具有两个不同通道的光学模式适配器制造技术

本发明专利技术提出了一光学模式适配器，所述适配器包括在光学基片（３１）上有第一通道（Ｃ１）和第二通道（Ｃ２），以把第一波导和第二波导分别连接到其第一（１１）、第二（１２）端上。所述两通道覆盖有至少一导引层（３３），第一通道（Ｃ１）的折射率比第二通道（Ｃ２）的小。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有两不同通道的光学模式适配器。本专利技术的领域为集成光学领域，在所述领域中，物镜可在同一基片上实现许多模块。所述装置的基本元件为可在不同模块间传输光能的波导。
技术介绍
通常关心的问题即是尽可能限制集成装置的体积，波导的尺寸因而要尽可能小，因此支持一缩小传播模。另外，还可把所述装置连接到任何一外部设备上，这一般是通过光纤来实施。但光纤为支持一扩散传播模的波导，其空间扩散比集成装置中采用的缩小模式大得多。显然，两不同几何形状的波导之间的联接会导致光学损耗。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提出一较小损耗的光学模式适配器。根据本专利技术，适配器在光学基片上有第一通道和第二通道，以分别把第一波导和第二波导连接到其第一、第二端上，所述两通道覆盖有至少一导引层，第一通道的折射率比第二通道的小。因此，折射率适合两通道内不同传播模的所需几何特征。第一通道的宽度通常比第二通道的略大。最好，适配器有一适配元件，两通道在所述适配元件中相接触，所述适配元件的第一、二端分别安放在适配器的第一、二端附近，第一通道的宽度从适配元件的第一端向第二端逐渐减小。另外，若可能，第一通道的宽度在所述适配元件的第二端处为零。同样，第二通道的宽度从适配元件的第二端向第一端逐渐减小，在所述适配元件的第一端处很可能为零。适配元件第二端很可能与适配器第二端重合。另外，导引层的折射率比基片的大。有利地是，适配器包括至少一覆盖层，所述覆盖层沉积在导引层上，所述覆盖层的折射率小于导引层及通道的折射率。根据适配器的第一实施方式，所述通道中至少之一集成在基片中。根据适配器的第二实施方式，所述通道中至少之一突出在基片上。另一方面，导引层的折射率等于基片的折射率乘以大于1.001的一系数。一般地，导引层组的厚度在1到20微米之间。本专利技术还提出了第一种制造适配器的方法，所述方法包括以下各步骤——在所述基片上实施一用于限定所述通道C1、C2中至少一个的图形M的掩模，——对带掩模的基片进行离子注入，——去掉所述掩模，——将所述导引层沉积在基片上。第二种方法包括以下各步骤——对基片进行离子注入，——在所述基片上实施一用于限定所述通道C1、C2中至少一个的图形M的掩模，——蚀刻所述基片到一个深度，该深度至少等于离子注入的深度，——去掉所述掩模，——将所述导引层沉积在基片上。最好，所述前两种方法包括紧接在离子注入基片后的所述基片退火的步骤。第三种方法包括以下各步骤——在所述含有活动离子的基片上覆盖一用于限定所述通道C1、C2中至少一个的图形M的掩模；——把带掩模的基片浸入含可极化离子的一浴槽中，——去掉所述掩模，——将所述导引层沉积在基片上。第四种方法包括以下各步骤——沉积折射率比所述基片的大的第一层，——在所述基片上覆盖用于限定所述第一通道C1的第一掩模，——蚀刻基片，——去掉所述第一掩模，——沉积第二层，——在所述基片上覆盖用于限定所述第二通道C2的第二掩模，——蚀刻基片，——去掉所述第二掩模，——将所述导引层沉积在基片上。另一方面，所述方法适合实现适配器的上述不同特征。附图说明后文将参照附图所示的实施例，举例更详细地描述本专利技术。附图中——图1为适配器基体结构的一俯视简图，——图2为改进后适配器的一俯视简图，——图3为适配器的一剖面图，——图4示出了根据第一实施变型的适配器的制造，——图5示出了根据第二实施变型的适配器的制造，——图6为薄层型适配器的一剖面图。出现在不同图中的相同元件只采用唯一的、相同的标号。具体实施例方式如图1所示，在其基体结构中，第一端11、第二端12限定的适配器1包括一适配元件2，所述适配元件具有第一21端、第二端22相对于适配器的1相应端部放置。适配元件的第二端22可能与适配器第二端12合在一起。矩形状的第一通道C1沿一纵轴从适配器第一端11向适配元件的第二端22延伸。宽度比第一通道C1小、也为矩形状的第二通道C2沿同一纵轴从适配器第二端12向适配元件的第一端21延伸。在适配元件2中的第二通道C2的部分和第一通道C1部分重叠，确定了一耦合段。第一通道C1的折射率比第二通道C2的小。此处小于第一通道C1宽度的第二通道C2的宽度很可能等于或略大于第一通道。尽管适配元件2并非必可缺少，但它可明显地降低两通道之间的耦合损耗。如图2所示，所述适配元件的结构可最优化，为此，确定了一调校标记23，所述调校标记为垂直于适配器的轴的一条直线，位于适配元件的两端21、22之间。第一通道C1外轮廓的宽度从所述适配元件的第一端21直至调校标记23处逐渐减小。此处，所述减小为线性的，但它也可呈抛物线、指数或其它任何性质。然后，所述宽度在调校标记23和适配元件第二端22之间大致不变，在所述适配元件之外略大于第二通道C2的宽度。第一通道C1的剩余宽度，其相当于减小的所述第一通道外轮廓的宽度和第二通道C2的宽度可相互抵消。第二通道C2的宽度在适配元件第二端22和调校标记23之间大致不变，然后开始减小，直至适配元件第二端21，甚至可在所述端处减为零。当然，适配元件2可为任何形状，重要的是，两通道C1、C2在其至少一面上相接触或几乎接触到。因此，图1、2中交错的所述两通道，可并置、重叠或根据至少一共同面搭接。根据一优化实施方式，适配器采用离子注入技术实施。如图3a所示，基片为二氧化硅或硅，或可产生热氧化物，或可沉积一二氧化硅或其它材料的层。因此，它有一上表面或光学基片31，所述基片通常为二氧化硅，厚度例如在5至20微米之间。此处，离子注入法实施而成的第一通道C1集成在光学基片中，而所述光学基片又覆盖有一导引层33。通道折射率当然比二氧化硅的大。5微米厚的导引层例如为加了掺杂的二氧化硅，其折射率大于光学基片的折射率，例如为0.3％。它还可能由薄层叠放而成。最好，同样由薄层叠放形成的覆盖层34被置于导引层33上。厚度也为5微米的所述覆盖层34，其折射率小于导引层及通道的折射率；在这种情况下，它为未掺杂的二氧化硅。如图4a所示，第一种制造适配器的方法包括第一步骤，即在光学基片31上实施第一掩模42，这采用了传统的光刻法。所述掩模42为树脂、金属或离子注入时可构成不可逾越的屏障的其它任何材料。掩模还可能通过直接写入法获得。它再现了对应两通道C1、C2接合的一图形M。如图4b所示，图形M由离子注入带掩模基片中而产生。例如，为了注入钛，第一通道C1所需的注入剂量D1在1016/cm2和1018/cm2之间，而能量在数十和数百千电子伏之间。如图4c所示，去掉第一掩模，例如采用化学蚀刻法。下一步骤即在光学基片31上实施第二掩模，所述基片可再现第二通道C2的形状。所述第二通道由在带掩模基片中注入剂量(D2-D1)在1016/cm2和1018/cm2之间的离子，这样，其最后注入剂量为D2。再去掉掩模。相对于第一掩模，第二掩模位置的准确性必须要高，调校标记23和适配元件第二端22之间的第一通道C1的宽度在所述适配元件之外略大于第二通道C2的宽度。另外，在适配元件第一端21处的第二通道C2的宽度，并非完全为零，因为实际上不可能在掩模上实施理想的一点。再对基片退火，以降低两通道内的传播损耗。例如，温度介于400到500摄氏度之间，空气受到控制，或为自由空气，而时间约为数十小时。如图4d所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学模式适配器，所述适配器包括在光学基片（３１）上的第一通道Ｃ１和第二通道Ｃ２，以把第一波导和第二波导分别连接到其第一端（１１）和第二端（１２），　　　　其特征在于，所述两通道覆盖有至少一导引层（３３），第一通道Ｃ１的折射率比第二通道Ｃ２的小。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬逖斯兰德，劳兰特洛克斯，法毕安瑞维尔赛特，索菲雅各布，罗多维克艾索贝斯，埃玛纽埃尔德鲁阿尔，
申请(专利权)人：西利奥斯技术公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]