СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СВЕТОВОДА Российский патент 1999 года по МПК G02B6/138 G03F7/00 

Настоящее изобретение относится к способу формирования образцов элементов световода на поверхности подложки с помощью способа фотолитографии.

Большие проблемы, которые возникают обычно при соединении элементов световода с оптическими волокнами, представляют собой, например, потери при френелевском отражении, потери при разъюстировке и снижение работоспособности элементов световода из-за отражения света в месте соединения между элементами световода и оптического волокна.

На современном уровне развития технологии практически полностью решены проблемы, связанные с потерями в месте соединения из-за разъюстировки и френелевского отражения. Однако при стыковке световода с оптическим волокном обратные потери составляют приблизительно 30 дБ. В результате этого возникают обратные потери и перекрестные помехи из-за изменения оптического пути, который влияет непосредственно на стабильность всей системы. Соответственно для устранения этого недостатка перед соединением оптических элементов вместе торцы световодов и ряд оптических волокон выравнивают под углом 7 - 8^o.

На фиг. 1 изображен известный способ изготовления элемента световода [1] , который предназначен для соединения с оптическим волокном. После выравнивания кремниевой подложки 10 и фотошаблона в вертикальном положении (фиг. 1 и 2) на подложке 10 при помощи способа фотолитографии создают множество образцов 30 элементов световода. Затем образцы 30 элементов световода разрезают вдоль вертикальных линий 18 разреза и горизонтальных линий 16 разреза.

Вертикальные и горизонтальные линии 16 и 18 разреза пересекают друг друга в перпендикулярном направлении. После разрезания подложки 10 по этим линиям разреза образцы 30 элемента световода разделяют, при этом каждый образец содержит множество световодов 32, которые образуют элемент световода.

Поэтому торцы элементов 32 световодов выравнивают под углом приблизительно 8^o для того, чтобы все контактные поверхности среза 34 были наклонены на 8^o. Как описано выше, известный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что образцы 30 элементов световода сначала формируют в вертикальном направлении на подложке, затем разрезают вдоль по горизонтальным и вертикальным линиям разреза на множество отдельных элементов световода, и окончательно торцевые поверхности всех элементов световода выравнивают под углом приблизительно 8^o.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа изготовления элементов световода с малым временем изготовления и низкой стоимостью производства продукции.

Согласно настоящему изобретению предложен способ изготовления элементов световода, содержащий операцию формирования образцов элементов световода на поверхности подложки при помощи способа фотолитографии, причем образцы элементов световода формируют с наклоном под определенным углом θ по отношению к вертикальным и горизонтальным линиям разреза, расположенным на подложке.

Предпочтительно способ дополнительно содержит операцию разрезания подложки вдоль по горизонтальным и вертикальным линиям разреза для формирования множества элементов световода. Этот угол θ может составлять 1-20^o.

Образцы элементов световода можно использовать в качестве кремниевого элемента световода, полимерного элемента световода, лазерного диода или элемента фотодетектора. Подложку можно выполнить в виде пластины из кремния, арсенида галлия, ниобата лития или из кварца.

Способ может дополнительно содержать операцию соединения элементов световода с одним или несколькими оптическими волокнами под упомянутым углом θ . Предпочтительно значение этого угла θ выбирается больше значения числовой апертуры NA, характерной для элементов световода и оптических волокон.

Сущность изобретения иллюстрируется ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает образцы элементов световода, сформированных на правом углу подложки,
фиг. 2 изображает увеличенный вид А, показанный на фиг. 1,
фиг. 3 изображает вид сверху образца элементов световода, сформированных с наклоном на подложке,
фиг. 4 изображает схематически образцы элементов световода, сформированных с наклоном под углом x по отношению к линиям разреза на подложке,
фиг. 5 изображает увеличенный вид B, который показан на фиг. 4.

После выравнивания кремниевой подложки 10 и фотошаблона под определенным углом по отношению друг к другу на подложке 10 при помощи способа фотолитографии формируют множество образцов 12 элементов световода (фиг. 3 и 4). В качестве материалов подложки можно использовать арсенид галлия (GaAs), ниобат лития (LiNbO₃) и кварц (SiO₂). В качестве образца элементов световода можно использовать кремниевые волноводные элементы, полимерные волноводные элементы, лазерные диоды или элементы фотодетектора.

На фиг. 4 изображены образцы 12 элементов световода, сформированные с наклоном под определенным углом θ по отношению к вертикальным и горизонтальным линиям 16 и 18 разреза на подложке. Чтобы уменьшить обратные потери при соединении оптических волокон с элементами световода, значение угла θ должно быть больше значения числовой апертуры NA, характерной для световодов 14 и оптических волокон, которое, в частности, составляет приблизительно 1 - 20^o.

Поэтому все образцы элементов световода разрезают вдоль по вертикальным и горизонтальным линиям 16 и 18 разреза строго под определенным углом, посредством чего все образцы 12 элементов световода разделяют, причем каждый содержит множество световодов 14, которые образуют элемент световода.

Как описано выше, преимущество настоящего способа изготовления элементов световода состоит в том, что образцы элементов световода формируют под определенным углом непосредственно на подложке, устраняя отдельные процессы шлифовки и полировки торцов световодов под определенным углом после разрезания и таким образом повышая выпуск элементов световода. К тому же можно увеличить производительность труда благодаря уменьшению времени обработки и соответственно значительно уменьшить стоимость выпускаемой продукции.

Литература
1. Заявка EP 0 541 820, G 02 B 6/30, 19.05.93.

Для изготовления элементов на поверхности подложки формируют посредством фотолитографии образцы элементов световода. Образцы элементов световода формируют с наклоном под определенным углом по отношению к вертикальным и горизонтальным линиям разреза, которые расположены на подложке. Подложку разрезают вдоль по горизонтальным и вертикальным линиям разреза для формирования множества элементов световода. Угол наклона позволяет снизить обратные потери в случае, когда элементы световода соединяют с оптическими волокнами. 6 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ изготовления элементов световода, при котором формируют образцы элементов световода на поверхности подложки при помощи способа фотолитографии, отличающийся тем, что образцы элементов световода формируют с наклоном под определенным углом θ по отношению к вертикальным и горизонтальным линиям разреза, расположенным на подложке. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разрезают подложки вдоль по горизонтальным и вертикальным линиям разреза для получения множества элементов световода. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутый угол θ составляет 1 - 20^o. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что образцы элементов световода используют в качестве элемента кремниевого световода, элемента полимерного световода или элемента фотодетектора. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в качестве подложки используют пластину, изготовленную из кремния, арсенида галия, ниобата лития или из кварца. 6. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что осуществляют соединение элементов световода с одним или несколькими оптическими волокнами под упомянутым углом θ
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что упомянутый угол θ имеет значение числовой апертуры NA, характерной для элементов световода и оптических волокон.