JPH03260604A - 光導波路及びその製造方法とこの導波路を用いた光偏向装置、光集積ヘッド並びに光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、導波型光学素子用の光導波路及びその製造方
法とこの導波路を用いた光偏向装置、光集積ヘッド及び
光情報記録再生装置等の応用装置に関する。

［従来の技術］ 従来、光導波路を用いた電気光学素子、音響光学素子等
が光偏向器及びそれを用いた集積化光ヘッド（光集積ヘ
ッドとも言う）、光変調器、光スィッチ、光スペクトラ
ムアナライザ等に用いられている。

上記光学素子を形成するための基板として、圧電性、光
弾性、電気光学効果に秀れた材料としてニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウムもしくはこれら両者の混晶系、
これらを一般式で表すと一般式　ＬｉＮｂ１−、Ｔａ、
０．　　ただし、０≦ｙ≦１の単結晶基板が広く用いら
れている。

このような単結晶基板を用いて光導波路を作製する代表
的な方法として、チタン（以下Ｔｉと略す）などの金属
元素を前記基板内部に高温で熱拡散し基板より屈折率の
僅かに高い光導波路を作製するＴｌ熱拡散法が知られて
いる。

また、他の方法として前記基板を高温で熱処理し、前記
基板中から酸化リチウム（以下Ｌｉ２Ｏと略す）を外拡
散し、基板表面近傍に基板より僅かに屈折率の高いＬｉ
空乏層から成る光導波層を作成する、所謂Ｌｉ、　Ｏ外
拡散法も知られているまた、その他の方法として、前記
基板を安息香酸（Ｃ，ＨＳＣＯＯＨ）やピロリン酸（Ｈ
，Ｐ２Ｏ，）などの弱酸及びその弱酸のリチウム塩の混
合物中で、低温熱処理することにより前記基板表面近傍
のリチウムイオン（以下Ｌｉ＋と略す）の一部を弱酸中
のプロトン（以下Ｈ＋と略す）と置換し、基板と大きな
屈折率差を有する光導波層を作成するプロトン交換法が
知られている。

更に、例えば特開昭６０−１５６０１５号公報に記載さ
れているように、前記基板にＴｉ等の熱拡散法を行った
後、プロトン交換を行う方法も提案されている。

更に、例えば特開昭６０−１５６０３９号公報に記載さ
れているように、光偏向器等機能性素子を作成する部分
以外の部分に、プロトン交換を行う方法、或いは特開昭
６１−７０５３３号公報に記載されれているように、光
偏向器電極により発生させられた表面弾性波と光導波路
内を伝搬する導波光が相互作用する部分のプロトン交換
光導波層の厚みを他のプロトン交換光導波層の厚みより
薄くし、効率よく光偏向が行われるように工夫した光導
波路も知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来技術ではそれぞれ以下に述べるような
問題があった。

まず、最も一般的な方法であるＴｉ熱拡散方によって作
成された光導波路は、光学損傷を受は易く入力パワーに
制限が有り、非常に小さなパワーしか光導波路内へ導入
できない。例えば、ＬｉＮｂ０．基板にＴ１等の熱拡散
を行ったものでは、そのしきい値はＩＯＷ／ｃｄ程度が
限界である。

ここで光学損傷とは、「光導波路へ入力する光強度を増
大していったとき、この光導波路内を伝搬した後、外部
へ取り出される光の強度がこの光導波路の屈折率の変化
（揺らぎ）によって生じる散乱のため、前記入力光強度
に比例して増大しなくなる現象」を言う。

これに対し、Ｌｉ、　Ｏ外拡散法によって作製された光
導波路は、Ｔｉ熱拡散法によって作成された光導波路に
比べ、光学損傷のしきい値が高いが、光導波層の屈折率
変化がきわめて小さいため、この光導波層の厚さを数１
０μｍときわめて厚くする必要があり、例えば、前記基
板表面付近に局在する表面弾性波や電場と導波光を効率
よく相互作用させることが困難である。

一方、プロトン交換法で作製された光導波路の光学損傷
のしきい値は、前記二法により作製された光導波路に比
べ高く、特にＴｉ拡散法によって作製された光導波路の
光学損傷のしきい値の１００倍以上のしき値を持つ。し
かしその反面、上記プロトン交換処理のため、ＬｉＮｂ
０．結晶固有の圧電効果や電気光学効果や音響光学効果
が大きく低下し、例えば、光スィッチや光偏向器に用い
る場合、スイッチング効率や光偏向効率が小さいという
問題点がある。

これに対し、前記特開昭６０−１５６０１５公報に述べ
られているようなＴｉなどの遷移金属元素を高温熱拡散
した後に、プロトン交換をする方法によって作製された
光導波路は、例えば光偏向器をこの光導波路上に作製し
た場合、その光偏向効率は５０％であり、かつ光学損傷
のしきい値もＴｉ拡散法によって作製された光導波路の
それに対し、１７倍と良好な値を示している。しかし、
Ｔｉのような不純物中心となる遷移金属元素が熱拡散さ
れているため、光学損傷のしきい値をこれ以上改善する
ことは困難である。

更に、特開昭６０−１５６０３９号公報に記載されてい
る方法は、表面弾性波励振用電極が作製されている部分
にプロトン交換処理がなされていないことから、表面弾
性波を効率良く励振できるという特徴を有する半面、表
面弾性波と導波光が相互作用する部分の光弾性定数及び
電気光学定数が小さいため、高い回折効率をあげること
が困難である。

一方、特開昭６１−７０５３３号公報に記載されている
方法では、光機能部における表面弾性波と導波光の電場
との重なりを大きくして回折効率を高める工夫がなされ
ているが、やはり光機能部の光弾性定数及び電気光学定
数が小さいため、小さな入力電力で回折効率をあげるに
は限界があり、また作製プロセスが複雑であるという問
題がある。

したがって、本発明の目的は、上記従来の問題点を解消
することに有り、その第１の目的は光伝搬損失が小さく
、併せて光学損傷のしきい値が高く、かつ表面弾性波な
どによる光偏向及び電気光学効果を用いた光スイッチン
グや光変調を効率良く行うことができる改良された光導
波路を、第２の目的はその製造方法を、第３の目的は上
記光導波路を用いた光偏向装置を、第４の目的は上記光
導波路を用いた光集積ヘッドを、そして第５の目的は上
記光集積ヘッドを用いた光情報記録再生装置を、それぞ
れ提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記本発明の第１の目的は、 （１）、下記の一般式で表せるニオブ酸リチウム、タン
タル酸リチウムもしくはこれら両者の混晶系一般式　Ｌ
ｉＮｂ、　−ｙＴａｙＯ３　　ただし、０≦ｙ≦１から
成る単結晶基板の表層部に、基板内のリチウムイオンＬ
ｉ＋の一部がプロトンＨ＋とイオン交換して形成された
基板より屈折率の高い変性層を光導波層として有して成
るプロトン交換光導波路において、前記基板の屈折率ｎ
ｓと光導波層の屈折率ｎの差をΔｎ（＝ｎ−ｎｓ）とし
、前記光導波層のプロトン交換の深さをｙとしたとき、
前記光導波層の屈折率ｎがそのプロトン交換深さｙ方向
に連続的に漸次減少し、前記基板との界面において実質
的にΔｎ＝０を満足する屈折率分布を有して成るプロト
ン交換光導波路により、 （２）、上記Δｎが次式（１）の誤差関数式ただし、Δ
ｎ。は表面の屈折率変化量。

ａは熱処理前のプロトン交換のＲさ、 ｄは拡散係数、 ｔは拡散時間、 ｙは光導波層のプロトン交換の深さ、 を満たして成る上記（１）記載のプロトン交換光導波路
により、 （３）、上記光導波層におけるプロトン交換深さ方向ｙ
のプロトンＨ＋にょるリチウムイオンＬｉ＋のイオン交
換濃度プロファイルが、誤差関数的に変化し、そのプロ
トン交換深さｙ方向に前記イオン交換濃度が連続的に漸
次減少した濃度分布を有して成る上記（２）記載のプロ
トン交換光導波路により、（４）、上記変成層から成る
光導波層の結晶格子定数４、上記変成層から成る光導波
層の結晶格子定数ｄとの差Δｄ＝ｄ’−ｄが、前記光導
波層におけるプロトン交換深さ方向ｙに誤差関数的に変
化し、プロトン交換深さｙ方向に前記Δｄが連続的に漸
次減少した結晶格子定数分布を有して成る上記（１）記
載のプロトン交換光導波路により、達成される。

また、上記本発明の第２の目的は、 （５）１弱酸と前記弱酸のリチウム塩との混合溶液中で
、下記の一般式で表せるニオブ酸リチウム、タンタル酸
リチウムもしくはこれら両者の混晶系一般式　ＬｉＮｂ
１−、Ｔａ、０．　　ただし、０≦ｙ≦１から成る単結
晶基板を熱処理して、その表層部のリチウムイオンＬｉ
＋の一部をプロトンＨ１でイオン交換して基板より屈折
率の高い変性層を光導波層として形成するプロトン交換
光導波路の製造方法において、前記弱酸として解離度１
０−３以下の有機酸とその酸のリチウム塩との混合溶液
を用いて加熱処理して前記単結晶基板表層部のリチウム
イオンＬｉ＋の一部をプロトンＨ＋でイオン交換し、次
いで前記単結晶基板を大気中あるいは酸素雰囲気中で、
３５０〜４５０℃、１時間以下の条件下で熱処理するこ
とにより、前記イオン交換処理により基板中へ注入され
たプロトンＨ＋を前記基板中へ熱拡散して、前記基板の
屈折率ｎｓと光導波層の屈折率ｎとの差をΔｎ（＝ｎ−
ｎｓ）とし、前記光導波層のプロトン交換の深さをｙと
したとき、前記光導波層の屈折率ｎがそのプロトン交換
深さｙ方向に連続的に漸次減少し、前記基板との界面に
おいて実質的にΔｎ＝ｏを満足する屈折率分布を有する
光導波層を備えたプロトン交換光導波路の製造方法によ
り、達成される。なお、上記弱酸としては解離度１０−
゛以下の有機酸がより好ましい。

さらにまた、上記本発明の第３の目的は、（６）、光学
基板上に光導波路が形成された上記（１）乃至（４）の
何れか記載の光導波路と、前記光導波路の外部から前記
光導波路内へ光を結合する手段と、前記光導波路内を伝
搬する導波光を光軸から左右に偏向させる手段と、前記
光導波路内を伝搬した導波光を前記光導波路から基板外
へ射出させる手段とを有して成る光偏向装置により。

（７）、上記光導波路内へ光を結合する手段と、光導波
路内を伝搬した導波光を前記光導波路から基板外へ射出
させる手段とを、それぞれ上記光導波路表面に形成した
回折格子から成るグレーティングカップラで構成すると
共に、上記導波光を光軸から左右に偏向させる手段を表
面弾性波励振用の電極を備えた素子で構成し、前記電極
を前記光導波路上の前記両グレーティングカップラ間に
設けて成る上記（６）記載の光偏向装置により、達成さ
れる。

また、上記本発明の第４の目的は、 （８）、レーザ光源と、このレーザビームを光学基板上
に設けられた光導波路に導き、かかる導波光を更に光導
波路外部空間に配置される光記録媒体の記録、再生面上
に集光し、前記記録、再生面からの反射光を受光、検出
する手段とを備えた光ヘッドであって、前記光学基板上
に光導波路が形成された上記（１）乃至（４）の何れか
記載の光導波路と、レーザ光の波長変動によるレーザ光
の光導波路への結合効率の低下を防止する第１の回折格
子と、レーザ光を前記光導波路に結合す第１のグレーテ
ィングカップラと、前記光導波路上に設けられた前記導
波光を光軸の左右に偏向させる作用を持つ表面弾性波励
振用の電極と、前記光導波路から導波光を前記光導波路
外部へ射出させる第２のグレーティングカップラと、前
記射出光の射出方向のレーザ波長の変動に伴う変化を防
止する第２の回折格子と、前記射出光を前記導波路外部
の一点へ収束させるレンズ手段とを有して成る光集積ヘ
ッドにより、 （９）、上記光記録媒体からの反射光を受光、検出する
光素子を構成する集光ビームスプリッタとして、不当間
隔曲線形状の回折格子を上記光導波路上の第１のグレー
ティングカップラと導波光を光軸の左右に偏向させる作
用を持つ表面弾性波励振用の電極との間に配設して成る
上記（８）記載の光集積ヘットにより、 （１０）、レーザ光源と、このレーザビームを光学基板
上に設けられた光導波路に導き、かかる導波光を更に光
導波路外部空間に配置される光記録媒体の記録、再生面
上に集光し、前記記録、再生面からの反射光を受光、検
出する手段とを備えた光ヘッドであって、前記光学基板
上に光導波路が形成された請求項１乃至４の何れか記載
の光導波路と、レーザ光の波長変動によるレーザ光の光
導波路への結合効率の低下を防止する第１の回折格子と
、レーザ光を前記光導波路に結合す第１のグレーティン
グカップラと、前記光導波路上に設けられ、前記導波光
を光導波層の外部に射出せしめると共に光軸と平行な方
向に偏向せしめる作用を持つ表面弾性波励振用の電極と
、同じく前記光導波路上の前記第１のグレーティングカ
ップラと表面弾性波励振用の電極との間に設けられたト
ラッキング誤差検出用の平面回折格子と、前記光導波層
が形成されている面とは反対側の基板上の、対向する同
じく前記第１のグレーティングカップラと表面弾性波励
振用の電極との間に設けられた不当間隔曲線形状の回折
格子からなる集光ビームスプリッタと、前記射出光の射
出方向のレーザ波長の変動に伴う変化を防止し、かつこ
の射出光を反射せしめる反射形の第２の回折格子と、こ
の第２の回折格子からの反射光を前記光記録媒体の記録
、再生面上へ収束させるレンズ手段とを備えて成り。

このレンズ手段により収束された反射光を前記光記録媒
体の記録、再生面に照射し、その反射信号光を前記レン
ズ手段を通して第２の回折格子で反射せしめて前記基板
内に入射せしめ、これを前記光導波層側の基板面で全反
射せしめて前記集光ビームスプリッタに入射させ２分割
して集光し、この集光された前記反射信号光を受光素子
にて検出するように成した光集積ヘッドにより、（１，
１）、上記反射形の第２の回折格子と、この第２の回折
格子からの反射光を上記光記録媒体の記録、再生面上へ
収束させるレンズ手段とから成る光学系を、上記光導波
層の形成された基板側本体と光学的に結合しつつ分離独
立せしめてアクチュエータに搭載し、ヘッドの可動部と
して成る上記（１０）記載の光集積ヘッドにより、達成
される。

また、上記本発明の第５の目的は。

（１２）、光記録媒体を回転駆動する回転廓動制御手段
と、前記回転する光記録媒体面と所定間隔をおいて前記
光録媒体の半径方向に走査駆動することにより光情報の
記録、再生を行う光ヘッド及び前記光ヘッドを搭載した
走査駆動するアクチュエータとを備えた光情報記録再生
装置において。

前記アクチュエータに搭載される光ヘッドを請求項８乃
至１１の何れか記載の光集積ヘッドで構成して成る光情
報ｉｉｌ！録再生装置により、達成される。

［作用コ 本発明による光導波路は以下のような作用で、光伝搬損
失が小さく、併せて光学損傷のしきい値が高く、しかも
光機能性定数が大きいので高効率の光機能性素子の構成
を実現可能とする。

以下、結晶基板としてはＬｉＮｂＯ３を代表例として説
明する。

まず第一に、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３結晶基板の表面に、
周知のプロトン交換法１こよって作製された光導波路の
光伝搬損失は、一般に約３ｄＢ／ａｎと大きい。この原
因を第２図にしたがって説明すると、屈折率分布が第２
図（ａ）に示すような階段状分布であるため、光導波層
２と基板１の境界における屈折率の揺らぎや界面の荒れ
により、大きな光散乱を生じるためである。また、この
プロトン交換光導波層２の断面を高倍率のＳＥＭ（走査
形電子顕微鏡）で観察したところ、光導波層表面近傍に
微小な欠陥が観察され、これも光散乱の要因の一つと考
えられる。

そこで、本発明ではこの通常の方法でプロトン交換処理
した光導波層を、前述の特定条件下で熱処理して、第２
図（ｂ）に示すような誤差関数式（１）で表される屈折
率分布とすることにより、光導波層と基板との境界にお
ける屈折率の揺らぎや界面の荒れを消失させ光散乱を抑
止して、光伝搬損失を０．３ｄＢ／ｃｍ程度とＴｉ拡散
光導波路なみに低減させることができた。つまり、本発
明における光導波層の屈折率分布は、光導波層のプロト
ン交換基板側の深さ方向ｙに行くにしたがい、連続的に
漸次減少する屈折率分布を有している点に特徴がある。

また、光導波層のこの屈折率分布と、プロトンのイオン
交換濃度分布もしくは結晶格子定数分布とが高い相関関
係を有していることから、これら両者の分布を共に深さ
方向ｙに行くにしたがい連続的に漸次減少させればよい
ことがわかった。

第二に、本発明の光導波路は、従来のプロトン交換光導
波路に比べ光機能性定数が大きい。例えば従来のプロト
ン交換光導波路の電気光学定数ｒ３３は１〜３　Ｘ　１
１０−１２（／Ｖ）とバルクのＬｉＮｂ０．の３０．８
ｘ　１Ｏ−１２（＋／Ｖ）に比べ一桁以上小さいが、こ
の原因は結晶構造がプロトン交換により、対称性の悪い
Ｒ３ｃから対称性の良いＰ！１３１ｍへと急激に変化し
、光導波層に多くの異なった結晶相が共存するためと考
えられる。

これに対し、本発明の光導波層の場合、結晶層が均一で
あるため電気光学効果の低下は抑止され、２５〜２８　
Ｘ　１０−”　（ｍ／Ｖ）というバルクＬｉＮｂＯ３並
みの値が得られている。

第三に、本発明のプロトン交換光導波路は、光学損傷の
しきい値が高い。この点は従来のプロトン交換光導波路
と同じである。これは、光学損傷のしきい値の向上が、
Ｈ＋の注入によるバンド構造の変化によって生じるため
であり、屈折率分布が従来の第２図（ａ）から本発明の
第２図（ｂ）のように変化しても光学損傷のしきい値は
ほとんど変化ない。実際、本発明光導波路の光学損傷の
しきい値は、波長λ＝　６３３ｎｍの光を入射した場合
、Ｔｉ熱拡散光導波路のＩＯＷ／ａＩ、あるいはＴｉ熱
拡散後にプロトン交換して作成した光導波路の１５０Ｗ
／ｄに比べて６００Ｗ　／　ａＪという高い値を有して
いる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

実施例１゜ 第１図は、本発明に基づいて製造された光導波路上に、
表面弾性波を用いた光偏向器を搭載して集積化した光ヘ
ッドの一構成例を示すものである。

第（図（ａ）は、その平面図であり、第１＠（ｂ）は、
そのｘ−ｘ’断面図である。ここで１は、ニオブ酸リチ
ウム（ＬｘＮｂＯ，）単結晶基板、２はプロトン交検光
導波層、３は半導体レーザ、４はビーム成形用プリズム
、５はレーザ光を光導波層２へ光学的に結合する第１の
直線形状グレーティングカップラ、６はレーザ光の波長
変動による光導波層２へのレーザ光の結合効率の低下を
防止する第１の透過型回折格子、７は導波光、８は導波
光７を光軸から左右へ振るための表面弾性波を発振させ
る電極（ＳＡＷ素子電極）で光偏向器を構成する、９は
導波光７を基板内へ射出させ、かつ光デイスク１３面か
らの反射光を再び導波層２へ結合させる働きを有する第
２の直線形状グレーティングカップラ、１０はレーザ光
の波長変動による導波光の射出方向の変化を抑止するた
めの第２の回折格子、１１はビーム成形用のプリズム、
１２は射出光を光デイスク１３上へ結像させる対物レン
ズ、１３は光ディスク、１４は光ディスクからの反射信
号光をフォトダイオード１５へ導く左右２分割の集光ビ
ームスプリッタ、１５は信号光を検出するフォトダイオ
ードである。

［Ｉ］光導波路の構成： 以下、光導波層２の構成並びにその製造方法について詳
述するが、製造方法についてはプロトン交換法による第
１の製造段階と、この後の熱処理工程を含む第２の製造
段階とに分けて説明する。

（１）プロトン交換法による第１の製造段階：先ず、Ｌ
ｉＮｂ０．単結晶のＸ軸に直交してカットした所謂ｘ　
ｃｕｔのＬｉＮｂ０．ウェーハを準備し、その−面を使
用レーザ光波長λの１／１０程度まで研磨し基板とする
。なお、上記結晶基板の遷移金属不純物濃度はできるか
ぎり小さいことが望ましい。現在市販されている高純度
のＬｉＮｂＯ３基板では、Ｆｅの濃度は０．Ｏ５ｐｐｍ
程度であり、この高純度ＬｉＮｂ０．基板を用いれば光
学損傷のしきい値は、約１桁上がることを確認している
。

この基板１を光学研磨後、トリクロロエチレン、イソプ
ロピルアルコール、エタノール、純水中で超音波洗浄を
行い、次いで窒素ブローして乾燥させた。

次に上記基板に対し下記のようなプロトン交換処理を行
った。イオン交換処理は、石英製の容器内へ入れて行っ
た。プロトン交換源の弱酸としては、安息香酸をはじめ
とするカルボン酸と、ピロリン酸等のリン酸がある。本
実施例においては、解離定数６　Ｘ　１０−’の安息香
酸と安息香酸リチウムとの混合物を用いた。

なお、この混合率Ｍは次式で定義され、本実施例ではＭ
＝１とした。

つまり、石英容器中へ前記基板と共に安息香酸リチウム
を１．９２ｇ、安息香酸を１８１．３５ｇいれて十分混
合し、２３５℃で１５分間熱処理した。熱処理後、石英
容器中から取り出した基板をエタノール及び純水で超音
波洗浄した。このようにして、ＬｉＮｂＯ３基板１の表
面層にプロトン交換法による厚さ３−の光導波路２を形
成した。

かくして得られた光導波路の光学特性を調べるため、ル
チルプリズムで波長λ＝　６３３ｒ＋＋＋＋のＨｅ−Ｎ
ｅレーザ光を光導波路２内のｙ軸方向へ伝搬させたとこ
ろ、光導波路は単一モードであり、導波光の実効屈折率
は２．２４０２であった。また、光伝搬損失を通常の２
プリズム法で調べた結果、３　ｄ　Ｂ　／ｃｒｎであり
、同じ波長のレーザ光による光学損傷のしきい値は約７
５０１Ｎ／ｃｄであった。

また、光導波路に注入されたプロトンの濃度プロファイ
ルを調べるためＳ　Ｉ　Ｍ　Ｓ　（Ｓ　ｅｃｏｎｄａｒ
ｙＩ　ｏｎ　　Ｍａｓｓ　　Ｓ　ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ
ｙ）によって分析を行った結果、深さ３μｍの付近でプ
ロトン濃度がステップ型に変化していることが判った。

したがって、この段階での光導波路は、単一モード光導
波路であるため、周知の逆ＷＫＢ法による屈折率の深さ
方向のプロファイル推定はできないが、一般に注入プロ
トンの濃度プロファイルと屈折率のプロファイルはよい
一致を示すため、この光導波路の屈折率プロファイルは
まだ改善されておらず第２図（ａ）のような階段型であ
ると推定される。

次に、前記プロトン交換処理を施して基板表層部に形成
した光導波路２上に、表面弾性波励振用のくし形電極８
を形威し、光偏向器を作製して光偏向器の評価を行った
。なお、本実施例のｘ　ｃｕｔＬｉＮｂＯ３の２軸方向
（導波光と直交する方向）における表面弾性波伝搬速度
は、　３５００ａ＋／ｓであり、中心周波数ｆ。が３０
０ＭＨｚとなるように、電極８のピッチを２．９μ重と
した。ｆｏ”３００ＭＨｚのときの偏向角は約３０ｍｒ
ａｄである。上記電極長Ｌ＝２．８ｍｍで、対数Ｎは８
である。

得られた光偏向器の電気−音響変換特性を調べるため、
ネットワークアナライザを用いて放射コンダクタンスを
測定し、実効的な電気機械結合係数Ｋを測定し、プロト
ン交換処理を行わないバルク基板上に作製したものと比
較した。測定の結果、実効的なＫの値は、本実施例のプ
ロトン交換光導波路に作製した表面弾性波励振用電極の
場合、比較例のバルク基板上に作製したものの約６０％
であった。

（２）プロトン交換後における熱処理工程を含む第２の
製造段階： 次ぎに上記第１の製造段階でプロトン交換処理した基板
を熱拡散炉へ入れ、大気中、４００℃で４５分間然処理
した後、急冷した。

このようにして製造した光導波路の特性を調べるため、
再び、前記（１）と同様にルチルプリズムで波長λ＝６
３３（ｎｕ）のＨｅ−Ｎｅレーザ光を導波路内へ導き、
ｙ軸方向へ伝搬させた。導波路には２本のＴＥモードが
励振され、ＴＥ。モードの実効屈折率は２．２２１２と
なり、逆ＷＫＢ法によって光導波層の深さｙ方向の屈折
率分布を推定すると第３図のようになり、（１）式で示
される形状のプロファイルとなった。第３図から明らか
なように、屈折率はその表面で高く、光導波層の深さｙ
方向に行くにしたがい連続的に漸次減少し、滑らかな減
衰曲線分布をたどり、基板との界面では実質的に基板の
屈折率に近づいている。

また、２プリズム法により、ＴＥ。モードの光伝搬損失
αを測定した結果、α＝０．３ｄＢ／ａｎというＴｉ拡
散光導波路と同等の値が得られ、熱処理前の前記第１の
製造段階での３　ｄＢ／ａａに比べ飛躍的に改善された
。

なお、この熱処理工程を含む第２の製造段階において、
熱処理時間と温度とを変えて光伝搬損失を更に詳しく測
定したところ５第８図に示すような結果が得られた。

この図から明らかなように、熱処理温度及び時間ともに
、光伝搬損失に及ぼす影響は大きく、とりわけ温度条件
が重要な要因となっている。即ち、光伝搬損失を３　ｄ
Ｂ／ｃｍより小さくするには、如何なる熱処理時間をか
けても３５０℃より低いか、もしくは４５０℃より高く
ては実現不可能である。つまり、３５０℃よりも低いと
、十分な熱処理効果が認められず、また、４５０℃より
も高いと光導波層の分解が起こり、詳しくは注入したプ
ロトンＨ＋の脱離（アウト・デイヒユージョン）が起こ
り、もはやプロトン交換処理の意味をなさず光導波層が
形成されない。したがって、実用的な熱処理温度は、３
５０〜４５０℃、好ましくは３７５〜４００℃であり、
熱処理時間を考慮すると、例えば３７５℃であれば４５
〜９０分、４００℃であれば４０〜６０分程度が特に好
ましく、これらの条件下で光伝搬損失　α≦０．５ｄＢ
／■という優れた特性を達成することができた。

また、前記（１）の第１の製造段階において実施したよ
うに、光偏向器の特性を調べるため、光導波路上に表面
弾性波励振用のくし形電極を作成し、ネットワークアナ
ライザを用いて２方向の表面弾性波の実効的な電気機械
結合係数Ｋを測定したところ、プロトン交換処理を行わ
ないバルク基板上に作製した比較例の約９５％の値であ
り、熱処理前の場合の約６０％に比べ飛躍的に向上した
。

さらにまた、同じ波長のレーザ光によるＴＥ。

モードの光学損傷のしきい値は約６００ｗ／ｄであり、
熱処理前の値７５０１ｉ１／ａｄに比べ若干減少したも
のの良好な特性値が得られた。

さらに、注入プロトンの光導波層の深さｙ方向の濃度分
布が熱処理によりどのように変化するかを調べるためＳ
ＩＭＳで分析したところ、その濃度分布は、（１）式で
表示した誤差関数型となり、第３図の屈折率分布曲線と
よい一致を示した。

また、上記光偏向器の光偏向効率を調べるため、第４図
に示すように、波長λ＝　０．７８μｍの半導体レーザ
光４１をプリズムカップラ４２を用いて前記熱処理によ
り得られたプロトン交換光導波層２内へ導き、ｙ軸方向
へ伝搬させ、Ｚ軸方向へ伝搬する表面弾性波用電極８へ
Ｏ〜ＩＷの電力を投入して光偏向効率を測定した。入射
光４１は、入力用プリズムカップラ４２により導波光４
３へ変換され、前記電極８により励振された表面弾性波
４５より一部回折され、出力用ルチルプリズム４４から
出射する。

この測定により、電力０．５Ｗで８０％の回折効率を得
た。なお、この回折効率は、従来例、例えば特開昭６０
−１５６０３９号公報や特開昭１５６０１５号公報に記
載された光偏向器のそれと優るとも劣らず同等の特性を
有している。

［ＩＩ］光集積ヘッドの作製方法： 次に、第１図の光集積ヘッドの作製方法について第５図
及び第６図を用いて詳述する。

先ず、第５図の製造工程図にしたがって説明する。第５
図（、）に示すように前記ｘｅｕｔ　ＬｉＮｂＯ３基板
１（３インチ−Ｘ２ｍｍ厚）の−面を使用レーザ光波長
λの１／１０程度まで研磨し、その表面付近に第５図（
ｂ）に示すように、前記（１）の（１）第１の製造段階
及び、その後の（２）熱処理工程を含む第２の製造段階
にしたがってプロトン交換光導波層２を作製する。

次に第５図（Ｃ）に示すように光導波層２上にバッファ
層として光学ガラス層５１（コーニング社製、商品名７
０５９）をスパッタリングにより１０ｎｍ成膜した。ス
パッタ条件は、高周波パワー１００Ｗ、アルゴンガス圧
０，３５Ｐａ、スパッタリング速度０．２ｎｍ／ｓｅｃ
である。

さらに第５図（ｄ）に示すようにバッファ層５１上に装
荷層（回折格子形成用）としてＴｉＯ２層５２を反応性
スパッタリングにより１１００ｎ形成した。スパッタリ
ング条件は、ターゲットとしてＴｉＯ２を用い、スパッ
タガスとしてアルゴン（Ａｒ）と酸素（０□）を用いＡ
ｒと０２の流量比０．７、スパッタリングガス圧０．４
２Ｐａ、高周波パワー５００Ｗ、スパッタリング速度０
．１ｎｎ／ｓｅｅである。

次に、第５図（ｅ）に示すように装荷層及びバッファ層
を所定の導波路型光学素子の形状に加工するため、電子
線露光用レジストとしてクロルメチル化ポリスチレン（
商品名ＣＭＳ−ＥＸ：東洋ソーダ製）５３を０．５μ口
の厚さスピンコードした。

さらに、第５図（ｆ）に示すように、上記レジスト５３
を１３０℃で２０分間プリベークしたのち等間隔直線状
の第１、第２の回折格子５，９および不等間隔曲線形状
の回折格子１４の各パタンを電子ビーム５４によって露
光した。

このようにして第５図（ｇ）に示すように、ＥＢ露光後
、現像を行いレジスト製マスク５３を形成した。

次に第５図（ｈ）に示すように、イオンエツチングによ
り、装荷層５２及びバッファ層５１を選択的に微細加工
した。エツチングガスとしてＣＦ４を用い、圧力３．８
Ｐａ、高周波パワ２００１、エツチング時間１５ｍ１ｎ
とした。エツチング後、レジスト５３を除去した。

次に表面弾性波用電極８を、ビームスプリッタ１４とグ
レーティングカップラ９との間に作製するため、第５図
（ｉ）に示すように、ポジ型フォトレジスト５５を塗布
し８０℃で３０分プリベークした。

ついで、第１図の電極８の形成される部分にのみ開口を
持つフォトマスクＣ図省略）を重ねて露光、現像を行い
レジスト５５の選択エツチングを行った。

次に第５図（ｊ）に示すように、電子線蒸着装置により
Ａｎ膜５６を１５Ｏｒ＋ｍ成膜した後、アセトン中へ浸
漬し、レジスト５５を除去し、リフトオフにより上記窓
あけ部分にのみＡｎ膜を残した。

その後再び第５図（ｋ）に示すように、ポジ型フォトレ
ジスト５５を塗布し、８０℃で３０分プリベークを行っ
た後、所定の電極形状をもち、かつ窓あけ部以外の部分
をしゃ光するフォトマスク（図省略）を重ねて露光、現
像を行い、１４０℃で２０分ボストベークを行った。

その後、第５図（Ｑ）に示すように、リン酸系のエツチ
ング液でウェットエツチングを行い、電極パターン５６
を転写した後、レジスト５５を除去した。かくしてＭパ
タン５６から成る電極８を形成した。

次に第１図の６および１ｏの回折格子の作製法を、第６
図を用いて詳述する。

まず、第６図（ａ）に示すように基板として光学ガラス
（コーニング社製、商品名ＢＫ−７ガラス）６１を用い
、その上に第６図（ｂ）に示すように、Ｓｉｎｓ膜６２
を１０μｍ、　５ｉＣＱ、と０２を原料としたＣＶＤ法
もしくは蒸着法もしくはスパッタリング法により作製し
た。

次に第６図（ｃ）に示すように、ＳｊＯ，、膜をホトリ
ソグラフィにより所定の格子形状に加工するため、ポジ
型フォトレジスト５５を１μｍ塗布し、８０℃で３０分
プリベークした後、所定の格子形状を描いたフォトマス
ク（図省略）により露光し、クロルベンゼン中で４０℃
、５分間浸漬処理を行った後、現像してレジスト製の格
子パターン５５を形成した。

第６図（ｄ）に示すように、レジスト製の格子パターン
５５上へＣｒ６３を蒸着し、アセトン中で超音波洗浄を
行ってレジストを除去し、第６図（ｅ）に示すように、
Ｃｒ製マスク６３を作製した。

その後、第６図（ｆ）に示すように、ＣＦ４ガスを用い
たイオンエツチングによりＣｒマスク６３を用いて５ｊ
Ｏ２膜６２を選択的に微細加工した。その後、Ｃｒマス
ク６３をエツチング除去し、５ｉｎ２膜６２の格子パタ
ーンから成る第１図の目的とする回折格子６および１０
を作製した。

このフォトリングラフィ技術は前記装荷層５２もしくは
バッファ層５１又は表面弾性波励振用電極８の作製技術
にも応用できる。

最後に、このようにして作製した光学素子基板１、回折
格子６．１０及び光学ガラスブロック（コーニング社製
、商品名ＢＫ−７）４．１１をそれぞれ所定の形状に切
断、研磨してＢＫ−７とほぼ同じ屈折率を持つ紫外線硬
化型アクリル系の接着剤で貼り合わせ、半導体レーザ３
及びフォトダイオード１５を実装し、第１図の光集積ヘ
ッドを作製した。

次に、第１図の光集積ヘッドの作用について説明する。

波長λ＝　０．７５μ重の半導体レーザ３からの出射光
は、回折格子６により伝搬方向を補正された後、グレー
ティングカップラ５により光導波路２へ光学的に結合さ
れ、表面弾性波を用いた光偏向器８により偏向され、グ
レーティングカップラ９に入射する。入射光は、グレー
ティングカップラの格子間隔に従って基板１内へ回折さ
れる。この回折された光は、その出射方向を回折格子１
０により補正された後、プリズム１１で全反射し、対物
レンズ１２により、光記録媒体１３（この例では、光デ
ィスク）の記録、再生面に集束される。この記録、再生
面から反射された光は、レンズ１２、プリズム１１゜回
折格子１０を通り、グレーティングカップラ９により光
導波路２へ再び結合され、ビームスプリッタである回折
格子１４により左右に２分割され、かつ基板１内へ出射
させられ、さらにこの光はフォトダイオード１５上に収
束され上記光記録媒体１３上の信号を検出する。なお、
この例では、分割フォトダイオードを使用した。

実施例２゜ 第７図は、前記実施例１と同様の光導波層２を有するが
、ヘッド構造が少し異なる他の光集積ヘッドの実施例を
示すものである。基本的には前記実施例１と同様の技術
に基づいて、表面弾性波を用いた光出力結合器を搭載し
て作成した集積化薄膜光ヘットの例である。ここで１は
ニオブ酸リチウム（Ｌｊ、Ｎｂ０３）単結晶基板、２は
プロトン交換光導波層、３は半導体レーザ、７４はコリ
メートレンズ、４はビーム成形用プリズム、５はレーザ
光を光導波Ｎ２へ光学的に結合する入力側の直線形状グ
レーティングカップラ、６はレーザ光の波長変動による
光導波層２へのレーザ光の結合効率の低下を防止する透
過型回折格子、７は導波光、７２はトラッキング誤差信
号用の回折ビーム（３ビームスポツト）を作るための平
面回折格子、８′は導波光７を基板内へ出射させ、かつ
出射光７５を基板表面と垂直な方向へ偏向させ、出射角
度を変化させるための表面弾性波７３を発生させるため
の電極（ＳＡＷ素子電極）、１１はビーム成形用のプリ
ズム、１０′は半導体レーザ光の波長変動による射出光
７５の方向の変化を抑止するための反射形回折格子、■
２は射出光７５を光デイスク１３上へ結像させる対物レ
ンズ、１４′は反射信号光７５′を２分割し、かつフォ
トダイオード１５上へ集光する集光ビームスプリッタで
あり、第１図の構成とは異なり基板１の裏面に設けられ
ている。そして１５は光ディスク１３からの反射信号光
７５′を検出するためのフォトダイオードである。なお
、この第７図に示した構成のヘッドの製造方法は、基本
的には実施例１の第１図に示した構成のヘッドの製造方
法と同様である。

次に、第７図の光集積ヘッドの作用について説明する。

半導体レーザ３からの出射光（波長λ＝０．７８μｍ）
は、回折格子６により伝搬方向を補正された後、グレー
ティングカップラ５により光導波層２へ結合される。次
ぎに平面回折格子７２によりトラッキング誤差信号検出
用の±１次の極めて弱い回折光を生じさせる。これによ
って、光デイスク装置の３スポツト法によるトラッキン
グ誤差の信号検出が可能となる。次ぎにこれらの導波光
は電極８′によって生じせしめられた表面弾性波７３に
より基板内へ射出される。この際、電極８′へ投入する
交流電場の中心周波数を変えることにより、射出光７５
を基板表面と垂直な方向へ偏向せしめて出射角度を変化
させることができる。偏向された射出光７５は、その伝
搬方向を反射形回折格子１０′により補正された後、対
物レンズ１２により光ディスク１３の記録、再生面に集
束される。この集束された面からの反射光（光記録情報
信号）７５′は、レンズ１２、反射形回折格子１０′を
通り、基板１表面で全反射し、その対向面に設けられた
集光ビームスプリッタ１４′で２分割され、５分割フォ
トダイオード１５上に集束され、信号の検出が行われる
。

なお、この実施例２による光集積ヘッドの前記実施例１
と異なる点は、ヘッドの可動部分を大幅に小さくした点
と、入力側の光偏向を電気信号によりできるようにした
点にある。つまり、アクチュエータに搭載するヘッドの
可動部分は、図示のとおり反射形回折格子ｌＯ′と対物
レンズ１２とで構成される光学系のみとなり、ヘッド本
体を構成する残りの大半の部分は固定部を構成する。こ
のアクチュエータに搭載したヘッドの可動部光学系とこ
のヘッド本体を構成する固定部とを分離し、光学的に結
合させるだけでヘッド全体を構成している。したがって
、ヘッドの可動部分は軽量小形となり、また、入力側の
光偏向は、表面弾性波を発生させるための電極８′へ投
入する交流電場の中心周波数を変えることで行うことが
できるためアクセス時間を大幅に短縮させることができ
る。

なお、この第７図のようにヘッドを可動部と固定部とに
分離分割することなく、第１図と同様な一体型のヘッド
構成にしてもよく、この一体型のヘッドをアクチュエー
タに搭載してもよい。

実施例３゜ 第９図は、上記実施例１の第１図の構成による光集積ヘ
ッドを、第１０図は、実施例２の第７図の構成による光
集積ヘッドを、それぞれ従来の光情報記録再生装置に応
用した場合の光情報記録再生装置の概略を示したもので
ある。

第９図の特徴は、アクチュエータ８２上に光集積ヘッド
８０が搭載され、光学系の構成が従来よりも大幅に簡素
化された点である。本装置の動作原理は従来装置と同じ
である。すなわち、光記録媒体１３は、回転制御手段で
コントロールされたモータ８４により回転する。この回
転する光記録媒体１３の半径方向にアクチュエータ８２
に搭載された光集積ヘッド８０が、走査制御手段により
走査線動し、それと同期して光記録媒体１３からの光情
報７５′が光集積ヘッド８０内で電気信号に変換され、
必要な信号処理手段で処理されるものである。

この光情報記録再生装置を用いて、実際に光ディスクを
アクセスしてみたところアクセス時間は、従来装置の半
分以下である３０ｍ５ｅｃ以下にすることができた。

一方、第１０図の特徴は、ヘッド８０の可動部８３を構
成する反射形回折格子７７と対物レンズ１２とから成る
光学系のみがアクチュエータ８２上に搭載されている点
にあり、光集積ヘッドの本体を構成する固定部８１は、
上記可動部８３とは光学的に結合されているが物理的に
は分離分割して固定されている。　したがって、ヘッド
全体の構成は機能により可動部８３と固定部８１とに２
分されるが、アクチュエータ８２上には軽量小形の光学
系のみが搭載されているので、基本的な動作原理は同じ
であるが第９図の構成よりもアクセスには極めて有利で
あり、アクセス時間を２０ｍ５ｅｃ以下にすることがで
きた。

以上、本実施例では、基板がニオブ酸リチウム（ＬｉＮ
ｂ０□）単結晶基板の場合を代表例に説明したが、本発
明においては、その他、ニオブの一部もしくは全部をタ
ンタルＴａで置換した結晶系ＬｉＮｂ□−，Ｔａ　、Ｏ
，系（ただし、０　＜　ｙ≦１）し二ついても同様なプ
ロトン置換処理を行った。その結果。

ＬｉＮｂ０．の場合と同様の結果を得ることができた。

［発明の効果コ 上述のとおり、本発明によれば、光伝搬損失を著しく小
さくすることができると共に、光学損傷に強く、しかも
高効率の光機能素子を容易に作成できる光導波路を実現
可能とした。したがって、この光導波路に光偏向素子を
組込むことにより、高効率の光偏向装置が、またこれを
応用した小形軽量で高速アクセス可能な光集積ヘッドが
、さらにまたこの光集積ヘッドをアクチュエータに搭載
した光情報記録再生装置が、それぞれ実現できるように
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例となる光集積ヘッドの構成
図で、第１図（ａ）はその平面図、第１図（ｂ）はその
ｘ−ｘ′断面図、第２図は、本発明の光導波層の屈折率
分布を従来例と対比して説明する図で、第２図（ａ）は
従来例の、第２図（ｂ）は本発明のそれぞれ屈折率分布
を示す特性曲線図、第３図は、本発明の一実施例となる
光導波層の屈折率分布特性曲線図、第４図は光偏向効率
の測定原理を表す模式図、第５図は、第１図に示された
光集積ヘッドの製造プロセス工程図、第６図は上記ヘッ
ドに搭載する収差補正用回折格子の製造プロセス工程図
、第７図は、本発明の他の実施例となる分離型光集積ヘ
ッドの斜視図、第８図は、プロトン交換処理後の熱処理
条件と光伝搬損失（α）との関係を示した特性曲線図、
第９図は、第１図の光集積ヘッドを、そして第１０図は
第７図の光集積ヘッドを、それぞれ搭載した光情報記録
再生装置の構成を説明する概略説明図である。 図において、 １・・・ＬＩＮｂｏ：＋基板　　　２・・・プロトン交
検光導波路３・・・半導体レーザ　　４・・・ビーム成
形用プリズム５・・・入射結合用箔１のグレーティング
カップラ６・・・収差補正用第１の回折格子 ７・・導波光　　８．８′・・・表面弾性波発振用電極
９・・・出力結合用箔２のグレーティングカップラ１０
・・・収差補正用第２の回折格子 １０’・・・収差補正用反射形回折格子１１・・・ビー
ム成形用プリズム（ガラスブロック）１２・・・対物レ
ンズ　　　１３・・・光情報記録媒体１４．１４゛・・
・集光ビームスプリッタ１５・・・フォトダイオード ４１・・・入射光　　４２・・・入力結合用プリズムカ
ップラ４３・・・導波光　　４４・・・出力結合用プリ
ズムカップラ４５・・・表面弾性波　　　５１・・・光
学ガラス層５２・・・ＴｉＯ□層　　　　　５３・・・
ＥＢ描画用レジスト５４・・・電子ビーム　　　５５・
・・ポジ型フォトレジスト５６・・・ＡＩ膜　　　　　
　６１・・・ＢＫ−７ガラス６３・・・Ｃｒ膜 （３ビーム形成用） ７４・・・コリメートレンズ ７５′・・・光情報（反射信号光） ８１・・・ヘッド固定部 ８３・・・ヘッド可動部 ６２・ＳｉＯ□層 ７２・・・平面回折格子 ７３・・表面弾性波 ７５・・・出射光 ８０・・・光集積ヘッド ８２・・・アクチュエータ ８４・・・モータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記の一般式で表せるニオブ酸リチウム、タンタル
   酸リチウムもしくはこれら両者の混晶系一般式ＬｉＮｂ
   ＿１＿−＿ｙＴａ＿ｙＯ＿３ただし、０≦ｙ≦１から成
   る単結晶基板の表層部に、基板内のリチウムイオンＬｉ
   ＾＋の一部がプロトンＨ＾＋とイオン交換して形成され
   た基板より屈折率の高い変性層を光導波層として有して
   成るプロトン交換光導波路において、前記基板の屈折率
   ｎ＿ｓと光導波層の屈折率ｎの差をΔｎ（＝ｎ−ｎ＿ｓ
   ）とし、前記光導波層の表面からの深さをｙとしたとき
   、前記光導波層の屈折率ｎがその表面から深さｙ方向に
   連続的に漸次減少し、前記基板との界面において実質的
   にΔｎ＝０を満足する屈折率分布を有して成るプロトン
   交換光導波路。 ２、上記Δｎが次式（１）の誤差関数式 Δｎ＝１／２Δｎ．｛ｅｒｆｃ（ｙ−ａ／２√ｄｘｔ）
   −ｅｒｆｃ（ｙ＋ａ／２√ｄｘｔ）｝・・・（１）ただ
   し、Δｎ．は表面の屈折率変化量、 ａは熱処理前のプロトン交換の深さ、 ｄは拡散係数、 ｔは拡散時間、 ｙは光導波層の表面からの深さ、 ▲数式、化学式、表等があります▼、 を満たして成る請求項１記載のプロトン交換光導波路。 ３、上記光導波層における表面から深さ方向ｙのプロト
   ンＨ＾＋によるリチウムイオンＬｉ＾＋のイオン交換濃
   度プロファイルが、誤差関数的に変化し、その表面から
   深さｙ方向に前記イオン交換濃度が連続的に漸次減少し
   た濃度分布を有して成る請求項２記載のプロトン交換光
   導波路。 ４、上記変成層から成る光導波層の結晶格子定数ｄ′と
   上記単結晶基板の結晶格子定数ｄとの差Δｄ＝ｄ′−ｄ
   が、前記光導波層における表面から深さ方向ｙに誤差関
   数的に変化し、表面から深さｙ方向に前記Δｄが連続的
   に漸次減少した結晶格子定数分布を有して成る請求項１
   記載のプロトン交換光導波路。 ５、弱酸と前記弱酸のリチウム塩との混合溶液中で、下
   記の一般式で表せるニオブ酸リチウム、タンタル酸リチ
   ウムもしくはこれら両者の混晶系 一般式ＬｉＮｂ＿１＿−＿ｙＴａ＿ｙＯ＿３ただし、０
   ≦ｙ≦１から成る単結晶基板を熱処理して、その表層部
   のリチウムイオンＬｉ＾＋の一部をプロトンＨ＾＋でイ
   オン交換して基板より屈折率の高い変性層を光導波層と
   して形成するプロトン交換光導波路の製造方法において
   、前記弱酸として解離度１０＾−＾３以下の有機酸とそ
   の酸のリチウム塩との混合溶液を用いて加熱処理して前
   記単結晶基板表層部のリチウムイオンＬｉ＾＋の一部を
   プロトンＨ＾＋でイオン交換し、次いで前記単結晶基板
   を大気中あるいは酸素雰囲気中で、３５０〜４５０℃、
   １時間以下の条件下で熱処理することにより、前記イオ
   ン交換処理により基板中へ注入されたプロトンＨ＾＋を
   前記基板中へ熱拡散して、前記基板の屈折率ｎ＿ｓと光
   導波層の屈折率ｎとの差をΔｎ（＝ｎ−ｎ＿ｓ）とし、
   前記光導波層の表面からの深さをｙとしたとき、前記光
   導波層の屈折率ｎがその表面から深さｙ方向に連続的に
   漸次減少し、前記基板との界面において実質的にΔｎ＝
   ０を満足する屈折率分布を有する光導波層を備えたプロ
   トン交換光導波路の製造方法。 ６、光学基板上に光導波路が形成された請求項１乃至４
   の何れか記載の光導波路と、前記光導波路の外部から前
   記光導波路内へ光を結合する手段と、前記光導波路内を
   伝搬する導波光を光軸から左右に偏向させる手段と、前
   記光導波路内を伝搬した導波光を前記光導波路から基板
   外へ射出させる手段とを有して成る光偏向装置。 ７、上記光導波路内へ光を結合する手段と、光導波路内
   を伝搬した導波光を前記光導波路から基板外へ射出させ
   る手段とを、それぞれ上記光導波路表面に形成した回折
   格子から成るグレーテイングカップラで構成すると共に
   、上記導波光を光軸から左右に偏向させる手段を表面弾
   性波励振用の電極を備えた素子で構成し、前記電極を前
   記光導波路上の前記両グレーティングカップラ間に設け
   て成る請求項６記載の光偏向装置。 ８、レーザ光源と、このレーザビームを光学基板上に設
   けられた光導波路に導き、かかる導波光を更に光導波路
   外部空間に配置される光記録媒体の記録、再生面上に集
   光し、前記記録、再生面からの反射光を受光、検出する
   手段とを備えた光ヘッドであつて、前記光学基板上に光
   導波路が形成された請求項１乃至４の何れか記載の光導
   波路と、レーザ光の波長変動によるレーザ光の光導波路
   への結合効率の低下を防止する第１の回折格子と、レー
   ザ光を前記光導波路に結合す第１のグレーティングカッ
   プラと、前記光導波路上に設けられた前記導波光を光軸
   の左右に偏向させる作用を持つ表面弾性波励振用の電極
   と、前記光導波路から導波光を前記光導波路外部へ射出
   させる第２のグレーティングカップラと、前記射出光の
   射出方向のレーザ波長の変動に伴う変化を防止する第２
   の回折格子と、前記射出光を前記導波路外部の一点へ収
   束させるレンズ手段とを有して成る光集積ヘッド。 ９、上記光記録媒体からの反射光を受光、検出する光素
   子を構成する集光ビームスプリッタとして、不当間隔曲
   線形状の回折格子を上記光導波路上の第１のグレーティ
   ングカップラと導波光を光軸の左右に偏向させる作用を
   持つ表面弾性波励振用の電極との間に配設して成る請求
   項８記載の光集積ヘッド。 １０、レーザ光源と、このレーザビームを光学基板上に
   設けられた光導波路に導き、かかる導波光を更に光導波
   路外部空間に配置される光記録媒体の記録、再生面上に
   集光し、前記記録、再生面からの反射光を受光、検出す
   る手段とを備えた光ヘッドであつて、前記光学基板上に
   光導波路が形成された請求項１乃至４の何れか記載の光
   導波路と、レーザ光の波長変動によるレーザ光の光導波
   路への結合効率の低下を防止する第１の回折格子と、レ
   ーザ光を前記光導波路に結合す第１のグレーティングカ
   ップラと、前記光導波路上に設けられ、前記導波光を光
   導波層の外部に射出せしめると共に光軸と平行な方向に
   偏向せしめる作用を持つ表面弾性波励振用の電極と、同
   じく前記光導波路上の前記第１のグレーティングカップ
   ラと表面弾性波励振用の電極との間に設けられたトラッ
   キング誤差検出用の平面回折格子と、前記光導波層が形
   成されている面とは反対側の基板上の、対向する同じく
   前記第１のグレーティングカップラと表面弾性波励振用
   の電極との間に設けられた不当間隔曲線形状の回折格子
   からなる集光ビームスプリッタと、前記射出光の射出方
   向のレーザ波長の変動に伴う変化を防止し、かつこの射
   出光を反射せしめる反射形の第２の回折格子と、この第
   ２の回折格子からの反射光を前記光記録媒体の記録、再
   生面上へ収束させるレンズ手段とを備えて成り、このレ
   ンズ手段により収束された反射光を前記光記録媒体の記
   録、再生面に照射し、その反射信号光を前記レンズ手段
   を通して第２の回折格子で反射せしめて前記基板内に入
   射せしめ、これを前記光導波層側の基板面で全反射せし
   めて前記集光ビームスプリッタに入射させ２分割して集
   光し、この集光された前記反射信号光を受光素子にて検
   出するように成した光集積ヘッド。 １１、上記反射形の第２の回折格子と、この第２の回折
   格子からの反射光を上記光記録媒体の記録、再生面上へ
   収束させるレンズ手段とから成る光学系を、上記光導波
   層の形成された基板側本体と光学的に結合しつつ分離独
   立せしめてアクチュエータに搭載し、ヘッドの可動部と
   して成る請求項１０記載の光集積ヘッド。 １２、光記録媒体を回転駆動する回転駆動制御手段と、
   前記回転する光記録媒体面と所定間隔をおいて前記光録
   媒体の半径方向に走査駆動することにより光情報の記録
   、再生を行う光ヘッド及び前記光ヘッドを搭載した走査
   駆動するアクチュエータとを備えた光情報記録再生装置
   において、前記アクチュエータに搭載される光ヘッドを
   請求項８乃至１１の何れか記載の光集積ヘッドで構成し
   て成る光情報記録再生装置。