JPS60133405A - パタ−ン形成法 - Google Patents
パタ−ン形成法Info
- Publication number
- JPS60133405A JPS60133405A JP58240889A JP24088983A JPS60133405A JP S60133405 A JPS60133405 A JP S60133405A JP 58240889 A JP58240889 A JP 58240889A JP 24088983 A JP24088983 A JP 24088983A JP S60133405 A JPS60133405 A JP S60133405A
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- JP
- Japan
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- crystal
- lithium
- ion exchange
- pattern
- ions
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
- G02B6/1342—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using diffusion
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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】
〔技術分野〕
本発明は光導波路上に各種のパターンを形成する方法に
関するものであ７る。
関するものであ７る。
現在、光導波路基板として、圧電性、光音響効果、電気
光学効果に優れ且つ光伝播損失が少ないニオブ酸リチウ
ム（以下ＬｉＮｂ０．と記す）結晶及びタンタル酸リチ
ウム（以下Ｌ ｉ ＴａＯ３と記す）結晶が広く用いら
れている。上記結晶を用いて、光集積構造体を実現する
ためには、上記結晶表面に形成された光導波路層上に、
等測的に屈折率が変化したグレーティング等のパターン
を形成することが必要である。
光学効果に優れ且つ光伝播損失が少ないニオブ酸リチウ
ム（以下ＬｉＮｂ０．と記す）結晶及びタンタル酸リチ
ウム（以下Ｌ ｉ ＴａＯ３と記す）結晶が広く用いら
れている。上記結晶を用いて、光集積構造体を実現する
ためには、上記結晶表面に形成された光導波路層上に、
等測的に屈折率が変化したグレーティング等のパターン
を形成することが必要である。
この様な光導波路におけるパターン形成の方法として、
従来、以下に示す２つの方法が用いられている。
従来、以下に示す２つの方法が用いられている。
第１図は第１の従来法の説明図であるＯ先ず、第１図（
、）に示される如く、ＬｉＮｂ０．結晶もしくはＬ ｉ
Ｔ ａＯｓ結晶１の光導波路層形成面上に通常のフォ
トリソグラフィーの技術を用いてＴＩ等の金属２をパタ
ーニングする。次に、基板１を９００〜１０００℃の高
温に加熱し、基板１内に金属２を熱拡散させ、第１図（
ｂ）に示される如く、基板１の表面に上記金属２のパタ
ーンに対応するパターンにて基板１の表面に屈折率が変
化したグレーティング３を形成する。この方法は金属パ
ターンを形成する工程及び熱拡散を行なう工程が必要で
あり工程数が多く、且つ熱拡散を用いるために細かいピ
ッチのグレーティングができないという問題点を有して
いる。又、Ｔｉ金属を熱拡散して得られる屈折率変化量
は約０．０１にとどまり、上記方法で、導波路に光束を
入出射させるグレーティング結合器を形成すると、結合
長が長くなるという問題点も有している。
、）に示される如く、ＬｉＮｂ０．結晶もしくはＬ ｉ
Ｔ ａＯｓ結晶１の光導波路層形成面上に通常のフォ
トリソグラフィーの技術を用いてＴＩ等の金属２をパタ
ーニングする。次に、基板１を９００〜１０００℃の高
温に加熱し、基板１内に金属２を熱拡散させ、第１図（
ｂ）に示される如く、基板１の表面に上記金属２のパタ
ーンに対応するパターンにて基板１の表面に屈折率が変
化したグレーティング３を形成する。この方法は金属パ
ターンを形成する工程及び熱拡散を行なう工程が必要で
あり工程数が多く、且つ熱拡散を用いるために細かいピ
ッチのグレーティングができないという問題点を有して
いる。又、Ｔｉ金属を熱拡散して得られる屈折率変化量
は約０．０１にとどまり、上記方法で、導波路に光束を
入出射させるグレーティング結合器を形成すると、結合
長が長くなるという問題点も有している。
第２図は第２の従来法の説明図である。先ず、上記第１
の従来法と同様にして、第２図（ａ）に示される如く、
ＬｉＮｂＯ３結晶もしくはＬ ｉ Ｔ ａ Ｏｓ結晶１
の光導波路層形成面上に通常のフォトリソグラフィーの
技術を用いてＴ１等の金属２をパターニングする。
の従来法と同様にして、第２図（ａ）に示される如く、
ＬｉＮｂＯ３結晶もしくはＬ ｉ Ｔ ａ Ｏｓ結晶１
の光導波路層形成面上に通常のフォトリソグラフィーの
技術を用いてＴ１等の金属２をパターニングする。
この金属パターンをマスクとしてＡｒ等のイオンビーム
４を照射してミーリングを行うと、金属パターンが形成
されていない場所では結晶表面が掘られて、第２図（ｂ
）に示される如く、結晶表面に凹凸５が形成される。尚
、マスク金属２は適宜除去すればよい。この方法は導波
路表面に凹凸を形成するため等測的な屈折率変化量が大
きく、導波路に光束を入出射させるグレーティング結合
器を形成する場合に結合長を短くできるという利点があ
る反面、ミーリングレイトが結晶軸方向により異なり、
任意のＡ？ターンに対して一様な凹凸を形成することが
難しいという問題点を有していた。
４を照射してミーリングを行うと、金属パターンが形成
されていない場所では結晶表面が掘られて、第２図（ｂ
）に示される如く、結晶表面に凹凸５が形成される。尚
、マスク金属２は適宜除去すればよい。この方法は導波
路表面に凹凸を形成するため等測的な屈折率変化量が大
きく、導波路に光束を入出射させるグレーティング結合
器を形成する場合に結合長を短くできるという利点があ
る反面、ミーリングレイトが結晶軸方向により異なり、
任意のＡ？ターンに対して一様な凹凸を形成することが
難しいという問題点を有していた。
本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、光導波路表面上
に等測的屈折率変化量の大きなパターンを全面一様な凹
凸にて簡便に形成することを目的とする。
に等測的屈折率変化量の大きなパターンを全面一様な凹
凸にて簡便に形成することを目的とする。
以上の如き目的は、光導波路基板表面にイオン交換層を
形成し、該イオン交換層ψにレーザービームを照射する
ことにより達成される。
形成し、該イオン交換層ψにレーザービームを照射する
ことにより達成される。
以下、図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。
第３図は本発明方法の説明図である。図において、１は
Ｘ板もしくは２板ＬｉＮｂＯ３結晶またはχ板もしくは
２板Ｌ ｌ Ｔ ａ Ｏｓ結晶である。この結晶１を２
５０℃に加熱した安息香酸中で１０分間熱処理を行なっ
た。この熱処理により、第３図（、）に示される如く、
結晶１中のＬｉイオン６が外部に拡散し安息香酸中のＨ
イオン７が結晶１の内部に拡散するイオン交換が生ずる
。尚、このプロトン交換処理においては安息香酸の代わ
りに硝酸マグネシウム６水和物（：Ｍｇ（ＮＯ３）２・
６Ｈ２０）、ノやルミチン酸（ＣＨ，（ＣＨ２）、４Ｃ
ＯＯＨ，ｌ、ステアリン酸［ＣＨ，（Ｃａ１２） 、６
ＣＯＯＨ，）等を用いてもよい。このイオン交換にあた
っては、未処理のＬ ｉ Ｎｂ Ｏｓ結晶、Ｌ ｉ Ｔ
ａＯｓ結晶に限らず、Ｌｉ２Ｏ外部拡散処理を行なっ
た後のＬｉＮｂＯ３結晶、Ｌ ｌ Ｔ ａ Ｏ３枯Ａ乃
ｒｇ−Ｔ％鮮σ）金属を熱が；勘１．た務のＬｉＮｂ０
．結晶、ＬｉＴａ０．結晶等を用いるこ”ともできる。
Ｘ板もしくは２板ＬｉＮｂＯ３結晶またはχ板もしくは
２板Ｌ ｌ Ｔ ａ Ｏｓ結晶である。この結晶１を２
５０℃に加熱した安息香酸中で１０分間熱処理を行なっ
た。この熱処理により、第３図（、）に示される如く、
結晶１中のＬｉイオン６が外部に拡散し安息香酸中のＨ
イオン７が結晶１の内部に拡散するイオン交換が生ずる
。尚、このプロトン交換処理においては安息香酸の代わ
りに硝酸マグネシウム６水和物（：Ｍｇ（ＮＯ３）２・
６Ｈ２０）、ノやルミチン酸（ＣＨ，（ＣＨ２）、４Ｃ
ＯＯＨ，ｌ、ステアリン酸［ＣＨ，（Ｃａ１２） 、６
ＣＯＯＨ，）等を用いてもよい。このイオン交換にあた
っては、未処理のＬ ｉ Ｎｂ Ｏｓ結晶、Ｌ ｉ Ｔ
ａＯｓ結晶に限らず、Ｌｉ２Ｏ外部拡散処理を行なっ
た後のＬｉＮｂＯ３結晶、Ｌ ｌ Ｔ ａ Ｏ３枯Ａ乃
ｒｇ−Ｔ％鮮σ）金属を熱が；勘１．た務のＬｉＮｂ０
．結晶、ＬｉＴａ０．結晶等を用いるこ”ともできる。
あらがじめ、Ｌｉ２Ｏ外部拡散処理を行なっておくと、
結晶中にＬｉサイトが多くなり、プロトン交換が促進さ
れ、処理時間が短くて済むという利点をもち、一方、金
属拡散を行なっておくと、作製される導波路の伝播損失
が小さくなる（ ０．５ ｄＢｌｏｎ ）という利点を
もっている。
結晶中にＬｉサイトが多くなり、プロトン交換が促進さ
れ、処理時間が短くて済むという利点をもち、一方、金
属拡散を行なっておくと、作製される導波路の伝播損失
が小さくなる（ ０．５ ｄＢｌｏｎ ）という利点を
もっている。
イオン交換処理後、結晶１をエタノールで超音波洗浄し
た。次に、第３図（ｂ）に示される如く、イオン交換層
８の表面に光吸収用の金属又は半導体〔たとえばＳｂ（
アンチモン）、Ｇａ（ガリウム）等〕もしくは有機物〔
たとえばローダミン６Ｇ等〕の薄膜９を蒸着し、この表
面を微小スポットをもっＡｒレーザービーム１ｏで走査
しパターン描画を行なった。レーザービーム走査後、光
吸収薄膜９をエツチング液もしくは溶剤により除去した
。
た。次に、第３図（ｂ）に示される如く、イオン交換層
８の表面に光吸収用の金属又は半導体〔たとえばＳｂ（
アンチモン）、Ｇａ（ガリウム）等〕もしくは有機物〔
たとえばローダミン６Ｇ等〕の薄膜９を蒸着し、この表
面を微小スポットをもっＡｒレーザービーム１ｏで走査
しパターン描画を行なった。レーザービーム走査後、光
吸収薄膜９をエツチング液もしくは溶剤により除去した
。
かくして得られた光導波路の表面を観察したところ、レ
ーザービームスポットで走査した部分が盛り上がってお
り、これにより等測的屈折率変化が得られること７！ｌ
工分うた。とのｍｈグレーテＪソグ形成において、基板
結晶１のパターン形成表面にイオン交換層８を形成して
おくことが必須であるかどうかを以下に示す方法により
調べた。イオン交換処理を行なっていないＸ板ＬｉＮｂ
Ｏ３結晶またはＸ板Ｌ ｉ Ｔ ａＯｓ結晶表面に、上
記水吸収用の金属又は半導体もしくは有機物の薄膜９を
蒸着し、前記実施例と同一の条件で、この表面を微小ス
ポットをもつＡｒレーザービームで走査した。レーザー
ビーム走査後、光吸収薄膜９をエツチング液もしくは溶
剤により除去し、表面を観察したが、グレーティングは
形成されていなかった。
ーザービームスポットで走査した部分が盛り上がってお
り、これにより等測的屈折率変化が得られること７！ｌ
工分うた。とのｍｈグレーテＪソグ形成において、基板
結晶１のパターン形成表面にイオン交換層８を形成して
おくことが必須であるかどうかを以下に示す方法により
調べた。イオン交換処理を行なっていないＸ板ＬｉＮｂ
Ｏ３結晶またはＸ板Ｌ ｉ Ｔ ａＯｓ結晶表面に、上
記水吸収用の金属又は半導体もしくは有機物の薄膜９を
蒸着し、前記実施例と同一の条件で、この表面を微小ス
ポットをもつＡｒレーザービームで走査した。レーザー
ビーム走査後、光吸収薄膜９をエツチング液もしくは溶
剤により除去し、表面を観察したが、グレーティングは
形成されていなかった。
尚、上記実施例の方法においてはＬ ｔ Ｎｂ Ｏ３結
晶またはＬ ｉ Ｔ ａＯｓ結晶に対しイオン交換によ
り光導波路層を形成しているが、これによれば光学損傷
が生じにくく且つ良好な導波特性をもつ光導波路が得ら
れる。ここで、光学損傷とは［光導波路に入力する光強
度を増大していったときに、該光導波路内を伝播し外部
に取り出される光の強度が散乱によって前記入力光強度
に比例して増大しなくなる現象」をいう。
晶またはＬ ｉ Ｔ ａＯｓ結晶に対しイオン交換によ
り光導波路層を形成しているが、これによれば光学損傷
が生じにくく且つ良好な導波特性をもつ光導波路が得ら
れる。ここで、光学損傷とは［光導波路に入力する光強
度を増大していったときに、該光導波路内を伝播し外部
に取り出される光の強度が散乱によって前記入力光強度
に比例して増大しなくなる現象」をいう。
以上の如き本発明方法によれば、光導波路上に直接ｆｔ
ｒＳ便に精密且つ正確に凹凸パターンを形成し得る。
ｒＳ便に精密且つ正確に凹凸パターンを形成し得る。
第１図（、）及び（ｂ）ならびに第２図（、）及び（ｂ
）は従来のパターン形成法の説明図である。第３図（ａ
）及び（ｂ）は本発明のパターン形成法の欣５明図であ
る。 １・・・基板結晶、６・・・Ｌｉイオン、７・・・Ｈイ
オン、８・・・イオン交換層、９・・・光吸収薄膜、１
ｏ・・・レーザービーム。 第 第 箪
）は従来のパターン形成法の説明図である。第３図（ａ
）及び（ｂ）は本発明のパターン形成法の欣５明図であ
る。 １・・・基板結晶、６・・・Ｌｉイオン、７・・・Ｈイ
オン、８・・・イオン交換層、９・・・光吸収薄膜、１
ｏ・・・レーザービーム。 第 第 箪
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （リ ニオブ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸リチ
ウム結晶基板の表面に水素イオンを注入してイオン交換
層を形成せしめ、該イオン交換層にレーザービームを照
射してノリーンを描画することを特徴とする、・母ター
ン形成法。 （２） イオン交換層が、結晶内のリチウムイオンを水
素イオンとイオン交換せしめることによって形成される
第１項のパターン形成法。 （３）ニオブ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸リチ
ウム結晶基板が予め表面層に金属が熱拡散されたもので
ある、第２項のパターン形成法。 （４）ニオブ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸リチ
ウム結晶基板が予め表面層から酸化リチウムが外部拡散
せしめられたものであり、イオン交換層が、結晶内のリ
チウムイオンと水素イオンとのイナン′Ｄ漁卦１−ｒド
戟蝋柑Ｓ針υこよ。てル１−たりチウムサイトへの水素
イオンの注入によって形成される、第１項のパターン形
成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58240889A JPS60133405A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | パタ−ン形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58240889A JPS60133405A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | パタ−ン形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60133405A true JPS60133405A (ja) | 1985-07-16 |
Family
ID=17066193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58240889A Pending JPS60133405A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | パタ−ン形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60133405A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62293203A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | テ−パ状光導波路の作製方法 |
| JPS62293206A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光素子の形成方法 |
| JPS62293202A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | テ−パ状光導波路の作製方法 |
| JPS62293208A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光素子の形成方法 |
-
1983
- 1983-12-22 JP JP58240889A patent/JPS60133405A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62293203A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | テ−パ状光導波路の作製方法 |
| JPS62293206A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光素子の形成方法 |
| JPS62293202A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | テ−パ状光導波路の作製方法 |
| JPS62293208A (ja) * | 1986-06-12 | 1987-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光素子の形成方法 |
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