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Dokumentenidentifikation DE60307763T2 23.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001422540
Titel Integrierter optischer Wellenleiter
Anmelder Nippon Telegraph & Telephone Co., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kamei, Shin, Musashino-shi Tokyo 180-8585, JP;
Inoue, Yasuyuki, Musashino-shi Tokyo 180-8585, JP;
Tanaka, Takuya, Musashino-shi Tokyo 180-8585, JP;
Hashimoto, Toshikazu, Musashino-shi Tokyo 180-8585, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Aktenzeichen 60307763
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.11.2003
EP-Aktenzeichen 030263867
EP-Offenlegungsdatum 26.05.2004
EP date of grant 23.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.08.2007
IPC-Hauptklasse G02B 6/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G02B 6/125(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G02B 6/293(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine optische Wellenleiterschaltung und insbesondere eine optische Wellenleiterschaltung mit einer Verlustkomponente, die einen Beugungsverlust bei Licht verursacht, das sich durch einen optischen Wellenleiter ausbreitet.

In jüngster Zeit wurden an ebenen Lichtwellenschaltungen (PLC), die aus auf Siliziumsubstraten ausgebildeten Siliziumdioxid- bzw. Quarz-basierten Glaswellenleitern zusammengesetzt sind, eine intensive Forschung und Entwicklung ausgeführt.

Es gibt verschiedenartige Bauarten der ebenen Lichtwellenschaltungen. Beispielsweise offenbart der wissenschaftliche Artikel von H. Takahashi et al.: „Arrayed-Waveguide Grating for Wavelength Division Multi/Demultiplexer With Nanometer Resolution" (Electronic Letters, Band 26 (2), Seiten 87-88, 1990, einen optischen Wellenleiter-Multi-/Demultiplexer wie ein angeordnetes Wellenleitergitter (arrayed-waveguide grating – AWG); und der wissenschaftliche Artikel von M. Okuno et al.: „8 × 8 Optical Matrix Switch Using Silica-Based Planer Lightwave Circuits", IEICE Trans. Electron., Band 76-C, Nr. 7, Seiten 1215-1223, 1993, offenbart einen Optikpfadschaltvorgang wie bei einem thermooptischen (TO) Schalter.

Für die Integration einer optischen Halbleitervorrichtung in einer hybriden ebenen Lichtwellenschaltung offenbart der Artikel von T. Tanaka et al.: „Integrated Extra Cavity Laser Composed of Spot-Size Converted LD and UV Written Grating in Silica Waveguide on Si", Electronic Letters, Band 32 (13), Seiten 1202-1203, 1996, ferner beispielsweise einen Frequenz-stabilisierten Laser mit externem Resonator.

1 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration von einem bekannten angeordneten Wellenleitergitter; und

2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie II-II aus 1.

Gemäß den 1 und 2 ist eine aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 202 auf einem Siliziumsubstrat 201 ausgebildet, und angeordnete Wellenleiter 203 mit aus Quarz basiertem Glas zusammengesetzten Kernen sind in der Mantelschicht 202 ausgebildet.

An beiden Enden der angeordneten Wellenleiter 203 sind Scheibenwellenleiter 205a und 205b verbunden. Zudem sind die Eingangswellenleiter 204a mit der Eingangsseite des Scheibenwellenleiters 205a und die Ausgangswellenleiter 204b mit der Ausgangsseite des Scheibenwellenleiters 205b verbunden.

3 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines bekannten thermooptischen Schalters; und 4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV aus 3.

Gemäß den 3 und 4 ist eine aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 212 auf einem Siliziumsubstrat 211 ausgebildet, und Armwellenleiter 213a und 213b mit aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Kernen sind in der Mantelschicht 212 ausgebildet.

An beiden Enden der Armwellenleiter 213a und 213b sind Richtungskoppler 215 und 216 verbunden. Zudem sind Eingangswellenleiter 214a und 214b mit der Eingangsseite des Richtungskopplers 215 verbunden, und Ausgangswellenleiter 217a und 217b sind mit der Ausgangsseite des Richtungskopplers 216 verbunden.

Ein Dünnschichtheizelement 218 ist ferner auf der Mantelschicht 212 an einer dem Armwellenleiter 213a entsprechenden Position ausgebildet, und das Dünnschichtheizelement 218 ist mit den Leitern 210a und 210b verbunden.

5 zeigt eine Perspektivansicht einer Konfiguration von einem bekannten Frequenz-stabilisierten Laser mit externem Resonator.

Gemäß 5 ist eine aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 222 auf einem Siliziumsubstrat 221 ausgebildet. Ferner ist ein optischer Wellenleiter 223 mit einem aus Quarz-basiertem Glas in der Mantelschicht ausgebildet, und ein UV-geschriebenes Gitter 224 ist in dem optischen Wellenleiter 223 ausgebildet.

Zudem ist eine Siliziumterrasse 225 auf dem Siliziumsubstrat 221 durch Entfernung eines Teils der Mantelschicht 222 ausgebildet und ein Halbleiterlaser 226 ist auf der Siliziumterrasse 225 installiert.

Die optischen Wellenleiterschaltungen wie etwa die vorstehend beschriebenen ebenen Lichtwellenschaltungen können ihre Eigenschaften verbessern, oder eine neue Funktion durch Ausbilden eines Grabens durch Entfernen eines Teils des optischen Wellenleiters oder durch Füllen des Grabens mit einem Material mit geeigneten Eigenschaften ausführen.

Zudem können die optischen Wellenleiterschaltungen wie etwa die vorstehend beschriebenen ebenen Lichtwellenschaltungen die Flexibilität bei ihrem Entwurf erhöhen, indem die optischen Wellenleiter sich überschneiden, wodurch eine Vielzahl von auf demselben Substrat zu integrierenden Schaltungskomponenten ermöglicht wird, und eine neue Funktion implementiert wird.

Dabei ist es unvermeidlich, dass Beugungsverluste in denen in einem Teil der optischen Wellenleiter ausgebildeten Gräben oder an den Überschneidungen der optischen Wellenleiter erzeugt werden. Als Verfahren zum Reduzieren derartiger Beugungsverluste wird eine Technik vorgeschlagen, bei der die Breite oder die Dicke des Wellenleiters erhöht oder verringert wird, in dem der Graben oder die Überschneidung beinhaltet sind, indem sich verjüngende Wellenleiter bereitgestellt werden. Im Falle der Erhöhung der Breite oder Dicke des Wellenleiters vergrößert sich die Modenpunktgröße der Lichtwelle gemäß der Wellenleiterbreite und Dicke. Im Falle der Verringerung der Breite oder Dicke des Wellenleiters vergrößert sich die Modenpunktgröße der Lichtwelle ebenfalls, weil die Lichtbegrenzung auf den Wellenleiter geschwächt wird. Diese Vergrößerung der Modenpunktgröße verringert den Abstrahlungswinkel (Beugungswinkel) an dem Graben oder der Überschneidung.

Die Druckschrift WO98/36299 offenbart ein Beispiel für die Entfernung eines Teils der optischen Wellenleiter zur Ausbildung eines Grabens und für das Ausfüllen des Grabens mit einem Material mit geeigneten Eigenschaften. Dabei wird ein Teil der Mäntel und der Kerne eines angeordneten Wellenleitergitters zur Ausbildung des Grabens entfernt, und der Graben mit einem Temperaturkompensationsmaterial mit einem Temperaturkoeffizienten für den Brechungsindex mit einem anderen Vorzeichen als dem Temperaturkoeffizienten des effektiven Brechungsindex der optischen Wellenleiter gefüllt, wodurch die Temperaturabhängigkeit der Übertragungswellenlänge des angeordneten Wellenleitergitters eliminiert wird. Dies wird ein athermisches angeordnetes Wellenleitergitter genannt.

Die Druckschrift JP-A-2000-29079 offenbart ein weiteres Beispiel für das Entfernen eines Teils der optischen Wellenleiter zur Ausbildung eines Grabens, und für das Ausfüllen des Grabens mit einem Material mit geeigneten Eigenschaften. Dabei wird ein Teil der Mäntel und der Kerne eines thermooptischen Schalters zum Ausbilden des Grabens entfernt, und der Graben mit einem Temperaturkompensationsmaterial mit einem Temperaturkoeffizienten für den Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex der Armwellenleiter ausgefüllt, wodurch der elektrische Energieverbrauch des thermooptischen Schalters reduziert wird. Dies wird ein Polymer-unterstützter thermooptischer Schalter genannt.

Die Druckschrift JP-A-11-97784 (1999) offenbart noch ein weiteres Beispiel für das Entfernen eines Teils des optischen Wellenleiters zum Ausbilden eines Grabens, und für das Ausfüllen des Grabens mit einem Material mit geeigneten Eigenschaften. Dabei wird ein Teil des Mantels und des Kerns des Wellenleiters zwischen dem UV-geschriebenen Gitter des Frequenz-stabilisierten Lasers und des Halbleiterlasers entfernt, und der Graben mit einem Temperaturkompensationsmaterial mit einem Temperaturkoeffizienten für den Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des Brechungsindex des Halbleiterlasers gefüllt, wodurch das Modenspringen des Frequenz-stabilisierten Lasers aufgrund von Temperaturveränderungen reduziert wird.

6 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration von einem bekannten athermischen angeordneten Wellenleitergitter; 7 zeigt eine Draufsicht von einem einzigen optischen Wellenleiter aus 6; 8 zeigt eine vergrößerte Draufsicht von optischen Wellenleitern aus 6; 9A zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IXA-IXA aus 8; und 9B zeigt eine Schnittansicht der Linie IXB-IXB aus 8.

Bei den 6, 7, 8, 9A und 9B ist die aus Quarzbasiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 232 auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet. In der Mantelschicht 232 sind angeordnete Wellenleiter 236 mit aus Quarzbasiertem Glas zusammengesetzten Kernen gemäß 6 ausgebildet. Ferner sind lineare Wellenleiter 233 den angeordneten Wellenleitern 236 hinzugefügt. Die angeordneten Wellenleiter 236 sind derart konfiguriert, dass ihre Längen durch ein festes Ausmaß &Dgr;L Schritt für Schritt nach außen erhöht sind.

Weiterhin ist ein Graben 237 über die linearen Wellenleiter 233 durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 232 und der Kerne der linearen Wellenleiter 233 ausgebildet. Unter besonderer Bezugnahme auf den in 7 gezeigten einzelnen optischen Wellenleiter 241 der linearen Wellenleiter 233 ist der optische Wellenleiter 241 somit derart konfiguriert, dass er durch den Graben 242 mit dem Abstand W unterteilt ist, und die Lücke mit einem Temperaturkompensationsmaterial 243 gefüllt ist.

Nachstehend sei eine Konfiguration betrachtet, die vor und nach dem Graben 237 eingefügte verjüngte optische Wellenleiter aufweist, damit der Beugungsverlust durch den Graben 237 reduziert und der Abstand zwischen den durch den Graben 237 unterteilten optischen Wellenleitern 233 erhöht wird. 10 zeigt eine Draufsicht eines einzelnen optischen Wellenleiters aus 6; und 11 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der optischen Wellenleiter aus 6.

Gemäß 10 weist der optische Wellenleiter 241 einen breiten Abschnitt 241c und schmale Abschnitte 241a und 241e auf. Der breite Abschnitt 241c ist nahtlos mit den schmalen Abschnitten 241a und 241e über verjüngte Abschnitte 241b bzw. 241d verbunden. Der Graben 242 ist derart ausgebildet, dass er den breiten Abschnitt 241c unterteilt. Gemäß 11 weisen die optischen Wellenleiter 233 breite Abschnitte 233c und schmale Abschnitte 233a und 233e auf. Die breiten Abschnitte 233c sind nahtlos mit den schmalen Abschnitten 233a und 233e über verjüngte Abschnitte 233b und 233d verbunden. Der Graben 237 ist derart ausgebildet, dass er die breiten Abschnitte 233c unterteilt.

Zudem ist der Graben 237 in jedem linearen Wellenleiter 233 mit einem Temperaturkompensationsmaterial 238 gemäß 9B gefüllt. Insbesondere ist es für das Temperaturkompensationsmaterial 238 vorzuziehen, dass sein Temperaturkoeffizient für den Brechungsindex dn'/dT ein anderes Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex dn'/dT der angeordneten Wellenleiter 236 aufweist, und dass der Absolutwert |dn'/dT| seines Temperaturkoeffizienten für den Brechungsindex ausreichend größer als der Absolutwert |dn/dT| des Temperaturkoeffizienten des effektiven Brechungsindex der angeordneten Wellenleiter 236 ist. Als Beispiel für ein derartiges Temperaturkompensationsmaterial 238 sei Silikon mit einem Temperaturkoeffizienten dn'/dT für den Brechungsindex von etwa –40 × (dn/dT) genannt.

Der Graben 237 in dem linearen Wellenleiter 233 ist derart ausgebildet, dass seine Breite durch ein Ausmaß &Dgr;L proportional zu dem fixierten Ausmaß &Dgr;L als der zunehmenden Länge der angeordneten Wellenleiter 236 graduell erhöht wird, wie es in 11 gezeigt ist.

Zudem wird das Ausmaß &Dgr;L' so entworfen, dass es die Beziehung (&Dgr;L – &Dgr;L')/&Dgr;L' = –(dn'/dT)/(dn/dT) zum Eliminieren der Temperaturabhängigkeit der Übertragungswellenlänge des angeordneten Wellenleitergitters erfüllt.

Ferner sind Scheibenwellenleiter 235a und 235b mit beiden Enden der angeordneten Wellenleiter 236 verbunden. Die Eingangswellenleiter 234a sind mit der Eingangsseite der Scheibenwellenleiter 235a verbunden, und die Ausgangswellenleiter 234b sind mit der Ausgangsseite der Scheibenwellenleiter 235b verbunden.

12 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Konfiguration der optischen Wellenleiter nach 6, und

13 zeigt eine Draufsicht von einem einzelnen optischen Wellenleiter aus 12.

Gemäß den 12 und 13 sind eine Vielzahl von Gräben 252a bis 252n über die angeordneten Wellenleiter 251 bereitgestellt, wobei n eine ganze Zahl ≥ 2 ist. Diese Gräben 252a bis 252n sind mit Temperaturkompensationsmaterialien 253a bis 253n gefüllt. Unter besonderer Betrachtung eines einzelnen optischen Wellenleiters 261 der angeordneten Wellenleiter 251 weist dieser n Gräben 262a bis 262n mit breiten W1, W2,... und Wn auf, die mit Temperaturkompensationsmaterialien 263a bis 263n gemäß 13 gefüllt sind, wobei sie dadurch durch Abstände D1, D2, ... und Dn-1 unterteilt sind.

Bezüglich einer Konfiguration, die vor und nach den Gräben 252a bis 252n eingefügte verjüngte optische Wellenleiter zum Reduzieren des Beugungsverlustes in den Gräben 252a bis 252n und zum Erhöhen der Abstände zwischen den durch die Gräben 252a-252n unterteilen optischen Wellenleitern 251 aufweist, zeigt 14 eine vergrößerte Draufsicht der optischen Wellenleiter aus 6.

Gemäß 14 weisen die optischen Wellenleiter 251 einen breiten Abschnitt 251c und schmale Abschnitte 251a und 251e auf, und der breite Abschnitt 251c ist nahtlos mit den schmalen Abschnitten 251a und 251e über die verjüngten Abschnitte 251b und 251d verbunden. Die Gräben 252a bis 252n sind derart bereitgestellt, dass sie den breiten Abschnitt 251c unterteilen.

Zudem sind gemäß 12 die Gräben 252a bis 252n der angeordneten Wellenleiter 251 durch ein Ausmaß &Dgr;L'/n proportional zu dem festen Ausmaß &Dgr;L gemäß den Längen der angeordneten Wellenleiter 251 verlängert, die durch das feste Ausmaß &Dgr;L Schritt für Schritt vergrößert sind.

15 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines bekannten Polymer-unterstützten thermooptischen Schalters; und 16 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVI-XVI aus 15.

Gemäß den 15 und 16 ist eine aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 272 auf einem Siliziumsubstrat 271 ausgebildet, und Armwellenleiter 273a und 273b mit aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Kernen sind in der Mantelschicht 272 ausgebildet.

Zudem ist ein Dünnschichtheizelement 274 auf der Mantelschicht 272 derart ausgebildet, dass das Dünnschichtheizelement 274 zwischen den Armwellenleitern 273a und 273b angeordnet ist, und mit den Leitern 275a und 275b verbunden ist.

Ein Graben 276 ist über dem Armwellenleiter 273a durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 272 und des Kerns ausgebildet. Der Graben 276 ist mit einem Temperaturkompensationsmaterial 277 mit einem Temperaturkoeffizienten für den Brechungsindex mit einem anderen Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex des Armwellenleiters 273a gefüllt. Für das Temperaturkompensationsmaterial 277 kann beispielsweise Silikon verwendet werden. Im Übrigen kann gemäß 13 eine Vielzahl von Gräben anstelle des einzelnen Grabens 276 verwendet werden.

17 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration von einem bekannten Frequenz-stabilisierten Laser mit externem Resonator, dessen Modenspringen unterdrückt wird; 18A zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XVIIIA-XVIIIA aus 17; und 18B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVIIIB-XVIIIB aus 17. In den 17, 18A und 18B ist eine aus Quarzbasiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 282 auf dem Siliziumsubstrat 281 ausgebildet. Ein optischer Wellenleiter 283 mit einem aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Kern ist in der Mantelschicht 282 ausgebildet, und ein UV-geschriebenes Gitter 284 ist in dem optischen Wellenleiter 283 ausgebildet.

Zudem ist eine Siliziumterrasse 285 auf dem Siliziumsubstrat 281 durch Entfernen der Mantelschicht 282 ausgebildet, und ein Halbleiterlaser 286 ist auf der Siliziumterrasse 285 angebracht.

Ferner ist ein Graben 287 in dem optischen Wellenleiter 283 durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 282 und des Kerns ausgebildet. Der Graben 287 ist mit einem Temperaturkompensationsmaterial 288 mit einem Temperaturkoeffizienten für den Brechungsindex mit einem anderen Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 283 gefüllt. Für das Temperaturkompensationsmaterial 288 kann beispielsweise Silikon verwendet werden. Im Übrigen kann gemäß 13 eine Vielzahl von Gräben anstelle des einzelnen Grabens 287 verwendet werden.

19 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines bekannten gekreuzten optischen Wellenleiters. Gemäß 19 sind optische Wellenleiter 291 und 292, deren Mäntel und Kerne jeweils aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzt sind, auf einem Siliziumsubstrat derart angeordnet, dass sie einander schneiden. Der Überschneidungswinkel a der optischen Wellenleiter 291 und 292 kann gemäß dem Entwurf der gesamten ebenen Lichtwellenschaltung bestimmt sein.

20 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Konfiguration eines bekannten temperaturkompensierten angeordneten Wellenleitergitters; und 21 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der Umgebung eines Scheibenwellenleiters 303a aus 20.

In den 20 und 21 sind die angeordneten Wellenleiter 302, die Scheibenwellenleiter 303a und 303b, und die Eingangs- und Ausgangswellenleiter 304a und 304b, von denen alle Kerne und Mäntel aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzt sind, auf einem Siliziumsubstrat 301 ausgebildet. Die angeordneten Wellenleiter 302 sind derart konfiguriert, dass ihre Längen jeweils um ein festes Ausmaß &Dgr;L nach außen zunehmen. Zudem ist ein Graben 305 in dem Scheibenwellenleiter 303a derart ausgebildet, dass die Breite des Grabens 305 um ein Ausmaß &Dgr;L' proportional zu dem festen Ausmaß &Dgr;L Schritt für Schritt ansteigt, wenn der Graben durch die den Eingangswellenleiter und die angeordneten Wellenleiter 302 verbindenden Linien gemäß 21 gekreuzt wird. Zudem ist der Graben 305 mit einem Temperaturkompensationsmaterial 306 mit einem Temperaturkoeffizienten für den Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als dem Temperaturkoeffizienten des effektiven Brechungsindex der angeordneten Wellenleiter 302 gefüllt. Für das Temperaturkompensationsmaterial 306 kann beispielsweise Silikon verwendet werden. Zudem kann eine Vielzahl von Gräben anstelle des einzelnen Grabens 305 verwendet werden.

Andererseits offenbart für die ebene Lichtwellenschaltung der Artikel von S. Suzuki et al.: „High-Density Integrated Planar Lightwave Circuits Using SiO2-GeO2 Waveguides with a High Refractive Index Difference", J. Lightwave Technologies, Band 12 (5), Seiten 790-796, 1994, eine Technik, bei der die Schaltung durch Reduzieren des Krümmungsradius der optischen Wellenleiter durch Erhöhen des Brechungsindexkontrastes der optischen Wellenleiter miniaturisiert wird.

Eine passive ebene Lichtwellenschaltung wie etwa das vorstehend beschriebene angeordnete Wellenleitergitter oder der vorstehend beschriebene thermooptische Schalter können beispielsweise ihre Größe unter Verwendung von optischen Wellenleitern mit hohem Brechungsindexkontrast reduzieren.

Zudem kann eine einen Halbleiterlaser integrierende hybride ebene Lichtwellenschaltung den Kopplungsverlust zwischen dem Halbleiterlaser und dem Quarz-basierten Glaswellenleiter unter Verwendung eines optischen Wellenleiters mit hohem Brechungsindexkontrast reduzieren.

Heutzutage ist eine Gesamtreduktion bei Größe und Kosten des angeordneten Wellenleitergitters erforderlich. Daher ist es wichtig, nicht nur die Größe unter Verwendung der optischen Wellenleiter mit hohem Brechungsindexkontrast zu reduzieren, sondern auch die Temperatursteuerung unter Verwendung der Technik zum Athermisieren der Übertragungswellenlänge zu eliminieren.

Zudem ist eine Reduktion bei der Größe und dem elektrischen Energieverbrauch des thermooptischen Schalters ebenfalls erforderlich. Somit ist es wichtig, die optischen Wellenleiter mit hohem Brechungsindexkontrast auf den vorstehend beschriebenen Polymer-gestützten thermooptischen Schalter anzuwenden.

Nach vorstehender Beschreibung ist es für die ebenen Lichtwellenschaltungen nötig, den Graben oder die Gräben durch Entfernen eines Teils der optischen Wellenleiter auszubilden, und den Graben oder die Gräben mit einem Material mit geeigneten Eigenschaften zu füllen, um die Temperaturabhängigkeit der Übertragungswellenlänge des angeordneten Wellenleitergitters zu eliminieren, oder um den elektrischen Energieverbrauch des thermooptischen Schalters zu reduzieren, oder um das Modenspringen des Frequenz-stabilisierten Lasers aufgrund von Temperaturänderungen zu unterdrücken.

Somit weisen die bekannten ebenen Lichtwellenschaltungen das Problem der Erhöhung des Beugungsverlustes in dem Graben oder den Gräben auf, die in den optischen Wellenleitern ausgebildet sind. Folglich weisen das angeordnete Wellenleitergitter und der thermooptische Schalter das Problem einer Verschlechterung der Verlusteigenschaften auf, und der Frequenz-stabilisierte Laser weist das Problem der Erhöhung des Schwellenwertes während der Oszillation auf.

Weiterhin weisen ebene Lichtwellenschaltungen miteinander überschnittene optische Wellenleiter auf, um die Flexibilität beim Schaltungsentwurf zu erhöhen, und neue Funktionen durch Integrieren einer Vielzahl von Schaltungskomponenten auf demselben Substrat bereitzustellen.

Bei der Bereitstellung einer Überschneidung von optischen Wellenleitern in den ebenen Lichtwellenschaltungen gibt es jedoch ein Problem der Verschlechterung der Verlusteigenschaften der ebenen Lichtwellenschaltungen aufgrund des Beugungsverlustes an der Überschneidung.

Bezüglich der Technik unter Verwendung von optischen Wellenleitern mit hohem Brechungsindexkontrast zum Miniaturisieren des angeordneten Wellenleitergitters und des thermooptischen Schalters und zum Reduzieren des Kopplungsverlustes zwischen der Halbleitervorrichtung und dem optischen Wellenleiter bei dem Frequenzstabilisierten Laser ist darüber hinaus der Beugungsverlust in dem Graben oder den Gräben größer, wenn optische Wellenleiter mit hohem Brechungsindexkontrast verwendet werden, als wenn optische Wellenleiter mit gewöhnlichem Brechungsindexkontrast verwendet werden. Somit bietet dies das Problem der Verschlechterung der Verlusteigenschaften des angeordneten Wellenleitergitters oder thermooptischen Schalters, und ferner der Erhöhung des Schwellenwertstromes während der Oszillation des Frequenz-stabilisierten Lasers.

22 zeigt eine graphische Darstellung der Zusammenhänge zwischen der Länge des durch den Graben entfernten optischen Wellenleiters und dem Beugungsverlust. 22 stellt einen Vergleich zwischen dem Beugungsverlust bei einem optischen Wellenleiter mit einem Brechungsindexkontrast von 0,75 und einer Kernbreite x Kerndicke = 6,0 &mgr;m × 6,0 &mgr;m (durchgezogene Linie), und dem Beugungsverlust bei dem optischen Wellenleiter mit einem Brechungsindex von 1,5% und einer Kernbreite × Kerndicke = 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m (gestrichelte Linie) dar. Aus 22 ist ersichtlich, dass der optische Wellenleiter mit einem Brechungsindexkontrast von 1,5% und einer Kernbreite × Kerndicke von 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m in dB ausgedrückt einen Überschussverlust von dem doppelten oder mehr aufweist.

Bezüglich der Technik, welche die optischen Wellenleiter mit hohem Brechungsindexkontrast auf eine optische Wellenleiterschaltung mit einer Überschneidung der optischen Wellenleiter anwendet, ist deren überschießender Verlust an der Überschneidung größer als der einer Schaltung unter Verwendung von optischen Wellenleitern mit gewöhnlichem Brechungsindexkontrast, wodurch das Problem der weiteren Verschlechterung der Verlusteigenschaften der ebenen Lichtwellenschaltung verursacht wird.

Es sei beispielsweise der überschießende Verlust betrachtet, wenn die optischen Wellenleiter mit derselben Struktur einander lediglich einmal mit einem Überschneidungswinkel von 45° überschneiden. Obwohl dabei der überschießende Verlust in den optischen Wellenleitern mit einem Brechungsindexkontrast von 0,75 und einer Kernbreite × Kerndicke = 6,0 &mgr;m × 6,0 &mgr;m 0,020 dB beträgt, liegt der der optischen Wellenleiter mit einem Brechungsindexkontrast von 1,5% und einer Kernbreite × Kerndicke = 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m bei 0,035 dB.

Als bekanntes Verfahren zum Reduzieren des Beugungsverlustes in dem Graben oder den Gräben, die in einem Teil der optischen Wellenleiter ausgebildet sind, oder des Beugungsverlustes an der Überschneidung der optischen Wellenleiter gibt es ein Verfahren zum Aufweiten oder Verschmälern der optischen Wellenleiter durch Bereitstellen von verjüngenden Wellenleitern vor und nach dem Graben oder der Überschneidung, wie es vorstehend beschrieben ist. Dieses Verfahren weist jedoch das Problem einer Erhöhung der Größe aufgrund der Hinzufügung der verjüngenden Wellenleiter auf. Im Übrigen verursacht bezüglich der ebenen Lichtwellenschaltungen der zum Ausbilden der vertikal verjüngten Wellenleiter erforderliche zusätzliche Herstellungsvorgang das Problem einer Erhöhung bei der Herstellungszeit und den Kosten.

Wenn nur horizontal verjüngte Wellenleiter zur Umgehung des vorstehend angeführten Problems installiert werden, wird die Reduktion des Beugungsverlustes im Vergleich zu dem Fall halbiert, bei dem die verjüngten Wellenleiter sowohl in vertikaler als auch horizontaler Richtung installiert sind.

Die Druckschrift US 5,577,141 A offenbart eine zweidimensionale Segmentationsmodenverjüngung für integrierte optische Wellenleiter. Im Einzelnen ist eine Wellenleiterverjüngung mit fixierter Lücke gezeigt, die für die Kopplung mit einer Faser ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist. Die Wellenleiterverjüngung beinhaltet eine Vielzahl an Segmenten, die sich vom ersten Ende zum zweiten Ende erstrecken. Die Segmente beinhalten einen Lückenabschnitt und einen Kernabschnitt. Der Lückenabschnitt bleibt über die gesamte Wellenleiterverjüngung bei einer konstanten Länge S fixiert. Im Gegensatz dazu variiert der Kernabschnitt des Segmentes vom Wellenleiterende der Verjüngung zu dem Faserende der Verjüngung. Insbesondere verringert sich der Kernabschnitt in jedem der Segmente progressiv in seiner Länge von dem Wellenleiterende zum Faserende der Verjüngung. Demzufolge verringert sich die Länge des Segmentes A progressiv vom Wellenleiterende zum Faserende der Verjüngung.

Weiterhin offenbart die Druckschrift US 2002/0122623 A1 eine temperaturunabhängige angeordnete Wellenleitergittervorrichtung. Im Einzelnen wird bei einem in einem angeordneten Wellenleiterabschnitt oder einem Quarz-basierten Wellenleiterabschnitt ausgebildeten keilförmigen Graben eine Peripherie des Grabens durch eine der nachstehend beschriebenen Abläufe oder durch eine besondere Kombination daraus abgewandelt, um das Aufspreizen von Licht in dem Graben zu unterdrücken, damit dadurch der überschießende Verlust aufgrund des Hinzufügens des Grabens reduziert wird. Das in den Graben eingefüllte Material ist ein lichtempfindliches Material mit einem negativen Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex. Unter Verwendung der Lichtempfindlichkeit wird eine Beugungsindexdifferenz in dem Graben bereitgestellt, um optische Wellenleiter in horizontaler Richtung oder in vertikaler und horizontaler Richtung auszubilden. Das in den Graben eingefüllte Material weist einen negativen Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex zum Minimieren des Aufspreizungswinkels des in den Graben einfallenden Lichtes auf. Die Breite jedes Quarz-basierten Wellenleiters wird vor und nach dem Graben zum Verringern des Aufspreizwinkels des in den Graben einfallenden Lichtes vergrößert. Dieses Verfahren reduziert den überschießenden Verlust des angeordneten Wellenleitergitters, bei dem die Wellenlängencharakteristik bezüglich einer Änderung bei der Umgebungstemperatur unverändert gehalten wird.

Darüber hinaus offenbart die Druckschrift CA 2 315 458 A1 einen optischen Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer. Im Einzelnen beinhaltet dieser optische Wellenlängen-Multiplexer/Demultiplexer ein Substrat, einen auf dem Substrat bereitgestellten Eingangskanalwellenleiter, einen Eingangsscheibenwellenleiter, von dem ein Ende mit dem Eingangskanalwellenleiter verbunden ist, eine Kanalwellenleiteranordnung, deren eine Seite mit der anderen Seite des Eingangsscheibenwellenleiters verbunden ist, und die eine Vielzahl an Kanalwellenleitern aufweist, wobei von der Vielzahl von Kanalwellenleitern jeder sich von seinem benachbarten Wellenleiter durch ein vorbestimmtes Ausmaß in der Länge unterscheidet, einen Ausgangsscheibenwellenleiter, von dem eine Seite mit der anderen Seite der Kanalwellenleiteranordnung verbunden ist, sowie eine Vielzahl von Ausgangskanalwellenleitern, die mit der anderen Seite des Ausgangsscheibenwellenleiters verbunden sind, wobei der Eingangsscheibenwellenleiter oder der Ausgangsscheibenwellenleiter ein Temperaturkompensationsmaterial in seinem Lichtpfad aufweist, das gegenüber der Vielzahl an Kanalwellenleitern ein entgegengesetztes Vorzeichen der Beugungstemperaturänderung aufweist, das Material zum Beseitigen der Änderung bei der phasengleichen Lichtebene befähigt ist, die jede Wellenlänge aufweist, die in der Nähe der Kanalwellenleiteranordnung und des Scheibenwellenleiters auftritt, wobei das Material in gekrümmter Form bereitgestellt ist, so dass es die Lichtausbreitungsrichtung kreuzt, oder ein Wellenleiterelement zur Bandbreiteneinstellung, auf dem ein Wellenleiter zum Einstellen der Bandbreite von Wellenlängenmultiplexlicht bereitgestellt ist.

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine optische Wellenleiterschaltung bereitzustellen, die zum Reduzieren des Beugungsverlustes eines optischen Wellenleiters mit einer Verlustkomponente befähigt ist, wobei die Schaltungsgröße nur leicht erhöht wird, und kein Herstellungsvorgang hinzugefügt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bereitgestellt, was im beigefügten unabhängigen Patentanspruch definiert ist, während vorteilhafte Abwandlungen in den beigefügten abhängigen Patentansprüchen dargelegt sind.

Somit kann die Verwendung der zweiten Verlustkomponente die Strahlpunktgröße der in die erste Verlustkomponente eingeführten Lichtwelle dem Anschein nach vergrößern, und den Abstrahlungswinkel (Beugungswinkel) der Lichtwelle an der ersten Verlustkomponerte reduzieren.

Folglich kann der Beugungsverlust der Lichtwelle in der ersten Verlustkomponente reduziert werden. Zudem kann der bei der Ausbreitung des Lichtes durch den optischen Wellenleiter eingeführte überschießende Verlust reduziert werden, wodurch ein Unterdrücken von Verschlechterungen bei den Eigenschaften der optischen Wellenleiterschaltung ermöglicht wird.

Die Strahlpunktgröße der in die zweite Verlustkomponente eingeführten Lichtwelle kann zudem vergrößert werden, was in Verbindung mit der sichtbaren Vergrößerung der Strahlpunktgröße der Lichtwelle unter Verwendung der zweiten Verlustkomponente den Beugungsverlust der Lichtwelle in der ersten Verlustkomponente reduzieren kann, wodurch eine Reduktion des bei der Ausbreitung des Lichtes durch den optischen Wellenleiter einbezogenen überschießenden Verlustes ermöglicht.

Eine Variation der Breite oder Dicke des optischen Wellenleiters kann die Strahlpunktgröße der sich durch den optischen Wellenleiter ausbreitenden Lichtwelle variieren. Folglich ist eine Reduktion des bei der Ausbreitung des Lichtes durch den optischen Wellenleiter einbezogenen überschießenden Verlustes leicht, selbst wenn der optische Wellenleiter mit der Verlustkomponente versehen ist.

Zudem kann die Strahlpunktgröße der Lichtwelle vor und nach der zweiten Verlustkomponente variiert werden, wodurch ein Einbau der optischen Wellenleiterschaltung mit einer Verlustkomponente in eine Vielzahl von ebenen Lichtwellenschaltungen unter Reduktion des bei der Ausbreitung des Lichtes durch die Verlustkomponente einbezogenen überschießenden Verlustes ermöglicht wird.

Ein Ändern der Breite oder Dicke des optischen Wellenleiters kann die Strahlpunktgröße der Lichtwelle vor und nach der zweiten Verlustkomponente variieren, wodurch ein Einbau der optischen Wellenleiterschaltung mit einer Verlustkomponente in eine Vielzahl von ebenen Lichtwellenschaltungen unter Reduktion des bei der Ausbreitung des Lichtes durch die Verlustkomponente einbezogenen überschießenden Verlustes ermöglicht wird.

Der optische Wellenleiter kann leicht auf dem Siliziumsubstrat ausgebildet sein, wodurch eine Vielzahl an ebenen Lichtwellenschaltungen konfiguriert werden kann.

Dem optischen Wellenleiter kann eine neue Funktion hinzugefügt werden, ohne die Geometrie und Größe des optischen Wellenleiters zu ändern.

Außerdem kann eine Vielzahl an neuen Funktionen dem optischen Wellenleiter hinzugefügt werden.

Die Eigenschaften der ebenen Lichtwellenschaltung kann durch Ausfüllen des Grabens mit einem Material mit geeigneten Eigenschaften verbessert werden.

Der Graben kann mit einem Material mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters gefüllt sein, wodurch die Temperaturabhängigkeit der Übertragungswellenlänge des angeordneten Wellenleitergitters eliminiert werden kann, damit die elektrische Energieaufnahme des thermooptischen Schalters reduziert oder das Modenspringen eines Frequenzstabilisierten Lasers aufgrund einer Temperaturänderung eingedämmt wird.

Die Verlustkomponente in dem optischen Wellenleiter kann durch Entfernen eines Teils des Kerns ausgebildet sein. Folglich kann der bei der Ausbreitung des Lichtes durch den optischen Wellenleiter mit der Verlustkomponente einbezogene überschießende Verlust reduziert werden, wobei der Herstellungsablauf vor einer Verkomplizierung bewahrt wird.

Die Strahlpunktgröße der in die erste Verlustkomponente eingeführten Lichtwelle kann graduell vergrößert werden, wodurch der bei der Ausbreitung des Lichtes durch die erste Verlustkomponente einbezogene überschießende Verlust unter Eindämmung des überschießenden Verlustes in den Wellenleiterlücken reduziert werden kann.

Die Temperaturabhängigkeit der Übertragungswellenlänge kann durch Eindämmen einer Verschlechterung bei den Verlusteigenschaften des angeordneten Wellenleitergitters eliminiert werden. Zudem kann die Anwendung eines optischen Wellenleiters mit hohem Brechungsindexkontrast ermöglicht werden, wodurch eine Miniaturisierung des angeordneten Wellenleitergitters ermöglicht wird.

Die elektrische Energieaufnahme kann mit dem Eindämmung der Verschlechterung bei den Verlusteigenschaften des thermooptischen Schalters reduziert werden. Ferner kann die Anwendung eines optischen Wellenleiters mit hohem Brechungsindexkontrast ermöglicht werden, wodurch eine Miniaturisierung des thermooptischen Schalters ermöglicht wird.

Das Modenspringen aufgrund einer Temperaturänderung kann reduziert werden, während ein Anstieg beim Schwellenwertstrom aufgrund der Oszillation eines Frequenz-stabilisierten Lasers eingedämmt wird. Ferner kann die Anwendung eines optischen Wellenleiters mit hohem Brechungsindexkontrast ermöglicht werden, wodurch eine Reduktion des Kopplungsverlustes zwischen einem Halbleiterlaser und einem Quarz-basierten Glaswellenleiter reduziert werden kann.

Die Flexibilität im Schaltungsentwurf kann erhöht werden. Zudem kann die Integration einer Vielzahl von Schaltungskomponenten auf demselben Substrat ermöglicht werden, wodurch eine neue Funktion bereitgestellt werden kann.

Die vorstehende und andere Aufgaben, Wirkungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ihrer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher ersichtlich.

1 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines bekannten angeordneten Wellenleitergitters;

2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie II-II aus 1;

3 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines bekannten thermooptischen Schalters;

4 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV aus 3;

5 zeigt eine Perspektivansicht einer Konfiguration eines bekannten Frequenz-stabilisierten Lasers mit externem Resonator;

6 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines bekannten athermischen angeordneten Wellenleitergitters;

7 zeigt eine Draufsicht eines einzelnen optischen Wellenleiters aus 6;

8 zeigt eine vergrößerte Draufsicht von optischen Wellenleitern aus 6;

9A zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie IXA-IXA auf 8, und 9B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie IXB-IXB aus 8;

10 zeigt eine Draufsicht eines einzelnen optischen Wellenleiters aus 6;

11 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der optischen Wellenleiter aus 6;

12 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Konfiguration der optischen Wellenleiter aus 6;

13 zeigt eine Draufsicht eines einzelnen optischen Wellenleiters aus 12;

14 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der optischen Wellenleiter aus 6;

15 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines bekannten Polymer-gestützten thermooptischen Schalters;

16 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XVI-XVI aus 15;

17 zeigt eine Perspektivansicht einer Konfiguration eines bekannten Frequenz-stabilisierten Lasers mit externem Resonator, dessen Modenspringen eingedämmt ist;

18A zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XVIIIA-XVIIIA aus 17, und 18B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XVIIIB-XVIIIB aus 17;

19 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines bekannten gekreuzten optischen Wellenleiters;

20 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Konfiguration eines bekannten athermischen angeordneten Wellenleitergitters;

21 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der Nachbarschaft eines Scheibenwellenleiters 303a aus 20;

22 zeigt eine graphische Darstellung der Zusammenhänge zwischen der Länge des durch den Graben entfernten optischen Wellenleiters und dem Beugungsverlust;

23A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem ersten Ausführungsbeispiel, und 23B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIIIB-XXIIIB aus 23A;

24A zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIVA-XXIVA aus 23A, 24B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIVB-XXIVB aus 23A und 24C zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIVC-XXIVC aus 23A;

25A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, und 25B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVB-XXVB aus 25A;

26A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem dritten Ausführungsbeispiel, und 26B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVIB-XXVIB aus 26A;

27A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem vierten Ausführungsbeispiel, und 27B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVIIB-XXVIIB aus 27A;

28A zeigt eine Schnittansicht einer Linie XXVIIIA-XXVIIIA aus 27A, und 28B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVIIIB-XXVIIIB aus 27A;

29A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem fünften Ausführungsbeispiel, und 29B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIXB-XXIXB aus 29A;

30A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem sechsten Ausführungsbeispiel, und 30B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXB-XXXB aus 30A;

31 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Konfiguration einer erfindungsgemäßen optischen Wellenleiterschaltung nach einem siebten Ausführungsbeispiel;

32 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration von optischen Wellenleitern nach einem achten Ausführungsbeispiel;

33 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration von optischen Wellenleitern nach einem neunten Ausführungsbeispiel;

34 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Konfiguration einer erfindungsgemäßen optischen Wellenleiterschaltung nach einem zehnten Ausführungsbeispiel;

35 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem elften Ausführungsbeispiel;

36 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Konfiguration einer erfindungsgemäßen optischen Wellenleiterschaltung nach einem zwölften Ausführungsbeispiel;

37 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem dreizehnten Ausführungsbeispiel;

38 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem vierzehnten Ausführungsbeispiel;

39 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel;

40 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der Nachbarschaft eines Scheibenwellenleiters 413a aus 39;

41A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem sechzehnten Ausführungsbeispiel, und 41B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXXIB-XXXXIB aus 41A;

42 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration von erfindungsgemäßen optischen Wellenleitern nach einem siebzehnten Ausführungsbeispiel;

43 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der Nachbarschaft der angeordneten Wellenleiter aus 42;

44 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem achtzehnten Ausführungsbeispiel;

45A zeigt eine vergrößerte Draufsicht einer Konfiguration eines Bereiches 603 oder 604 aus 44, und 45B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXXVB-XXXXVB aus 45A;

46A zeigt eine vergrößerte Draufsicht einer Konfiguration des Bereiches 603 oder 604 aus 44 nach einem neunzehnten Ausführungsbeispiel, und 46B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXXVIB-XXXXVIB aus 46A;

47A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel, und 47B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXXVIIB-XXXXVIIB aus 47A; und

48 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel.

Die optischen Wellenleiterschaltungen der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.

ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

23A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem ersten Ausführungsbeispiel; 23B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIIIB-XXIIIB aus 23A; 24A zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIVA-XXIVA aus 23A; 24B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIVB-XXIVB aus 23A; und 24C zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIVC-XXIVC aus 23A. Das erste Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Temperaturkompensationsmaterials 5, das einen Graben 4 als erste Verlustkomponente ausfüllt, und durch die Bereitstellung einer Wellenleiterlücke 6 vor dem Graben 4 als zweite Verlustkomponente.

Bei den 23A und 23B und den 24A bis 24C ist eine aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 2 auf einem Siliziumsubstrat 1 ausgebildet. In der Mantelschicht 2 ist ein optischer Wellenleiter 3 mit einem aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Kern ausgebildet, wie es in 24A gezeigt ist.

Zudem ist ein Graben 4 mit einer Breite Wgroovel über dem optischen Wellenleiter 3 durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 2 und des Kerns von dem optischen Wellenleiter 3 gemäß 24C ausgebildet.

Der Graben 4 ist gemäß 24C mit einem Temperaturkompensationsmaterial 5 gefüllt. Insbesondere ist für das Temperaturkompensationsmaterial 5 vorzuziehen, dass dessen Temperaturkoeffizient des Brechungsindex dn'/dT sich im Vorzeichen von dem Temperaturkoeffizienten des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 3 dn/dT unterscheidet, und dass der Absolutwert |dn'/dT| seines Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex ausreichend größer als der Absolutwert |dn/dT| des Temperaturkoeffizienten des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 3 ist. Als Beispiel für ein derartiges Temperaturkompensationsmaterial 5 gibt es Silikon mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex dn'/dT von etwa –40 × (dn/dT).

Der optische Wellenleiter 3 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 6 mit einer Breite Wgap1, die vor dem Graben 4 mit einem Abstand dgap1 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücke 6 ist durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 3 durch die Mantelschicht 2 ohne Hinzufügen eines Herstellungsvorgangs ausgebildet. Die Breite Wgap1 der Wellenleiterlücke 6 kann derart bestimmt sein, dass der Beugungsverlust in der Wellenleiterlücke 6 kleiner als der Beugungsverlust in dem mit dem Temperaturkompensationsmaterial 5 gefüllten Graben 4 wird. Zudem kann der Abstand dgap1 zwischen dem Graben 4 und der Wellenleiterlücke 6 mit einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 6 passierende Lichtwelle den Graben 4 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle an der Wellenleiterlücke 6 vollständig in eine Abstrahlung umschlägt.

Beispielsweise ist es möglich, den Brechungsindexkontrast des optischen Wellenleiters 3 auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Breite Wgroove1 des Grabens 4 auf 130 &mgr;m, die Breite Wgap1 der Wellenleiterlücke 6 auf 20 &mgr;m und den Abstand dgap1 zwischen dem Graben 4 und der Wellenleiterlücke 6 auf 20 &mgr;m einzustellen. Somit passiert das sich durch den optischen Wellenleiter 3 ausbreitende Licht durch die Wellenleiterlücke 6 mit dem Beugungsverlust, schreitet fort durch den mit dem Temperaturkompensationsmaterial 5 gefüllten Graben 4, und breitet sich erneut durch den optischen Wellenleier 3 aus.

Der Graben 4 erzeugt den Beugungsverlust, wenn das sich durch den optischen Wellenleiter 3 ausbreitende Licht durch den Graben 4 passiert. Zur Reduktion des Beugungsverlustes am Graben 4 muss der Abstrahlungswinkel der Lichtwelle am Graben 4 reduziert werden, und zum Reduzieren des Abstrahlungswinkels der Lichtwelle ist ein Erhöhen der Strahlpunktgröße der Lichtwelle wirkungsvoll.

Andererseits strahlt das Lecken der Ausbreitungslichtwelle an der Verlustkomponente wie etwa der Wellenleiterlücke 6 mittelbar nach dem Passieren durch die Wellenleiterlücke 6 nicht vollständig ab, sondern strahlt graduell ab, während es durch die Nachbarschaft des optischen Wellenleiters 3 für einige Zeit fortschreitet. Folglich wird unmittelbar nach dem Passieren durch die Wellenleiterlücke 6 die durch den optischen Wellenleiter 3 sich ausbreitende Lichtwelle mit der durch die Nachbarschaft des optischen Wellenleiters 3 fortschreitenden Lecklichtwelle gemischt, bevor es in vollständige Abstrahlung umschlägt, wodurch ein Zustand hervorgebracht wird, bei dem die Strahlpunktgröße der sich durch den optischen Wellenleiter 3 ausbreitenden Lichtwelle sichtbar vergrößert wird. Zudem leckt der Beugungsverlust an der Wellenleiterlücke 6 sowohl in die horizontale als auch in die vertikale Richtung.

Somit kann die Strahlpunktgröße der in den Graben 4 eingeführten Lichtwelle durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 6 vor dem Graben 4 sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung bedeutend vergrößert werden, was den bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 3 mit der Verlustkomponente einbezogenen überschießenden Verlust reduzieren kann.

Obwohl der überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 241 mit dem Graben 242 aus 7 8,9 dB beträgt, liegt beispielsweise der gesamte überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 1 mit dem Graben 4 und der Wellenleiterlücke 6 gemäß den 23A und 23B bei 7,7 dB, was bedeutet, dass der überschießende Verlust im Vergleich zu der Konfiguration nach 7 um 1,2 dB reduziert werden kann.

ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

25A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration des erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem zweiten Ausführungsbeispiel; und 25B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXVB-XXVB aus 25A.

Das zweite Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Temperaturkompensationsmaterials 15, das einen Graben 14 als erste Verlustkomponente füllt, und durch Bereitstellen von Wellenleiterlücken 16a und 16b vor und nach dem Graben 14 als zweite Verlustkomponente.

In den 25A und 25B ist eine aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 12 auf einem Siliziumsubstrat 11 ausgebildet. In der Mantelschicht 12 ist ein optischer Wellenleiter 13 mit einem aus Quarzbasiertem Glas zusammengesetzten Kern ausgebildet.

Ferner ist ein Graben 14 mit einer Breite Wgroove2 über dem optischen Wellenleiter 13 durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 12 und des Kerns des optischen Wellenleiters 13 ausgebildet.

Der Graben 14 ist ferner mit einem Temperaturkompensationsmaterial 15 mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 13 gefüllt.

Der optische Wellenleiter 13 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 16a mit einer Breite Wgap11 die vor dem Graben 14 mit einem Abstand dgap11 angeordnet ist, und eine Wellenleiterlücke 16b mit einer Breite Wgap12, die nach dem Graben 14 mit einem Abstand dgap12 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücken 16a und 16b sind jeweils durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 13 durch die Mantelschicht 12 ohne Hinzufügen eines Herstellungsvorgangs ausgebildet.

Die Breiten Wgap11 und Wgap12 der Wellenleiterlücken 16a und 16b können derart bestimmt sein, dass der Gesamtbeugungsverlust in den Wellenleiterlücken 16a und 16b kleiner als der Beugungsverlust in dem mit dem Temperaturkompensationsmaterial 15 gefüllten Graben 14 wird. Andererseits kann der Abstand dgap11 zwischen dem Graben 14 und der Wellenleiterlücke 16a in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 16a passierende Lichtwelle den Graben 14 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle an der Wellenleiterlücke 16a vollständig in Abstrahlung umschlägt. Zudem kann der Abstand dgap12 zwischen dem Graben 14 und der Wellenleiterlücke 16b in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch den Graben 14 passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 16a erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Es ist beispielsweise möglich, den Brechungsindexkontrast des optischen Wellenleiters 13 auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Breite Wgroove2 des Grabens 14 auf 130 &mgr;m, die Breite Wgap11 der Wellenleiterlücke 16a auf 20 &mgr;m, den Abstand dgap11 zwischen dem Graben 14 und der Wellenleiterlücke 16a auf 20 &mgr;m, die Breite Wgap12 der Wellenleiterlücke 16b auf 20 &mgr;m, und den Abstand dgap12 zwischen dem Graben 14 und der Wellenleiterlücke 16b auf 20 &mgr;m einzustellen. Für das Temperaturkompensationsmaterial 15 kann Silikon verwendet werden.

Somit passiert das sich durch den optischen Wellenleiter 13 ausbreitende Licht durch die Wellenleiterlücke 16a mit dem Beugungsverlust, schreitet fort durch den mit dem Temperaturkompensationsmaterial 15 gefüllten Graben 14, passiert durch die Wellenleiterlücke 16b, und breitet sich erneut durch den optischen Wellenleiter 13 aus.

Somit kann die Strahlpunktgröße der in den Graben 14 eingeführten Lichtwelle sowohl in die horizontale als auch in die vertikale Richtung durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 16a vor dem Graben 14 sichtbar vergrößert werden, und die Strahlpunktgröße der von dem Graben 14 ausgegebenen Lichtwelle kann sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 16b nach dem Graben 14 gemäß der Zeitumkehrinvarianz der Lichtwelle sichtbar verkleinert werden. Dies ermöglicht eine Reduktion des bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 13 mit den Verlustkomponenten einbezogenen überschießenden Verlusts.

Obwohl der überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 241 mit- dem Graben 242 aus 7 8,9 dB beträgt, liegt beispielsweise der gesamte überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 13 mit dem Graben 14 und den Wellenleiterlücken 16a und 16b gemäß den 25A und 25B bei 6,5 dB, was eine Reduktion des überschießenden Verlustes im Vergleich zu der Konfiguration nach 7 um 2,4 dB bedeutet.

DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

26A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem dritten Ausführungsbeispiel; und 26B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVIB-XXVIB aus 26A. Das dritte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Temperaturkompensationsmaterials 25, das einen Graben 24 als erste Verlustkomponente füllt, und durch die Bereitstellung einer Vielzahl von Wellenleiterlücken 26A bis 26C und 26D bis 26F vor und nach dem Graben 24 als zweite Verlustkomponente.

Gemäß den 26A und 26B ist eine aus Quarzbasiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 22 auf einem Siliziumsubstrat 21 ausgebildet. In der Mantelschicht 22 ist ein optischer Wellenleiter 23 mit einem aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Kern ausgebildet.

Zudem ist der Graben 24 mit einer Breite Wgroove3 Über den optischen Wellenleiter 23 durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 22 und des Kerns von dem optischen Wellenleiter 23 ausgebildet.

Der Graben 24 ist mit einem Temperaturkompensationsmaterial 25 mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 23 gefüllt.

Der optische Wellenleiter 23 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 26a mit einer Breite Wgap21, die vor dem Graben 24 mit einem Abstand dgap21 angeordnet ist. Daneben ist eine Wellenleiterlücke 26b mit einer Breite Wgap22 vor der Wellenleiterlücke 26a mit einem Abstand dgap22 bereitgestellt, und eine Wellenleiterlücke 26c mit einer Breite Wgap23 ist vor der Wellenleiterlücke 26b mit einem Abstand dgap23 bereitgestellt. In ähnlicher Weise ist eine Wellenleiterlücke 26d mit einer Breite Wgap24 nach dem Graben 24 mit einem Abstand dgap24 bereitgestellt, gefolgt von einer Wellenleiterlücke 26e mit einer Breite Wgap25, die nach der Wellenleiterlücke 26d mit einem Abstand dgap25 bereitgestellt ist, und einer Wellenleiterlücke 26f mit einer Breite Wgap26, die nach der Wellenleiterlücke 26e mit einem Abstand dgap26 bereitgestellt ist. Die Wellenleiterlücken 26a bis 26f sind jeweils durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 23 durch die Mantelschicht 22 ohne Hinzufügen eines Herstellungsvorgangs ausgebildet.

Die Breiten Wgap21 – Wgap26 der Wellenleiterlücken 26a bis 26f können derart bestimmt sein, dass der Gesamtbeugungsverlust in den Wellenleiterlücken 26a bis 26f kleiner als der Beugungsverlust in dem mit dem Temperaturkompensationsmaterial 25 gefüllten Graben 24 wird. Zudem verschmälern sich vorzugsweise die Breiten Wgap21 – Wgap26 mit steigendem Abstand von dem Graben 24.

Andererseits kann der Abstand dgap21 zwischen dem Graben 24 und der Wellenleiterlücke 26a in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 26a passierende Lichtwelle den Graben 24 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. Ferner kann der Abstand dgap22 zwischen den Wellenleiterlücken 26a und 26b in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 26b passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 26a erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. In ähnlicher Weise kann der Abstand dgap23 zwischen den Wellenleiterlücken 26b und 26c in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 26c passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 26b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Weiterhin kann der Abstand dgap24 zwischen dem Graben 24 und der Wellenleiterlücke 26d in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch den Graben 24 passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 26d erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. Zudem kann der Abstand dgap25 zwischen den Wellenleiterlücken 26d und 26e in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 26d passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 26e erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. In ähnlicher Weise kann der Abstand dgap26 zwischen den Wellenleiterlücken 26e und 26f in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 26e passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 26f erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Es ist beispielsweise möglich, den Brechungsindexkontrast des optischen Wellenleiters 23 auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Breite Wgroove3 des Grabens 24 auf 130 &mgr;m, die Breite Wgap21 der Wellenleiterlücke 26a auf 20 &mgr;m, den Abstand dgap21 zwischen dem Graben 24 und der Wellenleiterlücke 26a auf 20 &mgr;m, die Breite Wgap22 der Wellenleiterlücke 26b auf 10 &mgr;m, den Abstand dgap22 zwischen den Wellenleiterlücken 26a und 26b auf 20 &mgr;m, die Breite Wgap23 der Wellenleiterlücke 26c auf 5 &mgr;m, den Abstand dgap23 zwischen den Wellenleiterlücken 26b und 26d auf 20 &mgr;m, die Breite Wgap24 der Wellenleiterlücke 26d auf 20 &mgr;m, den Abstand dgap24 zwischen dem Graben 24 und der Wellenleiterlücke 26d auf 20 &mgr;m, die Breite Wgap25 der Wellenleiterlücke 26e auf 10 &mgr;m, den Abstand dgap25 zwischen den Wellenleiterlücken 26d und 26e auf 20 &mgr;m, die Breite Wgap26 der Wellenleiterlücke 26f auf 5 &mgr;m und den Abstand dgap26 zwischen den Wellenleiterlücken 26e und 26f auf 20 &mgr;m einzustellen. Für das Temperaturkompensationsmaterial 25 kann Silikon verwendet werden.

Das sich durch den optischen Wellenleiter 23 ausbreitende Licht passiert die Wellenleiterlücken 26a bis 26c mit dem Beugungsverlust, schreitet durch den mit dem Temperaturkompensationsmaterial 25 gefüllten Graben 24 fort, passiert die Wellenleiterlücken 26d bis 26f, und breitet sich erneut durch den optischen Wellenleiter 23 aus.

Somit kann das Vergrößerungsausmaß der Strahlpunktgröße der in den Graben 24 eingeführten Lichtwelle durch Bereitstellen der Vielzahl an Wellenleiterlücken 26a bis 26c vor dem Graben 24 sichtbar erhöht werden, und die vergrößerte Strahlpunktgröße der Lichtwellenausgabe des Grabens 24 kann durch Bereitstellen der Vielzahl an Wellenleiterlücken 26d bis 26f nach dem Graben 24 effektiv reduziert werden. Dies ermöglicht eine weitere Reduktion des bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 23 mit den Verlustkomponenten einbezogenen überschießenden Verlustes.

Obwohl der überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 241 mit dem Graben 242 nach 7 8,9 dB beträgt, liegt beispielsweise der gesamte überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 23 mit dem Graben 24 und der Vielzahl an Wellenleiterlücken 26a bis 26f gemäß den 26A und 26B bei 5,6 dB, was eine Reduktion des überschießenden Verlustes im Vergleich zu der Konfiguration nach 7 um 3,6 dB bedeutet.

VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

27A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem vierten Ausführungsbeispiel; 27B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVIIB-XXVIIB aus 27A; 28A zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVIIIA-XXVIIIA aus 27A; und 28B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVIIIB-XXVIIIB aus 27A. Das vierte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Temperaturkompensationsmaterials 35, das einen Graben 34 als erste Verlustkomponente füllt, durch die Bereitstellung von Wellenleiterlücken 36a und 36b vor und nach dem Graben 34 als zweite Verlustkomponente, und durch Erhöhen der Breite des optischen Wellenleiters 33, der durch den Graben 34 und die Wellenleiterlücken 36a und 36b geteilt ist.

Gemäß den 27A und 27B und den 28A und 28B ist eine aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 32 auf einem Siliziumsubstrat 31ausgebildet. In der Mantelschicht 32 ist ein optischer Wellenleiter 33 mit einem aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Kern ausgebildet. Der optische Wellenleiter 33 beinhaltet einen breiten Abschnitt 33c und schmale Abschnitte 33a und 33e. Der breite Abschnitt 33c ist mit den schmalen Abschnitten 33a und 33e über verjüngte Abschnitte 33b und 33d nahtlos verbunden.

Zudem ist der Graben 34 mit einer Breite Wgroove4 über den breiten Abschnitt 33c des optischen Wellenleiters 33 durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 32 und des Kerns von dem optischen Wellenleiter 33 ausgebildet.

Der Graben 34 ist mit einem Temperaturkompensationsmaterial 35 mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 33 gefüllt.

Der breite Abschnitt 33c des optischen Wellenleiters 33 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 36a mit einer Breite Wgap31, die vor dem Graben 34 mit einem Abstand dgap31 angeordnet ist, und eine Wellenleiterlücke 36b mit einer Breite Wgap32, die nach dem Graben 34 mit einem Abstand dgap32 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücken 36a und 36b sind jeweils durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 33 durch die Mantelschicht 32 ausgebildet, ohne einen Herstellungsvorgang hinzuzufügen.

Die Breiten Wgap31 Und Wgap32 der Wellenleiterlücken 36a und 36b können derart bestimmt sein, dass der Gesamtbeugungsverlust in den Wellenleiterlücken 36a und 36b kleiner als der Beugungsverlust in dem mit dem Temperaturkompensationsmaterial 35 gefüllten Graben 34 wird. Andererseits kann der Abstand dgap32 zwischen dem Graben 34 und der Wellenleiterlücke 36a in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 36a passierende Lichtwelle den Graben 34 passieren kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. Weiterhin kann der Abstand dgap32 zwischen dem Graben 34 und der Wellenleiterlücke 36b in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch den Graben 34 passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 36b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Der Brechungsindexkontrast des optischen Wellenleiters 33 kann beispielsweise auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke der schmalen Abschnitte 33a und 33e auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Kernbreite × Kerndicke des breiten Abschnitts 33c auf 9,0 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Breite Wgroove4 des Grabens 34 auf 130 &mgr;m, die Breite Wgap31 der Wellenleiterlücke 36a auf 20 &mgr;m, der Abstand dgap31 zwischen dem Graben 34 und der Wellenleiterlücke 36a auf 20 &mgr;m, die Breite Wgap32 der Wellenleiterlücke 36b auf 20 &mgr;m, und der Abstand dgap32 zwischen dem Graben 34 und der Wellenleiterlücke 36b auf 20 &mgr;m eingestellt werden. Für das Temperaturkompensationsmaterial 35 kann Silikon verwendet werden.

Das sich durch den optischen Wellenleiter 33 ausbreitende Licht passiert die Wellenleiterlücke 36a mit dem Beugungsverlust, nachdem seine Strahlpunktgröße aufgeweitet ist, wenn es von dem schmalen Abschnitt 33a in den breiten Abschnitt 33c eingegeben wird. Dann schreitet das Licht durch den mit dem Temperaturkompensationsmaterial 35 gefüllten Graben 34 fort, und breitet sich durch den optischen Wellenleiter 33 mit verschmälerter Strahlpunktgröße aus, wenn es von dem breiten Abschnitt 33c in den schmalen Abschnitt 33a eingegeben wird.

Somit kann die aufgeweitete Strahlpunktgröße der in den Graben 234 eingegebenen Lichtwelle sowohl in die horizontale als auch in die vertikale Richtung durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 36a vor dem Graben 34 weiter sichtbar vergrößert werden, und die vergrößerte Strahlpunktgröße der von dem Graben 34 ausgegebenen Lichtwelle kann sowohl in die horizontale als auch in die vertikale Richtung durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 36b nach dem Graben 34 sichtbar reduziert werden, was den bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 13 mit den Verlustkomponenten einbezogenen überschießenden Verlust weiter reduzieren kann.

Obwohl der überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 241 mit dem Graben 242 gemäß 7 8,9 dB beträgt, liegt der gesamte überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 33 mit dem breiten Abschnitt 33c zusätzlich zu dem Graben 34 und den Wellenleiterlücken 36a und 36b nach den 27A und 27B beispielsweise bei 5,0 dB, was eine Reduktion des überschießenden Verlustes im Vergleich zu der Konfiguration nach 7 um 3,9 dB bedeutet.

FÜNFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

29A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines optischen Wellenleiters von einem fünften Ausführungsbeispiel; und 29B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIXB-XXIXB aus 29A. Das fünfte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung von Temperaturkompensationsmaterialien 45a bis 45d, die eine Vielzahl von Gräben 44a bis 44d als erste Verlustkomponente füllen, und durch die Bereitstellung von Wellenleiterlücken 46a und 46b vor und nach den Gräben 44a bis 44d als zweite Verlustkomponente.

Gemäß den 29A und 29B ist eine aus Quarzbasiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 42 auf einem Siliziumsubstrat 41 ausgebildet. In der Mantelschicht 42 ist ein optischer Wellenleiter 43 mit einem aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Kern ausgebildet.

Zudem ist die Vielzahl an Gräben 44a bis 44d mit den Breiten Wgroove41 bis Wgroove44 über den optischen Wellenleiter 43 mit dazwischen angeordneten Abständen dgroove41 bis dgroove43 zwischen den Gräben durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 42 und des Kerns von dem optischen Wellenleiter 43 ausgebildet.

Ferner sind die Gräben 44a bis 44d mit Temperaturkompensationsmaterialien 45a bis 45d mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 43 gefüllt.

Der optische Wellenleier 43 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 46a mit einer Breite Wgap41, die vor dem Graben 44a mit einem Abstand dgap41 angeordnet ist, und eine Wellenleiterlücke 46b mit einer Breite Wgap42, die nach dem Graben 44d mit einem Abstand dgap42 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücken 46a und 46b sind jeweils durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 43 durch die Mantelschicht 42 ausgebildet, ohne einen Herstellungsvorgang hinzuzufügen.

Die Breiten Wgap41 Und Wgap42 der Wellenleiterlücken 46a und 46b können derart bestimmt sein, dass der Gesamtbeugungsverlust in den Wellenleiterlücken 46a und 46b kleiner als der Gesamtbeugungsverlust von den mit den Temperaturkompensationsmaterialien 45a bis 45d gefüllten Gräben 44a bis 44d wird. Zudem kann der Abstand dgap41 zwischen dem Graben 44a und der Wellenleiterlücke 46a in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 46a passierende Lichtwelle den Graben 44a erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. Weiterhin kann der Abstand dgap42 zwischen dem Graben 44d und der Wellenleiterlücke 46b in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch den Graben 44d passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 46b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Es ist beispielsweise möglich, den Brechungsindexkontrast des optischen Wellenleiters 43 auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Breiten Wgroove41-Wgroove44 der Gräben 44a bis 44d jeweils auf 40 &mgr;m, die Abstände dgroove41 – dgroove43 zwischen den Gräben 44a bis 44d auf jeweils 20 &mgr;m, die Breite Wgap41 der Wellenleiterlücke 46a auf 20 &mgr;m, den Abstand dgap41 zwischen dem Graben 44a und der Wellenleiterlücke 46a auf 20 &mgr;m, die Breite Wgap42 der Wellenleiterlücke 46b auf 20 &mgr;m, und den Abstand dgap42 zwischen dem Graben 44a und der Wellenleiterlücke 46b auf 20 &mgr;m einzustellen. Für die Temperaturkompensationsmaterialien 45a bis 45d kann Silikon verwendet werden.

Das sich durch den optischen Wellenleiter 43 ausbreitende Licht passiert die Wellenleiterlücke 46a mit dem Beugungsverlust, schreitet fort durch die mit den Temperaturkompensationsmaterialien 45a bis 45d gefüllten Gräben 44a bis 44d, passiert die Wellenleiterlücke 46b, und breitet sich erneut durch den optischen Wellenleiter 43 aus.

Somit kann die Strahlpunktgröße der in die Gräben 44a bis 44d eingeführten Lichtwelle sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung sichtbar vergrößert werden, und die Strahlpunktgröße der von den Gräben 44a bis 44d ausgegebenen Lichtwelle kann sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung sichtbar reduziert werden. Dies ermöglicht eine weitere Reduktion des bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 43 mit den Verlustkomponenten einbezogenen überschießenden Verlustes.

Obwohl der überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 261 mit den Gräben 262a bis 262n nach 13 4,6 dB beträgt, liegt beispielsweise der gesamte überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 43 mit den Gräben 44a bis 44d und den Wellenleiterlücken 46a und 46b nach den 29A und 29B bei 3,4 dB, was eine Reduktion des überschießenden Verlustes im Vergleich zu der Konfiguration nach 13 um 1,2 dB bedeutet.

SECHSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

30A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines optischen. Wellenleiters nach einem sechsten Ausführungsbeispiel; und 30B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXB-XXXB nach 30A. Das sechste Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung von Temperaturkompensationsmaterialien 55a bis 55d, die eine Vielzahl von Gräben 54a bis 54d als erster Verlustkomponente füllen, durch Bereitstellen von Wellenleiterlücken 56a und 56b vor und nach den Gräben 54a bis 54d als zweite Verlustkomponente, und durch Erhöhen der Breite des optischen Wellenleiters 53, der durch die Gräben 54a bis 54d und die Wellenleiterlücken 56a und 56b unterteilt ist.

Gemäß den 30A und 30B ist eine aus Quarzbasiertem Glas zusammengesetzte Mantelschicht 52 auf einem Siliziumsubstrat 51 ausgebildet. In der Mantelschicht 52 ist ein optischer Wellenleiter 53 mit einem aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Kern ausgebildet. Der optische Wellenleiter 53 beinhaltet einen breiten Abschnitt 53c und schmale Abschnitte 53a und 53e. Der breite Abschnitt 53c ist mit den schmalen Abschnitten 53a und 53e über verjüngte Abschnitte 53b und 53d nahtlos verbunden.

Zudem ist die Vielzahl von Gräben 54a bis 54d mit den Breiten Wgroove51 bis Wgroove54 Über den breiten Abschnitt 53c des optischen Wellenleiters 53 mit dazwischen angeordneten Abständen dgroove51 bis dgroove53 zwischen den Gräben durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 52 und des Kerns von dem optischen Wellenleiter 53 ausgebildet.

Weiterhin sind die Gräben 54a bis 54d mit Temperaturkompensationsmaterialien 55a bis 55d mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als dem Temperaturkoeffizienten des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 53 gefüllt.

Der breite Abschnitt 53c des optischen Wellenleiters 53 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 56a mit einer Breite Wgap51, die vor dem Graben 54a mit einem Abstand dgap51 angeordnet ist, und eine Wellenleiterlücke 56b mit einer Breite Wgap52, die nach dem Graben 54d mit einem Abstand dgap52 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücken 56a und 56b sind jeweils durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 53 durch die Mantelschicht 52 ausgebildet, ohne einen Herstellungsvorgang hinzuzufügen.

Die Breiten Wgap51 und Wgap52 der Wellenleiterlücken 56a und 56b können derart bestimmt sein, dass der Gesamtbeugungsverlust in den Wellenleiterlücken 56a und 56b kleiner als der Gesamtbeugungsverlust in den mit den Temperaturkompensationsmaterialien 55a bis 55d gefüllten Gräben 54a bis 54d wird. Zudem kann der Abstand dgap51 zwischen dem Graben 54a und der Wellenleiterlücke 56a in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 56a passierende Lichtwelle den Graben 54a erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. Weiterhin kann der Abstand dgap52 zwischen dem Graben 54d und der Wellenleiterlücke 56b in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch den Graben 54d passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 56b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Es ist beispielsweise möglich, den Brechungsindexkontrast des optischen Wellenleiters 53 auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke der schmalen Abschnitte 53a und 53e auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Kernbreite × Kerndicke des breiten Abschnitts 53c auf 9,0 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Breiten Wgroove51 bis Wgroove54 der Gräben 54a bis 54d jeweils auf 25 &mgr;m, die Abstände dgroove51 bis dgroove53 zwischen den Gräben 54a bis 54d jeweils auf 20 &mgr;m, die Breite Wgap51 der Wellenleiterlücke 56a auf 15 &mgr;m, den Abstand dgap51zwischen dem Graben 54a und der Wellenleiterlücke 56a auf 15 &mgr;m, die Breite Wgap52 der Wellenleiterlücke 56b auf 15 &mgr;m, und den Abstand dgap52 zwischen dem Graben 54d und der Wellenleiterlücke 56b auf 15 &mgr;m einzustellen. Für die Temperaturkompensationsmaterialien 55a bis 55d kann Silikon verwendet werden.

Das sich durch den optischen Wellenleiter 53 ausbreitende Licht passiert die Wellenleiterlücke 56a mit dem Beugungsverlust, nachdem seine Strahlpunktgröße aufgeweitet wurde, wenn sie von dem schmalen Abschnitt 53a in den breiten Abschnitt 53c eingegeben wird. Dann schreitet das Licht durch die mit den Temperaturkompensationsmaterialien 55a bis 55d gefüllten Gräben 54a bis 54d fort, passiert die Wellenleiterlücke 56b, und breitet sich durch den optischen Wellenleiter 53 mit verschmälerter Strahlpunktgröße aus, wenn es von dem breiten Abschnitt 53c in den schmalen Abschnitt 53a eingegeben wird.

Somit kann die aufgeweitete Strahlpunktgröße der in die Gräben 54a bis 54d eingegebenen Lichtwelle sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 56a vor den Gräben 54a bis 54d weiter sichtbar vergrößert werden, und die vergrößerte Strahlpunktgröße der von den Gräben 54a bis 54d ausgegebenen Lichtwelle kann sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 56b nach den Gräben 54a bis 54d sichtbar reduziert werden. Somit wird es möglich, den bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 53 mit den Verlustkomponenten einbezogenen überschießenden Verlust weiter zu reduzieren.

Obwohl der überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 261 mit den Gräben 262a bis 262n gemäß 13 4,6 dB beträgt, liegt der gesamte überschießende Verlust des optischen Wellenleiters 43 mit dem breiten Abschnitt 53c zusätzlich zu den Gräben 54a bis 54d und den Wellenleiterlücken 56a und 56b gemäß den 30A und 30B beispielsweise bei 2,1 dB, was eine Reduktion des überschießenden Verlustes im Vergleich zu der Konfiguration nach 13 um 2,5 dB bedeutet.

SIEBTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

31 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Konfiguration einer erfindungsgemäßen optischen Wellenleiterschaltung nach einem siebten Ausführungsbeispiel. Das siebte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch ein Temperaturkompensationsmaterial, das einen Graben 70 als der ersten Verlustkomponente füllt, und einen charakteristischen Kompensationsbereich 69, der vor und nach dem Graben 70 bereitgestellte Wellenleiterlücken 71a und 71b als zweite Verlustkomponente beinhaltet, die in ein angeordnetes Wellenleitergitter eingebaut sind.

Nach 31 sind angeordnete Wellenleiter 64 mit aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Mäntel und Kernen auf einem Siliziumsubstrat 61 ausgebildet. Bei den angeordneten Wellenleitern 64 ist jeder Wellenleiter nach außen um ein festes Ausmaß &Dgr;L verlängert.

Die angeordneten Wellenleiter 64 beinhalten den charakteristischen Kompensationsbereich 69 zum Athermisieren der Übertragungswellenlänge. Der charakteristische Kompensationsbereich 69 beinhaltet den Graben 70, der über den angeordneten Wellenleiter 64durch Entfernen eines Teils der Mäntel und Kerne der angeordneten Wellenleiter 64 ausgebildet ist. Der in den angeordneten Wellenleitern 64 bereitgestellte Graben 70 kann derart ausgebildet sein, dass seine Breite durch ein Ausmaß &Dgr;L' proportional zu dem festen Ausmaß &Dgr;L graduell erhöht wird, welches die zunehmende Länge der angeordneten Wellenleiter 64 ist.

Der Graben 70 ist mit einem Temperaturkompensationsmaterial mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex der angeordneten Wellenleiter 64 gefüllt.

Der charakteristische Kompensationsbereich 69 beinhaltet ferner eine Wellenleiterlücke 71a mit einer vorbestimmten Breite, die vor dem Graben 70 mit einem spezifizierten Abstand bereitgestellt ist, und eine Wellenleiterlücke 71b mit einer vorbestimmten Breite, die nach dem Graben 70 mit einem spezifizierten Abstand bereitgestellt ist. Die Wellenleiterlücken 71a und 71b können durch Ersetzen eines Teils der Kerne der angeordneten Wellenleiter 64 durch den Mantel ausgebildet sein, ohne einen Herstellungsvorgang hinzuzufügen.

Ferner sind Scheibenwellenleiter 63a und 63b mit beiden Enden der angeordneten Wellenleiter 64 verbunden. Die Eingangsseite der Scheibenwellenleiter 63a ist mit einem Eingangswellenleiter 62a verbunden, und die Ausgangsseite der Scheibenwellenleiter 63b ist mit Ausgangswellenleitern 62b verbunden.

Der Eingangswellenleiter 62a ist mit einer optischen Faser 65a über einen optischen Faserverbinder 66a verbunden, und die optische Faser 65a ist mit einem optischen Faserverbindungsanschluss 67a verbunden. Andererseits sind die Ausgangswellenleiter 62b mit optischen Fasern 65b über einen optischen Faserverbinder 66b verbunden, und die optischen Fasern 65b sind mit optischen Faserverbindungsanschlüssen 67b verbunden. Die Hauptbestandteile sind in einem Schaltungsgehäuse 68 aufgenommen.

Somit passiert das sich durch die angeordneten Wellenleiter 64 ausbreitende Licht durch die Wellenleiterlücke 71a unter Einbeziehung des Beugungsverlustes, schreitet durch den mit dem Temperaturkompensationsmaterial gefüllten Graben 70 fort, passiert die Wellenleiterlücke 71b, und breitet sich erneut durch die angeordneten Wellenleiter 64 aus.

Folglich kann die Strahlpunktgröße der in den Graben 70 eingeführten Lichtwelle sichtbar vergrößert werden, und die Strahlpunktgröße der von dem Graben 70 ausgegebenen Lichtwelle kann sichtbar reduziert werden. Somit kann der bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch die angeordneten Wellenleiter 64 einbezogene überschießende Verlust unter Athermisieren der Übertragungswellenlänge des angeordneten Wellenleitergitters reduziert werden.

ACHTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die Draufsicht einer Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem achten Ausführungsbeispiel ist dieselbe, wie die nach dem siebten Ausführungsbeispiel gemäß 31.

32 zeigt eine vergrößerte Draufsicht des charakteristischen Kompensationsbereichs nach 31 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel. Das achte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch Temperaturkompensationsmaterialien 83a bis 83n, die eine Vielzahl von Gräben 82a bis 82n als erster Verlustkomponente ausfüllen, und einen charakteristischen Kompensationsbereich, der vor und nach den Gräben 82a bis 82n bereitgestellte Wellenleiterlücken 84a und 84b als der zweiten Verlustkomponente beinhaltet, welche in einem angeordneten Wellenleitergitter eingebaut sind.

Gemäß 32 ist die Vielzahl von Gräben 82a bis 82n über angeordneten Wellenleitern 81 in regelmäßigen Abständen dgroove6 bereitgestellt. Die Gräben 82a bis 82n sind durch Entfernen eines Teils der Mäntel und der Kerne der angeordneten Wellenleiter 81 ausgebildet.

Die Gräben 82a bis 82n über den angeordneten Wellenleitern 81 sind jeweils derart ausgebildet, dass ihre Breite von Wmin1 auf W1 + Wmin1 monoton ansteigt. Zudem erhöht sich in Übereinstimmung mit der Länge der angeordneten Wellenleiter 81, von denen jede um das feste Ausmaß &Dgr;L zunimmt, die Breite der Gräben 82a bis 82n um ein Ausmaß &Dgr;L'/n proportional zu dem festen Ausmaß &Dgr;L.

Die Gräben 82a bis 82n sind mit Temperaturkompensationsmaterialien 83a bis 83n mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als dem Temperaturkoeffizienten des effektiven Brechungsindex der angeordneten Wellenleiter 81 gefüllt.

Die angeordneten Wellenleiter 81 beinhalten eine Wellenleiterlücke 84a mit einer Breite Wgap61 die vor dem Graben 82 mit einem Abstand dgap61 angeordnet ist, und eine Wellenleiterlücke 84b mit einer Breite Wgap62, die nach dem Graben 82n mit einem Abstand dgap62 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücken 84a und 84b sind jeweils durch Ersetzen eines Teils der Kerne der angeordneten Wellenleiter 81 durch den Mantel ausgebildet, ohne einen Herstellungsvorgang hinzuzufügen.

Die Breiten Wgap61 und Wgap62 der Wellenleiterlücken 84a und 84b können derart bestimmt sein, dass der Gesamtbeugungsverlust in den Wellenleiterlücken 84a und 84b kleiner als der Gesamtbeugungsverlust in den mit den Temperaturkompensationsmaterialien 83a bis 83n gefüllten Gräben 82a bis 82n wird. Zudem kann der Abstand dgap61 zwischen dem Graben 82a und der Wellenleiterlücke 84a auf einen derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 84a passierende Lichtwelle den Graben 82a erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. In ähnlicher Weise kann der Abstand dgap62 zwischen dem Graben 82n und der Wellenleiterlücke 84b auf einen derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch den Graben 82n passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 84b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Es ist beispielsweise möglich, die Anzahl Nawg der angeordneten Wellenleiter 81 auf 130, die Längendifferenz &Dgr;L zwischen benachbarten angeordneten Wellenleitern 81 auf 60 &mgr;m, den Brechungsindexkontrast der angeordneten Wellenleiter 81 auf 1,5%, und die Kernbreite × Kerndicke auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m einzustellen. Der Entwurf kann ein angeordnetes Wellenleitergitter mit einem Wellenlängenkanalabstand von 0,8 nm und einer Anzahl an Kanälen von 16 implementieren. Dabei beträgt die Längendifferenz &Dgr;L' zwischen den benachbarten angeordneten Wellenleitern 81, die durch alle Gräben 82a bis 82n entfernt ist, 1,25 &mgr;m.

Weiterhin ist es möglich, die Anzahl der Gräben auf 8, und den Abstand dgroove6 zwischen den benachbarten Gräben 82a bis 82n auf 20 &mgr;m einzustellen. Dabei liegt die Längendifferenz &Dgr;L'/n zwischen den benachbarten angeordneten Wellenleitern 81 durch einen der Gräben 82a bis 82n bei 1,25/8 = 0,16 &mgr;m, und die Differenz W1 zwischen der maximalen Grabenbreite und der minimalen Grabenbreite von jedem der Gräben 82a bis 82n liegt bei W1 = &Dgr;L'/n × (Nawg – 1) = 20,2 &mgr;m. Die Gräben 82a bis 82n können durch Fotolithographie und reaktives Ionenätzen ausgebildet sein. In Anbetracht der Wiederholbarkeit des Ätzvorgangs kann die minimale Grabenbreite auf Wmin1 = 5 &mgr;m bestimmt sein.

Es ist möglich, die Breite Wgap61 der Wellenleiterlücke 84a auf 20 &mgr;m, den Abstand dgap61 zwischen dem Graben 82a und der Wellenleiterlücke 84a auf 20 &mgr;m, die Breite Wgap62 der Wellenleiterlücke 86b auf 20 &mgr;m, und den Abstand dgap62 zwischen dem Graben 82n und der Wellenleiterlücke 86b auf 20 &mgr;m einzustellen. Für die Temperaturkompensationsmaterialien 83a bis 83n kann Silikon verwendet werden.

Obwohl dabei der überschießende Verlust der angeordneten Wellenleiter 251 mit den in 12 gezeigten Gräben 252a bis 252n 2,6 dB beträgt, liegt der gesamte überschießende Verlust der angeordneten Wellenleiter 81 mit den Gräben 82a bis 82n und den Wellenleiterlücken 84a und 84b gemäß 32 bei 1,8 dB, was eine Reduktion des überschießenden Verlustes im Vergleich zu der Konfiguration nach 12 um 0,8 dB bedeutet.

NEUNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die Draufsicht der Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem neunten Ausführungsbeispiel ist dieselbe, wie die gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel nach 31.

33 zeigt eine vergrößerte Draufsicht des charakteristischen Kompensationsbereichs nach 31 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel.

Das neunte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch Temperaturkompensationsmaterialien 93a bis 93n, die eine Vielzahl von Gräben 92a bis 92n als erste Verlustkomponente füllen, durch Bereitstellen von Wellenleiterlücken 94a und 94b vor und nach den Gräben 92a bis 92n als zweite Verlustkomponente, und durch Einbau eines charakteristischen Kompensationsbereiches in das angeordnete Wellenleitergitter, bei dem die Breite der durch die Gräben 92a bis 92n und die Wellenleiterlücken 94a und 94b unterteilten optischen Wellenleiter 91 erhöht ist.

Gemäß 33 beinhalten die angeordneten Wellenleiter 91 einen breiten Abschnitt 91c und schmale Abschnitte 91a und 91e. Der breite Abschnitt 91c ist mit den schmalen Abschnitten 91a und 91e über verjüngte Abschnitte 91b und 91d nahtlos verbunden. Zudem ist eine Vielzahl von Gräben 92a bis 92n über den breiten Abschnitt 91c der angeordneten Wellenleiter 91 mit dazwischen angeordneten Abständen dgroove7 durch Entfernen eines Teils der Mäntel und Kerne von den angeordneten Wellenleitern 91 ausgebildet.

Die Gräben 92a bis 92n über den angeordneten Wellenleitern 91 sind jeweils derart ausgebildet, dass ihre Breite von Wmin2 bis W2 + Wmin2 monoton ansteigt.

Zudem erhöht sich in Übereinstimmung mit der Länge der angeordneten Wellenleiter 91, von denen jede Schritt für Schritt um das feste Ausmaß &Dgr;L ansteigt, die Breite der Gräben 92a bis 92n um das Ausmaß &Dgr;L'/n proportional zu dem festen Ausmaß &Dgr;L.

Die Gräben 92a bis 92n sind mit den Temperaturkompensationsmaterialien 93a bis 93n mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex der angeordneten Wellenleiter 92 gefüllt.

Der breite Abschnitt 91c der angeordneten Wellenleiter 91 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 94a mit einer Breite Wgap71, die vor dem Graben 92a mit einem Abstand dgap71 angeordnet ist, und eine Wellenleiterlücke 94b mit einer Breite Wgap72, die nach dem Graben 72n mit einem Abstand dgap72 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücke 94a und 94b können durch Ersetzen eines Teils der Kerne der angeordneten Wellenleiter 91 durch den Mantel ohne Hinzufügen eines Herstellungsvorgangs ausgebildet werden. Die Breite Wgap71 Und Wgap72 der Wellenleiterlücken 94a und 94b können ferner derart bestimmt sein, dass der Gesamtbeugungsverlust bei den Wellenleiterlücken 94a und 94b kleiner als der Gesamtbeugungsverlust bei den mit den Temperaturkompensationsmaterialien 93a bis 93n gefüllten Gräben 92a bis 92n wird.

Andererseits kann der Abstand dgap71 zwischen dem Graben 92a und der Wellenleiterlücke 94a in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 94a passierende Lichtwelle den Graben 92a erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. In ähnlicher Weise kann der Abstand dgap72 zwischen dem Graben 92n und der Wellenleiterlücke 94b in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch den Graben 92n passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 94b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Es ist beispielsweise möglich, die Anzahl Nawg der angeordneten Wellenleiter 91 auf 130, die Längendifferenz &Dgr;L zwischen benachbarten angeordneten Wellenleitern 91 auf 60 &mgr;m, den Brechungsindexkontrast der angeordneten Wellenleiter 91 auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke der schmalen Abschnitte 91a und 91e auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Kernbreite × Kerndicke des breiten Abschnitts 91c auf 9,0 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Anzahl der Gräben auf 8, den Abstand dgroove7 zwischen den benachbarten Gräben 92a bis 92n auf 20 &mgr;m, die minimale Grabenbreite der Gräben 92a bis 92n auf Wmin2 = 5 &mgr;m, die Breite Wgap71 der Wellenleiterlücke 94a auf 20 &mgr;m, den Abstand dgap71 zwischen dem Graben 92a und der Wellenleiterlücke 94a auf 15 &mgr;m, die Breite Wgap72 der Wellenleiterlücke 94b auf 20 &mgr;m, und den Abstand dgap72 zwischen dem Graben 92n und der Wellenleiterlücke 94b auf 15 &mgr;m einzustellen. Für die Temperaturkompensationsmaterialien 93a bis 93n kann Silikon verwendet werden.

Obwohl der überschießende Verlust der angeordneten Wellenleiter 251 mit den in 12 gezeigten Gräben 252a bis 252n 2,6 dB beträgt, liegt der gesamte überschießende Verlust der angeordneten Wellenleiter 91 mit dem breiten Abschnitt 91c zusätzlich zu den Gräben 92a bis 92n und den Wellenleiterlücken 94a und 94b gemäß 33 hierbei bei 1,0 dB, was eine Reduktion bei dem überschießenden Verlust im Vergleich zu der Konfiguration nach 12 um 1,6 dB bedeutet.

ZEHNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

34 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Konfiguration einer erfindungsgemäßen optischen Wellenleiterschaltung nach einem zehnten Ausführungsbeispiel. Das zehnte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch ein Temperaturkompensationsmaterial, das einen Graben 110 als erste Verlustkomponente füllt, sowie einen charakteristischen Kompensationsbereich 109, der vor und nach dem Graben 110 bereitgestellte Wellenleiterlücken 111a und 111b als zweite Verlustkomponente aufweist, die in einen thermooptischen Schalter eingebaut sind.

Nach 34 sind Armwellenleiter 104a und 104b mit aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Mäntel und Kernen auf einem Siliziumsubstrat 101 ausgebildet.

Der Armwellenleiter 104a weist einen charakteristischen Kompensationsbereich 109 zum Reduzieren der elektrischen Energieaufnahme des thermooptischen Schalters auf. Der charakteristische Kompensationsbereich 109 beinhaltet einen Graben 110 über dem Armwellenleiter 104a. Der Graben 110 kann durch Entfernen eines Teils des Mantels und des Kerns von dem Armwellenleiter 104a ausgebildet sein.

Der Graben 110 ist mit einem Temperaturkompensationsmaterial mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als dem Temperaturkoeffizienten des effektiven Brechungsindex des Armwellenleiters 104a gefüllt.

Der charakteristische Kompensationsbereich 109 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 111a mit einer vorbestimmten Breite, die vor dem Graben 110 mit einem spezifischen Abstand bereitgestellt ist, sowie eine Wellenleiterlücke 111b mit einer vorbestimmten Breite, die nach dem Graben 110 mit einem spezifischen Abstand bereitgestellt ist. Die Wellenleiterlücken 111a und 111b können durch Ersetzen eines Teils des Kern: des Armwellenleiters 104a durch den Mantel ohne Hinzufügen eines Herstellungsvorgangs ausgebildet sein.

Ferner sind Richtungskoppler 103 und 105 mit beiden Enden der Armwellenleiter 104a und 104b verbunden. Die Eingangsseite des Richtungskopplers 103 ist mit Eingangswellenleitern 102a und 102b verbunden, und die Ausgangsseite der Richtungskoppler 105 ist mit Ausgangswellenleitern 106a und 106b verbunden.

Ferner ist ein Dünnschichtheizelement 107 parallel zu dem Armwellenleiter 104a ausgebildet und mit Leitern 108a und 108b verbunden.

Das durch den Armwellenleiter 104a wandernde Licht passiert die Wellenleiterlücke 111a unter Einbeziehung des Beugungsverlustes, breitet. sich durch den mit dem Temperaturkompensationsmaterial gefüllten Graben 110 aus, passiert die Wellenleiterlücke 111b, und breitet sich erneut durch den Armwellenleiter 104a aus. Folglich kann die Strahlpunktgröße der in den Graben 110 eingeführten Lichtwelle sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung sichtbar vergrößert werden, und die Strahlpunktgröße der von dem Graben 110 ausgegebenen Lichtwelle kann sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung reduziert werden. Somit kann der bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den Armwellenleiter 104a einbezogene überschießende Verlust unter Verringerung der elektrischen Energieaufnahme des thermooptischen Schalters reduziert werden.

ELFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die Draufsicht der Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem elften Ausführungsbeispiel ist dieselbe wie die von dem zehnten Ausführungsbeispiel nach 34.

35 zeigt eine vergrößerte Draufsicht von dem charakteristischen Kompensationsbereich aus 31 gemäß dem elften Ausführungsbeispiel.

Das elfte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung von Temperaturkompensationsmaterialien 123a bis 123n, die eine Vielzahl von Gräben 122a bis 122n als erste Verlustkomponente füllen, durch Bereitstellen von Wellenleiterlücken 124a und 124b vor und nach den Gräben 122a bis 122n als zweite Verlustkomponente, und durch Einbauen eines charakteristischen Kompensationsbereiches in den thermooptischen Schalter, wo die Breite eines durch die Gräben 122a bis 122n und die Wellenleiterlücken 124a und 124b unterteilten Armwellenleiters 121 erhöht ist.

Gemäß 35 beinhaltet der Armwellenleiter 121 einen breiten Abschnitt 121c und schmale Abschnitte 121a und 121e. Der breite Abschnitt 121c ist mit den schmalen Abschnitten 121a und 121e über verjüngte Abschnitte 121b und 121d nahtlos verbunden. Zudem ist eine Vielzahl von Gräben 121a bis 121n mit einer Breite W3 über dem breiten Abschnitt 121c des Armwellenleiters 121 in regelmäßigen Abständen dgroove8 durch Entfernen eines Teils des Mantels und des Kerns von dem Armwellenleiter 121 ausgebildet.

Die Gräben 122a bis 122n sind mit Temperaturkompensationsmaterialien 123a bis 123n mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex des Armwellenleiters 121 gefüllt.

Der breite Abschnitt 121c des Armwellenleiters 121 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 124a mit einer Breite Wgap81, die vor dem Graben 122a in einem Abstand dgap81 angeordnet ist, und einer Wellenleiterlücke 124b mit einer Breite Wgap82, die nach dem Graben 122n in einem Abstand dgap82 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücken 124a und 124b können durch Ersetzen eines Teils des Kerns des Armwellenleiters 121 durch den Mantel ausgebildet sein, ohne einen Herstellungsvorgang hinzuzufügen.

Die Breiten Wgap81 und Wgap82 der Wellenleiterlücken 124a und 124b können derart bestimmt sein, dass der Gesamtbeugungsverlust in den Wellenleiterlücken 124a und 124b kleiner als der Gesamtbeugungsverlust in den mit den Temperaturkompensationsmaterialien 123a bis 123n gefüllten Gräben 122a bis 122n wird. Andererseits kann der Abstand dgap81 zwischen dem Graben 122a und der Wellenleiterlücke 124a in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 124a passierende Lichtwelle den Graben 122a erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. In ähnlicher Weise kann der Abstand dgap82 zwischen dem Graben 122n und der Wellenleiterlücke 124b in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch den Graben 122n passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 124b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Es ist beispielsweise möglich, die Anzahl von Gräben auf 12, die Breite W3 der Gräben 122a bis 122n auf 25 &mgr;m, den Abstand dgroove8 zwischen den benachbarten Gräben 122a bis 122n auf 20 &mgr;m, und die durch die Gräben 122a bis 122n entfernte Gesamtlänge des Armwellenleiters 121 auf 300 &mgr;m einzustellen. Die Gräben 122a bis 122n können durch Fotolithographie und reaktives Ionenätzen ausgebildet sein.

Zudem ist es möglich, den Brechungsindexkontrast des Armwellenleiters 121 auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke der schmalen Abschnitte 121a und 121e auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Kernbreite × Kerndicke des breiten Abschnitts 121c auf 9,0 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Breite Wgap81 der Wellenleiterlücke 124a auf 20 &mgr;m, den Abstand dgap81 zwischen dem Graben 122a und der Wellenleiterlücke 124a auf 15 &mgr;m, die Breite Wgap82 der Wellenleiterlücke 124b auf 20 &mgr;m, und den Abstand dgap82 zwischen dem Graben 122n und der Wellenleiterlücke 124b auf 15 &mgr;m einzustellen. Für die Temperaturkompensationsmaterialien 123a bis 123n kann Silikon verwendet werden.

Obwohl der überschießende Verlust des in 13 gezeigten optischen Wellenleiters 261 mit den Gräben 262a bis 262n 3,1 dB beträgt, liegt hierbei der gesamte überschießende Verlust des in 35 gezeigten Armwellenleiters mit dem breiten Abschnitt 121c zusätzlich zu den Gräben 122a bis 122n und den Wellenleiterlücken 124a und 124b bei 2,1 dB, was eine Reduktion des überschießenden Verlustes im Vergleich zu der Konfiguration nach 13 um 1,0 dB bedeutet.

ZWÖLFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

36 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Konfiguration einer erfindungsgemäßen optischen Wellenleiterschaltung nach einem zwölften Ausführungsbeispiel. Das zwölfte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch ein Temperaturkompensationsmaterial, das einen Graben 137 als erste Verlustkomponente füllt, sowie einen charakteristischen Kompensationsbereich 136, der vor und nach dem Graben 137 bereitgestellte Wellenleiterlücken 138a und 138b als zweite Verlustkomponente aufweist, welche in einen Frequenzstabilisierten Laser mit externem Resonator eingebaut sind.

Nach 36 ist ein optischer Wellenleiter 133 mit einem aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetzten Mantel und Kern auf einem Siliziumsubstrat 131 ausgebildet. Der optische Wellenleiter 133 beinhaltet ein UV-geschriebenes Gitter 134.

Der optische Wellenleiter 133 ist mit dem charakteristischen Kompensationsbereich 136 zum Hemmen des Modenspringens aufgrund von Temperaturveränderungen ausgerüstet. Der charakteristische Kompensationsbereich 136 beinhaltet den Graben 137 über dem optischen Wellenleiter 133. Der Graben 137 kann durch Entfernen eines Teils des Mantels und des Kerns von dem optischen Wellenleiter 133 ausgebildet sein.

Der Graben 137 ist mit einem Temperaturkompensationsmaterial mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 133 gefüllt.

Der charakteristische Kompensationsbereich 136 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 138a mit einer vorbestimmten Breite, die vor dem Graben 137 in einem spezifischen Abstand bereitgestellt ist, sowie eine Wellenleiterlücke 138b mit einer vorbestimmten Breite, die nach dem Graben 137 in einem spezifischen Abstand bereitgestellt ist. Die Wellenleiterlücken 138a und 138b können durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 133 durch den Mantel ohne Hinzufügen eines Herstellungsvorgangs ausgebildet sein.

Zudem ist eine Siliziumterrasse 135 auf dem Siliziumsubstrat 131 durch Entfernen der Mantelschicht ausgebildet. Die Siliziumterrasse 135 ist mit einem Halbleiterlaser 132 ausgerüstet.

Das sich durch den optischen Wellenleiter 133 ausbreitende Licht passiert die Wellenleiterlücke 138a unter Einbeziehung des Beugungsverlustes, breitet sich durch den mit dem Temperaturkompensationsmaterial gefüllten Graben 137 aus, passiert die Wellenleiterlücke 138b, und breitet sich erneut durch den optischen Wellenleiter 133 aus.

Folglich kann die Strahlpunktgröße der in den Graben 137 eingeführten Lichtwelle sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung sichtbar vergrößert werden, und die vergrößerte Strahlpunktgröße der aus dem Graben 137 ausgegebenen Lichtwelle kann sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung sichtbar reduziert werden. Somit kann der bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 133 einbezogene überschießende Verlust unter Hemmung des Modenspringens des Frequenzstabilisierten Lasers mit externem Resonator aufgrund einer Temperaturänderung reduziert werden.

DREIZEHNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die Draufsicht der Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem dreizehnten Ausführungsbeispiel ist dieselbe wie die gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel nach 36.

37 zeigt eine vergrößerte Draufsicht des charakteristischen Kompensationsbereichs aus 36 gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel.

Das dreizehnte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung von Temperaturkompensationsmaterialien 143a bis 143n, die eine Vielzahl von Gräben 142a bis 142n als erste Verlustkomponente füllen, durch die Bereitstellung von Wellenleiterlücken 144a und 144b vor und nach den Gräben 142a bis 142n als zweite Verlustkomponente, und durch Einbauen eines charakteristischen Kompensationsbereichs in den Frequenz-stabilisierten Laser mit externem Resonator, wobei die Breite eines durch die Gräben 142a bis 142n und die Wellenleiterlücken 144a und 144b unterteilten optischen Wellenleiters 141 erhöht ist.

Gemäß 37 beinhaltet der optische Wellenleiter 141 einen breiten Abschnitt 141c und schmale Abschnitte 141a und 141e. Der breite Abschnitt 141c ist mit den schmalen Abschnitten 141a und 141e über verjüngte Abschnitte 141b und 141d nahtlos verbunden. Zudem ist die Vielzahl von Gräben 142a bis 142n mit einer Breite W4 über dem breiten Abschnitt 141c des optischen Wellenleiters 141 in regelmäßigen Abständen dgroove9 durch Entfernen eines Teils des Mantels und des Kerns von dem optischen Wellenleiter 141 ausgebildet.

Die Gräben 142a bis 142n sind mit Temperaturkompensationsmaterialien 143a bis 143n mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 141 gefüllt.

Der breite Abschnitt 141c des optischen Wellenleiters 141 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 144a mit einer Breite Wgap91, die vor dem Graben 142a in einem Abstand dgap91 angeordnet ist, und eine Wellenleiterlücke 144b mit einer Breite Wgap92, die nach dem Graben 142n in einem Abstand dgap92 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücken 144a und 144b können durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 141 durch den Mantel ohne Hinzufügen eines Herstellungsvorgangs ausgebildet sein.

Die Breiten Wgap91 Und Wgap92 der Wellenleiterlücken 144a und 144b können derart bestimmt sein, dass der Gesamtbeugungsverlust in den Wellenleiterlücken 144a und 144b kleiner als der gesamte Beugungsverlust in den mit den Temperaturkompensationsmaterialien 143a bis 143n gefüllten Gräben 142a bis 142n wird. Andererseits kann der Abstand dgap91 zwischen dem Graben 142a und der Wellenleiterlücke 144a in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 144a passierende Lichtwelle den Graben 142a erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. In ähnlicher Weise kann der Abstand dgap92 zwischen dem Graben 142n und der Wellenleiterlücke 144b in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch den Graben 142n passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 144b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Es ist beispielsweise möglich, die Anzahl der Gräben auf 12, die Breite W4 der Gräben 142a bis 142n auf 25 &mgr;m, den Abstand dgroove9 zwischen den benachbarten Gräben 142a bis 142n auf 20 &mgr;m, und die durch die Gräben 142a bis 142n entfernte Gesamtlänge des optischen Wellenleiters 141 auf 300 &mgr;m einzustellen. Die Gräben 142a bis 142n können durch Fotolithographie und reaktives Ionenätzen ausgebildet sein.

Ferner ist es möglich, den Brechungsindexkontrast des optischen Wellenleiters 141 auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke der schmalen Abschnitte 141a und 141e auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Kernbreite × Kerndicke des breiten Abschnitts 141c auf 9,0 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Breite Wgap91 der Wellenleiterlücke 144a auf 20 &mgr;m, den Abstand dgap91 zwischen dem Graben 142a und der Wellenleiterlücke 144a auf 15 &mgr;m, die Breite Wgap92 der Wellenleiterlücke 144b auf 20 &mgr;m und den Abstand dgap92 zwischen dem Graben 142n und der Wellenleiterlücke 144b auf 15 &mgr;m einzustellen. Für die Temperaturkompensationsmaterialien 143a bis 143n kann Silikon verwendet werden.

Obwohl der überschießende Verlust des in 13 gezeigten optischen Wellenleiters 261 mit den Gräben 262a bis 262n 3,5 dB beträgt, liegt der gesamte überschießende Verlust des in 37 gezeigten optischen Wellenleiters 141 mit dem breiten Abschnitt 141c zusätzlich zu den Gräben 142a bis 142n und den Wellenleiterlücken 144a und 144b bei 2,1 dB, was eine Reduktion des überschießenden Verlustes im Vergleich zu der Konfiguration nach 13 um 1,0 dB bedeutet.

VIERZEHNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

38 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration einer erfindungsgemäßen optischen Wellenleiterschaltung nach einem vierzehnten Ausführungsbeispiel. Das vierzehnte Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass Scheinwellenleiter einen optischen Wellenleiter vor und nach der Kreuzung von optischen Wellenleitern überschneiden.

Gemäß 38 sind optische Wellenleiter 151 und 152 mit aus Quarz-basiertem Glas zusammengesetztem Mantel und Kern derart angeordnet, dass sie einander überschneiden. Der Überschneidungswinkel a zwischen den optischen Wellenleitern 151 und 152 kann in Abhängigkeit von dem Entwurf der gesamten ebenen Lichtwellenschaltung bestimmt sein. Zudem sind die Scheinwellenleiter 153 und 154 vor und nach der Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und 152 derart angeordnet, dass sie den optischen Wellenleiter 151 kreuzen.

Die Breite der Scheinwellenleiter 153 und 154 kann derart bestimmt sein, dass der Gesamtbeugungsverlust an den Überschneidungen der Scheinwellenleiter 153 und 154 mit dem optischen Wellenleiter 151 kleiner als der Beugungsverlust an der Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und 152 wird. Zudem kann der Abstand d1 zwischen der Kreuzung der optischen Wellenleiter 151 und 152 und der Kreuzung des optischen Wellenleiters 151 und dem Scheinwellenleiter 153 in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Überschneidung des optischen Wellenleiters 151 mit dem Scheinwellenleiter 153 passierende Lichtwelle die Kreuzung der optischen Wellenleiter 151 und 152 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt. In ähnlicher Weise kann der Abstand d2 zwischen der Kreuzung der optischen Wellenleiter 151 und 152 und der Kreuzung der optischen Wellenleiter 151 mit dem Scheinwellenleiter 154 in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und 152 passierende Lichtwelle die Überschneidung des optischen Wellenleiters 151 mit dem Scheinwellenleiter 154 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Es ist beispielsweise möglich, den Überschneidungswinkel a zwischen den optischen Wellenleitern 151 und 152 auf 15°, den Brechungsindexkontrast der optischen Wellenleiter 151 und 152 und der Scheinwellenleiter 153 und 154 auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke der optischen Wellenleiter 151 und 152 auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, die Kernbreite × Kerndicke der Scheinwellenleiter 153 und 154 auf 1,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, den Abstand d1 zwischen der Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und 152 und der Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und des Scheinwellenleiters 153 auf 25 &mgr;m, und den Abstand d2 zwischen der Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und 152 und der Überschneidung des optischen Wellenleiters 151 und des Scheinwellenleiters 154 auf 25 &mgr;m einzustellen.

Das durch den optischen Wellenleiter 151 wandernde Licht passiert die Kreuzung des optischen Wellenleiters 151 mit dem Scheinwellenleiter 153 unter Einbeziehung des Beugungsverlustes, passiert die Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und 152, passiert die Überschneidung des optischen Wellenleiters 151 mit dem Scheinwellenleiter 154, und breitet sich erneut durch den optischen Wellenleiter 151 aus.

Somit kann die Strahlpunktgröße der in die Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und 152 eingeführten Lichtwelle durch Bereitstellen des Scheinwellenleiters 153 vor der Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und 152 sichtbar vergrößert werden, und die vergrößerte Strahlpunktgröße der aus der Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und 152 ausgegebenen Lichtwelle kann durch Bereitstellen des Scheinwellenleiters 153 nach der Überschneidung der optischen Wellenleiter 151 und 152 sichtbar reduziert werden. Folglich kann der bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 151 mit den Überschneidungen einbezogene überschießende Verlust weiter reduziert werden.

Obwohl der überschießende Verlust an der Kreuzung der optischen Wellenleiter 201 und 202 nach 19 0,034 dB beträgt, liegt beispielsweise der gesamte überschießende Verlust an den Überschneidungen des optischen Wellenleiters 151 inklusive der Überschneidungen mit den Scheinwellenleitern 153 und 154 gemäß 38 bei 0,032 dB, was eine Reduktion des überschießenden Verlustes im Vergleich zu der Konfiguration nach 19 um 0,011 dB bedeutet.

FÜNFZEHNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

39 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel, und 40 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der Nachbarschaft eines Scheibenwellenleiters 413a aus 39. Das fünfzehnte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch Temperaturkompensationsmaterialien 419a bis 419n, die eine Vielzahl von Gräben 418a bis 418n als erster Verlustkomponente füllen, und einen charakteristischen Kompensationsbereich, der Wellenleiterlücken 420a und 420b vor und nach den Gräben 418a bis 418n als zweite Verlustkomponente beinhaltet, die in ein angeordnetes Wellenleitergitter eingebaut sind.

Gemäß 39 sind angeordnete Wellenleiter 413, Scheibenwellenleiter 413a und 413b und Eingangs- und Ausgangswellenleiter 414a und 414b, jeweils mit Mäntel und Kernen aus Quarzglas, auf einem Siliziumsubstrat 411 ausgebildet. Bei den angeordneten Wellenleitern 412 ist jeder Wellenleiter nach Außen um ein festes Ausmaß &Dgr;L verlängert.

Der Eingangswellenleiter 414a ist mit einer optischen Faser 416a über einen optischen Faserverbinder 415a verbunden, und die optische Faser 416a ist mit einem optischen Faserverbindungsanschluss 417a verbunden. Andererseits sind die Ausgangswellenleiter 414b mit optischen Fasern 416b über einen optischen Faserverbinder 415b verbunden, und die optischen Fasern 416b sind mit optischen Faserverbindungsanschlüssen 417b verbunden. Die Hauptbestandteile sind in einem Schaltungsgehäuse 422 aufgenommen.

Der Scheibenwellenleiter 413a beinhaltet einen charakteristischen Kompensationsbereich 421 zum Athermisieren der Übertragungswellenlänge. Der charakteristische Kompensationsbereich 421 beinhaltet eine Vielzahl von Gräben 418a bis 418n über dem Scheibenwellenleiter 413a, die mit dazwischen angeordneten spezifischen Abständen ausgebildet sind. Die Gräben 418a bis 418n können durch Entfernen eines Teils des Mantels und des Kerns von dem Scheibenwellenleiter 413a ausgebildet sein.

Die Breiten der Gräben 418a bis 418n über den Scheibenwellenleiter 413a sind wie folgt spezifiziert. Für eine den Eingangswellenleiter 414a mit einem (i + 1)-ten Wellenleiter der angeordneten Wellenleiter 412 sei angenommen, dass er jeden der Gräben 418a bis 418n mit einer Breite L'/n überquert, wie es in 40 dargestellt ist. Dabei sind die Breiten der Gräben bezüglich der den Eingangswellenleiter 414a mit dem i-ten Wellenleiter der angeordneten Wellenleiter 412 verbindenden Linie derart bestimmt, dass die Länge des jeden der Gräben 418a bis 418n durchquerenden Liniensegmentes (L'/n + &Dgr;L'/n) wird, wobei &Dgr;L' ein Wert proportional zu dem festen Ausmaß &Dgr;L ist.

Die Gräben 418a bis 418n sind mit Temperaturkompensationsmaterialien 419a bis 419n mit einem Temperaturkoeffizienten des Brechungsindex mit anderem Vorzeichen als der Temperaturkoeffizient des effektiven Brechungsindex der angeordneten Wellenleiter 412 gefüllt.

Zudem sind in dem optischen Scheibenwellenleiter 413a Wellenleiterlücken 420a und 420b mit einer Breite Wgap vor dem Graben 418a beziehungsweise nach dem Graben 418n unter Einbeziehung eines Abstands dgap ausgebildet, wobei die Breite Wgap und der Abstand dgap auf der Linie definiert sind, die den Eingangswellenleiter 414a mit dem i-ten Wellenleiter ab dem äußersten der angeordneten Wellenleiter 412 verbindet, wenn die Linie diese Gräben und Wellenleiterlücken gemäß der Darstellung nach 40 durchquert. Die Wellenleiterlücken 420a und 420b können durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Scheibenwellenleiters 413a mit dem Mantel ausgebildet sein, ohne einen zusätzlichen Herstellungsvorgang hinzuzufügen.

Die Breite Wgap der Wellenleiterlücken 420a und 420b kann derart bestimmt sein, dass der Beugungsverlust in der Wellenleiterlücke 420a oder 420b kleiner als der Gesamtbeugungsverlust in den mit den Temperaturkompensationsmaterialien 419a bis 419n gefüllten Gräben 418a bis 418n wird. Zudem kann der Abstand dgap zwischen der Wellenleiterlücke 420a und dem Graben 418a und zwischen der Wellenleiterlücke 420b und dem Graben 418n in einem derartigen Abstand bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 420a passierende Lichtwelle den Graben 418a erreicht, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt, und dass die durch den Graben 418n passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 420b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Die Strahlpunktgröße der in die Gräben 418a bis 418n eingeführten Lichtwelle kann im vertikalen Bereich durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 420a vor den Gräben 418a bis 418n sichtbar vergrößert werden. In ähnlicher Weise kann die Strahlpunktgröße der von den Gräben 418a bis 418n ausgegebenen Lichtwelle in vertikaler Richtung durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 420b nach den Gräben 418a bis 418n sichtbar reduziert werden. Somit kann der bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Scheibenwellenleiter 413a mit den Verlustkomponenten einbezogene überschießende Verlust reduziert werden.

Es ist beispielsweise möglich, die Anzahl Nawg der angeordneten Wellenleiter 412 auf 130, die Längendifferenz &Dgr;L zwischen den benachbarten angeordneten Wellenleitern 412 auf 60 &mgr;m, den Brechungsindexkontrast der angeordneten Wellenleiter 412 auf 1,5%, die Kernbreite × Kerndicke auf 4,5 &mgr;m × 4,5 &mgr;m, den Brechungsindexkontrast des optischen Scheibenwellenleiters 403a auf 1,5%, und seine Kerndicke auf 4,5 &mgr;m einzustellen. Der Entwurf kann das angeordnete Wellenleitergitter implementieren, dessen Wellenlängenkanalabstand 0,8 nm ist, und dessen Anzahl an Kanälen bei 16 liegt. Bei dem optischen Scheibenwellenleiter 403a ist hierbei die Längendifferenz &Dgr;L' 1,25 &mgr;m, die durch die Gräben 418a bis 418n auf den den Eingangswellenleiter 414a mit den benachbarten angeordneten Wellenleitern 412 verbindenden Linien entfernt ist.

Die Anzahl der Gräben liegt bei acht. Hierbei ist die durch jeden der Gräben 418a bis 418n auf den Linien, die den Eingangswellenleiter 414a mit den benachbarten angeordneten Wellenleitern 412 verbinden, entfernte Längendifferenz &Dgr;L'/n bei dem optischen Scheibenwellenleiter 403a 1,25/8 = 0,16 &mgr;m.

Zudem ist die Breite Wgap der Wellenleiterlücken 420a und 420b auf der den Eingangswellenleiter 414a mit dem i-ten Wellenleiter ab dem äußersten der angeordneten Wellenleiter 412 auf 0,15 × &Dgr;L' × (Nawq + 1 – i) &mgr;m spezifiziert. Andererseits ist der Abstand dgap zwischen dem Graben 418a und der Lücke 420a oder zwischen dem Graben 418n und der Lücke 420b auf der Linie auf 20 &mgr;m spezifiziert. Für die Temperaturkompensationsmaterialien 419a bis 419n kann Silikon verwendet werden.

Obwohl der überschießende Verlust des optischen Scheibenwellenleiters 303a mit dem Graben 305 nach den

20 und 21 1,6 dB beträgt, wenn der Graben 305 durch acht geteilt ist, liegt der gesamte überschießende Verlust des in den 39 und 40 gezeigten optischen Scheibenwellenleiters 413a mit den Gräben 418a bis 418n und den Wellenleiterlücken 420a und 420b bei 1,1 dB, was eine Reduktion des überschießenden Verlustes im Vergleich zur bekannten Konfiguration um 0,5 dB bedeutet.

SECHZEHNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

41A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem sechzehnten Ausführungsbeispiel; und 41B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XLIB-XLIB aus 41A. Das sechzehnte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines in einen Graben 504 eingefügten Wellenlängenpassfilters 507, und ein den Graben 504 füllendes Haftmittel 505 zum Fixieren des Wellenlängenpassfilters 507 als der ersten Verlustkomponente, durch die Bereitstellung von Wellenleiterlücken 506a und 506b vor und nach dem Graben 504 als zweite Verlustkomponente, und durch Erhöhen der Breite des durch den Graben 504 und die Wellenleiterlücken 506a und 506b geteilten optischen Wellenleiters 503, wodurch der optische Wellenleiter mit einer Filterfunktion zum Übertragen einer spezifischen Wellenlänge versehen ist.

Gemäß den 41A und 41B ist eine aus Quarzglas zusammengesetzte Mantelschicht 502 auf einem Siliziumsubstrat 501 ausgebildet. In der Mantelschicht 502 ist ein optischer Wellenleiter 503 mit einem aus Quarzglas zusammengesetzten Kern ausgebildet. Der optische Wellenleiter 503 beinhaltet einen breiten Abschnitt 503c und schmale Abschnitte 503a und 503e. Der breite Abschnitt 503c ist mit den schmalen Abschnitten 503a und 503b über verjüngte Abschnitte 503b und 503d nahtlos verbunden.

Ferner ist der Graben 504 mit einer Breite Wgroove über dem breiten Abschnitt 503c des optischen Wellenleiters 503 durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 502 und des Kerns des optischen Wellenleiters 503 durch eine Ätz- oder Rohchipschneideverarbeitung ausgebildet.

Der Graben 504 umfasst den in ihn eingefügten Wellenlängenpassfilter 507 und ist mit dem Haftmittel 505 zum Fixieren des Wellenlängenpassfilters 507 gefüllt. Das Wellenlängenpassfilter 507 ist ein Filter zum ausschließlichen Übertragen von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge und besteht aus einem dielektrischen Vielschichtfilter.

Der breite Abschnitt 503c des optischen Wellenleiters 503 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 506a mit einer Breite Wgap101, die vor dem Graben 504 in einem Abstand dgap101 angeordnet ist, und eine Wellenleiterlücke 506b mit einer Breite Wgap102 die nach dem Graben 504 mit dem Abstand dgap102 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücken 506a und 506b können durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 503 mit der Mantelschicht 502 ausgebildet werden, ohne einen zusätzlichen Herstellungsvorgang hinzuzufügen.

Die Breiten Wgap101 und Wgap102 der Wellenleiterlücken 506a und 506b können derart bestimmt sein, dass der Beugungsverlust in der Wellenleiterlücke 506a oder 506b kleiner als der Beugungsverlust in dem Graben 504 wird, der das Wellenlängenpassfilter 507 beinhaltet, und mit dem Haftmittel 505 gefüllt ist. Andererseits können die Abstände dgap101 und dgap102 zwischen der Wellenleiterlücke 506a und dem Graben 504 und zwischen der Wellenleiterlücke 506b und dem Graben 504 in derartigen Abständen bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 506a passierende Lichtwelle den Graben 504 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt, und die durch den Graben 504 passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 506b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Dabei passiert das sich durch den optischen Wellenleiter 503 ausbreitende Licht die Wellenleiterlücke 506a unter Einbeziehung des Beugungsverlustes, nachdem seine Strahlpunktgröße in horizontaler Richtung vergrößert ist, wenn es von dem schmalen Abschnitt 503a in den breiten Abschnitt 503c eingegeben wird. Dann schreitet das Licht durch den Graben 504 und die Wellenleiterlücke 506b unter Einbeziehung des Beugungsverlustes fort, wandert durch den optischen Wellenleiter 503 unter Reduktion seiner Strahlpunktgröße in horizontaler Richtung, wenn es von dem breiten Abschnitt 503c in den schmalen Abschnitt 503e eingegeben wird.

Somit kann die Strahlpunktgröße der in den Graben 504 eingeführten Lichtwelle durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 506a vor dem Graben 504 (insbesondere in vertikaler Richtung) sichtbar vergrößert werden. In ähnlicher Weise kann die vergrößerte Strahlpunktgröße der von dem Graben 504 ausgegebenen Lichtwelle durch Bereitstellen der Wellenleiterlücke 506b nach dem Graben 504 (insbesondere in vertikaler Richtung) sichtbar reduziert werden. Somit wird der überschießende Verlust weiter reduziert, der während der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 503 mit der Verlustkomponente stattfindet, das heißt im Graben 504, in den das Wellenlängenpassfilter 507 eingefügt ist.

SIEBZEHNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

42 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem siebzehnten Ausführungsbeispiel; und 43 zeigt eine vergrößerte Draufsicht der Nachbarschaft der angeordneten Wellenleiter aus 42. Das siebzehnte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines in Gräben 560 eingebetteten Halbwellenlängenplättchens 563 und ein den Graben zum Fixieren des Halbwellenlängenplättchens 563 füllenden Haftmittels 561 als der ersten Verlustkomponente, sowie durch die Bereitstellung eines charakteristischen Kompensationsbereichs mit Wellenleiterlücken 562a und 562b vor und nach den Gräben 560 als der zweiten Verlustkomponente, die in das angeordnete Wellenleitergitter eingefügt sind. Das Halbwellenlängenplättchen 563 dreht die Polarisation der durch die Wellenleiter passierenden Lichtwelle, und der eingebaute charakteristische Kompensationsbereich kann die Polarisationsabhängigkeit der Übertragungseigenschaften des angeordneten Wellenleitergitters kompensieren.

Gemäß 42 sind angeordnete Wellenleiter 552, Scheibenwellenleiter 553a und 553b und Eingangs- und Ausgangswellenleiter 554a und 554b, die alle Mäntel und Kerne aus Quarzglas aufweisen, auf einem Siliziumsubstrat 551 ausgebildet. Bei den angeordneten Wellenleitern 552 ist jeder Wellenleiter nach außen um ein festes Ausmaß &Dgr;L verlängert.

Der Eingangswellenleiter 554a ist mit einer optischen Faser 556a über einen optischen Faserverbinder 555a verbunden, und die optische Faser 556a ist mit einem optischen Faserverbindungsanschluss 557a verbunden. Andererseits sind die Ausgangswellenleiter 554b mit optischen Fasern 556b über einen optischen Faserverbinder 555b verbunden, und die optischen Fasern 556b sind mit optischen Faserverbindungsanschlüssen 557b verbunden. Diese Bestandteile sind in einem Schaltungsgehäuse 559 aufgenommen.

Die angeordneten Wellenleiter 552 beinhalten einen charakteristischen Kompensationsbereich 558, um sie polarisationsunabhängig auszubilden. Bei dem charakteristischen Kompensationsbereich 558 weisen die angeordneten Wellenleiter 552 einen breiten Abschnitt 552c und schmale Abschnitte 552a und 552e auf, und der breite Abschnitt 552c ist mit den schmalen Abschnitten 552a und 552e über die verjüngten Abschnitte 552b und 552d nahtlos verbunden. Zudem ist eine Vielzahl an Gräben 560 über die angeordneten Wellenleiter 552 durch Entfernen eines Teils der Mäntel und Kerne von den angeordneten Wellenleitern 552 durch eine Rohchipsägeverarbeitung ausgebildet, wie es in 43 gezeigt ist.

Diese Gräben 560 beinhalten ein in sie eingefügtes Halbwellenlängenplättchen 563 und sind mit einem Haftmittel 561 zum Fixieren des Halbwellenlängenplättchens 563 gefüllt. Das Halbwellenlängenplättchen 563 ist aus einem polymerischen Material zusammengesetzt.

Der breite Abschnitt 552c der angeordneten Wellenleiter 552 beinhaltet eine Wellenleiterlücke 562a mit einer Breite Wgap111, die vor den Gräben 560 in einem Abstand dgap111 angeordnet ist, sowie eine Wellenleiterlücke 562b mit einer Breite Wgap112 die nach den Gräben 560 mit dem Abstand dgap112 angeordnet ist. Die Wellenleiterlücken 562a und 562b können durch Ersetzen eines Teils der Kerne der angeordneten Wellenleiter 552 mit der Mantelschicht ohne Hinzufügen eines zusätzlichen Herstellungsvorgangs ausgebildet sein.

Die Breiten Wgap111 und Wgap112 der Wellenleiterlücken 562a und 562b können derart bestimmt sein, dass der Beugungsverlust in der Wellenleiterlücke 562a oder 562b kleiner als der Beugungsverlust in den Gräben 560 wird, das Halbwellenlängenplättchen 563 beinhalten und mit dem Haftmittel 561 gefüllt sind. Andererseits können die Abstände dgap111 und dgap112 zwischen der Wellenleiterlücke 562a und den Gräben 560 in derartigen Abständen bestimmt sein, dass die durch die Wellenleiterlücke 562a passierende Lichtwelle die Gräben 560 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt, und die durch die Gräben 560 passierende Lichtwelle die Wellenleiterlücke 562b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Dabei passiert das sich durch die angeordneten Wellenleiter 552 ausbreitende Licht die Wellenleiterlücke 562a unter Einbeziehung des Beugungsverlustes, nachdem seine Strahlpunktgröße in horizontaler Richtung vergrößert ist, wenn es von dem schmalen Abschnitt 552a in den breiten Abschnitt 552c eingeführt wird. Dann schreitet das Licht durch die Gräben 560 und die Wellenleiterlücke 562b unter Einbeziehung des Beugungsverlustes fort, und wandert durch die angeordneten Wellenleiter 552 unter Reduktion seiner Strahlpunktgröße in horizontaler Richtung, wenn es von dem breiten Abschnitt 552c in den schmalen Abschnitt 552e eingeführt wird.

Somit kann die Strahlpunktgröße der in die Gräben 560 eingeführten Lichtwelle weiter sichtbar vergrößert werden, insbesondere in vertikaler Richtung, indem die Wellenleiterlücke 562a vor den Gräben 560 bereitgestellt wird. In ähnlicher Weise kann die vergrößerte Strahlpunktgröße der aus den Gräben 560 ausgegebenen Lichtwelle sichtbar reduziert werden, insbesondere in vertikaler Richtung, indem die Wellenleiterlücke 562b nach den Gräben 560 bereitgestellt wird. Somit wird der überschießende Verlust weiter reduziert, der während der Ausbreitung der Lichtwelle durch die angeordneten Wellenleiter 552 mit der Verlustkomponente stattfindet, das heißt die Gräben 560, in die das Halbwellenlängenplättchen 563 eingefügt ist.

ACHTZEHNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

44 zeigt eine Draufsicht einer schematischen Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem achtzehnten Ausführungsbeispiel; 45A zeigt eine vergrößerte Draufsicht eines Bereichs 603 oder 604 aus 44; und 45B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XLVB-XLVB aus 45A. Das achtzehnte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung der Überschneidung eines optischen Wellenleiters 601 mit einem optischen Wellenleiter 602 als der ersten Verlustkomponente, und durch Bereitstellen eines streifenartigen Kernabschnitts 605 vor und nach der Überschneidung als der zweiten Verlustkomponente.

Gemäß der 44 und den 45A und 45B ist eine aus Quarzglas zusammengesetzte Mantelschicht 607 auf einem Siliziumsubstrat 606 ausgebildet. In der Mantelschicht 607 sind optische Wellenleiter mit Quarzglaskernen ausgebildet. Die optischen Wellenleiter 601 und 602 sind derart angeordnet, dass sie einander überschneiden, und der Überschneidungswinkel a zwischen ihnen ist in Abhängigkeit von dem gesamten Entwurf der ebenen Lichtwellenschaltung spezifiziert.

Der optische Wellenleiter 601 beinhaltet einen streifenartigen Kernabschnitt 605, der in dem Bereich 603 vor der Überschneidung mit dem optischen Wellenleiter 602 unter Anordnung eines Abstands d1 dazwischen platziert ist, sowie einen ähnlichen streifenartigen Kernabschnitt 605, der in dem Bereich 604 nach der Überschneidung mit dem optischen Wellenleiter 602 unter Anordnung eines Abstands d2 dazwischen platziert ist. Diese streifenartigen Kernabschnitte 605 können durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 601 mit der Mantelschicht 607 ohne Hinzufügen eines zusätzlichen Herstellungsvorgangs ausgebildet sein.

Wenn das durch den optischen Wellenleiter 607 sich ausbreitende Licht den streifenartigen Kernabschnitt 605 passiert, tritt der Beugungsverlust auf. Der Grund hierfür ist, dass die Lichteingrenzung auf den Wellenleiter in dem streifenartigen Kernabschnitt 605 geschwächt ist. Zudem kann der Beugungsverlust in dem streifenartigen Kernabschnitt 605 kleiner als der Beugungsverlust an der Überschneidung der optischen Wellenleiter 601 und 602 durch Einstellen der Anzahl und der Breite der Kerne in dem streifenartigen Kernabschnitt 605 ausgebildet sein. Zudem können die Abstände d1 und d2 zwischen den streifenartigen Kernabschnitten 605 und der Überschneidung der optischen Wellenleiter 601 und 602 in derartigen Abständen bestimmt sein, dass die durch den streifenartigen Kernabschnitt 605 passierende Lichtwelle die Überschneidung der optischen Wellenleiter 601 und 602 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt, und die durch die Überschneidung passierende Lichtwelle den streifenartigen Kernabschnitt 605 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Somit kann die Strahlpunktgröße der in die Überschneidung der optischen Wellenleiter 601 und 602 eingeführten Lichtwelle sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung durch Bereitstellen des streifenartigen Kernabschnitts 605 vor der Überschneidung sichtbar vergrößert sein. In ähnlicher Weise kann die vergrößerte Strahlpunktgröße der von der Überschneidung der optischen Wellenleiter 601 und 602 ausgegebenen Lichtwelle sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung durch Bereitstellen des streifenartigen Kernabschnitts 605 nach der Überschneidung sichtbar reduziert sein. Folglich wird der bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 601 mit der Verlustkomponente, nämlich der Überschneidung mit dem optischen Wellenleiter 602, einbezogene überschießende Verlust reduziert.

NEUNZEHNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die Draufsicht der schematischen Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem neunzehnten Ausführungsbeispiel ist dieselbe, wie gemäß dem achtzehnten Ausführungsbeispiel nach 44.

46A zeigt eine vergrößerte Draufsicht des Bereichs 603 oder 604 aus 44 nach dem neunzehnten Ausführungsbeispiel; und 46B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A16-A16 aus 46A. Das neunzehnte Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung der Überschneidung des optischen Wellenleiters 601 mit dem optischen Wellenleiter 602 als der ersten Verlustkomponente, und durch Bereitstellung von verteilten Kernabschnitten 608 vor und nach der Überschneidung als der zweiten Verlustkomponente.

Gemäß 44 und den 46A und 46B ist eine aus Quarzglas zusammengesetzte Mantelschicht 610 auf einem Siliziumsubstrat 609 ausgebildet. In der Mantelschicht 610 sind optische Wellenleiter mit Quarzglaskernen ausgebildet. Die optischen Wellenleiter 601 und 602 sind derart platziert, dass sie einander überschneiden, und der Überschneidungswinkel a zwischen ihnen ist in Abhängigkeit von dem Gesamtentwurf der ebenen Lichtwellenschaltung spezifiziert.

Der optische Wellenleiter 601 beinhaltet einen verteilten Kernabschnitt 608, der im Bereich 603 vor der Überschneidung mit dem optischen Wellenleiter 602 unter Anordnung eines Abstands d1 dazwischen platziert ist, und einen ähnlichen verteilten Kernabschnitt 608, der in dem Bereich 604 nach der Überschneidung mit dem optischen Wellenleiter 602 unter Anordnung eines Abstands d2 dazwischen platziert ist. Diese verteilten Kernabschnitte 608 können durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 601 mit der Mantelschicht 610 ohne Hinzufügen eines zusätzlichen Herstellungsvorgangs ausgebildet sein.

Wenn das sich durch den optischen Wellenleiter 601 ausbreitende Licht den verteilten Kernabschnitt 608 passiert, tritt der Beugungsverlust auf. Der Grund hierfür ist, weil die Lichteinschränkung auf den Wellenleiter an dem verteilten Kernabschnitt 608 geschwächt ist. Zudem kann der Beugungsverlust in dem verteilten Kernabschnitt 608 kleiner als der Beugungsverlust an der Überschneidung der optischen Wellenleiter 601 und 602 durch Einstellen der Größe, Dichte oder Länge der Verteilung der verteilten Kerne in dem verteilten Kernabschnitt 608 kleiner ausgebildet werden. Ferner können die Abstände d1 und d2 zwischen den verteilten Kernabschnitten 608 und der Überschneidung der optischen Wellenleiter 601 und 602 in derartigen Abständen bestimmt sein, dass die durch den verteilten Kernabschnitt 608 passierende Lichtwelle die Überschneidung der optischen Wellenleiter 601 und 602 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt, und die durch die Überschneidung passierende Lichtwelle den verteilten Kernabschnitt 608 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Somit kann die Strahlpunktgröße der in die Überschneidung der optischen Wellenleiter 601 und 602 eingeführten Lichtwelle sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung durch Bereitstellen des verteilten Kernabschnitts 608 vor der Überschneidung sichtbar vergrößert werden. In ähnlicher Weise kann die vergrößerte Strahlpunktgröße der von der Überschneidung der optischen Wellenleiter 601 und 602 ausgegebenen Lichtwelle sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung durch Bereitstellen des verteilten Kernabschnitts 608 nach der Überschneidung sichtbar reduziert werden. Folglich wird der bei der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 601 mit der Verlustkomponente, nämlich der Überschneidung mit dem optischen Wellenleiter 602 einbezogene überschießende Verlust reduziert.

ZWANZIGSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

47A zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines erfindungsgemäßen optischen Wellenleiters nach einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel; und 47B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie XLVIIB-XLVIIB aus 47A. Das zwanzigste Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Temperaturkompensationsmaterials 705, der einen Graben 704 als der ersten Verlustkomponente füllt, durch Bereitstellen von mit demselben Temperaturkompensationsmaterial gefüllten Gräben 706a und 706b vor und nach dem Graben 704 als der zweiten Verlustkomponente, und durch Erhöhen der Breite des durch den Graben 704 und den Gräben 706a und 706b unterteilten optischen Wellenleiters 703.

Gemäß den 47A und 47B ist eine aus Quarzglas zusammengesetzte Mantelschicht 702 auf einem Siliziumsubstrat 701 ausgebildet. In der Mantelschicht 702 ist ein optischer Wellenleiter 703 mit einem aus Quarzglas zusammengesetzten Kern ausgebildet. Der optische Wellenleiter 703 beinhaltet einen breiten Abschnitt 703c und schmale Abschnitte 703a und 703e. Der breite Abschnitt 703c ist mit den schmalen Abschnitten 703a und 703e über verjüngte Abschnitte 703b und 703e nahtlos verbunden.

Zudem ist der Graben 704 mit der Breite Wgroove über den breiten Abschnitt 703c des optischen Wellenleiters 703 durch Entfernen eines Teils der Mantelschicht 702 und des Kerns des optischen Wellenleiters 703 durch Ätzen ausgebildet.

Der Graben 704 ist mit einem aus Silikon zusammengesetzten Temperaturkompensationsmaterial 705 gefüllt.

Der breite Abschnitt 703c des optischen Wellenleiters 703 beinhaltet den Graben 706a mit der Breite W1, der mit einem Temperaturkompensationsmaterial gefüllt und von dem Graben 704 in einem Abstand d1 platziert ist, und den Graben 706b mit der Breite W2, der mit dem Temperaturkompensationsmaterial gefüllt und nach dem Graben 704 mit dem Abstand d2 platziert ist. Die Gräben 706a und 706b können durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters 703 mit der Mantelschicht 702 durch Ätzen oder einer Rohchipsägeverarbeitung ausgebildet sein.

Die Breiten W1 und W2 der Gräben 706a und 706b können derart bestimmt sein, dass der Beugungsverlust in dem Graben 706a oder 706b kleiner als der Beugungsverlust in dem mit dem Temperaturkompensationsmaterial 705 gefüllten Graben 704 wird. Andererseits können die Abstände d1 und d2 zwischen dem Graben 706a und dem Graben 704 und zwischen dem Graben 706b und dem Graben 704 in derartigen Abständen bestimmt sein, dass die durch den Graben 706a passierende Lichtwelle den Graben 704 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt, und die durch den Graben 704 passierende Lichtwelle den Graben 706b erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Dabei passiert das sich durch den optischen Wellenleiter 703 ausbreitende Licht den Graben 706a unter Einbeziehung des Beugungsverlustes, nachdem seine Strahlpunktgröße in horizontaler Richtung vergrößert wurde, wenn es von dem schmalen Abschnitt 703a in den breiten Abschnitt 703c eingeführt wird. Dann schreitet das Licht durch den Graben 704 und den Graben 706b unter Einbeziehung des Beugungsverlustes fort, und wandert durch den optischen Wellenleiter 703, wobei seine Strahlpunktgröße in horizontaler Richtung schrumpft, wenn es von dem breiten Abschnitt 703c in den schmalen Abschnitt 703e eingeführt wird.

Somit kann die Strahlpunktgröße der in den Graben 704 eingeführten Lichtwelle weiter sichtbar vergrößert werden, insbesondere in vertikaler Richtung, indem der Graben 706a vor dem Graben 704 bereitgestellt wird. In ähnlicher Weise kann die vergrößerte Strahlpunktgröße der von dem Graben 704 ausgegebenen Lichtwelle sichtbar reduziert werden, insbesondere in vertikaler Richtung, indem der Graben 706b nach dem Graben 704 bereitgestellt wird. Folglich wird der während der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 703 mit der Verlustkomponente, das heißt dem Graben 704, stattfindende überschießende Verlust reduziert.

EINUNDZWANZIGSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

48 zeigt eine Draufsicht einer Konfiguration eines optischen Wellenleiters nach einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel. Das einundzwanzigste Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines in einen Graben 804 eingefügten Wellenlängenpassfilters 807, und ein in den Graben 804 zum Fixieren des Wellenlängenpassfilters 807 eingefüllten Haftmittels 805 als der ersten Verlustkomponente, durch Bereitstellen von Mantelbrechungsindex-induzierten Bereichen 806a, 806b, 806c und 806d vor und nach dem Graben 806 als der zweiten Verlustkomponente, und durch Erhöhen der Breite des durch den Graben 804 unterteilten optischen Wellenleiters 803, wodurch der optische Wellenleiter mit einer Filterfunktion zum Übertragen einer spezifischen Wellenlänge versehen ist.

Gemäß 48 ist ein aus einem Quarzglaskern und -mantel bestehender optischer Wellenleiter 803 auf einem Siliziumsubstrat 801 ausgebildet. Der optische Wellenleiter 803 beinhaltet einen breiten Abschnitt 803c und schmale Abschnitte 803a und 803e. Der breite Abschnitt 803c ist mit den schmalen Abschnitten 803a und 803e über verjüngte Abschnitte 803b und 803d nahtlos verbunden.

Zudem ist der Graben 804 mit einer Breite Wgroove über den breiten Abschnitt 803c des optischen Wellenleiters 803 durch Entfernen eines Teils des Mantels und des Kerns von dem optischen Wellenleiter 803 durch Ätzen oder eine Rohchipsägeverarbeitung ausgebildet.

Der Graben 804 weist das in ihn eingefügte Wellenlängenpassfilter 807 auf, und ist mit dem Haftmittel 805 zum Fixieren des Wellenlängenpassfilters 807 gefüllt. Das Wellenlängenpassfilter 807 ist ein Filter zum Übertragen von Licht mit nur einer spezifischen Wellenlänge, und besteht aus einem dielektrischen Vielschichtfilter.

An dem breiten Abschnitt 803c des optischen Wellenleiters 803 sind die Mantelbrechungsindex-induzierten Bereiche 806a und 806b vor dem Graben 804 in einem Abstand d1angeordnet, und die Mantelbrechungsindex-induzierten Bereiche 806c und 806d sind nach dem Graben 804 in dem Abstand d2 angeordnet. Die Mantelbrechungsindexinduzierten Bereiche 806a, 806b, 806c und 806d können durch Bestrahlen eines Teils des Mantels des optischen Wellenleiters 803 mit einem ultravioletten Laserstrahl ausgebildet sein.

Wenn das sich durch den optischen Wellenleiter 803 ausbreitende Licht die Nachbarschaft der Mantelbrechungsindex-induzierten Bereiche 806a, 806b, 806c und 806d passiert, tritt der Beugungsverlust auf, weil die Lichteinschränkung auf den Wellenleiter aufgrund der Tatsache geschwächt ist, dass der Brechungsindex des Mantels in den Bereichen größer als in ihren Umgebungen ist. Zudem kann das Ausmaß der Brechungsindexinduktion durch die Mantelbrechungsindex-induzierten Bereiche 806a, 806b, 806c und 806d derart bestimmt sein, dass der Beugungsverlust in der unmittelbaren Nachbarschaft der Bereiche kleiner als der Beugungsverlust in dem Graben 804 wird, der das Wellenlängenpassfilter 807 beinhaltet, und mit dem Haftmittel 805 gefüllt ist. Ferner können die Abstände d1 und d2 zwischen dem Graben 804 und den Mantelbrechungsindex-induzierten Bereichen 806a und 806b und zwischen dem Graben 804 und den Mantelbrechungsindexinduzierten Bereichen 806c und 806d in derartigen Abständen bestimmt sein, dass die durch die unmittelbare Nachbarschaft der Mantelbrechungsindex-induzierten Bereiche 806a und 806b passierende Lichtwelle den Graben 804 erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt, und dass die durch den Graben 804 passierende Lichtwelle die Mantelbrechungsindex-induzierten Bereiche 806c und 806d erreichen kann, bevor das Lecken der Lichtwelle vollständig in Abstrahlung umschlägt.

Dabei passiert das sich durch den optischen Wellenleiter 803 ausbreitende Licht die Nachbarschaft der Mantelbrechungsindex-induzierten Bereiche 806a und 806b unter Einbeziehung des Beugungsverlustes, nachdem seine Strahlpunktgröße in horizontaler Richtung vergrößert ist, wenn es von dem schmalen Abschnitt 803a in den breiten Abschnitt 803c eingeführt wird. Dann schreitet das Licht durch den Graben 804 und die Nachbarschaft der Brechungsindex-induzierten Bereiche 806c und 806d unter Einbeziehung des Beugungsverlustes fort, und breitet sich durch den optischen Wellenleiter 803 aus, wobei seine Strahlpunktgröße in horizontaler Richtung reduziert wird, wenn es von dem breiten Abschnitt 803c in den schmalen Abschnitt 803e eingeführt wird.

Somit kann die aufgeweitete Strahlpunktgröße der in den Graben 804 eingeführten Lichtwelle weiter sichtbar vergrößert werden, insbesondere in vertikaler Richtung, indem die Mantelbrechungsindex-induzierten Bereiche 806a und 806b vor dem Graben 804 bereitgestellt sind. In ähnlicher Weise kann die vergrößerte Strahlpunktgröße der von dem Graben 804 ausgegebenen Lichtwelle sichtbar reduziert werden, insbesondere in vertikaler Richtung, indem die Mantelbrechungsindex-induzierten Bereiche 806c und 806d nach dem Graben 804 bereitgestellt sind. Folglich wird der während der Ausbreitung der Lichtwelle durch den optischen Wellenleiter 803 mit der Verlustkomponente, das heißt dem Wellenlängenpassfilter 807, stattfindende überschießende Verlust reduziert.

Obwohl die vorstehenden Ausführungsbeispiele anhand des Beispiels eines einzelnen Wellenleiters, eines angeordneten Wellenleitergitters, eines thermooptischen Schalters, eines Frequenz-stabilisierten Lasers mit externem Resonator, eines gekreuzten Wellenleiters, und eines Wellenlängenpassfilters beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung im Übrigen nicht auf derartige optische Wellenleiterschaltungen beschränkt, sondern auf eine Vielzahl anderer optischer Wellenleiterschaltungen anwendbar.

Die Erfindung ist beispielsweise allgemein auf optische Wellenleiterschaltungen anwendbar, die Verlustkomponenten zum Bereitstellen des Beugungsverlustes für die sich durch den optischen Wellenleiter ausbreitende Lichtwelle beinhalten. Die Verlustkomponenten können ein durch Entfernen eines Teils des optischen Wellenleiters und einer Öffnung zur Umgebung gebildeter Graben sein, ein durch Entfernen eines Teils des optischen Wellenleiters und durch Füllen mit einem Material wie etwa Silikon ausgebildeter Graben sein; ein durch Entfernen eines Teils des optischen Wellenleiters und Eingeben eines optischen Materials und einer Komponente mit einer gewünschten Eigenschaft wie etwa ein Dünnschichtfilter ausgebildeter Graben sein; ein durch Entfernen eines Teils des optischen Wellenleiters, Eingeben eines optischen Materials und einer Komponente mit einer gewünschten Eigenschaft wie etwa einem Dünnschichtfilter, und Füllen mit einem Material wie etwa einem Haftmittel ausgebildeter Graben sein, oder eine Überschneidung mit anderen optischen Wellenleitern.

Obwohl die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele anhand eines Beispiels beschrieben sind, bei dem der Brechungsindexkontrast des optischen Wellenleiters, die Kernbreite und Kerndicke und dergleichen auf spezifische Werte beschränkt sind, ist die Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt.

Obwohl ein Teil der vorstehenden Ausführungsbeispiele anhand eines Beispiels beschrieben sind, bei dem einige Einzelheiten auf spezifische Werte wie etwa die Anzahl der Gräben und ihre Breite, der Abstand zwischen den benachbarten Gräben, die Anzahl der Wellenleiterlücken und ihre Breiten, die Abstände zwischen den benachbarten Wellenleiterlücken, die Abstände zwischen den benachbarten Gräben und Wellenleiterlücken, beschränkt ist, ist die Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt.

Obwohl ein Teil der vorstehenden Ausführungsbeispiele ein Verfahren zum Erhöhen der Kernbreite im Wellenleiterverlustabschnitt beschreiben, ist dies nicht wesentlich. Es ist beispielsweise möglich, die Kerndicke in dem Wellenleiterverlustbereich zu erhöhen, sowohl die Kernbreite als auch die Kerndicke im Wellenleiterverlustabschnitt zu erhöhen, die Kernbreite im Wellenleiterverlustabschnitt zu verringern, die Kerndicke in dem Wellenleiterverlustabschnitt zu verringern, oder sowohl die Kernbreite als auch die Kerndicke im Wellenleiterverlustbereich zu verringern.

Obwohl ein Teil der vorstehenden Ausführungsbeispiele anhand eines Beispiels beschrieben sind, bei dem die Parameter des angeordneten Wellenleitergitters auf die spezifischen Werte beschränkt sind, ist die Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt.

Erfindungsgemäß wird nach vorstehender Beschreibung die Strahlpunktgröße der in die erste Verlustkomponente eingeführten Lichtwelle durch Bereitstellen des optischen Wellenleiters mit der zweiten Verlustkomponente sichtbar vergrößert, der einen geringeren Beugungsverlust als den Beugungsverlust der ersten Verlustkomponente verursacht. Folglich kann der Abstrahlungswinkel der Lichtwelle an der ersten Verlustkomponente reduziert werden, und der bei der Ausbreitung von Licht durch den optischen Wellenleiter einbezogene überschießende Verlust kann reduziert werden.

Die Erfindung ist vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben, und aus Vorstehendem ist nunmehr dem Fachmann ersichtlich, dass Änderungen und Abwandlungen erfolgen können, ohne von der Erfindung abzuweichen, und es ist daher bei den beigefügten Patentansprüchen die Absicht, alle derartigen Änderungen und Abwandlungen abzudecken, die in den Erfindungsbereich fallen.


Anspruch[de]
Optische Wellenleiterschaltung mit:

einem optischen Wellenleiter; und

einer ersten Verlustkomponente zur Verursachung eines Beugungsverlustes für sich durch den optischen Wellenleiter ausbreitendes Licht, wobei die erste Verlustkomponente eine durch Entfernen eines Teils des Mantels und des Kerns des optischen Wellenleiters ausgebildete Nut oder eine Überschneidung des optischen Wellenleiters mit einem anderen optischen Wellenleiter ist;

gekennzeichnet durch

eine zweite Verlustkomponente, die zumindest vor oder nach der ersten Verlustkomponente bereitgestellt ist, wobei die zweite Verlustkomponente aus einer durch Entfernen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters ausgebildeten Wellenleiterlücke oder aus einer Überschneidung des optischen Wellenleiters mit einem anderen optischen Wellenleiter besteht, wobei

die Breite der Lücke oder der Überschneidung in Richtung der Lichtausbreitung derart bestimmt ist, dass ein Beugungsverlust in der Lücke oder der Überschneidung kleiner als der Beugungsverlust in der ersten Komponente wird, und

der Abstand zwischen der ersten Verlustkomponente und der Lücke oder Überschneidung zu einem derartigen Abstand bestimmt ist, dass das durch die Lücke oder die Überschneidung passierende Licht die erste Verlustkomponente erreichen kann, bevor das an der Lücke oder Überschneidung erzeugte Licht einer Abstrahlungsmode abgeleitet ist, so dass ein Gesamtbeugungsverlust an der ersten und der zweiten Verlustkomponente kleiner als der Beugungsverlust an der ersten Verlustkomponente ohne die zweite Verlustkomponente wird.
Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 1, ferner mit einem Strahlenpunktgrößenvariationsabschnitt zum Variieren einer Strahlpunktgröße einer in die zweite Verlustkomponente eingeführten Lichtwelle. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 1, wobei der optische Wellenleiter versehen ist mit:

einem ersten optischen Wellenleiter mit einer ersten Breite und einer ersten Dicke;

einem zweiten optischen Wellenleiter mit einer zweiten Breite und einer zweiten Dicke; und

einem verjüngten Abschnitt, der zwischen dem ersten optischen Wellenleiter und dem zweiten optischen Wellenleiter verbunden ist, zum Variieren der ersten Breite und der ersten Dicke auf die zweite Breite und die zweite Dicke;

wobei die erste Verlustkomponente angeordnet ist, um den Beugungsverlust an sich durch den zweiten optischen Wellenleiter ausbreitendem Licht zu verursachen; und

wobei die zweite Verlustkomponente zumindest vor oder nach der ersten Verlustkomponente bereitgestellt ist, und so eingerichtet ist, dass ein geringerer Beugungsverlust als der Beugungsverlust in der ersten Verlustkomponente an dem sich durch den zweiten optischen Wellenleiter ausbreitendem Licht verursacht wird.
Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 1, wobei der optische Wellenleiter versehen ist mit:

einem ersten optischen Wellenleiter mit einer ersten Breite und einer ersten Dicke;

einem zweiten optischen Wellenleiter mit einer zweiten Breite und einer zweiten Dicke;

einem dritten optischen Wellenleiter mit einer dritten Breite und einer dritten Dicke;

einem ersten verjüngten Abschnitt, der zwischen dem ersten optischen Wellenleiter und dem zweiten optischen Wellenleiter verbunden ist, zum Variieren der ersten Breite und der ersten Dicke auf die zweite Breite und die zweite Dicke;

einem zweiten verjüngten Abschnitt, der zwischen dem zweiten optischen Wellenleiter und dem dritten optischen Wellenleiter verbunden ist, zum Variieren der zweiten Breite und der zweiten Dicke auf die dritte Breite und die dritte Dicke;

wobei die erste Verlustkomponente so eingerichtet ist, dass der Beugungsverlust an sich durch den zweiten optischen Wellenleiter ausbreitendem Licht verursacht wird; und

wobei die zweite Verlustkomponente zumindest vor oder nach der ersten Verlustkomponente bereitgestellt ist, und so eingerichtet ist, dass ein geringerer Beugungsverlust als der Beugungsverlust bei der ersten Verlustkomponente an dem sich durch den zweiten optischen Wellenleiter ausbreitenden Licht verursacht wird.
Optische Wellenleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der optische Wellenleiter einen Mantel und einen Kern aufweist, die aus Quarz basiertem Glas zusammengesetzt sind. Optische Wellenleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nut mit einem von dem Kern verschiedenen Material gefüllt ist. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 6, wobei das die Nut füllende Material einen Brechungsindextemperaturkoeffizienten aufweist, der sich im Vorzeichen vom Temperaturkoeffizienten des effektiven Brechungsindexes des optischen Wellenleiters unterscheidet. Optische Wellenleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nut ein Element mit einer spezifizierten Funktion beinhaltet. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 8, wobei das Element mit einem die Nut füllenden Haftmittel fixiert ist. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Element aus einem Halbwellenlängenplättchen besteht. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Element aus einem Wellenlängenpassfilter besteht, das nur Licht mit einer spezifizierten Wellenlänge überträgt. Optische Wellenleiterschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei

der optische Wellenleiter eine Vielzahl von angeordneten Wellenleitern umfasst; und

die Nut über die angeordneten Wellenleiter ausgebildet ist, und wobei die optische Wellenleiterschaltung ferner versehen ist mit:

Scheibenwellenleitern, die mit beiden Enden der angeordneten Wellenleiter verbunden sind.
Optische Wellenleiterschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei

der optische Wellenleiter zwei Armwellenleiter mit verschiedener Länge aufweist; und

die Nut über zumindest einen der Armwellenleiter ausgebildet ist, und wobei die optische Wellenleiterschaltung ferner versehen ist mit:

Richtungskopplern, die mit beiden Enden der Armwellenleiter verbunden sind.
Optische Wellenleiterschaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, ferner gekennzeichnet durch:

ein UV-geschriebenes Gitter in dem optischen Wellenleiter; und

eine Halbleiterlaserdiode, die auf einem Ende des optischen Wellenleiters angebracht ist, wobei

die Nut über den optischen Wellenleiter zwischen dem UV-geschriebenen Gitter und der Halbleiterlaserdiode ausgebildet ist.
Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 1, wobei der optische Wellenleiter aus einem Scheibenwellenleiter besteht. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 15, wobei der Scheibenwellenleiter einen Mantel und einen Kern aufweist, die aus Quarz basiertem Glas zusammengesetzt sind. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Nut mit einem von dem Material des Kerns verschiedenen Material gefüllt ist. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 17, wobei das die Nut füllende Material eine Brechungsindextemperaturabhängigkeit mit einem Vorzeichen aufweist, das dem Vorzeichen des Temperaturkoeffizienten eines effektiven Brechungsindexes des Scheibenwellenleiters entgegengesetzt ist. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Nut ein Element mit einer spezifizierten Funktion beinhaltet. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 19, wobei das Element mit einem die Nut füllenden Haftmittel fixiert ist. Optische Wellenleiterschaltung nach Anspruch 19 oder 20, wobei das Element aus einem Halbwellenlängenplättchen besteht. Optische Wellenleiterschaltung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei die optische Wellenleiterschaltung versehen ist mit:

zwei Scheibenwellenleitern, die aus ersten und zweiten Scheibenwellenleitern bestehen;

angeordneten Wellenleitern zum Verschalten von ersten Enden der ersten und zweiten Scheibenwellenleitern; und

Eingangs- und Ausgangswellenleitern, die mit zweiten Enden der ersten bzw. zweiten Scheibenwellenleitern verbunden sind, und wobei

die Nut über zumindest einen der beiden Scheibenwellenleiter ausgebildet ist.
Optische Wellenleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und 15 bis 21, wobei die zweite Verlustkomponente aus einem streifenförmigen Kern besteht, der durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters mit dem Mantel in streifenförmiger Art ausgebildet ist. Optische Wellenleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und 15 bis 21, wobei die zweite Verlustkomponente aus einem verteilten Kern besteht, der durch Ersetzen eines Teils des Kerns des optischen Wellenleiters mit dem Mantel in gepunkteter Art ausgebildet ist. Optische Wellenleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und 15 bis 21, wobei die zweite Verlustkomponente aus einer Nut besteht, die durch Entfernen eines Teils des Mantels und des Kerns von dem optischen Wellenleiter ausgebildet ist, und wobei die Nut mit Luft oder einem Material mit einem spezifizierten Brechungsindex gefüllt ist.






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