Способ изготовления фотонного волновода и фотонный волновод, изготовленный таким способом

Способ изготовления фотонного волновода и фотонный волновод, изготовленный таким способом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится в общем к области оптических волноводов. В частности, изобретение относится к способу изготовления фотонных волноводов и к фотонным волноводам, изготовленным этим способом.

Уровень техники

Фотонные волноводы привлекли к себе особое внимание в течение последних тридцати лет с учетом их потенциальной возможности ограничивать электромагнитные волны для усиления электрооптических и нелинейных взаимодействий.

Фотонные волноводы (“photonic waveguides”) являются оптическими волноводами, которые выполнены на тонких диэлектрических подложках толщиной от нескольких сот нанометров до нескольких микрометров и в которых свет ограничен сбоку либо за счет травления материала, либо за счет градиента показателя преломления.

Известный способ изготовления фотонного волновода включает в себя утонение поверхности диэлектрической подложки посредством применения технологии ионной имплантации и затем выполнение оптического волновода на утоненной поверхности диэлектрической подложки. Фиг. 1а-1g иллюстрируют пример этого способа.

В частности, на фиг. 1а показана диэлектрическая подложка 10, имеющая первую поверхность S1, вторую поверхность S2 и толщину R до утонения при помощи технологии ионной имплантации. На фиг. 1b показана диэлектрическая подложка 10, повергнутая ионной имплантации на расстояние R’ от поверхности S2. В частности, на фиг. 1b часть диэлектрической подложки 10, имеющая толщину R’ и ограниченная пунктирной линией, соответствует части диэлектрической подложки 10, подвергнутой ионной имплантации. Затем, как показано на фиг. 1с, поверхность S2 диэлектрической подложки 10 приклеивают или присоединяют к другой диэлектрической подложке 20 толщиной Х, известной под названием суперстрата. После этого осуществляют этап разрезания диэлектрической подложки 10 таким образом, чтобы отделить суперстрат 20 с частью диэлектрической подложки 10 толщиной R’, где была произведена ионная имплантация, от части диэлектрической подложки 10 толщиной R-R’ (см. фиг. 1d). На фиг. 1е показана часть диэлектрической подложки 10 толщиной R’, которая остается после утонения диэлектрической подложки 10 с применением технологии ионной имплантации. Эта остающаяся часть диэлектрической подложки 10, имеющая толщину R’ и наклеенная на суперстрат 20, соответствует тонкой диэлектрической подложке толщиной от нескольких сот нанометров до нескольких микрометров. Эта тонкая диэлектрическая подложка, полученная в результате утонения диэлектрической подложки 10, образует планарный оптический волновод. Затем на свободной поверхности диэлектрической подложки 10 толщиной R’ формируют микрополосковый оптический волновод либо при помощи этапа ионного обмена (например, Н⁺ или Na⁺ в стекле) через нанесенную предварительно маску, либо посредством травления (сухое травление ионной плазмой или влажное травление фтористоводородной кислотой, или посредством вырезания высокоточной циркулярной пилой) при помощи предварительно нанесенной маски.

В частности, на фиг. 1f представлен вид в перспективе микрополоскового фотонного волновода, в котором часть диэлектрической подложки 10 (толщиной R’), оставшаяся после утонения диэлектрической подложки 10, наклеена на суперстрат 20. Кроме того, на фиг. 1f показана микрополоска 4 микрополоскового оптического волновода, сформированная в части диэлектрической подложки 10, оставшейся после вышеупомянутого этапа ионного обмена.

Следует отметить, что травление (при помощи реактивной ионной плазмы или посредством влажного травления, или посредством разрезания-шлифования при помощи циркулярной пилы) диэлектрической подложки 10 может быть таким, что вместо микрополоскового оптического волновода на диэлектрической подложке 10 образуется оптический гребневый волновод с «гребнем» («ridge») (гребневый волновод). В этом случае полученный оптический волновод известен под названием фотонного гребневого волновода.

В частности, на фиг. 1g представлен вид в перспективе фотонного гребневого волновода, в котором оставшаяся часть диэлектрической подложки 10 (толщиной R’) после утонения диэлектрической подложки 10 наклеена на суперстрат 20. Кроме того, на фиг. 1g показан оптический гребневый волновод 6, сформированный на оставшейся части диэлектрической подложки 10 после вышеупомянутого травления. Необходимо отметить, что оптический гребневый волновод 6 может иметь на своей поверхности полоску с высоким показателем преломления. Эта полоска с высоким показателем преломления показана на фиг. 1g в виде заштрихованной зоны поверхности оптического гребневого волновода 6. Эту зону можно получить, например, путем нанесения покрытия из диэлектрика с высоким показателем преломления до травления или посредством ионного обмена до травления таким образом, чтобы оптический гребневый волновод 6 имел полоску с высоким показателем преломления на своей поверхности.

Таким образом, на фиг. 1f и 1g соответственно показан фотонный волновод, который включает в себя микрополосковый оптический волновод, и фотонный волновод, который включает в себя оптический гребневый волновод, изготовленные при помощи вышеупомянутого известного способа, в котором утонение диэлектрической подложки осуществляют с применением технологии ионной имплантации.

Следует отметить, что примером вышеупомянутой технологии утонения диэлектрической подложки посредством ионной имплантации является вырезание монокристаллических пленок, полученных путем ионной имплантации (т.е. технология “smart cut” или “ion slicing”). Этот пример описан в публикации G. Poberaj et al. “Ion-sliced lithium niobate thin films for active photonic devices, Optical Materials, 31, 1054-1058 (2009)”. Другим примером технологии утонения диэлектрической подложки путем ионной имплантации является усовершенствованное ионное травление при помощи ионного пучка, описанное в публикации R. Geiss et al. “Light propagation in a free-standing lithium niobate photonic crystal waveguide, Applied Physics Letters, 97, 131109 (2010)”. В частности, эти технологии состоят в имплантации ионов высокой энергии (например, гелий, протон или аргон) на поверхность диэлектрической подложки и затем в выполнении химической обработки (во фтористоводородной кислоте) или термической обработки этой поверхности.

Как было указано выше, толщина R’ части диэлектрической подложки, оставшейся после утонения диэлектрической подложки при помощи технологии ионной имплантации, составляет от нескольких сот нанометров до нескольких микрометров.

Было установлено, что, если толщина R’ меньше 5 мкм, получают сильную вертикальную локализацию электромагнитной волны, направляемой в оптическом волноводе, но одновременно появляются значительные вносимые потери (более 3 дБ) между фотонным волноводом и одномодовым оптическим волокном (типа SMF28), соединяемым с фотонным волноводом.

Известно, что вносимые потери соответствуют вкладу потерь связи между фотонным волноводом и стандартным одномодовым оптическим волокном и потерь распространения электромагнитной волны на длине фотонного волновода. В случае толщины R’ менее 5 мкм потери связи на одну грань при стандартном одномодовом волокне обычно превышают 3 дБ. Это связано со слабым перекрыванием между локализованной оптической модой фотонного волновода и слабо локализованной оптической модой стандартного одномодового оптического волокна. Эти потери связи на одну грань превышают даже 10 дБ, если толщина R’ меньше 1 мкм. Кроме того, потери распространения превышают 0,7 дБ/см в случае, когда толщина меньше 5 мкм, и эти потери превышают даже 2 дБ/см, если толщина R’ меньше 1 мкм.

Необходимо отметить, что были предложены вертикальные и/или боковые переходные зоны для устранения проблемы высоких вносимых потерь в фотонных волноводах, выполненных при помощи вышеупомянутого способа утонения. Эти переходные зоны соответствуют непрерывному и постепенному изменению бокового или вертикального размера фотонного волновода на его конце, чтобы согласовать оптическую моду фотонного волновода со слабо локализованной оптической модой стандартного одномодового волокна. Постепенное изменение бокового или вертикального размера фотонного волновода происходит на поверхности, где сформирован микрополосковый оптический волновод или оптический гребневый волновод. Следует отметить, что такое изменение высоты волновода создает возмущение направляемой электромагнитной волны, так как возбуждаются также другие оптические моды, отличные от основной оптической моды. Кроме того, выполнение этих переходных зон предполагает осуществление большего числа этапов изготовления (как минимум один этап травления или нанесения покрытия в дополнение к вышеупомянутым этапам в рамках известного способа изготовления фотонного микроволновода).

Кроме того, необходимо отметить, что вышеупомянутая технология ионной имплантации для получения фотонных волноводов является очень сложной в применении, и, в частности, она должна обеспечивать значения энергии порядка МэВ для осуществления имплантации ионов. Кроме того, значения энергии порядка МэВ требуют соблюдения строгих мер безопасности (соответствие здания строгим нормам, необходимость медицинского осмотра перед началом работ, который должен быть периодическим).

Кроме того, необходимо отметить, что тонкие диэлектрические подложки (толщиной 5 мкм и меньше), присоединенные к суперстрату, не выдерживают температуры выше 800°С, что не позволяет производить термическую обработку фотонного волновода, такую как диффузионный отжиг. Однако специалисту в данной области известно, что такая термическая обработка может иметь большое значение, в частности, чтобы сгладить шероховатость фотонного волновода и, следовательно, потери при распространении, или при измерении высоких температур при помощи фотонного волновода.

Таким образом, существует реальная потребность в разработке способа изготовления фотонного волновода, который позволяет использовать очень незначительные значения толщины диэлектрической подложки, менее 5 мкм, без значительных вносимых потерь между фотонным волноводом и стандартным одномодовым оптическим волокном, который одновременно является простым в осуществлении, не требуя соблюдения строгих мер безопасности и не приводя к возбуждению других оптических мод, отличных от основной оптической моды, и который позволяет получать фотонные волноводы, стойкие к высоким температурам.

Раскрытие изобретения

Объектом изобретения является способ изготовления фотонного волновода с низкими вносимыми потерями между фотонным волноводом и оптическим волокном, при этом способ содержит следующие этапы:

- формируют оптический волновод на первой поверхности диэлектрической подложки;

- производят утонение диэлектрической подложки для получения фотонного волновода, имеющего первый конец и второй конец, противоположный первому концу;

отличающийся тем, что утонение осуществляют путем вырезания второй поверхности диэлектрической подложки, противоположной первой поверхности, при этом утонение содержит выемку, профиль которой проходит параллельно первой поверхности, при этом глубина выемки изменяется непрерывно и постепенно между первой точкой нулевой глубины на высоте второй поверхности и максимальной глубиной на заранее определенном расстоянии I_q от первого конца фотонного волновода, предназначенного для присоединения оптического волокна, при этом изменение глубины выемки образует вертикальную переходную зону оптической моды длиной I_q между фотонным волноводом и оптическим волокном.

Отличительными признаками или частными вариантами выполнения, используемыми отдельно или в комбинации, являются следующие:

- оптический волновод является микрополосковым оптическим волноводом, содержащим микрополоску с высоким показателем преломления;

- после утонения диэлектрической подложки микрополоску утоняют до минимальной толщины от 300 нм до 5 мкм;

- оптический волновод является оптическим гребневым волноводом, образованным полоской с высоким показателем преломления и посредством вырезания двух параллельных к, отстоящих друг от друга на расстояние w_r, на первой поверхности диэлектрической подложки, при этом вырезание осуществляют таким образом, чтобы глубина двух выемок оставалась одинаковой по всей длине диэлектрической подложки;

- оптический волновод является оптическим гребневым волноводом, образованным полоской с высоким показателем преломления и посредством вырезания двух параллельных выемок, отстоящих друг от друга на расстояние w_r, на первой поверхности диэлектрической подложки, при этом вырезание осуществляют таким образом, чтобы глубина изменялась непрерывно и постепенно от нулевой глубины на высоте первого конца оптического волновода, предназначенного для присоединения оптического волокна, до максимальной глубины на заранее определенном расстоянии I_p от первого конца оптического волновода, при этом изменение глубины каждой выемки образует вертикальную переходную зону оптической моды длиной I_p между оптическим гребневым волноводом и оптическим волокном;

- после утонения диэлектрической подложки полоску утоняют до минимальной толщины от 300 нм до 5 мкм;

- уменьшение глубины каждой выемки осуществляют, начиная от первого конца оптического волновода или начиная с заранее определенного расстояния от первого конца оптического волновода;

- вырезание производят таким образом, чтобы глубина изменялась непрерывно и постепенно от нулевой глубины на высоте второго конца оптического волновода до максимальной глубины на заранее определенном расстоянии I_p’ от второго конца оптического волновода, при этом изменение глубины каждой выемки образует вертикальную переходную зону оптической моды длиной I_p’ между оптическим гребневым волноводом и оптическим волокном;

- уменьшение глубины выемки осуществляют, начиная от первого конца фотонного волновода;

- уменьшение глубины выемки осуществляют, начиная с заранее определенного расстояния от первого конца фотонного волновода;

- вырезание второй поверхности диэлектрической подложки осуществляют таким образом, чтобы глубина выемки менялась непрерывно и постепенно между второй точкой нулевой глубины на высоте второй поверхности и максимальной глубиной на заранее определенном расстоянии I_q’ от второго конца фотонного волновода, предназначенного для присоединения оптического волокна, при этом изменение глубины выемки образует вертикальную переходную зону оптической моды длиной I_q’ между фотонным волноводом и оптическим волокном;

- уменьшение глубины выемки осуществляют, начиная от второго конца фотонного волновода или начиная с заранее определенного расстояния от второго конца фотонного волновода;

- вырезание производят при помощи циркулярной пилы, содержащей по меньшей мере одно полотно;

- полотно опускают постепенно до максимальной глубины таким образом, чтобы глубина изменялась по дуге окружности с радиусом, равным радиусу полотна.

Объектом изобретения является также фотонный волновод, отличающийся тем, что изготовлен при помощи заявленного способа.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет более понятно из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера и со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:

фиг. 1а-1g - фотонные волноводы, изготовленные при помощи известного способа;

фиг. 2 - способ изготовления фотонного волновода согласно варианту осуществления изобретения;

фиг. 3а - пример оптического волновода, выполненного на первой поверхности диэлектрической подложки на первом этапе способа, показанного на фиг. 2;

фиг. 3b - другой пример оптического волновода, выполненного на первой поверхности диэлектрической подложки на первом этапе способа, показанного на фиг. 2;

фиг. 3с - еще один пример оптического волновода, выполненного на первой поверхности диэлектрической подложки на первом этапе способа, показанного на фиг. 2;

фиг. 3d - еще один пример оптического волновода, выполненного на первой поверхности диэлектрической подложки на первом этапе способа, показанного на фиг. 2;

фиг. 3е - еще один пример оптического волновода, выполненного на первой поверхности диэлектрической подложки на первом этапе способа, показанного на фиг. 2;

фиг. 4а - вид в перспективе фотонного волновода, выполненного согласно примеру второго этапа способа, показанного на фиг. 2, в котором произвели утонение второй поверхности диэлектрической подложки, противоположной первой поверхности диэлектрической подложки, показанной на фиг. 3а;

фиг. 4b - вид в поперечном разрезе вдоль оси X-X’, показанной на фиг. 4а, в случае, когда микрополоску не утоняют;

фиг. 4с - вид в поперечном разрезе вдоль оси X-X’, показанной на фиг. 4а, в случае, когда производят утонение микрополоски;

фиг. 5а - вид в перспективе фотонного волновода, выполненного согласно другому примеру второго этапа способа, показанного на фиг. 2, в котором произвели вырезание второй поверхности диэлектрической подложки, противоположной первой поверхности диэлектрической подложки, показанной на фиг. 3а;

фиг. 5b - вид в поперечном разрезе вдоль оси X-X’, показанной на фиг. 5а, в случае, когда микрополоску не утоняют;

фиг. 5с - вид в поперечном разрезе вдоль оси X-X’, показанной на фиг. 5а, в случае, когда производят утонение микрополоски;

фиг. 6а - вид в перспективе фотонного волновода, выполненного согласно еще одному примеру второго этапа способа, показанного на фиг. 2, в котором произвели вырезание второй поверхности диэлектрической подложки, противоположной первой поверхности диэлектрической подложки, показанной на фиг. 3а;

фиг. 6b - вид в поперечном разрезе вдоль оси X-X’, показанной на фиг. 6а, в случае, когда микрополоску не утоняют;

фиг. 6с - вид в поперечном разрезе вдоль оси X-X’, показанной на фиг. 6а, в случае, когда производят утонение микрополоски;

фиг. 7а - вид в перспективе фотонного волновода, выполненного согласно еще одному примеру второго этапа способа, показанного на фиг. 2, в котором произвели вырезание второй поверхности диэлектрической подложки, противоположной первой поверхности диэлектрической подложки, показанной на фиг. 3а;

фиг. 7b - вид в поперечном разрезе вдоль оси X-X’, показанной на фиг. 7а, в случае, когда микрополоску не утоняют;

фиг. 7с - вид в поперечном разрезе вдоль оси X-X’, показанной на фиг. 7а, в случае, когда производят утонение микрополоски;

фиг. 8а - вид в перспективе фотонного волновода, выполненного согласно примеру второго этапа способа, показанного на фиг. 2, в котором произвели утонение второй поверхности диэлектрической подложки, противоположной первой поверхности диэлектрической подложки, показанной на фиг. 3b;

фиг. 8b - вид в поперечном разрезе вдоль оси X-X’, показанной на фиг. 8а, в случае, когда полосковую зону не утоняют;

фиг. 8с - вид в поперечном разрезе вдоль оси X-X’, показанной на фиг. 8а, в случае, когда производят утонение полосковой зоны;

фиг. 8d - вид в перспективе фотонного волновода, показанного на фиг. 8а, перевернутого наоборот, чтобы показать оптический гребневый волновод, выполненный на первой поверхности фотонного волновода, показанного на фиг. 8а;

фиг. 9 - пример вырезания второй поверхности диэлектрической подложки, производимого при помощи полотна циркулярной пилы, для изготовления фотонного волновода, показанного на фиг. 4а;

фиг. 10 - оптическая мода на входе оптического гребневого волновода фотонного гребневого волновода согласно примеру изобретения;

фиг. 11 - оптическая мода на выходе оптического гребневого волновода фотонного гребневого волновода, показанного на фиг. 10.

Осуществление изобретения

На фиг. 2 представлен вариант осуществления способа изготовления фотонного волновода, имеющего первый конец А и второй конец В, противоположный первому концу А, и характеризующегося низкими вносимыми потерями по сравнению с вносимыми потерями известного фотонного волновода, когда его соединяют со стандартным одномодовым оптическим волокном (например, оптическим волокном типа SMF28 со слабо локализованной оптической модой). Необходимо отметить, что оптическое волокно, упомянутое в описании вариантов осуществления изобретения, соответствует стандартному одномодовому оптическому волокну. Кроме того, следует отметить, что на фигурах не показано оптическое волокно, соединенное с первым концом А и/или вторым концом В фотонного волновода. Вместе с тем, необходимо отметить, что такое соединение хорошо известно специалисту в данной области.

На этапе 100 способа, показанного на фиг. 2, формируют оптический волновод на первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10.

Предпочтительно диэлектрическая подложка 10 выполнена из ниобата лития (LiNbO₃), так как используя ниобат лития (LiNbO₃), можно получить нелинейную электрооптическую и пьезоэлектрическую подложку. В другом примере диэлектрическая подложка выполнена из легированного стекла. Вместе с тем, следует отметить, что диэлектрическую подложку можно выполнять из других материалов при условии, что в этих материалах может направляться электромагнитная волна.

Согласно примеру, представленному на фиг. 3а, оптический волновод, выполненный на первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10, является микрополосковым оптическим волноводом. Микрополосковый оптический волновод содержит микрополоску 30 с высоким показателем преломления, которая «врезана» до определенной глубины от первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10 и имеет определенную ширину w_d. Микрополоской с высоким показателем преломления называют зону, в которой показатель преломления выше, чем у диэлектрической подложки. В случае микрополоскового оптического волновода с градиентом показателя преломления глубина от первой поверхности S1 соответствует глубине на половине высоты максимума профиля показателя преломления, и ширина w_d микрополоски 30 соответствует полной ширине на половине максимума профиля показателя преломления. Как показано на фиг.3а, ширина w_d микрополоски 30 меньше, чем ширина w_s диэлектрической подложки 10. Электрическая волна локализована вертикально, благодаря микрополоске 30 шириной w_d, и направляется вдоль этой зоны микрополоски 30. Микрополоска 30 может быть выполнена на первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10 при помощи различных технологий, хорошо известных специалисту в данной области. Пример этих технологий приведен в публикации “Armenise, M.N., “Fabrication techniques of lithium niobate waveguides”, Optoelectronics, IEE Proceedings J , vol. 135, no. 2, pp. 85,91, Apr. 1998”. В частности, в этой публикации описано, что микрополосковый оптический волновод с диффузией титана можно выполнить путем нанесения полоски титана, предварительно выполненной посредством этапа литографии, и затем произвести диффузию при температуре порядка 1030°С. Следует отметить, что микрополосковый оптический волновод, показанный на фиг.3а, имеет прямолинейную форму. Однако в другом примере, хорошо известном специалисту и не показанном на фигурах, микрополосковый оптический волновод может иметь изогнутую форму (см., например, оптический волновод Маха-Цендера, который хорошо известен специалисту в данном области).

Согласно другому примеру, представленному на фиг. 3b, оптический волновод, выполненный на первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10, является оптическим гребневым волноводом, образованным полоской 40 с высоким показателем преломления и выполненным путем вырезания двух параллельных траншей R1, R2, отстоящих друг от друга на расстоянии w_r, на первой поверхности S1 диэлектрической подложки, при этом расстояние w_r соответствует ширине оптического гребневого волновода. Полоской с высоким показателем преломления называют зону, в которой показатель преломления больше, чем в диэлектрической подложке. Эту полоску можно выполнить при помощи тех же технологий, что и микрополоску 30, показанную на фиг. 3а. Как показано на фиг. 3b, вырезание двух выемок R1, R2 производят таким образом, чтобы глубина выемок оставалась одинаковой по всей длине диэлектрической подложки 10 и превышала 10 мкм. Оптический волновод, показанный на фиг. 3b, является известным оптическим волноводом с продольным ребром. Более подробную информацию относительно изготовления оптического волновода, показанного на фиг. 3b, можно найти во французской патентной заявке № 1450795.

Согласно еще одному примеру, представленному на фиг. 3с, оптический волновод, выполненный на первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10, является оптическим гребневым волноводом, имеющим вертикальную переходную зону 50 оптической моды между оптическим волноводом и оптическим волокном на первом конце оптического волновода. В частности, оптический гребневый волновод, показанный на фиг. 3с, образован полоской 40 с высоким показателем преломления и выполнен путем вырезания двух параллельных траншей R1, R2, отстоящих друг от друга на расстояние w_r, на первой поверхности S1 диэлектрической подложки, при этом расстояние w_r соответствует ширине оптического гребневого волновода. Как показано на фиг. 3с, вырезание двух траншей (R1, R2) производят таким образом, чтобы глубина каждой траншеи R1, R2 изменялась непрерывно и постепенно от нулевой глубины на высоте первого конца оптического волновода, предназначенного для присоединения оптического волокна, до максимальной глубины H_m на заранее определенном расстоянии I_р от первого конца оптического волновода, при этом изменение глубины каждой траншеи (R1, R2) образует вертикальную переходную зону 50 оптической моды длиной I_р между оптическим гребневым волноводом и оптическим волокном. Более подробную информацию относительно изготовления оптического волновода, показанного на фиг. 3с, можно найти во французской патентной заявке № 1450795.

Как показано в оптическом гребневом волноводе на фиг. 3с, уменьшение глубины каждой траншеи R1, R2 осуществляют, начиная от первого конца оптического волновода.

Вместе с тем, в другом примере оптического гребневого волновода, показанном на фиг. 3d, уменьшение глубины каждой траншеи R1, R2 производят, начиная с заранее определенного расстояния I_d от первого конца оптического волновода. Следует отметить, что оптический волновод, показанный на фиг. 3d, отличается от оптического волновода на фиг. 3с только тем, что уменьшение глубины каждой траншеи R1, R2 производят, начиная с заранее определенного расстояния I_d от первого конца оптического волновода. В частности, на фиг. 3d показан оптический гребневый волновод, образованный полоской 45 с высоким показателем преломления и имеющий вертикальную переходную зону 50 оптической моды между оптическим волноводом и оптическим волокном, где вертикальная переходная зона 50 начинается с заранее определенного расстояния I_d от первого конца оптического волновода. Для более подробной информации относительно изготовления оптического волновода, показанного на фиг. 3с, можно обратиться к французской патентной заявке № 1450795.

Следует отметить, что конфигурация оптического гребневого волновода, показанного на фиг. 3d, согласно которой уменьшение глубины каждой траншеи R1, R2 производят, начиная с заранее определенного расстояния I_d от первого конца оптического волновода, позволяет приклеить прослойку на не вырезанной части поверхности диэлектрической подложки 10 длиной I_d (см. фиг. 7 французского патента № 1450795). Прослойка служит для улучшения склеивания между оптическим гребневым волноводом и оптическим волокном, так как позволяет приклеить наконечник на высоте первого конца оптического волновода, чтобы лучше закрепить оптическое волокно в положении соединения с оптическим гребневым волноводом.

Согласно еще одному примеру, представленному на фиг. 3е, оптический волновод, выполненный на первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10, является оптическим гребневым волноводом, содержащим полоску 45 с высоким показателем преломления и имеющим вертикальную переходную зону 50 оптической моды между оптическим волноводом и оптическим волокном на первом конце оптического волновода, а также на втором конце оптического волновода. Следует отметить, что оптический волновод, показанный на фиг. 3е, отличается от оптического волновода, показанного на фиг. 3с, только тем, что содержит вертикальную переходную зону 50 оптической моды между оптическим волноводом и оптическим волокном на первом конце оптического волновода, а также на втором конце оптического волновода. В частности, чтобы получить вертикальную переходную зону 50 на втором конце оптического волновода, вырезание двух траншей R1, R2 производят таким образом, чтобы глубина каждой траншеи R1, R2 изменялась непрерывно и постепенно от нулевой глубины на высоте второго конца оптического волновода до максимальной глубины на заранее определенном расстоянии I_p’ от второго конца оптического волновода. Таким образом, изменение глубины каждой траншеи R1, R2 образует вертикальную переходную зону 50’ оптической моды длиной I_p’ между оптическим гребневым волноводом и оптическим волокном. Следует отметить, что заранее определенное расстояние I_p’ от второго конца оптического гребневого волновода может быть таким же или может отличаться от заранее определенного расстояния I_p от первого конца оптического волновода. Более подробную информацию относительно изготовления оптического волновода, показанного на фиг. 3е, можно найти во французской патентной заявке № 1450795.

Следует отметить, что в примере оптического волновода, представленном на фиг.3е, уменьшение глубины каждой траншеи R1, R2 осуществляют, начиная от первого конца и от второго конца оптического волновода. Однако в другом примере, не показанном на фигурах, уменьшение глубины каждой траншеи R1, R2 производят, начиная с заранее определенного расстояния I_d от первого конца и от второго конца оптического волновода. Следует отметить, что заранее определенное расстояние I_d от первого конца оптического гребневого волновода может быть таким же или может отличаться от заранее определенного расстояния I_d от второго конца оптического волновода.

Во всех примерах на фиг. 3с-3е вертикальная переходная зона 50 и вертикальная переходная зона 50’ имеют закругленный профиль, предпочтительно с радиусом кривизны, превышающим 20 мм, так как было установлено, что при таком радиусе кривизны оптические потери в вертикальной переходной зоне меньше 0.1 дБ. Как известно специалисту в данной области, оптические потери в вертикальной переходной зоне соответствуют соотношению между оптической мощностью на выходе вертикальной переходной зоны и оптической мощностью на входе вертикальной переходной зоны. Однако в другом примере профиль этих зон имеет прямолинейную форму. Кроме того, еще в одном примере часть профиля этих зона может быть закруглена, а другая часть профиля этих зон может быть прямолинейной.

Например, вырезание первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10 для получения оптического гребневого волновода, показанного на фиг. 3b-3e, является механическим вырезанием при помощи циркулярной пилы. В другом примере вырезание осуществляют путем лазерного травления. Более подробную информацию относительно вырезания первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10, показанной на фиг. 3b-3e, можно найти во французской патентной заявке № 1450795.

На этапе 200 способа, представленного на фиг. 2, производят утонение диэлектрической подложки 10 для получения фотонного волновода, имеющего первый конец А и второй конец В, противоположный первому концу А.

В частности, утонение диэлектрической подложки 10 производят путем вырезания второй поверхности S2 диэлектрической подложки 10, противоположной первой поверхности S1. Таким образом, после выполнения оптического волновода на первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10 (этап 100), диэлектрическую подложку 10 переворачивают для осуществления утонения на второй поверхности S2 диэлектрической подложки 10.

На фиг. 4а в перспективе показан фотонный волновод согласно примеру этапа 200 способа, показанного на фиг. 2, в котором осуществляют утонение второй поверхности S2 диэлектрической подложки 10, противоположной первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10, показанной на фиг. 3а.

В частности, как показано на фиг. 4а, утонение на вышеупомянутом этапе 200 содержит выемку 15, профиль которой проходит параллельно относительно микрополоски 30, выполненной в первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10 на вышеупомянутом этапе 100. Глубина выемки 15 изменяется непрерывно и постепенно от первой точки Р1 нулевой глубины на высоте второй поверхности S2 до максимальной глубины е на заранее определенном расстоянии I_q от первого конца А фотонного волновода, предназначенного для присоединения оптического волокна. Изменение глубины выемки 15 образует вертикальную переходную зону 16 оптической моды длиной I_q между оптическим волноводом и оптическим волокном.

На фиг. 4b представлен вид в поперечном разрезе вдоль линии Х-Х’, показанной на фиг. 4а, в случае, когда максимальная глубина е является такой, что микрополоску 30 не утоняют после утонения второй поверхности S2 диэлектрической подложки. Как показано на фиг. 4b, толщина М микрополоски 30 после утонения второй поверхности S2 остается неизменной по всей длине фотонного волновода.

На фиг. 4с представлен вид в поперечном разрезе вдоль линии Х-Х’, показанной на фиг. 4а, в случае, когда максимальная глубина е является такой, что микрополоску 30 тоже утоняют после утонения второй поверхности S2 диэлектрической подложки. Как показано на фиг. 4с, часть микрополоски 30 имеет толщину М, а другая часть микрополоски 30 утонена до минимальной толщины m.

В примерах, представленных на фиг. 4а-4с, уменьшение глубины выемки 15 осуществляют, начиная от первого конца А фотонного волновода.

Однако в другом примере утонения второй поверхности S2 диэлектрической подложки 10 на этапе 200 уменьшение глубины выемки 15 производят, начиная с заранее определенного расстояния I_b от первого конца фотонного волновода. Это уменьшение глубины показано на фиг. 5а-5с.

В частности, как показано на фиг. 5а, утонение на вышеупомянутом этапе 200 содержит выемку 15, профиль которой является параллельным относительно микрополоски 30, выполненной в первой поверхности S1 диэлектрической подложки 10 на вышеупомянутом этапе 100. Глубина выемки 15 изменяется непрерывно и постепенно от первой точки Р1 нулевой глубины на высоте второй поверхности S2 до максимальной глубины е на заранее определенном расстоянии I_q от первого конца А фотонного волновода, предназначенного для присоединения оптического волокна. Точка Р1 нулевой глубины находится на заранее определенном расстоянии I_b от первого конца А. Изменение глубины выемки 15 образует вертикальную переходную зону 16 оптической моды длиной I_q между оптическим волноводом и оптическим волокном.

На фиг. 5b представлен вид в поперечном разрезе вдоль линии Х-Х’, показанной на фиг. 5а, в случае, когда максимальная глубина е является такой, что микрополоску 30 не утоняют после утонения второй поверхности S2 диэлектрической подложки. Как показано на фиг. 5b, толщина М микрополоски 30 после утонения второй поверхности S2 остается неизменной по всей длине фотонного волновода.

На фиг. 5с представлен вид в поперечном разрезе вдоль линии Х-Х’, показанной на фиг. 5а, в случае, когда максимальная глубина е является такой, что микрополоску 30 тоже утоняют после утонения второй поверхности S2 диэлектрической подложки. Как показано на фиг. 5с, часть микрополоски 30 имеет толщину М, а другая часть микрополоски 30 утонена до минимальной толщины m.

В еще одном примере утонения второй поверхности S2 диэлектрической подложки 10 на этапе 200 (см. фиг. 6а) вырезание второй поверхности S2 диэлектрической подложки 10 производят таким образом, что глубина выемки 15 изменяется непрерывно и постепенно на обоих концах А и В фотонного волновода. В частности, кроме изменения глубины выемки 15 на первом конце А, которое осуществляют так же, как и изменение глубины выемки 15 на фиг. 4а, глубина выемки 15 изменяется непрерывн