Способ контроля эффективной толщины планарного оптического волновода Советский патент 1986 года по МПК G02B6/12 G01M11/02 

Изобретение относится к области интегральной оптики и может быть использовано в системах управления качеством продукции, основанных на неразрушающем дистанционном контроле процесса Изготовления оптических инте гральных элементов.

Цел ь изобретения - обеспечение возможности оперативного дистанционного контроля эффективной толщины волновода в процессе изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что оптический волновод облучают под скользящим углом падения, не большим 1 , монохроматическим S-поляризоШ

ванным световым пучком, собирают рассеиваемое волноводом излучение, выделяют из него S-компоненту и регистрируют распределение интенсивности этой компоненты по спектру комбинационного рассеяния (КР). Значение эффективной толщины (dyf ) контролируют путем сопоставления отношения интен- сивностей запрещенных и разрешенных полос КР с эталонной величиной, выбираемой по калибровочной зависимости.

Изобретение основано на том, что вследствие микронеровности поверхности диффузных планарных оптических волноводов при их облучении происходит дифракционный ввод падающего излучения в объем волновода. Благодаря этому, в объеме волновода появляются собственные моды Р -поляризации, что приводит к по15

1224766 ,2

ке из кристалла ниобата литтия; на фиг. 2 - калибровочная зависимость для таких же волноводов, где R - отношение интенсивности К-колебаний к интенсивности А-колебаний в регистрируемом спектре КР. Калибровочную зависимость получают, например, путем использования известных способов определения на фиг. 3 - схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит лазер 1, поворотную призму 2, полуволновзло пластину 3, волновод 4, гониометрическую головку 5, собирающую линзу 6, анализатор 7, монохроматор 8, систему 9 регистрации. Волновод ориентирован своей кристаллографической осью, лежащей в плоскости волновода, перпендикулярно падающему на него лучу лазера, что необходимо для исключения возможности появления в спектре КР полос Е-колебаний при рассеянии от .подложки при выбранной геометрии рассеяния. Угол падения луча лазера 1 на волновод 4 с помощью гониометрической головки 5 установлен не большим одного градуса.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 с исходной |з- поляризацией через призму 2 поступает на полуволновую пластину 3, которая преобразует Р-поляризацию в S-поляризацию. Попадая на поверх20

25

30

явлению в спектре КР для S-компоненты 35 ность волновода 4, которая имеет тех- полос Е-колебаний (запрещенных при нологический микрорельеф, S-поляриотсутствии Р -поляризации в волноводе) Интенсивность рассеяния на Е-колеба- ниях пропорциональна интенсивности вводимого в волновод излучения и объему, занятому этим излучением, т. и величине d.. При скользящем угле падения интенсивность А-колебаний в собираемом рассеиваемом излучении гфактически полностью () определяется рассеянием в приповерхностном слое ,1; (Л- длина волны падающего излучения), поэтому интенсивность А-колебаний в регистрируемом спектре КР служит мерой интенсивности вводи - мого в волновод излучения и используется в способе как нормирующая величина. Скользящее падение позволяет Также устранить влияние КР подложки благодаря практическому устранению преломлений волны.

На фчг. 1 изображены спектры КТ для Т-диффузных ВОЛНОВОДОВ на подложзованное излучение лазера диффузно рассеивается в объем волновода, индуцируя в нем собственные моды, в том

числе с Р-поляризацией. Кроме этих мод в поверхностном отражающем слое волновода имеется S-поляризованное исходное излучение лазера. Излучение, проникшее в волновод, претерпевает

комбинационное рассеяние (КР), при этом Р-поляризация создает S-прляри- зованные Е-полосы в спектре КР, а З -поляризация создает S-поляризован- ные А-полосы в спектре КР. С помощью

линзы 6 излучение, рассеянное волноводом, собирают в виде коллимирован- ного пучка на анализатор 7, который выделяет только S-поляризацию (указанные Ей А-ПОЛОСЫ).Монохраматором 8

регистратором 9 определяют спектр КР (фиг. 1),по которому находят отношение интенсивностей Е и А-полос. Найденное отношение сравнивает с калибровочными значениями (фиг. 2) и определяют значение контролируемой величины d ,р.

В примере реализации предлагаемого способа использовался аргоновый лазер ( нм) с помощью 0,8 Вт. Подложка из кристаллического ниоба- та лития имела размеры 20 х 8 хО,8мм . Угол падения луча лазера по отношению к волноводу составлял 0,75. Использовался монохроматор ДФС-12А.Спектры КР измеряли .при спектральной ширине щели 0,5 см . Постоянная времени регистратора, состоя

5

47664.

щего из ФЭУ усилителя постоянного тока и автоматического самопишущего потенциометра, составляла 4с. Измерение на ряде промышленных Ti-диффуз- ных планарных оптических волноводов на ниобате лития показали, что ошибка в контроле величины d не превосходит 1 мкм.

Таким образом предлагаемый способ fQ позволяет осуществлять оперативный цистанционный неразрушающий контроль зффективной толщины оптических волноводов, а также контроль толщины волноводов в процессе их изготовления.

af.f

,,

га

,/

.

5

/

7/

/X

д

/

физ.З