Способ контроля эффективной толщины планарного оптического волновода

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЖЕ(и - -« У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВИИг,", <,. gg

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3660480/24-10 (22) 05.11.83 (46) 15.04.86.. Бюл. № 14 (7 1) Киевский ордена Ленина госу— дарственный университет им. Т.Г.Шевченко (72) Д.Н.Говорун, В.А.Клименко, П.А.Коротков и Г.С.Фелинский (53) 535.89(088.8) (56) W.Е.Martin. Refractive index

profile measurements of diffused

optical wavequides. — Appl. 0pt., v.13, ¹ 9, 1974, р. 2112 — 2116.

Тамир Т. Ийтегральная оптика. М.:

Мир, 1978, з 5.2.2, 5.2.3. (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ

ТОЛЩИНЫ ПЛАНАРНОГО ОПТИЧЕСКОГО ВОЛНОВОДА, по которому облучают волновод монохроматическим плоско-поляризованным световым пучком о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

„„SU„„1224766 А сЮ 4 G 02 В 6 00 обеспечения возможности оперативного дистанционного контроля эффективной толщины волновода в процессе изготовления, облучающий световой пучок направляют на волновод под скользящим углом падения, не большим одного градуса, плоскость поляризации пу ка ориентируют перпендикулярно плоскости падения, собирают рассеиваемое волноводом излучение, выделяют из этого излучения компоненту с поляризацией, перпендикулярной плоскости падения облучающего пучка, регистрируют распределение этого излучения по спектру комбинационного рассеяния,и значение эффективной толщины волновода контролируют путем сопоставления отношения интенсивностей запрещенньгх разрешенных полос комбинационного рассеяния с эталонной величиной, выбираемой по калибровочной зависимости.

1224

1

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

Цель изобретения — обеспечение возможности оперативного дистанционного контроля эффективной толщины

10 волновода в процессе изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что оптический волновод облучают под скользящим углом падения, не большим а

1, монохроматическим S-поляризо15 ванным световым пучком, собирают рассеиваемое волноводом излучение, вы— деляют из него S-компоненту и регистрируют распределение интенсивности этой компоненты по спектру комбинационного рассеяния (КР). Значение эф20 фективной толщины (й ) контролируют путем сопоставления отношения интенсивностей запрещенных и разрешенных полос KP с эталонной величиной, выби25 раемой по калибровочной зависимости.

Изобретение основано на том, что вследствие микронеровности поверхности диффузных планарных оптических волноводов при их облучении происходит дифракционный

30 ввод падающего излучения в объем волновода. Благодаря этому, в объеме волновода появляются собственные моды Р -поляризации, что приводит к появлению в спектре KP для S-компоненты З5 полос Е-колебаний (запрещенных при отсутствии P — поляризации в волноводе) .

Интенсивность рассеяния на Е-колебаниях пропорциональна интенсивности вводимого в волновод излучения и объему, занятому этим излучением, т.е. и величине d . При скользящем угле падения интенсивность А-колебаний в собираемом рассеиваемом излучении практически полностью (99K) определяется рассеянием в приповерхностном слое О, 13 (Л вЂ” длина волны падающего излучения), поэтому интенсивность

А-колебаний в регистрируемом спектре

КР служит мерой интенсивности вводи - 50 мого в волновод излучения и используется в способе как нормирующая величина. Скользящее падение позволяет

Также устранить влияние КР подложки благодаря практическому устранению 55 преломлений волны.

На фиг. 1 изображены спектры КР для Т-диффузных волноводов на подлож766 2 ке из кристалла ниобата литтия; на фиг. 2 — калибровочная зависимость для таких же волноводов, где R — отношение интенсивности К-колебаний к интенсивности А-колебаний в регистрируемом спектре KP. Калибровочную зависимость получают, например, путем использования известных способов определения d ; на фиг. 3 — схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

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

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 с исходной поляризацией через призму 2 поступает на полуволновую пластину 3, которая преобразует P-поляризацию в

S-поляризацию. Попадая на поверхность волновода 4, которая имеет технологический микрорельеф, S-поляризованное излучение лазера диффузно рассеивается в объем волновода, инду— цируя в нем собственные моды, в том числе с Р -поляризацией. Кроме этих мод в поверхностном отражающем слое волновода имеется S-поляризованное исходное излучение лазера. Излучение, проникшее в волновод, претерпевает комбинационное рассеяние (KP>, при этом Р-поляризация создает S-прляризованные Е-полосы в спектре КР, а

S -поляризация создает S ïîëÿðèçîâàíные А-полосы в спектре КР. С помощью линзы 6 излучение, рассеянное волноводом, собирают в виде коллимированного пучка на анализатор 7, который выделяет только S-поляризацию (указанные Еи А-полосы).Ионохраматором 8 и регистратором 9 определяют спектр КР (фиг. 1),по которому находят отношение интенсивностей Е и А-полос. Найденное отношение сравнивает с калиб1224766 роночными значениями (фиг. 2) и определяют значение контролируемой величины d

В примере реализации предлагаемого способа использовался аргоновый лазер (3 =488 нм). с помощью 0,8 Вт.

Подложка из кристаллического ниобата лития имела размеры 20 х 8 х0,8 ммз

Угол падения луча лазера по отношению к волноводу составлял 0,75 . ИсI пользовался монохроматорДФС-12А.Спектры КР измеряли .при спектральной ширине щели 0,5 см . Постоянная времени регистратора, состоящего из ФЭУ усилителя постоянного тока и автоматического самопишущего потенциометра, составляла 4с. Измерение на ряде промышленных Ti-диффузных планарных оптических волноводов на ниобате лития показали, что ошибка в контроле величины d не превосходит 1 мкм.

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

1224766

Составитель И. Шилов

Редактор А. Ревин Техред И.Гайдош Корректор А.

Заказ 1949/46 Тираж 501 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Произноуу.тгв нн - ».1.п1грнФнчсское предприятие, r. Ужгород, уп. Проектная, 4