JP3145529B2 - Method for manufacturing optical waveguide substrate - Google Patents

Method for manufacturing optical waveguide substrate

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JP3145529B2
JP3145529B2 JP03521993A JP3521993A JP3145529B2 JP 3145529 B2 JP3145529 B2 JP 3145529B2 JP 03521993 A JP03521993 A JP 03521993A JP 3521993 A JP3521993 A JP 3521993A JP 3145529 B2 JP3145529 B2 JP 3145529B2
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benzoic acid
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an optical waveguide on a substrate made of an electro-optic crystal such as lithium niobate by a so-called proton exchange method.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art A single crystal of lithium niobate (LiNbO 3 )
It is expected as an optoelectronic material. As a method for forming an optical waveguide on a substrate material made of lithium niobate single crystal, a titanium diffusion method and a proton exchange method are currently practical.

【0003】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
板表面にHx Li1-xNb O3 からなる高屈折率層を形成
する。次いで、この基板を高温でアニールし、プロトン
の結晶内への拡散を促進する。こうして得た光導波路基
板は、各種の光部品への応用が期待されている。
In a typical example of such a proton exchange method, ion exchange between H + and Li + is caused by putting the above substrate material into a melt of benzoic acid (C 6 H 5 COOH), and the surface of the substrate is consisting Hx Li 1-x Nb O 3 to form a high refractive index layer. The substrate is then annealed at a high temperature to promote the diffusion of protons into the crystal. The optical waveguide substrate thus obtained is expected to be applied to various optical components.

【0004】ここで安息香酸の融点は 121℃であり、沸
点は大気圧で 250℃である。そして、具体的には、安息
香酸をガラス容器中で溶融させ、ニオブ酸リチウムから
なる基板材料を溶融液中に浸漬し、例えば 195℃程度で
プロトン交換する。この段階では、ステップ状の屈折率
分布を有する光導波路が形成される。次いで、基板をア
ニールし、プロトンの結晶内拡散を促進する。
Here, the melting point of benzoic acid is 121 ° C. and the boiling point is 250 ° C. at atmospheric pressure. Then, specifically, benzoic acid is melted in a glass container, and a substrate material made of lithium niobate is immersed in the melt, and proton exchange is performed at, for example, about 195 ° C. At this stage, an optical waveguide having a step-like refractive index distribution is formed. The substrate is then annealed to promote proton diffusion in the crystal.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のプロト
ン交換法の欠点として、プロトン交換源である安息香酸
の蒸発量が多く、光導波路を形成する際に工程の制御が
非常に難しい。特に重大な問題として、プロトン交換後
に、光導波路においてH+ の拡散状態に不均一があった
り、局所的に不純物の拡散が見られていた。このため、
光の挿入損失のバラツキが大きく、一定した品質の光導
波路を安定して製造することができなかった。
However, a disadvantage of the above-mentioned proton exchange method is that a large amount of benzoic acid, which is a proton exchange source, evaporates, and it is very difficult to control the process when forming an optical waveguide. As a particularly serious problem, after the proton exchange, the diffusion state of H + in the optical waveguide was uneven, and the diffusion of impurities was observed locally. For this reason,
The variation in the insertion loss of light is large, and an optical waveguide of constant quality cannot be manufactured stably.

【0006】本発明の課題は、上記のプロトン交換工程
において、H+ の拡散状態の不均一や、局所的な不純物
の付着、拡散を防止し、光導波路における挿入損失のバ
ラツキを小さくし、一定した品質の光導波路を安定して
製造できるようにすることである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to prevent unevenness of H + diffusion state and local attachment and diffusion of impurities in the above-mentioned proton exchange step, to reduce variation in insertion loss in an optical waveguide, and to reduce the variation. It is an object of the present invention to stably manufacture an optical waveguide having a high quality.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明では、電気光学結
晶からなる基板材料を含む被処理材を、加熱された液状
の安息香酸に接触させた状態で、この被処理材を安息香
酸に対して相対的に10−200rpmの速度で回転ま
たは振とうさせ、プロトン交換プロセスによって基板材
料に光導波路を形成する。
According to the present invention, a material to be treated including a substrate material made of an electro-optic crystal is brought into contact with heated benzoic acid in a liquid state, and the material to be treated is treated with respect to benzoic acid. The substrate is rotated or shaken at a relative speed of 10-200 rpm to form an optical waveguide in the substrate material by a proton exchange process.

【0008】[0008]

【作用】本発明者は、上記したように、光導波路におい
て挿入損失が増大したり、バラついたりする原因につい
て、製造工程の全般に亘って詳しく検討した。この結
果、被処理材を安息香酸の溶融液中に浸漬してプロトン
交換を行う段階で被処理材を回転又は振とうさせると、
アニール処理後の光導波路において挿入損失が減少し、
かつ挿入損失のバラツキが非常に小さくなることを見出
した。
As described above, the present inventors have studied in detail the cause of the increase or variation in insertion loss in the optical waveguide throughout the manufacturing process. As a result, when the material to be treated is rotated or shaken at the stage of performing the proton exchange by immersing the material to be treated in a melt of benzoic acid,
Insertion loss is reduced in the optical waveguide after annealing,
Further, it has been found that the variation in insertion loss is very small.

【0009】この理由は必ずしも明らかではないが、被
処理材の回転または振とうによって、被処理材の表面に
付着した液中の不純物が離脱するため、これによる特性
の劣化が生じないためと考えられる。また、被処理材の
表面の温度にムラが生じないことから、H+ の拡散量に
局所的な不均一が生じないことや、被処理材の表面付近
の液中にH+ の濃度ムラが生じないためと考えられる。
The reason for this is not necessarily clear, but it is considered that the rotation or shaking of the material to be processed removes impurities in the liquid adhering to the surface of the material to be processed, so that the characteristics do not deteriorate. Can be Further, since no uneven temperature of the surface of the object to be treated, and that does not cause localized non-uniform diffusion of H +, the concentration unevenness of H + in the liquid near the surface of the material to be treated Probably because it does not occur.

【0010】また、本発明者は、被処理材の方を液状の
酸中で定位置に固定し、液状の酸を被処理材の表面と平
行方向に攪拌し、液状の酸を被処理材に対して回転また
は振とうさせてみた。この結果、上記とほぼ同様の作用
効果が得られることが解った。
Further, the inventor of the present invention fixes the material to be treated in a fixed position in a liquid acid, stirs the liquid acid in a direction parallel to the surface of the material to be treated, and removes the liquid acid from the material to be treated. I tried to rotate or shake. As a result, it was found that substantially the same operation and effect as described above were obtained.

【0011】このように、被処理材を酸に対して相対的
に回転または振とうさせれば、上記の作用効果が得られ
るのだが、上記の場合は、被処理材を酸中に浸漬してい
た。しかし、被処理材の上に酸を注ぐ方法によっても、
上記の作用効果が得られた。即ち、酸に対して被処理材
が動的に接触すれば良いのである。
As described above, if the material to be treated is rotated or shaken relative to the acid, the above-mentioned effects can be obtained. In the above case, however, the material to be treated is immersed in the acid. I was However, also by pouring the acid on the material to be treated,
The above effects were obtained. That is, the material to be treated only needs to dynamically contact the acid.

【0012】本発明に従って被処理材を酸に対して相対
的に回転させる際には、この回転速度を10〜200rp
m とすると好ましく、20〜100rpm とすると更に好
ましい。この回転速度が10rpm 未満であると、上記の
作用効果がさほど顕著ではない。この回転速度が200
rpm を超えると、かえって光導波路の挿入損失が増大す
る傾向がある。
When the material to be treated is rotated relative to the acid according to the present invention, the rotation speed is 10 to 200 rp.
m, more preferably 20 to 100 rpm. If the rotation speed is less than 10 rpm, the above-mentioned effects are not so remarkable. This rotation speed is 200
If it exceeds rpm, the insertion loss of the optical waveguide tends to increase.

【0013】本発明では、安息香酸の溶融液をプロトン
交換源として用いる。
In the present invention, a melt of benzoic acid is used as a proton exchange source.

【0014】[0014]

【実施例】まず、本発明の態様について更に述べる。EXAMPLES First, the embodiments of the present invention will be further described.

【0015】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。
この際、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。
In the present invention, the material to be subjected to the proton exchange treatment includes a substrate material made of an electro-optic crystal.
At this time, when forming a slab optical waveguide, a substrate material as a material to be processed is immersed in an acid. When forming a three-dimensional optical waveguide, a masking layer having an opening along the optical waveguide pattern is provided on the surface of the substrate material, and this is used as a material to be processed.

【0016】酸の加熱蒸気中に被処理材を固定する時間
は、被処理材の熱容量や酸の加熱温度によって異なる。
また、好ましくは、密閉容器内で酸の加熱蒸気を還流
(リフラックス)させ、密閉容器内で加熱蒸気が常に循
環するようにしておく。
The time during which the material to be treated is fixed in the heated steam of the acid depends on the heat capacity of the material to be treated and the heating temperature of the acid.
Preferably, the heated steam of the acid is refluxed (refluxed) in the closed vessel so that the heated steam is always circulated in the closed vessel.

【0017】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。
The form of the material to be treated can be variously changed. In one method, a substantially rectangular chip-shaped substrate material in plan view can be treated according to the present invention. Also, wafer-shaped substrate material can be processed according to the present invention. In any case, when forming a slab optical waveguide, it is preferable to immerse each substrate material in an acid.

【0018】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。
When a three-dimensional optical waveguide is formed on the above-mentioned wafer-shaped substrate material, the following is performed. First,
A masking layer is provided on the surface of the substrate material, a photoresist layer is provided on the surface of the masking layer, and a planar pattern opening corresponding to the optical waveguide is provided in the photoresist layer. At this time, for example, a large number of Mach-Zehnder or linear patterns are formed.

【0019】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切り出す。
Next, the masking layer is etched and the photoresist layer is removed to obtain a material to be processed. Then
By contacting the exposed portion of the substrate material with an acid, a three-dimensional optical waveguide is formed in the substrate material. From the wafer thus obtained, a number of chip-shaped optical waveguide substrates are cut out.

【0020】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。
When a three-dimensional optical waveguide is formed on the above-mentioned chip-shaped substrate material, a masking layer is first provided on the surface of the substrate material, and a photoresist layer is provided on the surface of the masking layer. An opening having a pattern such as an I-shape is provided in the photoresist layer. Thereafter, the processing is performed substantially as described above.

【0021】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。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。
Hereinafter, more specific experimental results will be described. An aluminum film was formed on a wafer-shaped substrate material made of a single crystal of lithium niobate having a thickness of 1 mm, which had been cut on the X-plane, by resistance heating and vacuum evaporation. A photoresist layer was provided on the surface of the aluminum film, an opening was formed in the photoresist layer by exposure, the aluminum film was etched, and the photoresist layer was removed. In this state, a large number of linear waveguide patterns are formed on the surface of the substrate material by the aluminum film.

【0022】こうして得た被処理材を用い、図1に模式
的に示す装置を用いてプロトン交換を行った。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150mm、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8
bにはコンデンサー9が取り付けられ、突起8cの開口
は、シリコン栓で密封されている。
Using the material to be treated thus obtained, proton exchange was carried out using an apparatus schematically shown in FIG. A round bottom glass container 10 was used as a reaction container. In this example, the dimensions of the glass container 10 are 150 mm in diameter and 130 mm in height.
Cylindrical shape with a bottom. A glass lid 8 was placed over the glass container 10 to seal the inside of the container 10. The lid 8 is provided with cylindrical projections 8a, 8b, 8c. Protrusion 8
A capacitor 9 is attached to b, and the opening of the projection 8c is sealed with a silicon stopper.

【0023】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。
A shaft 7 made of a corrosion-resistant material such as Teflon is inserted into the container 10 through the opening of the projection 8a.
The upper end of the shaft 7 is connected to the rotation shaft of the motor 6. The space between the shaft 7 and the opening of the projection 8a is sealed by a sealing member made of Teflon or the like.

【0024】なお、被処理材を振とうする場合には、突
起8aの開口を、シャフト7が振とうできるようにし、
モーター6に代えて振とう機構を配置した。以下は、図
1に示す、被処理材を回転する場合について、詳細に説
明する。
When the material to be processed is shaken, the opening of the projection 8a is made so that the shaft 7 can be shaken.
A shaking mechanism was arranged in place of the motor 6. Hereinafter, the case of rotating the material to be processed shown in FIG. 1 will be described in detail.

【0025】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。
An oil 14 is contained in a container 13, and a throw-in heater 15 a of a heating device 15 is charged into the oil 14. The lower part of the container 10 is immersed in the oil 14.

【0026】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。
図2(a)はこの受け皿20を示す平面図であり、図2
(b)は受け皿20の正面図である。
A frame 24 is attached to a lower end of the shaft 7, and a tray 20 is attached to a lower end of the frame 24.
FIG. 2A is a plan view showing the receiving tray 20, and FIG.
(B) is a front view of the tray 20.

【0027】受け皿20の平面的輪郭は略円形であり、
円形の底面20aを囲むように、円弧状の側壁20bが
設けられている。本例では、4箇所に切り欠き22が形
成されており、切り欠き22は底面20aよりも深くな
っている。底面20aに所定個数の円形貫通孔23が設
けられている。本例では、底面20aの寸法を、例えば
直径100mmとし、円形貫通孔23の直径を4mmとし、
底面20aに被処理材21を載せた。ただし、図2
(a)においては、被処理材21を図示省略した。
The flat outline of the tray 20 is substantially circular.
An arc-shaped side wall 20b is provided so as to surround the circular bottom surface 20a. In this example, four notches 22 are formed, and the notches 22 are deeper than the bottom surface 20a. A predetermined number of circular through holes 23 are provided in the bottom surface 20a. In this example, the size of the bottom surface 20a is, for example, 100 mm in diameter, and the diameter of the circular through hole 23 is 4 mm,
The workpiece 21 was placed on the bottom surface 20a. However, FIG.
In (a), the workpiece 21 is not shown.

【0028】図3の断面図に示すように、シャフト7の
下端には、枠24の平板状の基部24aが固定され、基
部24aの両端に、平板状の腕部24bがそれぞれ設け
られている。相対向する一対の腕部24bに、受け皿2
0が挟まれ、ボルト等によって固定されている。
As shown in the sectional view of FIG. 3, a flat base 24a of the frame 24 is fixed to the lower end of the shaft 7, and flat arms 24b are provided at both ends of the base 24a. . A pair of saucer 2 is provided on a pair of opposite arm portions 24b.
0 is sandwiched and fixed by bolts or the like.

【0029】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℃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。
In performing the proton exchange, in this embodiment, 750 g of benzoic acid is charged into the container 10, the temperature of the oil 14 is raised to 195 ° C., and the benzoic acid is completely melted. The tray 20 and the frame 24 are left rotating for about 2 hours in the melt 18 to make the temperature of the melt 18 uniform. During this time, the entire container 10 is kept warm and the condenser 9
Inside, cooling water is circulated as indicated by arrow B so that benzoic acid is constantly refluxed. With such an apparatus, there is almost no decrease in the amount of liquid due to evaporation of benzoic acid, and the proton exchange step can be performed at normal pressure for a long time.

【0030】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。
The workpiece 21 from which the photoresist layer has been removed as described above is ultrasonically cleaned with acetone, isopropyl alcohol and pure water. Raise the shaft 7,
The tray 20 is positioned inside the lid 8. Container 1
A container made of Teflon is sandwiched between the cover
Separate the inner space between 0 and the lid 8. The lid 8 is lifted, and the workpiece 21 is placed on the tray 20. At this time, since the container 10 is covered with a partition plate made of Teflon, the vapor of benzoic acid remains sealed. Then, the lid 8 is closed, the Teflon partition plate is pulled out, and the tray 20 is exposed to the vapor of benzoic acid.

【0031】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℃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方向に回転させることにより、受け皿2
0内の被処理材21を、本発明に従って回転させた。こ
の回転速度は、図4に示すように種々変更した。ただ
し、図4における横軸は対数目盛りによって表した。
Then, the shaft 7 is slowly lowered, and the tray 20 is immersed in the melt 18. Then 1
Proton exchange was performed at 95 ° C. for 20 minutes. At this time, by rotating the shaft 7 in the direction of arrow A,
The workpiece 21 within 0 was rotated according to the invention. This rotation speed was variously changed as shown in FIG. However, the horizontal axis in FIG. 4 is represented by a logarithmic scale.

【0032】プロトン交換が終了した後、シャフト7を
上昇させ、受け皿20を溶融液18から取り出し、空間
19に位置させる。このとき、受け皿20に残った溶融
液は、円形貫通孔23から流れ落ちる。
After the proton exchange is completed, the shaft 7 is raised, and the tray 20 is taken out of the melt 18 and positioned in the space 19. At this time, the melt remaining in the tray 20 flows down from the circular through hole 23.

【0033】そして、シャフト7を矢印Aのように回転
させ、被処理材21の表面に付着した溶融液を、遠心力
によって側壁20bの方へと飛散させ、除去した。
Then, the shaft 7 was rotated as shown by the arrow A, and the melt adhered to the surface of the workpiece 21 was scattered toward the side wall 20b by centrifugal force and removed.

【0034】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。
Then, the wafer is taken out of the container 10 using a Teflon partition plate according to a procedure completely opposite to that described above. The wafer is ultrasonically cleaned with ethanol, acetone, isopropyl alcohol, and pure water. Next, the aluminum film is removed by a normal etching technique.

【0035】次いで、H+ の単結晶内での拡散を促進
し、低損失の安定な光導波路を得るため、このウエハー
をアニールした。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、基板がガラスに触れないようにし、ガラ
ス製の蓋をする。このシャーレを電気炉内に入れ、室温
から340℃まで10℃/分で昇温し、340℃で7時
間保持した。次いで自然放冷して100℃以下とし、ウ
エハーを取り出した。
Next, the wafer was annealed to promote H + diffusion in the single crystal and obtain a stable optical waveguide with low loss. Specifically, a jig made of platinum wire is placed at the center of a glass petri dish, a wafer is placed on the jig, the substrate is prevented from touching the glass, and a glass lid is placed. This petri dish was placed in an electric furnace, heated from room temperature to 340 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and kept at 340 ° C. for 7 hours. Then, the wafer was naturally cooled to 100 ° C. or lower, and the wafer was taken out.

【0036】340℃で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、340℃で温度を保持した間の温度変
動は±0.5 ℃となるように制御した。
While the temperature was maintained at 340 ° C., it was confirmed with a thermocouple attached to each place in the electric furnace that the temperature distribution in the electric furnace was uniform within the space containing the petri dish. Further, the temperature was controlled so that the temperature fluctuation during the temperature holding at 340 ° C. was ± 0.5 ° C.

【0037】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、光学研磨する。次いで、端面を光学研磨した光導波
路基板を通常の光学系にセットし、挿入損失を評価し
た。この結果を図4に示す。
The 3-inch wafer after annealing is cut,
A chip-shaped optical waveguide substrate was cut out. On this surface,
A linear optical waveguide is formed. Next, the end face of the optical waveguide is optically polished by high-speed lapping and mechanochemical polishing. Next, the optical waveguide substrate whose end face was optically polished was set in a normal optical system, and the insertion loss was evaluated. The result is shown in FIG.

【0038】図4から解るように、本発明に従って被処
理材21を回転させながらプロトン交換することで、光
導波路の挿入損失のバラツキが小さくなり、かつ挿入損
失が小さくなった。特に、被処理材21の回転速度を1
0〜200rpm 、更には20〜100rpm とすると、最
も効果が大きくなった。
As can be seen from FIG. 4, by performing the proton exchange while rotating the material to be treated 21 according to the present invention, the variation in the insertion loss of the optical waveguide is reduced, and the insertion loss is also reduced. In particular, the rotation speed of the processing target material 21 is set to 1
The effect was greatest at 0 to 200 rpm, and further at 20 to 100 rpm.

【0039】また、図5に、本発明に従って被処理材2
1を振とうさせながらプロトン交換を行った場合の、振
とう速度と光導波路の挿入損失との関係を示す。ただ
し、図5において、「○」印は、振とう幅20mmで往復
振とうさせた場合を示す。「×」印は、8の字形に振と
うさせた場合であり、振とう幅は20mm×25mmであ
る。
FIG. 5 shows the material 2 to be treated according to the present invention.
1 shows the relationship between the shaking speed and the insertion loss of the optical waveguide when proton exchange is performed while shaking No. 1. However, in FIG. 5, a mark “○” indicates a case where the reciprocating shaking was performed with a shaking width of 20 mm. The mark “x” indicates a case where the figure was shaken in the shape of a figure 8, and the shake width was 20 mm × 25 mm.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上述べたように、本発明に従ってプロ
トン交換法で光導波路基板を製造すれば、光導波路の挿
入損失のバラツキが小さくなり、挿入損失が小さくな
り、品質の一定した光導波路基板を安定して製造でき
る。
As described above, when the optical waveguide substrate is manufactured by the proton exchange method according to the present invention, the variation in the insertion loss of the optical waveguide is reduced, the insertion loss is reduced, and the optical waveguide substrate having a constant quality is obtained. Can be manufactured stably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】プロトン交換用の装置を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an apparatus for proton exchange.

【図2】(a) は受け皿20を示す平面図であり、(b) は受
け皿20を示す正面図である。
2 (a) is a plan view showing the tray 20, and FIG. 2 (b) is a front view showing the tray 20.

【図3】受け皿20内の被処理材21を安息香酸の蒸気に曝
している状態を概略的に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a material to be treated 21 in a receiving tray 20 is exposed to benzoic acid vapor.

【図4】ウエハー状の被処理材21の回転速度と、光導
波路の挿入損失との関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a rotation speed of a wafer-like processing target material 21 and an insertion loss of an optical waveguide.

【図5】被処理材21を振とうさせながらプロトン交換
を行った場合の、振とう速度と光導波路の挿入損失との
関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the shaking speed and the insertion loss of the optical waveguide when proton exchange is performed while shaking the material to be processed 21;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18 安息香酸の溶融液 20 受け皿 21 被処理材 A シャフト7の回転方向 18 Melt of benzoic acid 20 Receiving tray 21 Material to be treated A Rotation direction of shaft 7

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/12-6/14 JICST file (JOIS)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電気光学結晶からなる基板材料を含む被
処理材を、加熱された液状の安息香酸に接触させた状態
で、この被処理材を安息香酸に対して相対的に10−2
00rpmの速度で回転または振とうさせ、プロトン交
換プロセスによって前記基板材料に光導波路を形成す
る、光導波路基板の製造方法。
In a state in which a material to be treated including a substrate material made of an electro-optic crystal is brought into contact with heated benzoic acid in a liquid state, the material to be treated is relatively heated to 10-2 with respect to benzoic acid.
A method for manufacturing an optical waveguide substrate, wherein the optical waveguide is rotated or shaken at a speed of 00 rpm to form an optical waveguide on the substrate material by a proton exchange process.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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