JPS5924832A - 音響光学装置 - Google Patents
音響光学装置Info
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- JPS5924832A JPS5924832A JP13539482A JP13539482A JPS5924832A JP S5924832 A JPS5924832 A JP S5924832A JP 13539482 A JP13539482 A JP 13539482A JP 13539482 A JP13539482 A JP 13539482A JP S5924832 A JPS5924832 A JP S5924832A
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- thin film
- acousto
- optical waveguide
- thickness
- optic device
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
- G02F1/125—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves in an optical waveguide structure
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
明け、薄膜音響光学デバイスの構造と構成材料に関して
いる。
いる。
従来、音響光学デバイスは、例えばＬ ｓ Ｎ ｂ Ｏ
ｓのよう々圧電性結晶基板上に形成されていた。この場
合、例えば表面を研摩したＬ ｉＮ ｂ Ｏ３単結晶基
板の表面層に、Ｔｉ金属を拡散させて導波路を形成する
とともに、例えば櫛型電極を同じく上記Ｌ ＊ Ｎ ｂ
Ｏｓ単結晶基板の表面に設けて表面波トランスデー−
サを形成し、上記光導波路を伝搬する光と例えば上記表
面波トランスデユーサで励起した表面波と相互作用させ
ようとするものである。
ｓのよう々圧電性結晶基板上に形成されていた。この場
合、例えば表面を研摩したＬ ｉＮ ｂ Ｏ３単結晶基
板の表面層に、Ｔｉ金属を拡散させて導波路を形成する
とともに、例えば櫛型電極を同じく上記Ｌ ＊ Ｎ ｂ
Ｏｓ単結晶基板の表面に設けて表面波トランスデー−
サを形成し、上記光導波路を伝搬する光と例えば上記表
面波トランスデユーサで励起した表面波と相互作用させ
ようとするものである。
し、かじながら、この種の音響光学デバイスは、微少光
学素子例えば微少レンズ、プリズムなどの形成や、半導
体素子例えばＧａＡｓ５からなる微少光検出素子の集積
化が困難であるという欠点があった。
学素子例えば微少レンズ、プリズムなどの形成や、半導
体素子例えばＧａＡｓ５からなる微少光検出素子の集積
化が困難であるという欠点があった。
本発明者らは、この種の音響光学デバイスに半導体基板
上に薄膜多層構造を形成することにより、従来の欠点を
除去することに成功（−１新規な音響光学デバイスを発
明した。しだがって、本発明の目的は、薄膜多層構造か
らなる音響光学デバイスの構造と構成材料を与える。
上に薄膜多層構造を形成することにより、従来の欠点を
除去することに成功（−１新規な音響光学デバイスを発
明した。しだがって、本発明の目的は、薄膜多層構造か
らなる音響光学デバイスの構造と構成材料を与える。
本発明は半導体基板上に圧電性薄膜からなる表面波トラ
ンスデユーサとＡｓ−８薄膜光導波路からなる音響光学
装置を形成することにより、集積化が容易な音響光学装
置を提供するものである。
ンスデユーサとＡｓ−８薄膜光導波路からなる音響光学
装置を形成することにより、集積化が容易な音響光学装
置を提供するものである。
本発明による音響光学装置の基本構造は、第１図１０に
示すごとく、圧電性薄膜からなる表面波トランスデユー
サ１１と、Ａｓ−８薄膜光導波路１２からなっている。
示すごとく、圧電性薄膜からなる表面波トランスデユー
サ１１と、Ａｓ−８薄膜光導波路１２からなっている。
この音響光学装置では、表面波トランスデユーサ１１と
、Ａｓ−８薄膜光導波路１２は、これらを保持するため
の通常表面が平滑な基板１３の上に設けられ、かつ上記
薄膜光導波路１２中の伝搬光を上記表面波トランスデユ
ーサ１１から励起された表面波１４で回折させることを
特徴としている。この場合、表面波１４が、薄膜光導波
路１２に伝搬し易い様に、表面波トランスデユーサ１１
と薄膜光導波路１２は傾斜した界面１６て接触している
。この種の構造において、表面波トランスデユーサ１１
を構成する圧電物質とＡｓ−８薄膜との界面１６におけ
る相互拡散による表面波トランスデー−サ１１およびＡ
ｓ−８薄膜光導波路１２の特性劣化９表面波トランスデ
ユーサ１１の表面波励起効率、さらにはこれらの構造の
容易さなどを考慮に入れて、表面波トランスデー−サ１
１を構成する圧電性薄膜の組成を本発明者らは詳細に調
べた結果、従来圧電材料として広く知られている水晶や
Ｌ Ｉ Ｎ ｂ Ｏ３よりも、ＺｎＳ、Ｚｎ○。
、Ａｓ−８薄膜光導波路１２は、これらを保持するため
の通常表面が平滑な基板１３の上に設けられ、かつ上記
薄膜光導波路１２中の伝搬光を上記表面波トランスデユ
ーサ１１から励起された表面波１４で回折させることを
特徴としている。この場合、表面波１４が、薄膜光導波
路１２に伝搬し易い様に、表面波トランスデユーサ１１
と薄膜光導波路１２は傾斜した界面１６て接触している
。この種の構造において、表面波トランスデユーサ１１
を構成する圧電物質とＡｓ−８薄膜との界面１６におけ
る相互拡散による表面波トランスデー−サ１１およびＡ
ｓ−８薄膜光導波路１２の特性劣化９表面波トランスデ
ユーサ１１の表面波励起効率、さらにはこれらの構造の
容易さなどを考慮に入れて、表面波トランスデー−サ１
１を構成する圧電性薄膜の組成を本発明者らは詳細に調
べた結果、従来圧電材料として広く知られている水晶や
Ｌ Ｉ Ｎ ｂ Ｏ３よりも、ＺｎＳ、Ｚｎ○。
ＣｄＳの如きｔｔ−■族化合物あるいはＡｔＮの如き■
−■族化合物が有効であることを確認した。
−■族化合物が有効であることを確認した。
すなわち、ここに示した■−■あるいは■−■族化合物
の表面波の励起効率は、例えばＬｉＮｂＯ２より小さい
から、表向波トランスデユーサの形成にばＬ ｉＮ ｂ
Ｏ３の様な圧電材料の方が有効であると通常考えられ
るが、例えば第２図２０に示すごとく、上記圧電性薄膜
１１の表面２２に櫛型電極２３を、裏面２４に対向電極
２６を設けたサンドウィッチｔｉ’ｆ 潰）表面波トラ
ンスデユーサを構成すると、Ｉ ｈ波の励起効率も例え
ばＺｎＯでは１６％にも達し、実用上全く問題がない上
、Ａｓ−８薄膜（例えばＡ ８２ Ｓ ｓ薄膜）との界
面における相互拡散もないということを本発明者らは確
認した。
の表面波の励起効率は、例えばＬｉＮｂＯ２より小さい
から、表向波トランスデユーサの形成にばＬ ｉＮ ｂ
Ｏ３の様な圧電材料の方が有効であると通常考えられ
るが、例えば第２図２０に示すごとく、上記圧電性薄膜
１１の表面２２に櫛型電極２３を、裏面２４に対向電極
２６を設けたサンドウィッチｔｉ’ｆ 潰）表面波トラ
ンスデユーサを構成すると、Ｉ ｈ波の励起効率も例え
ばＺｎＯでは１６％にも達し、実用上全く問題がない上
、Ａｓ−８薄膜（例えばＡ ８２ Ｓ ｓ薄膜）との界
面における相互拡散もないということを本発明者らは確
認した。
さらに本発明者らは、第３図３０に示す如く、」−記基
板１３が、少なくとも表面を電気絶縁性のバッファ層３
１で被覆されたＧｏ、Ｓｔの如き■族半導体あるいはＧ
ａＡｓ、ＩｎＰの如き■−■族半導体３２で構成すると
実用上有効であることを確認した。すなわち、この種の
構造において、上記Ａｓ−８薄膜光導波路１２に光を伝
搬させるだめ、半導体基板３２の表面に、電気絶縁性の
７（、ノファ層３１として例えば厚さ２０００人のＳ
ｉ０２のガラス層を設ける。この場合、好都合なことに
、Ｓｉｏ２ガラスの上に、例えば圧電性薄膜からなる表
面波トランスデー−サを設ける際、上記ＺｎＳ、ＺｎＯ
。
板１３が、少なくとも表面を電気絶縁性のバッファ層３
１で被覆されたＧｏ、Ｓｔの如き■族半導体あるいはＧ
ａＡｓ、ＩｎＰの如き■−■族半導体３２で構成すると
実用上有効であることを確認した。すなわち、この種の
構造において、上記Ａｓ−８薄膜光導波路１２に光を伝
搬させるだめ、半導体基板３２の表面に、電気絶縁性の
７（、ノファ層３１として例えば厚さ２０００人のＳ
ｉ０２のガラス層を設ける。この場合、好都合なことに
、Ｓｉｏ２ガラスの上に、例えば圧電性薄膜からなる表
面波トランスデー−サを設ける際、上記ＺｎＳ、ＺｎＯ
。
ＣｄＳの如きｎ−Ｖｌ族化合物あるいはＡｔＮの如き■
−ｖ族化合物の圧電体は、例えばスパッタリング蒸着法
により、Ｃ軸配向した圧電性の薄膜が容易に形成でき、
この種の多層構造が工業的にも形成が容易であることを
本発明者らは確認した。第３図に上記バッファ層３１」
二に積層した超音波トランスデユーサ１１を示す。同様
に、上記Ａｓ２Ｓ３薄膜光導波路１２も、通常上記バッ
ファ層３１土に直接積層する。
−ｖ族化合物の圧電体は、例えばスパッタリング蒸着法
により、Ｃ軸配向した圧電性の薄膜が容易に形成でき、
この種の多層構造が工業的にも形成が容易であることを
本発明者らは確認した。第３図に上記バッファ層３１」
二に積層した超音波トランスデユーサ１１を示す。同様
に、上記Ａｓ２Ｓ３薄膜光導波路１２も、通常上記バッ
ファ層３１土に直接積層する。
なお、薄膜光導波路１２の構成材料となるＡｓ−８薄膜
としてＡ ８２０３薄膜を例にあげて説明しだが、これ
以外にＡｓ−３ｅ−８あるいはＡｓ −３ｅ −Ｇｅ
−５薄膜でもその構成拐料として実用できる。
としてＡ ８２０３薄膜を例にあげて説明しだが、これ
以外にＡｓ−３ｅ−８あるいはＡｓ −３ｅ −Ｇｅ
−５薄膜でもその構成拐料として実用できる。
以上の説明から、本発明にかかる音響光学デバイスの基
本構成が理解されたと考えられる。
本構成が理解されたと考えられる。
以下、本発明をよりよく理解されるだめ、実施例を用い
て説明する。
て説明する。
第４図４０に、本発明にかかる音響光学装置の具体的な
実施例を示す。同図の音響光学装置では、厚さ０．３ｍ
のＳｉ半導体３２の表面を大気中熱酸化して、厚さ０．
４μｍの酸化シリコン膜からなるバッファ層３１を形成
して基板１３を完成させた。
実施例を示す。同図の音響光学装置では、厚さ０．３ｍ
のＳｉ半導体３２の表面を大気中熱酸化して、厚さ０．
４μｍの酸化シリコン膜からなるバッファ層３１を形成
して基板１３を完成させた。
この基板１３上の両端部４１に厚さ１ｏｏｏ人〇Ａｌ薄
膜を真空蒸着して、表面波トランスデユーサの対向電極
２６を形成し、この上に、高周波スパッタリング法で厚
さ約１μｍのＺｎＯ圧電薄膜１１を形成し、さらにこの
上に周期３０μｍ、膜厚１０００人のＡｌの櫛型電極２
３を真空蒸着およびホトリソグラフィ技術で形成し、第
２図に示す構造と類似の表面波トランスデユーサ２０を
作製した。この場合表面波トランスデユーサの動作周波
数は１２６ＭＨｚ であった。さらにこれらの上に、真
空蒸着法により、厚さ１．０μｍのＡ３２Ｓ３薄膜１２
に形成して光導波路４２とした。さらに、上記光導波路
４２の端部４２の端部に、電子ビーム照射により、周期
約０．５μｍ入力出用の一対のグレーテグ光結合器４３
を形成した。この電子ビーム照射による上記グレーテン
グの形成は、電子ビーム照射によるＡ３２Ｓ３薄膜１２
の屈折率変化を用いている。
膜を真空蒸着して、表面波トランスデユーサの対向電極
２６を形成し、この上に、高周波スパッタリング法で厚
さ約１μｍのＺｎＯ圧電薄膜１１を形成し、さらにこの
上に周期３０μｍ、膜厚１０００人のＡｌの櫛型電極２
３を真空蒸着およびホトリソグラフィ技術で形成し、第
２図に示す構造と類似の表面波トランスデユーサ２０を
作製した。この場合表面波トランスデユーサの動作周波
数は１２６ＭＨｚ であった。さらにこれらの上に、真
空蒸着法により、厚さ１．０μｍのＡ３２Ｓ３薄膜１２
に形成して光導波路４２とした。さらに、上記光導波路
４２の端部４２の端部に、電子ビーム照射により、周期
約０．５μｍ入力出用の一対のグレーテグ光結合器４３
を形成した。この電子ビーム照射による上記グレーテン
グの形成は、電子ビーム照射によるＡ３２Ｓ３薄膜１２
の屈折率変化を用いている。
この第４図の構造を用い、表面波トランスデユーサ２０
により、音響表面波４４を光導波路４２の膜中に伝搬さ
せることにより、入力用光結合器４３から、上記光導波
路４２に導入されだ伝搬光４５を回折させて導波型光偏
向器を形成できる。
により、音響表面波４４を光導波路４２の膜中に伝搬さ
せることにより、入力用光結合器４３から、上記光導波
路４２に導入されだ伝搬光４５を回折させて導波型光偏
向器を形成できる。
第６図は第４図の構造を用いた表面弾性波光偏向器を示
す。第６図において、第４図のＡｅ対向電極２６は省略
してあり、４３′は入力用光結合５４３と同時に同様に
形成された出力用のグレーティング光結合２にである。
す。第６図において、第４図のＡｅ対向電極２６は省略
してあり、４３′は入力用光結合５４３と同時に同様に
形成された出力用のグレーティング光結合２にである。
第６図において４５ａ。
ａ５ｂは出力光で、光力用光結合器４３′を用いて、波
長１．０６４７＋ｍのＹＡＧＬ／−ザ光４５で励振しだ
ＴＥｏモードの導波光に対する回折角４６（回折光４６
ａと直接光４５ｂとの角度）を測ると光導波路４２中で
１３ｍｒａｄ、その回折効率は９０チであった。この出
力光４６ａ、 ４５ｂの検出は、基板１３に光検出素
子（図示せず）を一体化して検出することもできる。
長１．０６４７＋ｍのＹＡＧＬ／−ザ光４５で励振しだ
ＴＥｏモードの導波光に対する回折角４６（回折光４６
ａと直接光４５ｂとの角度）を測ると光導波路４２中で
１３ｍｒａｄ、その回折効率は９０チであった。この出
力光４６ａ、 ４５ｂの検出は、基板１３に光検出素
子（図示せず）を一体化して検出することもできる。
以上のように、本発明にかかる音響光学装置では、半導
体基板上に形成しているため、例えば半導体基板上にｐ
１１ Ｑまたはｐ ＊ ｉ ＊ ｎ構造等の光検出ダ
イオードを集積化することにより、光ＩＣの高密度化を
可能にする。さらに、本発明にかかる音響光学デバイス
ではＡｓ−８薄膜が、電子ビーム照射のみで、屈折率を
変化させ得るため、容易に光導波路が形成される上、例
えば光年光素子やビームスプリッタなどの微小光素子も
容易に集積化できる特長がある。したがって、本発明は
高密度に集積化された表面波による光の回折効果を用い
た音響光学デバイろを提供し、その産業上の利用価値は
高い。
体基板上に形成しているため、例えば半導体基板上にｐ
１１ Ｑまたはｐ ＊ ｉ ＊ ｎ構造等の光検出ダ
イオードを集積化することにより、光ＩＣの高密度化を
可能にする。さらに、本発明にかかる音響光学デバイス
ではＡｓ−８薄膜が、電子ビーム照射のみで、屈折率を
変化させ得るため、容易に光導波路が形成される上、例
えば光年光素子やビームスプリッタなどの微小光素子も
容易に集積化できる特長がある。したがって、本発明は
高密度に集積化された表面波による光の回折効果を用い
た音響光学デバイろを提供し、その産業上の利用価値は
高い。
第１図は本発明にかかる音響光学装置の要部断面図、第
２図は本発明にかかる音響光学装置の要部斜視図、第３
図は本発明にかかる他の音響光学装置の要部断面図、第
４図は本発明にかかる音響光学装置の要部断面斜視図、
第６図は本発明を用いた光偏向器の概略斜視図である。 １１・・・・・・圧電性薄膜、１２・・・・・・Ａ３２
Ｓ３薄膜光導波路、２ｏ・・・・・・表面波トランスデ
ユーサ、２３・・・・・・櫛型電極、２６・・・・・・
対向電極、３１・・・・・・バッファ層、３２・・・・
・・半導体基板、４２・・・・・・光導波路、４４・・
・・・・表面波、４６・・・・・・伝搬光。 特許出願人 西 原 浩 ほか２名第１図 第 ３ 図 第４図 第５図
２図は本発明にかかる音響光学装置の要部斜視図、第３
図は本発明にかかる他の音響光学装置の要部断面図、第
４図は本発明にかかる音響光学装置の要部断面斜視図、
第６図は本発明を用いた光偏向器の概略斜視図である。 １１・・・・・・圧電性薄膜、１２・・・・・・Ａ３２
Ｓ３薄膜光導波路、２ｏ・・・・・・表面波トランスデ
ユーサ、２３・・・・・・櫛型電極、２６・・・・・・
対向電極、３１・・・・・・バッファ層、３２・・・・
・・半導体基板、４２・・・・・・光導波路、４４・・
・・・・表面波、４６・・・・・・伝搬光。 特許出願人 西 原 浩 ほか２名第１図 第 ３ 図 第４図 第５図
Claims (4)
- （１） 少なくとも半導体を含む基板上に圧電性薄膜
からなる表面波トランスデユーサとＡｓ−８薄膜光導波
路を形成し、上記薄膜光導波路の伝搬光を、上記表面波
トランスデユーサで励振した表面波で回折させることを
特徴とする音響光学装置。 - （２）圧１ｔｆ、性八ζｌ膜を■−■族化合物あるいは
■−ｖ族化合物のうち少なくとも一種で構成することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音響光学装置。 - （３）表面波トランスデユーサが、圧電性薄膜とこの圧
電性薄膜の表面および裏面に設けられた櫛型電極と対向
電極とからなるサンドウィッチ構造で構成されたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音響光学装置。 - （４）表面を電気絶縁性のバッファ層で被覆された一Ｗ
族半導体あるいは■−■族半導体で基板を構成すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音響光学装置
。 （ｓ）Ａｓ−５薄膜をＡ ！！ ２ Ｓ ｓで構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音響光学
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13539482A JPS5924832A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 音響光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13539482A JPS5924832A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 音響光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5924832A true JPS5924832A (ja) | 1984-02-08 |
| JPH059775B2 JPH059775B2 (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=15150683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13539482A Granted JPS5924832A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 音響光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5924832A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4938630A (ja) * | 1972-08-10 | 1974-04-10 | ||
| JPS4975351A (ja) * | 1972-10-26 | 1974-07-20 | ||
| JPS5274362A (en) * | 1975-12-18 | 1977-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | Optical switch element of thin film |
-
1982
- 1982-08-03 JP JP13539482A patent/JPS5924832A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4938630A (ja) * | 1972-08-10 | 1974-04-10 | ||
| JPS4975351A (ja) * | 1972-10-26 | 1974-07-20 | ||
| JPS5274362A (en) * | 1975-12-18 | 1977-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | Optical switch element of thin film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH059775B2 (ja) | 1993-02-05 |
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