WO1993018422A1 - Integriertes optisches bauelement - Google Patents

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WO1993018422A1
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optical waveguide
optical
glass fiber
exposure
layer
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Klaus-Michael Mayer
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an integrated optical component, in particular a modulator, directional coupler, switch, polarizer, distributor or the like. according to the type of the main claim and a method for producing such a component.
  • optical connection technology chip-fiber coupling
  • Even smaller private rental agencies with around 1,000 subscriber connections require, for example, several thousand optical connections between the individual sub-switching stages, since the number and complexity of the optical components integrated on individual substrates due to the extreme aspect ratios in the Optics is severely limited.
  • the feasibility and reliability (mechanical and thermal stability) of the optical connection technology and the required connection effort ultimately determine the achievable degree of expansion of an optical switching system.
  • the component depends very much on the distance of the end faces, a lateral one Shift and an angular tilt of the optical axes against each other. Accordingly, the optical fiber has five degrees of freedom when coupled, which must be optimized independently of one another: one axial degree of freedom, two lateral degrees of freedom and two angular degrees of freedom.
  • one axial degree of freedom two lateral degrees of freedom and two angular degrees of freedom.
  • An effective coupling method requires a reduction in the degrees of freedom and a possibility for the simultaneous positioning of all fibers of a bundle. Appl. Opt.
  • V-grooves as positioning trenches for the glass fibers in to etch a silicon substrate.
  • the anisotropically etched V-grooves are delimited on all sides by slowly etching ⁇ 111 ⁇ planes, which enclose an angle of 54.7 to the wafer surface.
  • the integrated waveguides are aligned with these V-grooves, and the width of the grooves can be optimized so that the resulting groove shape means that the fiber core lies in the same horizontal plane as the optical waveguide.
  • the integrated optical component according to the invention and the method according to the invention for its production have the advantage, in contrast, that a simply adjusting coupling of glass fibers or fiber arrangements to optical waveguides made of an optical polymer can be implemented in a simple manner.
  • the end face machining of the optical waveguides is simple and is preferably carried out by laser ablation. bar.
  • the holding grooves for the glass fibers can be produced in a simple manner by anisotropic etching using an established technology.
  • a high accuracy of the relative position of fiber and waveguide end faces is achieved.
  • a high coupling efficiency can be achieved through easily realizable field adaptations by means of exposure methods.
  • great thermal and mechanical stability can be achieved by jointly potting the waveguide and the fiber.
  • the component according to the invention is particularly suitable for single-mode. Waveguide structures.
  • a particularly simple and mechanically stable manufacture of the optical waveguide can be brought about in that a layer of an optical polymer which changes its refractive index by exposure to the buffer layer carrying the optical waveguide and the plastic material in the V-trench up to the level of the end faces is provided, the optical waveguide being formed as part of the same by appropriate exposure of this layer.
  • the optical waveguide can be formed in a variable manner after the mechanical attachment of the polymer layer.
  • the region of the layer designed as an optical waveguide has a higher refractive index.
  • the plastic material for filling the positioning trench is expediently also an optical polymer which is in particular identical to that of the layer covering the buffer layer.
  • An optimal field adaptation can take place here in that the glass fiber end of the Li chtwell enleiters expanded adiabatically to the diameter of the glass fiber core. Not only is a lateral expansion possible, but additionally or alternatively a vertical expansion that extends into the optical polymer that fills the V-groove.
  • the region of the optical polymer surrounding the optical waveguide can advantageously have an adiabatic index curve which reduces the refractive index difference between the optical waveguide and the surrounding region towards the glass fiber.
  • the glass fiber end of the optical waveguide tapers and ends in a further optical waveguide with a lower refractive index, which extends to the glass fiber core.
  • a high coupling efficiency is still possible even in the case of optical waveguides with small cross-sectional dimensions, which are relatively strong compared to the glass fiber core.
  • the further optical waveguide can have a greater extent in width and / or depth and can be adapted to the dimensioning of the glass fiber core on the coupling end face.
  • the application of the layer and the filling can 'of Posi ⁇ tioniergrabens be carried out in one operation with the same optical polymer.
  • the production can be carried out simply and inexpensively.
  • the optical waveguide is expediently formed via an exposure mask placed on the polymer layer, with a refraction by photopolymerization i ndex increase in the light waveguide area is carried out.
  • an exposure mask can be placed on the polymer layer and a refractive index reduction of areas which limit the optical waveguide can be carried out by means of a UV photo bleaching process.
  • an optical expansion of the optical waveguide in front of the optical fiber core is expediently used for the lateral expansion up to the diameter of the optical fiber core with an expanding mask opening.
  • the exposure intensity and / or the exposure time to the glass fiber is increased in a ramp-like manner for vertical expansion up to the diameter of the glass fiber core.
  • a second mask with variable transparency can be used for a post-exposure, which has a higher transparency on the fiber side and a lower transparency on the optical fiber side.
  • a first optical waveguide is formed in a first exposure step with a first exposure mask for producing and coupling a tapering optical waveguide, and then a second, the first, is formed in a second exposure step Lichtwellenle ter with the coupling end face connecting optical waveguide with a lower refractive index is formed, the diameter of the second optical waveguide being adapted to the glass fiber core.
  • FIG. 1 shows an integrated optical component with a coupled glass fiber in a V-trench in a plan view as a first embodiment
  • FIG. 2 shows the component shown in FIG. 1 in a vertical sectional view
  • FIG. 3 shows a similar arrangement of an optical component with a tapered structure in a top view as a second exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows the component shown in FIG. 3 in a vertical sectional view
  • FIG. 5 shows a similar optical component with a tapered optical waveguide in a top view as a third exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows the third embodiment shown in FIG. 5 in vertical section
  • FIGS. 5 and 6 show the component shown in FIGS. 5 and 6 in a vertical section perpendicular to the cutting plane according to FIGS. 6 and 6
  • Fig. 8 shows the same component in a perspective view towards the waveguide.
  • the integrated optical component shown in FIGS. 1 and 2 essentially consists of a silicon substrate 10, into which a positioning trench 12 with a V-shaped cross section is anisotropically etched to accommodate a glass fiber 11.
  • the known anisotropic etching technique has a high Development on and is also used in the prior art specified at the beginning.
  • the width a of the positioning trench 12 and thus the depth j of the etched groove is determined.
  • alkaline etching media such as potassium hydroxide
  • V-shaped depressions are formed which enclose a very precise angle of 54.7 to the surface. Such an angle also forms on an inclined end surface 13 of the positioning trench 12, which extends over a length c into the trench.
  • an optical buffer layer 14 with a low refractive index and a thickness k is applied. This can be silicon dioxide, but an organic film can also be used. The buffer layer thickness must be taken into account as a mask reserve when etching the positioning trench 12.
  • An optical polymer such as PMMA with a photoinitiator is then applied over the entire surface, which leads to a filling 15 of this trench in the region of the positioning trench 12 and to the formation of a layer 16 covering the surface in the remaining region.
  • An optical waveguide 17 with the width f is now produced in the layer 16 by UV exposure. Local photo polymerization leads to an increase in the refractive index in the exposed area.
  • the Belichtungs ⁇ mask is not shown in register gr of the etched V-grooves of the positioning abens aligned '12 or by additional adjustment aids.
  • the light waveguide 17 is then formed in accordance with the shape of the elongated mask opening.
  • the optical waveguide 17 can, in principle, when using some nonlinear-optical polymers, also be equivalent in principle by a local thermal poling and / or by a UV photo-bleaching process.
  • the lateral light guidance is realized by an index difference between the illuminated (optical waveguide 17) and the unexposed area (weak guidance), which is generally small for single-mode waveguides.
  • the vertical extent of the optical waveguide 17 is given by the thickness m of the polymer layer 16, the vertical waveguide being by the index jump on the one hand to the buffer layer (14) and on the other hand to air or possibly an upper cover layer ⁇ is true (strong leadership).
  • the corresponding field distributions can generally be well adapted to the field distributions of active optical semiconductor components on the integrated optical chip with small layer thicknesses.
  • the vertical extent of the optical waveguide 17 is limited by the effective depth of the photopolymerization process.
  • this depth depends on the exposure parameters and the material Composition (eg proportion of the photoinitiator), so that the channel waveguide can be specifically expanded to an adjustable depth q below the surface.
  • the light wave is also guided downwards weakly in these areas, as is the case in the lateral direction is what facilitates the field adaptation to the radial al symmetric distribution of the fiber.
  • the positioning trench 12 is filled with the optical polymer.
  • the positioning trench 12 For the chip-fiber coupling, the positioning trench 12 must now be exposed to accommodate the glass fiber 11 with the diameter h. This can be done by laser abi ation using an excimer laser.
  • the resultant, sufficiently smooth cut edge 18 through the optical waveguide 17 and the filling 15 make further processing of the optical fiber end surface unnecessary.
  • the cut is made at a distance b from the upper end edge of the positioning trench 12, this distance b exceeding the extent c of the inclined end surface and thus allowing a butt coupling between glass fiber 11 and optical waveguide 17, which is only limited by the residual roughness of the optical fiber end surface.
  • the relative vertical position n of the optical axes of optical waveguide 17 and glass fiber 11 can be optimized overall over the depth of the V-groove so that the optical fields overlap as well as possible.
  • the glass fiber core 19 with the diameter i is then aligned with the optical waveguide 17 with sufficient accuracy. Air, the glass fiber 11 can also be placed slightly lower, so that the glass fiber core 19 is flush with the top of the optical waveguide 17, as shown in FIG. 2.
  • buffer layer 14 is an organic buffer layer, then this is also removed by laser ablation, which has to be taken into account in the mask layout over the width of the structures to be etched.
  • the inserted glass fibers 11 and the optical waveguide can 'be 17 to establish a common upper covering layer which is in the figures does not darge by common casting.
  • a UV-curable optical liquid polymer can be used for this purpose. If the index jump to this upper cover layer is kept low, the field distributions can be approximated further by a vertically weak guide.
  • a tapered structure is used here to optimize the field adaptation between the glass fiber 11 and the optical waveguide 17.
  • the end region 17a of the optical waveguide 17 on the glass fiber side is widened adiabatically to the diameter of the glass fiber core 19. This is done laterally by a corresponding widening of the mask opening of the exposure mask, the longitudinal edges of which have a small opening angle ⁇ .
  • ⁇ ⁇ . 1 In a typical example, ⁇ ⁇ . 1, and the taper length is approximately 500 ⁇ m. With an optical waveguide width of 4 ⁇ m and a fiber core diameter of approx. 10 ⁇ m.
  • the vertical extent of the end region 17a of the optical waveguide 17 depends on the material composition and the exposure.
  • the maximum index increase which can be achieved by UV exposure is a function of the concentration of the photoinitiator.
  • This saturation effect can be exploited in vertical taping in such a way that if the optical waveguide is strongly overexposed, on the one hand its refractive index remains constant at the saturation value, but on the other hand the depth expansion increases with the exposure dose (intensity. Time).
  • the end region 17a can be widened vertically towards the filling 15, as shown in FIG. 4.
  • the increasing broadening towards the glass fiber core can be produced by a so-called gray wedge, which has a high transparency on the fiber side and a lower transparency on the insider side.
  • This widening to a width q compared to the thickness m of the layer 16 can of course also be carried out in the first embodiment in which the lateral width remains constant.
  • UV post-exposure of the layer 16 in the area of the tapered structure the refractive index outside the optical waveguide 17 can subsequently be raised, so that as the refractive index difference becomes smaller, the light guidance becomes weaker and the field adaptation to the glass fiber 11 can be further optimized.
  • This post-exposure can also produce an adiabatic index curve if a mask with variable transparency is again used ("gray wedge").
  • the area 20 to be exposed is identified by a border.
  • the exposure for fiber arrays arranged in parallel can be carried out in strips over all positioning trenches 12 by a simple mask adjustment.
  • the glass-fiber iti ge end region 17b of the optical waveguide 17 is tapered and opens before the cutting edge 18.
  • This end region 17b is of a further .
  • very thin optical waveguides 17 can also be optimally coupled to a relatively thick glass fiber core 19.
  • the further optical waveguide 21, which has a somewhat lower refractive index than the optical waveguide 17, is produced by a second exposure process with its own exposure mask. With a larger cross-section and with a suitable index profile with a correspondingly greater depth expansion of the optical fields in the area of the filling 15, the field can then be distributed .
  • the field distribution in the very narrow optical waveguide 17 is adapted, for example, to optoelectronic semiconductor components, and via the light Waveguide 21 is then adapted to the field distribution of the glass fiber 11.
  • an upper cover layer 22 is also shown, which covers the layer 16 or the optical waveguide 17 and can also cover the glass fiber 11.
  • 7 shows a cross section through the arrangement perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide outside the position trench 12.
  • the buffer layer 14 has been omitted to simplify the illustration.
  • the glass fiber 11 and the cover layer 22 have also been omitted.
  • structuring technique for forming the optical waveguide
  • other structuring techniques can in principle also take place, such as ion implantation or the formation of a rib waveguide, e.g. by dry etching.
  • Structuring techniques of this type including the UV radiation described or the UV photo-bleaching process, can be used in addition to the manufacture of the optical waveguide to also produce other line structures, switches or the like. Generate in uniform technology on the integrated optical chip.

Abstract

Es wird ein integriertes optisches Bauelement, insbesondere ein Modulator, Richtkoppler, Schalter, Polarisator, Verteiler od.dgl., vorgeschlagen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements. Das Bauelement weist einen auf einem mit wenigstens einer optischen Pufferschicht (14) mit niedrigem Brechungsindex versehenen Siliziumsubstrat (10) angeordneten Lichtwellenleiter (17) aus einem optischen Polymer auf, wobei ein anisotrop in das Substrat (10) eingeätzter, im wesentlichen fluchtend zum Lichtwellenleiter (17) ausgerichteter Positioniergraben (12) mit V-förmigem Querschnitt zur Aufnahme einer durch Stoßkopplung an die Kopplungsendfläche (18) des Lichtwellenleiters anzukoppelnden Glasfaser (11) vorgesehen ist. Der Positioniergraben (12) ist am kopplungsseitigen Endbereich mit einem Kunststoffmaterial (15) ausgefüllt, wobei sich der Lichtwellenleiter (17) auf dem Kunststoffmaterial (15) bis zu einer senkrecht zur axialen Richtung des Lichtwellenleiters (17) verlaufenden, in der Ebene der Kopplungsendfläche liegenden Endfläche (18) des Kunststoffmaterials (15) erstreckt. Diese Endfläche (18) ist außerhalb eines schräg verlaufenden Endbereichs (13) des Positioniergrabens (12) angeordnet. Die Endfläche (18) und damit die Kopplungsendfläche kann hierduch in einfacher Weise durch Laserbearbeitung erzeugt werden, wobei die etablierte Technologie zur Herstellung des Positioniergrabens durch anisotropes Ätzen eingesetzt werden kann. Insgesamt wird eine hohe Stabilität bei einfacher und exakter Ausrichtung von Glasfaser (11) und Lichtwellenleiter (17) erreicht.

Description

Integriertes optisches Bauelement
STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein integriertes optisches Bauelement, insbesondere einen Modulator, Ri chtkoppler , Schalter, Polari¬ sator, Verteiler od.dgl. nach der Gattung des Hauptanspruchs sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bau¬ elements .
Der zunehmende Einsatz integriert-optischer Komponenten f ür die optische Nachrichtentechnik, für die Sensorik und den Computerbereich (optischer Datenbus) läßt der, opt i sehen Anschlußtechni (Chip-Faser-Kopplung) eine immer größere Bedeutung zukommen. Bereits kleinere private Vermi ttl ungs- stell en mit etwa 1.000 Te i 1 neh eranschVüssen benötigen dabei beispielsweise mehrere tausend optische Anschlüsse zwischen den einzelnen Subschal tstufen, da Anzahl und Kom¬ plexität der auf einzelnen Substraten integrierten optischen Komponenten auf Grund der extremen Aspektverhältnisse in der Optik stark eingeschränkt ist. In solchen Anwendungs- fällen bestimmt die Realisierbarkeit und Zuverlässigkeit (mechanische und thermische Stabilität) der optischen An¬ schlußtechnik und der erforderliche Anschlußaufwand letzt¬ lich den erreichbaren Ausbaugrad eines optischen Vermitt- 1 ungssystems .
Der Li cht-Ei nkoppelWirkungsgrad bei der Kopplung von Glas¬
--* fasern und integrierten Wellenleitern der Bauelement hängt sehr stark von dem Abstand der Endflächen, einer lateralen Verschiebung sowie einer Winkelverkippung der optischen Achsen gegeneinander ab. Die Glasfaser besitzt bei der Ankopplung demnach fünf Freiheitsgrade, die unabhängig voneinander optimiert werden müssen: einen axialen Freiheits¬ grad, zwei laterale Freiheitsgrade und zwei Wi nkel freiheits- grade. Bei den für Glasfasern typischen Fei dverte 1 ungen führt z. B. ein lateraler Versatz von nur wenigen μm bereits zu Koppelverl usten im dB-Bereich. Ein effektives Ankoppel¬ verfahren erfordert eine Reduktion der Freiheitsgrade sowie eine Möglichkeit der gleichze tigen Posit onierung aller Fasern eines Bündels. Aus Appl .. Opt. 17 (1978), 895, "Opti¬ cal coupling from fibres to Channel waveguides for ed on Silicon", J. T. Boyd und S. Sriram, ist es bekannt, V-Nuten als Pos tioniergräben für die Glasfasern in ein Silizium¬ substrat einzuätzen. -Die anisotrop geätzten V-Nuten werden allseitig von langsam ätzenden {111 } -Ebenen begrenzt, die einen Winkel von 54,7 zur Wafer-Oberflache einschlie¬ ßen. Fluchtend mit diesen V-Nuten sind die integrierten Wellenleiter angeordnet, wobei die Breite der Nuten so optimiert werden kann, daß durch die sich ergebende Nutform der Faserkern in der gleichen horizontalen Ebene wie der Lichtwellenleiter zu liegen kommt. Die im Bereich der Kopp¬ lungsfläche zum L chtwellenleiter liegende Stirnfläche der V-Nut ist ebenfalls unter einem Winkel von 54,7° ge¬ neigt, so daß die Glasfaser nicht ganz bis zum Wellenleiter herangeschoben werden kann. Als Lösung für dieses Problem wird von Boyd und Sriram vorgeschlagen, die Glasfaser mit einer um ebenfalls 54,7 geneigten Endfläche zu versehen, um damit den Faserkern bis auf Stoßkopplung an den inte¬ grierten Lichtwellenleiter heranzuschieben. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß eine aufwendige Endflächen¬ bearbeitung der Faser notwendig ist und die Faser nur in einer bestimmten Lage in die Nut eingelegt werden darf. Bei der Kopplung besteht darüber hinaus die Gefahr, daß die beiden Endflächen aufe inandergle iten oder zumindest der Endbereich der Faser daher aus der Nut herausgeschoben wird. Eine zusätzliche Schwierigkeit ergibt sich aus der Notwendigkeit, nicht nur die Faser, sondern auch den inte¬ grierten Wellenleiter mit einer entsprechend geneigten Endfläche zu versehen.
Weiterhin ist es aus der genannten Literaturstel le bekannt, in geätzten V-Nuten Glasfasern zu haltern und durch an¬ schließendes Einfüllen von Flüssigpolymer (Polyurethan) einen Anschluß zum organani sehen Lichtwellenleiter herzu¬ stellen, der in den verlängerten V-Nuten geführt und durch diese definiert wird. Da die Größe der Nuten am Koppel¬ punkt jedoch durch den Gl asfasermantel durchmesser vorgegeben ist, sind derartige Wellenleiter extrem hochmodig und für monomodige Systeme der Nachrichtentechnik nicht zu gebrau¬ chen. Ferner wird ein Tapern der Kanalwe1 lenle iter vorge¬ schlagen, wobei die Breite und damit auch die Tiefe der V-Nut in ihrem weiteren Verlauf allmählich verkleinert wird, um damit den Übergang zu üblichen Dünnfi lm-Wel len- leit.ern zu realisieren. Da aber auch in diesem Fall ein Übergang vom Faserkern der Glasfaser zum Kanalwe llenle i er ein großer Sprung im Durchmesser der Wellenleiterstrukturen erfolgt, ist ein Anschwingen höherer Moden unvermeidlich und damit ein hoher Koppelwirkungsgrad im Single-Mode- Betrieb nicht zu erwarten.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße integrierte optische Bauelement und das erfindungsgemäße Verfahren zu seiner Herstellung haben demgegenüber den Vorteil, daß eine sei bstjustierende Kopp¬ lung von Glasfasern bzw. Faseranordnungen an Lichtwellen¬ leiter aus einem optischen Polymer in einfacher Weise reali¬ sierbar ist. Die Endflächenbearbeitung der Lichtwellenleiter ist einfach und vorzugsweise durch Laser-Abi ation ausführ- bar. Die Herstellung der Haltenuten für die Glasfasern kann durch anisotropes Ätzen auf einfache Weise nach einer etablierten Technologie erfolgen. Dabei wird eine hohe Genauigkeit der relativen Lage von Faser- und Wel 1enleiter- endflächen erreicht. Durch leicht realisierbare Feldanpas¬ sungen mittels Belichtungsverfahren kann ein hoher Koppel¬ wirkungsgrad erreicht werden. Weiterhin kann eine große thermische und mechanische Stabilität durch gemeinsamen Verguß von Wellenleiter und Faser erreicht werden. Das erfindungsgemäße Bauelement eignet sich in besonderer Weise für monomodige. Wellenleiterstrukturen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte We terb ldungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Bauelements möglich.
Eine besonders einfache und mechanisch stabile Herstellung des Lichtwellenleiters kann dadurch bewirkt werden, daß eine die den Lichtwellenleiter tragende Pufferschicht und das Kunststoffmaterial im V-Graben bis -zur Ebene der End¬ flächen überdeckende Schicht aus einem optischen, durch Belichtung in seinem Brechungs index veränderbaren Polymer versehen ist, wobei der Lichtwellenleiter durch entsprechen¬ de Belichtung dieser Schicht als Teil derselben ausgebildet ist. Hierdurch k-ann der Lichtwellenleiter in variabler Weise nach der mechanischen Anbringung der Polymerschicht ausgebildet werden. Der als Lichtwellenleiter ausgebildete Bereich der Schicht weist einen höheren Brechungsindex auf.
Das Kunststoffmaterial zur Ausfüllung des Positioniergrabens ist zweckmäßigerweise ebenfalls ein optisches Polymer, das insbesondere mit dem der die Pufferschicht überdeckenden Schicht identisch ist. Eine optimale Feldanpassung kann hier dadurch erfolgen, daß das gl asfaserseitige Ende des Li chtwell enleiters adiabatisch auf den Durchmesser des Gl asfaserkerns aufgeweitet ist. Hierbei ist nicht nur eine laterale, sondern zusätzlich oder alternativ auch eine vertikale Aufweitung möglich, die sich in das optische Polymer hinein erstreckt, das die V-Nut ausfüllt.
Zur Feldanpassung des Lichtwellenleiters zur Glasfaser hin kann in vorteilhafter Weise neben der geometrischen Anpassung der den Lichtwellenleiter umgebende Bereich des optischen Polymers einen adiabatischen, den Brechungsindex¬ unterschied zwischen Lichtwellenleiter und dem umgebenden Bereich zur Glasfaser hin verringernden Indexverlauf auf- we isen .
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Anpassung und Ankopplung besteht darin, daß das gl asfaserseitige Ende des Lichtwellenleiters spitz zuläuft und in einem -we iteren Lichtwellenleiter mit niedrigerem Brechungsindex mündet, der sich bis zum Glasfaserkern erstreckt. Hierbei ist auch noch bei gegenüber dem Glasfaserkern relativ stark führendem Lichtwellenleiter mit kleinen Querschnittsabmessungen ein hoher Koppelwirkungsgrad möglich. Der weitere Lichtwellen¬ leiter kann eine größere Ausdehnung in der Breite und/oder in der Tiefe aufweisen und der Dimensionierung des Glas¬ faserkerns an der Kopplungsendfläche angepaßt sein.
In vorteilhafter Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann'das Aufbringen der Schicht und das Ausfüllen des Posi¬ tioniergrabens in einem Arbeitsgang mit demselben optischen Polymer durchgeführt werden. Hierdurch kann die Herstellung einfach und kostengünstig durchgeführt werden.
Die Ausbildung des Lichtwellenleiters erfolgt zweckmäßiger¬ weise über eine auf die Polymerschicht aufgelegte Belich¬ tungsmaske, wobei durch Fotopolymerisation eine Brechungs- i ndexerhöhung im Li chtwellenleiterberei ch durchgeführt wird. Weiterhin kann beispielsweise im Falle nicht near- optischer Polymere eine Bel chtungsmaske auf die Polymer¬ schicht aufgelegt und durch einen UV-Fotoausbleichprozeß eine Brechungsindexreduzierung von Bereichen durchgeführt werden, die den Lichtwellenleiter begrenzen.
Um zur Optimierung der Feldanpassung zwischen Glasfaser und Lichtwellenleiter eine adiabatische Aufweitung des Lichtwellenleiters vor dem Glasfaserkern durchzuführen, wird zweckmäßigerweise zur lateralen Aufweitung bis auf den Durchmesser des Glasfaserkerns eine Belichtungsmaske πrit sich aufweitender Maskenöffnung verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird zur vertikalen Aufweitung bis auf den Durchmesser des Glasfaserkerns die Belichtungsintensität und/oder die Belichtungszeit zur Glasfaser hin rampenartig vergrößert. Um noch eine zusätzliche Optimierung der Feld¬ anpassung durchführen zu können, kann eine zweite Maske mit variabler Transparenz für eine Nachbelichtung verwendet werden, die faserseitig eine höhere Transparenz und licht- wel lenleiterseitig eine geringere Transparenz aufweist.
In einem zweiten Taper-Konzept wird zur Herstellung und Ankopplung eines spitz zulaufenden Lichtwellenleiters zu¬ nächst in einem ersten Belichtungsschritt mit einer ersten Belichtungsmaske ein erster spitz zur Glasfaser hin zu¬ laufender Lichtwellenleiter gebildet, und danach wird in einem zweiten Belichtungsschritt ein zweiter, den ersten Lichtwellenle ter mit der Kopplungsendfläche verbindender Lichtwellenleiter mit geringerem Brechungsindex gebildet, wobei der zweite Lichtwellenleiter in seinem Durchmesser dem Glasfaserkern angepaßt ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Lichtwellen- leitern bzw. Anschlüssen gleichzeitig hergestellt werden.
ZEICHNUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein integriertes optisches Bauelement mit einer angekoppelten Glasfaser in einem V-Graben in einer Draufsicht als erstes Ausführungsbeispiel ,
Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Bauelement in einer vertikalen Schnittdarstellung,
Fig. 3 eine ähnliche Anordnung eines optischen Bauele¬ ments mit einer getaperten Struktur in einer Draufsicht als zweites Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 das in Fig. 3 dargestellte Bauelement in einer vertikalen Schnittdarstellung,
Fig. 5 ein ähnliches optisches Bauelement mit einem spitz auslaufenden Lichtwellenleiter in einer Draufsicht als drittes Ausführungsbeispiel ,
Fig. 6 das in Fig. 5 dargestellte dritte Ausführungs¬ beispiel im Vertikalschnitt,
Fig. 7 das in den Fig. 5 und 6 dargestellte Bauelement in einem Verti kal schnitt senkrecht zur Schnitt¬ ebene gemäß Fig. 6 und
Fig. 8 dasselbe Bauelement in einer perspektivischen Ansicht zum Wellenleiter hin.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte integrierte optische Bauelement besteht im wesentlichen aus einem Siliziumsubstra 10, in das zur Aufnahme einer Glasfaser 11 ein Positionier¬ graben 12 mit V-förmigem Querschnitt anisotrop eingeätzt wird. Die bekannte anisotrope Ätztechnik weist einen hohen Entwickl ungsstahd auf und-wird auch beim eingangs ange¬ gebenen Stand der Technik eingesetzt. Mit Hilfe der Fenster¬ öffnung in einer Ätzmaske wird die Weite a des Positionier¬ grabens 12 und damit die Tiefe j der geätzten Nut festge¬ legt. Mit Hilfe von alkalischen Ätzmedien, wie z.B. Kalium¬ hydroxid,, entstehen V-förmige Vertiefungen, die einen sehr präzisen Winkel von 54,7 zur Oberfläche einschließen. Ein solcher Winkel bildet sich auch an einer schrägen End¬ fläche 13 des pQsitioniergrabens 12 aus, die sich über eine Länge c in den Graben hinein erstreckt.
Nach dem Ätzen des vorprozessierten .Si I iziumsubstrats 10 (Wafer), das außer dem Positioniergraben 12 auch nicht dargestellte aktive und/oder passive optische Bauelemente sowie elektronische Anordnungen tragen kann, wird eine optische Pufferschicht 14 mit niedrigem Brechungsindex und einer Dicke k aufgebracht. Hierbei kann es sich um Sil ziumdioxid handeln, jedoch kann auch ein organischer Film verwendet werden. Die Pufferschichtdicke muß als Masken¬ vorhalt bei der Ätzung des Positioniergrabens 12 berück¬ sichtigt werden.
Anschließend wird ganzflächig ein optisches Polymer wie PMMA mit Fotoinitiator aufgebracht, das im Bereich des Positioniergrabens 12 zu einer Auffüllung 15 dieses Grabens und im übrigen Bereich zur Bildung einer die Oberfläche •überziehenden Schicht 16 führt.
In der Schicht 16 wird nun ein Lichtwellenleiter 17 mit der Breite f durch UV-Belichtung erzeugt. Eine lokale Foto¬ polymerisation führt zu einer Brechungsindexerhöhung im belichteten Bereich. Die nicht dargestellte Belichtungs¬ maske wird paßgenau an den geätzten V-Nuten des Positionier- gr'abens 12 oder durch zusätzliche Justierhilfen ausgerichtet. Entsprechend der Gestalt der langgestreckten Maskenöffnung bildet sich dann der Lichtwellenlei er 17.
Anstelle der beschriebenen Fotopolymerisation kann der Lichtwellenleiter 17 bei Verwendung einiger nichtlinear- optischer Polymere auch prinzipiell gleichwertig durch eine lokale Thermopolung und/oder durch einen UV-Fotoaus¬ bleichprozeß erfolgen.
Die laterale Lichtführung wird durch einen für monomodige Wellenleiter in der Regel geringen Indexunterschied zwischen belichtetem (Lichtwellenleiter 17) und unbel i chtetem Bereich realisiert (schwache Führung). Die vertikale Ausdehnung des Lichtwellenleiters 17 ist im Falle dünner Schichten (ungefähr 2 um) durch die Dicke m der Polymerschicht 16 gegeben, wobei die vertikale Wellenführung durch den Index¬ sprung einerseits zur Pufferschicht (14) und andererseits zu Luft oder gegebenenfalls einer oberen Deckschicht be¬ stimmt wird (starke Führung). Die entsprechenden Feldver¬ teilungen lassen sich bei geringen Schichtdicken in der Regel gut an die Feldverteilungen ak.tiver optischer Halb¬ leiterbauelemente auf dem integriert-optischen Chip anpassen.
Im Bereich größerer Schichtdicken, also im Bereich der Auffüllung 15, wird die vertikale Ausdehnung des Licht¬ wellenleiters 17 durch die wirksame Tiefe des Fotopoly¬ merisationsprozesses begrenzt..Bei starker UV-Absorption der fotopolymerisierbaren Materialien hängt diese Tiefe von den Belichtungsparametern und der Materi al Zusammen¬ setzung (z.B. Anteil des Fotoinitiators) ab, so daß sich der Kanalwellenleiter hier gezielt auf eine einstellbare Tiefe q unter die Oberfläche ausdehnen läßt. Gleichzeitig wird in diesen Bereichen die Lichtwelle nach unten ebenfalls schwach geführt, wie dies in lateraler Richtung der Fall ist, was die Feldanpassung an die radi al symmetr sche Ver¬ teilung der Faser erleichtert.
Bis zu diesem Fertigungsschritt ist der Positioniergraben 12 mit dem optischen Polymer ausgefüllt. Für die Chip-Faser- Kopplung muß der Positioniergraben 12 nun zur Aufnahme der Glasfaser 11 mit dem Durchmesser h freigelegt werden. Dies kann durch Laser-Abi ation mittels eines Excimer-Lasers erfolgen. Die dabei entstehende, ausreichend glatte Schnitt¬ kante 18 durch den Lichtwellenleiter 17 und die Auffüllung 15 macht eine weitere Bearbeitung der Lichtleiterendfläche entbehrlich. Der Schnitt erfolgt in einem Abstand b von der oberen Endkante des Positioniergrabens 12, wobei dieser Abstand b die Ausdehnung c der schrägen Endfläche über¬ trifft und somit eine Stoßkopplung zwischen Glasfaser 11 und Lichtwellenleiter 17 ermöglicht, die nur durch die Restrauhigkeit der Lichtleiterendfläche beschränkt ist. Die relative vertikale Lage n der optischen Achsen von Lichtwellenleiter 17 und Glasfaser 11 kann so insgesamt über der Tiefe der V-Nut so optimiert werden, daß die opti¬ schen Felder möglichst gut überlappen. Der Glasfaserkern 19 mit dem Durchmesser i fluchtet dann ausreichend exakt mit dem Lichtwellenleiter 17. Im Falle einer stark führenden oberen Deckschicht, z.B. Luft, kann die Glasfaser 11 auch geringfügig tiefer gelegt werden, so daß der Glasfaserkern 19 oben bündig mit dem Lichtwellenleiter 17 abschließt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Falls die Pufferschicht 14 eine organische Pufferschicht ist, so wird diese durch die Laser-Abi ation ebenfalls ent¬ fernt, was im Masken-Layout über die Breite der zu ätzenden Strukturen zu berücksichtigen ist.
Bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren werden mit nur einem Li thographie-/Ätzschri tt für den Positionier¬ graben 12 und einer UV-Belichtung für den Lichtwellenleiter 17 alle Freiheitsgrade der Chip-Faser-Kopplung durch die Maskenprozesse mit ausreichender Pr zision festgelegt. Es kann dann noch ein thermischer Ausheizprozeß zur Stabili¬ sierung der fotopolymeri sier ten Wellenleiterstrukturen erfolgen,' bevor durch die Laserbehandlung die Endflächen geschaffen und der Positioniergraben 12 freigelegt wird. Die Faser kann dann ohne aktive Justage direkt in den Posi¬ tioniergraben 12 eingelegt und fixiert werden. Dabei ist festzuhalten, daß zur Vereinfachung in den Fig. 1 und 2 und auch in den übrigen noch zu beschreibenden Figuren lediglich ein einziger Positioniergraben 12 mit einer Glas¬ faser 11 und einem Lichtwellenleiter 17 dargestellt sind. In der Praxis wird jedoch eine Vielzahl paralleler Positio¬ niergräben 12 geschaffen, und eine entsprechende Anzahl von Lichtwellenleitern 17 wird durch Belichtung erzeugt, bevor wiederum eine entsprechende Anzahl von Glasfasern 11 eingelegt und fixiert werden.
Zur Erhöhung der thermischen und mechanischen Stabilität kann durch gemeinsamen Verguß der eingelegten Glasfasern 11 und der Lichtwellenleiter 17 eine gemeinsame obere Abdeck- Schicht geschaffen ' werden, die in den Figuren nicht darge¬ stellt ist. Hierzu kann beispielsweise ein UV-härtbares optisches Flüssigpolymer verwendet werden. Wird der Index¬ sprung zu dieser oberen Abdeckschicht gering gehalten, kann durch eine vertikal schwache Führung eine weitere Annäherung der Feldverteilungen vorgenommen werden.
Es ist selbstverständlich auch möglich, für die Auffüllung
15 ein anderes Kunststoffmateri al geringer optischer Dämp¬ fung und geeigneten Brechungsindi ces als für die Schicht
16 und den Lichtwellenleiter 17 zu verwenden, sofern auf eine starke Führung im Lichtwellenleiter 17 im Anschlu߬ bereich an die Glasfaser 11 ein besonderer Wert gelegt wird.
Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten Ausfüh¬ rungsbeispiel sind gleiche oder gleich wirkende Teile und Bereiche mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben.
Zur Optimierung der Feldanpassung zwischen der Glasfaser 11 und dem Lichtwellenleiter 17 wird hier eine getaperte Struktur verwendet. Der gl asfaserseitige Endbereich 17a des Lichtwellenleiters 17 ist adiabatisch auf den Durch¬ messer des Glasfaserkerns 19 aufgeweitet. Dies geschieht lateral durch eine entsprechende Weitung der Maskenöffnung der Belichtungsmaske, deren Längsränder einen kleinen Öff¬ nungwinkel α aufwei sen. In einem typischen Beispiel ist α <. 1 , und die Taperlänge ist ungefähr 500-μm. Bei einer Lichtwellenleiterbreite von 4μm und einem Faserkerndurch¬ messer von ca. 10 μ .
Die vertikale Ausdehnung des Endbereichs 17a des Lichtwellen¬ leiters 17 hängt von der Material Zusammensetzung und der Belichtung ab. Beispielsweise ist bei einem PMMA-Materi al mit Fotoinitiator die maximal durch UV-Belichtung erziel¬ bare Indexerhöhung eine Funktion der Konzentration des Fotoinitiators. Dieser Sättigungseffekt kann beim vertikalen Tapern dahingehend ausgenutzt werden, daß bei starker Über¬ belichtung des Lichtwellenleiters einerseits dessen Brechungs' index beim Sättigungswert konstant bleibt, andererseits aber die Tiefenausdehnung mit der Belichtungsdosis (Inten¬ sität . Zeit) zunimmt. Hierdurch kann der Endbereich 17a zur Auffüllung 15 hin vertikal verbreitert werden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die zunehmende Verbreite¬ rung zum Glasfaserkern hin kann durch einen sogenannten Graukeil erzeugt werden, der faserseitig eine hohe Trans¬ parenz und 1 i chtwel 1 enleitersei tig eine geringere Trans¬ parenz aufweist. Diese Aufweitung auf eine Breite q gegen¬ über der Dicke m der Schicht 16 kann selbstverständlich auch beim ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden, bei dem die laterale Breite konstant bleibt. Durch eine UV-Nachbelichtung der Schicht 16 im Bereich der getaperten Struktur kann der Brechungs i ndex außerhalb des Lichtwellenleiters 17 nachträglich angehoben werden, so daß mit kleiner werdendem Brechungs indexuntersch ied die Lichtführung schwächer wird und die Feldanpassung zur Glasfaser 11 hin weiter optimiert werden kann. Auch diese Nachbelichtung kann einen adiabatischen Indexverlauf er¬ zeugen, wenn wiederum eine Maske mit variabler Transparenz verwendet wird ("Graukeil"). In Fig. 3 ist der nachzubelich¬ tende Bereich 20 durch eine Umrandung gekennzeichnet. Die Belichtung für parallel angeordnete Faserarrays kann streifen¬ weise über alle Positioniergräben 12 durch e infache' Masken¬ justierung erfolgen.
Bei dem in den Fig. 5 bis 8 dargestellten dritten Ausfüh- rungsbe i spiel ist der gl asfaserse iti ge Endbereich 17b des Lichtwellenleiters 17 spitz zulaufend ausgebildet und mündet noch vor der Schnittkante 18. Dieser Endbereich 17b ist von einem we iteren . Li chtwel 1 enleiter 21 umgeben, der die Verbindung zur Glasfaser 11 bzw. zum Glasfaserkern 19 her¬ stellt. Hierdurch können auch sehr dünne Lichtwellenleiter 17 optimal an einen relativ dickeren Glasfaserkern 19 ange¬ koppelt werden. Der gegenüber dem Lichtwellenleiter 17 einen etwas niedrigeren Brechungsindex aufweisende weitere Lichtwellenleiter 21 wird durch einen zweiten Belichtungs¬ prozeß mit einer eigenen Belichtungsmaske erzeugt. Bei größerem Querschnitt und bei geeignetem Indexprofil mit entsprechend größerer Tiefenausdehnung der optischen Felder im Bereich der Auffüllung 15 kann dann die Fei dvertei l.ung der Glasfaser 11 (typischer Glasfaserkern-Durchmesser i ungefähr = 8-10 μm) zur Erzielung hoher Koppelwi rkungsgrade angenähert werden. Durch die spitz zulaufende Gestalt des Endbereichs 17b wird die darin geführte Lichtwelle in den weiteren Lichtwellenleiter 21 mit niedrigerem Brechungs¬ index übergekoppelt. Die Feldverteilung im sehr schmalen Lichtwellenleiter 17 ist beispielsweise an optoelektroni¬ sche Halbleiterbauelemente angepaßt, und über den Licht- wellenleiter 21 wird dann eine Anpassung an die Feldver¬ teilung der Glasfaser 11 erreicht.
In den Fig. 7 und 8 ist noch eine obere Deckschicht 22 dargestellt, die die Schicht 16 bzw. den Lichtwellenleiter 17 überdeckt und auch die Glasfaser 11 mitüberdecken kann. Fig. 7 zeigt dabei einen Querschnitt durch die Anordnung senkrecht zur Längsrichtung des Lichtwellenleiters außer¬ halb des Positionie grabens 12.
In der perspektivischen Ansicht gemäß Fig. 8 wurde zur Vereinfachung der Darstellung die Pufferschicht 14 wegge¬ lassen. Auch auf eine Darstellung der Glasfaser 11 und der Deckschicht 22 wurde verzichtet.
Anstelle der beschr ebenen Strukturierungstechni k (UV-Be¬ strahlung) zur Bildung des Lichtwellenleiters können prinzi¬ piell auch andere Strukturierungstechniken treten, wie eine Ion-Implantation oder die Bildung eines Rippenwellen¬ leiters z.B. durch Tr-ockenätzen. Durch derartige Strukturie¬ rungstechni en einschließlich der beschriebenen UV-Bestrah¬ lung oder des UV-Fotoausbleichprozesses lassen sich neben der Herstellung des Lichtwellenleiters auch noch andere Leitungsstrukturen, Schalter od.dgl. in einheitlicher Techno¬ logie auf dem integriert-optischen Chip erzeugen.
Je nach Anforderung an die Kopplungswirkungsgrade zwischen Faser und Wellenleiter können die beschriebenen Maßnahmen in mehr oder weniger ausgeprägter Weise durchgeführt werden Sind die Anforderungen nicht ganz so hoch, so kann bei¬ spielsweise die einfächere Ausführung gemäß Fig. 1 aus¬ reichen.

Claims

Ansprüche
1. Integriertes optisches Bauelement, insbesondere Modu¬ lator, Ri chtkoppler , Schalter, Polarisator, Verteiler od. dgl., mit einem auf einem mit wenigstens einer optischen Pufferschicht mit niedrigem Brechungs i ndex versehenen Sil i¬ ziumsubstrat angeordneten Lichtwellenleiter aus einem optischen Polymer und mit einem anisotrop in das Substrat eingeätzten, im wesentlichen fluchtend zum Lichtwellen¬ leiter ausgerichteten Positioniergraben mit V-förmigem Querschnitt zur Aufnahme einer durch Stoßkopplung an die Kopplungsendfläche des Lichtwellenleiters anzukoppelnden Glasfaser, dadurch gekennzeichnet, daß der Positioniergraben (12) am kopplungsseitigen Endbereich mit einem Kunststoff¬ material (15) ausgefüllt ist, wobei sich der Lichtwellen¬ leiter (17) auf dem Kunststoffmaterial (15) bis zu einer senkrecht zur axialen Richtung des Lichtwellenleiters (17) verlaufenden, in der Ebene der Kopplungsendfläche liegenden Endfläche (18) des Kunststoffmaterials (15) erstreckt, und daß diese Endfläche (18) außerhalb eines schräg ver¬ laufenden Endbereichs (13) des Positioniergrabens (12) angeordnet ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die den Lichtwellenleiter (17) tragende Puff.er- schicht (14) und das Kunststoffmaterial (15) bis zur Ebene der Endfläche (18) überdeckende Schicht (16) aus einem optischen, durch Belichtung in seinem Brechungs i ndex ver- änderbaren Polymer vorgesehen ist, wobei der Lichtwellen¬ leiter (17) durch entsprechende Belichtung dieser Schicht (16) als Teil derselben ausgebildet ist.
3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Lichtwellenleiter (17) ausgebildete Bereich der Schicht (16) einen höheren Brechungsindex aufweist.
4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Positioniergraben (12) eine Dimensionierung aufwe st, durch die der Glasfaserkern (19) der eingelegten Glasfaser (11) mit dem Lichtwellen¬ leiter (17) fluchtet.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial (15) zur Auf¬ füllung des Positioniergrabens (12) ein optisches Polymer i st.
6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial (15) mit dem optischen Polymer der die Pufferschicht (14) überdeckenden Schicht (16) iden¬ tisch ist.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gl asfaserseitige Endbereich (17a) des Lichtwellenleiters (17) adiabatisch auf den Durchmesser des Gl sfaserkerns (19) aufgeweitet ist.
8. Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine laterale und/oder vertikale Aufweitung vorgesehen ist.
9. Bauelement nacheinem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gl asfaserseitige Endbereich (17b) des Lichtwellenleiters (17) spitz zuläuft und in einem weiteren Lichtwellenleiter (21) mit niedrigerem Brechungs¬ index mündet, der sich bis zum Glasfaserkern (19) erstreckt.
10. Bauelement nach .Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Lichtwellenleiter (21) eine größere Aus¬ dehnung in der Breite und/oder in der Tiefe aufweist und der Dimensionierung des Glasfaserkerns (19) an der Kopplungs¬ endfläche angepaßt ist.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet,- daß zur Feldanpassung des Lichtwellenleiters (17) zur Glasfaser (11) hin der. den Lichtwellenleiter (17) umgebende Bereich der optischen Polymer-Schicht (16) einen adiabatischen, den .Brechungsindexunterschied zwischen Licht¬ wellenleiter (17) und diesen umgebendem Bereich zur Glas¬ faser hin verringernden Indexverlauf aufweist.
12. Verfahren zur Herstellung eines integrierten optischen Bauelements, wie eines Modulators, Ri chtkopplers , Schalters, Polarisators, Verteilers od.dgl., das einen auf einem mit wenigstens einer optischen Pufferschicht mit niedrigem Brechungsindex versehenen Si 1 iziumsubstrat angeordneten Lichtwellenleiter aus einem optischen Polymer aufweist, wobei zur Aufnahme einer an den Lichtwellenleiter anzu¬ koppelnden Glasfaser ein Positioniergraben mit V-förmigem Querschnitt im wesentlichen fluchtend zum Lichtwellenleiter mittels einer eine langgestreckte Maskendurchbrechung auf¬ weisenden Belichtungsmaske in das Siliziumsubstrat anisotrop eingeätzt wird, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ätzen des Positioniergrabens (12)
a) die optische Pufferschicht (14) aufgebracht wird, b) darüber eine Schicht (16) aus'einem optischen Polymer aufgebracht wird, wobei vorher oder gleichzeitig der Pos i tioniergraben (12) mit einem Kunststoffmate¬ rial (15) ausgefüllt wird, c) durch entsprechende örtliche Belichtung oder Thermo- polung dieser Schicht (16) der Lichtwellenleiter
(17) gebildet wird und d) der Positioniergraben (12) bis zu einer vertikal zur axialen Richtung des Lichtwellenleiters (17) verlaufenden, eine Kopplungsendfläche bildenden Ebene
(18) freigelegt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Schicht (16) und das Ausfüllen des Positioniergrabens (12) in einem Arbeitsgang mit demselben optischen Polymer durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Bei chtungsmaske auf die Polymer-Schicht (16) aufgelegt und durch Fotopolymerisation eine Brechungs¬ indexerhöhung in einem Bereich durchgeführt wird, der als Lichtwellenleiter (17) dienen soll.
15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich¬ net, daß eine Belichtungsmaske auf die Polymer-Schicht
(16) aufgelegt und durch einen UV-Fotoausbleichprozeß eine Brechungs indexreduzierung von Bereichen durchgeführt wird, die den Lichtwellenleiter (17) begrenzen.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich¬ net, daß zur Optimierung der Feldanpassung zwischen Glas¬ faser (11) und Lichtwellenleiter (17) eine adiabatische Aufweitung des Lichtwellenleiters (17) vor dem Glasf serkern (19) durchgeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur lateralen Aufweitung bis auf den Durchmesser des Glasfaserkerns (19) "eine Belichtungsmaske mit sich auf¬ weitender Maskenöffnung verwendet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur vertikalen Aufweitung bis auf den Durch¬ messer des Glasfaserkerns (19) die Bei ichtungsi ntens i tat und/oder die Belichtungszeit zur Glasfaser hin rampenartig vergrößert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in einem ersten Belichtungsschritt mit einer ersten Belichtungsmaske ein erster, spitz zur Glasfaser (11) hin zu laufender Lichtwellenleiter (17) gebildet wird, und daß in einem zweiten Belichtungsschritt mit einer zweiten Belichtungsmaske ein zweiter, den ersten Lichtwellenleiter (17) mit der Kopplungsendfläche verbindender Lichtwellen¬ leiter (21) mit geringerem Brechungsindex gebildet wird, wobei der zweite Lichtwellenleiter (21) in seinem Durch¬ messer dem Glasfaserkern angepaßt ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Belichtungsmaske mit variabler Transparenz für eine Nachbelichtung der Schicht (16) ver¬ wendet wird, die faserseitig eine höhere Transparenz und
1 ichtwel lenlei terseitig eine geringere Transparenz auf¬ weist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilegung des Positionierg abens mittels eines Lasers durchgeführt wird ( Laser-Abi ation) .
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von nebeneinanderliegen¬ den Anschlüssen, Positioniergräben (12) und Lichtwellen¬ leitern (17) gleichzeitig hergestellt wird.
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