JPH01116502A - Optical waveguide element and its manufacture - Google Patents

Optical waveguide element and its manufacture

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JPH01116502A
JPH01116502A JP62274100A JP27410087A JPH01116502A JP H01116502 A JPH01116502 A JP H01116502A JP 62274100 A JP62274100 A JP 62274100A JP 27410087 A JP27410087 A JP 27410087A JP H01116502 A JPH01116502 A JP H01116502A
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optical material
refractive index
optical
optical waveguide
adjusting agent
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JP62274100A
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Japanese (ja)
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Akihisa Suzuki
鈴木 昭央
Makoto Suzuki
誠 鈴木
Yutaka Hattori
豊 服部
Kazuyuki Miyaki
和行 宮木
Yukimasa Yoshida
幸正 吉田
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To generate no crack nor roundness in the end face of an optical waveguide element and to decrease a loss of light by burying the end part of a first optical material into a second optical material, and also, forming a curved surface-like projecting part, in the optical waveguide element in which the periphery of a first linear optical material has been covered with the second optical material whose refractive index is lower than that of the first optical material. CONSTITUTION:In an optical waveguide element 5 consisting of the first linear optical material and the second optical material 7 whose refractive index is lower than that of the first optical material 6, an end part 8 of the second optical material 7 forms a plane, and an end part 9 of said first optical material 6 of the same side as the end part 8 of the second optical material 7 is buried into the second optical material 7, and also, forms a curved surface-like projecting part. In such a way, a crack and roundness are not generated in an edge part of an optical waveguide consisting of the first optical material for forming an optical waveguide element, therefore, a light beam which has been introduced does not cause scattering and refraction.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば光集積回路等に利用する光導波素子及
びその光導波素子の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical waveguide element used, for example, in an optical integrated circuit, and a method for manufacturing the optical waveguide element.

[従来の技術] 従来、光導波素子は、例えば第9図に示すように光学材
料1であるニオブ酸リチウムn; Nb03)の結晶内
にli  をHでイオン交換(プロトン交換)した光の
通路である光導波路2を製造したものや、光学材料1の
ニオブ酸リチウム(Li Nb 03 )に、その光学
材料の屈折率を増加させる酸化チタン(Ti 02 )
を拡散して光導波路2を製造したもの等が知られている
。上記プロトン交換による光導波素子の製造方法及び光
導波素子は、NIKKEN  ELECT−RONIC
31986,7,14のP、90第3行目〜第10行目
に開示されている。
[Prior Art] Conventionally, an optical waveguide device has a light path in which Li is ion-exchanged (proton-exchanged) with H in a crystal of lithium niobate (Nb03), which is an optical material 1, as shown in FIG. 9, for example. The optical waveguide 2 is manufactured by adding titanium oxide (Ti 02 ) to the lithium niobate (Li Nb 03 ) of the optical material 1, which increases the refractive index of the optical material.
It is known that the optical waveguide 2 is manufactured by diffusing the light. The method for manufacturing an optical waveguide element using proton exchange and the optical waveguide element are manufactured by NIKKEN ELECT-RONIC.
31986, 7, 14, P, 90, lines 3 to 10.

また、例えば第9図に示す上記製造した光導波素子の光
学材料3に、更に、この光学材料の屈折率を減少させる
酸化マグネシウム(Mac)を拡散して、その結果、第
10図に示すような上記光学材料中に周囲より屈折率の
高い光導波路4を製造する方法が知られている。
Further, for example, magnesium oxide (Mac) which reduces the refractive index of this optical material is further diffused into the optical material 3 of the optical waveguide device manufactured above as shown in FIG. 9, and as a result, as shown in FIG. A method of manufacturing an optical waveguide 4 having a higher refractive index than its surroundings in the above-mentioned optical material is known.

[発明が解決しようとする問題点] 上記技術により製造された光導波素子に、例えばレーザ
光を導入するには、光導波素子の端面にガラスファイバ
ーを接着させたり、あるいは光学的レンズを介して光を
導入する。このため、光導波素子の端面が、鏡面でなけ
ればならない。特に光導波素子の端面で縁の部分に欠け
や丸みがあると光の散乱や屈折が起こりガラスファイバ
ーと光導波素子との間に光の損失が生ずるという問題点
がある。また、光導波素子の端面に欠けや丸みを生じさ
せない加工は、非常に困難である。
[Problems to be Solved by the Invention] In order to introduce, for example, laser light into the optical waveguide device manufactured by the above technique, it is necessary to bond a glass fiber to the end face of the optical waveguide device or to introduce it through an optical lens. Introduce light. Therefore, the end face of the optical waveguide element must be a mirror surface. Particularly, if there is a chip or roundness at the edge of the end face of the optical waveguide element, there is a problem in that light scattering or refraction occurs, resulting in light loss between the glass fiber and the optical waveguide element. Furthermore, it is extremely difficult to process the end face of an optical waveguide element without causing chipping or rounding.

[問題点を解決するための手段] これらの問題点を解決するためになされた本願第1発明
の光導波素子の構成は、第1図に例示するごとく、線状
の第1の光学材料6と、その周囲に存在して上記第1の
光学材料6より低屈折率の第2の光学材料7とからなる
光導波素子5において、上記第2の光学材れ7の端部8
が平面を形成し、上記第2の光学材料7の端部8と同一
側の上記第1の光学材料6の端部9が第2の光学材料7
内に埋没するとともに曲面状凸部を形成していることを
特徴とする光導波素子5である。
[Means for Solving the Problems] In order to solve these problems, the configuration of the optical waveguide element of the first invention of the present application is as illustrated in FIG. and a second optical material 7 existing around the second optical material 7 and having a lower refractive index than the first optical material 6, the end portion 8 of the second optical material 7
forms a plane, and the end 9 of the first optical material 6 on the same side as the end 8 of the second optical material 7 forms a second optical material 7.
The optical waveguide element 5 is characterized in that it is buried inside and forms a curved convex portion.

一方、第2発明の光導波素子の製造方法の構成は、 光が入出力する平面状の端面と光の進行方向に平行な側
面とを備える光学材料の該側面に上記光学材料中に拡散
してその光学材料の屈折率を増加させる第、1の屈折率
調整剤を光の進行方向に帯状に付着し拡散し、次に上記
光学材料中に拡散してその光学材料の屈折率を減少させ
る第2の屈折率調整剤を上記第1の屈折率調整剤の上記
付着部分に重ねて付着し、拡散することにより上記光学
材料中に周囲より屈折率の高い光導波路を設ける光導波
素子の製造方法において、 上記第1の屈折率調整剤及び第2の屈折率調整剤の付着
部分の先端部が上記端面まで達せず、かつ該先端部が湾
曲状に膨出し、更に該先端部の中央から膨出縁部に近づ
くに従って付着量が減少されることを特徴とする光導波
素子の製造方法である。
On the other hand, the configuration of the method for manufacturing an optical waveguide element of the second invention is such that light is diffused into the optical material on the side surface of the optical material, which has a planar end surface through which light is input/output, and a side surface parallel to the direction in which the light travels. A first refractive index adjusting agent that increases the refractive index of the optical material is attached and diffused in a band shape in the direction of light propagation, and then diffused into the optical material to decrease the refractive index of the optical material. Manufacture of an optical waveguide element in which an optical waveguide having a higher refractive index than the surroundings is provided in the optical material by depositing a second refractive index adjusting agent over the adhering portion of the first refractive index adjusting agent and diffusing it. In the method, the tips of the parts to which the first refractive index adjusting agent and the second refractive index adjusting agent are attached do not reach the end surface, and the tips bulge out in a curved shape, and the tips further extend from the center of the tips. This is a method of manufacturing an optical waveguide element, characterized in that the amount of adhesion decreases as it approaches the bulge edge.

[作用] 本第1発明の光導波素子5に例えば、ガラスファイバー
からのレーザ光を導入するとき、まず、本第1発明の光
導波素子5の第2の光学材料7の端面にガラスファイバ
ーを接着する。それによりガラスファイバーからのレー
ザ光は、第2の光学材料7の端面8より入射し、第2の
光学材料7中を伝播する。前記第2の光学材料7中を伝
播したレーザ光は、第1の光学材料6の端部9で曲面状
の凸部9に達して、屈折率の高い方の第1の光学材料6
の曲面状の凸部によって周囲に光を散乱させられること
もなく収束されて第1の光学材料6中に導びかれる。こ
れにより、レーザ光は、第2の光学材料7より第1の光
学材料6中へ伝播する。
[Function] When introducing a laser beam from, for example, a glass fiber into the optical waveguide element 5 of the first invention, first, the glass fiber is attached to the end face of the second optical material 7 of the optical waveguide element 5 of the first invention. Glue. Thereby, the laser beam from the glass fiber enters from the end surface 8 of the second optical material 7 and propagates through the second optical material 7. The laser beam propagated through the second optical material 7 reaches the curved convex portion 9 at the end 9 of the first optical material 6, and passes through the first optical material 6 having a higher refractive index.
Due to the curved convex portion of the light, the light is not scattered around, but is converged and guided into the first optical material 6. Thereby, the laser beam propagates from the second optical material 7 into the first optical material 6.

一方、第2発明の光導波素子の製造方法は、次のようで
ある。上記光学材料の側面に、第1の屈折率調整剤を光
の進行方向に帯状に付着する。特に、帯状に付着した部
分の先端部が、上記光学材料の端面までは達せず、その
付着した部分の先端部が湾曲に膨出し、更に先端部の中
央から膨出縁部に近づくに従って付着量が、減少するよ
うに付着する。尚、第1の屈折率調整剤は、光学材料中
に拡散して、その光学材料の屈折率を屈折率調整剤の濃
度に応じて増加させるものである。上記第1の屈折率調
整剤を上記光学材料に付着した後、前記光学材料を熱、
拡散する。その結果、上記第1の屈折率調整剤は、上記
光学材料中に拡散されて濃度に応じて光学的に屈折率の
高い部分を形成する。特に、光の進行方向に拡散された
第1屈折率調整剤の先端部分は、例えば、第6図の■と
■′とからなる曲線で示される屈折率分布を示す。
On the other hand, the method for manufacturing an optical waveguide element according to the second invention is as follows. A first refractive index adjusting agent is attached to the side surface of the optical material in the form of a band in the direction in which light travels. In particular, the tip of the band-shaped attached portion does not reach the end surface of the optical material, the tip of the attached portion bulges out in a curved manner, and the amount of adhesion increases as the tip approaches the bulged edge from the center of the tip. However, it adheres to decrease. Note that the first refractive index adjusting agent diffuses into the optical material and increases the refractive index of the optical material in accordance with the concentration of the refractive index adjusting agent. After attaching the first refractive index adjusting agent to the optical material, the optical material is heated.
Spread. As a result, the first refractive index adjusting agent is diffused into the optical material and forms a portion with an optically high refractive index depending on the concentration. In particular, the tip portion of the first refractive index adjusting agent that is diffused in the direction of propagation of light exhibits a refractive index distribution, for example, as shown by the curve formed by ■ and ■' in FIG.

次に、上記光学材料の上記第1の屈折率調整剤を付着し
た位置に、上記第1の屈折“率調整剤を付着した割合で
、第2の屈折率調整剤を付着する。
Next, a second refractive index adjusting agent is attached to the position of the optical material where the first refractive index adjusting agent is attached in the same proportion as the first refractive index adjusting agent.

尚、第2の屈折率調整剤は、光学材料中に拡散してその
光学材料の屈折率をこの調整剤の濃度に応じて減少させ
るものでおる。上記光学材料に第2の屈折率調整剤を付
着した俊、熱拡散を行う。それにより、先に光学材料中
に拡散した第1の屈折率調整剤とともに、上記光学材料
の側面に付着した第2の屈折率調整剤が光学材料中に拡
散される。
Note that the second refractive index adjusting agent diffuses into the optical material and reduces the refractive index of the optical material in accordance with the concentration of the adjusting agent. After the second refractive index adjusting agent is attached to the optical material, thermal diffusion is performed. Thereby, the second refractive index adjusting agent attached to the side surface of the optical material is diffused into the optical material along with the first refractive index adjusting agent that has been previously diffused into the optical material.

その結果、光学材料中で第1の屈折率調整剤と、第2の
屈折率調整剤とが混合した部分は、第2の屈折率調整剤
が、第1の屈折率調整剤による屈折率を下げるように作
用する。特に、拡散された第1の屈折率調整剤と第2の
屈折率調整剤とからなる先端部分は、第6図の■と■′
とからなる曲線で示される屈折率分布を示す。最終的に
、光学材料中に第5図に示すような中心部分が屈折率の
高い、また、一方の先端部分の屈折率の分布が凸面を形
成する光導波路が、光学材料中に形成される。
As a result, in the portion where the first refractive index adjusting agent and the second refractive index adjusting agent are mixed in the optical material, the second refractive index adjusting agent has a refractive index that is lower than that of the first refractive index adjusting agent. It acts to lower it. In particular, the tip portions consisting of the diffused first refractive index adjusting agent and second refractive index adjusting agent are
The refractive index distribution shown by the curve consisting of is shown. Finally, an optical waveguide is formed in the optical material, as shown in FIG. 5, where the center portion has a high refractive index and the refractive index distribution at one tip portion forms a convex surface. .

この結果、光導波素子5の端面8を績面に加工するとき
に生じやすい縁の部分の丸みや欠けの悪影響を受けない
。尚、光学材料中の屈折率の高い部分の位置は、光学材
料の側面に付着する位置、各屈折率調整剤の量、及び拡
散の温度、時間によって調整できる。
As a result, the end face 8 of the optical waveguide element 5 is not adversely affected by rounding or chipping of the edge portion, which tends to occur when processing the end face 8 into a rough surface. The position of the high refractive index portion in the optical material can be adjusted by the position attached to the side surface of the optical material, the amount of each refractive index adjusting agent, and the temperature and time of diffusion.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。第1図は、本発明による光導波素子の一実施例の端部
近傍の部分斜視図である。本実施例の光導波素子5は、
光学的屈折率の高い線状の第1の光学材料6(例えば、
酸化チタン(Ti 02)、酸化亜鉛(Zn O)及び
酸化ニッケル(NiO)等の内から選ばれた1つ又は複
数を含む光学材料)と、その周囲に前記第1の光学材料
6より低い屈折率の第2の光学材料7(例えば、ニオブ
酸リチウム(Li Nb 03 )及びタンタル酸リチ
ウム(Li ’ra 03 )等の内から選ばれた1つ
〉を設けたものである。また、その形状は、上記第2の
光学材料7の端部8が平面をなし、上記第2の光学材料
7の端部8と同一側の第1の光学材料6の端部9が第2
の光学材料7内に埋没するとともに曲面状6蔀を形成し
ている。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings. FIG. 1 is a partial perspective view of the vicinity of an end of an embodiment of an optical waveguide element according to the present invention. The optical waveguide element 5 of this example is:
A linear first optical material 6 having a high optical refractive index (for example,
an optical material containing one or more selected from titanium oxide (TiO2), zinc oxide (ZnO), nickel oxide (NiO), etc., and a lower refractive index than the first optical material 6 around it. A second optical material 7 (for example, one selected from lithium niobate (Li Nb 03 ), lithium tantalate (Li 'ra 03 ), etc.) of The end 8 of the second optical material 7 is flat, and the end 9 of the first optical material 6 on the same side as the end 8 of the second optical material 7 is flat.
It is buried in the optical material 7 and forms a curved hexagon.

以上のような構成の本実施例の光導波素子の製造方法は
、光学材料であるニオブ酸リチウム(Li Nb 03
 )の表面にフォトリソグラフィによりチタン(Ti 
>をバターニングして熱拡散処理を行った後、同様にし
て酸化マグネシウム(MgO)をパターニングして熱拡
散処理を行うものである。
The method for manufacturing the optical waveguide device of this embodiment having the above-described structure uses lithium niobate (Li Nb 03
) on the surface of titanium (Ti) by photolithography.
> is patterned and subjected to thermal diffusion treatment, and then magnesium oxide (MgO) is similarly patterned and thermal diffusion treatment is performed.

以下第2図、第3図(A)、第3図(B)に基づいて詳
細にその処理過程を述べる。
The processing process will be described in detail below based on FIGS. 2, 3(A), and 3(B).

第2図は光学材料のフォトリソグラフィ処理を示す。ま
ず、光学材料7のニオブ酸リチウム(Li Nb 03
 )の表面10に感光性のフォトレジスト11を薄膜付
着する(第2図〈a))。次に第1の屈折率調整剤であ
るチタン(Ti)を光学材料7のニオブ酸リチウム(L
i Nb 03 )上に薄膜付着する範囲、例えば、第
2図(b)に示すフォトレジスト11を薄膜付着した表
面11上で第3図(A)に示す図形EDBGFを除いた
範囲にマスク12をする。前記マスクを通して露光する
(第2図(b))と、フォトレジスト11の感光した部
分だけが反応を起こして、現像液に溶けるようになる。
FIG. 2 shows photolithographic processing of optical materials. First, optical material 7, lithium niobate (Li Nb 03
) A thin film of photosensitive photoresist 11 is deposited on the surface 10 (FIG. 2(a)). Next, titanium (Ti), which is the first refractive index adjusting agent, is added to lithium niobate (L), which is the optical material 7.
i Nb 03 ), for example, a mask 12 is placed on the surface 11 on which the thin film of photoresist 11 shown in FIG. 2(b) is attached except for the pattern EDBGF shown in FIG. 3(A). do. When exposed through the mask (FIG. 2(b)), only the exposed portions of the photoresist 11 react and become soluble in the developer.

この露光した材料を現像液で処理するとフォトレジスト
11が残った部分と、フォトレジスト11が溶けて光学
材料7が現われた部分13ができる。(第2図(C))
その光学材料7が現われた部分13は、第3図(A>に
示す図形EDBGFに相当する。前記光学材料7が現わ
れた部分13に、第1の屈折率調整剤14であるチタン
(Ti >をスパッタリングする〈第2図(d))、尚
、第1の屈折率調整剤を光学材料上に薄膜付着する方法
は、真空蒸着法でもよい。第3図(B)は、屈折率調整
剤をスパッタリンした光学材料の部分破断面斜視図であ
る。上記チタン(T1)をスパッタリングした分布量は
、第4図に示す通りである。第3図(B)に示すように
、本願実施例は、四辺形EDGF部分のチタン(Ti 
>の厚さが700Aである。また、半内部分DBG0部
分のチタン(Ti )の厚さは、半円の中心Oを中心に
、点Oでチタン(Ti >の厚さが700物線状に減少
している。半円部分DBGOの半径OB力方向薄膜付着
された分布量(厚ざ)は、例えば、第8図(A)〜(E
)に示した分布量の図のようであってもよい。このよう
な分布量の薄膜付着を行うには、第7図(A)に示すよ
うな、スリットを利用して屈折率調整剤を薄膜付着する
When this exposed material is treated with a developer, a portion where the photoresist 11 remains and a portion 13 where the photoresist 11 is melted and the optical material 7 appears are formed. (Figure 2 (C))
The portion 13 where the optical material 7 appears corresponds to the figure EDBGF shown in FIG. 3 (A>. Titanium (Ti> (Fig. 2(d)). The method for depositing a thin film of the first refractive index adjusting agent on the optical material may be a vacuum evaporation method. Fig. 4 is a partially broken perspective view of an optical material sputtered with titanium (T1).The distribution amount of the sputtered titanium (T1) is as shown in Fig. 4. is the titanium (Ti) of the quadrilateral EDGF part.
> thickness is 700A. In addition, the thickness of titanium (Ti) in the semi-inner portion DBG0 part is such that the thickness of titanium (Ti) decreases in a 700 line shape at point O, centering on the center O of the semicircle. The distribution amount (thickness) of the DBGO radius OB force direction thin film deposited is shown in Figures 8 (A) to (E), for example.
) may be similar to the diagram of the distribution amount shown in . In order to deposit a thin film with such a distributed amount, the refractive index adjusting agent is deposited in a thin film using a slit as shown in FIG. 7(A).

このスリットは、半円の中心Oから円弧DBG方向に直
径が等しいスリ゛ットの穴の数を調整して目的の屈折率
調整剤の分布量を得るものである。また、第7図(B)
に示すようなスリットを利用してもよい。このスリット
は、半円の中心Oから円弧DBG方向にスリットの1つ
の穴の面積と、スリットの数とを調整して目的の屈折率
調整剤の分布量を得るものである。その後、フォトレジ
スト11をアセトンで溶かし超音波洗浄を行うことによ
り光学材料ニオブ酸リチウム(Li Nb 03 )の
表面10にチタン(Ti )をスパッタリングした素材
が得られる(第2図(e))。
This slit is used to obtain the desired distribution amount of the refractive index adjusting agent by adjusting the number of holes of the slit having the same diameter in the direction of the circular arc DBG from the center O of the semicircle. Also, Figure 7 (B)
A slit as shown in can also be used. This slit is designed to obtain a desired distribution amount of the refractive index adjusting agent by adjusting the area of one hole of the slit and the number of slits in the direction of the circular arc DBG from the center O of the semicircle. Thereafter, the photoresist 11 is dissolved in acetone and subjected to ultrasonic cleaning to obtain a material in which titanium (Ti) is sputtered on the surface 10 of the optical material lithium niobate (Li Nb 03 ) (FIG. 2(e)).

次に、チタン(Ti >をスパッタリングした素材を、
温度1ooo’cで8時間熱拡散を行う、これにより、
チタン(Ti )は、光学材料ニオブ酸リチウム(Li
 Nb 03 )中に拡散する。
Next, the material sputtered with titanium (Ti) was
Heat diffusion is carried out for 8 hours at a temperature of 1 ooo'c, thereby:
Titanium (Ti) is an optical material lithium niobate (Li
Nb 03 ).

次に、上述したチタン(Ti >を光学材料7の表面1
0にフォトリソグラフィによりパターニングして、熱拡
散処理を行ったと同様に、上記チタン(Ti )を拡散
した光学材料6の同じ表面10に酸化マグネシウムをフ
ォトリソグラフィによりパターニングして熱拡散処理を
行う。即ち、第2図(f)に示すように上記チタン(T
i >をパターニングした光学材料16の表面17にフ
ォトレジスト11を薄膜付着する。次に、第1の屈折率
調整剤のチタン(Ti )を薄膜付着した範囲と同じ範
囲のフォトレジストを露光するマスク12を、フォトレ
ジストを薄膜付着した面にあてる(第2図(g))。上
記マスク12を通して露光した後、現像液で処理する。
Next, the above-mentioned titanium (Ti>) is added to the surface 1 of the optical material 7.
In the same way as 0 is patterned by photolithography and thermal diffusion treatment is performed, magnesium oxide is patterned by photolithography on the same surface 10 of the optical material 6 in which titanium (Ti) is diffused, and thermal diffusion treatment is performed. That is, as shown in FIG. 2(f), the titanium (T
A thin film of photoresist 11 is deposited on the surface 17 of the optical material 16 patterned with i>. Next, a mask 12 that exposes the photoresist in the same area as the area where the first refractive index adjusting agent, titanium (Ti), has been deposited in a thin film is applied to the surface on which the thin film of photoresist has been deposited (FIG. 2 (g)). . After exposure through the mask 12, it is processed with a developer.

これによりフォトレジスト11が残った部分とフォトレ
ジスト11が溶けて光学材料16が現れた部分18がで
きる(第2図(h))。その光学材料16が現れた部分
18は、第3図(A>に示す図形EDBGFに相当する
As a result, a portion where the photoresist 11 remains and a portion 18 where the photoresist 11 is melted and the optical material 16 is exposed are formed (FIG. 2(h)). The portion 18 where the optical material 16 appears corresponds to the figure EDBGF shown in FIG. 3 (A>).

前記光学材料16が現れた部分18に第2の屈折率調整
剤15である酸化マグネシウム(Ma O)をスパッタ
リングする(第2(i))。前記スパッタリングによっ
て、上記光学材料18及びフォトレジスト11上にマグ
ネシウム(Mg)及び酸化マグネシウム(Mc+O)が
、飛散する。尚、第2の屈折率調整剤を光学材料に薄膜
付着する方法は、真空蒸着法でもよい。第3図(B)に
示す上記酸化マグネシウム(M(l O)のスパッタリ
ングによるマグネシウム(M(] )の9分布は、第4
図に示す濃度分布になるようにされている。本願実施例
は、四辺形EDGF部分のマグネシウム(Mq)の厚さ
が、250Aである。また、手内部分DBGO部分のマ
グネシウム(Mg)の厚さは、半円の中心Oを中心に、
点Oでマグネシウム(Mg)の厚さが25OAで半径方
向に厚さが外方に向けて放物線状に減少している。半円
部分DBG0の半径方向の塗布された分布量及び、その
分布量を薄膜付着する方法は、前述したチタン(Ti 
>を薄膜付着する場合と同様である。その後フォトレジ
スト16をアセトンで溶かして、超音波洗浄を行うこと
により、光学材料ニオブ酸リチウム(L! Nb 03
 )の表面17にマグネシウム(Mg)をスパッタリン
グした素材が得られる(第2図 (j))  。
Magnesium oxide (Ma 2 O), which is the second refractive index adjusting agent 15, is sputtered onto the portion 18 where the optical material 16 appears (second (i)). Magnesium (Mg) and magnesium oxide (Mc+O) are scattered onto the optical material 18 and photoresist 11 by the sputtering. Incidentally, the method for depositing a thin film of the second refractive index adjusting agent on the optical material may be a vacuum evaporation method. The 9 distribution of magnesium (M(]) by sputtering of the magnesium oxide (M(lO)) shown in FIG. 3(B) is
The concentration distribution is as shown in the figure. In the embodiment of the present application, the thickness of magnesium (Mq) in the quadrilateral EDGF portion is 250A. In addition, the thickness of magnesium (Mg) in the DBGO part of the hand is centered around the center O of the semicircle.
At point O, the thickness of magnesium (Mg) is 25 OA, and the thickness decreases parabolically in the radial direction. The applied distribution amount in the radial direction of the semicircular portion DBG0 and the method of applying the thin film on the distribution amount are as follows.
> is similar to the case where a thin film is attached. Thereafter, the photoresist 16 is dissolved in acetone and subjected to ultrasonic cleaning to produce optical material lithium niobate (L! Nb 03).
) is obtained by sputtering magnesium (Mg) onto the surface 17 (Fig. 2 (j)).

次に、上記マグネシウム(Mg)をスパッタリングした
素材を温度950’Cで3時間熱拡散を行う。これによ
り、先′に光学材料中に拡散したチタン(−r; >及
び上記スパッタリングしたマグネシウム(Mg)及び酸
化マグネシウム(Mob)が光学材料中に拡散する。そ
の結果、光学材料の基板表面からチタン(Ti )は深
さ7〜8μm拡散し、マグネシウム、(Ma )は深さ
1μmに拡散する。このようにして製造された光学材料
16中の光学的屈折率の分布は、第3図(A>に示す八
−〇−C−A’の断面でみると、第5図に示すように等
屈折率線n1〜n によって示される(但し、nl <
n2 <r13 <r14 <r15 <n  ) a
第6図に示すように第1の屈折率調整剤であるチタン(
Ti )による屈折率分布は、■−■′よりな多曲線で
あられされ、第2の屈折率調整剤であφマグネシウム(
Mg )による屈折率分布は■よりなる曲線であられさ
れる。第1の屈折率調整剤のチタン(Ti )と第2の
屈折率調整剤のマグネシウム(M(1)とが拡散された
ことにより、上記両凸線を合成して、上記両図折率調整
剤チタン(Ti )とマグネシウム(MO)とによる屈
折率分布は■−■′になる。この結果本願実施例は、光
学材料の基板表面よりある深さの位置に屈折率の高い部
分である光導波路が形成され、その端部が球面状の屈折
率分布を示すものである。
Next, the magnesium (Mg) sputtered material is subjected to thermal diffusion at a temperature of 950'C for 3 hours. As a result, the titanium (-r; > that was previously diffused into the optical material) and the sputtered magnesium (Mg) and magnesium oxide (Mob) are diffused into the optical material. As a result, titanium is removed from the substrate surface of the optical material. (Ti) diffuses to a depth of 7 to 8 μm, and magnesium (Ma) diffuses to a depth of 1 μm. The distribution of the optical refractive index in the optical material 16 produced in this way is shown in FIG. > is shown by equirefractive index lines n1 to n as shown in FIG. 5 (however, nl <
n2 <r13 <r14 <r15 <n) a
As shown in FIG. 6, titanium (
The refractive index distribution due to the second refractive index adjusting agent φmagnesium (
The refractive index distribution due to Mg ) is expressed by a curve made up of ■. As titanium (Ti) as the first refractive index adjusting agent and magnesium (M(1) as the second refractive index adjusting agent) are diffused, the above-mentioned double convex lines are combined, and the refractive index of both figures is adjusted. The refractive index distribution due to the titanium (Ti) and magnesium (MO) agents becomes A wave path is formed, and the end portion thereof exhibits a spherical refractive index distribution.

以上説明したように、光学材料中に所定の第1の屈折率
調整剤及び第2の屈折率調整剤を拡散させることにより
、第5図に示すように光学材料中に屈折率の高い光導波
路が設けられ、その先端部は、曲面状の凸部を形成して
いる。この結果、光導波路の先端が光学材料中にあるた
め、欠けたり、丸みを帯びることはない。また、光導波
路の先端が曲面状の凸部を形成していることから、光学
材料に導入された光は、光学材料中を伝播して光導波路
の先端に達したとき、散乱することなく収束されて光学
材料中の光導波路に導かれるという効果がある。
As explained above, by diffusing the predetermined first refractive index adjusting agent and second refractive index adjusting agent into the optical material, an optical waveguide having a high refractive index is formed in the optical material as shown in FIG. is provided, and its tip portion forms a curved convex portion. As a result, since the tip of the optical waveguide is in the optical material, it will not be chipped or rounded. In addition, since the tip of the optical waveguide forms a curved convex portion, the light introduced into the optical material is converged without being scattered when it propagates through the optical material and reaches the tip of the optical waveguide. This has the effect of being guided into an optical waveguide in an optical material.

尚、第3図(A)に示すように半円DBGO部分の第1
及び第2の屈折率調整剤のスパッタリングによる分15
母は、DGの中心点Oより半径方向に2乗分布及び指数
関数分布にしてもよい。すなわち、光学材料中で光導波
路端部が屈折率的に凸となりレンズ効果をもつようなチ
タン(−r; >及びマグネシウム(Mg)の分布であ
ればよい。
In addition, as shown in FIG. 3(A), the first part of the semicircular DBGO part
and 15 minutes by sputtering of the second refractive index modifier.
The mother may have a square distribution or an exponential distribution in the radial direction from the center point O of the DG. That is, the distribution of titanium (-r; > and magnesium (Mg) may be such that the end of the optical waveguide is convex in terms of refractive index and has a lens effect in the optical material.

[発明の効果コ 以上詳述したように第1発明の光導波素子は、線状の第
1の光学材料の周囲に、その線状の第1の光学材料より
低屈折率の第2の光学材料が存在し、第2の光学材料中
に埋没している第1の光学材料の端部が曲面上の凸部を
形成している。これにより、本発明の光導波素子を形成
する第1の光学材料からなる光導波路の端部で特に縁部
に欠け、丸みを生じることが全くない。本発明の光導波
素子に光を導入するとき、光の通過する光導波路の端に
欠け、丸みがないことから光の散乱、屈折を全く生じな
いという効果がある。
[Effects of the Invention] As detailed above, the optical waveguide element of the first invention includes a second optical material having a lower refractive index than the linear first optical material around the linear first optical material. The end of the first optical material that is embedded in the second optical material forms a convex portion on the curved surface. As a result, there is no possibility that the optical waveguide made of the first optical material forming the optical waveguide element of the present invention will be chipped or rounded, especially at the edges. When light is introduced into the optical waveguide element of the present invention, the end of the optical waveguide through which the light passes is not chipped or rounded, so there is an effect that no scattering or refraction of light occurs.

次に、第2の発明の光導波素子の製造方法によれば、所
定形状に塗布した上記第1の屈折率調整剤が拡散され更
に第2の屈折率調整剤が上記第1の屈折率調整剤が付着
された同じ範囲に付着されて、熱拡散させられている。
Next, according to the method for manufacturing an optical waveguide element of the second invention, the first refractive index adjusting agent applied in a predetermined shape is diffused, and the second refractive index adjusting agent is further applied to the first refractive index adjusting agent. The agent is applied to the same area and thermally diffused.

このことにより、上記光学材料中に第1の屈折率調整剤
と第2の屈折率調整剤とが混合した部分と、第1の屈折
率調整剤とからなる部分が形成され、第1の屈折率調整
剤と第2の屈折率調整剤が混合した部分は、第1の屈折
率調整剤の屈折率が第2の屈折率調整剤によって下げら
れる。またその付着形状は所定の形状、厚さ分布となっ
ているため、光学材料中に先端部の屈折率が曲面状の凸
部を形成した屈折率の高い光導波路が設けられる。この
光導波路を備えた光導波素子に光を導入したとき、光導
波素子の光学材料中を伝播し、光導波路端に達した光は
、収光されて光導波路に導かれる。
As a result, a portion in which the first refractive index adjusting agent and the second refractive index adjusting agent are mixed and a portion consisting of the first refractive index adjusting agent are formed in the optical material, and a portion consisting of the first refractive index adjusting agent is formed. In the portion where the index adjusting agent and the second refractive index adjusting agent are mixed, the refractive index of the first refractive index adjusting agent is lowered by the second refractive index adjusting agent. Further, since the attached shape has a predetermined shape and thickness distribution, an optical waveguide with a high refractive index having a convex portion having a curved refractive index at the tip is provided in the optical material. When light is introduced into an optical waveguide element equipped with this optical waveguide, the light propagates through the optical material of the optical waveguide element and reaches the end of the optical waveguide, where it is converged and guided to the optical waveguide.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明による光導波素子の一実施例の端部近
傍の部分斜視図、第2図は、実施例のフオトリソググラ
フィ工程の説明図、第3図(A>は、同実施例の光学材
料の端部斜視図、第3図(B)は、同実施例の屈折率調
整剤をスパッタリングした光学材料の端部斜視図、第4
図は、同実施例の光学材料に付着した各屈折率調整剤の
濃度を示す特性図、第5図及び第6図は、同実施例の光
導波素子の基板表面からの屈折率の分布図、第7図(A
)、(B)は、同実施例の屈折率調整剤を付着するスリ
ットの例示図、第8図は、同実施例の屈折率調整剤の付
着量の例示図、第9図及び7・・・第2の光学材料 8
・・・第2の光学材料の端部9・・・第1の光学材料の
端部 14・・・第1の屈折率調整剤 15・・・第2の屈折率調整剤
FIG. 1 is a partial perspective view of the vicinity of the end of an embodiment of an optical waveguide device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the photolithography process of the embodiment, and FIG. FIG. 3(B) is a perspective view of the end of the optical material of the example, and FIG.
The figure is a characteristic diagram showing the concentration of each refractive index adjusting agent attached to the optical material of the same example. Figures 5 and 6 are distribution diagrams of the refractive index from the substrate surface of the optical waveguide element of the same example. , Fig. 7 (A
), (B) are illustrations of slits to which the refractive index adjusting agent of the same example is attached, FIG. 8 is an illustration of the amount of deposited refractive index adjusting agent of the same example, FIGS. 9 and 7...・Second optical material 8
...End portion 9 of second optical material...End portion 14 of first optical material...First refractive index adjusting agent 15...Second refractive index adjusting agent

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 線状の第1の光学材料と、その周囲に存在して上記
第1の光学材料より低屈折率の第2の光学材料とからな
る光導波素子において、 上記第2の光学材料の端部が平面を形成し、上記第2の
光学材料の端部と同一側の上記第1の光学材料の端部が
第2の光学材料内に埋没するとともに曲面状凸部を形成
していることを特徴とする光導波素子。 2 光が入出力する平面状の端面と光の進行方向に平行
な側面とを備える光学材料の該側面に、上記光学材料中
に拡散してその光学材料の屈折率を増加させる第1の屈
折率調整剤を光の進行方向に帯状に付着し拡散し、次に
上記光学材料中に拡散してその光学材料の屈折率を減少
させる第2の屈折率調整剤を上記第1の屈折率調整剤の
上記付着部分に重ねて付着し、拡散することにより上記
光学材料中に周囲より屈折率の高い光導波路を設ける光
導波素子製造方法において、 上記第1の屈折率調整剤及び第2の屈折率調整剤の付着
部分の先端部が上記端面まで達せず、かつ該先端部が湾
曲状に膨出し、更に該先端部の中央から膨出縁部に近づ
くに従って付着量が減少されることを特徴とする光導波
素子の製造方法。
[Scope of Claims] 1. An optical waveguide element comprising a linear first optical material and a second optical material surrounding it and having a lower refractive index than the first optical material, The end of the optical material forms a plane, and the end of the first optical material on the same side as the end of the second optical material is buried in the second optical material and forms a curved convex part. An optical waveguide element characterized in that: 2. A first refractor that diffuses into the optical material and increases the refractive index of the optical material, on the side surface of an optical material that has a planar end surface through which light enters and outputs and a side surface that is parallel to the direction in which the light travels. A second refractive index adjusting agent is applied to the first refractive index adjusting agent, which is attached and diffused in a band shape in the direction of light propagation, and then diffused into the optical material to reduce the refractive index of the optical material. In the method for manufacturing an optical waveguide element, the first refractive index adjusting agent and the second refractive index agent are superimposed on the attached portion of the agent and diffused to form an optical waveguide having a higher refractive index than the surroundings in the optical material. The tip of the rate adjusting agent-attached portion does not reach the end surface, the tip bulges out in a curved shape, and the amount of adhesion decreases as the tip approaches the bulge edge from the center of the tip. A method for manufacturing an optical waveguide element.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57198410A (en) * 1981-06-01 1982-12-06 Nippon Sheet Glass Co Ltd Optical plane circuit equipped with optical coupler
JPS58136007A (en) * 1982-02-08 1983-08-12 Nippon Sheet Glass Co Ltd Optical circuit and its manufacture

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