DE69933176T2

DE69933176T2 - Optische Wellenleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69933176T2
Application number: DE1999633176
Authority: DE
Inventors: Takuya Miyashita; Mitsuo Ukechi; Ryoji Kaku
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: JP2000047055A; EP0977061B1; EP0977061A3; CA2278826A1; DE69933176D1; CA2278826C; EP0977061A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine optische Wellenleitervorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung und insbesondere eine optische Wellenleitervorrichtung, die eine einfache Justage und Ausrichtung zueinander von Siliziumsubstraten und einem optischen Wellenleitersubstrat in ihrer optimalen relativen Positionsbeziehung durch passive Ausrichtung ermöglicht, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Ein Beispiel des Standes der Technik wird im folgenden mit Bezug auf 1A, 1B, 1C und 2 beschrieben.
In 1A ist an einer Seitenoberfläche eines allgemein rechteckigen optischen Wellenleitersubstrats 10S, wie aus einem Siliziumkristall geschnitten, z.B. eine Mantelschicht 3 gebildet, in die ein Y-förmiger optischer Wellenleiter 2 eingebettet ist. Die Zweigleitungen 2a und 2b des optischen Wellenleiters 2 schließen an Endflächen ab, die eine Endoberfläche des optischen Wellenleitersubstrats 10S schneiden, während die Zweigleitung 2c des optischen Wellenleiters 2 an einer Endfläche abschließt, die die entgegensetzte Endoberfläche des optischen Wellenleiters 10S schneidet.
Bezogen auf 1B sind an der Oberfläche 5As eines allgemein rechteckigen Substrats 5A aus Silizium mit einer V-Nut zwei Nuten 5a, 5b mit V-förmigen Querschnitten gebildet (die im folgenden als V-Nut bezeichnet werden), wobei die zwei Nuten zueinander und zu den Seitenrändern des Substrats 5A parallel sind. An einem anderen in 1C gezeigten V-Nut-Substrat 5B ist an dessen Oberfläche 5Bs eine einzelne V-Nut 5c parallel zu den Seitenrändern des Substrats 5B gebildet. Es ist bekannte Praxis, V-Nuten 5a, 5b, 5c durch Ätzen der Oberflächen der aus einem Silizium-Einkristall geschnittenen Substrate 5A, 5B zu erzeugen. Wie in 2 gezeigt, werden optische Fasern 8a, 8b und 8c in den jeweiligen V-Nuten 5a, 5b und 5c der V-Nut-Substrate 5A und 5B so positioniert und fixiert, dass ihre Endflächen bündig mit den Endflächen 5Aa und 5Ba der entsprechenden V-Nut-Substrate 5A und 5B sind oder geringfügig darüber vorspringen. Der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen den zwei V-Nuten 5a und 5b ist gleich dem zwischen den äußeren Enden der zwei Zweigleitungen 2a und 2b des Y-förmigen optischen Wellenleiters 2.
Wie oben festgestellt, werden das optische Wellenleitersubstrat 10S mit dem darin gebildeten optischen Wellenleiter 2 und die V-Nut-Substrate 5A und 5B mit daran befestigten optischen Fasern 8a, 8b und 8c getrennt hergestellt, und dann werden die V-Nut-Substrate 5A und 5B durch eine (nicht dargestellte) Ausrichtvorrichtung in den Richtungen wie durch die Pfeile in 2 angezeigt so verschoben, dass die Endflächen der optischen Fasern 8a, 8b und 8c den Endflächen der jeweiligen optischen Zweigleitungen 2a, 2b und 2c gegenüberliegen, während die Substrate 5A und 5B sowohl transversal als auch vertikal justiert werden, so dass die Mitten der Kerne der optischen Fasern 8a, 8b und 8c auf die Mitten der Enden der entsprechenden Zweigleitungen 2a, 2b und 2c des optischen Wellenleiters ausgerichtet werden, wonach die Substrate zu einer integralen Einheit verbunden werden. Wenn die Substrate verbunden werden, um eine integrale Einheit zu bilden, wird ein Lichtstrahl in die an dem linken V-Nut-Substrat 5B befestigte optische Faser 8c eingegeben. Bevor die Substrate ausgerichtet aneinander befestigt werden, werden die drei Substrate auf ihre optimale relative Positionsbeziehung justiert, während die Menge des Lichts überwacht wird, das über den optischen Wellenleiter 2 des optischen Wellenleiters 2 in die zwei optischen Fasern 8a, 8b eingegeben wird, die am rechten V-Nut-Substrat 5B befestigt sind. Als aktive Ausrichtung ist bekannt, die Substrate auf ihre optimale relative Positionsbeziehung zu justieren und dabei die Menge des übertragenen Lichtes zu überwachen. Eine solche aktive Ausrichtung umfasst jedoch nicht das Setzen von Ausrichtmarken an dem optischen Wellenleitersubstrat 10S und den V-Nut-Substraten 5A, 5B, um die exakte relative Positionsbeziehung sicherzustellen.
Ein Beispiel der herkömmlichen optischen Wellenleitervorrichtung ist z.B. in der japanischen Patentveröffentlichung 7-69497 offenbart. Auch bei diesem Beispiel zum Stand der Technik ist erforderlich, dass das optische Wellenleitersubstrat und die mit V-Nuten versehenen Siliziumsubstrate zum Befestigen von optischen Fasern separat hergestellt werden, und dass die Substrate vor dem Verbinden und Befestigen der Substrate aneinander auf ihre optimale relative Positionsbeziehung justiert werden. Bei diesem Beispiel ist jedoch zu beachten, dass Ausrichtmarken am optischen Wellenleitersubstrat angebracht werden, während entsprechend Referenzmarken an den Siliziumsubstraten angebracht werden, um bei der Justage der Substrate auf ihre optimale relative Positionsbeziehung zu helfen. Beim Justieren der Substrate auf ihre optimale relative Positionsbeziehung ist als passive Ausrichtung bekannt, ihre relative Positionsbeziehung auf einfache Weise mit Hilfe von Ausricht- und Referenzmarken zu justieren, ohne die übertragene Lichtmenge zu überwachen.
Wie oben diskutiert, wird die aktive Ausrichttechnik, die das Justieren der Substrate auf ihre optimale relative Positionsbeziehung in Ausrichtung aufeinander bei gleichzeitiger Überwachung der übertragenen Lichtmenge beinhaltet, eingesetzt, um eine optische Wellenleitervorrichtung zusammenzubauen. Zwar gewährleistet dieses Verfahren, dass der Ausrichtprozess exakt durchgeführt wird, doch es erfordert nicht nur einen komplizierten Ausrichtprozess, um die optimale Position zu suchen, sondern auch eine längere Zeit für die Durchführung des Ausrichtprozesses.
Eine optische Wellenleitervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bekannt aus EP-A-0 649 039. Eine ähnliche optische Wellenleitervorrichtung ist offenbart in EP-A-0 864 893 (Stand der Technik nach Art. 54(3)EPÜ).
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist, eine optische Wellenleitervorrichtung, die eine bequeme Justage und eine Ausrichtung von Vorrichtungssubstraten und optischem Wellenleitersubstrat aufeinander in ihrer optimalen relativen Positionsbeziehung durch Verwendung der passiven Ausrichttechnik anstatt der aktiven Ausrichttechnik ermöglicht, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen.
Dieses Ziel wird erreicht durch eine optische Wellenleitervorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zu deren Herstellung nach Anspruch 15. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine perspektivische Ansicht des Substrats der herkömmlichen optischen Wellenleitervorrichtung mit darin gebildetem optischen Wellenleiter;
1B ist eine perspektivische Ansicht des V-Nut-Substrats zum Montieren von zwei optischen Fasern bei der herkömmlichen optischen Wellenleitervorrichtung;
1C ist eine perspektivische Ansicht des V-Nut-Substrats zum Montieren einer optischen Faser bei der herkömmlichen optischen Wellenleitervorrichtung;
2 ist eine perspektivische Darstellung, die den Prozess des Zusammenfügens der drei in 1A, 1B und 1C gezeigten Substrate veranschaulicht;
3A ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Wellenleiters und des einen optischen Wellenleiterteiler bildenden Substrats gemäß dieser Erfindung;
3B ist eine perspektivische Ansicht des aus zwei V-Nut-Substratabschnitten und einem Montagesubstratabschnitt zusammengesetzten Vorrichtungssubstrats bei der vorhergehenden Ausgestaltung;
3C ist eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung der Erfindung in Form eines optischen Wellenleiterteilers in zusammengebautem Zustand;
4A ist eine Skizze, die den ersten Schritt des Erzeugens von Ausrichtmarken für den optischen Wellenleiter und das Substrat veranschaulicht;
4B ist eine Skizze, die den zweiten Schritt des Erzeugens von Ausrichtmarken für den optischen Wellenleiter und das Substrat veranschaulicht;
4C ist eine Skizze, die den dritten Schritt des Erzeugens von Ausrichtmarken für den optischen Wellenleiter und das Substrat veranschaulicht;
4D ist eine Skizze, die den vierten Schritt des Erzeugens von Ausrichtmarken für den optischen Wellenleiter und das Substrat veranschaulicht;
4E ist eine Skizze, die den fünften Schritt des Erzeugens von Ausrichtmarken für den optischen Wellenleiter und das Substrat veranschaulicht;
4F ist eine Skizze, die den sechsten Schritt des Erzeugens von Ausrichtmarken für den optischen Wellenleiter und das Substrat veranschaulicht;
4G ist eine Skizze, die den siebten Schritt des Erzeugens von Ausrichtmarken für den optischen Wellenleiter und das Substrat veranschaulicht;
5A ist eine Perspektive eines optischen Wellenleiterchips, der ein optisches Sende-/Empfangsmodul in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung bildet;
5B ist eine perspektivische Ansicht des Vorrichtungssubstrats in der Ausgestaltung von 5A;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Sende-/Empfangsmoduls, das durch Montieren des optischen Wellenleiterchips aus 5A auf dem Vorrichtungssubstrat von 5B gebildet ist;
7A ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Wellenleiterchips, der ein optisches Sende-/Empfangsmodul in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildet;
7B ist eine Draufsicht auf den in 7A gezeigten optischen Wellenleiterchip;
7C ist eine perspektivische Ansicht des Vorrichtungssubstrat in der Ausgestaltung von 7A; und
8 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Sende-/Empfangsmoduls, das durch Zusammenfügen des optischen Wellenleiterchips von 7A und des Vorrichtungssubstrats von 7C gebildet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
Eine Ausgestaltung der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf 3A, 3B und 3C beschrieben. 3A und 3B sind auseinander gezogene perspektivische Ansichten eines optischen Wellenleiterteilers in Form einer optischen Wellenleitervorrichtung; bei der die optischen Fasern entfernt sind, während 3C eine perspektivische Ansicht des optischen Wellenleiterteilers im zusammengebauten Zustand mit optischen Fasern ist.
Wie in 3A gezeigt, sind eine Mantelschicht 3 und ein Y-förmiger optischer Wellenleiter 2 mit Zweigleitungen 2a, 2b und 2c auf der Oberfläche eines aus einem Silizium-Einkristall geschnittenen allgemein rechteckigen optischen Wellenleitersubstrat 10S durch die bekannte Ätztechnik und Schichtbildungstechnik gebildet, um einen optischen Wellenleiterchip 10 zu schaffen. Zusätzlich sind Ausrichtmarken 4a, 4b an oder in der Mantelschicht 3 an gegenüberliegenden Seiten der Zweigleitung 2a zu der Endoberfläche 10b des Substrats 10S hin gebildet. Die Endflächen der Zweigleitungen 2a, 2b liegen in einer Endoberfläche 10a des Substrats 10S, während die Endfläche der Zweigleitung 2c in der dieser einen Endoberfläche gegenüberliegenden Endoberfläche 10b des Substrats 10S liegt.
Wie in 3B gezeigt, ist ein aus einem Silizium-Einkristall geschnittenes, im wesentlichen rechteckiges Vorrichtungssubstrat 5 mit zwei voneinander beabstandeten Kerbnuten 5d, 5e gebildet, die sich senkrecht zur Länge des Vorrichtungssubstrats 5 erstrecken, so dass sie dessen Oberfläche in drei Regionen teilen und dadurch zwei V-Nut-Substratabschnitte 5A, 5B, getrennt durch einen Montagesubstratabschnitt 5C, definieren. Wie man sieht, liegen die Oberseiten (drei Regionen) der Substratabschnitte 5A, 5B und 5C in derselben Ebene, die im Folgenden als eine Referenzebene 5s bezeichnet wird. Die Kerbnuten 5d, 5e sind vorab gebildet, um sicherzustellen, dass die V-Nuten 5a, 5b und 5c, die anschließend durch Ätzen gebildet werden, benachbart zu ihren inneren Enden keine ungenügend geätzten seichten Abschnitte haben. Zwei Nuten 5a, 5b (V-Nuten) mit V-förmigem Querschnitt und eine V-Nut 5c sind an den Oberflächen der V-Nut-Substratabschnitte 5A und 5B jeweils durch die bekannte Ätztechnik gebildet, so dass sie sich von entgegengesetzten Längsenden des Vorrichtungssubstrats 5 senkrecht bis in Verbindung mit den Kerbnuten 5d und 5e erstrecken. Zusätzlich sind Ausrichtmarken 4a', 4b' an der Oberfläche des Montagesubstratabschnitts 5C gebildet.
Dann wird der optische Wellenleiterchip 10 umgewendet und auf dem Montagesubstratabschnitt 5C platziert. Der optische Wellenleiterchip 10 wird präzise in Bezug auf die V-Nut-Substratabschnitte 5A, 5B platziert, so dass die Ausrichtmarken 4a', 4b' auf dem Montagesubstratabschnitt 5C den entsprechenden Ausrichtmarken 4a, 4b auf dem optischen Wellenleitersubstrat 10S passerhaltig überlagert sind, gefolgt von einem Verbinden des optischen Wellenleiterchips 10 mit dem Wellenleitersubstrat 10S. Anschließend werden optische Fasern 8a, 8b und 8c an den entsprechenden V-Nuten 5a, 5b und 5c befestigt, so dass die Endflächen der Fasern den Endflächen der jeweiligen optischen Zweigleitungen 2a, 2b und 2c, die den optischen Wellenleiter 2 umfassen, gegenüberliegen, um eine optische Wellenleitervorrichtung, wie in 3C gezeigt, zu konstruieren. Es versteht sich, dass dies die Konstruktion einer optischen Wellenleitervorrichtung ermöglicht, bei der die Mitte der optischen Fasern 8 exakt auf die Mitte des optischen Wellenleiters 2 ausgerichtet ist.
Die Positionsbeziehung zwischen den Mitten der optischen Zweigleitungen 2a, 2b und 2c und den Ausrichtmarken 4a, 4b ist vorab mit hoher Genauigkeit eingestellt, und die Positionsbeziehung zwischen den Mitten der Ausrichtmarken 4a', 4b' und den V-Nuten 5a, 5b und 5c ist vorab mit hoher Genauigkeit eingestellt, um eine exakte Ausrichtung zwischen den Mitten der Enden der optischen Zweigleitungen 2a, 2b, 2c und den Mitten der an den V-Nuten 5a, 5b und 5c befestigten optischen Fasern 8a, 8b und 8c zu gewährleisten. Die optischen Fasern haben einen gleichförmigen Durchmesser, während die V-Nuten einen gleichförmigen Öffnungswinkel haben, so dass die Höhe der Mitte einer jeden optischen Faser über der Substrat-Referenzebene 5s auf eine beliebige Höhe zwischen einem positiven Wert, der kleiner als der Radius der optischen Faser ist, und einem nega tiven Wert eingestellt werden kann.
Die sequenziellen Schritte des Herstellens des optischen Wellenleiterchips 10 werden nun mit Bezug auf 4A bis 4G beschrieben.
In dem in 4A gezeigten Schritt wird eine Unter-Mantelschicht 31 auf der Oberfläche eines aus einem Silizium-Einkristall geschnittenen optischen Wellenleitersubstrats 10S gebildet. Polyamid kann als ein Beispiel des Materials dienen, aus dem die Unter-Mantelschicht 31 gebildet wird. Die Polyamidschicht kann vorbereitet werden durch Mischen mehrerer Arten von Polyamidlösungen in geeigneten Verhältnissen und Auftragen des Gemischs auf das Substrat, bevor dieses kalziniert wird. Die Dicke der Unter-Mantelschicht ist zu Darstellungszwecken stark übertrieben; tatsächlich ist sie äußerst dünn, etwa in der Größenordnung von 15 Mikrometer zusammen mit einer Über-Mantelschicht 31', die später beschrieben wird. Metallfilme 31, die später Ausrichtmarken 4 werden sollen, werden auf der Oberfläche der Unter-Mantelschicht 31 an vorgegebenen Positionen erzeugt. Titan oder CrAu können als Beispiele für das Material, aus dem die Metallfilme 32 gebildet werden können, dienen.
In 4B wird eine Schicht 23 aus Polymermaterial, die später ein optischer Wellenleiter 2 werden soll, auf der gesamten Oberfläche der die Metallfilme 32 enthaltenden Unter-Mantelschicht 31 gebildet. Die Polymermaterialschicht 23 kann zwar speziell aus Polyamid gebildet sein, doch hat sie eine solche Zusammensetzung, dass sie einen höheren Brechungsindex als den der Unter-Mantelschicht 31 aufweist, und die Dicke der Schicht kann z.B. in der Größenordnung von 7 Mikrometer liegen. Ein Muster 2', 4a'', 4b'' für den optischen Wellenleiter 2 und die Ausrichtmarken 4a, 4b wird auf der Oberfläche der Polymermaterialschicht 23 gebildet.
In dem Schritt von 4C wird das Polymermaterial 23 durch die Reaktivionen-Ätztechnik (RIE) entfernt. Das Reativionen-Ätzen RIE wirkt nicht auf die Metallfilme 32.
Der in 4D gezeigte Schritt dient zum Entfernen der verbleibenden Muster 2' und 4a'', 4b'', die Metallfilme sind, sowie derjenigen Abschnitte der Metallfilme 32, die frei liegen, wodurch der optische Wellenleiter 2 und die Ausrichtmarken 4a, 4b, die beide aus Polymermaterial bestehen, erzeugt werden.
In dem Schritt der 4E wird eine Über-Mantelschicht 31' über der gesamten Oberfläche der die gebildeten Muster enthaltenden Unter-Mantelschicht 31 gebildet. Das Material für die Über-Mantelschicht 31' hat die gleiche Zusammensetzung wie das Material, aus dem die Unter-Mantelschicht 31 gebildet ist, z.B. Polyamid. Die Über-Mantelschicht 31' kann vorbereitet werden durch Mischen mehrerer Arten von Polyamidlösungen in geeigneten Verhältnissen und Auftragen des Gemischs auf die Oberfläche, gefolgt von Kalzinieren. Die Über-Mantelschicht 31' bildet zusammen mit der Unter-Mantelschicht 31 eine Mantelschicht 3, die den optischen Wellenleiter 2 umgibt und einen niedrigeren Brechungsindex als den des optischen Wellenleiters 2 hat.
In dem in 4F gezeigten weiteren Schritt wird auf der Über-Mantelschicht 31' ein Y-förmiges Muster aus Metallfilm 33 gebildet, um den optischen Wellenleiter 2 (optische Zweigleitungen 2a, 2b, 2c) zu überdecken.
In dem Schritt von 4G werden die Abschnitte der Über-Mantelschicht 31' mit Ausnahme derjenigen Abschnitte, die unter dem Metallfilm 33 liegen, die Unter-Mantelschicht 31 und die Abschnitte der Polymermaterialschicht 23 über den Ausrichtmarken 4a, 4b durch RIE entfernt, um die Oberflächen der Ausrichtmarken und das optische Wellenleitersubstrat 10S freizulegen. Die unter dem Metallfilm 33 verbleibende Über-Mantelschicht 31' und die Unter-Mantelschicht 31 entsprechen der Mantelschicht 3.
Während der Metallfilm 33 in 4G als verbleibend dargestellt ist, kann und wird er üblicherweise entfernt. Außerdem kann, während in dem Beispiel der 4A bis 4G das Muster der Über-Mantelschicht 31' in Form eines Y dargestellt ist, so dass es zu dem Y-förmigen optischen Wellenleiter 2 passt, die Über-Mantelschicht 31' auf der gesamten Oberfläche des Substrats 10S wie ursprünglich geformt zurückbleiben, wie in 3A gezeigt. In diesem Fall werden die Schritte der 4F und 4G weggelassen.
Wie man aus dem oben Gesagten erkennt, kann die relative Positionsbeziehung zwischen dem optischen Wellenleiter 2 und den Ausrichtmarken 4a, 4b exakt definiert werden, indem der optische Wellenleiter 2 und die Ausrichtmarken 4a, 4b in einem einzigen Maskenmuster (Muster 2', 4a'', 4b'' in 4B und 4C) erzeugt werden. So kann eine hochgenaue Ausrichtung erreicht werden. Unter Berücksichtigung der Anforderung, dass die Ausrichtmarken 4, die Metallfilme sind, beim Erzeugen der Schicht 23, die zu einem optischen Wellenleiter 2 werden soll, weder verdampft noch oxidiert werden dürfen, kann das Material, aus dem die Schicht 23 gebildet wird, vorzugsweise ein Polymermaterial sein, das mit einer niedrigen Verarbeitungstemperatur unterhalb 400°C bearbeitet werden kann. In diesem Zusammenhang sollte beachtet werden, dass wenn ein Versuch unternommen wird, einen optischen Wellenleiter aus Quarz durch Flammenabscheidungsprozess herzustellen, ein solcher Wellenleiter normalerweise nicht auf der Unter-Mantelschicht 31 verbleiben dürfte, da die Verarbeitungstemperatur des Quarz 1000°C übersteigt. Es ist selbstverständlich, dass das Material, aus dem die Unter-Mantelschicht 31 gebildet ist, bei einer so hohen Verarbeitungstemperatur wie 1000°C ausgebrannt würde.
Mit Bezug auf 5A, 5B und 6 wird im folgenden ein optisches Sende-/Empfangsmodul gemäß einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen optischen Wellenleitervorrichtung beschrieben.
Zunächst wird mit Bezug auf 5A in dieser Ausgestaltung eine Mantelschicht 3 auf einem optischen Wellenleitersubstrat 10S gebildet, die sowohl in der Breite als auch der Länge größer als die Mantelschicht ist und eine zu einer Endoberfläche des Substrats 10S bündige Endfläche hat, so dass Randflächen auf dem Substrat an dem anderen entgegengesetzten Ende und den entgegengesetzten Seiten der Mantelschicht 3 zurückbleiben. Eine Endfläche der optischen Zweigleitung 2a liegt in der Mitte der Endoberfläche der mit der Endoberfläche des optischen Wellenleitersubstrats 10S bündigen Endoberfläche der Mantelschicht 3, während die Endflächen der Zweigleitungen 2a, 2b in der entgegengesetzten Endoberfläche der Mantelschicht liegen. Bei dieser Ausgestaltung sind eine Laserdiode 9 und eine Fotodiode 15 den Endflächen der Zweigleitungen 2a und 2b gegenüber angeordnet, wobei ihre einen Elektroden jeweils auf Elektroden 11a und 11b platziert sind, die jeweils auf dem Substrat 10S gebildet sind. Ausrichtmarken 4a, 4b, 4c und 4d sind auf dem Substrat 10S an vier Ecken einer die Anordnung von Mantelschicht 3, Laserdiode 9 und Fotodiode 15 umgebenden Fläche gebildet. Ferner sind auf dem Substrat 10S außerhalb der Ausrichtmarkierungen 4c und 4d Elektroden 11c und 11d gebildet, die mit den anderen Anschlüssen der Laserdiode 9 bzw. der Fotodiode 15 drahtgebondet sind.
Jede der Elektroden 11a und 11b hat die Form eines H mit zwei durch eine Brücke miteinander verbundenen Kontaktfeldern, wobei eines der Kontaktfelder innerhalb einer imaginären Erweiterung der jeweils entsprechenden Seitenkante unter den entgegengesetzten Seitenkanten der Mantelschicht 3 positioniert ist, während das andere Kontaktfeld außerhalb einer imaginären Erweiterung der jeweils entsprechenden Seitenkante unter den entgegengesetzten Seitenkanten der Mantelschicht 3 positioniert ist. Die Laserdiode 9 und Fotodiode 15 sind auf den inneren Kontaktfeldern der Elektroden 11a und 11b platziert und mit diesen verbunden. Die Kontaktfelder der Elektroden 11c und 11d sind außerhalb der imaginären Erweiterungen der entgegengesetzten Seitenränder der Mantelschicht 3 positioniert und haben Anschlüsse, die sich von dort ins Innere der imaginären Erweiterungen erstrecken. Wie man sieht, kann die Positionsbeziehung zwischen den diversen Teilen, die an dem optischen Wellenleitersubstrat 10S befestigt und gebildet sind, und den Ausrichtmarken 4a–4b exakt eingestellt und definiert werden.
Als nächstes wird mit Bezug auf 5B ein im wesentlichen rechteckiges Substrat 5, das in Breite und Länge größer als das optische Wellenleitersubstrat 10S ist, an seiner oberen Oberfläche mit einer Kerbnut 5e versehen, die sich quer zur Länge des Substrats 5 erstreckt, um dessen Länge in zwei Abschnitte zu unterteilen und dadurch einen Montagesubstratabschnitt 5C und einen V-Nut-Substratabschnitt 5B zu schaffen. Wie im Fall von 3B ist auf dem V-Nut-Substratabschnitt 5B eine V-Nut 5c gebildet, die sich von der Mitte von dessen Endfläche bis in Verbindung mit der Kerbnut 5e erstreckt. An der oberen Oberfläche des Montagesubstratabschnitts 5C ist eine Aussparung 12 gebildet, die sich von der der Kerbnut 5e gegenüberliegenden Endfläche des Abschnitts bis in Verbindung mit der Kerbnut 5e erstreckt, so dass Bänke 5Ca, 5Cb auf entgegengesetzten Seiten der Aussparung bestehen bleiben. Die Breite der Aussparung 12 ist bemessen, um die Mantelschicht 3 unterzubringen. Auf den oberen Oberflächen der Bänke 5Ca, 5Cb sind Ausrichtmarken 4a', 4b', 4c' und 4d' entsprechend den in 5A gezeigten Ausrichtmarken 4a, 4b, 4c und 4d gebildet. Außerdem sind an den oberen Oberflächen der Bänke 5Ca, 5Cb H-förmige Elektroden 11a', 11b', 11c' und 11d' gebildet, die innere Kontaktfelder, die unterhalb des Substrats 10S zu liegen kommen, und äußere Kontaktfelder haben, die außerhalb des Substrats positioniert sein werden. Auf den inneren Kontaktfeldern sind Löthöcker 13 gebildet. Beim Zusammenbau werden die Mantelschicht 3 und die Laserdiode 9 und die Fotodiode 15, die von der Oberfläche des optischen Wellenleitersubstrats 10S überstehen, sämtlich in der Aussparung 12 aufgenommen.
Nachdem die Laserdiode 9 und die Fotodiode 15 auf dem optischen Wellenleitersubstrat 10S wie oben mit Bezug auf 5A beschrieben montiert worden sind, wird der resultierende optische Wellenleiterchip 10 gewendet und auf dem in 5B beschriebenen Montagesubstratabschnitt 5C mit Bezug auf die Ausrichtmarken 4a' bis 4d' in Position gebracht, um eine Anordnung wie in 6 gezeigt zu bilden. Dann wird die gesamte Anordnung erhitzt, während das Substrat 10S gegen den Montagesubstratabschnitt 5G gedrückt wird, um sie mit Hilfe der Löthöcker 13 zu verbinden. Ferner werden Lücken (Aussparung 12) zwischen dem optischen Wellenleiterchip 10 und dem Montagesubstratabschnitt 5C mit Harz gefüllt, um die montierte Laserdiode 9 und Fotodiode 15 zu schützen.
Mit Bezug auf 7A, 7B, 7C und 8 wird nachfolgend ein optisches Sende-/Empfangsmodul nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen optischen Wellenleitervorrichtung beschrieben.
Auf dem Gebiet der optischen Kommunikation gibt es Pläne, sowohl bidirektionale digitale Kommunikationen über Signallicht mit einer Wellenlänge von 1,31 Mikrometer als auch analoge Ausstrahlung von Bildern über Signallicht mit einer Wellenlänge von 1,55 Mikrometer in einer einzigen optischen Faser zu ermöglichen. Ein Endgerät, das konstruiert ist, um solches Signallicht zu verwenden, würde ein bidirektionales Kommunikationsmodul brauchen, das in der Lage ist, die Signallichter mit den Wellenlängen 1,31 Mikrometer und 1,55 Mikrometer über einen Filter zu trennen, wo nur das Signallicht von 1,31 Mikrometer in die Laserdiode 9 und die Fotodiode 15 eingespeist wird, während das Signallicht von 1,55 Mikrometer in einen (nicht dargestellten) Bildempfänger eingespeist wird.
Bei der Ausgestaltung der 7A, 7B, 7C und 8 ist ein einziges Siliziumsubstrat 5 in drei Regionen unterteilt, einen zentralen Montagesubstratabschnitt 5C und zwei V-Nut-Substratabschnitte 5A, 5B auf entgegengesetzten Seiten des Montagesubstratabschnitts 5C, wie bei der Ausgestaltung der 3A, 3B, 3C. An der oberen Oberfläche des Montagesubstratabschnitts 5C ist eine Aussparung 12 geätzt, die sich von der Kerbnut 5d bis in Verbindung mit der Kerbnut 5e erstreckt, um Bänke 5Ca, 5Cb auf entgegengesetzten Seiten der Aussparung wie bei der Ausgestaltung der 5B zu definieren. Der V-Nut-Substratabschnitt 5A ist mit einer V-Nut 5a versehen und kann an seiner oberen Oberfläche mit Elektroden 11a, 11b versehen sein, an denen optoelektronische Elemente (wie etwa Laserdiode 9 und Fotodiode 15) montiert sein können. Mit Bezug auf 7A ist auf einem optischen Wellenleitersubstrat 10S eine Mantelschicht 3 mit einem darin eingebetteten optischen Wellenleiter 2 gebildet. Der optische Wellenleiter 2 umfasst in dieser Ausgestaltung einen geraden optischen Wellenleiterpfad 2D zum Übertragen von Signallicht mit einer Wellenlänge von 1,31 Mikrometer und Signallicht mit einer Wellenlänge von 1,55 Mikrometer sowie optische Zweigleitungen 2a, 2b, 2c, die einen Y-förmig verzweigten optischen Wellenleiterpfad 2Y zum Übertragen von Signallicht mit einer Wellenlänge von 1,31 Mikrometer bilden. Die Enden des geraden optischen Wellenleiterpfads 2D und der optischen Zweigleitung 2c sind aneinander gekoppelt, wobei die gekoppelte Endfläche in der Endoberfläche 10b der Mantelschicht 3 liegt. An der Endoberfläche 10b der Mantelschicht 3 ist über den gekoppelten Endfläche ein dielektrisches Vielschichtfilmfilter 14 gebildet, das den Durchgang des Signallichts mit Wellenlänge 1,31 Mikrometer zulässt, aber das Signallicht mit der Wellenlänge 1,55 Mikrometer reflektiert. In 7, die eine Draufsicht auf den optischen Wellenleiterchip 10 ist, ist zu sehen, dass die Endoberfläche 10b der Mantelschicht 3 mit der gekoppelten Endfläche sich nicht rechtwinklig schneidet, sondern unter einem Winkel in Bezug auf den geraden optischen Wellenleiterpfad 2D, so dass das an dem dielektrischen Vielschichtfilmfilter 14 reflektierte Licht in den optischen Zweigleitung 2c eingespeist werden kann. Genauer gesagt ist der Winkel so gewählt, dass eine den Winkel halbierende Linie, die an dem gekoppelten Ende zwischen dem geraden optischen Wellenleiterpfad 2D und dem optischen Zweigleitung 2c definiert ist, einen rechten Winkel zur Ebene der Endoberfläche 10b der Mantelschicht 3 bildet. Der optische Wellenleiter 2 und Ausrichtmarken 4a, 4b können mit dem gleichen Verfahren wie oben mit Bezug auf 4A bis 4G beschrieben gebildet sein. Zu beachten ist, dass die Tatsache, dass der optische Wellenleiter 2 auf dem optischen Wellenleitesubstrat 10S getrennt vom Vorrichtungssubstrat 5 gebildet ist, ein günstiger Faktor bei der Erzeugung des dielektrischen Vielschichtfilmfilters 14 an der Endoberfläche des optischen Wellenleiters 2 ist und die Erzeugung des Filters tatsächlich erleichtert.
Bezogen auf 7C ist der V-Nut-Substratabschnitt 5A des Vorrichtungssubstrats 5 mit einer V-Nut 5a zum Aufnehmen und Befestigen einer optischen Faser 8a versehen, die die Kerbnut 5d rechtwinklig kreuzt, und an seiner oberen Oberfläche sind Elektroden 11a und 11b gebildet, mit denen eine Fotodiode 15 (8) und eine Laserdiode 9 (8) verbunden sein können. Die Erstreckungsrichtung der Kerbnut 5e ist um Φ/2 in Bezug auf eine zur Erstreckungsrichtung der V-Nut 5a senkrechte Richtung abgewinkelt, so dass die Erstreckungsrichtung der Nut 5e mit der Ebene der Endoberfläche 10b des optischen Wellenleitersubstrats 10S zusammenfällt, wenn der optische Wellenleiterchip 10 gewendet und auf dem Montagesubstratabschnitt 5C platziert ist. Die V-Nut 5c ist in dem V-Nut-Substratabschnitt 5B so ausgerichtet, dass sie mit der Erstreckungsrichtung der V-Nut 5a zusammenfällt.
Der in 7A gezeigte optische Wellenleiterchip 10 ist gewendet und in Position auf dem in 7C gezeigten Montagesubstratabschnitt 5C platziert, wobei der Wellenleiterchip und der Montagesubstratabschnitt aufeinander ausgerichtet sind, indem die Ausrichtmarken 4a, 4b auf dem optischen Wellenleiterchip 10 über den Ausrichtmarken 4a', 4b' auf dem Montagesubstratabschnitt 5C angeordnet sind, gefolgt von einem Verbinden des optischen Wellenleiterchips 10 und des Substrats 5 miteinander zu einer integralen Anordnung. Zusätzlich sind optische Fasern 8a und 8c in den V-Nuten 5a bzw. 5b eingefügt und befestigt, um ein optisches Sende-/Empfangsmodul wie in 8 gezeigt zu bilden.
Um die auf dem optischen Wellenleiterchip 10 gebildeten Ausrichtmarken 4a, 4b und die auf dem Montagesubstratabschnitt 5C gebildeten Ausrichtmarken 4a', 4b' aufeinander auszurichten und dabei die einen von den anderen zu unterscheiden, kann eine Kamera zwischen die gegenüberliegenden Substrate eingefügt sein, um die Ausrichtprozeduren durchzuführen und dabei gleichzeitig die Muster der gegenüberliegenden Ausrichtmarken zu beobachten. Alternativ kann Licht mit hoher Durchdringungskraft wie etwa Infrarotstrahlung oder Röntgenstrahlung verwendet werden, um die Ausrichtmarken auf den Substraten zu bestrahlen, so dass der Ausrichtprozess unter Beobachtung des transmittierten Lichts durchgeführt werden kann. Das optische Wellenleitersubstrat 10S und das Vorrichtungssubstrat 5, die in der Praxis sehr geringe Dicken in der Größenordnung von 500 Mikrometer haben, ermöglichen einen leichten Durchgang von Infrarotstrahlen oder Röntgenstrahlung, so dass der Benutzer die Ausrichtmarken auf einem Röntgengerät beobachten kann. Der Positionier- und Ausrichtprozess wie oben beschrieben ist nicht nur sehr einfach und bequem, sondern erfordert auch nur kurze Zeit.
Bei dem optischen Sende-/Empfangsmodul, dessen Zusammenbau beendet ist, sind die Mittelachsen der optischen Fasern 8a und 8c entgegengesetzt den Mitten der Endflächen des geraden optischen Wellenteiterpfades 2D angeordnet, während die Laserdiode 9 und die Fotodiode 15 den Mitten der Endflächen der jeweiligen Zweigleitungen des Y-förmig verzweigten optischen Wellenleiterpfades 2Y gegenüberliegen.
Bei der Konstruktion wie oben in Verbindung mit 7 und 8 beschrieben, wird Signallicht LS3 mit einer Wellenlänge von 1,55 Mikrometer, das über die optische Faser 8a auf einer Seite eingespeist wird, in den geraden optischen Wellenleiterpfad 2D weitergeleitet, durchdringt das dielektrische Vielschichtfilmfilter 14 und wird an die optische Faser 8c auf der anderen Seite ausgegeben. Über die optische Faser 8a auf einer Seite eingespeistes Signallicht LS1 mit einer Wellenlänge von 1,31 Mikrometer wird hingegen in den geraden optischen Wellenleiterpfad 2D weitergeleitet und an dem dielektrischen Vielschichtfilmfilter 14 reflektiert, um in den Y-förmig verzweigten optischen Wellenleiterpfad 2Y eingespeist zu werden, und wird von der Fotodiode 15 empfangen, die gegenüber der Endfläche der optischen Zweigleitung 2a angeordnet ist. Signallicht LS2 mit einer Wellenlänge von 1,31 Mikrometer, das von der Laserdiode 9 ausgestrahlt wird, wird in die optische Zweigleitung 2c über die Endfläche der der Laserdiode 9 gegenüberliegenden optischen Zweigleitung 2b eingespeist, wird an dem dielektrischen Vielschichtfilmfilter 14 reflektiert, um in den geraden optischen Wellenleiterpfad 2D eingespeist zu werden, und wird dann an die optische Faser 8a auf der einen Seite ausgegeben. Wie man sieht, ermöglicht diese Erfindung sowohl bidirektionale digitale Kommunikation über Signallicht mit einer Wellenlänge von 1,31 Mikrometer als auch die Weiterleitung von Signallicht mit einer Wellenlänge von 1,55 Mikrometer in einer einzigen optischen Faser.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Aus der vorhergehenden Beschreibung wird deutlich, dass die Erfindung die Erzeugung eines in eine Mantelschicht eingebetteten optischen Wellenleiters und von Ausrichtmarken durch Verwendung von Ätz- und Filmbildungstechniken zur Herstellung eines optischen Wellenleiterchips auf einem Rohmaterialsubstrat, das Bilden von V-Nuten und Ausrichtmarken auf einem Rohmaterialsubstrat durch Anwendung von Ätz- und Filmbildungstechniken, um ein Vorrichtungssubstrat zu bilden, umfasst, wodurch die Positionierung und Befestigung des optischen Wellenleiterchips und des Vorrichtungssubstrats in Bezug aufeinander bequem und exakt unter Bezugnahme auf die Ausrichtmarken auf dem Chip und dem Substrat durchgeführt werden kann. Obwohl die Ausrichtoperation dieser Erfindung auf der sogenannten passiven Ausrichttechnik basiert, ist die Genauigkeit der Positionierung und Ausrichtung vergleichbar der durch die aktive Ausrichttechnik erreichbaren, und dennoch ist der Positionier- und Ausrichtprozess nach der Erfindung nicht nur einfach und bequem, sondern auch schnell durchzuführen.

Claims

Optische Wellenleitervorrichtung mit einem Vorrichtungssubstrat (5) mit einer an dessen oberer Oberfläche definierten ersten Region (5B) und zweiten Region (5C), wobei die erste und zweite Region Seite an Seite von einem Ende des Vorrichtungssubstrats (5) aus angeordnet sind, die erste Region (5B) mit einer V-Nut (5c) versehen ist, die sich von dem einen Ende des Vorrichtungssubstrats (5) zu einer Grenze zwischen der ersten und der zweiten Region erstreckt, und die zweite Region (5C) wenigstens zwei Ausrichtmarken (4a', 4b') hat, die an wenigstens zwei beabstandeten Orten auf der zweiten Region (5C) gebildet sind; einem optischen Wellenleiterchip (10), der ein optisches Wellenleitersubstrat (10S) mit einer ersten Endoberfläche (10a) und einer zweiten Endoberfläche (10b), eine über einer Seitenoberfläche des optischen Wellenleitersubstrats (10S) gebildete Mantelschicht (3), von der eine Endkante bündig mit der ersten Endoberfläche des optischen Wellenleitersubstrats (10S) ist, einen in der Mantelschicht (3) gebildeten und sich von der einen Endkante zu der anderen Endkante der Mantelschicht (3) erstreckenden optischen Wellenleiter (2) und wenigstens zwei zweite Ausrichtmarken (4a, 4b) umfasst, die auf dem optischen Wellenleitersubstrat (10S) an wenigstens zwei voneinander und von dem optischen Wellenleiter (2) beabstandeten Orten gebildet sind; und einer optischen Faser (8c), die in die V-Nut (5c) eingefügt und darin befestigt ist und an einem Ende abschließt, welches die Grenze zwischen der ersten und der zweiten Region schneidet, während das andere Ende über das Vorrichtungssubstrat (5) übersteht; wobei der optische Wellenleiterchip (10) auf dem Vorrichtungssubstrat (5) so montiert ist, dass die Mantelschicht (3) auf der zweiten Region (5C) des Vorrichtungssubstrat (5) liegt, die Orte der ersten und zweiten Ausrichtmarken so definiert sind, dass durch einzeln Übereinanderlegen der ersten und zweiten Ausrichtmarken eine Endfläche der optischen Faser (8c) in eine Ausrichtung gegenüber einem Ende des optischen Wellenleiters (2) gelangt; dadurch gekennzeichnet, dass der optische Wellenleiter (2) einen ersten optischen Wellenleiterpfad (2D) und einen zweiten optischen Wellenleiterpfad (2Y), die sich von der einen Endkante zu der anderen Endkante der Mantelschicht (3) erstrecken, umfasst, wobei der erste und der zweite optische Wellenleiterpfad an der einen Endkante der Mantelschicht (3) zu einem gekoppelten Ende verkoppelt sind, welches das eine Ende des optischen Wellenleiters (2) bildet, der erste und der zweite optische Wellenleiterpfad andere von einander beabstandete und die andere Endkante der Mantelschicht (3) schneidende Enden haben, und dass ferner ein dielektrisches Vielschichtfilmfilter (14) an der einen Endkante der Mantelschicht (3) gebildet ist, um das gekoppelte Ende zu überdecken, wobei das dielektrische Vielschichtfilmfilter (14) den Durchgang von Licht einer ersten Wellenlänge zulässt, aber Licht einer zweiten Wellenlänge reflektiert, wobei die eine Endkante der Mantelschicht (3) im rechten Winkel zu einer Linie steht, die einen an dem gekoppelten Ende zwischen dem ersten und dem zweiten optischen Wellenleiterpfad definierten Winkel halbiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der zweite optische Wellenleiterpfad (2Y) als ein Y-förmig verzweigter optischer Wellenleiterpfad ausgebildet ist, der eine optische Zweigleitung (2c), die an einem die eine Endkante der Mantelschicht (3) schneidenden Ende abschließt, und zwei optische Zweigleitungen (2a, 2b) umfasst, die an einem die andere Endkante der Mantelschicht (3) schneidenden Ende abschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die eine Endkante der Mantelschicht (3) entlang der Grenze zwischen der ersten und der zweiten Region (5B, 5C) angeordnet ist und das Vorrichtungssubstrat (5) an seiner Oberfläche eine sich entlang der Grenze erstreckende Kerbnut (5e, 5d) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Vorrichtungssubstrat (5) eine dritte Region (5A) hat, die an die zweite Region (5C) auf der der ersten Region (5B) entgegengesetzten Seite angrenzt, die dritte Region an ihrer Oberfläche zwei V-Nuten (5a, 5b) aufweist, die sich von der der zweiten Region (5C) abgewandten Endkante des Vorrichtungssubstrats (5) zu einer Grenze zwischen der zweiten und der dritten Region erstrecken, und zwei optische Fasern (8a, 8b) umfasst, deren Endabschnitte in die zwei V-Nuten eingefügt und befestigt sind, wobei Endflächen der zwei optischen Fasern den beabstandeten Enden der Zweigleitungen an der anderen Endkante der Mantelschicht (3) gegenüberliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Vorrichtungssubstrat (5) eine dritte Region (5A) hat, die an die zweite Region (5C) auf der der ersten Region (5B) entgegengesetzten Seite angrenzt, wobei auf der dritten Region ein Licht emittierendes Element (9) gegenüber dem beabstandeten Ende einer der zwei an der anderen Endkante der Mantelschicht (3) positionierten Zweigleitungen montiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der auf der dritten Region ein Licht empfangendes Element (15) gegenüber dem beabstandeten Ende der anderen der zwei an der anderen Endkante der Mantelschicht (3) positionierten Zweigleitungen montiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, bei der auf der Oberfläche des Vorrichtungssubstrats (5) eine andere Kerbnut (5d) gebildet ist, die sich entlang einer Grenze zwischen der zweiten und dritten Region erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Mantelschicht (3) geformt ist, um Randflächen auf den optischen Wellenleitersubstrat (10S) auf der zweiten Endoberfläche zu belassen, und ein Licht emittierendes Element (9) und ein Licht empfangendes Element (15) umfasst, die auf den Randflächen auf dem optischen Wellenleitersubstrat (10S) gegenüber den an der anderen Endkante der Mantelschicht (3) positionierten beabstandeten Enden der Zweigleitungen des Y-förmigen optischen Wellenleiterpfades montiert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 5 oder 6, bei der das Vorrichtungssubstrat (5) eine dritte Region (5A) hat, die an die zweite Region (5C) auf der der ersten Region (5B) entgegengesetzten Seite angrenzt, wobei in der Oberfläche der dritten Region eine andere V-Nut (5a) gebildet ist, die sich von der der zweiten Region (5C) entgegengesetzten Endkante des Vorrichtungssubstrats (5) zu einer Grenze zwischen der zweiten und der dritten Region erstreckt, und eine andere optische Faser (8a) umfasst, deren Endabschnitt in die andere V-Nut (5a) mit einer Endfläche besagter anderer optischer Faser gegenüber dem anderen Ende des ersten optischen Wellenleiterpfads eingefügt und befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5 und 6, bei der der optische Wellenleiter (2) aus Polymermaterial gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5 und 6, bei der wenigstens zwei der Ausrichtmarken zueinander beabstandet jeweils auf jeder der Oberflächen des optischen Wellenleitersubstrats (10S) und des Vorrichtungssubstrats (5) gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5 und 6, bei der das optische Wellenleitersubstrat (10S) und das Vorrichtungssubstrat (5) jeweils eine Platte aus Silizium-Einkristall umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5 und 6, ferner mit Metallfilm-Kontaktfeldern, die an einer Mehrzahl von entgegengesetzten Positionen an den entgegengesetzten Oberflächen des optischen Wellenleitersubstrats (10S) und des Vorrichtungssubstrats (5) gebildet sind, und auf den Metallfilm-Kontaktfeldern gebildeten Löthöckern zum Bonden der gegenüberliegenden Metallfilm-Kontaktfelder.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5 und 6, bei der Spalte zwischen dem optischen Wellenleitersubstrat (10S) und dem Vorrichtungssubstrat (5) mit Harz ausgefüllt sind.
Verfahren zum Erzeugen einer optischen Wellenleitervorrichtung mit den Schritten: (a) Erzeugen eines Vorrichtungssubstrats (5) mit einer an dessen oberer Oberfläche definierten ersten Region (5B) und zweiten Region (5C), wobei die erste und die zweite Region Seite an Seite nebeneinander von einem Ende des Vorrichtungssubstrats (5) aus definiert sind, Erzeugen einer V-Nut (5c) in der ersten Region (5B), so dass sie sich von dem einen Ende des Vorrichtungssubstrats (5) zu einer Grenze zwischen der ersten und der zweiten Region erstreckt, und Erzeugen von wenigstens zwei Ausrichtmarken (4a', 4b') an wenigstens zwei beabstandeten Stellen auf der zweiten Region (5C); (b) Erzeugen eines optischen Wellenleiterchips (10) mit einem optischen Wellenleitersubstrat (10S), das eine erste Endoberfläche (10a) und eine zweite Endoberfläche (10b) hat, Erzeugen einer Mantelschicht (3) über einer Seitenoberfläche des optischen Wellenleitersubstrats (10S), so dass eine Endkante bündig mit der ersten Endoberfläche des optischen Wellenleitersubstrats (10S) ist, Erzeugen eines optischen Wellenleiters (2) in der Mantelschicht (3), so dass dieser sich von der einen Endkante zu der anderen Endkante der Mantelschicht (3) erstreckt, und Erzeugen von wenigstens zwei zweiten Ausrichtmarken (4a, 4b) auf dem optischen Wellenleitersubstrat (10S) an wenigstens zwei voneinander beabstandeten und von dem optischen Wellenleiter (2) beabstandeten Orten; (c) Anordnen des optischen Wellenleiterchips (10) auf der zweiten Region des Vorrichtungssubstrats (5), wobei die Mantelschichtseite des Chips dem Vorrichtungssubstrat (5) zugewandt ist; (d) Verbinden des optischen Wellenleiterchips (10) und des Vorrichtungssubstrats (5) miteinander, wobei die Ausrichtmarken auf dem optischen Wellenleitersubstrat (10S) in Deckung mit den Ausrichtmarken auf dem Vorrichtungssubstrat (5) sind; und (e) Anfügen und Befestigen eines Endabschnitts einer optischen Faser (8) in der V-Nut (5c); dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (b) umfasst: (b1) Erzeugen einer Unter-Mantelschicht (31) auf einem aus einer Silizium-Einkristallplatte gebildeten optischen Wellenleitersubstrat (10S); (b2) Erzeugen eines eine Ausrichtmarke bildenden Metallfilms (32) an einem vorgegebenen Ort an einer Oberfläche der Unter-Mantelschicht; (b3) Erzeugen einer einen optischen Wellenleiter bildenden Polymermaterialschicht (23) auf der gesamten Oberfläche der Unter-Mantelschicht, die den die Ausrichtmarke bildenden Metallfilm enthält; (b4) Erzeugen eines Musters (2') zum Erzeugen eines optischen Wellenleiters und eines Musters (4a'', 4b'') zum Erzeugen von Ausrichtmarken auf einer Oberfläche der Polymermaterialschicht zur Erzeugung des optischen Wellenleiters; (b5) Entfernen von Bereichen der Polymermaterialschicht (23) mit Ausnahme von denjenigen, die dem optischen Wellenleitererzeugungsmuster (27) entsprechen, zur Erzeugung des optischen Wellenleiters durch Reaktiv-Ionenätztechnik unter Verwendung des optischen Wellenleitererzeugungsmusters (2') und des Ausrichtmarkenerzeugungsmusters (4a'', 4b'') als Maske; (b6) Entfernen des Musters zur Erzeugung des optischen Wellenleiters (2'), eines Ausrichtmarkenerzeugungsmusters und von freiliegenden Bereichen des Ausrichtmarkenbildungs-Metallfilms (4a'', 4b'') und (b7) Erzeugen einer Über-Mantelschicht (31') auf der gesamten Oberfläche der Unter-Mantelschicht (31), um dadurch einen optischen Wellenleiterchip (10) zu konstruieren; wobei der optische Wellenleiter (2) geformt ist, um einen ersten optischen Wellenleiterpfad (2D) und einen zweiten optischen Wellenleiterpfad (2Y) zu umfassen, die sich von der einen Endkante zu der anderen Endkante der Mantelschicht (3) erstrecken, wobei der erste und der zweite optische Wellenleiterpfad miteinander an der einen Endkante der Mantelschicht (3) zu einem gekoppelten Ende verkoppelt sind, welches das eine Ende des optischen Wellenleiters (2) bildet, und ein dielektrischer Vielschichtfilmfilter (14) auf der einen Endkante der Mantelschicht (3) gebildet wird, um das gekoppelte Ende zu überdecken, wobei der dielektrische Vielschichtfilmfilter (14) den Durchgang von Licht einer ersten Wellenlänge zulässt, aber Licht einer zweiten Wellenlänge reflektiert, wobei das eine Ende der Mantelschicht (3) im rechten Winkel zu einer Linie steht, die einen an dem gekoppelte Ende zwischen dem ersten und dem zweiten optischen Wellenleiterpfad definierten Winkel halbiert.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem Schritt (b7) ferner folgende Schritte umfasst: (b7-1) Erzeugen eines metallischen Schutzfilms (33) auf derjenigen Fläche der Oberfläche der Über-Mantelschicht, die den optischen Wellenleiter (2) bedeckt; und (b7-2) Entfernen der Über-Mantelschicht (31') mit Ausnahme derjenigen Fläche derselben, die unter dem metallischen Schutzfilm (33) liegt, durch Reaktiv-Ionenätztechnik, um dadurch die Ausrichtmarken (4a, 4b) und die Oberfläche des optischen Wellenleitersubstrats (10S) freizulegen.