DE3921406C2 - Optische integrierte Schaltung zur Ein- und Auskopplung von Licht - Google Patents
Optische integrierte Schaltung zur Ein- und Auskopplung von LichtInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische integrierte Schaltung
zur Ein- und Auskopplung von Licht.
Konventionelle, in Bereichen wie der optischen Informationsverarbeitung und bei
optischen Übertragungssystemen verwendete optische Komponenten weisen massive
Elemente wie Linsen, Prismen und Gitter auf, die mechanisch zusammengebaut werden.
Da die genannten optischen Komponenten große Außenabmessungen besitzen, können
sie der Forderung nach Größenverkleinerung nicht entsprechen. Weiter sind sie teuer.
Weil außerdem der Zusammenbau durch mechanisches Verbinden erfolgt, sind die
genannten optischen Komponenten im Langzeitgebrauch nicht betriebssicher, und auch
ihre Zuverlässigkeit ist unzureichend. Wegen dieser verschiedenen Probleme ist in den
letzten Jahren die Idee einer optischen integrierten Schaltung (optische IC) mit einer
Vielzahl von integrierten Einheiten auf einem einzelnen Substrat in die Diskussion
gebracht worden, um eine ins Gewicht fallende Reduktion der Abmessungen und der
Kosten optischer Komponenten zu erforschen. Dabei umfaßt eine optische IC optische
Komponenten, die durch Integration einer Fotodetektorvorrichtung, einer Lichtemissionsvorrichtung,
einer Linse des Wellenleitertyps (Dünnfilmtyp) und eines Gitters
auf einem einzelnen Substrat erzeugt werden.
Eine der Komponenten des optischen IC ist ein Gitterkoppler, bei dem es sich um ein
in einem Lichtleiter gebildetes Wellenleiterbeugungsgitter handelt. Der Gitterkoppler
wirkt in der Weise, daß er einen Lichtstrahl auf den Lichtleiter einfallen sowie den
Lichtstrahl aus dem Lichtleiter austreten läßt. Der Gitterkoppler ist somit ein Schlüsselelement
des optischen IC.
Konkrete Entwurfsverfahren für den vorerwähnten Gitterkoppler werden diskutiert
beispielsweise bei: J. H. Harris, et al. "Theory and Design of Periodic Couplers", Appl.
Opt., 11, 10 (1972), and T. Tamir and S. T. Peng, "Analysis and Design of Grating
Couplers", Appl. Phys., 14, (1977). Was die in einen optischen IC integrierten optischen
Komponenten mit Verwendung eines Gitterkopplers anbetrifft, werden Beispiele
für deren Anwendung im optischen Kopf von optischen Plattengeräten in den Dokumenten
JP-A-61-85641 und JP-A-61-296540 beschrieben.
Aus DE 36 25 327 ist eine lichtelektrische Positionsmeßeinrichtung bekannt, bei
der zur Messung der relativen Lage von zwei Objekten zwischen eine feststehende
Strahlungsquelle und eine feststehende optisch integrierte Schaltung ein bewegbares
Gitter angeordnet ist. Die optisch integrierte Schaltung dieser Positionsmeßeinrichtung
hat zwei in Längsrichtung des beweglichen Gitters versetzte Einkoppelgitter,
über die vom Gitter gebeugte Teilstrahlenbündel in einen Koppler eingespeist und
dort zur Interferenz gebracht werden. Die interferierenden Teilstrahlenbündel
werden von den Ausgängen des Kopplers über Lichtwellenleiter den Detektoren
zugeführt, die sie in zueinander phasenverschobene elektrische Signals umwandeln.
Die Auswertung der Phasenverschiebung dieser elektrischen Signale liefert das Maß
der Bewegung des Gitters und damit der Positionsänderung von relativ zueinander
verschiebbaren Maschinenbauteilen.
Wenn als Lichtquelle ein Halbleiterlaser benutzt wird, tritt bei Vorrichtungen
gemäß dem genannten Stand der Technik das folgende Problem auf. Die Wellenlänge
des von einem Halbleiterlaser emittierten Lichts ändert sich typischerweise
wegen der Ungleichmäßigkeit der Betriebstemperatur und des Herstellungsverfahrens
bei der Fabrikation des Halbleiterlasers. Wenn die ausgesandte Wellenlänge nicht
eine einzelne ist, wird der Einfallswinkel, mit dem der Strahl in den Lichtleiter
eintreten kann, durch den Gitterkoppler geändert, was das Problem der Verringerung
des Wirkungsgrades der Einfallskopplung zur Folge hat. Weiter tritt das
Problem auf, daß sich der Strahlungswinkel in der gleichen Weise wie oben
beschrieben ändert, wenn ein Gitterkoppler an der Austrittsseite verwendet wird.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine optische integrierte Schaltung zu
schaffen, bei der sich die Schaltungseigenschaften nicht sehr verändern und der
Wirkungsgrad der Ein- bzw. Auskopplung auch dann hoch ist, wenn sich die
Wellenlänge des Laserlichts ändert und/oder wenn ein Mehrmoden-Halbleiterlaser
verwendet wird.
Dieses Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch Beugung von Laserlicht mit
einem eigens zum Zwecke der Aberrationskorrektur vorgesehenen Gitter erreicht.
Gemäß einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die Gitterperiode
des oben beschriebenen Gitters zur Aberrationskorrektur vorzugsweise so
festgesetzt, daß sie annähernd die Bragg'sche Bedingung in bezug auf eine bestimmte
Wellenlänge des Halbleiterlaserlichtes erfüllt.
Aufgrund der charakteristischen Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung
werden die folgenden betrieblichen Wirkungen erreicht. Im Falle der Änderung der
Wellenlänge λ des Halbleiterlaserstrahls von λ (0) nach λ (1) (wobei λ (0)<λ (1), wird
eine starke Kopplung des Lichtes an den Lichtleiter nur dann verursacht, wenn der
Einfallswinkel α zum Gitterkoppler jeweils α (0) und α (1) entsprechend λ (0) und λ (1)
ist. Ist kein Aberrationskorrekturgitter vorhanden, nimmt die Wirksamkeit der Einfallskopplung
ab, weil sich der Einfallswinkel zum Gitterkoppler selbst dann nicht
ändert, wenn sich die Wellenlänge ändert. Deshalb ist ein Gitter zur Aberrationskorrektur
vorhanden, um die Gitterperiode D und den Neigungswinkel δ passend zu
machen. Für Strahlen mit Wellenlängen von jeweils λ (0) und λ (1) können daher die
Beugungswinkel des Aberrationskorrekturgitters jeweils auf bestimmte spezifische Winkel
δ (0) und δ (1) festgesetzt werden. Die Winkel δ (0) und δ (1) brechen an der
Übergangsfläche zum Substrat, was Einfallswinkel α (0) und α (1) zum Gitterkoppler
zur Folge hat. Auch wenn sich die Wellenlänge des Halbeiterlaserlichtes ändert,
können deshalb die Einfallswinkel zum Gitterkoppler auf die Werte α (0) bzw. α (1)
entsprechend λ (0) und λ (1) gebracht werden, so daß eine durch die Veränderung der
Wellenlänge des Laserstrahls verursachte Verringerung der Wirksamkeit der Einfallskopplung
verhindert werden kann. Ferner kann auch eine Aberration, wie die chromatische
Aberration, verhindert werden. Um Licht hoher Lichtstärke zu erzielen ist
es wichtig, die Größe D so zu definieren, daß das Aberrationskorrekturgitter die
Bragg'sche Bedingung in bezug auf mindestens eine Wellenlänge bei Strahlen von λ (0)
bis λ (1) befriedigt, weil andernfalls eine Beugung in der Nähe der Bragg'schen Bedingung
eintritt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
ausführlicher erläutert:
Fig. 1 stellt ein Aufbaudiagramm dar, das eine Ausführungsform eines optischen
integrierten Schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 stellt eine Schnittansicht durch ein Aberrationskorrekturgitter dar, das in
einem optischen integrierten Schaltkreis gemäß der Erfindung verwendet wird.
Fig. 3 stellt eine Schnittansicht eines anderen Aberrationskorrekturgitters dar, das in
einem optischen integrierten Schaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet
wird.
Fig. 4 bis 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Dabei stellt Fig. 4 eine Schrägansicht eines optischen integrierten Schaltkreises mit
Fokussierungseinrichtung in hybrider Form, Fig. 5 eine Schrägansicht eines linearen
orthogonalen Koordinatensystems zur Erläuterung der Ausführungsform und Fig. 6
eine Schrägansicht zur Veranschaulichung eines Lichtablenkungseffektes dar, der durch
einen optischen Deflektor bewirkt wird.
Fig. 7a und 7b zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei
der es sich um eine optische integrierte Schaltung handelt, die eine Kombination eines
Gitterkopplers und einer Fresnel-Linse umfaßt. Dabei stellt Fig. 7a eine Schnittansicht
der dritten Ausführungsform, und Fig. 7b eine Draufsicht auf die dritte
Ausführungsform dar.
Fig. 8 bis 11 veranschaulichen eine vierte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Dabei zeigt Fig. 8 eine Schnittansicht eines
Eingangsgitterkopplers, der eine rechteckige Gitterform besitzt. Fig. 9 stellt
eine Schnittansicht eines Eingangsgitterkopplers mit einer gezackten Gitterform dar.
Fig. 10 stellt eine Schnittansicht eines Austrittsgitterkopplers
dar, der eine rechteckige Gitterform besitzt.
Fig. 11 stellt eine
Schnittansicht eines Ausgangsgitterkopplers dar, der eine gezackte Gitterform besitzt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen genauer beschrieben.
Bezugnehmend auf Fig. 1 werden als Substrat 1 LiNbO₃-Kristalle verwendet. In der
Nähe einer Oberfläche des Substrates werden ein Lichtleiter 2 und ein Gitterkoppler 3
mit einem Brechungsindex geformt, der etwas größer als derjenige des Substrates ist.
Anschließend werden parallele Glasblöcke 5 und 5′ so geformt, daß ein von einem
Halbleiterlaser emittierter Strahl auf das Substrat 1 einfällt. Ein Gitter 6 zur Korrektur
der Aberration wird zwischen die Glasblöcke 5 und 5′ eingefügt.
Nachfolgend wird die Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten optischen integrierten
Schaltung gemäß der Erfindung beschrieben. Gemäß Fig. 1 ist der Gitterkoppler 3
ein Beugungsgitter mit geradlinigen gleichmäßigen Formen. Ein Einfallswinkel α des
auf den Gitterkoppler 3 einfallenden Laserstrahls steht mit der Gitterteilung Λ des
Gitters, dem effektiven Brechungsindex N des Lichtleiters 2, dem Brechungsindex ns
des Substrates 1 und der Wellenlänge λ des Halbleiterlasers 4 wie folgt in Beziehung:
Gemäß dieser Beziehung ist der Einfallswinkel α einzig in bezug auf die Wellenlänge λ
definiert. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher das Aberrationskorrekturgitter
6 dazu bestimmt, die Verringerung der Wirksamkeit der Einfallskopplung zu vermeiden,
selbst dann, wenn sich die Wellenlänge des Halbleiterlasers 4 ändert. Das bedeutet, daß
die Gitterperiode d und der Einfallswinkel δ des Aberrationskorrekturgitters 6 passend
gemacht werden, wenn sich die Wellenlänge des Halbleiterlasers 4 von λ (0) nach λ (1)
verändert hat (wobei λ (0)<λ (1) ist). Infolgedessen können die Beugungswinkel des
Aberrationsgitters 6 in bezug auf Strahlen mit Wellenlängen von jeweils λ (0) und λ (1)
auf jeweils spezifische Winkel γ (0) und γ (1) festgesetzt werden. Selbst wenn sich
die Wellenlänge des Halbleiterlasers 4 ändert, können die Einfallswinkel des Gitterkopplers
den Werten von α (0) bzw. α (1) entsprechend λ (0) und λ (1) gleichgemacht
werden. Es ist somit möglich, das Absinken des Wirkungsgrades der Einfallskopplung
sowie die Aberration, wie etwa die chromatische Aberration, zu vermeiden, die durch
eine Veränderung der Wellenlänge des Laserlichtes verursacht wird. Im folgenden
werden konkrete Beispiele für die Gitterperiode d und den Einfallswinkel δ des
Aberrationskorrekturgitters beschrieben.
Zuerst wird an d die Bedingung gestellt, die Gleichungen (2) und (3) so zu erfüllen,
daß Licht mit der Wellenlänge λ (0) durch das Aberrationskorrekturgitter 6 gemäß der
Bragg'schen Bedingung oder im engen Bereich der Bragg'schen Bedingung gebeugt wird:
darin bedeutet:
β (0) = der Einfalls-(Eingangs)-Winkel in bezug auf das Beugungsgitter bei Wellenlänge λ (0)
γ (0) = der Strahlungs-(Ausgangs)-Winkel in bezug auf das Beugungsgitter bei Wellenlänge λ (0).
β (0) = der Einfalls-(Eingangs)-Winkel in bezug auf das Beugungsgitter bei Wellenlänge λ (0)
γ (0) = der Strahlungs-(Ausgangs)-Winkel in bezug auf das Beugungsgitter bei Wellenlänge λ (0).
Zusätzlich ist d so gewählt, daß es die Gleichung (4) erfüllt, so daß Licht mit einer
Wellenlänge λ (1) im engen Bereich der Bragg'schen Bedingung gebeugt wird:
darin bedeutet:
β (1) = der Einfallswinkel in bezug auf das Beugungsgitter bei Wellenlänge λ (1) (β (0)=β (1))
γ (1) = der Strahlungswinkel in bezug auf das Beugungsgitter bei Wellenlänge λ (1).
β (1) = der Einfallswinkel in bezug auf das Beugungsgitter bei Wellenlänge λ (1) (β (0)=β (1))
γ (1) = der Strahlungswinkel in bezug auf das Beugungsgitter bei Wellenlänge λ (1).
Weiter sind die Größen d, δ und R so definiert, daß die nachfolgenden Gleichungen (5)
bis (12) befriedigt werden:
darin bedeutet:
α₀ (0) = der Einfallswinkel zum Gitterkoppler, bei λ (0)
α₀ (1) = der Einfallswinkel zum Gitterkoppler, bei λ (1)
α₁ (0) = der Brechungswinkel vom Glasblock zum Substrat, bei λ (0)
α₁ (1) = der Brechungswinkel vom Glasblock zum Substrat, bei λ (1)
α₂ (0) = der Einfallswinkel zum Substrat, bei λ (0)
α₂ (1) = der Einfallswinkel zum Substrat, bei λ (1)
Λ = die Gitterperiode des Gitterkopplers
d = die Gitterperiode des Aberrationskorrekturgitters
R = der Schnittwinkel der Endfläche des Substrates
δ = der Neigungswinkel des Aberrationskorrekturgitters 6
m = der Ordnungsgrad der durch das Aberrationskorrekturgitter bewirkten Beugung, das auf -1 eingestellt ist
N = der effektive Brechungsindex des Lichtleiters 2
ns = der Brechungsindex des Substrates 1
np = der Brechungsindex des Glasblocks.
α₀ (0) = der Einfallswinkel zum Gitterkoppler, bei λ (0)
α₀ (1) = der Einfallswinkel zum Gitterkoppler, bei λ (1)
α₁ (0) = der Brechungswinkel vom Glasblock zum Substrat, bei λ (0)
α₁ (1) = der Brechungswinkel vom Glasblock zum Substrat, bei λ (1)
α₂ (0) = der Einfallswinkel zum Substrat, bei λ (0)
α₂ (1) = der Einfallswinkel zum Substrat, bei λ (1)
Λ = die Gitterperiode des Gitterkopplers
d = die Gitterperiode des Aberrationskorrekturgitters
R = der Schnittwinkel der Endfläche des Substrates
δ = der Neigungswinkel des Aberrationskorrekturgitters 6
m = der Ordnungsgrad der durch das Aberrationskorrekturgitter bewirkten Beugung, das auf -1 eingestellt ist
N = der effektive Brechungsindex des Lichtleiters 2
ns = der Brechungsindex des Substrates 1
np = der Brechungsindex des Glasblocks.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Querschnittsform des Aberrationskorrekturgitters 6
gemäß der vorliegenden Erfindung. Zur Erzielung gebeugten Lichtes hoher Lichtstärke
ist es wünschenswert, ein Beugungsgitter mit einer Form zu verwenden, die die bereits
beschriebene Bragg'sche Bedingung erfüllt.
Nachfolgend wird ein konkretes Beispiel eines Beugungsgitters beschrieben, das die
genannte Bedingung erfüllt. Es wird ein Halbleiterlaser mit λ (0) äquivalent 0,78 µm
und λ (1) äquivalent 0,776 µm verwendet. Auf einem Ti-Diffusionslichtleiter mit
LiNbO₃-Kristallen mit ns=2,2 und N=2,209 wird ein Gitterkoppler mit Λ=4 µm
gebildet. Ein aus BK-7 mit np=1,45 bestehender Glasblock wird fest an eine Endseite
gefügt, auf die ein Hauptlaserstrahl einfällt. Im vorliegenden Falle nehmen R, δ
und d jeweils annähernd die Werte 56°, 100° und 1,6 µm an. Obwohl im vorliegenden
Falle die Einfallswinkel der Strahlen in bezug auf das Beugungsgitter mit jeweils λ (0)
und λ (1) untereinander äquivalent sind, beträgt der Unterschied des Strahlungs-(Ausgang)-Winkels
ungefähr 0,1°. In diesem Falle erreicht der Wirkungsgrad des gebeugten
Strahles (d. h., des vom Aberrationskorrekturgitters 6 ausgesandten Strahles) 90%
oder mehr, wenn T annähernd 11 µm ist.
Nachfolgend wird ein Beispiel für ein Aberrationskorrekturgitter 6 beschrieben. Als
Substrat wird das BK-7-Glas 8 benutzt. Auf dem Glas wird eine SiO₂-Schicht 9 mit
einer Dicke von annähernd 11 µm unter Anwendung einer Filmerzeugungsmethode, wie
z. B. der CVD-Methode, aufgebracht. Die SiO₂-Schicht wird durch Einsatz der Fotolithographie
feinbearbeitet, um eine vorherbestimmte Form zu erzielen. Die Glasblöcke
5 und 5′ aus BK-7 sowie das oben beschriebene Beugungsgitter 6 werden dann durch
ein Bindemittel, das einen Beugungsindex besitzt, der demjenigen des BK-7 nahezu
äquivalent ist, fest miteinander verbunden. Auf der beschriebenen SiO₂-Schicht 9 mit
dem Bindemittel wird eine periodische Struktur erzeugt, die als Aberrationsgitter 6
dient.
Wie im Falle der Form des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Beugungsgitters
kann ein Beugungsgitter des Reflexionstyps mit einem wie in Fig. 3 gezeigten
Reflexionsfilm 10 anstelle des Beugungsgitters vom Transmissionstyp nach Fig. 1
und 2 verwendet werden.
Zu den Materialien, aus denen die oben beschriebene optische integrierte Schaltung
aufgebaut ist, gehören Quarz, ein SiO₂-Glassubstrat, ein dielektrisches Kristallsubstrat,
ein Lichtleiter aus SiO₂-Glas und ein Metalldiffusionslichtleiter. Zu den Baustoffen
für die Vorrichtungen 3 und 3′ gehören Chalcogenglas, TiO₂, ZnO und ZnS. Aufbaumaterialien
für das Aberrationskorrekturgitter 6 umfassen SiO₂-Glas und eine Polymermasse.
Zu den Aufbaumaterialien für den Glasblock 10 gehört SiO₂-Glas. Im allgemeinen
können die üblichen, zur Herstellung optischer Vorrichtungen, Lichtleiter und
optischer Dünnfilmvorrichtungen benutzte Materialien verwendet werden. Die aus
diesen Materialien hergestellten Vorrichtungen können auch mit der in der Halbleiterherstellung
verwendeten Lithographie- und Vakuumtechnik bearbeitet werden. Weiter
kann der oben beschriebene, als optische integrierte Schaltung ausgeführte optische
Kopf als optischer Kopf für einen Laserstrahldrucker verwendet werden.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 4 bezeichnen die Bezugszeichen: 1 - ein Substrat aus einem Dielektrikum oder
aus Glas; 2 - einen Lichtleiter, der auf einer ersten Hauptebene des Substrates 1 mit
einem höheren Brechungsindex als demjenigen des Substrates 1 gebildet ist; 3′ - ein
Gitterkoppler, der auf dem Lichtleiter mit geradlinigen gleichmäßigen Gitterformen
gebildet ist; 7 - ein geführter Lichtstrahl, der sich innerhalb des Lichtleiters 2
ausbreitet; 14 - eine Linse zum Fokussieren des vom Substrat ausgesandten Strahles;
und 21 - ein Fokussierungspunkt (im folgenden der Einfachheit halber als Brennpunkt
bezeichnet) des ausgesandten Strahles, erzeugt durch die Linse. Der geführte Strahl 7
muß parallel gerichtete Strahlen umfassen.
Es sei nun angenommen, daß die Wellenlänge des von der Lichtquelle emittierten
Laserstrahls den Wert λ, der effektive Brechungsindex des Lichtleiters 2 in bezug auf
den geführten Strahl 7 den Wert N; der Brechungsindex des Substrates 1 den Wert ns
und die Periode des linearen, gleichförmigen Gitterkopplers 3′ den Wert λ besitzen.
Um unter Verwendung des Gitterkopplers 3′ einen m-ten Strahl auf das Substrat in
einer Richtung auszusenden, die einen Winkel R mit einer Substratoberfläche einschließt,
muß die folgende Bedingung erfüllt werden:
Als gebeugter Strahl wird im allgemeinen ein (-1)-ter Strahl verwendet.
Falls die Vorschrift:
zusätzlich zur Bedingungsgleichung (13) erfüllt ist, wird der geführte Strahl nur in die
Substratrichtung gesandt und nicht in die Luft, woraus sich ein hoher Wirkungsgrad
ergibt.
Nunmehr sei angenommen, daß m=-1 und R=30° ist, so daß die Gitterperiode Λ
durch die folgende Formel bestimmt ist:
Beispielshalber wird nun angenommen, daß als Substrat 1 der Stoff LiNbO₃ mit ns=2,177
benutzt wird, während der Lichtleiter durch thermische Diffusion von Ti so
hergestellt wird, daß er die Beziehung N=2,187 erfüllt. Wird weiter angenommen,
daß als Lichtquelle ein Halbleiterlaser mit λ=0,78 µm benutzt wird, so folgt, daß Λ=2,59 µm
ist, so daß die optische integrierte Schaltung infolgedessen in befriedigender
Weise unter Verwendung der fotolithographischen Technik hergestellt werden kann.
Da hier auch die Bedingung (14) erfüllt wird, kann der geführte Strahl tatsächlich nur
in der Substratrichtung ausgesandt werden.
Als weiteres Beispiel wird nunmehr angenommen, daß als Substrat 1 Pyrexglas mit ns=1,472
verwendet wird und daß Corning-7059-Glas als Lichtleiter 2 mit einem Brechungsindex
von 1,544 durch Aufstäuben in Form eines Filmes so hergestellt wird, daß
die Beziehung N 1,520 erfüllt wird. Wird ferner angenommen, daß auch in diesem
Fall ein Halbleiterlaser mit λ=0,78 µm als Lichtquelle benutzt wird, ergibt sich, daß Λ=3,18 µm
wird und die optische integrierte Schaltung infolgedessen in befriedigender
Weise ebenfalls durch Anwendung der fotolithographischen Technik hergestellt werden
kann. Da weiter die Bedingung (14) ebenfalls befriedigt wird, kann der geführte
Strahl effektiv nur in die Substratrichtung gesandt werden.
Wie oben beschrieben, kann bei optischen integrierten Schaltungen gemäß der vorliegenden
Erfindung im Vergleich zu Schaltungen des Standes der Technik eine große
Wirkung erzielt werden.
Im folgenden werden Aberrationen beschrieben, die bei der obengenannten Wellenlängenabweichung
Δλ des Laserstrahls, der Abweichung ΔN des effektiven Brechungsindexes
und der Abweichung δ des Laserstrahls von der optischen Achse auftreten.
Es wird angenommen, daß in einem linksorientierten linearen orthogonalen Koordinatensystem
die Z-Achse in die Ausbreitungsrichtung des erhaltenen Strahles fällt, wenn
δ=0 ist, wie in Fig. 5 dargestellt. Weiter ist angenommen, daß ein weiteres linksgerichtetes
lineares orthogonales Koordinatensystem den Ausstrahlungs-(Ausgangs)-Punkt
des Strahles zum Ursprungspunkt hat und daß die Z′-Achse in diejenige Richtung
fällt, in der Strahl bei δ=0 gesandt wird. Die Ursprungspunkte beider Koordinatensysteme
werden in einem einzigen Punkt zusammengebracht. Weiter schließen die
Z-Achse und die Z′-Achse einen Winkel R ein.
Zunächst gilt, daß wenn parallel einfallende Strahlen in eine von der Z-Achse um
einen Winkel δ abweichende Richtung einfallen, die Phasenanpassungsbedingung im
xyz-System dargestellt wird durch:
darin ist k₀=2Π/λ, und Px, Py und Pz sind Komponenten des Strahlungsvektors im
xyz-System. Da die Vektoren des xyz-Systems und des x′y′z′-Systems miteinander
durch die Transformation:
gekoppelt sind, wird der Strahlungsvektor in x′y′z′-System dargestellt durch:
Es sei nun angenommen, daß die Richtung des ausgesandten Strahles und die Z′-Achse
einen Winkel Φ für den Fall einschließen, daß als Substrat das obengenannte LiNbO₃
benutzt wird und daß die Näherungsbeziehung |δ|≈Φ im Bereich |δ|<0,01 rad gilt.
Ferner wird als Ergebnis der Brechung an der Grenzfläche zwischen Substrat und Luft
die Beziehung Φ≈2|δ| für Luft als zutreffend angenommen. Das bedeutet, daß der
geführte Strahl in einer gegen die Z′-Achse um fast 2δ geneigten Richtung als Parallelstrahlbündel
ausgesandt wird.
Wenn als fokussierende Linse 14 eine herkömmliche Linse für optische Aufnehmer
verwendet wird, besitzt der ausgesandte Strahl Parallelstrahlen. Falls δ, wie oben
beschrieben, genügend klein ist, wird die Aberration so klein, daß kaum ein Problem
auftritt.
Unter der Voraussetzung, daß die Brennweite einer Linse beispielsweise 3 mm beträgt,
verschiebt sich der Brennpunkt 21 um etwa 30 µm, wenn δ≈0,01 ist. Durch positive
Ablenkung des geführten Strahles 7 mit Hilfe von SAW (akustische Oberflächenwellen),
die im optischen SAW-Deflektor 15 angeregt werden, kann somit die Zugangs- und
Spurverfolgungskorrektur mehrerer Spuren durchgeführt werden, wie in Fig. 6 gezeigt
ist.
Dadurch, daß die Form des Gitterkopplers linear ausgebildet wird, wie oben beschrieben,
ist es möglich, ein Aufnehmer-Objektivlinsensystem aufzubauen, das durch die
Ablenkung des geführten Strahles 7 nicht signifikant von der optischen Achse Z
beeinträchtigt wird.
Andererseits wird, wenn eine Abweichung ΔN des effektiven Brechungsindexes und eine
Wellenlängenabweichung der Laserlichtquelle eintritt, die Richtung des ausgesandten
Strahles in der xz (x′z′)-Ebene um einen Winkel ΔR abgelenkt. Der ausgesandte Strahl
besitzt aber Parallelstrahlen. Ihre Stärke wird annähernd durch die folgende Gleichung
dargestellt:
Wenn ΔN oder Δλ im vorerwähnten Falle, bei dem LiNbO₃ als Substrat verwendet wird,
einzeln auftreten, ergibt sich:
ΔR ∼ -0,92 ΔN rad
ΔR ∼ 0,35 Δλ rad. (20)
Unter angemessener Berücksichtigung des Brechungseffektes wird die Beziehung |Δ|<0,01
rad in einem Bereich erfüllt, der dargestellt werden kann, durch:
| ΔN | ≦ 5,0 × 10-3
| Δλ | ≦ 1,3 × 10-2 µm (21)
Diese Werte sind im Vergleich zu denen des Standes der Technik ausreichend groß.
Bei der oben beschriebenen optischen integrierten Schaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird im Gitterkoppler ein Beugungsgitter mit geradlinigen Formen verwendet.
Auch wenn Δλ, ΔN und δ relativ große Werte besitzen, weist der ausgesandte
Strahl Parallelstrahlen auf. Wenn als Aufnehmer eine Hochleistungsobjektivlinse
verwendet wird, kann daher eine entstehende Aberration verringert werden.
Fig. 7 zeigt eine optische integrierte Schaltung, die eine dritte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt. Dabei gibt Fig. 7a eine Schnittansicht und Fig. 7b
eine Draufsicht wieder.
In den Fig. 7a und 7b kennzeichnet das Bezugszeichen 1 ein Substrat, das ein
optisches Material, wie etwa niobsaures Lithium (LiNbO₃), mit einem Brechungsindex
von 2,177 aufweist. Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet einen Lichtleiter mit einem
Brechungsindex, der größer als derjenige des Substrates ist. Im vorliegenden
Beispiel wurde Titan in der Dampfphase auf das LiNbO₃ aufgebracht und durch Wärme,
zur Bildung eines Lichtleiters, in einer Dicke von ungefähr 1,5 µm eindefundiert. Das
Bezugszeichen 3′ kennzeichnet einen Gitterkoppler, der so auf dem Lichtleiter ausgebildet
ist, daß er geradlinige gleichförmige Formen besitzt. Der Gitterkoppler 3′
besteht aus einem optischen Material mit einem Brechungsindex, der größer als derjenige
des Lichtleiters ist. Im vorliegenden Falle wurde eine Titaniumoxidschicht
(TiO₂) mit einem Brechungsindex von 2,4 auf dem Lichtleiter aufgebracht. Mit Hilfe
einer ein Muster bildenden lithographischen Technik wurde ein geradliniger Gitterkoppler
mit einer Periode von 2,59 µm über eine Länge von 4 mm in Lichtausbreitungsrichtung
hergestellt. Das Bezugszeichen 22 kennzeichnet Linsen, die auf dem
Lichtleiter an der Vorderseite des Brechungsgitters 3′ angeordnet sind. Im vorliegenden
Falle wurde auf dem Lichtleiter mit Hilfe der üblichen Technik eine Fresnel-Linse
vom Transmissionstyp mit einer Apertur von ungefähr 2 mm angebracht. Die Apertur
der Linse ist gleich groß oder größer als die Breite des geführten Strahles. Wenn
auch als Linse eine Massivlinse verwendet werden kann, wird die Fresnel-Linse im
Hinblick auf die Integration der Linse mit dem Substrat und die Erzielung einer
kompakten Konfiguration bevorzugt. Das Bezugszeichen 23 kennzeichnet eine Substratendfläche,
die poliert ist und einen Reflektionsflächenschnitt unter einem Winkel
von 30°, bezogen auf die Substratoberfläche, besitzt. Dieser Neigungswinkel ist genau
so groß wie der Strahlungs(Ausgangs)-Winkel des geführten Strahles 7 gewählt. Das
Bezugszeichen 21 kennzeichnet einen Brennpunkt f des Lichtes. Der in Fig. 7b
dargestellte geführte Strahl 7 umfaßt gebündelte parallelgerichtete Strahlen.
Im folgenden werden die Dicke des das Brechungsgitter bildenden Titaniumoxyds (TiO₂)
sowie die Brennlänge f und die Apertur D der Fresnel-Linse im einzelnen beschrieben.
Wenn als Objektivlinse eine Fresnel-Linse verwendet
wird, muß die numerische Apertur NA annähernd gleich 0,5 gewählt werden. Die
wahre numerische Apertur dieser Linse hängt von der numerischen Apertur des
Beugungsgitters ab. Es sei nun angenommen, daß die Aperturlänge des Beugungsgitters
in der x-Richtung die Größe Lx und die Aperturlänge des Beugungsgitters in
der y-Richtung die Größe Ly besitzt, wie in Fig. 7b dargestellt ist. Wenn der vom
Beugungsgitter ausgesandte Strahl in eine Richtung gesandt wird, die einen Winkel R
in bezug auf die Oberfläche des Substrats 1 bildet, beträgt die Fläche des auf die
Fresnel-Linse 22 einfallenden Strahlenbündels LxcosR×Ly. Unter der Annahme, daß R=30°
und f=2 mm ist, wie beispielsweise im Falle der vorliegenden Ausführungsform,
müssen die Bedingungen Lx=2,30 mm, Ly=1,15 mm erfüllt werden. Um in diesem
Falle alle Strahlenbündel abzudecken, muß die Apertur D der Fresnel-Linse die folgende
Beziehung erfüllen:
Der Strahl wird vom Gitterkoppler 3′ in der x-Achsrichtung mit einer Amplitude
ausgesandt, die abhängig ist von exp(-ªx), wobei ª als Strahlungsverlustkoeffizient
bezeichnet wird. Um die numerische Apertur zu verwirklichen, muß die Bedingung ªLx<1
erfüllt werden. Im Falle des obigen Beispiels ergibt sich, daß:
Der Wert von ª hängt vom Brechungsindex und der Dicke des Substrates 1, des
Lichtleiters 2 und des Gitterkopplers 3′ ab. Wenn LiNbO₃ mit einem Brechungsindex
ns=2,177 und der Lichtleiter 2 mit einem Brechungsindex N=2,187 verwendet
werden, und wenn TIO₂ mit einem Brechungsindex ns=2,4 als Füllschichtmaterial des
Gitterkopplers verwendet wird, wird das Verhältnis ª≈0,4 dadurch erfüllt, daß die
Dicke von TiO₂ annähernd der Dicke 30 nm äquivalent gemacht wird.
Zurückkehrend zur Beschreibung der optischen integrierten Schaltung gemäß den
Fig. 7a und 7b sollen nun die Parameter der entsprechenden optischen Systeme
beschrieben werden.
Es wird jetzt angenommen, daß die Wellenlänge des Laserstrahls der Lichtquelle (in
den Fig. 7a und 7b nicht dargestellt) den Wert λ, der effektive Brechungsindex des
Lichtleiters 2 den Wert N, der Brechungsindex des Substrates 1 den Wert ns und die
Periode des linearen gleichförmigen Gitterkopplers 3′ den Wert Λ besitzt.
In der Annahme, daß die Einfallsrichtung des vom Gitterkoppler 3′ ausgesandten
Strahles und die Richtung der Normalen der polierten Fläche 23 der Substratendseite
einen Winkel Φ einschließen, tritt totale Reflexion ein, sofern gilt:
ns sinΦ<1 (22)
Die vorliegende Ausführungsform der Erfindung fällt in den durch den Ausdruck (22)
dargestellten Totalreflexionsbereich, weil ns=2,177 und Φ=30° ist.
Es sei nun angenommen, daß die Brennweite der Fresnel-Linse 22 den Wert f besitzt
und daß ein Koordinatensystem den Mittelpunkt der Fresnel-Linse als ihren Ursprungspunkt
besitzt, wie in Fig. 7b dargestellt ist. Der Ausdruck für die Form der Fresnel-Linse
wird durch die nachfolgende Formel wiedergegeben:
(wobei m′ ganzzahlig ist).
Da die vorliegende Fresnel-Linse in bezug auf die optische Achse achssymmetrisch
gestaltet ist, hat der geringste Aberrationsgrad den Wert 3. Wie bei Meier, J. Opt.
Sco. Amer., Vol. 55, Nr. 8 (1965, S. 987-992) dargestellt ist, wird die Aberrationsfunktion
der dritten Wellenfront wie folgt formuliert:
Die Funktion ist unter Verwendung der Beziehungen x=rcosR, y=rsinR in Polarkoordinaten
dargestellt worden. Weiter bedeutet λ′ die Wellenlänge der tatsächlichen
Lichtquelle.
Nimmt man eine Aberration fünfter oder höherer Ordnung als genügend klein an und
vernachlässigt sie bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung, können zulässige
obere Grenzwerte von Δn, Δλ und δ abgeleitet werden, die die Marechal-Bedingung
erfüllen. Das heißt, daß die oberen Grenzwerte von |Δn|, |Δλ| und |δ| wie folgt
dargestellt werden:
Wenn man die oben angegebenen Werte des Standes der Technik mit dem Ausdruck
(25) vergleicht, stellt man fest, daß die oberen Grenzwerte der vorliegenden Erfindung,
dargestellt durch den Ausdruck (25), im Vergleich zum Gitterkoppler des Standes der
Technik mit fokussierender Funktion erheblich weniger streng sind. Im Vergleich zum
fokussierenden Gitterkoppler des hybriden Typs, der eine konventionelle fokussierende
Massivlinse verwendet, liegt der Ausdruck (25) bei |Δn| etwas niedriger, ist aber im
Falle von |δ| und |Δλ| besser. Wenn im Ausdruck (25) der Wert |Δλ| zugelassen wird,
ist die tatsächliche Wellenlängenveränderung bis zu ±4 nm erlaubt, falls ein Halbleiterlaser
mit einer Wellenlänge von λ=0,78 µm verwendet wird, was ein praktikabler Wert
ist. Auch in bezug auf |Δn| beträgt die tatsächliche Veränderung des effektiven
Brechungsindexes 0,0035, wenn LiNbO₃ mit Brechungsindex ns=2,177 als Substrat
verwendet wird und wenn die geführte Welle 7 mit einem effektiven Brechungsindex N=2,187
benutzt wird. Da der Veränderungswert im üblichen Herstellungsverfahren wie
etwa der thermischen Diffusion und der Filmbildung ausreichend gesteuert werden
kann, ergibt sich kein Problem.
Die Fig. 8 bis 11 zeigen eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie weiter oben beschrieben, wird hier ein auf dem Lichtleiter gebildetes Wellenleitergitter
als Gitterkoppler benutzt, um einen Halbleiterlaserstrahl auf den Wellenleiter
einfallen zu lassen. Als Baumaterial für den Gitterkoppler kann ein Dielektrikum
wie TiO₂, SiO₂ oder Si-N verwendet werden. Alternativ kann der Lichtleiter
selbst so bearbeitet werden, daß er Nuten aufweist. Der Querschnitt des Gitterkopplers
kann, wie in Fig. 8 gezeigt, rechteckig sein. In diesem Falle entsteht jedoch
das Problem, daß der Wirkungsgrad der Einfallskopplung des Halbleiterlaserstrahls in
bezug auf den Lichtleiter abnimmt, wenn das Verhältnis der Gitterbreite Λa bei der in
Fig. 8 dargestellten Gitterteilung Λ zur Breite Λb eines Bereichs, in welchem kein
Gitter ist, d. h. Λa/Λb, von Eins abweicht. Eine Möglichkeit zur Lösung dieses
Problems bietet die Methode, den Gitterkoppler mit einer gezackten Querschnittsform
auszustatten. Das Wort "auszacken" bedeutet, daß die Querschnittsform der Gitterteilung
nahezu dreieckig gemacht wird. Das bevorzugteste Dreieck ist das rechtwinklige
Dreieck (Fig. 9). Es sei nun angenommen, daß der durch das rechtwinklige Dreieck in
bezug auf die Eintrittsfläche des Lichtleiters gebildete Winkel ein gezackter Winkel
ªBA ist. Dann ist es wünschenswert, daß ªBA ein Winkel ist, der folgende Beziehung
befriedigt:
N cosαBA = ns (sinA₀sinαBA + cosA₀cosαBA) (27)
N cosαBA = ns (sinA₀sinαBA + cosA₀cosαBA) (27)
darin ist:
ªBA = der gezackte Winkel des Gitterkopplers
A₀ = der Einfallswinkel des Laserstrahls zum Gitterkoppler
N = der effektive Brechungsindex des Lichtleiters
ns = der Brechungsindex des Substrats der optischen integrierten Schaltung.
A₀ = der Einfallswinkel des Laserstrahls zum Gitterkoppler
N = der effektive Brechungsindex des Lichtleiters
ns = der Brechungsindex des Substrats der optischen integrierten Schaltung.
Dann wird die Beziehung zwischen Λ und A₀ dargestellt durch die Gleichung:
Durch Bestimmen von Λ und der Wellenlänge λ (0) des Halbleiterlaserstrahls ist A₀
definiert, so daß ªBA aus der Gleichung (27) ermittelt wird. Um konkret zu sein sei
bemerkt, daß ªBA annähernd 14° wird, wenn Λ=3 µm, λ (0)=0,78 µm, N=2,209 und
ns=2,2 ist. Ein gezackter Gitterkoppler kann typischerweise durch Anwendung der
Ionenmahltechnik (ion milling technique) und durch schräges Auftreffenlassen von
Ionen auf ein Substrat zur Bildung einer optischen integrierten Schaltung erzeugt
werden. Das Auftreten von Fabrikationsfehlern bei einem gezackten Gitter hängt bei
der Ionenmahltechnik vom Einfallswinkel der Ionen ab. Selbst wenn ªBA die Gleichung
(27) nicht vollständig erfüllt, tritt der Effekt auf. Wenn der Wirkungsgrad der
Einfallskopplung eines Gitterkopplers mit rechteckigen Formen beispielsweise gleich
Eins gemacht wird, steigert die Zackenbildung den Einfallswirkungsgrad um das
Zweifache oder mehr. Auch wenn der Fehler von ªBA bei ±10% liegt, wird der
Einfallswirkungsgrad nur um annähernd 10% verringert.
Der oben beschriebene Effekt der Zackenbildung beim Eingangsgitterkoppler für Lichtleiter
erweist sich auch im Falle eines Gitterkopplers von Vorteil, der zum Beugen
oder Einleiten eines Strahls aus dem Lichtleiter in das Substrat dient. In Fig. 10 ist
ein Gitterkoppler mit rechteckigen Formen dargestellt. Bei Anwendung eines Gitterkopplers
mit gezackten Formen, wie in Fig. 11 dargestellt, wird der Wirkungsgrad der
Beugung oder Einstrahlung in das Substrat bedeutend verbessert. In diesem Falle wird
der optimale Zackungswinkel ª′BA durch folgende Gleichung dargestellt:
N cosα′BA = ns(sinα₀sinα′BA + cosα₀cosα′BA) (29)
darin ist:
a₀ = der Strahlungswinkel oder der Beugungswinkel eines Laserstrahls aus dem Gitterkoppler.
a₀ = der Strahlungswinkel oder der Beugungswinkel eines Laserstrahls aus dem Gitterkoppler.
Die Beziehung zwischen der Gitterperiode Λ′ des Gitterkopplers und ª₀ wird durch die
Gleichung (30) dargestellt. Durch Festsetzen von Λ′ und der Wellenlänge λ (0) des
Halbleiterlaserstrahls ist ª′BA definiert:
Im allgemeinen sind die oben angegebenen Größen Λ und Λ′ einander äquivalent.
Daher werden auch die Größen ªBA und ª′BA einander äquivalent. Im Falle eines
Gitterkopplers mit rechteckigen Formen können die Beziehungen zwischen dem Ausbreitungsvektor
des geführten Strahls, dem Ausbreitungsvektor des gebeugten Strahls
und dem Gittervektor des Gitterkopplers die Bragg'sche Bedingung nicht vollständig
erfüllen. Da somit ein gebeugter Strahl höherer Ordnung (±2 oder höher) erzeugt
wird, wird kein Gitterkoppler mit hohem Wirkungsgrad erzielt. Andererseits wird
Beugung typischerweise nur in der Nähe der Bragg'schen Bedingung durch Zackenbildung
des Querschnitts der Gitterkopplers ausgelöst. In diesem Falle wird das
Entstehen gebeugter Strahlen höherer Ordnung verhindert, so daß der Wirkungsgrad des
Gitterkopplers auf annähernd das Zweifache gesteigert wird. Ein passender typischer
Wert für ª′BA liegt bei annähernd 14°. In gleicher Weise wie beim im beschriebenen
Falle der Größe ªBA wird der Effekt jedoch nicht signifikant verringert, selbst wenn
die Herstellungsgenauigkeit um ungefähr ±2° schwankt. Wie vorher beschrieben, ist es
möglich, den Einfallswirkungsgrad und den Wirkungsgrad der Strahlungskopplung
durch Anbringen von Zacken am Gitterkoppler beträchtlich zu steigern. Die Bildung
von Zacken am Gitterkoppler berührt nicht das bei den vorausgehenden Ausführungsformen
offenbarte Gitter zur Aberrationskorrektur.
Claims (10)
1. Optische integrierte Schaltung mit einem Halbleiterlaser (4) zur
Einkopplung eines Laserstrahls in einen auf einem Substrat (1)
angeordneten Wellenleiter (2) mit Hilfe eines Gitterkopplers (3),
wobei zur Verringerung von Aberration ein Aberrationskorrekturgitter
(6) zwischen den Eingang der Schaltung und den Gitterkoppler (3)
geschaltet ist.
2. Optische integrierte Schaltung zur Auskopplung eines Laserstrahles
aus einem auf einem Substrat (1) angeordneten Wellenleiter (2) mit
Hilfe eines Gitterkopplers (3), wobei zur Verringerung von Aberration
ein Aberrationskorrektursignal (6′) zwischen den Gitterkoppler
(3) und den Ausgang der Schaltung geschaltet ist.
3. Optische integrierte Schaltung, auf der eine optische integrierte
Schaltung gemäß Anspruch 1 und eine optische integrierte Schaltung
gemäß Anspruch 2 integriert sind.
4. Optische integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
die folgende Stoffe aufweist:
SiO₂-Glas, das als Substrat (1) für das Aberrationskorrekturgitter (6, 6′) dient,
SiO₂-Glas und eine Polymermasse, die als Herstellungsmaterial für den Gitterkoppler (3) benutzt werden.
SiO₂-Glas, das als Substrat (1) für das Aberrationskorrekturgitter (6, 6′) dient,
SiO₂-Glas und eine Polymermasse, die als Herstellungsmaterial für den Gitterkoppler (3) benutzt werden.
5. Optische integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
welche umfaßt:
ein Substrat (1), das Lithiumniobatkristall (LiNbO₃) aufweist; und
einen Protonenaustausch-Lichtleiter (2), der derart auf der Oberfläche des Substrates (1) ausgebildet ist, daß er durch Austausch eines Teils der Lithiumionen innerhalb des Substrates (1) gegen Protonen einen höheren Brechungsindex als das Substrat (1) besitzt, wobei er eine Zusammensetzung gemäß der Formel HxLi₁-xNbO₃ besitzt, und das Substitutionsverhältnis x der Lithiumionen zu den Protonen gemäß der Beziehung 0,4<x<0,55 erfüllt ist.
ein Substrat (1), das Lithiumniobatkristall (LiNbO₃) aufweist; und
einen Protonenaustausch-Lichtleiter (2), der derart auf der Oberfläche des Substrates (1) ausgebildet ist, daß er durch Austausch eines Teils der Lithiumionen innerhalb des Substrates (1) gegen Protonen einen höheren Brechungsindex als das Substrat (1) besitzt, wobei er eine Zusammensetzung gemäß der Formel HxLi₁-xNbO₃ besitzt, und das Substitutionsverhältnis x der Lithiumionen zu den Protonen gemäß der Beziehung 0,4<x<0,55 erfüllt ist.
6. Optische integrierte Schaltung nach Anspruch 1, bei der ein vom
Halbleiterlaser (4) ausgesandter Strahl auf einen auf dem Lichtleiter
(2) gebildeten Gitterkoppler (3) einfällt und in Form paralleler
Strahlen an den Lichtleiter (2) angekoppelt wird.
7. Optische integrierte Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Aberrationskorrekturgitter (6) eine Gitterperiode
besitzt, die die Bragg'sche Bedingung in bezug auf einen Strahl mit
einer einzelnen Wellenlänge in einem Bereich von λ (0) bis λ (1)
erfüllt, wobei der Halbleiterlaserstrahl eine Wellenlängenverteilung
von λ (0) bis λ (1) aufweist.
8. Optische integrierte Schaltung nach Anspruch 7, bei der das Aberrationskorrekturgitter
(6) eine Gitterperiode besitzt, die die Bragg'sche
Bedingung in bezug auf einen Strahl mit einer Wellenlänge von
[λ (0)+λ (1)]/2 erfüllt, wenn die Wellenlänge des vom Halbleiterlaser
(4) ausgesandten Strahles über einen Bereich von λ (0) bis λ (1)
verteilt ist.
9. Optische integrierte Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, bei der der
Gitterkoppler (3) gezackte Querschnittsformen besitzt.
10. Optische integrierte Schaltung gemäß Anspruch 9, bei der der Zackenwinkel
des gezackten Gitterkopplers (3) folgende Beziehung
näherungsweise erfüllt:
Ncosα BA = ns(sinA₀sina BA + cosA₀cosα BA)darin ist:
α BA = der Zackenwinkel des Gitterkopplers (3)
A₀ = der Winkel zwischen dem Laserstrahl und dem Gitterkoppler (3)
N = der effektive Brechungsindex des Lichtleiters (2)
ns = der Brechungsindex des Substrates (1) der optischen integrierten Schaltung.
α BA = der Zackenwinkel des Gitterkopplers (3)
A₀ = der Winkel zwischen dem Laserstrahl und dem Gitterkoppler (3)
N = der effektive Brechungsindex des Lichtleiters (2)
ns = der Brechungsindex des Substrates (1) der optischen integrierten Schaltung.
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