DE69122821T2

DE69122821T2 - Verfahren zur Herstellung eines Geräts mit optischer Verstärkervorrichtung

Info

Publication number: DE69122821T2
Application number: DE69122821T
Authority: DE
Inventors: Greg E Blonder; Dale C Jacobson; Rodney C Kistler; John M Poate; Albert Polman
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2011-08-31
Also published as: JPH06281977A; JP2679904B2; US5039190A; EP0474447A1; EP0474447B1; DE69122821D1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von optischen Verstärkungseinrichtungen, beispielsweise von optischen Verstärkern, welche mit Seltenen Erden dotierte Wellenleitereinrichtungen aufweisen.

Hintergrund der Erfindung

Die Prinzipien der Verstärkung eines optischen Signals in einem Verstärker mit Er-dotierten Fasern sind den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt. (Siehe beispielsweise J. R. Armitage, Applied Optics, Band 27(23), Seiten 4831- 4836, Dez. 1988). Es gab Bemühungen, die Eigenschaften von Verstärkern mit Er-dotierten Fasern zu optimieren. (Siehe beispielsweise US-Patent 4,923,279).
Obwohl optische Faserverstärker in vorteilhafter Weise in einer Vielzahl von Kommunikationssystemen eingesetzt werden können, gibt es eine Vielzahl von potentiellen Anwendungen für einen optischen Verstärker, an welche Faserverstärker nicht leicht oder bequem angepaßt werden können. Beispielsweise wäre es wünschenswert, einen optischen Verstärker mit elektronischen Bauelementen oder Schaltkreisen integrieren zu können, weil davon ausgegangen werden kann, daß eine solche Integration zu verminderten Kosten, einer vergrößerten Robustheit und möglicherweise zu einer größeren Geschwindigkeit führt.
Eine solche Integration würde durch die Verfügbarkeit eines planaren optischen Verstärker erleichtert. Darüber hinaus würde die Verfügbarkeit planarer optischer Verstärker den Fortschritt in Richtung einer voll integrierten Optik beachtlich vorwärts bringen und auf einem etwas weniger fortgeschrittenen Niveau sofortige Anwendungen in so unterschiedlichen Feldern, wie der optischen Signalerfassung, der optischen Rückwandplatine für eine Vermittlungseinrichtung, den lokalen optischen Fasernetzwerken und den Kabelfernsehsystemen basierend auf optischen Fasern ermöglichen. Schließlich kann erwartet werden, daß planare optische Verstärker wegen ihrer kompakteren Natur und ihrer vergrößerten Robustheit ein wünschenswerter Ersatz für optische Faserverstärker sein werden und wahrscheinlich in Unterwasser- Lichtwellenkommunikationssystemen Anwendung finden werden.
Planare optische Wellenleiter sind bekannt. Unter den bekannten Typen von planaren Wellenleitern gibt es auf Silica- bzw. Quarzglas basierende Wellenleiter, die auf einem Siliciumsubstrat aufgebracht sind, wie beispielsweise im US-Patent 4,902,086 offenbart. Eine breitere Erörterung von planaren optischen Wellenleitern findet sich beispielsweise in "Integrated Optics, Physics and Apllications", herausgegeben von S. Martelluci al. Plenum Press, insbesondere im Kapitel von G. Chartier auf den Seiten 49 bis 72. Auf Seite 53 dieser Monographie befindet sich eine Zusammenstellung von Materialien, aus welchen optische Wellenleiter gebildet worden sind, zusammen mit einer Auflistung der dabei angewandten Herstellungstechniken. Auf den Seiten 63 bis 65 der Monographie findet sich eine Erörterung der Herstellung von Wellenleitern mittels Ionenimplantation. Wie dort beschrieben ist, basiert die Technik auf einem Aussetzen eines Substrats einem parallel gerichteten Ionenstrahl, was eine Veränderung der Eigenschaften eines in geeigneter Weise geformten Substratbereichs zur Folge hat, die sich als eine Änderung im Brechungsindex des Bereichs zeigt.
P. J. Chandler et al., Electronics Letters, Band 26 (5), Seiten 332 - 334 (März 1990) berichten von der Herstellung optischer Wellenleiter durch Implantation von inerten Ionen (He&spplus;) in einkristalline LiNbO&sub3;-Körper. Das LiNbO&sub3; war gleichmäßig mit MgO oder Nd und Cr dotiert.
Y. Hibino, I.E.E.E. Photonics Technology Letters, Band 1 (11), Seiten 349 - 350 (November 1989) offenbart die Bildung eines optischen Wellenleiterlasers aus Nd-dotiertem Silica auf einem Si-Substrat mittels einer Technik, welche das Aufbringen von Glasruß auf das Substrat, das Tränken der Rußschicht in Nd enthaltenden Alkohol, das Sintern der Rußschicht, das Versehen der gesinterten Schicht mit einem Muster, um einen 20 µm breiten Kerngrat zu bilden, und das Überziehen des so gebildeten Kernstreifens mit einem Glasüberzug, der auch aus Ruß gebildet wurde, umfaßt. Fluoreszenz und die Aussendung von Laserstrahlen wurden beobachtet.
Im Hinblick auf die potentiell hohe kommerzielle Bedeutung von planaren optischen Verstärkungsbauelementen (beispielsweise Verstärkern und Lasern), wären solche Bauelemente in verbesserter Ausführung eindeutig von Interesse. Insbesondere wären Bauelemente mit einer verbesserten Anpassung der Dotierungsatomverteilung an das Modusfeld der Signalstrahlung im planaren Wellenleiter des Bauelementes sehr wünschenswert, da eine solche verbesserte Anpassung unter anderem sich in einer verbesserten Verstärkungsleistung des Bauelements auswirken kann. Diese Anmeldung offenbart einen Wellenleiter mit einer solchen verbesserten Anpassung und ein Verfahren zur Herstellung des Wellenleiters.

Zusammenfassung der Erfindung

Allgemein gesprochen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes, welcher eine verbesserte optische Verstärkungseinrichtung aufweist, wie es in den Ansprüchen definiert ist. Insbesondere umfaßt die Verstärkungseinrichtung eine planare Wellenleitereinrichtung, die auf einem Substrat aufgebracht ist. Die Wellenleitereinrichtung weist einen Kern und eine Ummantelung auf und ist so angepaßt, daß sie eine Signalstrahlung der Wellenlänge λS zu leiten vermag. Der Gegenstand umfaßt ferner eine Einrichtung, um Pumpstrahlung der Wellenlänge λP< λS in die planare Wellenleitereinrichtung einzukoppeln. Beispielhaft gilt 1≤λS≤3 µm und 0,4≤λP< 3 µm. Die planare Wellenleitereinrichtung umfaßt Glas auf der Basis von Silica bzw. Quarz, welches mindestens eine Art von seltenen Erden (SE)-Ionen enthalten, die unter Ansprechen auf die Pumpstrahlung zur Lumineszens fähig sind. Es ist wichtig, daß die SE-Ionen nicht gleichmäßig in der planaren Wellenleitereinrichtung verteilt sind. Insbesondere sind die SE-Ionen derart verteilt, daß in einem gegebenen Kemguerschnitt die maximale Konzentration der SE-Ionen in einem ersten Bereich des Querschnitts mindestens zweimal so hoch wie die maximale Konzentration der SE-Ionen in einem zweiten Bereich (typischerweise dem Rest) des Querschnitts ist. In bevorzugten Ausführungsformen sind die SE-Ionen so verteilt, daß die Ionen im Kernbereich konzentriert sind, wo die Modusintensität sowohl der Signalstrahlung als auch der Pumpstrahlung am höchsten ist. Typischerweise wird dies der Mittelbereich des Kerns sein.
In bevorzugten Ausführungsformen ist mindestens ein Teil des zweiten Bereichs zwischen dem ersten Bereich und der "oberen" Oberfläche des Kerns angeordnet, das heißt dem Teil der Kernoberfläche, welche nicht dem Substrat benachbart ist. In besonders bevorzugten Ausführungsformen umgibt der zweite Bereich im wesentlichen den ersten Bereich.
In einer speziellen Ausführungsform ist das Substrat ein einkristalliner Si-Körper, beispielsweise ein Wafer, wobei mindestens ein Teil der Hauptoberfläche des Körpers mit einer SiO&sub2;-Schicht bedeckt ist. Der Kern der planaren Wellenleitereinrichtung umfaßt auf Silica- bzw. Quarz basierendes Glas (beispielsweise Phosphorsilikat). Das Kernmaterial ist auf die SiO&sub2;-Schicht aufgebracht und im wesentlichen mit einem Glas auf Silica- bzw. Quarzbasis bedeckt, welches zusammen mit der SiO&sub2;-Schicht als Überzug oder Ummantelung dient. Der Brechungsindex des gesamten Überzugsmaterials ist niedriger als der des Kernmaterials. In diesem besonderen Fall sind die SE-Ionen Er-Ionen.
Gemäß der Erfindung hergestellte Verstärkungseinrichtungen sind typischerweise Verstärker, könnten aber auch Laser sein, die typischerweise auf einem Substrat angeordnet sind, in oder auf welchem wenigstens ein anderes optisches oder elektrooptisches Bauelement vorhanden ist, das in optischer Kommunikationsverbindung mit der Verstärkungseinrichtung steht. Das andere Bauelement ist beispielsweise ein Pumplaser oder ein Fotodetektor. Gegebenenfalls befinden sich auch ein oder mehrere elektronische Bauelemente (beispielsweise ein Transistor) oder eine integrierte Schaltung in oder auf dem Substrat.
Das Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands gemäß der Erfindung umfaßt beispielsweise, das Bereitstellen des Substrats (typischerweise ein Si-Wafer mit einer daran angeordneten SiO&sub2;-Schicht) mit einer darauf angeordneten Schicht aus einem Kernmaterial auf Silicabasis, Aussetzen mindestens eines Teils der Schicht SE-Ionen in der Weise, daß mindestens ein größerer Anteil der Ionen veranlaßt wird, in das Kernmaterial implantiert zu werden, entweder vor oder nach der Implantation. Versehen der Schicht aus dem Kernmaterial in der Weise mit einem Muster, daß sich der Kern der planaren Wellenleitereinrichtung ergibt, und Aufbringen einer Schicht aus Überzugsmaterial. Das Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß in dem fertiggestellten Gegenstand die SE-Verteilung im Kern, wie oben beschrieben, nicht gleichmäßig ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 und 2 schematisch Querschnittsdarstellungen einer beispielhaften SE enthaltenden planaren Wellenleitereinrichtung, welche gemäß der Erfindung hergestellt worden ist;
Fig. 3 schematisch einen als Beispiel genannten optischen Verstärker, welcher gemäß der Erfindung hergestellt worden ist;
Fig. 4 schematisch einen Fotodetektor mit einem Verstärker, welcher gemäß der Erfindung hergestellt worden ist;
Fig. 5 schematisch einen passiven planaren Wellenleiter, welcher mittels eines adiabatischen Übergangsabschnitts an eine erfindungsgemäß hergestellte planare Wellenleitereinrichtung angekoppelt ist.

Detaillierte Beschreibung einiger bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 stellt schematisch einen Querschnitt durch eine Wellenleitereinrichtung eines Verstärkungsbauelements dar, welches gemäß der Erfindung hergestellt worden ist. Das Bezugszeichen 10 bezieht sich auf einen Substratkörper, bevorzugt einen Si-Körper, und das Bezugszeichen 11 bezieht sich auf ein erstes Überzugsmaterial, bevorzugt SiO&sub2;, welches durch Oxidation des Si-Körpers erzeugt worden ist. Der Kern 12 ist auf 11 aufgebracht, wobei ein zweites Überzugsmaterial 13 den Kern umgibt. Der Kern weist einen ersten Bereich 122 mit einer relativ hohen SE(beispielsweise Er)-Konzentration und einen zweiten Bereich 121 mit einer relativ niedrigen SE-Konzentration auf. Die maximale SE-Konzentration in 122 ist mindestens zweimal (bevorzugt mindestens fünfmal oder sogar zehnmal) so hoch wie die maximale Konzentration in 121. Der zweite Überzug oder Mantel kann aus SiO&sub2;, aber auch aus irgend einem anderen geeigneten transparenten (bei λS) Medium sein, vorausgesetzt, daß der Brechungsindex des Kernglases ausreichend höher als derjenige des zweiten Überzugsmaterials (und natürlich als der des ersten Überzugsmaterials) ist, so daß die Strahlung mit der Wellenlänge λS (und auch der wellenlänge λP) in der Struktur geleitet wird.
Fig. 2 stellt schematisch den Querschnitt durch eine andere, mittels der Erfindung hergestellte Wellenleitereinrichtung dar, welche sich von der in der Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß unter anderem der erste Kernbereich 22 vom zweiten Kernbereich 21 umgeben ist. Dies hat eine besonders wirkungsvolle Kopplung zwischen den Dotierungsatomen und dem Modusfeld der Signalstrahlung zur Folge, wenn der Wellenleiter bei λS ein Einmodenleiter ist.
Wellenleiter des in Fig. 1 gezeigten Typs, in welche SE implantiert sind, können beispielsweise hergestellt werden, indem zunächst eine relativ dicke Überzugsschicht auf einer Substratoberfläche gebildet wird, auf der Überzugsschicht eine Kernglasschicht auf Silicabasis mit einer geeigneten Dicke (beispielsweise 2 µm) aufgebracht wird, gegebenenfalls eine relativ dünne (beispielsweise 0,1 µm) leitende Schicht auf der Kernglasschicht aufgebracht wird, um eine Aufladung während der Ionenimplatation zu verhindern, und die beschriebene mehrschichtige Struktur einem Strahl energiereicher (beispielsweise 1-5 MeV) SE-Ionen ausgesetzt wird. In vorteilhafter Weise wird die Ionenenergie so ausgewählt, daß das Maximum der erhaltenen SE-Verteilung in der Kernglasschicht im wesentlichen in der Schicht zentriert ist. Die Ionendosis wird im allgemeinen so ausgewählt, daß die gewünschte Verstärkung in einer vorbestimmten Länge des Wellenleiters erreicht werden kann. Beispielsweise liegt die Dosis im Bereich zwischen 10¹&sup6; und 10¹&sup7; Ionen/cm². Die Substrattemperatur während der Implantation liegt bevorzugt zwischen Raumtemperatur (ungefähr 22ºC) und etwa 500 ºC, bevorzugt zwischen 150ºC und 300ºC.
Nach dem Abschluß der Implantation wird die gegebenenfalls aufgebrachte leitfähige Schicht entfernt und der Wellenleiter wird definiert, indem unerwünschtes Kernmaterial mittels einer bekannten Technik, beispielsweise einer solchen, welche Lithographie und Ätzen einschließt, entfernt. Anschließend wird die obere Überzugsschicht (beispielsweise SiO&sub2;) mittels einer bekannten Technik, beispielsweise mittels Glasphasenabscheidung bei niedrigem Druck (LPCVD), hergestellt.
Wellenleiter des in der Fig. 2 gezeigten Typs können beispielsweise mittels eines Verfahrens hergestellt werden, welches dem oben beschriebenen ähnlich ist, außer daß das Kernmaterial durch eine Maske hindurch implantiert wird, welche die laterale Ausdehnung des implantierten Bereichs begrenzt. Die Implantation kann bevor oder nachdem die Kernschicht mit einem Muster versehen worden ist, durchgeführt werden, wie die Fachleute auf dem technischen Gebiet erkennen werden. Sie kann auch mittels einer Technik durchgeführt werden, welcher der im weiter unten beschriebenen Beispiel 2 ähnlich ist.
Fig. 3 stellt schematisch einen optischen Verstärker 30 dar, welcher gemäß der Erfindung hergestellt worden ist. Der als Beispiel genannte Verstärker umfaßt vier Pumplaser (311-314), von welchen zwei (beispielsweise 312 und 314) als "Reserve" dienen. Die Laser 311 und 313 injizieren in gleicher Richtung bzw. in entgegengesetzter Richtung sich ausbreitende Strahlung. Natürlich sind alle Pumplaser, mit Ausnahme von einem, wahlweise vorhanden. Die Signalstrahlung breitet sich durch einen passiven Wellenleiterabschnitt 321 zu dem Verstärkungswellenleiter 34 aus, wird darin durch stimulierte Emission verstärkt, und die verstärkte Signaistrahlung breitet sich durch einen passiven Wellenleiterabschnitt 322 aus. Die Pumpstrahlung von 311 wird mittels eines passiven Wellenleiters 324 zu einem Polarisationsteiler 33 und von dort durch einen passiven Leiter 325 zu einem Richtungskoppler 38 geleitet. Diese Komponenten können konventionell und entweder diskret oder integriert sein.
Der Koppler 38 dient dazu, die Pumpstrahlung in 321 in der Weise einzukoppeln, daß sie sich in Richtung des Signalflusses ausbreitet. Die sich entgegengesetzt ausbreitende Pumpstrahlung wird auf ähnliche Weise in den Signalfluß eingekoppelt. Ein gegebenenfalls vorhandenes bekanntes Gitterfilter 35 dient dazu, eine spontane Emission zu unterdrücken. Eine optische Faser kann an eine solche Verstärkerbaugruppe beispielsweise in der Weise angekoppelt sein, wie es im wesentlichen in dem US-Patent 4,904,036 offenbart ist.
Fig. 4 stellt schematisch einen weiteren als Beispiel genannten Gegenstand dar, welcher gemäß der Erfindung hergestellt worden ist, nämlich eine Detektorbaugruppe. Die Signalstrahlung breitet sich durch einen passiven Leiter 401 zu einem Verstärkerabschnitt 42 und weiter durch einen passiven Leiter 403 zu einem Fotodetektor 43 aus, bei dem es sich beispielsweise um eine pin-Diode handelt, welche über einem Wellenleiterumkehrspiegel angeordnet ist. Die Pumpstrahlung vom Pumplaser 41 wird mittels eines Richtungskopplers 44 in 403 eingekoppelt. Eine Detektorbaugruppe des in der Fig. 4 gezeigten Typs kann die hohe Empfindlichkeit, die typischerweise mit Lawinen-Laufzeit-Fotodioden (englisch: avalanche photodiode-APD) verknüpft ist, und das geringe Rauschen, das typischerweise mit pin-Dioden verknüpft ist, aufweisen.
In Gegenständen, welche gemäß der Erfindung hergestellt worden sind, werden typischerweise Übergänge zwischen passiven Wellenleiterabschnitten und Verstärkerabschnitten gefunden. Fig. 5 zeigt in beispielhafter Weise von oben einen Abschnitt eines passiven Wellenleiters 50, einen Abshnitt eines Verstärkerleiters 51, und einen Übergangsabschnitt 52 dazwischen. Fig. 5A zeigt einen Schnitt durch die Fig. 5 entlang der Linie A-A mit einem Substrat 55, einem unteren Mantel 56, einem Kern 58 und einem oberen Überzug oder Mantel 57. Fig. 5B zeigt einen Schnitt durch die Fig. 5 entlang der Linie B-B, worin der Kern des Verstärkerabschnitts einen äußeren Bereich 59, der im wesentlichen frei von SE ist und einen mittleren Bereich 60 aufweist, der im wesentlichen die gesamte SE enthält. Wie die Fachleute auf dem Gebiet erkennen, wird es häufig vorteilhaft sein, wenn der Verstärkerleiter etwas schmäler als der passive Leiter ist, damit eine verbesserte Verstärkungswirkung erreicht wird. In solch einem Fall kann es typischerweise vorteilhaft sein, einen adiabatischen Übergang zwischen den beiden Wellenleiterabschnitten bereitzustellen, wie es schematisch in der Fig. 5 gezeigt ist.
Ein wichtiger Vorteil der gemäß der Erfindung hergestellten Gegenstände ist die relativ niedrige Verlustkopplung, die zwischen den planaren Wellenleitern und optischen Standardfasern auf Silicabasis möglich ist. Auf diese Weise wird in gemäß der Erfindung hergestellten Gegenständen der Brechungsindex des Kerns des planaren Wellenleiters typischerweise um mindestens 5% von dem effektiven Brechungsindex des Kerns der optischen Faser differieren, welche an den planaren Wellenleiter gekoppelt werden soll.
Obwohl die Erörterung hauptsächlich hinsichtlich optischer Verstärker mit planarem Wellenleiter erfolgte, werden die Fachleute auf dem Gebiet erkennen, daß im wesentlichen die gleichen Prinzipien bei einem Laser mit planarem Wellenleiter unter der Voraussetzung angewandt werden können, vorausgesetzt, daß die Struktur so modifiziert wird, daß sie einen geeigneten optischen Hohlraum bereitstellt. Die auf diesem Gebiet Tätigen werden leicht in der Lage sein, dies zu tun.
Darüber hinaus sind eine Silica-Ummantelung und ein Phosphorsilikatglas nicht die einzigen möglichen Wellenleitermaterialien. Beispielsweise kann der Kern aus SE-dotiertem Si&sub3;N&sub4; und der Mantel aus Glas auf Silicabasis hergestellt sein. Er ist nicht die einzige SE-Art, die bei der Durchführung der Erfindung nützlich ist. Beispielsweise kann Nd benutzt werden und es ist von beachtlichem Interesse, weil sein Übergang bei λ 1,3 µm mit dem minimalen Dispersionsfenster von üblichen Silicafasern zusammenfällt. Andere SE-Arten haben unterschiedliche Übergänge, die für spezielle Anwendungen von Interesse sein können.
Darüber hinaus müssen gemäß der Erfindung hergestellte Verstärkungsbauelemente nicht notwendigerweise mittels einer Technik hergestellt werden, welche Ionenimplantation einschließt. Wir glauben im Moment, daß mindestens planare Leiter des in der Fig. 1 gezeigten Typs mittels CVD, mittels der passenden Einführung eines SE enthaltenden Vorläufers in den Reaktor, oder mittels Sputterns von einer Folge von Targets hergestellt werden können.
Beispiel 1: Auf einen üblichen Si-Wafer wurde eine 15 µm dicke Silicaschicht mittels thermischer Oxidation von Si bei hohem Druck (HIPOX) hergestellt. Auf der so gebildeten Silicaoberfläche wurde eine 2 µm dicke Schicht aus Phosphorsilikatglas (8 Gew.-% P in SiO&sub2;) mittels üblicher Gasphasenabscheidung bei niedrigem Druck (LPCVD) unter Verwendung von Silan, Sauerstoff und Phosphin abgeschieden. Dem folgte mittels üblicher Abscheidung eine 0,11 µm dicke Schicht aus Al oben auf der P-Glas(Kern)schicht. In die so hergestellte Mehrschichtenstruktur wurden Er&spplus;&spplus;-Ionen mit einer Energie von 2,9 MeV in einem Vakuum bei einem Basisdruck unter 1,333 x 10&supmin;&sup9; bar (10&supmin;&sup6; Torr) implantiert. Der Implantationsfluß war 3,4x10¹&sup6; Ionen/cm². Während der Implantation wurde der Wafer auf 200 C gehalten. Die erhaltene Er-Verteilung hatte etwa die Gestalt einer Gauss-Kurve, wobei der Spitzenwert in etwa 1 µm Tiefe unter der Glas/Al-Grenzfläche lag, und die Halbwertsbreite ungefähr 0,6 µm war. Anschließend wurde die Al-Schicht mittels üblicher Verfahren entfernt, und die Kernmatenaischicht wurde mittels üblicher Lithographie und Ätzung derart mit einem Muster versehen, daß ein 5 µm breiter und 5,5 cm langer Streifen Kernmaterial auf dem Substrat verblieb. Der planare Wellenleiter wurde vollendet, indem eine 5 µm dicke Schicht aus Silica mittels LPCVD aus Silan und Sauerstoff abgeschieden wurde, worauf eine Verdichtung der Schicht in einer Stickstoffumgebung bei 1000ºC folgte. Der planare Wellenleiter war derart ausgebildet, daß er nur einen Einzelmodus bei λ=1,54 µm unterstützt und, wenn bei λ=0,9729 µm gepumpt wurde, einen lumineszierenden Übergang zeigte, der um λ=1,54 µm zentriert war. Eine Lebensdauer von ungefähr 4 ms wurde beobachtet. Wenn der Wellenleiter bei λ=0,9729 µm bepumpt wurde, zeigte die Signalstrahlung bei λ=1,536 µm, die durch die 5,5 cm Länge des Wellenleiters übertragen wurde, eine beachtlich vergrößerte Amplitude im Vergleich zur Übertragung ohne Pumpen.
Beispiel 2: Ein Er-dotierter planarer Wellenleiter wird im wesentlichen hergestellt, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, außer daß der Er-dotierte Leiter zwischen zwei üblichen passiven Wellenleiterabschnitten angeordnet ist, daß ein weiterer Abschnitt eines passiven Wellenleiters an den Er-dotierten Leiter mittels eines üblichen Richtungskopplers gekoppelt ist, und daß das Kernmaterial in zwei Schritten abgeschieden wird, wobei die Er-Implantation zwischen den Schritten durchgeführt wird. Insbesondere wird eine 3 pm dicke Schicht von 8%-igem Glas aufgebracht, das Er implantiert, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, und die P-Glasschicht derart mit einem Muster versehen, daß ein 3 µm breiter und 5,5 cm langer Streifen von implantiertem Kernmaterial auf dem Substrat verbleibt. Anschließend wird eine 1 µm dicke Schicht aus 8%-igem P-Glas aufgebracht und derart mit einem Muster versehen, daß der Bereich, in den Er implantiert ist, mit dem später abgeschiedenen P-Glas bedeckt ist, und die sich ergebende Kernbreite bei 5 i£m liegt. Wie es im Beispiel 1 beschrieben wird, wird anschließend eine geeignete Überzugsschicht abgeschieden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes, welcher eine optische Verstärkungseinrichtung (34) umfaßt, die eine optische Wellenleitereinrichtung umfaßt, welche einen Kern (21) und eine Ummantelung (13) aufweist, wobei dem Kern und der Ummantelung jeweils ein Brechungsindex zugeordnet ist, wobei der Brechungsindex der Ummantelung kleiner als der Brechungsindex des Kerns ist, derart, daß die Wellenleitereinrichtung Signalstrahlung der Wellenlänge λS führen kann, und die Verstärkungseinrichtung ferner eine Koppeleinrichtung (38) zum Koppeln von Pumpstrahlung der wellenlänge λP < λS in die optische Wellenleitereinrichtung umfaßt, gekennzeichnet durch

a) Bereitstellen eines Substrats (10, 11) mit einer Hauptoberfläche, mit einer Schicht, die Kernmaterial auf der Hauptoberfläche umfaßt;

b) Implantieren von Seltenen Erden-Ionen in die Kernschicht, derart, daß sich in einem vorgegebenen Querschnitt die maximale Konzentration der Seltenen Erden-Ionen in der Kernschicht in einem ersten Bereich befindet, welcher zwischen der Substrat- Kernschicht-Grenzfläche und der Kernschichtoberfläche liegt und wenigstens doppelt so hoch ist wie die Konzentration der Seltenen Erden in einem zweiten Bereich der Kernschicht;

c) Versehen der Kernschicht mit einem Muster, entweder vor oder nach Schritt b), derart, daß sich der Kern der optischen Wellenleitereinrichtung ergibt; und

d) Abscheiden von Ummantelungsmaterial.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die Seltenen Erden-Ionen Er-Ionen umfassen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem das Substrat ein Si-Körper (10) mit einer Hauptoberfläche ist, mit wenigstens einem durch eine SiO&sub2;-Schicht (11) abgedeckten Teil der Hauptoberfläche, wobei der Kern der Wellenleitereinrichtung aus einem auf Silica- bzw. Quarzglas basierendem Glas besteht und auf der SiO&sub2;-Schicht angeordnet ist, wobei das Ummantelungsmaterial auf Silica- bzw. Quarzglas basierendes Glas ist, wobei die Seltenen Erden-Ionen sich im wesentlichen aus Er-Ionen zusammensetzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die Verstärkungseinrichtung ein optischer Verstärker ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, in welchem sich in oder auf dem Substrat wenigstens eine andere optische oder elektrooptische Einrichtung befindet, die in optischer Beziehung mit dem optischen Verstärker steht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, in welchem die wenigstens eine andere Einrichtung ein derartig angeordneter Fotodetektor ist, daß er Strahlung empfängt, die sich durch den optischen Verstärker ausgebreitet hat.

7. Verfahren nach Anspruch 5, in welchem die wenigstens eine andere Einrichtung ein Laser ist, der Pumpstrahlung emittieren kann.

8. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Gegenstand ferner eine an die planare optische Wellenleitereinrichtung gekoppelte optische Faser umfaßt.