WO2003104865A2 - Guide d'onde comportant un canal et une couche d'adaptation - Google Patents

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WO2003104865A2
WO2003104865A2 PCT/FR2003/001682 FR0301682W WO03104865A2 WO 2003104865 A2 WO2003104865 A2 WO 2003104865A2 FR 0301682 W FR0301682 W FR 0301682W WO 03104865 A2 WO03104865 A2 WO 03104865A2
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channel
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adaptation
mask
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Stéphane TISSERAND
Marc Hubert
Laurent Roux
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Silios Technologies
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    • G02B2006/12097—Ridge, rib or the like

Definitions

  • the present invention relates to a waveguide comprising a channel and an adaptation layer.
  • the field of the invention is that of optical devices integrated on a substrate, a field in which an essential element is the waveguide which performs the function of transporting the light energy necessary for the routing of an optical signal.
  • an essential element is the waveguide which performs the function of transporting the light energy necessary for the routing of an optical signal.
  • a guide is produced by creating a channel by ion implantation of the substrate through a mask, then by depositing a guiding layer on the channel.
  • the guide not being limited to the single channel but rather constituted by the association of this channel and the guiding layer, it then has dimensions in adequacy with that of the core of an optical fiber. Indeed, the integrated devices are often interconnected with optical fibers.
  • the geometrical structure of the guide means that it is likely to exhibit behavior which differs according to the state of polarization of the light. This sensitivity to polarization is all the stronger the higher the implantation dose.
  • the difference between the effective refractive indices in electric transverse mode (TE) and in magnetic transverse mode (TM) increases as the refraction index of the channel increases.
  • Polarization sensitivity is a critical parameter for any device connected to an optical fiber. Indeed, when the fiber is stressed, in particular when it is bent, this curvature leads to a modification of the polarization of the light which circulates there. It is therefore not possible to know the state of polarization of the light entering the device. It follows that this device must represent a sensitivity to polarization which is as small as possible so that the integrity of the optical signal is best preserved.
  • the radiative losses in the curvatures depend on the lateral index contrast ⁇ Neff, which contrast is defined as the difference between the effective index of refraction defined at the level of the channel and that defined outside this channel.
  • This contrast itself depends on the polarization mode. It is desirable that the lateral contrast ⁇ NeffiE in TE mode is as close as possible to the lateral contrast ⁇ Neffr M in TM mode so that the minimum radius of curvature admissible by the guide is the same in TE mode as in TM mode.
  • a guide characterized as follows:
  • the refractive index of the channel must be less than 1.70, which leads to a lateral contrast ⁇ Neffj ⁇ in TE mode of 0.003 and to a lateral contrast ⁇ Neff ⁇ v. in TM mode of 0.002, the minimum radius of curvature then being estimated between 20 and 25 mm.
  • the refractive index of the channel must be less than 1.60, which leads to a lateral contrast ⁇ NeffjE in TE mode of 0.004 and to a lateral contrast ⁇ Neff ⁇ v ⁇ in TM mode of 0.003 , the minimum radius of curvature then being estimated between 15 and 20 mm.
  • the refractive index of the channel must be less than 1.55, which leads to a lateral contrast ⁇ Neff ⁇ E in TE mode of 0.006 and to a lateral contrast ⁇ Neffi in TM mode of 0.005 , the minimum radius of curvature then being estimated between 10 and 15 mm.
  • the present invention thus relates to an optical waveguide having a reduced sensitivity to polarization and a high lateral index contrast.
  • a waveguide comprises a channel on an optical substrate, the refractive index of this channel being greater than that of the substrate, also comprises at least one guiding layer arranged on this channel, the index of this guide layer being higher than that of the substrate; in addition, the waveguide comprises an adaptation layer extending laterally on either side of the channel.
  • this adaptation layer is in fact to reduce the sensitivity of the guide to polarization.
  • the thickness of the adaptation layer is less than that of the channel. For example, it is between 20% and 60% of the thickness of the channel.
  • the adaptation layer breaking down into two bands each adjoining a lateral edge of the channel, the width of each of these bands is at least equal to that of the channel.
  • the refractive index of the adaptation layer is higher than that of the channel.
  • the waveguide includes at least one covering layer disposed on the guiding layer, the index of this covering layer being lower than that of the guiding layer and that of the channel.
  • the channel is integrated into the substrate.
  • the adaptation layer is also integrated into the substrate.
  • the channel protrudes from the substrate and therefore the adaptation layer can also be arranged protruding from the substrate.
  • the index of the guiding layer corresponds to that of the substrate multiplied by a factor greater than 1.001.
  • the thickness of all of the guiding layers is between 1 and 20 microns.
  • the channel and possibly the adaptation layer result from an ion implantation in the substrate.
  • the face of the substrate on which the ion implantation is carried out is made of silicon dioxide.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a waveguide on an optical substrate comprising:
  • this method further comprises, preceding the deposition step: - a step of defining an adaptation layer consisting in producing an adaptation mask on the substrate, the adaptation layer extending laterally on either side of the canal, this stage being followed by
  • this method of manufacturing a waveguide on an optical substrate comprises:
  • the method comprises:
  • the method comprises a step of annealing the substrate which follows one of the steps of ion implantation.
  • This method is also adapted to the realization of the various characteristics of the waveguide mentioned above.
  • FIG. 3 a first variant of this method
  • FIG. 4 a second variant of this method
  • the substrate is made of silica or else it is made of silicon on which either a thermal oxide has been grown or a layer of silicon dioxide or of another material has been deposited. It thus presents a face upper or optical substrate 11, commonly made of silicon dioxide, with a thickness of 5 to 20 microns, for example.
  • the channel 12 produced by ion implantation, of titanium for example, is here integrated into the optical substrate.
  • the adaptation layer here takes the form of two strips 13, 14 also produced by ion implantation and therefore also integrated in the optical substrate. These two strips extend laterally from each of the blanks of the channel 12. They both have a thickness less than that of the channel, preferably between 20% and 60% thereof.
  • the substrate 11 is covered with a guiding layer 15 of doped silicon dioxide which is produced for example by means of chemical vapor deposition (PECVD for “Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition” in English).
  • PECVD chemical vapor deposition
  • the refractive index of channel 12 is naturally higher than that of silicon dioxide.
  • the refractive index of the adaptation layer 13, 14 is higher than that of the channel 12.
  • the guiding layer 15, 5 microns thick, for example, has a higher refractive index than that of the substrate optic 11, for example 0.3%. It can possibly result from a stack of thin layers.
  • a covering layer 16 which may also consist of a stack of thin layers is provided on the guiding layer 15. This covering layer, also 5 microns thick, has a lower index than that of the guiding layer 15 and that of channel 12; in this case it is made of undoped silicon dioxide.
  • a first method of manufacturing the waveguide comprises a first step which consists in producing a mask 22 on the optical substrate 21 to define the channel 23, this by means of a conventional photolithography method.
  • the mask 22 is made of resin, metal or any other material capable of constituting an insurmountable barrier for ions during implantation.
  • the mask can be obtained by a direct writing process.
  • Channel 23 is produced by ion implantation of the masked substrate.
  • the implantation dose is between 1 0 / cm and 10 / cm 2 and the energy is between a few tens and a few hundred KeV.
  • the mask is removed, for example by means of a chemical etching process.
  • the two strips 24, 25 of the adaptation layer are obtained by masking and implantation, just like the channel 23.
  • a first variant of this manufacturing method comprises a first step which consists in implanting the entire optical substrate 31.
  • a second step consists in defining the two strips 34, 35 of the adaptation layer, this by masking and etching the substrate 31.
  • the channel 33 is obtained by implantation through the mask used for etching the two strips 34, 35 of the adaptation layer. Then the mask is removed.
  • the substrate is optionally subjected to annealing. With reference to FIG. 3d, the guiding layer 36 and the covering layer 37 are finally successively deposited.
  • a second variant of the first manufacturing method comprises a first step which consists in implanting the entire optical substrate 41, just as in the first variant.
  • a second step consists in defining the channel 43, this by masking and etching the substrate 41.
  • the two strips 34, 35 of the adaptation layer are obtained by implantation through the mask used for etching the channel 43. Then, the mask is removed, then the substrate is subjected to annealing . With reference to FIG. 4d, the guiding layer 46 and the covering layer 47 are finally successively deposited.
  • a second method uses ion exchange technology.
  • the substrate is a glass containing mobile ions at relatively low temperature, a glass of silicates containing sodium oxide for example.
  • This method is very similar to the first method except that the implantation steps are replaced by immersion steps in a bath containing polarizable ions such as silver or potassium.
  • the pattern is thus produced by increasing the refractive index following the exchange of polarizable ions with the mobile ions of the substrate.
  • the channel and the adaptation layer are buried by application of an electric field perpendicular to the face of the substrate.
  • a third method implements the thin film technology.
  • the upper face of the substrate 50 is made of silicon dioxide.
  • a first layer with an index higher than that of silicon dioxide is deposited on the optical substrate by means of any known technique such as flame hydrolysis deposition ("Flame Hydrolysis Deposition" in English terminology) chemical deposition high or low pressure vapor phase and assisted or not by plasma, evaporation under vacuum, sputtering or deposition by centrifugation.
  • This layer is often doped silicon dioxide, silicon oxy-nitride, silicon nitride and it is also possible to use polymers or sol-gels.
  • a mask defining the channel is then applied to the deposited layer. Then, this channel 51 is produced by a chemical etching or dry etching process such as plasma etching, reactive ion etching or etching by ion beam.
  • the mask is removed after etching and a second layer is deposited.
  • Another mask defining the two bands 53, 54 of the adaptation layer is then applied to the second layer before a new etching step.
  • the guiding layer 55 is then deposited, then optionally the covering layer 56.
  • This method requires an engraving operation which is difficult to control both in terms of spatial resolution and in terms of the surface condition of the flanks of channel 51 and bands 53, 54, characteristics which directly condition the propagation losses of the waveguide.

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Abstract

L'invention concerne un guide d'onde comportant un canal (12) sur un substrat optique (11), l'indice de réfraction de ce canal étant supérieur à celui du substrat, et comportant aussi au moins une couche guidante (15) agencée sur ce canal, l'indice de cette couche guidante étant supérieur à celui du substrat. De plus, le guide d'onde comporte une couche d'adaptation (13-14) s'étendant latéralement de part et d'autre du canal (12). L'invention vise également une méthode de fabrication de ce guide d'onde.

Description

Guide d'onde comportant un canal et une couche d'adaptation La présente invention concerne un guide d'onde comportant un canal et une couche d'adaptation.
Le domaine de l'invention est celui des dispositifs optiques intégrés sur substrat, domaine dans lequel un élément essentiel est le guide d'onde qui assure la fonction de transport de l'énergie lumineuse nécessaire à l'acheminement d'un signal optique. Par référence à la demande de brevet FR 2 818 390, un tel guide est réalisé en créant un canal par implantation ionique du substrat à travers un masque, puis en déposant une couche guidante sur le canal.
Le guide n'étant pas limité au seul canal mais plutôt constitué par l'association de ce canal et de la couche guidante, il présente alors des dimensions en adéquation avec celle du coeur d'une fibre optique. En effet, les dispositifs intégrés sont souvent interconnectés avec des fibres optiques. La structure géométrique du guide fait que celui-ci est susceptible de présenter un comportement qui diffère selon l'état de polarisation de la lumière. Cette sensibilité à la polarisation est d'autant plus forte que la dose d'implantation est élevée. L'écart entre les indices effectifs de réfraction en mode transverse électrique (TE) et en mode transverse magnétique (TM) augmente à mesure que l'indice de réfraction du canal augmente.
La sensibilité à la polarisation est un paramètre critique pour tout dispositif raccordé à une fibre optique. En effet, lorsque la fibre est contrainte, notamment lorsqu'elle est courbée, cette courbure conduit à une modification de la polarisation de la lumière qui y circule. Il n'est donc pas possible de connaître l'état d e polarisation d é l a i umière e ntrant d ans I e d ispositif. Il s'ensuit que ce dispositif d oit p résenter u ne s ensibilité à l a polarisation q ui soit la plus réduite possible de sorte que l'intégrité du signal optique soit préservée au mieux.
En particulier, les pertes radiatives dans les courbures dépendent du contraste d'indice latéral ΔNeff, contraste qui se définit comme l'écart entre l'indice effectif de réfraction défini au niveau du canal et celui défini en dehors de ce canal. Ce contraste dépend lui-même du mode de polarisation. Il est souhaitable que le contraste latéral ΔNeffiE en mode TE soit le plus proche possible du contraste latéral ΔNeffrM en mode TM pour que le rayon de courbure minimum admissible par le guide soit le même en mode TE qu'en mode TM. A titre d'exemple, on considère un guide caractérisé comme suit :
- longueur d'onde : 1 550 nm,
C -strass.»--» -?%a≈ .«i-sΛ- ff. ss»'»?! î-^-5?-. & ,;3ï* ; ft.---.î - indice de réfraction du substrat : 1 ,444,
- indice de réfraction de la couche guidante : 1 ,45,
- épaisseur de la couche guidante : 5μm.
Si l'on veut que l'écart entre le contraste latéral ΔNeffTE en mode TE et le contraste latéral ΔNeffπv. en mode TM soit inférieur à 0,001 , les contrastes optiques que l'on peut obtenir sont assez faibles.
Pour une épaisseur du canal de 0,05μm, l'indice de réfraction du canal doit être inférieur à 1 ,70, ce qui conduit à un contraste latéral ΔNeffjε en mode TE de 0,003 et à un contraste latéral ΔNeffπv. en mode TM de 0,002, le rayon de courbure minimum étant alors estimé entre 20 et 25 mm.
Pour une épaisseur du canal de 0,1 Oμm, l'indice de réfraction du canal doit être inférieur à 1 ,60, ce qui conduit à un contraste latéral ΔNeffjE en mode TE de 0,004 et à un contraste latéral ΔNeffτιvι en mode TM de 0,003, le rayon de courbure minimum étant alors estimé entre 15 et 20 mm. Pour une épaisseur du canal de 0,20μm, l'indice de réfraction du canal doit être inférieur à 1 ,55, ce qui conduit à un contraste latéral ΔNeffγE en mode TE de 0,006 et à un contraste latéral ΔNeffi en mode TM de 0,005, le rayon de courbure minimum étant alors estimé entre 10 et 15 mm.
La présente invention a ainsi pour objet un guide d'onde optique présentant une sensibilité réduite à la polarisation et un contraste d'indice latéral élevé.
Selon l'invention, un guide d'onde comporte un canal sur un substrat optique, l'indice de réfraction de ce canal étant supérieur à celui du substrat, comporte aussi au moins une couche guidante agencée sur ce canal, l'indice de cette couche guidante étant supérieur à celui du substrat ; de plus, le guide d'onde comporte une couche d'adaptation s'étendant latéralement de part et d'autre du canal.
Cette couche d'adaptation a en effet pour but de réduire la sensibilité du guide à la polarisation. De préférence, l'épaisseur de la couche d'adaptation est inférieure à celle du canal. Par exemple, elle est comprise entre 20% et 60% de l'épaisseur du canal.
La couche d'adaptation se décomposant en deux bandes jouxtant chacune un bord latéral du canal, la largeur de chacune de ces bandes est au moins égale à celle du canal. D'autre part, l'indice de réfraction de la couche d'adaptation est supérieur à celui du canal.
Avantageusement, I e g uide d 'onde c omporte a u m oins u ne c ouche de recouvrement disposée sur la couche guidante, l'indice de cette couche de recouvrement étant inférieur à celui de la couche guidante et à celui du canal.
Selon un mode de réalisation privilégié, le canal est intégré dans le substrat.
De même, la couche d'adaptation est elle aussi intégrée dans le substrat. Alternativement, le canal fait saillie sur le substrat et, par conséquent la couche d'adaptation peut elle aussi être disposée en saillie sur le substrat.
Il est préférable que l'indice de la couche guidante vaille celui du substrat multiplié par un facteur supérieur à 1 ,001.
Selon une caractéristique additionnelle du guide d'onde, l'épaisseur de l'ensemble des couches guidantes est comprise entre 1 et 20 microns.
De préférence, le canal et éventuellement la couche d'adaptation résultent d'une implantation ionique dans le substrat.
A titre indicatif, la face du substrat sur laquelle est réalisée l'implantation ionique est en dioxyde de silicium. L'invention vise également une méthode de fabrication d'un guide d'onde sur un substrat optique comprenant :
- une étape de définition d'un canal consistant en la réalisation d'un masque de canal sur le substrat, suivie d'
- une étape d'implantation ionique du substrat comportant ce masque de canal, suivie d'
- une étape de retrait du masque de canal,
- une étape de dépôt d'au moins une couche guidante sur le substrat, l'indice de réfraction de cette couche guidante étant supérieur à celui du substrat ; cette méthode comprend de plus, précédant l'étape de dépôt : - une étape de définition d'une couche d'adaptation consistant en la réalisation d'un masque d'adaptation sur le substrat, la couche d'adaptation s'étendant latéralement de part et d'autre du canal, cette étape étant suivie d'
- une étape d'implantation ionique du substrat comportant le masque d'adaptation, suivie d' - une étape de retrait du masque d'adaptation. Selon une première variante, cette méthode de fabrication d'un guide d'onde sur un substrat optique comprend :
- une première étape d'implantation ionique du substrat,
- une étape de dépôt d'au moins une couche guidante sur le substrat, l'indice de réfraction de cette couche guidante étant supérieur à celui du substrat ; et elle comprend de plus, suite à cette première étape :
- une étape de définition d'une couche d'adaptation par application d'un masque d'adaptation sur le substrat et gravure de ce substrat, suivie d'
- une deuxième étape d'implantation ionique du substrat comportant ce masque d'adaptation pour obtenir un canal, suivie d'
- une étape de retrait du masque d'adaptation.
Selon une deuxième variante, la méthode comprend :
- une première étape d'implantation ionique du substrat,
- une étape de définition d'un canal par application d'un masque d'adaptation sur le substrat et gravure de ce substrat,
- une étape de dépôt d'au moins une couche guidante sur le substrat, l'indice de réfraction de cette couche guidante étant supérieur à celui du substrat ; et elle comprend de plus, suite à l'étape de définition du canal :
- une deuxième étape d'implantation ionique du substrat comportant ce masque d'adaptation pour obtenir une couche d'adaptation, suivie d'
- une étape de retrait du masque d'adaptation.
De préférence, la méthode comprend une étape de recuit du substrat qui fait suite à l'une des étapes d'implantation ionique.
Cette méthode est d'autre part adaptée à la réalisation des différentes caractéristiques du guide d'onde mentionnées ci-dessus.
La présente invention apparaîtra maintenant avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en se référant aux figures annexées qui représentent :
- la figure 1 , un schéma d'un guide d'onde, - la figure 2, la fabrication d'un guide d'onde selon une première méthode,
- la figure 3, une première variante de cette méthode,
- la figure 4, une deuxième variante de cette méthode, et
- la figure 5, un guide d'onde fabriqué selon une autre méthode.
En référence à la figure 1 , le substrat est en silice ou bien il est en silicium sur lequel, soit on a fait croître un oxyde thermique, soit on a déposé une couche de dioxyde de silicium ou d'un autre matériau. Il présente ainsi une face supérieure ou substrat optique 11 , couramment en dioxyde de silicium, d'une épaisseur de 5 à 20 microns, par exemple. Le canal 12 réalisé par implantation ionique, de titane par exemple, est ici intégré dans le substrat optique. La couche d'adaptation prend ici la forme de deux bandes 13, 14 également réalisées par implantation ionique et donc elles aussi intégrées dans le substrat optique. Ces deux bandes s'étendent latéralement depuis chacun des flans du canal 12. Elles présentent toutes deux une épaisseur inférieure à celle du canal, de préférence comprise entre 20% et 60% de celle-ci. Ensuite le substrat 11 est recouvert d'une couche guidante 15 en dioxyde de silicium dopé qui est réalisée par exemple au moyen d'un dépôt chimique en phase vapeur (PECVD pour « Plasma Enhanced Chemical Vapor Déposition » en anglais).
L'indice de réfraction du canal 12 est naturellement plus élevé que celui du dioxyde de silicium. L'indice de réfraction de la couche d'adaptation 13, 14 est quant à lui plus élevé que celui du canal 12. La couche guidante 15 de 5 microns d'épaisseur, par exemple, présente un indice de réfraction supérieur à celui du substrat optique 11 , de 0,3% par exemple. Elle peut éventuellement résulter d'un empilement de couches minces. De préférence, une couche de recouvrement 16 qui peut également consister en un empilement de couches minces est prévue sur la couche guidante 15. Cette couche de recouvrement, de 5 microns d'épaisseur également, a un indice inférieur à celui de la couche guidante 15 et à celui du canal 12 ; dans le cas présent elle est en dioxyde de silicium non dopé.
En référence à la figure 2a, une première méthode de fabrication du guide d'onde comporte une première étape qui consiste à réaliser un masque 22 sur le substrat optique 21 pour définir le canal 23, ceci au moyen d'un procédé classique de photolithographie. Le masque 22 est en résine, en métal ou en tout autre matériau susceptible de constituer une barrière infranchissable pour les ions lors de l'implantation. Eventuellement, le masque peut être obtenu par un procédé d'écriture directe.
Le canal 23 est produit par implantation ionique du substrat masqué. A titre d'exemple, pour une implantation de titane, la dose d'implantation est comprise e ntre 1 0 /cm et 10 /cm2 et l'énergie est comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de KeV.
En référence à la figure 2b, le masque est retiré, par exemple au moyen d'un procédé de gravure chimique. En référence à la figure 2c, les deux bandes 24, 25 de la couche d'adaptation sont obtenues par masquage et implantation, tout comme le canal 23.
Il convient de noter que ces deux bandes auraient pu être réalisées avant le canal.
Le substrat est ensuite soumis à un recuit pour réduire les pertes à la propagation au sein du canal 23. A titre d'exemple, la température est comprise entre 400 et 500°C, l'atmosphère est contrôlée ou bien il s'agit de l'air libre, tandis que la durée est de l'ordre de quelques dizaines d'heures. En référence à la figure 2d, la couche guidante 26 est alors déposée sur le s ubstrat 21 a u m oyen d e l 'une q uelconque des techniques connues pourvu que celle-ci conduise à un matériau à faibles pertes dont l'indice de réfraction peut être aisément contrôlé. Enfin, la couche de recouvrement 27 est éventuellement déposée sur la couche guidante 26. En référence à la figure 3a, une première variante de cette méthode de fabrication comporte une première étape qui consiste à implanter la totalité du substrat optique 31.
En référence à la figure 3b, une deuxième étape consiste à définir les deux bandes 34, 35 de la couche d'adaptation, ceci par masquage et gravure du substrat 31.
En référence à la figure 3c, le canal 33 est obtenu par implantation au travers du masque utilisé pour la gravure des deux bandes 34, 35 de la couche d'adaptation. Ensuite, le masque est retiré.
Le substrat est éventuellement soumis à un recuit. En référence à la figure 3d, sont enfin successivement déposées la couche guidante 36 et la couche de recouvrement 37.
En référence à la figure 4a, une deuxième variante de la première méthode de fabrication comporte une première étape qui consiste à implanter la totalité du substrat optique 41 , tout comme dans la première variante. En référence à la figure 4b, une deuxième étape consiste à définir le canal 43, ceci par masquage et gravure du substrat 41.
En référence à la figure 4c, les deux bandes 34, 35 de la couche d'adaptation sont obtenues par implantation au travers du masque utilisé pour la gravure du canal 43. Ensuite, le masque est retiré, puis le substrat est soumis à un recuit. En référence à la figure 4d, sont enfin successivement déposées la couche guidante 46 et la couche de recouvrement 47.
Une deuxième méthode met en œuvre la technologie d'échange d'ions. Dans ce cas, le substrat est un verre contenant des ions mobiles à température relativement basse, un verre de silicates contenant de l'oxyde de sodium par exemple. Cette méthode est très similaire à la première méthode si ce n'est que les étapes d'implantation sont remplacées par des étapes d'immersion dans un bain contenant des ions polarisables tel que argent ou potassium. Le motif est ainsi réalisé par augmentation de l'indice de réfraction consécutive à l'échange des ions polarisables avec les ions mobiles du substrat. Puis, généralement, le canal et la couche d'adaptation sont enterrés par application d'un champ électrique perpendiculaire à la face du substrat.
En référence à la figure 5, une troisième méthode met en œuvre la technologie des couches minces. Généralement, la face supérieure du substrat 50 est en dioxyde de silicium. Une première couche d'indice supérieur à celui du dioxyde de silicium est déposée sur le substrat optique au moyen d'une quelconque technique connue telle que dépôt par hydrolyse à la flamme (« Flame Hydrolysis Déposition » en terminologie anglo-saxonne) dépôt chimique en phase vapeur haute ou basse pression et assisté ou non par plasma, évaporation sous vide, pulvérisation cathodique ou dépôt par centrifugation.
Cette couche est souvent du dioxyde de silicium dopé, de l'oxy-nitrure de silicium, du nitrure de silicium et l'on peut aussi employer des polymères ou des sols-gels. Un masque définissant le canal est alors appliqué sur la couche déposée. Ensuite, ce canal 51 est réalisé par un procédé de gravure chimique ou de gravure sèche tel que gravure plasma, gravure ionique réactive ou gravure par faisceau d'ions.
Le masque est retiré après la gravure et, une deuxième couche est déposée. Un autre masque définissant les deux bandes 53, 54 de la couche d'adaptation est ensuite appliqué sur la deuxième couche avant une nouvelle étape de gravure. Ensuite, sont déposées la couche guidante 55 puis éventuellement la couche de recouvrement 56.
Bien entendu, il est envisageable de réaliser d'abord les deux bandes 53, 54 de la couche d'adaptation et ensuite le canal 51.
Cette méthode requiert une opération de gravure qu'il est difficile de maîtriser tant sur le plan de la résolution spatiale que sur l'état de surface des flancs du canal 51 et des bandes 53, 54, caractéristiques qui conditionnent directement les pertes à la propagation du guide d'onde.
Les exemples de réalisation de l'invention présentés c i-dessus o nt é té choisis pour leur caractère concret. Il ne serait cependant pas possible de répertorier de manière exhaustive tous les modes de réalisation que recouvre cette invention. En particulier, toute étape ou tout moyen décrit peut-être remplacé par une étape ou un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1) Guide d'onde comportant un canal 12, 23, 31 sur un substrat optique 11 , 21 , 30, l'indice de réfraction de ce canal étant supérieur à celui du substrat, comportant a ussi a u moins u ne couche guidante 15, 26, 35 agencée sur ledit canal, l'indice de cette couche guidante étant supérieur à celui du substrat, caractérisé en ce qu'il comporte u ne couche d'adaptation 1 3-14, 24-25, 33-34 s'étendant latéralement de part et d'autre dudit canal 12, 23, 31.
2) Guide d'onde selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite couche d'adaptation 13-14, 24-25, 33-34 est inférieure à l'épaisseur dudit canal 12, 23, 31.
3) Guide d'onde selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite couche d'adaptation 13-14, 24-25, 33-34 est comprise entre 20% et 60% de l'épaisseur dudit canal 12, 23, 31.
4) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, ladite couche d'adaptation se décomposant en deux bandes 13-14, 24-25, 33-34 jouxtant chacune un bord latéral dudit canal 12, 23, 31, la largeur de chacune de ces bandes est au moins égale à celle du canal.
5) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'indice de réfraction de ladite couche d'adaptation 13-14, 24-25, 33-34 est supérieur à celui du canal 12, 23, 31.
6) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une couche de recouvrement 16, 27, 36 disposée sur ladite couche guidante 15, 26, 35, l'indice de cette couche de recouvrement étant inférieur à celui de la couche guidante et à celui du canal. 7) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit canal 12, 23 est intégré dans ledit substrat 11 , 21. 8) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite couche d'adaptation 13-14, 24-25 est intégrée dans ledit substrat 11. 9) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit canal 31 fait saillie sur ledit substrat 30. 10) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou 9, caractérisé en ce que ladite couche d'adaptation 33-34 fait saillie sur ledit substrat 30. 11 ) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'indice de réfraction de ladite couche guidante 15, 26, 35 vaut celui du substrat 11 , 21 , 30 multiplié par un facteur supérieur à 1 ,001.
12) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de l'ensemble des couches guidantes 15, 26,
35 est comprise entre 1 et 20 microns.
13) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit canal 12, 23 résulte d'une implantation ionique dans ledit substrat 11 , 21. 14) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite couche d'adaptation 33-34 résulte d'une implantation ionique dans ledit substrat 11 , 21.
15) Guide d'onde selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face du substrat 11 , 21 , 30 sur laquelle est réalisée l'implantation ionique est en dioxyde de silicium.
16) Méthode de fabrication d'un guide d'onde sur un substrat optique comprenant :
- une étape de définition d'un canal consistant en la réalisation d'un masque de canal 22 sur ledit substrat 21 , suivie d' - une étape d'implantation ionique du substrat comportant ledit masque de canal 22, suivie d'
- une étape de retrait dudit masque de canal 22,
- une étape de dépôt d'au moins une couche guidante 26 sur le substrat, l'indice de réfraction de cette couche guidante étant supérieur à celui du substrat ; caractérisée en ce qu'elle comprend de plus, précédant ladite étape de dépôt :
- une étape de définition d'une couche d'adaptation consistant en la réalisation d'un masque d'adaptation sur ledit substrat 21 , ladite couche d'adaptation s'étendant latéralement de part et d'autre dudit canal 22, étape suivie d' - une étape d'implantation ionique du substrat comportant ledit masque d'adaptation, suivie d'
- une étape de retrait dudit masque d'adaptation.
17) Méthode de fabrication d'un guide d'onde sur un substrat optique comprenant : - une première étape d'implantation ionique du substrat 31 , - une étape de dépôt d'au moins une couche guidante 36 sur le substrat, l'indice de réfraction de cette couche guidante étant supérieur à celui du substrat ; caractérisée en ce qu'elle comprend de plus, suite à ladite première étape : - une étape de définition d'une couche d'adaptation 34, 35 par application d'un masque d'adaptation sur le substrat 31 et gravure de ce substrat, suivie d'
- une deuxième étape d'implantation ionique du substrat comportant ledit masque d'adaptation pour obtenir un canal 33, suivie d'
- une étape de retrait dudit masque d'adaptation. 18) Méthode de fabrication d'un guide d'onde sur un substrat optique comprenant :
- une première étape d'implantation ionique du substrat 41 ,
- une étape de définition d'un canal 43 par application d'un masque d'adaptation sur le substrat 41 et gravure de ce substrat, - une étape de dépôt d'au moins une couche guidante 46 sur le substrat, l'indice de réfraction de cette couche guidante étant supérieur à celui du substrat ; caractérisée en ce qu'elle comprend de plus, suite à ladite étape de définition du canal : 0 - une deuxième étape d'implantation ionique du substrat comportant ledit masque d'adaptation pour obtenir une couche d'adaptation 44, 45, suivie d'
- une étape de retrait dudit masque d'adaptation.
19) Méthode selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisée en ce qu'elle comprend une étape de recuit du substrat 21 , 31 , 41 , 5 50 qui fait suite à l'une des étapes d'implantation ionique.
20) Méthode selon l'une quelconque des revendications 16 ou 19, caractérisée en ce qu'elle comprend une étape de dépôt d'une couche de recouvrement 27, 37, 47, 56 sur ladite couche guidante 26, 36, 46, 55, l'indice de cette couche de recouvrement étant inférieur à celui de la couche guidante et à o celui du canal 23, 31 , 41 , 50.
21) Méthode selon l'une quelconque des revendications 16 à 20, caractérisée en ce que l'indice de ladite couche guidante 26, 36, 46, 55 vaut celui du substrat 21 , 31 , 41 , 50 multiplié par un facteur supérieur à 1 ,001.
22) Méthode selon l'une quelconque des revendications 16 à 21 , 5 caractérisée en ce que l'épaisseur de l'ensemble des couches guidantes 26, 36,
46, 55 est comprise entre 1 et 20 microns. 23) Méthode selon l'une quelconque des revendications 16 à 22, caractérisée en ce que la face 21 , 31 , 41 , 50 du substrat sur laquelle est réalisée l'implantation ionique est en dioxyde de silicium.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5395793A (en) * 1993-12-23 1995-03-07 National Research Council Of Canada Method of bandgap tuning of semiconductor quantum well structures
GB2316185A (en) * 1996-08-10 1998-02-18 Northern Telecom Ltd Optical waveguide Bragg reflection gratings by ion implantation
US5825524A (en) * 1994-10-25 1998-10-20 Commissariat A L'energie Atomique Transverse electric mode electro-optic cell for a modulator and process for producing such a cell
DE10042045A1 (de) * 2000-08-08 2001-08-30 Eichler Hans Joachim Optisches Bauelement zur Frequenzkonversion mit periodisch strukturierten Wellenleitern und Verfahren zu seiner Herstellung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0272689A (ja) * 1988-09-07 1990-03-12 Sony Corp 半導体レーザ
JPH0927656A (ja) * 1995-07-12 1997-01-28 Oki Electric Ind Co Ltd リッジウェイブガイド半導体レーザの製造方法
JPH11233884A (ja) * 1998-02-18 1999-08-27 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザ素子の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5395793A (en) * 1993-12-23 1995-03-07 National Research Council Of Canada Method of bandgap tuning of semiconductor quantum well structures
US5825524A (en) * 1994-10-25 1998-10-20 Commissariat A L'energie Atomique Transverse electric mode electro-optic cell for a modulator and process for producing such a cell
GB2316185A (en) * 1996-08-10 1998-02-18 Northern Telecom Ltd Optical waveguide Bragg reflection gratings by ion implantation
DE10042045A1 (de) * 2000-08-08 2001-08-30 Eichler Hans Joachim Optisches Bauelement zur Frequenzkonversion mit periodisch strukturierten Wellenleitern und Verfahren zu seiner Herstellung

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 252 (E-0934), 30 mai 1990 (1990-05-30) & JP 02 072689 A (SONY CORP), 12 mars 1990 (1990-03-12) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1997, no. 05, 30 mai 1997 (1997-05-30) & JP 09 027656 A (OKI ELECTRIC IND CO LTD), 28 janvier 1997 (1997-01-28) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 13, 30 novembre 1999 (1999-11-30) & JP 11 233884 A (FURUKAWA ELECTRIC CO LTD:THE), 27 août 1999 (1999-08-27) *
RIDDER DE R M ET AL: "SILICON OXYNITRIDE PLANAR WAVEGUIDING STRUCTURES FOR APPLICATION IN OPTICAL COMMUNICATION" IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, IEEE SERVICE CENTER, US, vol. 4, no. 6, novembre 1998 (1998-11), pages 930-937, XP000801339 ISSN: 1077-260X *

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