht zu den Oberflächen der Schichten ist: Dieses Filter umfasst ein Substrat 1013, das mit einer dünnen Schicht 1014 bedeckt ist, in deren Dicke ein erstes resonierendes Gitter implantiert ist; eine Schicht 1022, die ein Substrat (oder einen Abstandshalter bzw. „Spacer") bildet, bedeckt die Schicht 1014 und ist ihrerseits mit einer dünnen Schicht 1023 bedeckt, die ein zweites resonierendes Gitter umfasst; eine Schicht 1024, die der Schicht 1022 ähnlich ist, bedeckt die Schicht 1023 und ist mit einer dünnen Schicht 1025 bedeckt, die ein drittes resonierendes Gitter umfasst.
Wie in 13 zu sehen ist, sind die Seitenflächen (oder Flanken) 1036, 1037 des Motivs 1038 eines Gitters, das unter der Oberfläche 1009 der dünnen Schicht 1040 gebildet ist, in Bezug auf eine Normale 1008a zur Oberfläche 1009 um einen Winkel 1041 geneigt.
Im Fall eines Demultiplexers 1002, der reflektierende Filter 1004 verwendet (14), können die Filter nach der Achse 1050 ausgerichtet sein, wobei ihre jeweiligen Ebenen 1012a parallel zueinander angeordnet sind und einen regelmäßigen Abstand 1051 zueinander aufweisen.
In dem in 12 dargestellten Demultiplexer 1001 erstrecken sich die transmittierenden Filter 1003 in zwei parallelen Ebenen 1012b, 1012c und weisen einen regelmäßigen Abstand 1052 zueinander auf.
Das Filter 2003 von 15 erstreckt sich symmetrisch in Bezug auf seine Mittelebene 2012; es umfasst zu beiden Seiten dieser Ebene ein Substrat 2013, das mit einer dünnen Schicht 2014 bedeckt ist, in deren Dicke durch Ionenimplantation gedopte Motive 2015, 2016 gebildet sind, die ein resonierendes Gitter bilden.
Dieses Gitter umfasst einerseits eine Vielzahl von ersten Motiven 2015 von zylindrischer Form, deren Achsen parallel zur Normalen 2008 zur oberen Außenseite 2009 und zur unteren Außenseite 2017 des Bauteils 2003 sind und deren Querschnitt (oder Umfang) kreisförmig ist; das Gitter umfasst andererseits eine Vielzahl von zweiten Motiven 2016, die ebenfalls eine zylindrische Form aufweisen und parallel zur Normalen 2008 zur Ebene 2012 und zu den dünnen Schichten sind.
Die Motive 2015 besitzen identische Formen und Abmessungen und weisen regelmäßige Abstände in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen auf, die senkrecht zur Normalen 2008 sind, um ein erstes quadratisches Netzwerk zu bilden.
Die Motive 2016 besitzen ebenfalls identische Formen und Abmessungen und sind in den zwei genannten zueinander rechtwinkligen Richtungen voneinander beabstandet, die senkrecht zur Normalen 2008 sind, um ein zweites quadratisches Netzwerk zu bilden, das mit dem ersten quadratischen Netzwerk verschachtelt ist.
Die Motive 2015, 2016 bilden auf diese Weise ein biperiodisches Gitter mit zwei Abmessungen, das sich im Inneren der Schicht 2014 erstreckt.
Zu diesem Zweck sind die Längsabstände 2021 und Querabstände 2018 der beiden Netzwerke identisch, doch der Durchmesser 2019, 2020 und/oder die jeweilige Höhe der Motive 2015, 2016 ist (sind) unterschiedlich.
Das Bauteil 2003 umfasst auf diese Weise zwei identische Gitter, die auf seiner oberen Außenseite 2009 bzw. auf seiner unteren Außenseite 2017 vorgesehen sind, um ein Transmissions-Bandfilter zu bilden; die zentrale Frequenz (die Wellenlänge) dieses Filters wird durch auf diesem Gebiet übliche Methoden berechnet, und zwar in Abhängigkeit von den optischen und geometrischen Merkmalen der Motive 2015, 2016 und der Schicht 2014, in der diese Motive gebildet sind; diese Schicht bildet einen Wellenleiter, der mit seinen eigenen Resonanzfrequenzen (zeitlich und räumlich) versehen ist.
Jede dieser beiden dünnen Schichten 2014, in denen die Motive 2015, 2016 gebildet sind, besteht aus einem teilweise kristallinen Material, das mit piezoelektrischen, photoelektrischen und/oder lichtbrechenden Eigenschaften versehen ist; jede Schicht 2014 ist über zwei entgegengesetzte Teile ihrer Platte in elektrischem Kontakt mit zwei Elektroden 2140, die jeweils mit zwei Klemmen eines Generators 2141 für elektrische Steuersignale verbunden sind.
Diese Konstruktion ermöglicht es, ein elektrisches Feld zwischen den beiden entgegengesetzten Teilen der Platte jeder Schicht 2014 anzulegen; daraus ergibt sich eine Änderung der geometrischen und/oder optischen Eigenschaften jeder Schicht 2014 und in der Folge eine Änderung der Resonanzfrequenz der resonierenden Struktur, die in den aktiven Schichten 2014 gebildet ist.
Gemäß der in 16 dargestellten Ausführungsvariante ist das Reflexions-Bandfilter 2004 aus mehreren resonierenden Strukturen gebildet, die gemäß der Achse 2008 (des normalen Einfalls) aufeinandergeschichtet sind, die senkrecht zu den Oberflächen der Schichten ist; dieses Filter umfasst ein Substrat 2013 sowie eine dünne Schicht 2014, wobei in einem Teil von deren Dicke ein erstes resonierendes Gitter eingeätzt ist.
Die Schicht 2014 erstreckt sich zwischen zwei aktiven dünnen Schichten 2200 und 2201, die über zwei (Elektroden bildende) leitende Elemente 2300 und 2301 mit den Klemmen einer Stromquelle verbunden sind; wenn diese Quelle eine Spannung zwischen ihren Klemmen liefert, wird diese Spannung an die Schichten 2200 und 2201 angelegt und ruft eine Änderung der Eigenschaften der Schicht 2014 hervor, die sie umschließen; daraus resultiert eine Änderung der Eigenschaften des Filters 2004.
Auf diesem ersten Stapel des Filters 2004 sind zwei weitere Stapel von ähnlicher Struktur vorgesehen: Ein zweiter Stapel umfasst eine Schicht 2022, die ein Substrat (oder einen Abstandshalter bzw. „Spacer") bildet und die Schicht 2201 bedeckt, sowie eine dünne Schicht 2023, die ein zweites resonierendes Gitter umfasst und sandwichförmig zwischen zwei aktiven Schichten 2202 und 2203 angeordnet ist; ein dritter Stapel umfasst eine Schicht 2024, die der Schicht 2022 ähnlich ist und die Schicht 2203 bedeckt, sowie eine dünne Schicht 2025, die ein drittes geätztes resonierendes Gitter umfasst, wobei sich diese Schicht 2025 zwischen zwei aktiven dünnen Schichten 2204 und 2205 erstreckt.
In 17 ist zu sehen, dass die Seitenflächen (oder Flanken) 2036, 2037 des Motivs 2038 eines Gitters, das unter der Oberfläche 2009 der dünnen Schicht 2040 gebildet ist, in Bezug auf eine Normale 2008a zur Oberfläche 2009 um einen Winkel 2041 geneigt ist; die aktive dünne Schicht 2040 ist an zwei Teilen ihrer Platte mit zwei Elektroden versehen, die das Anlegen eines transversalen elektrischen Felds in der Schicht 2040 ermöglichen.
In dem in 19 dargestellten Verteiler erstrecken sich die neun reflektierenden Filter 2004 in fünf parallelen Ebenen und weisen einen regelmäßigen Abstand zueinander auf, so dass ihre optischen Mittelpunkte an den Spitzen eines quadratischen Netzwerks angeordnet sind.
In 18 ist zu sehen, dass das Beugungsspektrum 2400 einen Peak 2401 aufweist, der das Vorhandensein einer kristallinen Struktur in der aktiven dünnen Schicht anzeigt, während der Rest des Spektrums, einschließlich des Höckers 2402, kennzeichnend für eine amorphe Struktur ist.

Claims

Optisches Bauteil zum Filtern einer bestimmten Wellenlänge (3, 4, 1003, 1004), umfassend mindestens eine dünne Schicht (14, 23, 25, 29, 30, 40), die auf einem Substrat (13, 28) abgeschieden ist, sowie eine resonierende Struktur oder ein resonierendes Gitter, die bzw. das eine Vielzahl von Motiven (15, 16, 31, 32, 38, 63, 65, 67) umfasst, die in der dünnen Schicht gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die resonierende Struktur oder das resonierende Gitter (60) umfasst: – eine Vielzahl von ersten Motiven (15) mit einer ersten Abmessung oder einer ersten Ionenkonfiguration, die allen ersten Motiven gemeinsam ist, wobei die ersten Motive in zwei unterschiedlichen Richtungen, die parallel zur dünnen Schicht sind, und mit einem Schritt (62), der kleiner als die gefilterte Wellenlänge ist, regelmäßig voneinander beabstandet sind; – eine Vielzahl von zweiten Motiven (16) mit einer zweiten Abmessung oder einer zweiten Ionenkonfiguration, die allen zweiten Motiven gemeinsam ist, wobei die zweiten Motive in den zwei Richtungen, die parallel zur dünnen Schicht sind, und mit einem Schritt (62), der identisch mit dem Schritt der ersten Abstandsmotive ist, regelmäßig voneinander beabstandet sind, wobei sich die zweite Abmessung oder die zweite Ionenkonfiguration von der ersten Abmessung oder Ionenkonfiguration unterscheidet, so dass ein Reflexions-Bandfilter für einen Einfall nahe der Normalen zur genannten dünnen Schicht gebildet wird.
Bauteil nach Anspruch 1, in dem die Motive in die dünne Schicht geätzt sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, das umfasst: – ein erstes mehrperiodisches resonierendes Gitter (15, 16, 31, 32, 38), das in mindestens eine erste dünne Schicht geätzt oder implantiert ist, – ein zweites mehrperiodisches resonierendes Gitter, das in mindestens eine zweite dünne Schicht geätzt oder implantiert ist, – mindestens eine dritte dünne Schicht, die einen ersten Kopplungs- und Entkopplungsbereich bildet, der dem ersten Gitter zugeordnet ist.
Bauteil nach Anspruch 3, das darüber hinaus umfasst: – mindestens eine vierte dünne Schicht, die einen zweiten Kopplungs- und Entkopplungsbereich bildet, der dem zweiten Gitter zugeordnet ist, – mindestens eine dicke Schicht, die das Substrat bildet.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das zwei resonierende Strukturen oder Gitter umfasst, die symmetrisch in Bezug auf eine Mittelebene (12, 12b, 12c) des Bauteils angeordnet sind, so dass ein Transmissions-Bandfilter (3) gebildet wird.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in dem die Motive einen annähernd kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt haben.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in dem die Motive des Gitters in einer äußeren dünnen Schicht gebildet sind, deren Index kleiner ist als jener der Schicht, die die äußere dünne Schicht trägt.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dessen resonierende Struktur ein Gitter von Stufen (38) umfasst, deren Seitenflächen (36, 37) geneigt sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das mindestens drei resonierende Gitter umfasst, die in drei übereinandergelagerten dünnen Schichten (14, 23, 25) vorgesehen sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das weniger als zehn dünne Schichten umfasst, insbesondere eine, zwei oder drei dünne Schichten, die jeder resonierenden Struktur zugeordnet ist (sind) und deren Durchlassbereich auf eine Wellenlänge in der Nähe von 1,5 Mikron zentriert ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 10, in dem die Motive im Wesentlichen aus gedopten Bereichen der dünnen Schicht gebildet werden.
Bauteil nach Anspruch 11, in dem die transversalen Indexprofile (36, 37) der Motive geneigt sind.
Optischer Multiplexer oder Demultiplexer (1, 2) mit Wellenlängenteilung, der eine Vielzahl von Bauteilen umfasst, insbesondere von 8 oder 16 bis 256 Bauteile (3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Multiplexer oder Demultiplexer nach Anspruch 13, in dem die Bauteile (3, 4) mechanisch miteinander verbunden sind, jeweils unterschiedliche zentrale Wellenlängen aufweisen und sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken, und der darüber hinaus einen jedem Bauteil (3, 4) zugeordneten Kollimator (11) und gegebenenfalls einen Kollimator (5) oder Wellenleiter umfasst, der zur optischen Kopplung des Multiplexers oder Demultiplexers mit dem Ansatz einer Lichtleitfaser (6) geeignet ist.
Multiplexer oder Demultiplexer nach Anspruch 13 oder 14, in dem die Bauteile, die Reflexionsfilter bilden, so angeordnet sind, dass sie nach einer allen Bauteilen gemeinsamen Achse (50) ausgerichtet sind.
Multiplexer oder Demultiplexer nach Anspruch 13 oder 14, in dem die Bauteile, die Transmissionsfilter bilden, in mindestens zwei Ebenen (12b, 12c) angeordnet sind, die im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, in dem eine bis zehn dünne Schichten auf einem Substrat abgeschieden werden und in dem ein Gitter durch einen Elektronenstrahl oder durch Lithographie auf eine dünne Schicht geätzt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, in dem eine bis zehn dünne Schichten auf einem Substrat abgeschieden werden und in dem ein Gitter durch einen Ionenstrahl, der von einem Ionenimplantator geliefert wird, auf einer dünnen Schicht implantiert wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem mindestens zwei Bauteile, deren Gitter identisch sind, aufeinandergestapelt und miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem die zentrale Wellenlänge des Filters durch Abscheiden einer dünnen Schicht auf dem Gitter oder durch Ätzen eingestellt wird.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, in dem mindestens eine dünne Schicht aus einem nicht amorphen Material gebildet wird, um ein aktives Bandfilter zu bilden.
Bauteil nach Anspruch 21, in dem das Material, das die aktive dünne Schicht bildet, durchlässig für die Arbeitswellenlängen insbesondere im Infrarotbereich ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 21 oder 22, in dem das Material, das die aktive dünne Schicht bildet, teilweise kristallin und mit piezoelektrischen und/oder photoelektrischen Eigenschaften versehen ist und aus der Gruppe, bestehend aus LiNbO₃, BaTiO₃, ZnO, Ta₂O₅ und modifiziertem ITO, gewählt wird.
Bauteil nach einem der Ansprüche 21 bis 23, in dem das resonierende Gitter in der aktiven Schicht (2014) gebildet ist, die in elektrischem Kontakt mit zwei Elektroden (2140) ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 21 bis 23, in dem das resonierende Gitter zwischen zwei aktiven Schichten (2200, 2201) eingefügt ist, die jeweils in Kontakt mit einer Elektrode (2300, 2301) sind.
Optische Vorrichtung mit Wellenlängenteilung, insbesondere optischer Multiplexer oder Demultiplexer (1, 2), der eine Vielzahl von Bauteilen umfasst, insbesondere von 8 oder 16 bis 256 Bauteile (2003, 2004) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, in dem die Bauteile (2003, 2004) mechanisch miteinander verbunden sind, vorzugsweise jeweils unterschiedliche zentrale Wellenlängen aufweisen und sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken, und der darüber hinaus ein jedem Bauteil (2003, 2004) zugeordnetes Kollimationsmittel (11) und gegebenenfalls ein Kollimationsmittel (5) oder einen Wellenleiter umfasst, das bzw. der zur optischen Kopplung der Vorrichtung mit dem Ansatz einer Lichtleitfaser (6) geeignet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 21 bis 25, bei dem die aktive dünne Schicht gebildet wird, indem ein Material bei hoher Temperatur aufgetragen wird, insbesondere bei einer Temperatur in einem Bereich von 200°C bis 900°C, wenn Ta₂O₅ verwendet wird, und/oder indem ein Ionen- oder Elektronenstrahl verwendet wird, dessen Energie ausreichend ist, um ein Ablösen von kristallinen Strukturen hervorzurufen.