JPH09243844A - 光導波路及び導波型音響光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の伝搬損失が小さい光導波路及び導波型音
響光学素子を提供する。 【解決手段】 基板１の一面に光導波層としての第１の
薄膜３を形成し、他面に第２の薄膜４を形成してなる光
導波路、並びに該光導波路４の第１の薄膜３上にプリズ
ム５，６を所定距離を隔てて配置し、かつプリズム５，
６間の光導波領域の側方にＩＤＴ７，８を配置してなる
導波型音響光学素子１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路及び該光
導波路を備える導波型音響光学素子に関し、特に、基板
の一面に薄膜を形成してなる光導波路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザースキャナーやレーザープ
リンターなどの電子写真応用機器において、レーザービ
ームなどの光波を偏向させてスキャン動作を行わせるた
めに、音響光学偏向素子が用いられている。この種の音
響光学偏向素子を含む導波型音響光学素子などの光制御
素子では、光波を導くために光導波路が構成されてい
る。

【０００３】従来の音響光学偏向素子における光導波路
は、基板と、基板上に該基板よりも屈折率の大きな薄膜
を光導波層として形成した構造を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光導波路では、光導波層を成膜する際にストレスを受
け、それによって光導波層においてクラックが発生した
り、基板の反りによりベンディング損失が発生すること
があった。なお、ベンディング損失とは、基板の反りに
より導波される光の損失が生じる現象をいう。

【０００５】従って、従来の光導波路では光の伝搬損失
が比較的大きいため、該光導波路や光導波路を用いた音
響光学素子などの挿入損失が大きくなるという欠点があ
った。

【０００６】本発明の目的は、光の伝搬損失を低減する
ことができ、従って、挿入損失が小さい光導波路及び該
光導波路を用いた導波型音響光学素子を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板と、基板の表面に形成されており、かつ該基板
よりも屈折率の大きな第１の薄膜と、基板の裏面に形成
された第２の薄膜とを備えることを特徴とする光導波路
である。

【０００８】請求項１に記載の発明にかかる光導波路で
は、基板表面に形成された第１の薄膜が光導波層として
機能する。すなわち、第１の薄膜内に導かれた光波は、
基板と第１の薄膜との屈折率差により、該第１の薄膜内
を進行することになる。他方、本発明の光導波路では、
基板の裏面にも第２の薄膜が形成されている。従って、
後述の実施例から明らかなように、基板両面に薄膜を形
成することになるため、基板の反りが生じ難い。よっ
て、光の伝搬損失を低減することができる。

【０００９】本発明においては、好ましくは、上記第２
の薄膜は、第１の薄膜と同一材料よりなり、かつ第１の
薄膜と同様に構成されている。この場合には、成膜時の
ストレスが基板の両面でほぼ等しくなり、第１，第２の
薄膜形成時のストレスがほぼ相殺されるので、光の伝搬
損失の低減をより一層効果的に果たし得る。

【００１０】また、より好ましくは、第２の薄膜は、第
１の薄膜と同じ条件で成膜され、それによって、第１，
第２の薄膜形成時のストレスをより確実に相殺すること
ができ、光の伝搬損失をさらに一層低減し得る。

【００１１】請求項１に記載の発明にかかる光導波路
は、種々の光制御素子等の光学部品に用い得るが、例え
ば、導波型音響光学素子に好適に用いられる。すなわ
ち、請求項４に記載のように、請求項１に記載の発明に
かかる光導波路を備えた導波型音響光学素子が提供さ
れ、この導波型音響光学素子では、光導波路における第
１の薄膜のクラックの発生を低減することができ、かつ
光の伝搬損失が効果的に低減されるため、導波型音響光
学素子の挿入損失を低減することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の光導波路が用い
られた導波型音響光学素子の一例を示す略図的斜視図で
ある。導波型音響光学素子１は、ガラスよりなる基板２
を用いた構成されている。基板２を構成する材料として
は、ガラスに限らず、サファイア、ニオブ酸リチウム、
タンタル酸リチウム、溶融石英などの適宜の材料を用い
ることができる。

【００１３】基板２の表面には、光導波層を構成するた
めに第１の薄膜３が形成されている。第１の薄膜３は、
この例では、ガラスよりも屈折率の大きいＺｎＯからな
る圧電薄膜により構成されている。もっとも、第１の薄
膜３は、基板２を構成する材料よりも屈折率の大きな適
宜の材料で構成することができ、このような材料の例と
しては、例えば、五酸化タンタル、五酸化ニオブ、二酸
化テルル、モリブデン酸鉛などを挙げることができる。

【００１４】本発明の音響光学素子１の特徴は、上記基
板２の裏面に第２の薄膜４が形成されていることにあ
る。すなわち、図２に部分切欠断面図で示すように、基
板２の表面に第１の薄膜３が、裏面に第２の薄膜４が形
成されて本発明の光導波路が構成されている。第２の薄
膜４は、基板２よりも屈折率の大きな材料で構成するこ
ともでき、第１の薄膜３と同様の材料で構成し得る。好
ましくは、第２の薄膜４は、第１の薄膜３と同一の材料
により、同様に構成されている。もっとも、第２の薄膜
４は、第１の薄膜３と必ずしも同一材料で同様に構成さ
れている必要はない。この場合にも、基板２の両面にお
ける成膜時のストレスをある程度は相殺し得るため、第
１の薄膜３におけるクラックの発生の抑制、並びに光伝
搬損失の低減を一応果たし得る。

【００１５】より好ましくは、第２の薄膜４は、第１の
薄膜３と同じ条件で、例えばスパッタリングにより第１
の薄膜３及び第２の薄膜４を構成する場合には、同じ条
件で成膜される。このように、同じ条件で第１，第２の
薄膜３，４を形成することにより、より一層光の伝搬損
失の低減を図ることができるだけでなく、第１，第２の
薄膜３，４の成膜を同一工程で連続的に行い得るため、
基板２及び第１，第２の薄膜３，４からなる光導波路、
ひいては音響光学素子１の生産性を高めることも可能と
なる。

【００１６】音響光学素子１では、ＺｎＯよりなる第１
の薄膜３上に、一対のプリズム５，６が所定距離を隔て
て対向配置されている。音響光学素子１では、レーザー
からの光波Ａがプリズム５から入射され、光導波層とし
ての第１の薄膜３内を通過する。従って、プリズム５，
６間の領域において、光波Ａが第１の薄膜３内を進行す
る。

【００１７】他方、上記光波Ａが進行する領域の側方に
は、インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）７，
８が配置されている。ＩＤＴ７，８は、ＺｎＯよりなる
第１の薄膜３上に、それぞれ、例えばアルミニウムから
なる一対のくし歯電極７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを形成す
ることにより構成されている。ＩＤＴ７に所定の交流電
圧を印加することにより、表面波が励振され、該表面波
Ｂにより、第１の薄膜３内を通過している光波がＢｒａ
ｇｇ回折する。Ｂｒａｇｇ回折の回折角は、上記弾性表
面波Ｂの波長により決定され、従って、この弾性表面波
Ｂの波長を変更することにより、レーザーから照射され
た光波Ａを偏向することができ、導波光の制御を行うこ
とができる。偏向された光波はプリズムか６から取り出
される。

【００１８】本発明の導波型音響光学素子１では、上記
のように光導波路が、基板２上に第１の薄膜３を形成し
ただけでなく、裏面に第２の薄膜４を形成した構造を有
するため、第１の薄膜３におけるクラック発生の抑制、
並びに光伝搬損失の低減を図ることができる。これを、
以下の具体的な実験例に基づき説明する。

【００１９】

【実施例】本実施例においては、ガラス基板の両面に第
１，第２の薄膜を形成し、図１に示した導波型音響光学
素子１を作製した。すなわち、ガラス基板２として、５
０×１０×０．８（ｍｍ）の寸法の硼珪酸系ガラスから
なる基板を用意した。このガラス基板２の裏面側に、Ｒ
Ｆマグネトロンスパッタにより２．０μｍの厚みのＺｎ
Ｏ薄膜よりなる第２の薄膜４を成膜し、次に同じ条件で
ガラス基板２の表面に同じくＺｎＯからなる厚み２．０
μｍの第１の薄膜３を形成した。なお、ＲＦマグネトロ
ンスパッタにより成膜条件は、以下の通りである。

【００２０】〔ＲＦマグネトロンスパッタの条件〕 基板温度 …４００℃ 雰囲気ガス…Ａｒ：Ｏ₂ ＝１：１ ＲＦパワー…１５０Ｗ

【００２１】図３の９は、上記ガラス基板の成膜前に断
差計により測定された基板のそりを示す。また、図３の
１０は、ガラス基板２の一方面側にのみＺｎＯ薄膜を形
成した、すなわち、上記第２の薄膜４のみを形成した場
合の断差計で測定された基板のそりを示す。さらに、図
３の１１は、第１，第２の薄膜３，４を成膜した後の基
板のそりを断差計で測定した結果を示す。

【００２２】図３の比較から明らかなように、成膜前の
基板の反りに対し、一方面にＺｎＯ薄膜を成膜した後で
は、成膜により基板の反りが大きくなっていることがわ
かる。これに対して、両面に成膜した後では、図３の１
１に示すように、上記基板の反りが低減され、図３の９
に示した成膜前の状態またはそれ以上に基板の反りが少
なくなっていることがわかる。

【００２３】従って、図３の結果から、基板２の両面に
第１，第２の薄膜３，４を形成することにより、成膜時
のストレスによる基板の反りの発生を抑制することがで
き、光導波路の光伝搬損失の低減を図り得ることが予想
される。

【００２４】実際に、上記のようにして第１，第２の薄
膜３，４が形成されたガラス基板２において、第１の薄
膜３上に、プリズム５，６及びＩＤＴ７，８を図１に示
したように形成して導波型音響光学素子を作製した。な
お、プリズム５，６間の距離は２０ｍｍとし、ＩＤＴ
７，８の電極指の対数は１０対、電極指交差幅は５ｍ
ｍ、電極指間ピッチは５μｍとした。

【００２５】このようにして作製された導波型音響光学
素子１において、Ｈｅ−Ｎｅレーザーの０．６３２８μ
ｍの波長の光をプリズム５から入射し、該レーザー光を
偏向させるとともに、該導波型音響光学素子の光伝搬損
失を測定した。その結果、光伝搬損失は１．２ｄＢ／ｃ
ｍであった。

【００２６】比較のために、第１の薄膜３のみを形成
し、第２の薄膜４を形成していない光導波路を構成した
ことを除いては、上記実施例の導波型音響光学素子と同
様にして音響光学素子を作製し、同様にして光の伝搬損
失を測定したところ、伝搬損失は３．３ｄＢ／ｃｍであ
った。

【００２７】従って、上記のように、第１，第２の薄膜
３，４が形成されている光導波路を用いることにより、
光伝搬損失を大幅に低減し得ることが確かめられた。

【００２８】

【発明の効果】本発明の光導波路では、光導波層として
機能する第１の薄膜だけでなく、基板の裏面側にも第２
の薄膜が形成されているため、第２の薄膜の成膜により
基板の反りが効果的に抑制される。そのため、光導波路
の光伝搬損失を大幅に低減することが可能となる。

【００２９】特に、第２の薄膜を、第１の薄膜と同一材
料により同様に構成した場合には、第１の薄膜成膜時
と、第２の薄膜成膜時のストレスの大きさが同等となる
ため、基板の反りをより一層低減することができ、それ
によって光伝搬損失をより一層低減することができる。
同じく、第２の薄膜形成条件を、第１の薄膜形成条件と
同一とすることにより、各薄膜形成時の基板に加えられ
るストレスをより確実に相殺することができ、従って光
伝搬損失をより一層低減することができる。

【００３０】また、本発明の光導波路を備える導波型音
響光学素子では、光導波路の光伝搬損失が大幅に低減さ
れるため、従来に比べて伝搬損失の小さい導波型音響光
学素子を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光導波路が備えられた導波型音響光学
素子の一例を説明するための略図的斜視図。

【図２】本発明の光導波路の基本的な構造を説明するた
めの側面図。

【図３】薄膜成膜前、片面成膜後、両面成膜後の断差計
で測定した基板のそりを示す図。

【符号の説明】

１…導波型音響光学素子 ２…基板 ３…第１の薄膜 ４…第２の薄膜

フロントページの続き (72)発明者 門田 道雄 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 前記基板の表面に形成されており、かつ該基板よりも屈
   折率の大きな第１の薄膜と、 前記基板の裏面に形成された第２の薄膜とを備えること
   を特徴とする光導波路。
2. 【請求項２】 前記第２の薄膜が、前記第１の薄膜と同
   じ材料よりなり、かつ第１の薄膜と同様に構成されてい
   る、請求項１に記載の光導波路。
3. 【請求項３】 前記第２の薄膜が、前記第１の薄膜と同
   じ条件で成膜されている、請求項２に記載の光導波路。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の光導波路を備えること
   を特徴とする導波型音響光学素子。