JPH06265329A - Inclination detector for plane board - Google Patents

Inclination detector for plane board

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Publication number
JPH06265329A
JPH06265329A JP5051054A JP5105493A JPH06265329A JP H06265329 A JPH06265329 A JP H06265329A JP 5051054 A JP5051054 A JP 5051054A JP 5105493 A JP5105493 A JP 5105493A JP H06265329 A JPH06265329 A JP H06265329A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
light
mode
substrate
main
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5051054A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Shionoya
孝 塩野谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP5051054A priority Critical patent/JPH06265329A/en
Publication of JPH06265329A publication Critical patent/JPH06265329A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide an inclination detector for a plane board which has a small size, eliminates a complicated aligning and can accurately detect an inclination. CONSTITUTION:A waveguide 4 propagates a light from a light source 1 in a zero order mode and irradiates a plane board with the light. A reflected light is again incident on the waveguide 4, and propagated in one or both of zero order mode and a first order mode. Detecting means 12, 13 detect an inclination of the board corresponding to the mode excited in the waveguide 4 by detecting it from a distribution of the propagated light.

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、半導体ウェハ等の平面
基板の傾斜を検出する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting the inclination of a flat substrate such as a semiconductor wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】平面基板の傾斜を検出する装置は、さま
ざまな産業機器に用いられている。例えば、半導体露光
装置に使用される場合は、ウェハやレチクルの面の傾斜
を高精度に検出する必要がある。露光装置は、この検出
結果を用いて、ウェハやレチクルの面の傾斜を補正し、
ウェハの露光領域内全面が、露光装置の投影レンズの焦
点深度内に正確に収めるようにする。
2. Description of the Related Art A device for detecting the inclination of a flat substrate is used in various industrial equipment. For example, when used in a semiconductor exposure apparatus, it is necessary to detect the inclination of the surface of a wafer or reticle with high accuracy. The exposure apparatus uses the detection result to correct the inclination of the surface of the wafer or reticle,
The entire surface of the exposure area of the wafer is accurately set within the depth of focus of the projection lens of the exposure apparatus.

【0003】従来、露光装置に使用される平面基板の傾
斜検出装置として、平面基板が、露光装置の投影レンズ
の光軸に対して垂直位置にあるかどうかを、非接触で検
出する検出装置が提供されている。これを図2を参照し
て説明する。図2のように、検出装置は、発光ダイオー
ド等の可干渉性の小さい光源21、コンデンサーレンズ
22、ピンホール23、コリメータレンズ24を光軸2
5上に順に配置して、照明光学系を構成している。ま
た、結合レンズ26と4分割された受光素子27を光軸
28上に順に配置して、検出光学系を構成している。光
軸25は、平面基板としてのウェハ20に斜め方向から
入射する入射光の光軸である。また光軸28は、光軸2
5の光が、ウェハ20で反射された反射光の光軸であ
る。
Conventionally, as a tilt detection device for a flat substrate used in an exposure apparatus, there is a non-contact detection device for detecting whether or not the flat substrate is in a vertical position with respect to the optical axis of the projection lens of the exposure apparatus. It is provided. This will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the detection device includes a light source 21, such as a light emitting diode, having a small coherence, a condenser lens 22, a pinhole 23, and a collimator lens 24.
5 are arranged in order to form an illumination optical system. Further, the coupling lens 26 and the four-divided light receiving element 27 are sequentially arranged on the optical axis 28 to form a detection optical system. The optical axis 25 is an optical axis of incident light that is incident on the wafer 20 as a flat substrate in an oblique direction. The optical axis 28 is the optical axis 2
Light 5 is the optical axis of the reflected light reflected by the wafer 20.

【0004】光源21から出射された光は、コンデンサ
ーレンズ22およびピンホール23で集光され、コリメ
ータレンズ24でコリメートされてウェハ20に斜めか
ら照射される。
The light emitted from the light source 21 is condensed by the condenser lens 22 and the pinhole 23, collimated by the collimator lens 24, and obliquely irradiated onto the wafer 20.

【0005】ウェハ20における正反射光の光束は、結
像レンズ26を介して4分割受光素子27上の中心付近
に集光されて、ピンホールの開口の共役像29を結ぶ。
ウェハ20が水平であれば、光束25は4分割受光素子
27上の中心に集光され、ウェハ20が傾斜すると、該
傾斜に伴って光束28も傾き、共役像29の位置が4分
割受光素子27の中心から外れる。この共役像29の外
れた位置からウェハ20の傾き方向を検出する。
The light flux of specularly reflected light on the wafer 20 is condensed near the center of the four-division light receiving element 27 via the imaging lens 26 to form a conjugate image 29 of the pinhole opening.
If the wafer 20 is horizontal, the light beam 25 is focused on the center of the four-division light receiving element 27, and when the wafer 20 is tilted, the light beam 28 is also tilted along with the tilt, and the conjugate image 29 is located at the four-division light receiving element. Off the center of 27. The tilt direction of the wafer 20 is detected from the position where the conjugate image 29 deviates.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記の従来の平面基板
の傾斜検出装置は、図2のように、照明光学系および検
出光学系を構成する光学部品をそれぞれ位置合わせして
調整する必要がある。そのため調整に手間がかかり高価
になるという問題点を有していた。
In the conventional inclination detecting device for a flat substrate described above, it is necessary to align and adjust the optical components constituting the illumination optical system and the detection optical system as shown in FIG. . Therefore, there is a problem that adjustment is time-consuming and expensive.

【0007】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、平面
基板の傾斜を、高精度に検出することができ、かつ、光
学系の調整が少なくてすみ、さらに、小型な、平面基板
の傾斜検出装置を提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention can detect the inclination of the flat substrate with high accuracy, requires less adjustment of the optical system, and is small in size. An object is to provide a detection device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様による平面基板の傾斜検出装置
は、平面基板に光を照射するための照明手段と、前記平
面基板からの反射光を検出するための検出手段と、前記
照明手段から照明された光と前記平面基板からの反射光
とを伝搬するための導波路部とを有し、前記導波路部
は、主幹導波路部と、前記主幹導波路を3本の導波路に
分岐させる分岐部と、前記分岐部に接続された3本の枝
導波路とを有し、前記照明手段は、前記3本の枝導波路
のうち中央の枝導波路に光を入射する位置に配置され、
前記検出手段は、前記3本の枝導波路のうち両脇の枝導
波路を伝搬した光を検出する位置に配置され、前記3本
の枝導波路のうち中央の枝導波路は、シングルモード導
波路であり、前記主幹導波路はダブルモード導波路であ
り、前記中央の枝導波路と前記主幹導波路とは、前記照
明手段から出射された照明光を伝搬して、前記主幹導波
路の端面から前記平面基板に照射させ、また、前記主幹
導波路は、前記平面基板からの反射光を伝搬し、前記分
岐部は、前記主幹導波路を伝搬した光を前記3本の枝導
波路のうち両脇の枝導波路に分配することを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, an apparatus for detecting inclination of a flat substrate according to a first aspect of the present invention includes an illuminating unit for irradiating the flat substrate with light and the flat substrate. And a waveguide section for propagating the light illuminated from the illuminating means and the reflected light from the plane substrate, wherein the waveguide section is a main conductor. The lighting unit includes a waveguide section, a branch section for branching the main waveguide into three waveguides, and three branch waveguides connected to the branch section. It is arranged at the position where the light enters the central branch waveguide of the waveguide,
The detection means is arranged at a position for detecting light propagating in the branch waveguides on both sides of the three branch waveguides, and the central branch waveguide of the three branch waveguides is a single mode. A waveguide, the main waveguide is a double-mode waveguide, the central branch waveguide and the main waveguide propagate the illumination light emitted from the illumination means, the main waveguide The planar substrate is irradiated with the light from the end face, the main waveguide propagates the reflected light from the planar substrate, and the branching unit propagates the light propagating in the main waveguide to the three branch waveguides. It is characterized in that it is distributed to the branch waveguides on both sides.

【0009】前記主幹導波路の端面と平面基板との間
に、光学部品をさらに配置して、主幹導波路の端面から
出射された光を平行光に変換してから、平面基板に照射
する構成をとることもできる。
An optical component is further arranged between the end face of the main waveguide and the flat substrate to convert the light emitted from the end face of the main waveguide into parallel light, and then irradiate the flat substrate. Can also be taken.

【0010】前記主幹導波路を電気光学効果をもつ材料
によって構成して、前記主幹導波路部上に、前記主幹導
波路に電圧を印加するための電極が配置することによ
り、主幹導波路の光学的性質を制御することができる。
The main waveguide is made of a material having an electro-optical effect, and an electrode for applying a voltage to the main waveguide is arranged on the main waveguide portion, whereby the main waveguide optical The physical properties can be controlled.

【0011】また、前記導波路を作製する導波路基板に
半導体基板を用いることにより、前記枝導波路のうち両
脇の枝導波路を伝搬する光を検出する光検出器や、中央
の枝導波路に光を入射する照明手段を、導波路部ととも
に基板上にモノリシックに形成することが可能になる。
Further, by using a semiconductor substrate as a waveguide substrate for producing the waveguide, a photodetector for detecting light propagating in the branch waveguides on both sides of the branch waveguide, and a central waveguide. It becomes possible to form the illuminating means for making the light incident on the waveguide monolithically on the substrate together with the waveguide portion.

【0012】また、前記主幹導波路の端面と前記平面基
板の間には、偏光方向を変換する変換手段が配置され、
前記主幹導波路は、屈折率に異方性を有する材料によっ
て形成され、偏光方向aの直線偏光に対してシングルモ
ード導波路であり、偏光方向b(ただしa≠b)の直線
偏光に対してダブルモード導波路であり、前記照明手段
は偏光方向aの直線偏光を出射し、前記中央の枝導波路
と前記主幹導波路とは、前記照明手段から出射された偏
光方向aの照明光を0次モードで伝搬して、前記主幹導
波路の端面から前記平面基板に照射し、前記変換手段
は、前記主幹導波路の端面から出射された偏光方向aの
直線偏光を円偏光に変換し、前記平面基板により反射さ
れた円偏光の反射光を偏光方向bの直線偏光に変換し、
また、前記主幹導波路は、前記平面基板からの偏向方向
bの反射光を0次モードおよび1次モードの何れか一方
または両方のモードで伝搬する構成をとることも可能で
ある。
Further, a conversion means for converting the polarization direction is arranged between the end face of the main waveguide and the plane substrate,
The main waveguide is formed of a material having anisotropy in refractive index, is a single-mode waveguide for linearly polarized light in the polarization direction a, and is linearly polarized in the polarization direction b (where a ≠ b). The illumination means emits linearly polarized light in the polarization direction a, and the central branch waveguide and the main waveguide are zero-mode illumination light emitted in the polarization direction a. The light propagates in the next mode and irradiates the flat substrate from the end face of the main waveguide, and the conversion means converts linearly polarized light in the polarization direction a emitted from the end face of the main waveguide into circularly polarized light, The circularly polarized light reflected by the flat substrate is converted into linearly polarized light in the polarization direction b,
Further, the main waveguide can also be configured to propagate the reflected light in the deflection direction b from the plane substrate in one or both of the 0th-order mode and the 1st-order mode.

【0013】また、上記目的を達成するために、本発明
の第2の態様によれば、平面基板に光を照射するための
照明手段と、前記平面基板からの反射光を検出するため
の検出手段と、前記平面基板からの反射光を伝搬するた
めの導波路部を有し、前記導波路部は、反射光を伝搬す
る方向に垂直な少なくとも2つの方向について導波路構
造を有し、前記反射光を、前記2つの方向において、そ
れぞれ、0次モードおよび1次モードのうちいずれか一
方または両方のモードで伝搬し、前記検出手段は、前記
平面基板からの反射光のうち、前記導波路部を伝搬した
光を検出する位置に配置され、前記導波路部の前記少な
くとも2つの方向における光の強度分布を検出すること
を特徴とする平面基板の傾斜検出装置が提供される。
Further, in order to achieve the above object, according to the second aspect of the present invention, an illuminating means for irradiating the plane substrate with light and a detection for detecting the reflected light from the plane substrate. Means and a waveguide portion for propagating the reflected light from the plane substrate, wherein the waveguide portion has a waveguide structure in at least two directions perpendicular to the direction of propagating the reflected light, The reflected light propagates in either or both of the 0th-order mode and the 1st-order mode in the two directions, and the detection means includes the waveguide in the reflected light from the planar substrate. There is provided an inclination detecting device for a flat substrate, which is arranged at a position for detecting light propagating through a section and detects an intensity distribution of light in the at least two directions of the waveguide section.

【0014】[0014]

【作用】本発明では、上述のように基板の傾斜の検出に
ダブルモード導波路が形成されている導波路基板を用い
ている。
In the present invention, the waveguide substrate in which the double mode waveguide is formed is used for detecting the inclination of the substrate as described above.

【0015】まずダブルモード導波路の特性について説
明する。
First, the characteristics of the double mode waveguide will be described.

【0016】このダブルモード導波路に入射する入射光
が、ダブルモード導波路の導波路構造を有する方向(導
波路の幅方向)に対して強度または位相の非対称性を有
している場合、ダブルモード導波路内には、0次モード
と1次モードが励起される。これらの2つのモードはダ
ブルモード導波路内でモード干渉を起こし、横方向にエ
ネルギーが振動した光がダブルモード導波路中に励起さ
れる。この振動の半周期は完全結合長(以下Lcとい
う)と呼ばれ、導波路の形状,屈折率分布、導波する光
の波長よって決定される。
When the incident light entering the double mode waveguide has asymmetry of intensity or phase with respect to the direction having the waveguide structure of the double mode waveguide (width direction of the waveguide), double A 0th-order mode and a 1st-order mode are excited in the mode waveguide. These two modes cause mode interference in the double-mode waveguide, and light whose energy oscillates in the lateral direction is excited in the double-mode waveguide. The half cycle of this vibration is called a complete coupling length (hereinafter referred to as Lc) and is determined by the shape of the waveguide, the refractive index distribution, and the wavelength of the guided light.

【0017】そして、ダブルモード導波路の長さLが L=Lc・(2n+1/2) (n=0,1,2,・・・) (1) の時以外には、入射光スポットの強度の非対称性の程度
に応じて前記分岐手段における光の分岐比が変化する。
この変化の量は前記ダブルモード導波路の長さがLcの
整数倍の時、最も大きくなる。
Then, except when the length L of the double mode waveguide is L = Lc.multidot. (2n + 1/2) (n = 0, 1, 2, ...) (1), the intensity of the incident light spot is The splitting ratio of the light in the splitting means changes according to the degree of asymmetry.
The amount of this change becomes maximum when the length of the double mode waveguide is an integral multiple of Lc.

【0018】一方、上記のダブルモード導波路の入射端
面において、導波路構造を有する方向に対して、対称な
強度分布を有する入射光スポットが入射した場合、ダブ
ルモード導波路内には、0次モードのみが励起されるの
で、上述のような光エネルギーの振動は起こらない。そ
のためダブルモード導波路内を伝搬した光は前記分岐手
段で等分配される。
On the other hand, when an incident light spot having a symmetrical intensity distribution is incident on the incident end face of the above-mentioned double-mode waveguide with respect to the direction having the waveguide structure, the zero-order light is introduced in the double-mode waveguide. Since only the modes are excited, the oscillation of light energy as described above does not occur. Therefore, the light propagating in the double mode waveguide is equally distributed by the branching means.

【0019】また、入射光スポットの強度分布の非対称
性は、ダブルモード導波路の入射面に対して相対的なも
のであり、入射光スポット自身の形状は対称であって
も、ダブルモード導波路の入射面の幅方向の中心に対し
て光スポットの中心が横方向にズレていれば、入射光ス
ポット内に強度分布の非対称性がある場合と同等に分岐
手段による光の分岐比が変化する。
Further, the asymmetry of the intensity distribution of the incident light spot is relative to the incident surface of the double mode waveguide, and even if the shape of the incident light spot itself is symmetrical, the double mode waveguide is If the center of the light spot is laterally displaced with respect to the center of the incident surface in the width direction, the splitting ratio of the light by the splitting means changes as in the case where the intensity distribution is asymmetric in the incident light spot. .

【0020】したがって、長さがLcの整数倍であるダ
ブルモード導波路に入射する入射光スポットのダブルモ
ード導波路入射面中心からのズレ量は、分岐後の出射光
量をそれぞれ独立して検出することによって分岐比の変
化として知ることができる。また、分岐された光を検出
する2つの光検出器からの出力の差信号は、入射光スポ
ットのダブルモード導波路入射面中心からのズレの方向
によって、符号が逆転するので、これによってズレの方
向を知ることができる。
Therefore, the amount of deviation of the incident light spot incident on the double mode waveguide whose length is an integral multiple of Lc from the center of the incident surface of the double mode waveguide independently detects the amount of emitted light after branching. This can be known as a change in the branching ratio. The sign of the difference signal between the outputs from the two photodetectors that detect the branched light is reversed depending on the direction of deviation of the incident light spot from the center of the double-mode waveguide entrance surface. You can know the direction.

【0021】以上のダブルモード導波路の特性を利用し
本発明の平面基板の傾斜検出装置では、ダブルモード導
波路である主幹導波路から出射した光は、平面基板上に
照射され、反射した光は再び導波路入射端面上に入射す
る。
In the tilt detecting device for a flat substrate according to the present invention utilizing the characteristics of the double mode waveguide described above, the light emitted from the main waveguide, which is a double mode waveguide, is irradiated onto the flat substrate and reflected. Is incident on the waveguide entrance end face again.

【0022】前記平面基板が前記平行光束に対して垂直
な位置に置かれている場合は基板からの反射光は照射光
と同じ光路を通り戻っていき、出射光と同じところに光
スポットが焦点を結ぶ。よって、上述のように主幹導波
路の入射端面の幅方向に対して、対称な強度分布を有す
る入射光スポットが主幹導波路に入射し、主幹導波路内
には、0次モードのみが励起されるので、上述のような
光エネルギーの振動は起こらない。そのため主幹導波路
内を伝搬した光は前記分岐部で等分配される。2つの光
検出器の信号は等しく、それらの信号の差は0になる。
When the flat substrate is placed at a position perpendicular to the parallel light flux, the reflected light from the substrate returns along the same optical path as the irradiation light, and the light spot is focused at the same place as the emitted light. Tie Therefore, as described above, an incident light spot having a symmetric intensity distribution is incident on the main waveguide with respect to the width direction of the incident end surface of the main waveguide, and only the 0th-order mode is excited in the main waveguide. Therefore, the vibration of light energy as described above does not occur. Therefore, the light propagating in the main waveguide is equally distributed at the branching portion. The signals of the two photodetectors are equal and the difference between them is zero.

【0023】一方、前記平面基板が前記平行光束に対し
て傾いている場合は基板からの反射光は照射光と同じ光
路は通らず、導波路の中心からズレたところで光スポッ
トが焦点を結ぶ。この場合、主幹導波路の入射面の導波
路構造を有する方向の中心に対して光スポットの中心が
横方向にズレるので、上述のように2つの光検出器の信
号の差信号は0でなくなり平面基板の傾きを検出でき
る。差信号の符号から平面基板の傾きの方向もわかる。
On the other hand, when the plane substrate is tilted with respect to the parallel luminous flux, the reflected light from the substrate does not pass through the same optical path as the irradiation light, and the light spot is focused at a position displaced from the center of the waveguide. In this case, since the center of the light spot is laterally displaced from the center of the incident surface of the main waveguide in the direction having the waveguide structure, the difference signal between the signals of the two photodetectors is not 0 as described above. The inclination of the flat substrate can be detected. The sign of the difference signal also tells the direction of the tilt of the planar substrate.

【0024】また、本発明では照明光が出射する導波路
を検出に用いているので調整の手間が少なくてすむ。
Further, in the present invention, since the waveguide from which the illumination light is emitted is used for detection, the labor of adjustment can be reduced.

【0025】また、導波路部の主幹導波路の出射端面と
平面基板との間に、主幹導波路の端面から出射した光を
平行な光束にコリメートして照射するコリメータレンズ
を配置した場合には、平面基板からの反射光が、主幹導
波路の端面に集光されるので、より精度よく、平面基板
の傾斜を検出できる。
Further, when a collimator lens for collimating light emitted from the end face of the main waveguide into parallel light flux and irradiating the collimated light is arranged between the emission end face of the main waveguide of the waveguide section and the plane substrate. Since the reflected light from the flat substrate is condensed on the end face of the main waveguide, the inclination of the flat substrate can be detected more accurately.

【0026】上述のように平面基板からの反射光の片寄
りにより、ダブルモード導波路を用いて傾斜を検出する
装置では、片寄りのない中心対称な光スポットを平面基
板に照射する必要がある。本発明の第一の態様の構成で
は、3本の枝導波路のうち中央の枝導波路の中心線と主
幹導波路の中心線とが一致するような位置関係にするこ
とによって、3本の枝導波路のうち中央の枝導波路から
主幹導波路へ入射する光は、主幹導波路で偶モードしか
励振しない構成になっている。従って、平面基板に照射
される光は、主幹導波路を0次モードで伝搬した光であ
るので、中心対称な片寄りのない光である。
As described above, in an apparatus for detecting an inclination using a double mode waveguide due to the deviation of the reflected light from the flat substrate, it is necessary to irradiate the flat substrate with a center-symmetrical light spot having no deviation. . In the configuration of the first aspect of the present invention, the three branch waveguides are arranged in such a positional relationship that the center line of the central branch waveguide and the center line of the main waveguide are coincident with each other. Light that enters the main waveguide from the central branch waveguide of the branch waveguides is configured to excite only even modes in the main waveguide. Therefore, the light with which the flat substrate is irradiated is light that has propagated through the main waveguide in the 0th-order mode, and is light that is centrosymmetric and has no deviation.

【0027】この構成の場合には、導波路を作製する
際、中央の枝導波路と主幹導波路との中心線がズレた
り、分岐部が中心対称でなく非対称になったり、主幹導
波路の屈折率分布に片寄りが生じたりすると主幹導波路
内に0次モードの他に1次モードも励振されるおそれが
ある。そのため、本発明では、以下のような構成をとる
ことにより、1次モードが励振される可能性を取り除き
ことができる。
In the case of this structure, when the waveguide is manufactured, the center lines of the central branch waveguide and the main waveguide are misaligned, the branch portions are asymmetric rather than center symmetrical, and the main waveguide If the refractive index distribution is deviated, there is a possibility that not only the 0th-order mode but also the 1st-order mode is excited in the main waveguide. Therefore, in the present invention, the possibility that the primary mode is excited can be eliminated by adopting the following configuration.

【0028】まず、平面基板を照明するための光と、平
面基板からの反射光とを偏光方向の異なる直線偏光に変
換して、主幹導波路を伝搬させる。また、主幹導波路
は、屈折率に異方性を有する材料によって形成され照明
光の偏光に対する屈折率よりも反射光の偏光に対する屈
折率が大きくなる方位に導波路を形成することにより、
照明光に対してはシングルモード導波路、平面基板から
の反射光に対してはダブルモード導波路としてそれぞれ
の光を伝搬する。
First, the light for illuminating the flat substrate and the reflected light from the flat substrate are converted into linearly polarized light having different polarization directions and propagated through the main waveguide. Further, the main waveguide is formed of a material having anisotropy in refractive index, and by forming the waveguide in an orientation in which the refractive index for polarized light of reflected light is larger than the refractive index for polarized light of illumination light,
It propagates each light as a single mode waveguide for the illumination light and as a double mode waveguide for the reflected light from the flat substrate.

【0029】したがって、主幹導波路は照明光に対して
は常にシングルモード導波路であるので1次モードを励
振してしまう恐れは全くなく、照明光を常に0次モード
のみで伝搬して、光量および位相が正規分布のスポット
光を平面基板に出射する。よって、中央の枝導波路と主
幹導波路との接続関係は、伝搬した光を効率良く受け渡
すことができれば十分であり厳密な精度で製造する必要
はなく既に知られている方法によって容易に形成するこ
とができる。
Therefore, since the main waveguide is always a single mode waveguide for the illumination light, there is no fear of exciting the first-order mode, and the illumination light is always propagated only in the zero-order mode, and the amount of light is increased. And the spot light having a normal distribution of phase is emitted to the flat substrate. Therefore, the connection relationship between the central branch waveguide and the main waveguide is sufficient if the propagating light can be efficiently transferred, and it is not necessary to manufacture it with strict accuracy, and it can be easily formed by a known method. can do.

【0030】一方、主幹導波路は平面基板からの反射光
に対しては、常にダブルモード導波路であり、既に説明
したように、反射光の片寄りから平面基板の傾斜を検出
することができる。
On the other hand, the main waveguide is always a double mode waveguide for the reflected light from the flat substrate, and as described above, the inclination of the flat substrate can be detected from the deviation of the reflected light. .

【0031】このように本発明では照明光と反射光の偏
光方向を異なる方向にし、かつ、主幹導波路を屈折率が
偏光方向に異方性のある材料によって形成することによ
って、主幹導波路を照明光に対してはシングルモード、
反射光に対してはダブルモードにするものである。これ
により、容易に製造することのできる導波路でありなが
ら、照明光のみを0次モードで伝搬することのできる導
波路を備えた平面基板の傾斜検出器が実現される。
As described above, according to the present invention, the polarization directions of the illumination light and the reflected light are set to different directions, and the main waveguide is formed of a material whose refractive index is anisotropic in the polarization direction. Single mode for illumination light,
Double mode is used for reflected light. As a result, it is possible to realize the inclination detector of the flat substrate which is a waveguide which can be easily manufactured and which has a waveguide which can propagate only the illumination light in the 0th mode.

【0032】また、主幹導波路部を電気光学効果を有す
る材料で構成した場合は、主幹導波路上に配置された電
極を介してこの主幹導波路に電圧を印加することによ
り、完全結合長Lcを変化させることができる。従って
ダブルモード領域の長さが一定値Lであっても、電圧の
調整によりダブルモード領域の機械的な長さを一定とし
つつ、電気光学効果によりLをLcの整数倍にすること
ができる。
When the main waveguide portion is made of a material having an electro-optic effect, a voltage is applied to the main waveguide via an electrode arranged on the main waveguide, whereby the complete coupling length Lc Can be changed. Therefore, even if the length of the double mode region is a constant value L, L can be an integral multiple of Lc by the electro-optical effect while keeping the mechanical length of the double mode region constant by adjusting the voltage.

【0033】また、本発明の第2の態様による平面基板
の傾斜検出装置では、少なくとも2方向にダブルモード
導波路構造の導波路部を用いることにより、この導波路
構造を有する方向について、それぞれ、傾斜を検出する
ことができる。これにより、平面基板の傾斜方向を2次
元的に検出することができる。
Further, in the inclination detecting device for a flat substrate according to the second aspect of the present invention, by using the waveguide portion having the double mode waveguide structure in at least two directions, the directions having this waveguide structure are respectively The tilt can be detected. Thereby, the inclination direction of the flat substrate can be detected two-dimensionally.

【0034】[0034]

【実施例】本発明の第1実施例の平面基板の傾斜検出装
置を図1に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a flat substrate inclination detecting apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0035】第1実施例の平面基板の傾斜検出装置は図
1のように平面基板7に光を照射するためのレーザ光源
1と、平面基板7からの反射光を検出するための光検出
器12、13とを備えている。また、レーザ光源1から
照射された照明光と平面基板7からの反射光を伝搬する
ための導波路が形成された導波路基板2が配置されてい
る。
The flat substrate inclination detecting apparatus of the first embodiment is a laser light source 1 for irradiating the flat substrate 7 with light as shown in FIG. 1, and a photodetector for detecting the reflected light from the flat substrate 7. 12 and 13 are provided. Further, a waveguide substrate 2 having a waveguide for propagating the illumination light emitted from the laser light source 1 and the reflected light from the flat substrate 7 is arranged.

【0036】導波路基板2には、主幹チャネル導波路4
と、主幹チャネル導波路4を3本の導波路に分岐する分
岐部8と分岐部8に接続された3本の枝チャネル導波路
3、9、10とが形成されている。
On the waveguide substrate 2, the main channel waveguide 4 is provided.
And a branch portion 8 for branching the main channel waveguide 4 into three waveguides, and three branch channel waveguides 3, 9, 10 connected to the branch portion 8.

【0037】レーザ光源1は、中央の枝チャネル導波路
3の端面に光の結合効率が最大になるように配置されて
いる。中央の枝チャネル導波路3は、シングルモード導
波路となるように形成され、主幹チャネル導波路4はダ
ブルモード導波路となるように形成されている。中央の
枝チャネル導波路3の中心線と主幹チャネル導波路4の
中心線とは一致するように配置されているので、中央の
枝チャネル導波路3から主幹チャネル導波路4へ入射し
た光は0次モードしか励振しない。レーザ光源1から出
射された光は、中央の枝チャネル導波路3と主幹チャネ
ル導波路4とを伝搬して主幹チャネル導波路の端面5か
ら平面基板7に対して照射される。
The laser light source 1 is arranged on the end face of the central branch channel waveguide 3 so as to maximize the light coupling efficiency. The central branch channel waveguide 3 is formed to be a single mode waveguide, and the main channel waveguide 4 is formed to be a double mode waveguide. Since the center line of the center branch channel waveguide 3 and the center line of the main trunk channel waveguide 4 are arranged to coincide with each other, the light incident from the center branch channel waveguide 3 to the main trunk channel waveguide 4 is 0. Only the next mode is excited. The light emitted from the laser light source 1 propagates through the branch channel waveguide 3 and the main trunk channel waveguide 4 in the center, and is irradiated onto the plane substrate 7 from the end surface 5 of the main trunk channel waveguide.

【0038】導波路基板2と平面基板7との間には、コ
リメータレンズ6が配置され、平面基板7上に平行光束
を照射する。この光学系は、平面基板7からの反射光を
主幹チャネル導波路の端面5に集光させる光学系を兼ね
ている。
A collimator lens 6 is arranged between the waveguide substrate 2 and the plane substrate 7, and the plane substrate 7 is irradiated with a parallel light flux. This optical system also serves as an optical system that focuses the reflected light from the flat substrate 7 on the end surface 5 of the main channel waveguide.

【0039】平面基板7からの反射光は、主幹チャネル
導波路の端面5から入射して、主幹チャネル導波路4を
導波した後、分岐されて3本の枝チャネル導波路のうち
両脇の枝チャネル導波路9、10を伝搬する。光検出器
12、13は両脇の枝チャネル導波路9、10の端面に
配置され、伝搬してきた光の強度を検出する。
The reflected light from the plane substrate 7 enters from the end face 5 of the main channel waveguide, is guided through the main channel waveguide 4, and is then branched to be on both sides of the three branch channel waveguides. It propagates through the branch channel waveguides 9 and 10. The photodetectors 12 and 13 are arranged on the end faces of the branch channel waveguides 9 and 10 on both sides and detect the intensity of the propagated light.

【0040】光検出器12、13には、光量の差を求め
るための差動検出手段14が接続されている。差動検出
器14の出力信号15が0の時は平面基板7は光軸に対
して垂直であり、差動信号15が0でないときは平面基
板7は傾いていて、その傾きの方向は差動信号15の符
号からわかる。
The photodetectors 12 and 13 are connected to a differential detecting means 14 for obtaining a difference in light quantity. When the output signal 15 of the differential detector 14 is 0, the plane substrate 7 is perpendicular to the optical axis, and when the differential signal 15 is not 0, the plane substrate 7 is inclined, and the inclination directions are different. It can be seen from the sign of the motion signal 15.

【0041】次に図3、図5を参照して本発明における
平面基板の傾斜検出方法について具体的に説明する。図
3は、前述した図1の一部を拡大したものである。図3
において平面基板7で反射した光は導波路基板2上の主
幹チャネル導波路の入射端5に入射する。
Next, the method for detecting the inclination of the flat substrate in the present invention will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 3 is an enlarged view of part of FIG. 1 described above. Figure 3
In, the light reflected by the flat substrate 7 enters the entrance end 5 of the main channel waveguide on the waveguide substrate 2.

【0042】このとき、平面基板7からの反射光の中心
が主幹チャネル導波路4幅の丁度中央に位置しない場
合、入射光の強度分布は主幹チャネル導波路4の中心軸
に対して非対称(図3中強度分布40、41で示す)と
なり主幹チャネル導波路4には0次および1次モードの
光が励振され両モードの干渉によって主幹チャネル導波
路の幅方向に光パワーが振動する(図3中、経路43、
44で示す)。このとき、主幹チャネル導波路4の長さ
は0次および1次モードの完全結合長Lcのほぼ整数倍
となっているため、分岐部8では平面基板4からの反射
光とダブルモード導波路4幅の中心の間のズレ量に応じ
て光が分配される。そのため、分岐後の光を導波する3
本の枝チャネル導波路のうち両脇のチャネル導波路9、
10の出力端に設けた光検出器12、13からは異なっ
た強度の信号が得られる。
At this time, if the center of the reflected light from the flat substrate 7 is not located exactly in the center of the width of the main channel waveguide 4, the intensity distribution of the incident light is asymmetric with respect to the central axis of the main channel waveguide 4 (see FIG. 3 shows the medium intensity distributions 40 and 41), and the 0th and 1st order modes of light are excited in the main channel waveguide 4 and the optical power oscillates in the width direction of the main channel waveguide due to the interference of both modes (Fig. 3). Middle, route 43,
44). At this time, since the length of the main channel waveguide 4 is almost an integral multiple of the complete coupling length Lc of the 0th and 1st modes, the reflected light from the flat substrate 4 and the double mode waveguide 4 are branched at the branching portion 8. Light is distributed according to the amount of deviation between the width centers. Therefore, the light after branching is guided 3
Channel waveguides 9 on both sides of the book branch channel waveguide,
Signals of different intensities are obtained from the photodetectors 12 and 13 provided at the output end of 10.

【0043】図5は、前述した図1の導波路出射端、コ
リメータレンズ、平面基板の部分を拡大したものであ
る。図5において主幹チャネル導波路4から出射した光
はコリメータレンズ6で平行光束となり、平面基板7で
反射し、その反射光は再びコリメータレンズ6を経て、
集光され主幹チャネル導波路の出射端5に入射する。図
5(a)は平面基板7が平行光束に対し垂直な位置に配
置されている場合であり、平面基板7での反射光は照射
光と全く同じ光路を通って戻り、主幹チャネル導波路端
面5の同じ場所50に光スポットを形成する。この場合
は反射光の光スポットの中心は出射光スポットの中心と
一致し、それは主幹チャネル導波路4の中心と一致して
いる。図5(b)は平面基板7が平行光束に対し垂直な
位置から傾いた場合であり、平面基板7での反射光は照
射光とは同じ光路を通らず、主幹チャネル導波路端面5
の出射光の光スポット51からズレた場所52に光スポ
ットを形成する。この場合は反射光の光スポットの中心
は主幹チャネル導波路4の中心からズレている。
FIG. 5 is an enlarged view of the waveguide exit end, the collimator lens and the plane substrate of FIG. 1 described above. In FIG. 5, the light emitted from the main channel waveguide 4 is collimated by the collimator lens 6, is reflected by the plane substrate 7, and the reflected light passes through the collimator lens 6 again.
It is condensed and enters the exit end 5 of the main channel waveguide. FIG. 5A shows the case where the plane substrate 7 is arranged at a position perpendicular to the parallel light flux, and the reflected light from the plane substrate 7 returns through the same optical path as the irradiation light, and the end face of the main channel waveguide 5, a light spot is formed at the same place 50. In this case, the center of the light spot of the reflected light coincides with the center of the emitted light spot, which coincides with the center of the main channel waveguide 4. FIG. 5B shows a case where the plane substrate 7 is tilted from a position perpendicular to the parallel light flux, and the reflected light on the plane substrate 7 does not pass through the same optical path as the irradiation light, and the main channel waveguide end face 5
A light spot is formed at a position 52 which is deviated from the light spot 51 of the emitted light. In this case, the center of the light spot of the reflected light is displaced from the center of the main channel waveguide 4.

【0044】平面基板7が傾いているときの2つの検出
器12、13の信号強度の差は、平行光束に対して垂直
でない平面基板7の傾斜が図示しない変位手段によって
変位され、平面基板7が平行光束に対し垂直に近づくこ
とにより、主幹チャネル導波路の入射端5での反射光の
光スポットの中心が、主幹チャネル導波路7幅の中心に
近づけられるにつれて小さくなる。そして、平面基板7
が平行光束に対し垂直になり、反射光の導波路入射端で
の光スポットの中心が丁度主幹チャネル導波路の中心に
位置したとき(図3中、強度分布42で示す)、主幹チ
ャネル導波路4には0次モードの光しか励起されないの
で,入射光は図3中経路45で示すように3本の枝チャ
ネル導波路のうち両脇の枝チャネル導波路9、10に等
分配され、光検出器12、13の信号強度の差は0とな
る。
The difference between the signal intensities of the two detectors 12 and 13 when the plane substrate 7 is tilted is such that the tilt of the plane substrate 7 which is not perpendicular to the parallel light beam is displaced by a displacement means (not shown). Becomes closer to the vertical direction with respect to the parallel light flux, the center of the light spot of the reflected light at the incident end 5 of the main channel waveguide becomes smaller as it approaches the center of the width of the main channel waveguide 7. And the flat substrate 7
Is perpendicular to the parallel light flux, and the center of the light spot at the waveguide entrance end of the reflected light is located exactly at the center of the main channel waveguide (indicated by intensity distribution 42 in FIG. 3), the main channel waveguide Since only the 0th-order mode light is excited in 4, the incident light is equally distributed to the branch channel waveguides 9 and 10 on both sides of the three branch channel waveguides as shown by a path 45 in FIG. The difference between the signal intensities of the detectors 12 and 13 is zero.

【0045】さらに、平面基板7での反射光の中心が主
幹チャネル導波路4幅の中心から,近づいてきたときと
反対側に遠ざかると、再び入射光強度の分布は非対称と
なり、光検出器12、13の出力信号の差は0ではなく
なり、かつ、その正負の符号は近づくときの逆となる。
Further, when the center of the reflected light on the plane substrate 7 moves away from the center of the width of the main channel waveguide 4 to the opposite side from the approaching direction, the distribution of the incident light intensity becomes asymmetric again and the photodetector 12 , 13 output signals are not 0, and the positive and negative signs are opposite when approaching.

【0046】上記の光検出器12、13の出力の差信号
と平面基板7からの反射光の中心と主幹チャネル導波路
4幅中心間のズレ量の関係を模式的に示すと、図4のよ
うになる。図において、縦軸は光検出器12、13の出
力の差信号強度を表し、横軸は平面基板7での反射光の
中心と主幹チャネル導波路4との中心間のズレ量を表し
ており、両軸の交点はズレ量が0である位置を示してい
る。
The relationship between the difference signal between the outputs of the photodetectors 12 and 13 and the deviation amount between the center of the reflected light from the plane substrate 7 and the center of the width of the main channel waveguide 4 is schematically shown in FIG. Like In the figure, the vertical axis represents the difference signal intensity of the outputs of the photodetectors 12 and 13, and the horizontal axis represents the deviation amount between the center of the reflected light on the plane substrate 7 and the center of the main channel waveguide 4. , The intersection of both axes indicates the position where the deviation amount is zero.

【0047】図4にも示されるように、光検出器12、
13の差信号強度と符号から、平面基板7での反射光の
中心と主幹チャネル導波路4幅の中心との横方向のズレ
の大きさと方向を知ることができるので、平面基板7の
傾きの方向と傾き角がわかる。
As shown in FIG. 4, the photodetector 12,
From the difference signal intensity and sign of 13, it is possible to know the magnitude and direction of the lateral deviation between the center of the reflected light on the plane substrate 7 and the center of the width of the main channel waveguide 4, so that the inclination of the plane substrate 7 The direction and tilt angle are known.

【0048】このとき主幹チャネル導波路4の長さLは
完全結合長をLcとして、 L=mLc (m=1,2,・・・) (2) とすればよい。
At this time, the length L of the main channel waveguide 4 may be set to L = mLc (m = 1, 2, ...) (2) with the complete coupling length being Lc.

【0049】ここでニオブ酸リチウムは電気光学効果を
有しているので、電極11に接続されている図示しない
電源により電極11に印加する電圧を変化させれば、完
全結合長Lcを変化させることができる。
Since lithium niobate has an electro-optical effect, the complete bond length Lc can be changed by changing the voltage applied to the electrode 11 by a power source (not shown) connected to the electrode 11. You can

【0050】つぎに、導波路基板2、導波路3、4、
9、10、分岐部8を形成する方法について説明する。
まず、クラッドとなるXカットニオブ酸リチウム基板2
上に、300オングストロームのTi膜をEB蒸着で形
成する。このTi膜をリソグラフィー法により上記分岐
部8および導波路3、4、9、10の形状にパターニン
グする。導波路の伝搬方向は、Z伝搬とする。パターニ
ングしたTi膜とニオブ酸リチウム基板2とを、100
0℃で6時間熱処理して、Tiをニオブ酸リチウム基板
上に拡散させて、コア部を形成する。本実施例では、主
幹チャネル導波路部4の幅を8μm、その他のチャネル
導波路の幅を4μmとした。最後に入射端と出射端を研
磨して完成させる。このとき、主幹チャネル導波路4の
長さは式(2)を満たす長さとなるように研磨する。た
だし上述のように本実施例では電極11に印加する電圧
を変化させることにより、完全結合長Lcを変化させて
主幹チャネル導波路4の長さLが式(2)を満たすよう
にように調整することができる。したがって、研磨時の
主幹チャネル導波路の長さLは、電極11に電圧を印加
することにより式(2)を満たすように調整できる範囲
であればよい。上述のように本平面基板の傾斜検出装置
は、導波路を用いて小型で簡単で調整の手間が少なくす
む構成で平面基板の傾斜を測定することが可能である。
Next, the waveguide substrate 2, the waveguides 3, 4,
A method of forming 9, 10 and the branched portion 8 will be described.
First, the X-cut lithium niobate substrate 2 serving as a clad
A 300 Å Ti film is formed on the top by EB deposition. This Ti film is patterned into the shapes of the branch portion 8 and the waveguides 3, 4, 9, and 10 by a lithography method. The propagation direction of the waveguide is Z propagation. The patterned Ti film and the lithium niobate substrate 2 are
A heat treatment is performed at 0 ° C. for 6 hours to diffuse Ti on the lithium niobate substrate to form a core portion. In this embodiment, the width of the main channel waveguide portion 4 is 8 μm, and the widths of the other channel waveguides are 4 μm. Finally, the entrance end and the exit end are polished to complete. At this time, the length of the main channel waveguide 4 is polished so as to satisfy the formula (2). However, as described above, in the present embodiment, by changing the voltage applied to the electrode 11, the complete coupling length Lc is changed and the length L of the main channel waveguide 4 is adjusted so as to satisfy the expression (2). can do. Therefore, the length L of the main channel waveguide during polishing may be within a range that can be adjusted so as to satisfy the formula (2) by applying a voltage to the electrode 11. As described above, the present tilt detection device for a flat substrate is capable of measuring the tilt of the flat substrate by using the waveguide and having a configuration that is small and simple and requires less adjustment.

【0051】上記の第1実施例の構成において、チャネ
ル導波路を構成するのに好適な材料の別な例について述
べる。
Another example of the material suitable for forming the channel waveguide in the structure of the first embodiment will be described.

【0052】導波路のクラッド基板として、例えばS
i、ソーダガラス、パイレックス、溶融石英等を用いる
ことができる。これらは、電気光学効果を有さないが、
検出に必要な条件式(2)を満たすように、導波路の長
さを精密に合わせることによって本実施例に用いること
ができる。また、電気光学効果を有する材料として、L
iTaO3、GaAs、InP等も用いることができ
る。これらの電気光学効果に基づき電極を形成すること
によって、主幹チャネル導波路4の完全結合長Lを変え
ることが可能である。基板にSiを用いる場合には、受
光素子を一体化することが可能であり、また、基板にG
aAs、InPを用いる場合には、光源と受光素子の両
方を一体化することが可能である。装置の小型、計量、
調整の省力化はさらに進めることができる。ただし、光
検出器を導波路と一体的に形成することが難しい場合に
は、これらを分離して配置し、光ファイバーやレンズ系
によって光を導く構成としても良い。また、主幹チャネ
ル導波路は近接して配置された2本のシングルモードチ
ャネル導波路で代用することができる。
As a clad substrate for the waveguide, for example, S
i, soda glass, Pyrex, fused silica, etc. can be used. These have no electro-optic effect,
It can be used in this embodiment by precisely adjusting the length of the waveguide so as to satisfy the conditional expression (2) necessary for detection. Further, as a material having an electro-optical effect, L
iTaO3, GaAs, InP, etc. can also be used. By forming electrodes based on these electro-optical effects, it is possible to change the complete coupling length L of the main channel waveguide 4. When Si is used for the substrate, it is possible to integrate the light receiving element,
When aAs and InP are used, both the light source and the light receiving element can be integrated. Small size of equipment, weighing,
Labor savings in coordination can be further promoted. However, if it is difficult to integrally form the photodetector with the waveguide, these may be arranged separately and the light may be guided by an optical fiber or a lens system. Further, the main channel waveguide can be replaced with two single mode channel waveguides arranged close to each other.

【0053】本発明の第2実施例の平面基板の傾斜検出
装置を図6に示す。
FIG. 6 shows a flat substrate inclination detecting device according to a second embodiment of the present invention.

【0054】第2実施例の平面基板の傾斜検出装置は図
6のように平面基板67に光を照射するためのレーザ光
源60と、平面基板67からの反射光を検出するための
光検出器72、73とを備えている。また、レーザ光源
60から照射された照明光と平面基板67からの反射光
を伝搬するための導波路が形成された導波路基板61が
配置されている。
The apparatus for detecting the inclination of the flat substrate of the second embodiment has a laser light source 60 for irradiating the flat substrate 67 with light and a photodetector for detecting the reflected light from the flat substrate 67 as shown in FIG. 72 and 73 are provided. In addition, a waveguide substrate 61 is provided on which a waveguide for propagating the illumination light emitted from the laser light source 60 and the reflected light from the flat substrate 67 is formed.

【0055】導波路基板61には、主幹チャネル導波路
63と、主幹チャネル導波路63を3本のチャネル導波
路に分岐する分岐部68と分岐部68に接続された3本
の枝チャネル導波路62、69、70とが形成されてい
る。
On the waveguide substrate 61, a main channel waveguide 63, a branch 68 for branching the main channel waveguide 63 into three channel waveguides, and three branch channel waveguides connected to the branch 68. 62, 69 and 70 are formed.

【0056】レーザ光源60は、偏光方向a(導波路の
深さ方向の偏光)の直線偏光を出射する半導体レーザで
あり、中央の枝チャネル導波路62の端面に配置されて
いる。中央の枝チャネル導波路62は、レーザ光源60
から発せられる偏光方向aの直線偏光に対してはシング
ルモード導波路となるように形成されている。レーザ光
源60から出射された光は、中央の枝チャネル導波路6
2と主幹チャネル導波路63とを伝搬して主幹チャネル
導波路の端面64から平面基板67に対して照射され
る。
The laser light source 60 is a semiconductor laser that emits linearly polarized light in the polarization direction a (polarization in the depth direction of the waveguide), and is arranged on the end face of the central branch channel waveguide 62. The central branch channel waveguide 62 is used for the laser light source 60.
It is formed so as to be a single mode waveguide for linearly polarized light of the polarization direction a emitted from the. The light emitted from the laser light source 60 is transmitted through the branch channel waveguide 6 at the center.
2 and the main channel waveguide 63 are propagated, and the flat substrate 67 is irradiated from the end surface 64 of the main channel waveguide.

【0057】導波路基板61と平面基板67との間に
は、四分の一波長板65とコリメータレンズ66とが順
に配置され、照明光の直線偏光を円偏光に変換し、平面
基板67上に平行光束を照射する。これらの光学系は、
平面基板67からの円偏光の反射光を照明光と直交する
偏光方向b(導波路の幅方向の偏光方向)の直線偏光に
変換し、主幹チャネル導波路の端面64に集光させる光
学系を兼ねている。
A quarter-wave plate 65 and a collimator lens 66 are arranged in this order between the waveguide substrate 61 and the plane substrate 67 to convert the linearly polarized light of the illumination light into circularly polarized light. Irradiate a parallel light beam on the. These optics
An optical system that converts the circularly polarized reflected light from the flat substrate 67 into linearly polarized light having a polarization direction b (polarization direction in the width direction of the waveguide) orthogonal to the illumination light and condenses it on the end face 64 of the main channel waveguide. Also serves as.

【0058】平面基板67からの反射光は、主幹チャネ
ル導波路の端面64から入射して、主幹チャネル導波路
63を導波した後、分岐されて3本の枝チャネル導波路
のうち両脇の枝チャネル導波路69、70を伝搬する。
光検出器72、73は両脇の枝チャネル導波路69、7
0の端面に配置され伝搬してきた光の強度を検出する。
主幹チャネル導波路63は、屈折率に異方性を有する材
料によって形成されている。そして上述のように偏光方
向a(導波路の深さ方向の偏光)の直線偏光に対してシ
ングルモードチャネル導波路であるが、偏光方向b(導
波路の幅方向の偏光)の直線偏光である反射光に対して
は、ダブルモードチャネル導波路となるように構成され
ている。
The reflected light from the plane substrate 67 enters from the end face 64 of the main channel waveguide, is guided through the main channel waveguide 63, and is then branched to be on both sides of the three branch channel waveguides. It propagates through the branch channel waveguides 69 and 70.
The photodetectors 72 and 73 are branch channel waveguides 69 and 7 on both sides.
The intensity of the propagated light arranged on the end face of 0 is detected.
The main channel waveguide 63 is formed of a material having anisotropy in refractive index. As described above, the single-mode channel waveguide is linear polarization in the polarization direction a (polarization in the depth direction of the waveguide), but is linear polarization in the polarization direction b (polarization in the width direction of the waveguide). A double-mode channel waveguide is formed for the reflected light.

【0059】光検出器72、73には、光量の差を求め
るための差動検出手段74が接続されている。第1実施
例と同様に差動検出器74の出力信号が0の時は平面基
板は光軸に対して垂直であり、差動信号75が0でない
ときは平面基板は傾いていて、その傾きの方向は差動信
号75の符号からわかる。
The photodetectors 72 and 73 are connected to a differential detecting means 74 for obtaining a difference in light quantity. Similar to the first embodiment, when the output signal of the differential detector 74 is 0, the plane substrate is perpendicular to the optical axis, and when the differential signal 75 is not 0, the plane substrate is inclined, and the inclination is The direction of is known from the sign of the differential signal 75.

【0060】次に図7を用いて導波路基板61上に形成
された各導波路62、63、69、70の構成について
詳細に説明する。第2実施例では、レーザ光源60とし
て半導体レーザを用いた。また、導波路基板61として
はxカットy伝搬のニオブ酸リチウム単結晶を用いた。
図7のように、主幹チャネル導波路63は、Ti拡散ニ
オブ酸リチウム領域82を中心に、Ti拡散およびプロ
トン交換が施されたニオブ酸リチウム領域81a、81
bと、プロトン交換ニオブ酸リチウム領域80a、80
bとを備えて構成されている。枝チャネル導波路62は
Ti拡散ニオブ酸リチウムで構成されている。枝チャネ
ル導波路69、70はプロトン交換ニオブ酸リチウムで
構成されている。
Next, the structure of each of the waveguides 62, 63, 69 and 70 formed on the waveguide substrate 61 will be described in detail with reference to FIG. In the second embodiment, a semiconductor laser is used as the laser light source 60. Further, as the waveguide substrate 61, an x-cut y-propagation lithium niobate single crystal was used.
As shown in FIG. 7, in the main channel waveguide 63, the Ti-diffused lithium niobate region 82 is centered and the Ti-diffused and proton-exchanged lithium niobate regions 81 a and 81 are provided.
b, and proton exchange lithium niobate regions 80a, 80
and b. The branch channel waveguide 62 is composed of Ti-diffused lithium niobate. The branch channel waveguides 69 and 70 are composed of proton-exchanged lithium niobate.

【0061】ニオブ酸リチウム単結晶に光導波路を形成
する方法のうちTi拡散法とプロトン交換法とLi外方
拡散法は広く行われている方法である。
Among the methods for forming an optical waveguide in a lithium niobate single crystal, the Ti diffusion method, the proton exchange method and the Li outward diffusion method are widely used methods.

【0062】ニオブ酸リチウム単結晶にTiを拡散した
場合には常光線、異常光線両方の屈折率が増加する。第
2実施例の場合は、結晶の方位がxカットy伝搬である
ので、導波路の幅方向(z方向)の偏光方向を持つ直線
偏光の光が異常光線となり、導波路の深さ方向(x方
向)の偏光方向を持つ直線偏光の光が常光線となる。一
方、このニオブ酸リチウム単結晶をプロトン交換した場
合異常光線に対する屈折率はTi拡散以上に大きく増加
するが、常光線に対する屈折率は逆に若干減少する。ま
た、プロトン交換したニオブ酸リチウムは、プロトン交
換後の熱処理によって屈折率が低下する。
When Ti is diffused in a lithium niobate single crystal, the refractive index of both ordinary rays and extraordinary rays increases. In the case of the second embodiment, since the crystal orientation is x-cut y-propagation, linearly polarized light having a polarization direction in the width direction (z direction) of the waveguide becomes an extraordinary ray, and the direction of depth of the waveguide ( Linearly polarized light having a polarization direction of (x direction) becomes an ordinary ray. On the other hand, when this lithium niobate single crystal is proton-exchanged, the refractive index for extraordinary rays increases more than that of Ti diffusion, but the refractive index for ordinary rays decreases to the contrary. Further, the proton-exchanged lithium niobate has a reduced refractive index due to the heat treatment after the proton exchange.

【0063】Ti拡散で作製した枝チャネル導波路62
は、異常光線と常光線の両方に対してシングルモードで
ある直線導波路である。主幹チャネル導波路63のプロ
トン交換ニオブ酸リチウム領域80a、80bは、異常
光線(導波路の幅方向の偏光)に対する屈折率のみが増
加するので、主幹チャネル導波路63は、異常光線を領
域80a、80b、81a、81b、82によって伝搬
するダブルモードチャネル導波路である。一方、常光線
(深さ方向の偏光方向)については、領域81a、81
b、82のみで伝搬し、シングルモードチャネル導波路
となる。
Branch channel waveguide 62 made by Ti diffusion
Is a linear waveguide that is single mode for both extraordinary and ordinary rays. In the proton exchange lithium niobate regions 80a and 80b of the main channel waveguide 63, only the refractive index with respect to the extraordinary ray (polarized light in the width direction of the waveguide) increases, so the main channel waveguide 63 causes the extraordinary ray to the region 80a Double mode channel waveguide propagating by 80b, 81a, 81b and 82. On the other hand, regarding the ordinary ray (the polarization direction in the depth direction), the regions 81a and 81a
Only b and 82 propagate and become a single mode channel waveguide.

【0064】このように、主幹チャネル導波路63は導
波路の幅方向の偏光(異常光線)についてはダブルモー
ドチャネル導波路であるが、導波路の深さ方向の偏光
(常光線)については、シングルモードチャネル導波路
である。第2実施例では、レーザ光源60の偏光方向a
が、主幹チャネル導波路63の導波路の深さ方向に一致
するようにレーザ光源60を配置している。また、四分
の一波長板65は、平面基板67からの反射光の偏光方
向を主幹チャネル導波路63の幅方向に一致させる方向
に配置されている。これにより、主幹チャネル導波路6
3は、レーザ光源60から発せられた照明光を常に0次
モードで伝搬して、端面64から出射する。0次モード
で伝搬した光は、光量および位相が一定であるので、平
面基板67からの反射光は平面基板67が傾いていると
き主幹チャネル導波路63の中心線からズレたところに
光スポットの中心がくる。
As described above, the main channel waveguide 63 is a double-mode channel waveguide for polarized light in the width direction of the waveguide (extraordinary ray), but for polarized light in the depth direction of the waveguide (ordinary ray), It is a single mode channel waveguide. In the second embodiment, the polarization direction a of the laser light source 60
However, the laser light source 60 is arranged so as to coincide with the depth direction of the waveguide of the main channel waveguide 63. Further, the quarter-wave plate 65 is arranged in a direction in which the polarization direction of the reflected light from the flat substrate 67 matches the width direction of the main channel waveguide 63. As a result, the main channel waveguide 6
3 always propagates the illumination light emitted from the laser light source 60 in the zero-order mode and emits it from the end face 64. Since the light quantity and the phase of the light propagated in the 0th-order mode are constant, the reflected light from the flat substrate 67 has a light spot of a position deviated from the center line of the main channel waveguide 63 when the flat substrate 67 is tilted. The center comes.

【0065】そして、前述のように平面基板67が傾斜
している場合2つの光検出器72、73に達する光パワ
ーの比が変化する。よって、差動検出手段74によって
2つの検出器72、73の出力の差信号75をとること
により平面基板67の傾斜を検出することができる。
Then, as described above, when the plane substrate 67 is tilted, the ratio of the optical power reaching the two photodetectors 72 and 73 changes. Therefore, the inclination of the plane substrate 67 can be detected by obtaining the difference signal 75 of the outputs of the two detectors 72 and 73 by the differential detection means 74.

【0066】このとき異常光に対するダブルモード導波
路63の長さLは、完全結合長をLcとして、 L=mLc (m=1,2,・・・) とすればよい。
At this time, the length L of the double-mode waveguide 63 with respect to the extraordinary light may be set to L = mLc (m = 1, 2, ...) With the perfect coupling length being Lc.

【0067】ここでニオブ酸リチウムは電気光学効果を
有しているので、電極71に接続されている図示しない
電源により電極71に印加する電圧を変化させれば、完
全結合長Lcを変化させることができる。
Since lithium niobate has an electro-optical effect, the complete bond length Lc can be changed by changing the voltage applied to the electrode 71 by a power source (not shown) connected to the electrode 71. You can

【0068】つぎに、導波路基板61上に導波路62、
63、69、70を作製する製造方法について説明す
る。まず、ニオブ酸リチウム基板61上に、枝チャネル
導波路62の領域と、主幹チャネル導波路63の領域8
1a、81b、82に、熱拡散法でTiを拡散させた。
熱拡散法は、Tiを導波路基板61上の上記領域に堆積
させ、これを高温の炉の中に一定時間加熱して、堆積さ
せたTiを基板61中に拡散させてTi拡散ニオブ酸リ
チウム単結晶を作製する。
Next, the waveguides 62,
A manufacturing method for manufacturing 63, 69 and 70 will be described. First, on the lithium niobate substrate 61, a region of the branch channel waveguide 62 and a region 8 of the main channel waveguide 63 are formed.
Ti was diffused into 1a, 81b and 82 by a thermal diffusion method.
In the thermal diffusion method, Ti is deposited on the above-mentioned region on the waveguide substrate 61, and this is heated in a high-temperature furnace for a certain period of time to diffuse the deposited Ti into the substrate 61 to diffuse Ti-diffused lithium niobate. Make a single crystal.

【0069】つぎに、ニオブ酸リチウム基板61の両脇
の枝チャネル導波路69、70の領域と、主幹チャネル
導波路63の領域80a、80bにプロトン交換法を施
す。まず、前記領域以外の部分をマスクし、導波路基板
61を溶液中に浸し、導波路基板61中のイオンを溶液
中のイオンと交換することにより導波路基板61表面近
くに高屈折率層を作製する。溶液としては安息香酸、硝
酸銀、ピロリン酸等が用いられる。この後、マスクを除
去し、予め求めた条件でアニールすることにより、プロ
トン交換した領域の屈折率および屈折率分布を所望の大
きさに変化させて、完成させる。
Next, the regions of the branch channel waveguides 69 and 70 on both sides of the lithium niobate substrate 61 and the regions 80a and 80b of the main channel waveguide 63 are subjected to the proton exchange method. First, a portion other than the above region is masked, the waveguide substrate 61 is dipped in a solution, and the ions in the waveguide substrate 61 are exchanged with the ions in the solution to form a high refractive index layer near the surface of the waveguide substrate 61. Create. Benzoic acid, silver nitrate, pyrophosphoric acid and the like are used as the solution. After that, the mask is removed, and annealing is performed under previously determined conditions to change the refractive index and the refractive index distribution of the proton-exchanged region to a desired size, thereby completing the process.

【0070】このように、第2実施例では、屈折率が異
方性のある材料によって主幹チャネル導波路63を形成
することによって、主幹チャネル導波路63を照明光に
対してはシングルモード、反射光に対してはダブルモー
ドにするものである。これにより、照明光は主幹チャネ
ル導波路63においては、常に0次モードのみで伝搬さ
れる。従来、1次モードを励振しないために、機械的に
高精度に、中央の枝チャネル導波路62と主幹チャネル
導波路63との接続部を製造する必要があったが、第2
実施例では、双方シングルモードであるので1次モード
が励振される恐れはなく、光量が効率よく受け渡される
程度の精度で十分である。これにより、基板61上の分
岐部68は、容易に製造することのできるので、製造コ
ストが低くでき、照明光を0次モードのみで伝搬するこ
とのできる導波路を備え、かつ、安価な平面基板の傾斜
検出装置が実現される。
As described above, in the second embodiment, the main channel waveguide 63 is formed of a material having an anisotropic refractive index so that the main channel waveguide 63 reflects the illumination light in a single mode and reflects. Double mode is used for light. As a result, the illumination light always propagates in the main channel waveguide 63 only in the 0th order mode. Conventionally, since the first-order mode is not excited, it has been necessary to mechanically and highly accurately manufacture the connecting portion between the central branch channel waveguide 62 and the main channel waveguide 63.
In the embodiment, since both are single modes, there is no fear of excitation of the primary mode, and it is sufficient that the light amount is efficiently delivered. As a result, the branch portion 68 on the substrate 61 can be easily manufactured, so that the manufacturing cost can be reduced, the waveguide 68 can propagate the illumination light only in the 0th mode, and the cost is low. A substrate tilt detection device is realized.

【0071】図8に、本発明の第3実施例として、第2
の実施例の平面基板の傾斜検出装置に用いることのでき
る別の導波路の構成例を示す。図8の導波路は、異常光
線に対してダブルモードである主幹チャネル導波路63
はTi拡散導波路とプロトン交換とを両方施された領域
91とプロトン交換のみを施された領域90a、90b
から形成されている。枝チャネル導波路62、69、7
0の形状および作製方法は第2実施例と同様であるので
説明を省略する。プロトン交換領域は、異常光線(導波
路の幅方向の偏光)に対する屈折率のみが増加するの
で、異常光線が領域90a、90b、91で伝搬される
ダブルモードチャネル導波路であり、常光線は領域91
のみで伝搬されるシングルモードチャネル導波路となっ
ている。
FIG. 8 shows the second embodiment of the present invention.
7 shows another example of the configuration of a waveguide that can be used in the inclination detecting device for a flat substrate according to the embodiment. The waveguide shown in FIG. 8 is a main channel waveguide 63 that is a double mode for extraordinary rays.
Is a region 91 where both Ti diffusion waveguide and proton exchange are performed and regions 90a and 90b where only proton exchange is performed.
Are formed from. Branch channel waveguides 62, 69, 7
Since the shape of 0 and the manufacturing method are the same as those in the second embodiment, description thereof will be omitted. Since only the refractive index for extraordinary rays (polarized light in the width direction of the waveguide) increases in the proton exchange region, the extraordinary ray is a double mode channel waveguide in which the extraordinary rays propagate in the regions 90a, 90b and 91, and the ordinary ray is the region. 91
It is a single-mode channel waveguide that propagates only by itself.

【0072】ここで、図8の導波路中での光の伝搬につ
いて説明する。レーザ光源から出射した光は、中央の枝
チャネル導波路62を伝搬する。前述したとおり枝チャ
ネル導波路62を伝搬する光は、常光線である。分岐部
68を経た光は、主幹チャネル導波路63のうち領域9
1を伝搬する。領域91は、常光線の導波光に対してシ
ングルモードとなっているため伝搬する導波光は0次モ
ードのみである。平面基板で反射し導波路に戻ってきた
光の偏光は、導波路から出射した光の偏光方向と直交し
た偏光の光となり、導波路基板61に入射した光は、主
幹チャネル導波路63の領域90a、90b、91の領
域を0次および/または1次モードで伝搬する。主幹チ
ャネル導波路63は、異常光線の導波光に対してダブル
モードである。分岐部68を経た光は、枝チャネル導波
路69、70を伝搬し、導波路基板61に接続された光
検出器にいたる。
Here, the propagation of light in the waveguide of FIG. 8 will be described. The light emitted from the laser light source propagates through the central branch channel waveguide 62. As described above, the light propagating through the branch channel waveguide 62 is an ordinary ray. The light that has passed through the branch portion 68 is converted into the region 9 of the main channel waveguide 63.
Propagate 1. Since the region 91 has a single mode with respect to the guided light of the ordinary ray, the propagated guided light is only the 0th mode. The polarized light of the light reflected by the plane substrate and returned to the waveguide becomes the polarized light orthogonal to the polarization direction of the light emitted from the waveguide, and the light incident on the waveguide substrate 61 is the region of the main channel waveguide 63. The regions 90a, 90b, and 91 propagate in the 0th and / or 1st order modes. The main channel waveguide 63 is a double mode for the guided light of the extraordinary ray. The light that has passed through the branch portion 68 propagates through the branch channel waveguides 69 and 70 and reaches the photodetector connected to the waveguide substrate 61.

【0073】図9は本発明の第4実施例の平面基板の傾
斜検出装置を示す概略構成図である。この構成では、シ
ングルモードチャネル導波路101、103上に金属ク
ラッディングを用いた偏光子102を配置し、光源10
0への戻り光を防止している。金属クラッディングを用
いた偏光子102はTMモードの導波光を吸収し、TE
モードの導波光を透過させる公知のデバイスである。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a flat substrate inclination detecting device according to a fourth embodiment of the present invention. In this configuration, the polarizer 102 using the metal cladding is arranged on the single mode channel waveguides 101 and 103, and the light source 10
The light returning to 0 is prevented. The polarizer 102 using the metal cladding absorbs the guided light of the TM mode and
It is a known device that transmits guided light of modes.

【0074】レーザ光源100は、半導体レーザ光源で
あり、電気光学効果を有するニオブ酸リチウム基板99
上に形成されたシングルモードチャネル導波路101に
対して光結合効率が最も大きくなり、導波光が常光線の
みになるようにニオブ酸リチウム基板99に固定されて
いる。この構成では金属クラッディングを用いた偏光子
102を利用しているのでニオブ酸リチウム基板99の
結晶方位はzカットであり、常光線の導波光はTEモー
ドとなる。シングルモードチャネル導波路101を導波
する導波光は金属クラッディングを用いた偏光子102
に入射するがTEモードであるため透過する。シングル
モードチャネル導波路103に入射した光は、分岐部1
09を経て基板表面に電極112が配設された主幹チャ
ネル導波路104を伝搬する。電極112には図示しな
い電源が接続されている。
The laser light source 100 is a semiconductor laser light source and has a lithium niobate substrate 99 having an electro-optical effect.
The optical coupling efficiency is maximized with respect to the single mode channel waveguide 101 formed above, and the guided light is fixed to the lithium niobate substrate 99 so that it is only ordinary rays. Since the polarizer 102 using the metal cladding is used in this configuration, the crystal orientation of the lithium niobate substrate 99 is z-cut, and the guided light of ordinary rays is in TE mode. The guided light guided through the single mode channel waveguide 101 is a polarizer 102 using a metal cladding.
Incident on, but is transmitted because it is in TE mode. The light incident on the single mode channel waveguide 103 receives the light from the branching unit 1
09, and propagates through the main channel waveguide 104 in which the electrode 112 is arranged on the substrate surface. A power source (not shown) is connected to the electrode 112.

【0075】導波路の分岐部109においては、主幹チ
ャネル導波路104に対して3本のチャネル導波路10
3、110、111が結合されており、前述の中央の枝
チャネル導波路103は照明用に、両脇の枝チャネル導
波路110、111は検出用に用いられる。
In the branching portion 109 of the waveguide, three channel waveguides 10 are provided for the main channel waveguide 104.
3, 110 and 111 are coupled, and the above-described central branch channel waveguide 103 is used for illumination, and the branch channel waveguides 110 and 111 on both sides are used for detection.

【0076】主幹チャネル導波路104の端面105を
射出する照明光束は、直線偏光であり、四分の一波長板
106を通過することによって偏光が円偏光に変換さ
れ、コリメータレンズ107に入射し平面基板108上
に平行光束が照射される。平面基板108で反射した後
再びコリメータレンズ107を経た光束は、再び四分の
一波長板106を通過することによって、偏光が円偏光
から導波路出射時の偏光方向と直交した偏光方向の直線
偏光に変換され、ニオブ酸リチウム基板99上に形成さ
れた主幹チャネル導波路104の端面105に集光され
る、ここに光スポットが形成される。この後は第1実施
例と同じで、平面基板が傾斜していると3本の枝チャネ
ル導波路のうち両脇の枝チャネル導波路110、111
に分配されるパワー比が変わり、導波路基板に固定され
た光検出器113、114にて両脇の枝チャネル導波路
110、111からの光を検出し、差動信号116をと
れば傾斜信号が得られる。3本の枝チャネル導波路うち
の中央の枝チャネル導波路103にも平面基板108で
反射した光が導波するが、TMモードであるため金属ク
ラッディングを利用した偏光子102を通過する時に全
て吸収され、中央の枝チャネル導波路101へは進まず
戻り光はレーザ光源に影響を与えない。
The illumination light flux emitted from the end surface 105 of the main channel waveguide 104 is linearly polarized light, and the polarized light is converted into circularly polarized light by passing through the quarter-wave plate 106, and is incident on the collimator lens 107 to be planar. The parallel light flux is irradiated onto the substrate 108. The light beam reflected by the plane substrate 108 and then passed through the collimator lens 107 again passes through the quarter-wave plate 106, whereby the polarized light changes from circularly polarized light to linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the polarization direction at the time of waveguide exit. And is condensed on the end face 105 of the main channel waveguide 104 formed on the lithium niobate substrate 99, where a light spot is formed. After this, as in the case of the first embodiment, if the planar substrate is inclined, the branch channel waveguides 110 and 111 on both sides of the three branch channel waveguides are provided.
The power ratio distributed to the optical waveguide is changed, and the photodetectors 113 and 114 fixed to the waveguide substrate detect the light from the branch channel waveguides 110 and 111 on both sides. Is obtained. The light reflected by the plane substrate 108 is also guided to the central branch channel waveguide 103 of the three branch channel waveguides, but since it is in the TM mode, it is all when passing through the polarizer 102 using the metal cladding. The absorbed light is not propagated to the central branch channel waveguide 101, and the returned light does not affect the laser light source.

【0077】異常光線に対してダブルモードであり、常
光線に対してシングルモードである主幹チャネル導波路
104は、図7で示した構成および図8に示した構成の
うちどちらの構成を用いることもできる。
For the main channel waveguide 104 which is a double mode for extraordinary rays and a single mode for ordinary rays, which of the configurations shown in FIG. 7 and FIG. 8 should be used. You can also

【0078】図10は本発明の第5実施例の平面基板の
傾斜検出装置を示す概略構成図である。この構成ではレ
ーザ光源120への戻り光を防止するために、互いに異
なる偏光(TEモードとTMモード)を分離するための
モードスプリッタを利用している。モードスプリッタは
ダブルモードチャネル導波路125と分岐部137によ
り構成されている。電極124はモードスプリッタのモ
ードスプリット比を微調整するためのモードスプリッタ
用電極である。モードスプリッタは、シングルモードチ
ャネル導波路122から入射する常光線の導波光をシン
グルモードチャネル導波路126に導波させシングルモ
ード導波路126からモードスプリッタに入射する異常
光線の導波光をシングルモードチャネル導波路123へ
導波させるための公知のデバイスである。
FIG. 10 is a schematic block diagram showing a flat substrate inclination detecting apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. In this configuration, in order to prevent the returning light to the laser light source 120, a mode splitter for separating different polarized lights (TE mode and TM mode) from each other is used. The mode splitter is composed of a double mode channel waveguide 125 and a branch section 137. The electrode 124 is a mode splitter electrode for finely adjusting the mode split ratio of the mode splitter. The mode splitter guides the guided light of the ordinary ray entering from the single mode channel waveguide 122 to the single mode channel waveguide 126 and guides the guided light of the extraordinary ray entering the mode splitter from the single mode channel 126 to the single mode channel guide. It is a known device for guiding light to the waveguide 123.

【0079】モードスプリッタ用電極124は省略して
もよいが、モードスプリッタ用電極への印加電圧を調整
することにより、導波路作製プロセスのばらつきに帰因
するTE/TMモードスプリットの不完全性を除去でき
るため、設置してあるのが好ましい。
Although the mode splitter electrode 124 may be omitted, by adjusting the voltage applied to the mode splitter electrode, the incompleteness of the TE / TM mode split caused by the variation in the waveguide manufacturing process can be eliminated. Since it can be removed, it is preferably installed.

【0080】レーザ光源120は半導体レーザ光源であ
り、電気光学効果をもつニオブ酸リチウム基板128上
に形成されたシングルモードチャネル導波路122に対
して光結合効率が最も大きくなり、導波光が常光線のみ
になるようにニオブ酸リチウム基板128に固定されて
いる。シングルモードチャネル導波路122に入射した
レーザ光は常光線であり、ダブルモードチャネル導波路
125を有するモードスプリッタに入射する。モードス
プリッタからシングルモードチャネル導波路126へ入
射した常光線の導波光は、分岐部133を経て基板表面
に電極136が配設された主幹チャネル導波路127を
伝搬する。電極136には図示しない電源が接続されて
いる。
The laser light source 120 is a semiconductor laser light source and has the highest optical coupling efficiency with respect to the single mode channel waveguide 122 formed on the lithium niobate substrate 128 having an electro-optical effect, and the guided light is an ordinary ray. It is fixed to the lithium niobate substrate 128 so that it becomes only. The laser light that has entered the single mode channel waveguide 122 is an ordinary ray and enters the mode splitter that has the double mode channel waveguide 125. The guided light of the ordinary ray that has entered the single mode channel waveguide 126 from the mode splitter propagates through the branch portion 133 to the main channel waveguide 127 in which the electrode 136 is arranged on the substrate surface. A power source (not shown) is connected to the electrode 136.

【0081】導波路の分岐部133においては、主幹チ
ャネル導波路127に対して3本のチャネル導波路13
4、126、135が結合されており、前述の中央の枝
チャネル導波路126は照明用に、両脇の枝チャネル導
波路134、135は検出用に用いられる。
In the branch portion 133 of the waveguide, three channel waveguides 13 are provided for the main channel waveguide 127.
4, 126 and 135 are combined, and the above-mentioned central branch channel waveguide 126 is used for illumination, and both side branch channel waveguides 134 and 135 are used for detection.

【0082】主幹チャネル導波路の端面129を射出す
る照明光束は、直線偏光であり、四分の一波長板130
を通過することによって偏光が円偏光に変換され、コリ
メータレンズ131に入射し平面基板132上に平行光
束が照射される。平面基板132で反射した後、再びコ
リメータレンズ131を経た光束は再び四分の一波長板
130を通過することによって、偏光が円偏光から導波
路出射時の偏光方向と直交した偏光方向の直線偏光に変
換され、ニオブ酸リチウム基板128上に形成された主
幹チャネル導波路の端面129に集光される。ここに光
スポットが形成される。この後は第1実施例と同じで、
平面基板132が傾斜していると両脇のチャネル導波路
134、135に分配されるパワー比が変わり、導波路
基板128に固定された光検出器138、139にて2
本の枝チャネル導波路134、135からの光を検出
し、差動信号検出手段140で差動信号141をとれば
傾斜信号が得られる。3本のチャネル導波路のうち中央
の枝チャネル導波路126にも平面基板132で反射し
た光が導波するが、モードスプリッタに入射する時には
異常光線の導波光に変換されている。よってこの光はモ
ードスプリッタにより全てシングルモードチャネル導波
路123に導かれて光検出器121に達する。このとき
シングルモードチャネル導波路122へは進まないの
で、戻り光はレーザ光源120に影響を与えない。
The illumination light flux emitted from the end face 129 of the main channel waveguide is linearly polarized light, and the quarter-wave plate 130 is used.
The polarized light is converted into circularly polarized light by passing through, and enters the collimator lens 131, and the plane substrate 132 is irradiated with the parallel light flux. After being reflected by the plane substrate 132, the light flux that has passed through the collimator lens 131 again passes through the quarter-wave plate 130, so that the polarized light changes from circularly polarized light to linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the polarization direction at the time of waveguide exit. And is condensed on the end face 129 of the main channel waveguide formed on the lithium niobate substrate 128. A light spot is formed here. After this, it is the same as the first embodiment,
When the flat substrate 132 is inclined, the power ratio distributed to the channel waveguides 134 and 135 on both sides changes, and the photodetectors 138 and 139 fixed to the waveguide substrate 128 change the power ratio.
When the light from the branch channel waveguides 134 and 135 is detected and the differential signal detecting means 140 takes the differential signal 141, a tilt signal is obtained. The light reflected by the plane substrate 132 is guided also to the central branch channel waveguide 126 of the three channel waveguides, but when it enters the mode splitter, it is converted into an extraordinary ray of guided light. Therefore, all of this light is guided to the single mode channel waveguide 123 by the mode splitter and reaches the photodetector 121. At this time, since the light does not proceed to the single mode channel waveguide 122, the return light does not affect the laser light source 120.

【0083】異常光線に対してダブルモードであり常光
線に対してシングルモードである主幹チャネル導波路1
27は図7で示した構成および図8に示した構成のうち
どちらの構成を用いることもできる。
Main channel waveguide 1 which is a double mode for extraordinary rays and a single mode for ordinary rays
27 can use either the configuration shown in FIG. 7 or the configuration shown in FIG.

【0084】図11は本発明の第6実施例の平面基板の
傾斜検出装置を示す概略構成図である。この構成では検
出手段を2つ有している。第1の検出手段を構成するの
は第1導波路基板151に構成された導波路デバイスで
あり、第2の検出手段を構成するのは第2導波路基板1
75に構成された導波路デバイスである。第1導波路基
板151に構成された導波路デバイスと第2導波路基板
175に構成された導波路デバイスは両方とも第1実施
例に用いられている導波路デバイスと同じ構成をしてい
る。ただし、第1の導波路基板151は第2の導波路基
板175に対してそれぞれの主幹チャネル導波路15
3、166の幅方向(導波路構造を有する方向)が直交
するように構成されている。
FIG. 11 is a schematic block diagram showing a flat substrate inclination detecting device according to a sixth embodiment of the present invention. This structure has two detecting means. What constitutes the first detection means is the waveguide device formed on the first waveguide substrate 151, and what constitutes the second detection means is the second waveguide substrate 1
75 is a waveguide device. Both the waveguide device formed on the first waveguide substrate 151 and the waveguide device formed on the second waveguide substrate 175 have the same configuration as the waveguide device used in the first embodiment. However, the first waveguide substrate 151 is different from the second main waveguide substrate 175 in each of the main channel waveguides 15.
The width directions (directions having the waveguide structure) of 3, 166 are configured to be orthogonal to each other.

【0085】第1導波路基板151の主幹チャネル導波
路153の出射端154を出射した光はハーフミラー1
55を透過し、コリメータレンズ156と経て平面基板
157に平行光束を照射する。平面基板157で反射し
た光はコリメータレンズ156を経て、一部はハーフミ
ラー155を透過し、第1の導波路基板151の主幹チ
ャネル導波路の端面154に光スポットを形成する。平
面基板157で反射して、コリメータレンズ156を経
た光の残りの一部はハーフミラー155で反射し、第2
の導波路基板175の主幹チャネル導波路166の端面
167に光スポットを形成するように構成されている。
The light emitted from the emission end 154 of the main channel waveguide 153 of the first waveguide substrate 151 is emitted by the half mirror 1.
After passing through 55, the plane substrate 157 is irradiated with the parallel light flux through the collimator lens 156. The light reflected by the plane substrate 157 passes through the collimator lens 156 and partly passes through the half mirror 155 to form a light spot on the end face 154 of the main channel waveguide of the first waveguide substrate 151. The remaining part of the light reflected by the plane substrate 157 and passed through the collimator lens 156 is reflected by the half mirror 155,
The optical waveguide substrate 175 is configured to form an optical spot on the end face 167 of the main channel waveguide 166.

【0086】平面基板157が、照射された平行光束に
対して垂直に配置さている場合は、第1の導波路基板1
51の主幹チャネル導波路153の端面154に形成さ
れた光スポットの中心と主幹チャネル導波路153の中
心が一致する。このとき第2の導波路基板175を主幹
チャネル導波路166の端面167に形成された光スポ
ットの中心と、主幹チャネル導波路166の中心が一致
するように配置する。
When the plane substrate 157 is arranged perpendicularly to the emitted parallel light flux, the first waveguide substrate 1
The center of the light spot formed on the end face 154 of the main channel waveguide 153 of 51 and the center of the main channel waveguide 153 coincide. At this time, the second waveguide substrate 175 is arranged so that the center of the light spot formed on the end face 167 of the main channel waveguide 166 and the center of the main channel waveguide 166 coincide with each other.

【0087】第1の検出手段では平面基板157の第1
の導波路基板151の主幹チャネル導波路153の幅方
向の傾きを検出するが、平面基板157の第1の導波路
基板151の主幹チャネル導波路153の深さ方向の傾
きは検出できない。そこで、第2の検出手段を上記のよ
うに配置することにより、第2の検出手段で平面基板1
57の第1の導波路基板151の主幹チャネル導波路1
53の深さ方向の傾きを検出することができる。
In the first detecting means, the first detecting means of the flat substrate 157 is used.
Although the inclination of the main channel waveguide 153 of the waveguide substrate 151 in the width direction is detected, the inclination of the main channel waveguide 153 of the first waveguide substrate 151 of the plane substrate 157 in the depth direction cannot be detected. Therefore, by arranging the second detecting means as described above, the flat substrate 1 can be processed by the second detecting means.
57 main channel waveguide 1 of the first waveguide substrate 151
The inclination of 53 in the depth direction can be detected.

【0088】第1検出手段の導波路デバイスおよび第2
検出手段の導波路デバイスは第2実施例、第3実施例、
第4実施例、第5実施例で用いたものでもよいが、その
場合はハーフミラー155とコリメータレンズ156の
間に四分の一波長板を配置する必要がある。また、2つ
の導波路基板の両方にレーザ光源150、164が設け
られているが、照明光はいずれか一方のみから供給すれ
ばよいため、他方のレーザ光源は必ずしも必要ではな
い。そして、両方の導波路基板にレーザ光源を設ける場
合には、いずれか一方のみからレーザ光を供給するもの
とし、一方のレーザ光源が故障した場合に他方に切り換
えることとすれば、レーザ光源を取り替えることなしに
平面基板の傾斜検出を続けることが可能となる。
Waveguide device of first detecting means and second
The waveguide device of the detecting means is the second embodiment, the third embodiment,
Although it may be the one used in the fourth and fifth embodiments, in that case, it is necessary to dispose a quarter-wave plate between the half mirror 155 and the collimator lens 156. Although the laser light sources 150 and 164 are provided on both of the two waveguide substrates, the other laser light source is not always necessary because the illumination light may be supplied from only one of them. When the laser light sources are provided on both of the waveguide substrates, the laser light is supplied from only one of them, and if one of the laser light sources fails, the other light source is replaced. It becomes possible to continue the inclination detection of the flat substrate without any trouble.

【0089】上述の各実施例では、Ti拡散したニオブ
酸リチウムで導波路を構成したが、Ti以外の遷移金属
を拡散させた場合にも、屈折率を増加させることができ
る。拡散させる金属としてはニオブ酸リチウム基板の場
合はTi、V、Ni、Cu等の遷移金属が用いられる。
In each of the above-mentioned embodiments, the waveguide is made of lithium niobate diffused with Ti, but the refractive index can be increased even when a transition metal other than Ti is diffused. In the case of a lithium niobate substrate, a transition metal such as Ti, V, Ni or Cu is used as the metal to be diffused.

【0090】また、導波路を作製する導波路基板として
はタンタル酸リチウム等の電気光学効果を有する単結晶
基板を用いることができる。タンタル酸リチウム基板で
は屈折率を増加させるために、Cu、Ti、Nb等の遷
移金属の拡散が用いられる。
A single crystal substrate having an electro-optical effect, such as lithium tantalate, can be used as the waveguide substrate for producing the waveguide. In the lithium tantalate substrate, diffusion of transition metals such as Cu, Ti and Nb is used to increase the refractive index.

【0091】また、導波路基板上に高屈折率層を形成す
る方法としては、Li2O外方拡散法を用いることもで
きる。Li2O外方拡散法は、基板を高温に熱し、結晶
表面からLi2Oを外部へ放出させて高屈折率層を形成
する方法である。
As a method of forming the high refractive index layer on the waveguide substrate, the Li2O outward diffusion method can be used. The Li2O outward diffusion method is a method of forming a high refractive index layer by heating a substrate to a high temperature to release Li2O from the crystal surface to the outside.

【0092】尚、上記の第1実施例、第2実施例、第5
実施例、第6実施例においてはチャネル導波路4、6
3、125、127、153、166に電圧を印加する
ための電極11、71、124、136、161、17
4を各々導波路4、63、125、127、153、1
66に対して対称な2電極配置としたが、用いられる基
板の状態(結晶基板であれば結晶軸の方向など)によ
り、3電極配置が最適である場合もあるので、基板の状
態によって、最適な電極配置を選択する。
Incidentally, the above-mentioned first embodiment, second embodiment and fifth embodiment
In the embodiment and the sixth embodiment, the channel waveguides 4 and 6 are used.
Electrodes 11, 71, 124, 136, 161, 17 for applying voltage to 3, 125, 127, 153, 166.
4 are waveguides 4, 63, 125, 127, 153, 1 respectively.
Although the two-electrode arrangement is symmetrical with respect to 66, the three-electrode arrangement may be optimal depending on the condition of the substrate used (in the case of a crystal substrate, the direction of the crystal axis, etc.). Select the appropriate electrode arrangement.

【0093】本発明の第7実施例の平面基板の傾斜検出
装置を図12に示す。図12のように本実施例の平面基
板の傾斜検出装置は、半導体レーザ光源201と、半導
体レーザ光源201から出射された光を偏向するハーフ
ミラー202と光をコリメートし平行光束を平面基板2
05に照射するコリメータレンズ204とを光軸上に順
に配置して構成した照明光学系を備えている。また、本
実施例の平面基板の傾斜検出装置は、3次元チャネル導
波路227と、受光面が4分割されたシリコンフォトダ
イオードを備えた光検出器208とをさらに備えてい
る。コリメータレンズ204は、平面基板205からの
反射光を集光する集光光学系を兼用している。3次元チ
ャネル導波路227および光検出器208は、平面基板
205により反射した光を検出するための光学系を形成
している。検出器208の受光面は、同面積の正方形の
4つの受光面209,210,211,212から構成
されている。4つの受光面209,210,211,2
12はXY軸に沿って碁盤目状に配置されている。検出
器208は、受光面の中心が、3次元チャネル導波路の
出射口207bの中心と一致するように位置合わせされ
て、出射口207bに接合されている。
FIG. 12 shows a flat substrate inclination detecting device according to a seventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, in the flat substrate inclination detecting apparatus according to the present embodiment, the semiconductor laser light source 201 and the half mirror 202 for deflecting the light emitted from the semiconductor laser light source 201 are collimated to collimate the light and generate a parallel light flux on the flat substrate 2.
The collimator lens 204 for irradiating the laser beam 05 is arranged in order on the optical axis to provide an illumination optical system. Further, the flat substrate tilt detecting apparatus of the present embodiment further includes a three-dimensional channel waveguide 227 and a photodetector 208 including a silicon photodiode whose light-receiving surface is divided into four parts. The collimator lens 204 also serves as a condensing optical system that condenses the reflected light from the flat substrate 205. The three-dimensional channel waveguide 227 and the photodetector 208 form an optical system for detecting the light reflected by the flat substrate 205. The light receiving surface of the detector 208 is composed of four square light receiving surfaces 209, 210, 211 and 212 having the same area. Four light receiving surfaces 209, 210, 211, 2
12 are arranged in a grid pattern along the XY axes. The detector 208 is aligned so that the center of the light-receiving surface is aligned with the center of the exit 207b of the three-dimensional channel waveguide, and is joined to the exit 207b.

【0094】また、検出器208の受光面209,21
0,211,212には、検出した光量を電気信号とし
て、信号処理回路228に出力するための、信号線22
9,230,231,232が接続されている。これら
の信号を処理する信号処理回路228は、X軸に沿って
隣合う受光面209と受光面211の出力信号を加算す
るための和検出手段213と、同じくX軸に沿って隣合
う受光面210と受光面212の出力信号を加算するた
めの和検出手段217とを備えている。さらに、Y軸に
沿って隣合う受光面209と受光面210の出力信号を
加算するための和検出手段214と、同じくY軸に沿っ
て隣合う受光面211と受光面212の出力信号を加算
するための和検出手段218とを備えている。差動検出
器221は、和検出手段213と和検出手段218の出
力信号の差動信号I2を検出することによりY方向の光
量の差を求める。差動検出器222は、和検出手段21
4と和検出手段218の出力信号の差動信号I1を検出
することにより、X方向の光量の差を求める。
In addition, the light receiving surfaces 209 and 21 of the detector 208.
The signal lines 22 for outputting the detected light amount as an electric signal to the signal processing circuit 228 are connected to 0, 211 and 212.
9,230,231,232 are connected. The signal processing circuit 228 for processing these signals includes a sum detecting means 213 for adding output signals of the light receiving surface 209 and the light receiving surface 211 adjacent to each other along the X axis, and the light receiving surface adjacent to each other along the X axis. 210 and a sum detecting means 217 for adding the output signals of the light receiving surface 212. Further, the sum detection means 214 for adding the output signals of the light receiving surfaces 209 and 210 adjacent to each other along the Y axis, and the output signals of the light receiving surface 211 and the light receiving surface 212 also adjacent to each other along the Y axis are added. And a sum detection means 218 for The differential detector 221 obtains the difference in the amount of light in the Y direction by detecting the differential signal I2 of the output signals of the sum detecting means 213 and the sum detecting means 218. The differential detector 222 is the sum detection means 21.
4 and the differential signal I1 of the output signal of the sum detection means 218 are detected to obtain the difference in the light amount in the X direction.

【0095】3次元チャネル導波路227についてさら
に説明する。3次元チャネル導波路227は、屈折率
1.475のSiOxyを材料とする幅(図12のX方
向)3μm、深さ(図12のY方向)3μmを有するコ
ア部207と、屈折率1.465のSiO2 を材料とす
るクラッド部206とにより構成されたダブルモードの
3次元チャネル導波路である。導波路227のX方向の
モード次数をp、Y方向のモード次数をqとして、導波
路227のモードをEpqで表した場合、E00,E10,E
01モードのみが導波モードとして伝搬し、E11モード
は、伝搬できないように構成されている。
The three-dimensional channel waveguide 227 will be further described. The three-dimensional channel waveguide 227 is made of SiO x N y having a refractive index of 1.475 as a material and has a width (X direction in FIG. 12) of 3 μm and a depth (Y direction of FIG. 12) of 3 μm. It is a double-mode three-dimensional channel waveguide composed of a cladding portion 206 made of SiO 2 having a ratio of 1.465. When the mode order of the waveguide 227 in the X direction is p and the mode order in the Y direction is q, and the mode of the waveguide 227 is represented by E pq , E 00 , E 10 , E
Only the 01 mode propagates as a guided mode, and the E 11 mode cannot propagate.

【0096】導波路227のコア部207の入射口20
7aから出射口207bまでの長さLは、E00−E10
ードの完全結合長をL01,E00−E01モードの完全結合
長をL02として、 L≒mL01かつL≒nL02 (m=1、2、・・・)、(n=1、2、・・・) とする。
The entrance 20 of the core portion 207 of the waveguide 227
The length L from 7a to the outlet 207b is L≈mL 01 and L≈nL 02 , where L 01 is the complete coupling length of the E 00 -E 10 mode and L 02 is the complete coupling length of the E 00 -E 01 mode. (M = 1, 2, ...) And (n = 1, 2, ...).

【0097】3次元チャネル導波路227の製造方法に
ついて説明する。クラッドとなる屈折率1.465のS
iO2 基板上に、コア部となる屈折率1.475のSi
xy 膜をRFスパッタにより形成したのち、リソグ
ラフィーによりSiOx y膜をコア形状にパターニン
グする。RFスパッタ時に導入する酸素量と窒素量とを
調整することにより、SiOx y 膜のxとyとを調整
し、任意の屈折率にすることができる。つぎに、RFス
パッタによりSiO2 膜を形成することにより、コア形
状となったSiOx y 膜の周囲をSiO2 膜で覆う。
これにより、SiOx y を材料とするコア部207
と、SiO2 を材料とするクラッド部が形成される。最
後に上述の長さLに切断し、入射口と出射口を研磨して
完成させる。
A method of manufacturing the three-dimensional channel waveguide 227 will be described. S with a refractive index of 1.465 to be the clad
Si with a refractive index of 1.475 to be the core is formed on the iO 2 substrate.
After forming the O x N y film by RF sputtering, the SiO x N y film is patterned into a core shape by lithography. By adjusting the amount of oxygen and the amount of nitrogen introduced at the time of RF sputtering, it is possible to adjust x and y of the SiO x N y film to have an arbitrary refractive index. Next, a SiO 2 film is formed by RF sputtering to cover the periphery of the core-shaped SiO x N y film with the SiO 2 film.
Thereby, the core portion 207 made of SiO x N y is used.
Then, a clad portion made of SiO 2 is formed. Finally, it is cut into the above-mentioned length L, and the entrance and the exit are polished to complete.

【0098】つぎに本実施例の平面基板の傾斜検出装置
の動作について説明する。
Next, the operation of the inclination detecting device for a flat substrate of this embodiment will be described.

【0099】図12において、半導体レーザ光源201
を出た光はハーフミラー202で反射され、コリメータ
レンズ204に入射し、平面基板205上に平行光束を
照射する。平面基板205上の表面で反射した光は、再
びコリメータレンズ204を経て、ハーフミラー202
を透過し、3次元チャネル導波路227のコア部207
の入射口207aに集光される。3次元チャネル導波路
227は、幅方向(X方向)およびそれに垂直な方向
(Y方向)にダブルモードである導波路であり、3次元
チャネル導波路227のコア部207中を伝搬した光
は、出射口207bから出射され、コア部207に接合
された受光面が4分割された光検出器208に至る。光
検出器208は4分割された受光面の中心と3次元チャ
ネル導波路227の中心が一致するように接合されてい
る。
In FIG. 12, a semiconductor laser light source 201
The light emitted from the mirror is reflected by the half mirror 202, enters the collimator lens 204, and irradiates a plane substrate 205 with a parallel light flux. The light reflected on the surface of the flat substrate 205 passes through the collimator lens 204 again, and then passes through the half mirror 202.
Through the core 207 of the three-dimensional channel waveguide 227.
The light is focused on the entrance port 207a. The three-dimensional channel waveguide 227 is a waveguide having a double mode in the width direction (X direction) and the direction (Y direction) perpendicular thereto, and the light propagating in the core portion 207 of the three-dimensional channel waveguide 227 is The light-receiving surface emitted from the emission port 207b and joined to the core portion 207 reaches the photodetector 208 which is divided into four. The photodetector 208 is bonded so that the center of the four-divided light receiving surface and the center of the three-dimensional channel waveguide 227 coincide with each other.

【0100】そして、導波路の幅方向のモード次数を
p、導波路の幅方向に垂直な方向のモード次数をqとお
いて導波路のモードがEpqで表されるとしたとき、前述
したとおり、平面基板205が導波路の幅方向(X方
向)に傾斜している場合、3次元チャネル導波路227
のコア部207内にE00,E10両モードが励振される。
両モードの干渉により光検出器208の受光面209の
出力と受光面210の出力の和検出手段214により得
られる和信号216の強度と、受光面211の出力と受
光面212の出力の和検出手段218により得られる和
信号220の強度は等しくない。よって、差動検出手段
222によって光検出器208の受光面209,210
の和信号216と受光面211,212の和信号220
の差動信号224をとることにより、平面基板205の
導波路の幅方向(X方向)の傾斜を検知することができ
る。この時、差動手段221からは、信号は出力されな
い。
Assuming that the mode order in the width direction of the waveguide is p and the mode order in the direction perpendicular to the width direction of the waveguide is q, and the mode of the waveguide is represented by E pq , as described above. If the planar substrate 205 is inclined in the width direction (X direction) of the waveguide, the three-dimensional channel waveguide 227
Both the E 00 and E 10 modes are excited in the core portion 207 of the.
The intensity of the sum signal 216 obtained by the sum detection means 214 of the output of the light receiving surface 209 of the photodetector 208 and the output of the light receiving surface 210 due to the interference of both modes, and the sum detection of the output of the light receiving surface 211 and the output of the light receiving surface 212. The intensities of the sum signal 220 obtained by the means 218 are not equal. Therefore, the light receiving surfaces 209 and 210 of the photodetector 208 are detected by the differential detecting means 222.
Sum signal 216 and sum signal 220 of light receiving surfaces 211 and 212
By taking the differential signal 224, the inclination of the waveguide of the plane substrate 205 in the width direction (X direction) can be detected. At this time, no signal is output from the differential means 221.

【0101】同様に平面基板205が導波路の幅方向に
垂直な方向(Y方向)に傾斜している場合、ダブルモー
ド導波路227のコア部207内にE00,E01両モード
が励振される。両モードの干渉により光検出器208の
受光面209の出力と受光面211の出力の和検出手段
213により得られる和信号215の強度と、受光面2
10の出力と受光面212の出力の和検出手段217に
より得られる和信号219の強度は等しくない。よっ
て、差動検出手段221によって光検出器208の受光
面209,211の和信号215と受光面210,21
2の和信号219の差動信号223をとることにより、
平面基板205の導波路の幅方向に垂直な方向(Y方
向)の傾斜を検知することができる。このとき、差動手
段222からは、信号は出力されない。
Similarly, when the plane substrate 205 is inclined in the direction (Y direction) perpendicular to the width direction of the waveguide, both the E 00 and E 01 modes are excited in the core portion 207 of the double mode waveguide 227. It The intensity of the sum signal 215 obtained by the sum detection means 213 of the output of the light receiving surface 209 of the photodetector 208 and the output of the light receiving surface 211 due to the interference of both modes, and the light receiving surface 2
The intensity of the sum signal 219 obtained by the sum detection means 217 of the output of 10 and the output of the light receiving surface 212 is not equal. Therefore, the differential detection means 221 causes the sum signal 215 of the light receiving surfaces 209 and 211 of the photodetector 208 and the light receiving surfaces 210 and 21.
By taking the differential signal 223 of the sum signal 219 of 2
The tilt of the plane substrate 205 in the direction perpendicular to the width direction of the waveguide (Y direction) can be detected. At this time, no signal is output from the differential means 222.

【0102】同様に平面基板205が傾斜していない場
合、E00モードのみが励振される。和検出手段213よ
り得られる信号215の強度と、和検出手段217より
得られる信号219の強度と、和検出手段214より得
られる信号216の強度と、和検出手段218より得ら
れる信号220の強度とは、いずれも等しく、平面基板
205が傾斜していないことが検知される。
Similarly, when the plane substrate 205 is not tilted, only the E 00 mode is excited. The intensity of the signal 215 obtained by the sum detection means 213, the intensity of the signal 219 obtained by the sum detection means 217, the intensity of the signal 216 obtained by the sum detection means 214, and the intensity of the signal 220 obtained by the sum detection means 218. Are the same, and it is detected that the plane substrate 205 is not inclined.

【0103】さらに、平面基板205が、X方向にもY
方向にも傾斜している場合、E00,E10,E01の各モー
ドが励振される。この時、各モードの干渉により、受光
面209,210,211,212の受光強度は異なる
ので、差動手段221および差動手段222双方から差
動信号223,224が出力され、X方向およびY方向
の基板の傾斜が検出される。
Furthermore, the plane substrate 205 is moved in the Y direction in the X direction.
When it is also inclined in the direction, the modes E 00 , E 10 , and E 01 are excited. At this time, due to the interference of each mode, the light receiving intensity of the light receiving surfaces 209, 210, 211, and 212 is different, so that the differential signals 223 and 224 are output from both the differential unit 221 and the differential unit 222, and the X direction and the Y direction. The tilt of the substrate in the direction is detected.

【0104】本実施例では、照明光を導波路を伝搬させ
ず、レーザ光源が別になっているが、受光面が4分割さ
れた検出器の変わりに半導体レーザとフォトダイオード
が一体化された素子を用いることにより、導波路を照明
用の導波路としても用いることもできる。その場合、調
整の手間を省略することができる。
In this embodiment, the illumination light is not propagated through the waveguide, and the laser light source is separate. However, instead of the detector whose light-receiving surface is divided into four, a semiconductor laser and photodiode are integrated. By using, the waveguide can also be used as a waveguide for illumination. In that case, the labor of adjustment can be omitted.

【0105】上述のように各実施例によれば、導波路を
用いた容易な簡素な構成の小型な装置でありながら精度
よく傾斜を検出可能な平面基板の傾斜検出装置を提供す
ることができる。第1から第6の実施例では、平面基板
を照明する光を中央の枝導波路で伝搬して、主幹導波路
から出射する構成としたことにより、照明光を出射する
端面と、反射光を入射させる端面が同一の端面になり、
反射光は、照明光と同一光路を通って端面に戻ってくる
ため、複雑な位置合わせの不要な平面基板の傾斜検出装
置が提供される。
As described above, according to each of the embodiments, it is possible to provide the inclination detecting device for the flat substrate which is capable of detecting the inclination with high accuracy, though it is a small device having an easy and simple structure using the waveguide. . In the first to sixth embodiments, the light for illuminating the flat substrate is propagated through the central branch waveguide and is emitted from the main waveguide, so that the end face emitting the illumination light and the reflected light are The end face to be incident becomes the same end face,
Since the reflected light returns to the end face through the same optical path as the illumination light, a tilt detection device for a flat substrate that does not require complicated alignment is provided.

【0106】また、第2、第3の実施例では、平面基板
を照明するための光に対してはシングルモードで、平面
基板からの反射光にたいしてはダブルモードの主幹導波
路を実現している。これにより、中心対称な片寄りのな
い光スポットで平面基板を照明することができるので、
より精度よく平面基板の傾斜を検出することが可能であ
る。
Further, in the second and third embodiments, a single-mode main waveguide is realized for the light for illuminating the flat substrate, and a double-mode main waveguide is realized for the reflected light from the flat substrate. . As a result, it is possible to illuminate the flat substrate with a light spot that is centrosymmetrical and has no unevenness.
It is possible to detect the inclination of the flat substrate more accurately.

【0107】さらに、本発明の第4、第5の実施例で
は、光源への戻り光を取り除くための手段を導波路上設
けたことにより戻り光による光源の出力光の変動を回避
することができる。さらに、導波路を電気光学効果のあ
る材料で構成した場合には、電極から電圧を印加するこ
とにより、完全結合長を変化させることができるため、
ダブルモード導波路の長さにあわせて、検出に必要な条
件を満たすように完全結合長を変えることにより、導波
路の許容可能な誤差範囲を大きくすることができ、よっ
て、製造効率を向上させることができる。さらに、第
6、第7の実施例の様に2方向に導波路構造を配置する
ことにより、平面基板の傾斜を2次元的に検出すること
ができる。
Further, in the fourth and fifth embodiments of the present invention, the means for removing the return light to the light source is provided on the waveguide, so that the fluctuation of the output light of the light source due to the return light can be avoided. it can. Furthermore, when the waveguide is made of a material having an electro-optical effect, the voltage can be applied from the electrodes to change the complete coupling length.
By changing the perfect coupling length according to the length of the double mode waveguide so as to satisfy the condition required for detection, the allowable error range of the waveguide can be increased, thus improving the manufacturing efficiency. be able to. Furthermore, by arranging the waveguide structures in two directions as in the sixth and seventh embodiments, the inclination of the flat substrate can be detected two-dimensionally.

【0108】このように、照明光の出射部と反射光の入
射部を一致させること、戻り光を取り除く手段を設ける
こと、2次元的な傾斜の検出、ならびに、電極を設ける
という電気的な手段により製造効率向上させることがで
きることは、本実施例が導波路を用いているためにはじ
めて可能になったことである。
In this way, electrical means for matching the emitting portion of the illumination light and the incident portion of the reflected light, providing a means for removing the returning light, detecting the two-dimensional inclination, and providing an electrode. The fact that the manufacturing efficiency can be improved by means of this embodiment is made possible for the first time because the present embodiment uses the waveguide.

【0109】[0109]

【効果】上述のように、本発明によれば、導波路を用い
たことにより、複雑な位置合わせが不要で、かつ、小型
な構成でありながら精度よく傾斜の検出できる平面基板
傾斜検出装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, since the waveguide is used, there is no need for complicated alignment, and a flat substrate tilt detecting device capable of detecting tilt accurately with a compact structure. Can be provided.

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

【図1】本発明の第1実施例の平面基板の傾斜検出装置
の構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a flat substrate inclination detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の平面基板の傾斜検出装置の構成を示すブ
ロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a conventional flat substrate tilt detection device.

【図3】第1実施例の平面基板の傾斜検出装置における
ダブルモードチャネル導波路内における入射光強度分布
と導波経路を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an incident light intensity distribution and a waveguide path in a double mode channel waveguide in the flat substrate tilt detecting device of the first embodiment.

【図4】第1実施例の平面基板の傾斜検出装置における
平面基板からの反射光の振る舞いを示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing the behavior of reflected light from the flat substrate in the flat substrate inclination detection device of the first embodiment.

【図5】図1の装置における光検出器の差信号出力と,
入射光スポットとダブルモード導波路中心間のズレの関
係を示した説明図。
5 is a difference signal output of the photodetector in the device of FIG.
Explanatory drawing which showed the relationship of the shift | offset | difference between an incident light spot and the center of a double mode waveguide.

【図6】本発明の第2実施例の平面基板の傾斜検出装置
の構成を示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a flat substrate inclination detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】第2実施例の平面基板の傾斜検出装置の導波路
部分の構成を示す説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration of a waveguide portion of a tilt detection device for a flat substrate according to a second embodiment.

【図8】第3実施例の平面基板の傾斜検出装置の導波路
部分の構成を示す説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a waveguide portion of a tilt detection device for a flat substrate according to a third embodiment.

【図9】第4実施例の平面基板の傾斜検出装置の構成を
示すブロック図。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a flat substrate tilt detection device according to a fourth embodiment.

【図10】第5実施例の平面基板の傾斜検出装置の構成
を示すブロック図。
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a flat substrate inclination detection device according to a fifth embodiment.

【図11】第6実施例の平面基板の傾斜検出装置の構成
を示すブロック図。
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a flat substrate inclination detection device according to a sixth embodiment.

【図12】第7実施例の平面基板の傾斜検出装置の構成
を示すブロック図。
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a flat substrate inclination detection device according to a seventh embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、60、100、120、150、164、201・
・・レーザ光源、3、62、101、103、122、
123、126、152、165・・・シングルモード
チャネル導波路、2、61、99、128、151、1
75・・・ニオブ酸リチウム基板、63、104、12
7・・・常光線の導波光に対してシングルモードであ
り、異常光線の導波光に対してダブルモードであるチャ
ネル導波路、4、125、153、166・・・ダブル
モードチャネル導波路、9、10、69、70、11
0、111、134、135、159、160、16
9、170・・・チャネル導波路、11、71、11
2、124、136、161、174・・・電極、1
2、13、72、73、113、114、121、13
8、139、162、163、172、173、208
・・・光検出器、227・・・三次元チャネル導波路。
1, 60, 100, 120, 150, 164, 201
..Laser light sources, 3, 62, 101, 103, 122,
123, 126, 152, 165 ... Single-mode channel waveguides, 2, 61, 99, 128, 151, 1
75 ... Lithium niobate substrate, 63, 104, 12
7 ... Channel waveguides that are single mode for guided light of ordinary rays and double mode for guided light of extraordinary rays 4, 125, 153, 166 ... Double mode channel waveguides, 9 10, 69, 70, 11
0, 111, 134, 135, 159, 160, 16
9, 170 ... Channel waveguide, 11, 71, 11
2, 124, 136, 161, 174 ... Electrodes, 1
2, 13, 72, 73, 113, 114, 121, 13
8, 139, 162, 163, 172, 173, 208
... Photodetector, 227 ... Three-dimensional channel waveguide.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】平面基板に光を照射するための照明手段
と、前記平面基板からの反射光を検出するための検出手
段と、前記照明手段から照射された光と前記平面基板か
らの反射光とを伝搬するための導波路部を有し、 前記導波路部は、主幹導波路と、前記主幹導波路を3本
の導波路に分岐するための分岐部と、前記分岐部に接続
された3本の枝導波路とを有し、 前記照明手段は、前記3本の枝導波路のうち中央の枝導
波路に光を入射する位置に配置され、 前記検出手段は、前記3本の枝導波路のうち両脇の枝導
波路を伝搬した光を検出する位置に配置され、 前記主幹導波路はダブルモード導波路であり、 前記3本の枝導波路のうち中央の枝導波路は、前記照明
手段からの光に対してシングルモード導波路であり、 前記中央の枝導波路と前記主幹導波路とは、前記照明手
段から出射された照明光を0次モードで伝搬して、前記
主幹導波路の端面から前記平面基板に照射し、 また、前記主幹導波路は、前記平面基板からの反射光を
0次モードおよび1次モードのうちいずれか一方または
両方のモードで伝搬し、前記分岐部は、前記主幹導波路
を伝搬した光を前記3本の枝導波路のうち両脇の導波路
に分配することを特徴とする平面基板の傾斜検出装置。
1. Illuminating means for irradiating a plane substrate with light, detecting means for detecting reflected light from the plane substrate, light emitted from the illuminating means and reflected light from the plane substrate. And a waveguide portion for propagating, and the waveguide portion is connected to the main waveguide, a branch portion for branching the main waveguide into three waveguides, and the branch portion. 3 branch waveguides, the illuminating means is arranged at a position where light is incident on a central branch waveguide of the 3 branch waveguides, and the detecting means is provided with the 3 branch waveguides. The main waveguide is a double-mode waveguide, and the central branch waveguide among the three branch waveguides is arranged at a position for detecting light propagating through the branch waveguides on both sides of the waveguide. A single mode waveguide for the light from the illumination means, and the central branch waveguide and the The trunk waveguide means that the illumination light emitted from the illuminating means propagates in the 0th mode and irradiates the planar substrate from the end face of the master waveguide, and the trunk waveguide is diverged from the planar substrate. Reflected light in one or both of the 0th-order mode and the 1st-order mode is propagated, and the branching portion propagates the light propagated in the main waveguide to both sides of the three branch waveguides. An inclination detecting device for a flat substrate, characterized by being distributed to a waveguide.
【請求項2】請求項1において、前記主幹導波路の端面
と前記平面基板との間には、前記主幹導波路の端面から
出射された光を平行光に変換する光学部品が配置されて
いることを特徴とする平面基板の傾斜検出装置。
2. The optical component for converting light emitted from the end face of the main waveguide into parallel light is arranged between the end face of the main waveguide and the planar substrate. A flat substrate inclination detecting device characterized by the above.
【請求項3】請求項1において、前記主幹導波路は、電
気光学効果を有する材料によって構成され、前記主幹導
波路に電圧を印加するための電極を有することを特徴と
する平面基板の傾斜検出装置。
3. The tilt detection of a flat substrate according to claim 1, wherein the main waveguide is made of a material having an electro-optical effect, and has an electrode for applying a voltage to the main waveguide. apparatus.
【請求項4】請求項1において、前記導波路部は、半導
体基板上に構成され、前記光検出手段は、前記導波路と
共に該半導体基板上に形成されていることを特徴とする
平面基板の傾斜検出装置。
4. The flat substrate according to claim 1, wherein the waveguide portion is formed on a semiconductor substrate, and the photodetection means is formed on the semiconductor substrate together with the waveguide. Tilt detection device.
【請求項5】請求項4において、前記照明手段は、前記
導波路と共に前記半導体基板上に形成されていることを
特徴とする平面基板の傾斜検出装置。
5. The flat substrate tilt detecting device according to claim 4, wherein the illumination means is formed on the semiconductor substrate together with the waveguide.
【請求項6】請求項1において、前記主幹導波路の長さ
をLとし、前記主幹導波路における偶−奇モードの完全
結合長をLcとするとき L=mLc (m=1,2,・・・) の関係を満たすことを特徴とする平面基板の傾斜検出装
置。
6. When the length of the main waveguide is L and the perfect coupling length of the even-odd mode in the main waveguide is Lc in claim 1, L = mLc (m = 1, 2 ,.・ ・) Inclination detection device for flat substrates, which satisfies the relationship
【請求項7】請求項3において、前記主幹導波路上に配
置された電極に電圧を印加することによって、電気光学
効果により、前記主幹導波路における偶−奇モードの完
全結合長LcをLc1に変化させた場合、該ダブルモード
領域の長さLに対して、 L=mLc1 (m=1,2,・・・) が成立する構成としたことを特徴とする平面基板の傾斜
検出装置。
7. The complete coupling length Lc between even and odd modes in the main waveguide is Lc 1 due to an electro-optical effect by applying a voltage to an electrode arranged on the main waveguide in claim 3. When a change is made to, the inclination detecting device for a flat substrate is characterized in that L = mLc 1 (m = 1, 2, ...) Is established for the length L of the double mode region. .
【請求項8】請求項1において、前記主幹導波路の端面
と前記平面基板の間には、偏光方向を変換する変換手段
が配置され前記主幹導波路は、屈折率に異方性を有する
材料によって形成され、偏光方向aの直線偏光に対して
シングルモード導波路であり、偏光方向b(ただしa≠
b)の直線偏光に対してダブルモード導波路であり、 前記照明手段は偏光方向aの直線偏光を出射し、 前記中央の枝導波路と前記主幹導波路とは、前記照明手
段から出射された偏光方向aの照明光を0次モードで伝
搬して、前記主幹導波路の端面から前記平面基板に照射
し、 前記変換手段は、前記主幹導波路の端面から出射された
偏光方向aの直線偏光を円偏光に変換し、前記平面基板
により反射された円偏光の反射光を偏光方向bの直線偏
光に変換し、 また、前記主幹導波路は、前記平面基板からの偏向方向
bの反射光を0次モードおよび1次モードの何れか一方
または両方のモードで伝搬することを特徴とする平面基
板の傾斜検出装置。
8. The conversion means for converting the polarization direction is arranged between the end face of the main waveguide and the plane substrate, and the main waveguide has a material having anisotropy in refractive index. Is a single-mode waveguide for linearly polarized light of polarization direction a, and polarization direction b (where a ≠
b) is a double mode waveguide for linearly polarized light, the illuminating means emits linearly polarized light in the polarization direction a, and the central branch waveguide and the main waveguide are emitted from the illuminating means. The illumination light in the polarization direction a propagates in the 0th order mode, irradiates the flat substrate from the end face of the main waveguide, and the conversion means emits linearly polarized light in the polarization direction a emitted from the end face of the main waveguide. Is converted into circularly polarized light, and the circularly polarized reflected light reflected by the plane substrate is converted into linearly polarized light in the polarization direction b. Further, the main waveguide converts the reflected light in the polarization direction b from the plane substrate. An apparatus for detecting inclination of a flat substrate, which propagates in either or both of a 0th-order mode and a 1st-order mode.
【請求項9】請求項8において、前記主幹導波路は、3
以上の材料で構成され、前記材料のうち1つの材料は、
偏光方向aおよび偏光方向bの光のうち一方の光に対し
ては、コアとなり、他方の光に対してはクラッドとなる
ことを特徴とする平面基板の傾斜検出装置。
9. The waveguide according to claim 8, wherein the main waveguide is 3
Composed of the above materials, one of the materials is
An apparatus for detecting inclination of a flat substrate, wherein one of the light in the polarization direction a and the light in the polarization direction b becomes a core and the other light becomes a clad.
【請求項10】請求項8において、前記照明手段は、光
源と、光源から出射された光のうち偏光方向aの光のみ
を通過させる偏光手段とを有することを特徴とする平面
基板の傾斜検出装置。
10. The tilt detection of a flat substrate according to claim 8, wherein the illuminating means includes a light source and a polarizing means that allows only light in a polarization direction a of light emitted from the light source to pass therethrough. apparatus.
【請求項11】請求項8において、前記中央の枝導波路
には、前記主幹導波路の端面から入射した偏光方向bの
光が、前記中央の枝導波路を伝搬して前記照明手段に入
射するのを防ぐための戻り光防止手段がさらに備えられ
ていることを特徴とする平面基板の傾斜検出装置。
11. The light of polarization direction b, which is incident on the central branch waveguide from the end face of the main waveguide, propagates through the central branch waveguide and is incident on the illuminating means. An inclination detecting device for a flat substrate, further comprising return light preventing means for preventing the occurrence of the above-mentioned problem.
【請求項12】請求項8において、前記主幹導波路は、
クラッドにニオブ酸リチウム単結晶を有し、コアに遷移
金属が拡散されたニオブ酸リチウム単結晶を有して構成
されることを特徴とする平面基板の傾斜検出装置。
12. The main waveguide according to claim 8,
A tilt detecting device for a flat substrate, comprising a lithium niobate single crystal in a clad and a lithium niobate single crystal in which a transition metal is diffused in a core.
【請求項13】請求項9において、前記主幹導波路は、
ニオブ酸リチウム単結晶と、遷移金属が拡散されたニオ
ブ酸リチウム単結晶と、プロトン交換されたニオブ酸リ
チウム単結晶とを有して構成され、 前記ニオブ酸リチウム単結晶は、偏光方向aおよび偏光
方向bの光に対してクラッドとなり、 遷移金属が拡散されたニオブ酸リチウム単結晶は、偏光
方向aおよび偏光方向bの光に対してコアとなり、 前記プロトン交換されたニオブ酸リチウム単結晶は、偏
光方向aの光に対してはクラッドとなり、偏光方向bの
光に対してはコアとなることを特徴とする平面基板の傾
斜検出装置。
13. The main waveguide according to claim 9,
A lithium niobate single crystal, a lithium niobate single crystal in which a transition metal is diffused, and a proton-exchanged lithium niobate single crystal are included, and the lithium niobate single crystal has a polarization direction a and a polarized light. The lithium niobate single crystal in which the transition metal is diffused and becomes a clad for the light in the direction b becomes the core in the light in the polarization directions a and b, and the proton-exchanged lithium niobate single crystal is A tilt detecting device for a flat substrate, which functions as a clad for light in the polarization direction a and as a core for light in the polarization direction b.
【請求項14】請求項8において、前記主幹導波路の長
さをLとし、前記主幹導波路における偏光方向bの光に
対する偶−奇モードの完全結合長をLcとするとき L=mLc (m=1,2,・・・) の関係を満たすことを特徴とする平面基板の傾斜検出装
置。
14. When the length of the main waveguide is L and the perfect coupling length of even-odd mode for light in the polarization direction b in the main waveguide is Lc in claim 8, L = mLc (m = 1, 2, ...) A flat substrate inclination detecting device characterized by satisfying the following relationship.
【請求項15】請求項8において、前記主幹導波路は、
電気光学効果を有する材料によって構成され、 前記導波路部は、前記主幹導波路に電圧を印加するため
の電圧印加手段をさらに有し、 前記主幹導波路の長さをLとし、前記主幹導波路におけ
る偏光方向bの光に対する偶−奇モードの完全結合長を
Lcとするとき、 前記主幹導波路に電圧を印加することによって、電気光
学効果により完全結合長LcをLc1に変化させた場合 L=mLc1 (m=1,2,・・・) の関係が成立することを特徴とする平面基板の傾斜検出
装置。
15. The main waveguide according to claim 8,
The waveguide section is made of a material having an electro-optical effect, and the waveguide section further has voltage applying means for applying a voltage to the main waveguide, and the length of the main waveguide is L, and the main waveguide is When the even-odd mode complete coupling length with respect to the light in the polarization direction b at Lc is Lc, the complete coupling length Lc is changed to Lc1 by the electro-optic effect by applying a voltage to the main waveguide L = An inclination detecting device for a flat substrate, wherein the relationship of mLc1 (m = 1, 2, ...) Is established.
【請求項16】請求項1において、前記導波路部は、そ
れぞれ、前記主幹導波路と前記分岐部と前記3本の枝導
波路が設けられた第1および第2の導波路部を有し、 前記照明手段は、前記第1および第2の導波路部の中央
の枝導波路のうち少なくとも一方に光を入射し、 前記検出手段は、前記第1および第2の導波路部の両脇
の枝導波路を伝搬してきた光を、それぞれ、検出する第
1および第2の検出手段を有し、 また、前記第1および第2の導波路部は、前記平面基板
の同一点からの反射光がそれぞれ前記主幹導波路に入射
させる位置に配置され、 前記第1および第2の導波路部の主幹導波路は、伝搬方
向に垂直な1方向に導波路構造を有し、 前記第1および第2の導波路部は、それぞれの主幹導波
路部の導波路構造を有する方向が、交差するように配置
されていることを特徴とする平面基板の傾斜検出装置。
16. The waveguide section according to claim 1, wherein the waveguide section has first and second waveguide sections provided with the main waveguide, the branch section, and the three branch waveguides, respectively. The illuminating means allows light to enter at least one of the central branch waveguides of the first and second waveguide portions, and the detecting means includes both sides of the first and second waveguide portions. Has first and second detecting means for respectively detecting the light propagating through the branch waveguides, and the first and second waveguide portions are reflected from the same point on the plane substrate. The main waveguides of the first and second waveguide portions are respectively arranged at positions where light is incident on the main waveguide, and the main waveguides have a waveguide structure in one direction perpendicular to a propagation direction. In the second waveguide part, the direction having the waveguide structure of each main waveguide part is Inclination detecting unit for a planar substrate, characterized in that it is arranged so that difference.
【請求項17】平面基板に光を照射するための照明手段
と、前記平面基板からの反射光を検出するための検出手
段と、前記平面基板からの反射光を伝搬するための導波
路部を有し、 前記導波路部は、反射光を伝搬する方向に垂直な少なく
とも2つの方向についてダブルモードの導波路構造を有
し、前記反射光を、前記2つの方向において、それぞ
れ、0次モードおよび1次モードのうちいずれか一方ま
たは両方のモードで伝搬し、 前記検出手段は、前記平面基板からの反射光のうち、前
記導波路部を伝搬した光を検出する位置に配置され、前
記導波路部の前記少なくとも2つの方向における光の強
度分布を検出することを特徴とする平面基板の傾斜検出
装置。
17. Illuminating means for irradiating light onto the flat substrate, detecting means for detecting reflected light from the flat substrate, and a waveguide section for propagating the reflected light from the flat substrate. The waveguide section has a double-mode waveguide structure in at least two directions perpendicular to the direction in which the reflected light propagates, and the reflected light has a zero-order mode and a zero-order mode in the two directions, respectively. Propagating in either one or both modes of the primary mode, the detecting means is arranged at a position for detecting the light propagating through the waveguide part among the reflected light from the planar substrate, An inclination detecting device for a flat substrate, wherein the intensity distribution of light in the at least two directions of the part is detected.
【請求項18】請求項17において、前記検出手段は、
前記導波路部の出射端面の中心として、前記少なくとも
2つの方向においてそれぞれ2つに分割された受光部を
有することを特徴とする平面基板の傾斜検出装置。
18. The detecting means according to claim 17,
A tilt detecting device for a flat substrate, comprising a light receiving portion divided into two in each of the at least two directions, as a center of an emission end face of the waveguide portion.
【請求項19】請求項17において、前記導波路部は、
伝搬方向に垂直な2つの方向に導波路構造を有し、 前記導波路構造を有する2つの方向のうち一方向のモー
ド次数をp、他方向のモード次数をqとして、伝搬する
光の導波モードをEpqで表わした場合、前記導波路
は、E00,E01,E10モードが伝搬可能であり、E11
ードが伝搬不可能な屈折率を有することを特徴とする平
面基板の傾斜検出装置。
19. The waveguide section according to claim 17,
Waveguide structure having a waveguide structure in two directions perpendicular to the propagation direction, where the mode order in one direction of the two directions having the waveguide structure is p and the mode order in the other direction is q When the mode is represented by Epq, the waveguide has a refractive index such that E 00 , E 01 , and E 10 modes can be propagated and E 11 mode cannot be propagated. apparatus.
【請求項20】請求項17において、前記導波路部の長
さをLとし、前記E00モードとE01モードとの完全結合
長をLc1とし、E00モードとE10モードとの完全結合
長をLc2とするとき、 L=mLc1 かつ L=nLc2 (m=1,2,・・・)(n=1,2,・・・) の関係を満たすことを特徴とする傾斜検出装置。
20. In claim 17, the length of the waveguide is L, the complete coupling length of the E 00 mode and the E 01 mode is Lc 1 , and the complete coupling of the E 00 mode and the E 10 mode is performed. When the length is Lc 2 , L = mLc 1 and L = nLc 2 (m = 1, 2, ...) (n = 1, 2, ...) apparatus.
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