JP4851122B2 - 光学素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
光変調周波数の広帯域化を実現するためには、変調信号であるマイクロ波と光波との速度整合を図ることが重要であり、これまでに、様々な方法が考案されている。具体例を挙げれば、バッファ層の厚膜化、電極の高アスペクト化やリッジ構造などがこれにあたる。
山根他、「サンドブラスト法によるLN基板加工」,住友大阪セメント テクニカルレポート2003年版, pp49-54 (2003)
本発明は、電気光学効果を有する材料で形成された厚さ20μm以下の薄板である第1基板と、該第1基板に形成された光導波路と、該第1基板に接合される第2基板とを有する光学素子において、該第1基板と該第2基板とには、互いに接合される側の各表面に接合層が形成され、各接合層の密度分布は、基板の表面に近い領域では疎となると共に、基板の表面から離れるに従い密となるよう構成され、該第1基板の接合層と、該第2基板の接合層とを接合することで、該第1基板と該第2基板とが接合されていることを特徴とする。
接合層2は、第1基板の表面近傍の領域ではポーラス状の膜体となっているため、接合層の密度分布が疎となり、基板表面から離れるに従い緻密な膜体が形成され、接合層の密度分布が密となっている。
図3のような成膜装置は、連続して変化する膜体を形成することができ、本発明の光学素子に係る接合層を形成するのに好適であり、膜体の密度も極めて容易に変化させることが可能である。
(実施例)
第1基板として、厚み500μmのZカット型LN基板を用い、図3に示す構造を有する成膜装置(昭和真空社製)を利用して、厚さ1μmの接合層を形成した。蒸着材料としてはSiO2を用い、電子ビーム(10KV)により真空蒸着法により まず、0.5μm厚の薄膜を形成後、リング状のプラズマ発生器に最終的に250Wとなるマイクロ波を徐々に増加させながら入力するイオンプレーティング法を併用して0.5μm厚の薄膜を連続成膜した。
第1基板の接合層と第2基板の接合層とを、直接接合法により接合して、実施例の試験体を得た。
ここで、直接接合は、まず、それぞれの基板を界面活性剤、有機溶剤を用い、超音波を付与して洗浄した後、電子工業用グレートのアンモニア水と過酸化水素水の混合薬液中にて5min浸漬し、表面を活性化処理した。次に、超純水を用いてリンスを行った後、乾燥窒素にて表面をブローし、互いの結晶方位をそろえ、薄板に加工する基板と補強基板(第1基板と第2基板)を適切な荷重下で張り合わせることにより行った。
また、より強固な接着力を得るために電気炉中で350℃、1時間の熱処理を行った。
第1基板と第2基板とを、低融点ガラス(Diemat社製DM2700)を使用して接合した以外は、実施例と同様の材料を使用した。
各光変調器の温度安定性を評価するため、温度を0〜70℃まで変化させ、光変調器のバイアス点の変動を計測した。25℃における初期バイアスを基準として、各温度でのバイアス点変動量(Δバイアス。単位V)計測結果を、表1に示す。
また、比較例の接着層のガラス転移温度は215℃であり、これ以上の熱履歴を与えることが出来ないが、本実施例の構成においては215℃以上の熱処理工程を適用できることは言うまでもない。
2,3,20 接合層
4 第2基板
10 真空装置
11 受け皿
12 蒸着源
13 気化した蒸着源
14 プラズマ発生器
Claims (5)
- 電気光学効果を有する材料で形成された厚さ20μm以下の薄板である第1基板と、該第1基板に形成された光導波路と、該第1基板に接合される第2基板とを有する光学素子において、
該第1基板と該第2基板とには、互いに接合される側の各表面に接合層が形成され、
各接合層の密度分布は、基板の表面に近い領域では疎となると共に、基板の表面から離れるに従い密となるよう構成され、
該第1基板の接合層と、該第2基板の接合層とを接合することで、該第1基板と該第2基板とが接合されていることを特徴とする光学素子。 - 請求項1に記載の光学素子において、該接合層の材料は、SiO2,MgO及びAl2O3の少なくとも1つを含むことを特徴とする光学素子。
- 請求項1又は2に記載の光学素子において、該接合層は厚さが0.5μm以上であることを特徴とする光学素子。
- 請求項1に記載の光学素子の製造方法において、第1基板及び第2基板の各表面に密度分布が疎から密となる領域を形成し、その後両者の密となる面を直接接合することにより、第1基板と第2基板とを接合することを特徴とする光学素子の製造方法。
- 請求項4に記載の光学素子の製造方法において、該接合層は、真空蒸着法により各基板表面に密度分布が疎となる領域を形成し、その後イオンプレーティング法を併用することにより密となる領域を連続的に形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
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