JP2763489B2

JP2763489B2 - 光導波路基板の製造方法

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Publication number: JP2763489B2
Application number: JP6005795A
Authority: JP
Inventors: 竜生川口; 美能留今枝; 久美子松井
Original assignee: NIPPON GAISHI KK
Current assignee: NIPPON GAISHI KK
Priority date: 1994-01-24
Filing date: 1994-01-24
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JPH07209535A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ニオブ酸リチウム等の
電気光学結晶からなる基板に、いわゆるプロトン交換法
によって光導波路を形成するための方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃) 単結
晶が、オプトエレクトロニクス用材料として期待されて
いる。ニオブ酸リチウム単結晶からなる基板材料に光導
波路を形成する方法としては、現在、チタン拡散法とプ
ロトン交換法とが実用的である。こうしたプロトン交換
法の代表例では、安息香酸 (C₆H₅COOH) の溶融液に上記
基板材料を入れることで、Ｈ⁺とＬｉ⁺とのイオン交換
を起こさせ、この基板の表面に、ＨｘＬｉ1-x ＮｂＯ₃
からなる高屈折率層を形成する。

【０００３】ここで、高品質のプロトン交換光導波路を
作成する方法が、２種類ある。一つは、希釈した安息香
酸を用いてプロトン交換を行う方法である。しかし、こ
の方法では、挿入損失を低くすることが難しい。また、
光導波路の物性が、安息香酸の濃度によって大きく変動
するので、再現性が悪い。

【０００４】一方、プロトン交換処理によって高屈折率
層を形成した後、250 〜400 ℃の温度でアニール処理す
ることにより、単結晶内におけるＨ⁺の拡散を促進する
技術が知られている。具体的には、例えば、プロトン交
換を 200〜240 ℃で30〜60分間行い、アニール処理を 3
00〜350 ℃で１〜３時間行う方法が知られている(High-
quality ＬｉＴａＯ₃integrated - optical waveguide
s and devices fabricated by the annealed- proton-
exchange technique ; OPTICS LETTERS , Vol. 13 , N
o.9, 1988年) 。

【０００５】また、プロトン交換を 200℃で10分間行
い、アニール処理を 350℃で２時間行う例や、プロトン
交換を 200℃で30分間行い、アニール処理を 350℃で４
時間行う例が知られている（Stable low-loss proton-e
xchanged LiNbO₃waveguide devices with no electr
o-optic degradation ; OPTICS LETTERS ,Vol.13 , No.
11, 1988年) 。また、プロトン交換を 190℃で 0.5時間
行い、アニール処理を 350℃で 3.5時間行う例も知られ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者は、
上記したプロトン交換処理及びアニール処理について検
討する過程で、アニール処理後に得られる光導波路の挿
入損失が未だ高く、５ｄＢ以上になることを確認した。
しかも、光導波路における挿入損失のバラツキも、非常
に大きかった。

【０００７】本発明者は、この問題を解決し、挿入損失
の少ない光導波路を形成するために、研究を重ねた。こ
の結果、特願平５─６６７９７号明細書において、電気
光学結晶からなる基板材料を含む被処理材を 190〜200
℃で 10 〜40分間プロトン交換処理し、次いで特定の条
件下に被処理材をアニール処理する方法を開示した。こ
のアニール処理条件においては、例えば３７０°Ｃで３
〜５時間、３５０°Ｃで４〜８時間、３４０°Ｃで４．
５〜１０時間のアニール処理を実施する。このアニール
処理条件を採用することによって、５ｄＢ以下の良好な
損失特性を有する光導波路基板を製造できることが判っ
た。

【０００８】これらのアニール処理条件を更に詳細に検
討すると、実用上、未だ問題があることを、初めて発見
した。即ち、電気光学材料は、高温で長時間保持する
と、表面付近から原子が蒸発し、表面付近に粗れ又は結
晶格子の乱れが生ずることが判った。特に、ＬｉＮｂＯ
₃、ＬｉＴａＯ₃からなる被処理材を、上記のように長
時間保持すると、被処理材の表面のリチウムが抜け、表
面付近に粗れ又は結晶格子の乱れが生じた。この粗れ
は、走査型電子顕微鏡等によって、表面の格子状態の乱
れとして観察できるものであった。

【０００９】このように基板の表面に粗れが生ずると、
特に基板の表面に電極をスパッタリング、蒸着等によっ
て付着する際に、やはり電極の表面状態が劣化する。こ
の結果、電極に所定の駆動電圧を印加しても、この駆動
電圧の大部分が光導波路に対して有効に印加されない。
逆に言うと、光導波路に規定の駆動電圧を印加するため
には、電極に対して、この規定の駆動電圧よりも遙かに
大きい電圧を、余分に印加しなければならない。こうな
ると、駆動電圧に関する仕様をクリアできないので、光
導波路基板の歩留りが低下する。

【００１０】こうした問題は、従来技術の項目で述べ
た、各種のアニール処理条件のいずれによっても、やは
り発生することを確認した。また、前述したように、従
来技術の項目で述べた各種のアニール処理条件によって
は、低損失の光導波路基板を安定して製造することはで
きない。

【００１１】本発明の課題は、プロトン交換法によって
基板材料に高屈折率層を形成し、次いでこれをアニール
処理する方法において、基板材料の表面状態の粗れ又は
結晶格子の乱れを防止し、光導波路の挿入損失を低減し
て３．５ｄＢ以下のレベルとし、光導波路の駆動電圧を
低減して３．５Ｖ以下のレベルとすることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学結晶
からなる基板と、この基板内に形成されている光導波路
と、光導波路に対して電圧を印加するための電極とを備
えている光導波路基板であって、光導波路の挿入損失が
３．５ｄＢ以下であり、光導波路の駆動電圧が３．５Ｖ
以下である光導波路基板を製造するのに際して、電気光
学結晶からなる基板材料を含む被処理材をプロトン交換
処理して被処理材に高屈折率層を形成し、次いで被処理
材を３９０°Ｃ〜４００°Ｃの温度で３０分間以上、４
５分間以下の間アニール処理することによって光導波路
を生成させることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明者は、プロトン交換処理後の基板材料の
アニール処理について、もう一度根本的な検討を加え
た。まず、本発明者は、従来のアニール処理条件を整理
し、検討してみた。まず、理論的に考えてみると、アニ
ール処理の間には、高屈折率層の周辺でＨ^{1 +}の拡散が
生じているわけである。従って、次式（Ｉ）の条件を満
たす場合には、Ｈ^{1 +}の拡散状態は、ほぼ同じになるは
ずである。

【００１４】

【数１】（Ｉ）ｔ₁ｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴ₁）＝ｔ₂ｅｘｐ（−
Ｅ／ＲＴ₂）

【００１５】ここで、Ｅは、アニール処理におけるプロ
トン拡散の活性化エネルギーであり、Ｒは気体定数であ
り、ｔ₁、ｔ₂は、アニール処理時間であり、Ｔ ₁、Ｔ
₂は、アニール処理温度である。このプロトン拡散条件
によって、光導波路の光学特性が左右される。

【００１６】言い換えると、ある特定の最適条件
（ｔ₁、Ｔ₁）が判っていれば、上記の式（Ｉ）を満た
す範囲内であれば、別の条件（ｔ₂、Ｔ₂）を選択して
も、ほぼ同様の最適な光学特性が得られるはずである。

【００１７】例えば、本発明者は、上記した特願平５─
６６７９７号明細書において、Ｔ₁＝３４０°Ｃの温度
と、ｔ₁＝７時間の時間との組み合わせによって、５ｄ
Ｂ以下の良好な損失を有する光導波路を形成することに
成功した。また、次の文献から、アニール処理における
プロトン拡散の活性化エネルギーＥの計算値を算出する
ことができる。

【００１８】（１）「Diffusion characteristics and
waveguiding properties of proton-exchanged and ann
ealed ＬｉＮｂＯ₃channel waveguides 」 J. Appl.
Phys.66(11),1989 年。（２）「Characterization of proton-excanged and an
nealed ＬｉＮｂＯ₃waveguides with pyrophosphoric
acid 」 APPLIED OPTICS , Vol.28 No.1 , 1989年1 月
1 日。（３）「燐酸を用いたプロトン交換ＬｉＮｂＯ₃導波
路」ＯＱＥ８６，７２。（４）「Structural characterization of proton exch
anged ＬｉＮｂＯ₃optical waveguides 」J. Appl. P
hys. 59(8) , 1986 年4 月15日。

【００１９】このＥを、約１００ｋＪ／ｍｏｌと仮定
し、上記の、拡散条件を示す式（Ｉ）に従って、グラフ
を作成してみた。このグラフを、図１に示す。図１のグ
ラフから見ると、最適なアニール処理条件の組み合わせ
は、以下のようになる。

【００２０】

【表１】

【００２１】本発明者はこのグラフに従った各条件でア
ニール処理を実施してみた。ただし、アニール処理時間
が１時間以下の場合には、表１から判るように、実施が
考えられないほどの高温であるので、実施しなかった。
しかし、いずれも、前記した基板表面の粗れという問題
は、解決することはできなかった。

【００２２】そこで、本発明者は、当業者の常識及び上
記の知識に反して、４５分間以下の短時間の条件で、ア
ニール処理を実施してみた。ところが、意外なことに、
こうした条件でも、３９０−４００℃という特定の温度
範囲を選択すれば、従来ない３．５ｄＢ以下の挿入損失
と、３．５Ｖ以下の駆動電圧とを有するプロトン交換光
導波路を形成できることを発見した。しかも、アニール
処理後における基板表面の組成を調査してみると、リチ
ウム原子の蒸発がほとんど生じていないことも判明し
た。この結果、基板表面の粗れないし結晶格子の乱れ
を、基本的に防止することに成功した。

【００２３】こうした意外な結果が得られた理由は、明
らかではない。しかし、アニール処理時間が短いわり
に、上記の理論式から考えると低いアニール処理温度
で、充分に低損失の光導波路を形成できたことにより、
結果的に、表面からのリチウムの蒸発も抑制できたと考
えられる。

【００２４】アニール処理温度が３９０°Ｃ未満である
と、アニール処理時間が４５分間であっても、プロトン
の拡散による電気光学定数の回復が不十分であり、３．
５ｄＢの水準の挿入損失を有する光導波路を生成させる
ことができない。また、温度が４００°Ｃを超えても同
様である。

【００２５】アニール処理時間が３０分間未満である
と、やはり３．５ｄＢの水準の挿入損失を有する光導波
路を生成させることができない。

【００２６】

【実施例】本発明においては、プロトン交換処理を行う
被処理材は、電気光学結晶からなる基板材料を含む。電
気光学結晶としては、ＬｉＮｂＯ₃単結晶、ＬｉＴａＯ
₃単結晶、Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ₃単結晶が好ましい。

【００２７】スラブ光導波路を形成する場合には、被処
理材として基板材料を酸中に浸漬する。三次元光導波路
を形成する場合には、基板材料の表面に、光導波路パタ
ーンに沿った開口を有するマスキング層を設け、これを
被処理材とする。

【００２８】被処理材の形態は種々変更できる。一つの
方法としては、平面的にみて略長方形状のチップ状の基
板材料を、本発明に従って処理できる。また、ウエハー
形状の基板材料を、本発明に従って処理することができ
る。いずれも、スラブ光導波路を形成する場合には、各
基板材料を酸中に浸漬することが好ましい。

【００２９】上記したウエハー形状の基板材料に三次元
光導波路を形成する場合には、次のようにする。まず、
基板材料の表面にマスキング層を設け、マスキング層の
表面にフォトレジスト層を設け、光導波路に対応する平
面的パターンの開口をフォトレジスト層に設ける。この
際には、例えばマッハツエンダー型や直線状のパターン
を多数形成する。

【００３０】次いで、マスキング層をエッチングし、フ
ォトレジスト層を除去して、被処理材を得る。次いで、
基板材料の露出部分を酸に接触させることで、基板材料
に三次元光導波路を形成する。こうして得たウエハーか
ら、多数のチップ状の光導波路基板を取り出す。

【００３１】上記したチップ状の基板材料に三次元光導
波路を形成する場合も、まず基板材料の表面にマスキン
グ層を設け、マスキング層の表面にフォトレジスト層を
設け、例えば略Ｙ字状、略Ｉ字状などのパターンの開口
をフォトレジスト層に設ける。この後は、ほぼ上記のよ
うに処理する。

【００３２】プロトン交換処理においては、プロトン交
換時間を１０〜４０分間とし、温度を１９０〜２００°
Ｃとすることが好ましい。

【００３３】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。Ｘ面カットした厚さ１mmの、ニオブ酸リチウム単結
晶からなるウエハー状の基板材料に、抵抗加熱及び真空
蒸着によってアルミニウム膜を形成した。アルミニウム
膜の表面にフォトレジスト層を設け、露光によってフォ
トレジスト層に開口を設け、アルミニウム膜をエッチン
グし、フォトレジスト層を除去した。

【００３４】この状態で、基板材料の表面には、多数の
直線状導波路のパターンがアルミニウム膜によって形成
されている。こうして得た被処理材を用い、図２に模式
的に示す装置を用いてプロトン交換を行った。

【００３５】丸底のガラス製容器１０を反応容器として
用いた。本例では、ガラス製容器１０の寸法を、直径１
５０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの有底円筒形状とした。ガラ
ス製容器１０の上にガラス製の蓋８をかぶせ、容器１０
の内側を密閉した。蓋８には、筒状の突起８ａ、８ｂ、
８ｃが設けられる。突起８ｂにはコンデンサー９が取り
付けられ、突起８ｃの開口は、シリコン栓で密閉されて
いる。

【００３６】テフロン等の耐蝕性材料からなるシャフト
７が、突起８ａの開口を通して容器１０内に挿入され、
シャフト７の上端がモーター６の回転軸に連結されてい
る。シャフト７と突起８ａの開口との間は、テフロン等
からなるシール部材によってシールされている。

【００３７】容器１３中に油１４が収容され、加熱装置
１５の投げ込みヒーター15ａが油１４中に投入されてい
る。容器１０の下部が油１４中に浸漬されている。

【００３８】シャフト７の下端には枠２４が取り付けら
れ、枠２４の下端に受け皿２０が取り付けられている。
受け皿２０の上に被処理材２１が載置されている。受け
皿２０には貫通孔が多数設けられている。

【００３９】プロトン交換を行う際には、本実施例で
は、安息香酸７５０ｇを容器１０内に投入し、油１４の
温度を１９５°Ｃまで上昇させ、安息香酸を完全に溶融
させる。この溶融液１８内で、受け皿２０、枠２４を回
転させながら約２時間放置し、溶融液１８の温度を均一
化する。この間、容器１０の全体を保温し、コンデンサ
ー９内で矢印Ｂのように冷却水を循環させ、安息香酸が
定常的に還流（リフラックス）するようにする。こうし
た装置であれば、安息香酸の蒸発による液量の減少はほ
とんどなく、常圧で長時間、プロトン交換工程を実施す
ることができる。

【００４０】前記したようにフォトレジスト層を除去し
た後の被処理材２１を、アセトン、イソプロピルアルコ
ール、純水で超音波洗浄する。シャフト７を上昇させ、
受け皿２０が蓋８の内側に位置するようにする。容器１
０と蓋８との間にテフロン製の仕切り板を挟み、容器１
０と蓋８との内側空間を分離する。蓋８を持ち上げ、受
け皿２０の上に被処理材２１を乗せる。このとき、容器
１０には、テフロン製の仕切り板によって蓋がされてい
るので、安息香酸の蒸気は密閉されたままである。そし
て、蓋８を閉め、テフロン製の仕切り板を引き抜き、受
け皿２０を安息香酸の蒸気に触れさせる。

【００４１】そして、シャフト７をゆっくりと下降さ
せ、受け皿２０を溶融液１８中に浸漬する。次いで、１
９５°Ｃで２０分間プロトン交換を行った。この際、シ
ャフト７を矢印Ａ方向に回転させた。

【００４２】そして、前記したのと全く逆の手順に従
い、テフロン製の仕切り板を用いて、容器１０内からウ
エハーを取り出す。このウエハーを、エタノール、アセ
トン、イソプロピルアルコール、純水で超音波洗浄す
る。次いで通常のエッチング技術によりアルミニウム膜
を除去する。

【００４３】次いで、本発明に従って、このウエハーを
アニール処理した。具体的には、ガラス製シャーレの中
央部に白金ワイヤー製の治具を設置し、この治具の上に
ウエハーを載せ、ウエハーがガラスに触れないように
し、ガラス製の蓋をした。このシャーレを電気炉内に入
れ、室温から所定温度に昇温してアニール処理し、次い
で自然放冷してウエハーの温度を１００°Ｃ以下とし、
ウエハーを取り出した。アニール時における温度及び処
理時間については後述する。

【００４４】アニール時に温度を保持した間は、電気炉
内の温度分布は、シャーレを収容した空間の範囲内では
均一であることを、電気炉内の各所に取り付けた熱電対
で確認した。また、アニール時に温度を保持する間の温
度変動は±０．５°Ｃとなるように制御した。

【００４５】アニール後の３インチウエハーを切断し、
チップ状の光導波路基板を切り出した。この表面には、
直線状の光導波路が形成されている。次いで光導波路の
端面を高速ラップ、メカノケミカルポリッシングによっ
て、光学研摩した。次いで、端面を光学研摩した光導波
路基板を通常の光学系にセットし、挿入損失を評価し
た。

【００４６】また、光導波路基板の表面状態を、走査型
電子顕微鏡によって観察し、評価した。光導波路基板の
表面付近におけるリチウムの含有量を、示差熱分析によ
りキューリー温度を測定することによって、求めた。ま
た、光導波路基板の表面の所定領域に、金薄膜からなる
電極を、蒸着によって形成し、この電極の表面状態を微
分干渉顕微鏡によって観察した。また、こうして電極を
設けた光導波路基板について、電極に電圧を印加し、レ
ーザー光を２π変調するのに必要な駆動電圧を測定し
た。

【００４７】アニール処理時における時間及び温度を、
表２、３、４、５、６、７、８に示すように変更し、各
例について、挿入損失、基板の表面状態、電極の表面状
態、駆動電圧、リチウムの含有量を測定した。ただし、
これらの測定値のうち幾つかを測定しなかった例もあ
る。

【００４８】

【表２】

【００４９】表２には、アニール処理時間が３００分間
である場合を示した。３２０°Ｃでは、挿入損失が１
０．０ｄＢであり、アニール処理によって電気光学定数
が充分に回復していないことが判る。この場合には、リ
チウムの抜けは起こらず、リチウムの含有量は、アニー
ル処理前の基板と同じ４８．６ｍｏｌ％であった。

【００５０】３４０°Ｃで挿入損失が４．５ｄＢまで低
下するが、この場合には、リチウムの含有量が４８．５
ｍｏｌ％になっているし、基板の表面状態、電極の表面
状態が「×」になり、駆動電圧が１２．５Ｖに達した。

【００５１】ここで、基板の表面状態が「○」であると
は、走査型電子顕微鏡によって、アニール処理前の基板
の表面状態と比較して、差異が見られない状態を言う。
基板の表面状態が「×」であるとは、走査型電子顕微鏡
によって観察したときに、結晶格子の乱れが明瞭に観察
される状態を言う。なお、基板の表面状態が「△」であ
るとは、結晶格子の乱れが明瞭に観察されるには至らな
いが、アニール処理前の基板の表面状態と比較して区別
できる場合を言う。

【００５２】電極の表面状態が「○」であるとは、微分
干渉顕微鏡によって観察したときに、表面に乱れが観察
されない状態を言う。電極の表面状態が「×」であると
は、表面に乱れが観察される状態を言う。本発明者は、
これらの微分干渉電子顕微鏡写真を撮影し、電極の表面
状態を観察している。

【００５３】

【表３】

【００５４】表３には、アニール処理時間が９０分間で
ある場合を示した。３４０°Ｃでは、このアニール処理
時間を採用した場合において、未だ挿入損失が最適値に
達していないが、既にリチウムの含有量が４８．５ｍｏ
ｌ％に達しており、基板の表面状態も「△」である。３
６０°Ｃでは、挿入損失が５．０ｄＢと最低になってい
るが、リチウムの含有量は４８．５ｍｏｌ％であり、基
板の表面状態、電極の表面状態ともによくない。

【００５５】３８０°Ｃでは、既に挿入損失が７．５ｄ
Ｂにまで上昇しており、しかも基板の表面状態が「×」
になっている。これ以上に温度を上昇させても、挿入損
失は低下する一方であるし、基板の表面状態、電極の表
面状態ともに、更に劣化する。

【００５６】

【表４】

【００５７】表４には、アニール処理時間が７０分間で
ある場合を示した。表３の結果からみて、挿入損失が最
低になる温度は３６０°Ｃを越えているので、３４０°
Ｃ以下の場合については、挿入損失等を測定していな
い。３６０°Ｃでは、既にリチウムの含有量が４８．５
ｍｏｌ％に達しており、基板の表面状態が「△」であ
り、電極の表面状態は「×」である。３８０°Ｃでは、
リチウムの含有量は４８．５ｍｏｌ％であり、基板の表
面状態、電極の表面状態ともによくない。

【００５８】３９０°Ｃでは、既に挿入損失が７．０ｄ
Ｂにまで上昇しており、基板の表面状態、電極の表面状
態ともによくない。これ以上に温度を上昇させても、挿
入損失は低下する一方であるし、基板の表面状態、電極
の表面状態ともに、更に劣化している。

【００５９】

【表５】

【００６０】表５には、アニール処理時間が６０分間で
ある場合を示した。３４０°Ｃ、３６０°Ｃでは、挿入
損失が未だ７．０ｄＢ以上である。３８０°Ｃ、３９０
°Ｃ、４００°Ｃでは、基板の表面状態、電極の表面状
態ともに良好であった。しかし、駆動電圧および挿入損
失を３．５Ｖ以下および３．５ｄＢ以下に低減させるこ
とはできない。

【００６１】４１０°Ｃになると、挿入損失が５．５ｄ
Ｂに上昇しており、最適値からは外れてくる。従って、
基板の表面状態、電極の表面状態等は、測定しなかっ
た。

【００６２】

【表６】

【００６３】表６には、アニール処理時間が４５分間で
ある場合を示した。表５の結果からみて、挿入損失が最
低になる最適温度が３８０°Ｃ以上になることが明らか
なので、３６０°Ｃ、３４０°Ｃでは実験しなかった。

【００６４】本発明に従って、アニール温度を３９０°
Ｃ〜４００°Ｃに限定することによって，挿入損失が最
低の３．５ｄＢにまで低下し、かつ、駆動電圧が３．５
Ｖにまで低下した。

【００６５】

【表７】

【００６６】表７には、アニール処理時間が３０分間で
ある場合を示した。３４０°Ｃ、３６０°Ｃでは、挿入
損失が未だ８ｄＢ以上である。３８０°Ｃ〜４１０°Ｃ
では、挿入損失が４．５ｄＢ以下にまで低下している
し、基板の表面状態、電極の表面状態ともに良好であ
り、駆動電圧も４．０Ｖ以下にまで低下している。

【００６７】本発明に従って、アニール温度を３９０°
Ｃ、４００°Ｃとすることによって、挿入損失が最低値
の３．５ｄＢにまで低下し、かつ、駆動電圧が３．５Ｖ
にまで低下した。

【００６８】

【表８】

【００６９】表８には、アニール処理時間が１０分間で
ある場合を示した。３９０°Ｃでは、挿入損失が４．５
ｄＢであり、駆動電圧が３．５Ｖである。４００°Ｃで
は、挿入損失が４．０ｄＢにまで低下するが、駆動電圧
は４．０Ｖである。また、４１０°Ｃでは、挿入損失が
４．５ｄＢであり、駆動電圧が３．５Ｖである。４２０
°Ｃでは、挿入損失は５．０ｄＢにまで上昇している。
しかし、リチウムの含有量は未だ４８．６ｍｏｌ％であ
り、基板の表面状態は劣化していない。

【００７０】本発明者は、他のアニール処理時間、アニ
ール処理温度についても、種々実験した。

【００７１】その結果をも総合すると、本発明に従っ
て、アニール処理時間を３０分間〜４５分間とし、同時
にアニール処理温度を３９０°Ｃ〜４００°Ｃに限定す
ることによって、挿入損失を３．５ｄＢ以下とし、駆動
電圧を３．５Ｖ以下とすることに成功した。

【００７２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、プ
ロトン交換法によって基板材料に高屈折率層を形成し、
次いでこれをアニール処理する方法において、光導波路
の挿入損失を低減し、光導波路の挿入損失のバラツキを
少なくし、かつ、基板材料の表面状態の粗れ又は結晶格
子の乱れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｈ^{1 +}の拡散状態を規定する理論式（Ｉ）を示
すグラフである。

【図２】プロトン交換装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１８安息香酸の溶融液２１被処理材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 6/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電気光学結晶からなる基板と、この基板内
に形成されている光導波路と、前記光導波路に対して電
圧を印加するための電極とを備えている光導波路基板で
あって、前記光導波路の挿入損失が３．５ｄＢ以下であ
り、前記光導波路の駆動電圧が３．５Ｖ以下である光導
波路基板を製造するのに際して、前記電気光学結晶から
なる基板材料を含む被処理材をプロトン交換処理して前
記被処理材に高屈折率層を形成し、次いで前記被処理材
を３９０°Ｃ〜４００°Ｃの温度で３０分間以上、４５
分間以下の間アニール処理することによって前記光導波
路を生成させることを特徴とする、光導波路基板の製造
方法。