DE2249518A1 - Verfahren zur herstellung optischer wellenleiterbauteile - Google Patents
Verfahren zur herstellung optischer wellenleiterbauteileInfo
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Description
Western Electric Corporation, Inc. · Chandross 4-4-6-5
New York, V.St.A.
Verfahren zur Herstellung optischer- Wellenleiterbauteile
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung optischer .Wellenleiterbauteile und aus diesen aufgebaute optische
Schaltungen. .
In neuerer Zeit hat sich ein erhebliches Interesse an optischen
Dünnschicht-Schaltungen und anderen dielektrischen Wellenleiterschaltungen entv/ickelt. Es wurden verschiedene Arten von .Lichtleiteranordnungen
und Eingangs- und Ausgangskopplungsanordnungen gefunden. ■
Nichts desto weniger ergaben die meisten Versuche bis heute lediglich die Notwendigkeit weiterer Forschung und Entwicklung,
weil, die möglichen Konfigurationen gewisse Nachteile aufweisen.
So werden beispielsweise bei den optischen Dünnschicht-Leitern Dünnschichten verwendet, die so breit sind, daß sie Lieht nur
in einer Dimension leiten. Für viele Anwendungsfälle in integrierten optischen Schaltungen muß das Licht auch in Querrichtung
geleitet werden; und Leiter mit Querschnitten von einer Breite von etwa drei um und einer Dicke von etwa einem um sind typischerweise
erforderlich, um Einzelmodenbetrieb zu erhalten. Als
ein Beispiel für die mögliche Anwendung solcher integrierter optischer Schaltungen wird hier darauf hingewiesen, daß die
bei optischen Easerübertragungsleitungen über längere Distanzen
ORIGINAL SMSPECTED 3 0 9 ö 1 8 y 0 8 3
auftretenden Verluste Verstärkung und Impulsform-Relaisstationen
in Abständen von üblicherweise jeweils zehn Kilometern erforderlich machen. Solche Relaisstationen sind daher
in großer Zahl erforderlich,und das Problem reduziert sich
auf das der einfachen und wirtschaftlichen Herstellung von Schaltungen, insbesondere der wirtschaftlichen Herstellung von
identisch zu einer vorgegebenen Schaltung hergestellten Kopien.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß
ein optische Wellenleiterschaltungen durch Reproduktionsverfahren hergestellt werden können, dessen erste Verfahrensstufe etwas
an die Massenproduktion von Schallplatten erinnert, sich dabei jedoch hiervon auch unterscheidet.
Erfindungsgemäß wird.ein transparentes, plastisches Substrat
mit einem Gesenk, welches das gewünschte Schaltungsmuster trägt, geprägt. In der zweiten Herstellungsstufe wird das Substrat
dann mit einem transparenten dielektrischen Material mit höherem Brechungsindex beschichtet, welches am Substrat haftet
und die üblicherweise als Nuten vorliegenden, durch das Gesenk erzeugten Einprägungen ausfüllt. Dieses Material wird in flüssiger
Form aufgebracht, so daß es genügend Oberflächenspannung hat, so daß sich in den Nuten eine größere Dicke als
auf dem benachbarten Substratmaterial einstellt. Das Gebiet der größeren Dicke entspricht dann dem optischen Leiter oder
einem anderen Teil einer optischen Schaltung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als
transparentes dielektrisches Material höheren Brechungsindexes
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ein flüssiges Monomer eines polymerisierbaren Materials <X
verwendet, wel<tes dann in den Nuten polymerisiert wird, wobei
die Polymerisation entweder photochemisch oder thermisch ausgelöst wird. Andere Mö-glichkeiten der Auslösung, z.B..
Beaufschlagung mit Elektronen oder hochenergetischer Strahlung sind ebenfalls anwendbar. Der vorstehend verwendete Ausdruck
"plastisch" ist summarisch in seinem allgemeinsten Sinn gebraucht, und bezieht sich auf bleibende, sich nicht zurückformende Verformung eines ersten Materials durch ein Gesenk
aus einem zweiten härteren Material, ohne daß Brüche oder irgendwelche qualitativen inneren Strukturänderungen.auftreten.
Die Verformung erfolgt üblicherweise bei erhöhten Temperaturen unter hohem Druck.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der
Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:
Fig. 1 ein als Blockdiagramm dargestelltes Flußschaubild der aufeinanderfolgenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2A bis 2C zur Durchführung der Schritte des Flußschaubildes dienende Strukturen;
Fig. 3A bis 3C den Fig. 2A bis 2C entsprechende Strukturen,
bei denen jedoch zur Erzeugung eines abgewandelten ■
Endproduktes Materialänderungen getroffen sind; und ·
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Fig. 4 ein abgewandeltes Blockdiagramm-Flußschaubild der aufeinanderfolgenden Schritte einer speziellen
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das im Blockdiagramm-Flußschaubild von Fig. 1 dargestellte Verfahren
gibt eine neue Technik zur Herstellung integrierter optischer Wellenleiterschaltungen; und dieses Verfahren bietet
die Möglichkeit einfacher und kostengünstiger Massenproduktion. Die Aufeinanderfolge der Schritte ist wahrscheinlich besser zu
verstehen, wenn verschiedene Aspekte des zweiten Schritts, nämlich
des Prägeschritts, anhand der anfänglich durchgeführten
Versuche erörtert werden.
Es wurde gefunden, daß ein plastisches Substrat, z.B. aus Polymethylmethakrylat (PMMA) einem Prägevorgang zur Herstellung
eines Musters von Einprägungen, üblicherweise von Nuten, unterzogen
werden kann. Diese Nuten bilden dann Teile der Leiter-Zwischenfläche
der optischen Wellenleiter-Bauteile, die nach-^
folgerridurch Ausfüllen der Nuten gebildet werden. Diese eingeprägte
oder Nutfläche des geprägten Substrats wird im folgenden als "Leiter-Zwischenfläche" bezeichnet.
Als plastisches Substrat kann jedes Material verwendet werden, welches ohne qualitative innere Strukturänderungen oder Brüche
mittels eines geeignet harten Gesenks verformt werden kann*. Das Material muß dabei hinreichend transparent und homogen für
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den vorgesehenen Zweck sein und ist vorzugsweise optisch
isotrop.
Der erste Schritt bei der Herstellung einer optischen Schaltung
besteht dann ersichtlich darin, ein Gesenk herzustellen, welches eire der gewünschten Leiter-Zwischenfläche komplementäre Oberfläc-he,beispielsweise
eine zu den obenerwähnten Nutoberflächen komplementäre Oberfläche hat. Dieser Schritt kann beispielsweisemit
einer Anordnung durchgeführt werden, wie sie in den Fig.* 2A
oder 3A "gezeigt ist. Im speziellen Fall ist auf einer Glasplatte 11 mittels einer Epoxyverbindung 12 eine Quarzfaser 13
aufgekittet, die beispielsweise einen Durchmesser D = 5 pm hat.
Die Faser ist zwar im Querschnitt gezeigt, jedoch ist klar,
daß sie in Sichtrichtung nach rückwärts verläuft und über ihre gesamte Länge mit der Glasplatte verklebt ist. Sie kann auch
in einer parallel zur Oberfläche der Glasplatte verlaufenden
Ebene gebogen oder gekrümmt sein, wenn dies zur Herstellung eines gebogenen Leiteraufbaus im Substrat erforderlich ist.. Weiterhin
ist es auch nicht erforderlich, daß die Faser einen runden Querschnitt hat. Eliptische, dreieckige oder rechteckige Querschnitte
sind hinsichtlich der Optik ebenfalls verwendbar, obwohl dfer
Prägvorgang bei glatteren Profilen genauer duchführbar ist.
Gesenke für die Durchführung des Prägeschritts können auch durch
optische Übertragung des Original-Schaltungsmusters in eine Schicht eines positiv arbeitenden Photolacks erzeugt werden, die
• Ge '
dann als Form bei der Herstellung des senkmusters in Metall
dient. Dieses Verfahren entspricht einem für die Herstellung von
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Phasenhologrammen in Vinylband in einem Artikel von R. Bartolini
und anderen in ihrem Artikel in Applied Optics, Band 9, Seite 2283 (1970) beschriebenen Verfahren. Alternativ kann das Gesenk
in der in den ersten du! Schritten von Fig. 4 vorgeschlagenen,
im folgenden beschriebenen Weise hergestellt werden.
Der zwäte Schritt des Herstellungsablaufs nach Pig· I, der
Prägeschritt, kann dadurch ausgeführt werden, daß ein Substrat
14 mit einer Oberfläche versehen wird, die im wesentlichen
parallel zur Originalbodenfläche der Glasplatte 11 ist. Das Substrat 14 ist beispielsweise eine Platte aus Polymethylmethßkrylat,
einem bekannten plastischen Material mit einem Brechungsindex von 1,49. Das Gesenk wird mit der Platte 11
parallel zum Substrat 14 angeordnet, und die Quarzfaser 13 wird dann bei einer Temperatur von beispielsweise 100 Grad
Celsius gegen das Substrat 14 gepresst, wobei ein Druck ausgeübt wird, der hinreicht, um die im Querschnitt gezeigte Nut
15 zu bilden, die sich in Sichtrichtung nach hinten fortsetzt.
Die Nut 15 kann jede Biegung oder Krümmung haben, die durch die Konfiguration der Faser 13 anfänglich ausgebildet wird. Man
läßt das Gesenk und das Substrat dann immer noch unter Druck abkühlen, worauf sie getrennt werden. Die dabei erhaltene Nut
ist die Leiter-Zwischenfläche. Ihre Tiefe We in den Fig. 2B und
3B ist typischerweise 0,5 bis 5 um,
Zur Herstellung eines optischen Leiters in der Nut 15 wird der
letzte Verfahrensschritt der Schrittfolge von Fig« I durchgeführt,
nämlich das Füllen. Dieser Schritt ist beim vorliegenden
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Herstellungsverfahren ebenso wichtig wie der Prägeschritt. Für den Idealfall sollte zur Erzielung des stärksten Lichtleitereffekts,
d.h. zur Verringerung von Lichtverlusten in Krümmungen des Leiters, nur die Nut oder die Nuten gefüllt
werden und auf den unmittelbar den Nuten benachbarten Substratflächen sollte keine Schicht vorhanden sein. In der Praxis
wird in diesen Flächen jedoch ein sehr dünner zusammenhängender Film des Material höheren Brechungsindexes zugelassen, vorausgesetzt,
daß die Schichtdicke Wf (siehe Fig. 2C) unterhalb der
kritischen Dicke für den in dieser Schicht zu leitenden Mode
niedrigster Ordnung liegt. Üblicherweise ist eine Dicke VJf
0,2 um erforderlich. Der Brechungsindextdes verfestigten
Füllmaterials muß höher - beispielsweise um 1 % - als der des
Substrats sein. Darüber hinaus sollte das Füllmaterial niedrige optische Verluste haben. Um für Massenprodufctionsverfahren geeignet zu sein, muß das Füllmaterial höheren Brechungsindexes
ersichtlich auf der gesamten Oberfläche des Substrats 14 aufgebracht
werden. Der Versuch der Aufbringung lediglich in begrenzten Abschnitten; würde die Herstellungskosten unzulässig erhöhen.
Daher ist ersichtlich, daß für diesen Schritt ein flüssiges Material hohen B-rechungsindexes erforderlich ist, welches die
Oberfläche des Substrats 14 "netzt" oder an ihr haftet. Außer-, dem muß das Material eine genügend hohe Oberflächenspannung haben,
um eine glatte Oberfläche über der Nut 15 zu bilden, was einß größere Dicke W des Material hohen Brechungsindexes in
der Nut als auf der umgebenden Oberfläche des Substrats 14
(Dicke W_) zur Folge hat. - -
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Zur Durchführung des Füllschritts wird zwischen zwei alternativen Verfahren unterschieden. Beim ersten Verfahren ist das Füllmaterial
eine flüssige Lösung eines optischen Materials hohen Brechungsindexes. Der auf das Substrat aufgebrachte flüssige Film
verfestigt sich nach Verdampfung des Lösungsmittels. Da der Feststoffbestand tail von geeigneten Lösungen niedrig ist - üblicherweise nicht mehr 20 % - ist die Verfestigung mit einer erheblichen
Volumenabnahme verbunden. Dies führt zu gefüllten Nuten , deren Oberfläche Einbuchtungen aufweist, wie sie in Fig. 2C gezeigt sind,
obwohl die Einbuchtungen weniger tief als die Nuten 15 sind. Daher ist die als Lösung aufgebrachte Polymerschicht 16 in den einge-
prägten Nuten zwischen den Oberflächen 15 und 17 dicker als an jeder anderen Stelle des Substratmaterials 14. Da der Brechungsindex
des Materials 16 höher als der Brechungsindex des Substrats 14 ist, kann im Bereich zwischen den Flächen 15 und 17 eine Lichtleitung
entlang der Nut erfolgen.
Die andere mögliche Durchführung des Füllschrittes besteht darin,
ein unverdünntes, flüssiges Monomer eines polymerisierbaren Materials
höheren Brechungsindexes zu verwenden. Da die Polymerisation mit nur sehr geringer Schrumpfung erfolgt, hat die bei dieser Fülltechnik
erzielte feste Schicht eine im wesentliche flache Oberfläche 26, wie in Fig. 3C gezeigt ist.
Wenn daher flüssiges Monomer vor der Polymerisation für eine gewisse Zeitdauer verdampfen kann, um eine Schicht der gewünschten
Dick« W «u bilden, können Leiter mit einem erheblich größeren
Verhältnis W./W-, d.h. mit stärkerem Leitungsvermögen, durch diesös
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alternative Verfahren erzeugt werden. .
Nachfolgend werden beide Füllverfahren genauer-erläutert* Es
wurde das Verfahren der Aufbringung von lichtleitenden Schichten aus der Lösung untersucht. ■
wurde das Verfahren der Aufbringung von lichtleitenden Schichten aus der Lösung untersucht. ■
Es wurde gefunden, daß einige der untersuchten Materialien auf
Glassubstraten Schichten mit sehr niedrigen optischen Verlusten (0,3 dB/cm) bilden. Es wurde gezeigt, da* die Aufbringung aus der Lösung auch"zur Füllung der eingeprägten nuten verwendet werden kann. Als Lösung; aufgebrachte Schichten werden üblicherweise in Form einer zehnprozentigen Lösung aufgebracht, die dann, auf die gewünschte Dicke schrumpft, wenn das Lösungsmittel verdampf:., Die Dicke der endgültigen Schicht*ist etwa proportional der anfänglichen Dicke der aufgebrachten flüssigen Schicht. Auf einem mit Einprägungen versehenen Substrat ist diese anfängliche Schicht
dicker in den Nuten als. in den Gebieten ohne Einprägungenj daher ist auch die endgültige Schicht dicker in den Nuten. Wegen des
starken Schrumpfens (etwa 90 %) während der Verdampfung des Lösungsmittels können jedoch die Unterschiede zwischen der Dicke
der fertigen Schicht, in den vertieften und den unvertieften Gebieten nicht so groß wie erforderlich sein. Eine sorgfaltige
Steuerung der anfänglichen Dicke der flüssigen Schicht ist deshalb bei, diesen Verfahren erforderlich. Bei Verwendung, von. "als
Lösung aufgebrachten Schichten muß, das zur Aufbringung der Schicht verwendete Lösungsmittel sorgfältig so ausgewählt werden, daß, es das-Substrat nicht, angreift,, sei es durch Verformung oder Auflösung des eingeprägten Musters oder durch Bildung einer rauhen
Glassubstraten Schichten mit sehr niedrigen optischen Verlusten (0,3 dB/cm) bilden. Es wurde gezeigt, da* die Aufbringung aus der Lösung auch"zur Füllung der eingeprägten nuten verwendet werden kann. Als Lösung; aufgebrachte Schichten werden üblicherweise in Form einer zehnprozentigen Lösung aufgebracht, die dann, auf die gewünschte Dicke schrumpft, wenn das Lösungsmittel verdampf:., Die Dicke der endgültigen Schicht*ist etwa proportional der anfänglichen Dicke der aufgebrachten flüssigen Schicht. Auf einem mit Einprägungen versehenen Substrat ist diese anfängliche Schicht
dicker in den Nuten als. in den Gebieten ohne Einprägungenj daher ist auch die endgültige Schicht dicker in den Nuten. Wegen des
starken Schrumpfens (etwa 90 %) während der Verdampfung des Lösungsmittels können jedoch die Unterschiede zwischen der Dicke
der fertigen Schicht, in den vertieften und den unvertieften Gebieten nicht so groß wie erforderlich sein. Eine sorgfaltige
Steuerung der anfänglichen Dicke der flüssigen Schicht ist deshalb bei, diesen Verfahren erforderlich. Bei Verwendung, von. "als
Lösung aufgebrachten Schichten muß, das zur Aufbringung der Schicht verwendete Lösungsmittel sorgfältig so ausgewählt werden, daß, es das-Substrat nicht, angreift,, sei es durch Verformung oder Auflösung des eingeprägten Musters oder durch Bildung einer rauhen
- 10 Zwischenfläche zwischen der Schicht und dem Substrat·
Die alternative Technik zur Füllung der Nuten, die viele Vorteile bietet, besteht darin, eine dünne Schicht eine» unverdünnten
flüssigen Monomers (z.B. Zyklohexylmethakrylat) aufzubringen und dann die Polymerisation der Schicht durch Lichteinwirkung auszu-Io
sen. Bei diesem Verfahren kann die Schichtdicke durch gesteuerte Verdampfung eines Teils der flüssigen Schicht vor der EinleitungΛ
der Polymerisation eingestellt werden. Die Gesamtschrumpfung
während der Polymerisation hängt vom speziell verwendeten Monomer
ab, liegt jedoch üblicherweise nur bei etwa 10 %i daher ist es
möglich, relativ große Dickenunterschiede zwischen der in den eingeprägten Nuten und der in den unvertieften Gebieten gebildeten
Schicht erhalten. Bei diesem Füllverfahren ist die Dicke der
ursprünglichen flüssigen Schicht erheblich weniger kritisch als bei der Aufbringung als Lösung. Da hierbei von eine« reinen Material
(mit Ausnahme eines geringen Prozentani:ells eines photoempfindlichen
Polymerisationsauslösers) ausgegangen wird, tritt auch kein Problem hinsichtlich der Einwirkung von Lösungsmittel
auf das Substrat auf, obwohl natürlich das flüssige Monomer.mit dem Substrat verträglich sein muß.
Eine große Anzahl verschiedener Akrylsäureester kann als Füllmaterial
verwendet werden. Durch Wahl geeigneter Monomere oder
Kombinationen solcher Monomere ist es möglich, den Brechungsindex
der Schicht über einen erheblichen Bereichein*«stellen. Andere
Monomere, z.B. Derivate von Styrol, können ebenfalls In analoger
Welse verwendet werden. Weiter können die Nuten mit verschiedenen
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Arten von Epoxiharzen gefüllt werden. Um die Ver\vendung eines
Verdünners zu vermeiden, sollten die Epoxiharze ein relativ niedriges Molikola-rgewicht und demzufolge niedrige Viskosität
haben und sollten bei einer Temperatur aufgebracht werden, wache
ein Fließen.in die Nuten verursacht. .
Wenn erforderlich, ist es außerdem no glich das Nuten-Füllmaterial
oder das Substrat mit einem geeigneten Farbstoff der Art zu versetzen, die für Farbstofflaser verwendet wird, um mit geeigneten
optischen Pumpen eine Verstärkung des im Wellenleiter fortgepflanzten Lichtes zu erzielen.
Bei den anfänglichen Versuchen bei der Herstellung von geprägten
Leitern wurden Gesenke durch Aufkitten einer Glasfaser 13 eines
Durchmessers von 5 um auf Glasplatten 11 hergestellt. Im speziellen Fall wurde ein mikroskopischer Objektträger 1.1 -mit einer --dünnen
(etwa 3 um dicken) Schicht eines Epoxi-Klebers (beispielsweise dem
unter dem Warenzeichen Äraldit Komponenten 509 und 951 von der Firma CIBA vertriebenen Kleber) beschichtet. Glasfasern wurden auf
den Kleber aufgelegt und das Epoximaterial wurde dann zwei Stunden
lang bei 100° C ausgehärtet. Die Fig. 2A und 3A zeigen den ungefähren
Querschnitt des so erzeugten Gesenks. Für den Prägevorgang wurde das Gesenk mit dem Substrat 14 aus PMMA (unter dem Warenzeichen
Plexiglas käuflich erhältlich) in-Berührung gebracht, wobei ein
2 ■ ■ ■ '
Druck von etwa 350 g/cm ausgeübt wurde. Dann erfolgte eine Erwärmung
auf etwa 100 C. Nach dem Abkühlen wurde das Gesenk vom
pinstisch verformten Substrat abgenommen. Die Feser blieb' dabei
unbeschädigt und haftete am Gesenk.' Ein ungefährer Querschnitt der resultierenden Nut im plastischen Substrat ist in den Fig.
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und 3B gezeigt. Die Nuten hatten eine Breite von etwa 3 yum und
eine Tiefe von 1 umt. was ,für optische Wollenleiter gerade etw-a
ideal ist. Bei der Anwendung dieses Verfahrens war es möglich,
viele Einprägungen mit demselben Gesenk durchzuführen. Die eingeprägten Nuten haben glatte Wände, wobei durch sorgfältig gesteuerte
Wärmebehandlung eine noch glatter· Wandfläche erzielbar erscheint.
Das Füllen der Nut durch Aufbringen als Lösung wurde unter Verwendung
des gleichen Epoximaterials demonstriert, welches zur Verbindung der Quarzfaser mit dem Gesenk verwendet wurde. Eine mit
Methyläthylketon und Äthanol verdünnte Mischung aus Araldit
(Warenzeichen der Firma CIBA) Bestandteile 509 und 951 wurde auf das Substrat aufgebracht. Die Schicht wurde eine Stunde lang in
Luft getrocknet und dann zwei Stunden lang bei 100° C ausgehärtet.
Ein in einer Ebene parallel zur Oberfläche des Substrats 14 gekrümmter
Leiter wurde zwischen den Flächen 15 und 17 gebildet, wie in Fig. 2C gezeigt ist. Licht einer Wellenlänge von 0,633 /am wurde
unter Verwendung eines Prismen-Schicht-Kopplers bekannter Art {US-Patent Nr. 3 584 230) in den Leiter eingespeist, und das vom
geleiteten Strahlenbündel ausgestrahlte Licht wurde beobachtet und photographiert. Der tatsächliche Verlust des Leiters wurde zu etwa
7 dB/cm ermittelt. Durch Vervollständigung des Verfahrens kann
dieser Verlust noch erheblich vermindert werden.
Außerdem wurde die Füllung der Nuten durch Photopolymerisation einer
flüssigen Monomerschicht demonstriert. Eine dünne Schicht von ZyklohexySnetha*-krylat
mit etwa 2 % Petroleum-Methyl-Äther als lichtempfindlicher Polymerisationsauslöser wurde auf t
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versehenes PMMA-Substrat aufgebracht* Überschüssige. Flüssigkeit
konnte dann innerhalb von etwa vierzig Minuten verdampfen. Das
.Plättchen wurde dann etwa zehn Minuten lang demLicht einer Quecksilber-Xenon-Bogenlampe
vom einem Kilowatt mit einer Quarzoptik f/1,5 und einem Wasserfilter ausgesetzt. Während der Verdampfung
und Bestrahlung wurde das Trägerglas in einer trockenen Stickstoffatmosphäre gehalten, um Sauerstoff fernzuhalten, welcher die Polymerisation
auslösen würde. Der Leiter 27 in Pig* 3C wurde dabei gebildet.
Licht einer Wellenlänge von 0,633 um wurde mittels eines Prismen-Schlcht-Kopplers in den Leiter 27 eingespeist und die Leiterwirkung
wurde in der gleichen Weise festgestellt, wie bei dem aus
der Lösung aufgebrachten Leiter. Die Polyzyklohexylmethakrylat— schicht 26 hat einen Brechungsindex von 1,505 und liegt damit um
etwa 1 % höher als der Brechungsindex des PMMA-Substrats Cn = 1,49O).
Es ist festzuhalten, daß die Gesenke und die Leiterausbildungen
gemäß den Fig. 2A bis 2C und 3A bis 3C zu ErIäuterungszwecken sehr
einfach ausgebildet sind.'Das Gesenk und die resultierenden Leiteranordnungen
können jeden gewünschten Grad von Komplexität haben.
Darüber hinaus kann eine schnelle Massenproduktion mehrerer Schaltungen
durch seitliche Nebeneinanderordnung von Reproduktionen
derselben Schaltung in senkrechten und waagerechten Reihen im selben
Gesenk ,gebildet werden, wie im abgewandelten Flußschaubild von
Fig. 4 gezeigt ist. . : , . .
In Fig* 4 beschreiben die ,ersten drei .Schritte die Herstelljing eines
Haupt- oder Meistetgesenks. Im ersten $&r^t uirdr,/etoe^g. ;wlß -beim
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- 14 - ■■ . ■ . ..
ersten Schritt nach Fig. 1 ein erstes Gesenk mit einem Oberflächenmuster
hergestellt, das wenigstens teilweise den gewünschten Leiter-Zwischenflächen einer einzigen optischen Schaltung
entspricht. Als nächstes wird eine Form, die den Substraten
14 der Fig. 2B und 3B ähnlich sein kann, in seitlich versetzten Stellungen in waagerechten und senkrechten Reihen geprägt, in-dem
mit dem ersten Gesenk wiederholt entsprechende Einprägungen gemacht
werden.
Als drittes wird ein Haupt- oder Meistergesenk aus einem geeigneten
harten Material in der Form hergestellt. Das Material des Hauptgesenks
kann beispielsweise irgendein warm aushärtendes Harz sein, oder es kann Metall, beispielsweise Nickel oder Chroiji verwendet
werden. Das Hauptgesenk wird dann zur Prägung des endgültigen Substrats 14 verwendet, in dem anschließend DupiLikatschaltungen
durch Beschichtung mit Material 16 oder 26 hergestellt werden. Die fertige Anordnung kann dann in ein reguläres Muster zerschnitten
werden, um, wenn erforderlich, die Einzelschaltungen von einander
zu trennen.. Das Haupt gesenk kann wiederholt verwendet werden.
Das Verfahren nach Fig. 4 kann selbstverständlich insofern abgewandelt werden, daß die Form für das Haupt-* oder Meistergesenk mit
einer Vielzahl verschiedener, mit einander verbundener SchaLtungsmuster
versehen wird, von denen einige sich auch wiederholen können. Diese Alternative bietet siqh bei großformatiger Schaltungsintegration, an.· · n..· ■■-■■ . ...■.■·■ .■·.■ '
3 0!) 8 1670'8
Claims (7)
- Patentansprüche( 1. Verfahren zur Herstellung dielektrischer Wellenleiterbauteile, öei dem auf einem Substrat mit erstem Brechungsindex eine polymere Schicht eines verglichen mit dem ersten Brechungsindex höheren Brechungsindex aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht als anfänglich flüssiges Monomer aufgebracht, dann ein Teil der Flüssigkeit verdampft und schließlich zur Bildung der Schicht die Polymerisation des flüssigen Monomers eingeleitet wird.
- 2. Verfahren zur Herstellung dielektrischer Wellenleiterbauteile, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Gesenk hergestellt wird, dessen Oberfläche wenigstens teilweise komplementär zu einer dielektrischen Leiterzwischenfläche des gewünschten optischen Wellenleiterbauteils ist, daß die Oberfläche eines plastischen Substrats mit einem ersten Brechungsindex mit dem Gesenk geprägt wird, und daß die Zwischenfläche gebildet wird, indem das Substrat mit einem Material beschichtet wird, das über den Einprägungen im Substrat eine größere Dicke als über den.übrigen Abschnitten hat, wobei das Material eine transparente, dielektrische Schicht mit einem verglichen mit dem ersten Brechungsindex höheren Brechungsindex bildet.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beschichtung auf dem Substrat ein lichtleitendes Material in flüssiger Lösung aufgebracht und das Lösungsmittel verdampft wird, so daß eine transparente Schicht in den Vertiefungen zurückbleibt.309816708.3-5
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet·, daß auf dem Substrat eine .Schicht eines flüssigen Monomen'aufgebracht und zur Bildung der Schicht aus transparentem dielektrischen Material die Polymerisation der flüssigen Scfoictit eingeleitet wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beschichtung ein Teil der Flüssigkeit verdampft wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis. 5^ dadurch gekennzeichnet, daß eine Petroleum-Methyl -Äther als iJLdtoteimp;findl icher Polymerisationsauslöser enthaltende Schicht"von' % yfc'lQexylinefchakrylat auf dem Substrat aufgebracht wird, daß ein Teil der Flüssigkeit verdampft wird, und daß die Schicht in einer trockenen Stickstoffatmosphäre mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, so daß eine polymerisierte Schicht aus transparentem dielektrischen Material gebildet wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der Schicht als Lösung vorliegendes flüssiges Material auf die Substratoberfläche aufgebracht wird, wobei eine Lösung verwendet wird, deren Viskosität und Oberflächenspannung so gewählt ist, daß verglichen mit den Einprägungen in der Ober- , fläche eine relativ glatte Außenfläche gebildet wird, und daß der Lösung Energie in Form von Wärme zugeführt wird, in-dem das beschichtete Substrat auf einer Verdampfung des Lösungsmittels verursachenden Temperatur gehalten wird.309816/0835Leerseite
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