專利名稱：使波導(dǎo)錐形化的方法和工藝以及形成最佳波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的方法和工藝的制作方法
使波導(dǎo)錐形化的方法和工藝以及形成最佳波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的方法和工藝
背景技術(shù)：
最近，隨著波分復(fù)用(WDM)光學(xué)通信系統(tǒng)的使用，對(duì)于在 WDM光學(xué)通信系統(tǒng)中使用的光學(xué)器件的需求已經(jīng)顯著增長(zhǎng)。光纖 通常用作光學(xué)信號(hào)在光學(xué)通信上的傳送通路。然而，在制造具有多 信道的光纖器件例如多信道光學(xué)耦合器和WDM器件時(shí)存在技術(shù)限 制。因此，其中集成了光波導(dǎo)和許多單元光學(xué)器件的平面光波導(dǎo)電 路(PLC)被用于WDM器件中。
光學(xué)通信系統(tǒng)構(gòu)造為在多個(gè)位置之間傳播信號(hào)。通過(guò)至少一部 分這種通信系統(tǒng)，信號(hào)被提供為沿光學(xué)通路傳播的光。在沿通信系 統(tǒng)的光學(xué)通路的多個(gè)位置處，可能需要整形或度量沿光學(xué)通路傳播 的光的模式。例如， 一般將模式整形為滿足沿光學(xué)通路定位的光學(xué) 元件的模式匹配要求。例如，模式可以整形為適應(yīng)從光纖至集成光 學(xué)元件的轉(zhuǎn)變。如此處所用，術(shù)語(yǔ)"模式"指的是相對(duì)于垂直于光 學(xué)通路定向的截面區(qū)域的光的空間分布。為了有效率地耦合，用于 耦合的波導(dǎo)應(yīng)當(dāng)相對(duì)無(wú)損耗并且保持單模波導(dǎo)，盡管在兩個(gè)尺寸之 間的其信道寬度方面存在改變。后者的考慮需要沿信道的折射率隨 著其幾何形狀的改變而反向改變。這些因素造成了問(wèn)題。
特別是，如果信道寬度所需的改變通過(guò)普通的光刻技術(shù)、在需 要的兩個(gè)尺寸之間其寬度逐漸變小的信道而簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，則信道波導(dǎo) 的折射率傾向于沿錐形區(qū)域的長(zhǎng)度保持均勻，這是因?yàn)樘砑右孕纬?信道中折射率改變的雜質(zhì)濃度傾向于沿該長(zhǎng)度保持均勻。結(jié)果，由 于信道的寬度沿該長(zhǎng)度改變，而折射率沿該長(zhǎng)度保持均勻，因此沿
4錐形區(qū)域的模式屬性改變。所需要的是使模式屬性沿該長(zhǎng)度基本上 保持不變，其中信道寬度改變是沿該長(zhǎng)度的折射率的補(bǔ)償改變。
該問(wèn)題對(duì)于波導(dǎo)特別關(guān)鍵的在于在信道和其基底之間使用大折 射率改變以實(shí)現(xiàn)信道中能量的緊密密封。大折射率改變導(dǎo)致用于集 成電路器件的相對(duì)窄單模式信道波導(dǎo)和一般較寬的光纖之間的大 模式不匹配，該光纖通常耦合到這種信道波導(dǎo)。
通過(guò)波導(dǎo)軸向錐度的模式屬性的轉(zhuǎn)變?cè)谠S多環(huán)境中是有用的。 例如，模式尺寸轉(zhuǎn)變?cè)试S對(duì)波導(dǎo)的不同部分中的模式尺寸進(jìn)行獨(dú)立 優(yōu)化，用于有效輸入和輸出耦合。模式尺寸轉(zhuǎn)變也可以用于得到外 部耦合模式的窄遠(yuǎn)場(chǎng)。從單模至多模波導(dǎo)的絕熱錐形也允許加強(qiáng)耦 合到多模波導(dǎo)的基本模式中。這在包含較寬分離波長(zhǎng)的模式之間的 相互作用的非線性波導(dǎo)器件的某些類型中是重要的。
模式匹配的現(xiàn)有技術(shù)解決方案使用光纖和微透鏡，例如球面透
鏡或梯度折射率(gradient index)透鏡。光纖和微透鏡允許來(lái)自輸 出元件例如輸出光纖的光的收集。光纖和微透鏡也提供光輸入耦合 到輸入元件例如輸入光纖中。利用這種解決方案的典型缺點(diǎn)是在提 供構(gòu)形為接收輸入模式以及提供適當(dāng)整形輸出模式的元件方面存 在設(shè)計(jì)困難。
錐形光纖也己經(jīng)用于整形模式。錐形光纖包括一個(gè)或多個(gè)錐形 部分，即具有沿其各個(gè)長(zhǎng)度改變的截面區(qū)域的部分。這些光纖的錐 形部分一般通過(guò)控制遞增加熱而形成。例如，通過(guò)加熱光纖的一部 分，光纖纖芯傾向于膨脹，從而導(dǎo)致光纖截面區(qū)域的局部增加。光 纖的同時(shí)加熱和拉伸導(dǎo)致覆層和纖芯尺寸的減小。利用錐形光纖的 可能缺點(diǎn)包括光纖的機(jī)械強(qiáng)度降低。
此外，具有連續(xù)錐形和分段錐形的集成光波導(dǎo)已經(jīng)用于整形模 式。如在此所用，術(shù)語(yǔ)"分段錐形"指的是由多個(gè)部分構(gòu)成或被劃分為多個(gè)部分的波導(dǎo)錐形，這些部分具有由介質(zhì)層限定的不同的光 學(xué)屬性。當(dāng)沿光的傳播軸觀察時(shí)，這些介質(zhì)層形成在波導(dǎo)部分和基 底材料的部分之間。術(shù)語(yǔ)"連續(xù)錐形"涉及波導(dǎo)錐形，其中其傳播 時(shí)的光不橫越波導(dǎo)部分和基底材料的部分之間的介質(zhì)層。從而，在 具有連續(xù)錐形的波導(dǎo)中，錐形以連續(xù)且絕熱方式改變其光學(xué)屬性。 具有分段錐形的波導(dǎo)能夠提供二維模式錐度。然而，由于形成在分 段波導(dǎo)部分之間的多個(gè)介質(zhì)層邊界，這些波導(dǎo)一般具有高損耗。此 外，分段精確控制在技術(shù)上已解決。因此，可以理解，需要一種解 決了現(xiàn)有技術(shù)的這些和/或其他缺點(diǎn)的系統(tǒng)和方法。
平面型光學(xué)器件可以由多種材料例如玻璃、半導(dǎo)體、非晶硅和 聚合物形成。離子交換(IE)和其他離子擴(kuò)散技術(shù)己經(jīng)越來(lái)越引起 人們的注意，將其作為在玻璃和其他材料中生產(chǎn)信道光波導(dǎo)的方 法。生產(chǎn)信道玻璃波導(dǎo)的重要性源于它們與光纖的兼容性，潛在的 低成本，低傳播損耗和其他因素。利用IE (離子交換)方法制造平
面波導(dǎo)的方法例子包括題為"Method for Fabricating Buried Waveguides"的美國(guó)專利No. 4913717 U990年4月3日)，題為 "Method of Producing Optical Waveguides "的美國(guó)專利No. 5035734 (1991年7月31日)，題為"Process for Producing Low-loss Embedded Waveguide"的美國(guó)專利No. 5160360 C1992年11月3 日)，具有玻璃中通過(guò)離子交換制造的匹配折射率分布的條形波導(dǎo) (pp.1966, about. 1974 of 'J.Appl.Phys，， 1991 by T.Poszner， G.Schreiter，R.Muller)，玻璃中的場(chǎng)輔助離子交換屏蔽膜(Masking Film)的效果(pp.1212.about.1214 of'Appl. Phys. Lett', 1993 by B. Pantchev, P. Danesh, Z. Nikolov)，和玻璃中的偏振不敏感離子交換 陣列波導(dǎo)光柵復(fù)用器(pp.279.about.298 of 'Fiber and integrated optics', 1998 by B.Buchold, C.Glingener， D.Culemann， E.Voges)。 離子交換技術(shù)的內(nèi)容由Ramaswamy et al.， J. of Lightwave Technology, Vol. 6, No.6, p.p.984-1002, June 1998給出。
由上述專利和論文提出的利用離子交換方法制造平面波導(dǎo)方法
可以概述如下
處理基于折射率的局部改變，其通過(guò)用其他離子在低溫(低于 玻璃基底的應(yīng)變點(diǎn))下替代來(lái)自玻璃的網(wǎng)絡(luò)改性劑而實(shí)現(xiàn)。在大多 數(shù)的情況下所交換的離子是鈉。向內(nèi)擴(kuò)散的離子可以是另一種堿金 屬(鋰，鉀，銣和銫)或另一種一價(jià)或二價(jià)離子銀，鉈或銅。大 多數(shù)通常使用的離子是鉀和銀。在鉀的情況下，對(duì)于鈉IE，折射率 改變主要通過(guò)由離子半徑的大區(qū)別引起的壓力誘發(fā)，而在銀的情況 下，對(duì)于鈉IE，折射率改變由于Ag+離子的高極化性而引起。
交換離子的源可以是沉積在玻璃表面上的熔鹽或金屬層。交換
可以通過(guò)熱擴(kuò)散或電遷移進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)IE時(shí)的高An，對(duì)于鈉的 銀和對(duì)于鈉的鉈在堿金屬改變(change)中是優(yōu)選的。銀IE的另一 優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生無(wú)壓力從而無(wú)雙折射產(chǎn)品。
當(dāng)稱為掩模的金屬薄膜之間的玻璃表面接觸鹽水時(shí)，離子交換 在基底玻璃中的具體離子(主要為Na+離子)和包含具體離子(例 如K+， Ag+， Cs+， Li+， Rb +和Tl +離子)的鹽水中的具體離 子之間發(fā)生?；谠撛恚哂懈哒凵渎实牟▽?dǎo)在基底玻璃的預(yù)定 部分處形成。
一般的擴(kuò)散處理通過(guò)離子交換處理舉例說(shuō)明，其中一塊玻璃或 另一適當(dāng)?shù)牟牧?晶片)接觸(例如浸入)包含所需離子的金屬。 選擇金屬離子，例如Ti+， Cs+， K+， Li+， Ag+， Rb +離子具 有高于晶片離子的極化性，該金屬離子與來(lái)自晶片的離子， 一般為 Na +進(jìn)行交換。離子交換技術(shù)的內(nèi)容由Ramaswamy et al., J. of Lightwave Technology, Vol. 6， No.6， p.p.984-1002， June 1998給出。通常，該技術(shù)包括在玻璃基底上沉積金屬掩模，其具有由光刻實(shí)現(xiàn)的 狹縫，使基底與包含所選陽(yáng)離子的熔料接觸，以及一旦表面波導(dǎo)通 過(guò)離子交換和擴(kuò)散產(chǎn)生，任選地施加電磁場(chǎng)以強(qiáng)制表面下的陽(yáng)離子 產(chǎn)生"嵌入"波導(dǎo)。
折射率由于下面三個(gè)因素在基底中局部增加玻璃密度的局部 改變，局部交換離子的更高極化性，和局部壓力。
更詳細(xì)地，玻璃基底或另一適當(dāng)材料(晶片)的表面通過(guò)在基 底表面上沉積掩模材料層而被初始遮蓋，以及刻蝕掩模材料層的光 刻工序，留下開(kāi)口，其中將形成波導(dǎo)通路。遮蓋表面通過(guò)第一熔化 鹽槽接觸。在大多數(shù)情況下，基底玻璃中的鈉離子對(duì)于摻雜陽(yáng)離子 例如CS， Ag， RU或T1進(jìn)行交換。電場(chǎng)有時(shí)候在該第一離子交換處 理期間施加。
可替換第一離子交換處理玻璃基底或另一適當(dāng)材料(晶片) 的表面通過(guò)在基底表面上沉積純金屬或包括施主(銀)離子的金屬 層而被初始遮蓋，以及刻蝕適當(dāng)材料層的光刻工序，僅在其中將形 成波導(dǎo)通路的地方留給它。其中玻璃中的初始(鈉)離子在高溫下 通過(guò)擴(kuò)散工序與涂層中的施主(銀)離子進(jìn)行交換的離子交換處理 隨后進(jìn)行，電場(chǎng)有時(shí)候在該第一離子交換處理期間施加。
該第一離子交換處理的結(jié)果通常是相鄰于表面的玻璃中的波導(dǎo)
根據(jù)掩模設(shè)計(jì)具有相對(duì)高An，相對(duì)均勻An，相對(duì)低厚度，和寬度。
波導(dǎo)通路可以通過(guò)下述過(guò)程嵌入在基底表面下去除掩模，在
爐中橫跨基底施加外部電場(chǎng)，以及使有效側(cè)與包含對(duì)基底折射率貢
獻(xiàn)較小的離子例如Na和K離子的第二熔化鹽槽接觸。兩種作用有
助于該第二離子交換處理一嵌入工序
1.電場(chǎng)產(chǎn)生離子電流(電流意味著離子電遷移)和波導(dǎo)偏移(遷 移，拖動(dòng))到更深的深度。
82.電流在玻璃中產(chǎn)生熱并與爐的熱量，施主(銀)離子擴(kuò)散速 率相結(jié)合，使波導(dǎo)膨脹。
作為該雙離子交換處理的結(jié)果，在第一基底表面下方形成信號(hào) 承載區(qū)域，其具有比圍繞它的區(qū)域更高的折射率，基底中的嵌入波
導(dǎo)根據(jù)工序設(shè)計(jì)具有相對(duì)低An，相對(duì)高直徑和圓形。
題為"Process for tapering waveguides"的美國(guó)專利No. 4,886,538 G989年12月12日)涉及一種形成信道波導(dǎo)的方法，其中信道幾 何形狀和信道折射率沿信道長(zhǎng)度相對(duì)改變，以保持信道的模式特性 均勻，該方法使用信道波導(dǎo)的非均勻加熱以引起信道摻雜離子的非 均勻擴(kuò)散。在一個(gè)實(shí)施例中，信道以非均勻速率通過(guò)激光下方以將 信道曝光在不同數(shù)目的激光脈沖下。
題為"Optical systems incorporating waveguides and methods of manufacture"的美國(guó)專利No. 6，751，391 (2004年6月15日)涉及 一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括基本上平面的基底和至少部分嵌入在基底中 的伸長(zhǎng)二維錐形波導(dǎo)信道。它涉及一種形成光學(xué)系統(tǒng)的方法，其包
括提供基底；在基底上沉積輪廓信道預(yù)型，其由能夠與基底進(jìn)行 離子交換的材料形成；和將來(lái)自信道預(yù)型的離子擴(kuò)散到基底中以形 成至少部分嵌入在基底中的波導(dǎo)信號(hào)。
題為"Method of manufacturing a planar waveguide using Ion Exchange method"的美國(guó)專利No. 6,769,274 (2004年8月3日) 涉及一種制造平面波導(dǎo)的方法，包括三個(gè)步驟。第一步驟為通過(guò)離 子交換處理在玻璃基底上制造表面層，其具有高于玻璃基底的折射 率和給定厚度；第二步驟為在玻璃基底上的表面層中形成波導(dǎo)的圖 案；和第三步驟為在包括波導(dǎo)的整個(gè)表面上涂敷覆層。根據(jù)本發(fā)明 的方法，可以產(chǎn)生在尺寸控制和再現(xiàn)性上優(yōu)秀并且具有陡臺(tái)階壁的 波導(dǎo)。使波導(dǎo)錐形化以及形成最佳波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)方法和處理以 相對(duì)復(fù)雜的方式進(jìn)行。因此，可以理解，需要一種解決了現(xiàn)有技術(shù) 的這些和/或其他缺點(diǎn)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種形成信道波導(dǎo)的方法和處理，該波導(dǎo)的寬度和 深度可以沿其長(zhǎng)度以任何所需方式變化， 一般在短的長(zhǎng)度內(nèi)從相對(duì) 寬的尺寸至相對(duì)窄的尺寸以連續(xù)方式和絕熱設(shè)計(jì)錐形化，以及其中 沿該長(zhǎng)度的信道中的折射率以補(bǔ)償幾何形狀的改變的方式而變化。 結(jié)果，信道的模式屬性在長(zhǎng)度上基本上保持均勻。
在該處理中，其寬度和深度將被控制的信道部分沿其長(zhǎng)度在一 定時(shí)間內(nèi)和一定溫度下受到非均勻電場(chǎng)，以便沿該長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)摻雜離 子或雜質(zhì)的非均勻擴(kuò)散。
電場(chǎng)傾向于從信道向外擴(kuò)散雜質(zhì)并且增加其寬度和深度。此外， 由于摻雜相同量的離子或雜質(zhì)僅在較寬波導(dǎo)體積上分布，因此，體 積的增加通過(guò)折射率的相應(yīng)降低來(lái)補(bǔ)償。
多種方式對(duì)于提供所需的非均勻電場(chǎng)是可行的。在優(yōu)選實(shí)施例 中，沿基底長(zhǎng)度的局部非均勻電場(chǎng)保持，而電極之間的整個(gè)外部電 場(chǎng)沿基底長(zhǎng)度固定和不變。
本發(fā)明的另一目的是改善光學(xué)電路的結(jié)構(gòu)和波導(dǎo)光學(xué)放大器。
本發(fā)明的其他系統(tǒng)，方法，特征和優(yōu)點(diǎn)將在閱讀了下述附圖和 詳細(xì)描述后對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。其是要將所有這些附 加的系統(tǒng)，方法，特征和優(yōu)點(diǎn)包括在本說(shuō)明書(shū)中，以及在本發(fā)明的 范圍中，并通過(guò)所附權(quán)利要求保護(hù)。


本發(fā)明的主題在說(shuō)明書(shū)的結(jié)束部分特別指出并清楚要求。然而，
10本發(fā)明的操作的結(jié)構(gòu)和方法，以及與其目的，特征和優(yōu)點(diǎn)一起可以 通過(guò)閱讀所附附圖參考下面的詳細(xì)描述時(shí)最好地理解，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的在離子交換處理中橫跨基底的 電場(chǎng)的示意截面描述；
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的錐形器件的示意截面；
圖3是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例運(yùn)行的沿波導(dǎo)的縱向軸錐形化器 件的示意截面描述；
圖4是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例運(yùn)行的沿波導(dǎo)的縱向軸錐形化器 件的示意截面描述；
圖5A-5C是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例運(yùn)行的沿波導(dǎo)的縱向軸錐形 化器件的示意截面描述；和
圖6是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例制造的耦合波導(dǎo)的示意截面描述。
應(yīng)當(dāng)理解，為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單和清楚，附圖中所示的元件沒(méi)有必 要按比例示出。例如，為了清楚， 一些元件的尺寸可以相對(duì)于其他 元件放大。此外，在適當(dāng)考慮的地方，附圖標(biāo)記可以在附圖中重復(fù) 以表示相應(yīng)或類似的元件。
具體實(shí)施例方式
在下面的詳細(xì)描述中，給出了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明 的完全理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以在這些 具體細(xì)節(jié)之外實(shí)施。在其他例子中，已知的方法，程序，元件和器 件不再詳細(xì)描述以便不使本發(fā)明不清楚。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以用于多種應(yīng)用中。盡管本發(fā)明的范圍不 限于該方面，但是在此公開(kāi)的器件和方法可以用于多種設(shè)備中，例 如光電器件，激光二極管，光學(xué)二極管，光纖等。激光二極管和單 模光纖之間的匹配器件，單模和多模光纖之間的匹配器件，大光學(xué)點(diǎn)聚焦到小光學(xué)點(diǎn)等。除非另外陳述，否則如從下述討論中很明顯 的，可以理解在整個(gè)說(shuō)明書(shū)的討論中，利用術(shù)語(yǔ)例如"處理"，"運(yùn)
算(computing)","計(jì)算(calculating)","決定"等涉及計(jì)算機(jī)或 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，或類似的電子計(jì)算器件的動(dòng)作和/或處理，其將計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的寄存器和/或存儲(chǔ)器中的表示為物理例如電子量的數(shù)據(jù)操作 和/或轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器，寄存器或其他這種信息存儲(chǔ)器， 傳輸或顯示器件的類似表示為物理量的其他數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的實(shí)施例可以包括進(jìn)行在此操作的器件。該器件可以對(duì) 于所需目的具體構(gòu)造，或它可以包括通用目的的設(shè)備或系統(tǒng)。
在均勻電場(chǎng)(例如在無(wú)限的平行板電容器)中
E=V/d
其中E是電場(chǎng)強(qiáng)度，V是電壓，d是板或電極之間的距離。
在離子交換(IE)處理的情況下，當(dāng)d為局部基底厚度，V為 橫跨具有傳導(dǎo)熔鹽的兩個(gè)基底界面之間的基底的電壓時(shí)，橫跨基底 的局部?jī)?nèi)部電場(chǎng)通過(guò)相同的等式給出。
現(xiàn)在參考圖1，其是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的在離子交換處理 中橫跨基底16的內(nèi)部電場(chǎng)的示意截面描述。根據(jù)所示描述，通過(guò) 對(duì)接觸傳導(dǎo)材料例如熔鹽14的電極12施加電壓V而施加外部電場(chǎng) E，該電極與基底14的相對(duì)表面接觸，這些表面彼此相對(duì)距離d。 由于所得到的電場(chǎng)E，基底16的離子在基底14內(nèi)部沿箭頭19從位 置17被拖拉到位置18，波導(dǎo)初始芯17從橢圓形被整形為圓形18。
基于上述處理，波導(dǎo)的形狀可以控制以沿其縱軸具有所需形狀。 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，通過(guò)將施加電場(chǎng)的電極之間的距離限定 到非常數(shù)，如圖1所示，則電場(chǎng)E大小的控制可以實(shí)現(xiàn)。
楔形基底
現(xiàn)在參考圖2，其是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)行的沿波導(dǎo)22的縱軸的錐形器件20的示意截面。最初，芯，初始波導(dǎo)可以通過(guò)在線性 梯度電場(chǎng)下方嵌入銀波導(dǎo)而在基底16中形成。然后，電場(chǎng)(未示
出)可以施加到定位在形成為楔形的基底16的表面24上的電極上， 以便表面24之間的距離沿基底16線性改變。因此，電場(chǎng)的大小(在 圖2中從上電極24至下電極24橫跨基底16)線性改變，越接近于 右側(cè)越弱，越接近于基底16的左側(cè)越強(qiáng)(圖2)。由于電場(chǎng)沿波導(dǎo) 16的不同大小，因此初始芯形狀(未示出)上的改變?cè)浇咏诨?16的右側(cè)越弱，越接近于基底16的左側(cè)越強(qiáng)，從而波導(dǎo)22可以從 左至右錐形化。錐形波導(dǎo)通過(guò)在線性梯度電場(chǎng)下嵌入銀波導(dǎo)而產(chǎn) 生。在可變電場(chǎng)條件下，兩種作用有助于錐形波導(dǎo)
1. 高電場(chǎng)產(chǎn)生更高的離子電流，則跟隨更深的嵌入深度。(高 電流意味著更快的離子電遷移)
2. 高電流在玻璃中產(chǎn)生更多的熱量，銀離子擴(kuò)散速率增加，引 起更多的波導(dǎo)膨脹。
作為處理結(jié)果，產(chǎn)生錐形波導(dǎo)，具有一側(cè)(低電場(chǎng)側(cè))的小 MFD (模式場(chǎng)直徑)和淺深度，以及另一側(cè)(高電場(chǎng)側(cè))的高M(jìn)FD 和深波導(dǎo)。
另外的模擬楔形基底一線性
現(xiàn)在參考圖3，其是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例運(yùn)行的沿波導(dǎo)22的 縱向軸錐形化器件30的示意截面描述。以類似于圖2所述的方式， 構(gòu)造楔形狀器件30，然而這里電極34之間逐漸改變的距離通過(guò)與 基底16的表面33鄰接的模擬楔形32的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。這使得得到 的電場(chǎng)類似于上面關(guān)于圖2所述的電場(chǎng)。
另外的模擬楔形玻璃基底一非線性
現(xiàn)在參考圖4，其是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例運(yùn)行的沿波導(dǎo)22的 縱向軸錐形化器件40的示意截面描述。以類似于圖2和3所述的方式，構(gòu)造楔形狀器件40，然而這里電極44之間逐漸改變的距離 通過(guò)與基底16的表面43鄰接的模擬楔形42的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖4 所示的例子中，電極44之間的距離非線性改變，這些電極之間的 電場(chǎng)相應(yīng)改變。結(jié)果，波導(dǎo)22的錐形可以是非線性的。
另外的虛擬楔形玻璃基底-復(fù)合線性或彎曲的楔形玻璃
現(xiàn)在參考圖5A、 5B和5C，其是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例運(yùn)行的 沿波導(dǎo)22的縱向軸錐形化器件50的示意截面描述。以與關(guān)于圖3 和4的描述相似的方式，構(gòu)造器件50，然而在此電極54之間的變 化距離通過(guò)與基底16的表面53鄰接的塊52、 55、 57的連接來(lái)實(shí) 現(xiàn)。塊52、 55、 57具有復(fù)合線性或彎曲的變化外表面。相應(yīng)地， 電極54之間的距離復(fù)合變化并由此產(chǎn)生復(fù)合的錐形波導(dǎo)22。
現(xiàn)在參考圖6，其是利用本發(fā)明的錐形化處理根據(jù)上述本發(fā)明 一些方法制造的耦合波導(dǎo)的示意截面描述。波導(dǎo)60可以包含具有 較小的、橢圓形截面的第一端部62以及具有較大的、基本為圓形 截面的第二端部64，分別如視圖66、 68所示。波導(dǎo)63例如可用作 用于使激光二極管連接到端部62以及光纖連接到端部64的適配器 或光學(xué)轉(zhuǎn)變器。這種配置通過(guò)例如階段二的單獨(dú)控制能夠簡(jiǎn)化例如 錐形接續(xù)器的一個(gè)生產(chǎn)步驟，而沒(méi)有另外的生產(chǎn)步驟。這種配置還 能夠?qū)崿F(xiàn)外部模式尺寸轉(zhuǎn)變器的制造，該轉(zhuǎn)變器包括具有輸入部 分、輸出部分以及設(shè)置在輸入部分和輸出部分之間的錐形部分的波 導(dǎo)。波導(dǎo)的輸入部分和輸出部分之間的橫截面在波導(dǎo)的全長(zhǎng)上可平 滑變化。通過(guò)在光學(xué)器件之間設(shè)置外部模式尺寸轉(zhuǎn)變器60，相比于 直接耦合基本提高了光學(xué)器件之間的耦合。例如，通過(guò)在激光器和 光纖之間定位外部模式尺寸轉(zhuǎn)變器，相比于這些光學(xué)器件之間的直 接耦合顯著提高了激光器與光纖的耦合。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，上述用于制造波導(dǎo)的方法和器件只
14是示例。只要施加電場(chǎng)而在基底中形成了所需的波導(dǎo)，能以一些其 他方法使用相同的發(fā)明技術(shù)方案。
雖然在此說(shuō)明并描述了本發(fā)明的一些技術(shù)特征，但對(duì)于本領(lǐng)域 技術(shù)人員而言存在一些修改、替換、改變和等同物。因此，應(yīng)當(dāng)理 解所附權(quán)利要求傾向于覆蓋落入本發(fā)明真實(shí)精神范圍內(nèi)的所有上 述修改和改變。
權(quán)利要求
1. 一種在基底中整形光波導(dǎo)的方法，包括橫跨所述基底施加電場(chǎng)，所述電場(chǎng)基本上垂直于所述波導(dǎo)定向以激活所述波導(dǎo)上的離子交換處理；和控制所述電場(chǎng)的大小和持續(xù)時(shí)間以控制所述波導(dǎo)截面的所得到的改變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中控制所述電場(chǎng)的大小以沿所述波導(dǎo)逐漸衰減。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述電場(chǎng)大小的所述改變沿 所述波導(dǎo)是線性的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述電場(chǎng)大小的所述改變沿 所述波導(dǎo)是非線性的。
5. —種在材料中整形光波導(dǎo)的器件，包括 基底，該基底包括以初始形狀形成在其中的波導(dǎo)； 電場(chǎng)產(chǎn)生器，其橫跨所述基底基本上垂直于所述波導(dǎo)施加電場(chǎng)，以激活所述波導(dǎo)上的離子交換處理，從而與所述電場(chǎng)施加的大小和 持續(xù)時(shí)間成比例地改變所述波導(dǎo)的初始截面；控制裝置，其控制所述電場(chǎng)的激活的大小和持續(xù)時(shí)間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的器件，其中所述電場(chǎng)通過(guò)定位在所述基 底兩個(gè)相反側(cè)的電極裝置施加到所述基底上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的器件，其中所述兩個(gè)相反側(cè)基本上彼此 平行，以沿所述波導(dǎo)施加同質(zhì)的電場(chǎng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的器件，其中所述兩個(gè)相反側(cè)彼此成角度， 以沿所述波導(dǎo)施加非同質(zhì)的電場(chǎng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的器件，其中所述兩個(gè)相反側(cè)之間的距離 沿所述波導(dǎo)線性改變，以沿所述波導(dǎo)線性改變所述電場(chǎng)的大小。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8的器件，其中所述兩個(gè)相反側(cè)之間的距離 沿所述波導(dǎo)非線性改變，以沿所述波導(dǎo)非線性改變所述電場(chǎng)的大 小。
全文摘要
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，電場(chǎng)橫跨波導(dǎo)基底施加以便引起影響波導(dǎo)截面的離子交換過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明，成形的電場(chǎng)可以控制波導(dǎo)的沿著它本身的尺寸和形狀。
文檔編號(hào)A61B5/02GK101437441SQ200580039263
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者A·希米, E·波拉特, E·阿拉德, R·格林貝格, Y·馬利諾維奇 申請(qǐng)人:色卡(以色列)有限公司