JPS60156038A - 光機能素子およびその作製方法 - Google Patents
光機能素子およびその作製方法Info
- Publication number
- JPS60156038A JPS60156038A JP1050784A JP1050784A JPS60156038A JP S60156038 A JPS60156038 A JP S60156038A JP 1050784 A JP1050784 A JP 1050784A JP 1050784 A JP1050784 A JP 1050784A JP S60156038 A JPS60156038 A JP S60156038A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- proton
- substrate
- optical
- crystal substrate
- protons
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- 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】
本発明は、薄膜先導波路を用いた光機能素子およびその
作製方法に関するものである。
作製方法に関するものである。
現在、光偏向器、光変調器等の光機能素子を集積光学構
造体で実現する場合、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Ｌ ｉ ＮｂＯ３と記す）
結晶及びタンタル酸リチウム（以下ＬｉＴａＯ３と記す
）結晶が広く用いられている。
造体で実現する場合、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Ｌ ｉ ＮｂＯ３と記す）
結晶及びタンタル酸リチウム（以下ＬｉＴａＯ３と記す
）結晶が広く用いられている。
前記結晶基板を用いて、薄膜光導波路を作製する代表的
な方法として、チタン（以下Ｔｉと記す）を前記結晶基
板の表面に、高温で熱拡散することにより、該結晶基板
の表面に基板の屈折率よりわずかに大きな屈折率を有す
る光導波層を形成する方法がある。しかし、この方法に
より作製された薄膜光導波路は、光学損傷を受け易く、
非常に小さいパワーの光しか該導波路に導入できないと
いう欠点がある。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」を言う。
な方法として、チタン（以下Ｔｉと記す）を前記結晶基
板の表面に、高温で熱拡散することにより、該結晶基板
の表面に基板の屈折率よりわずかに大きな屈折率を有す
る光導波層を形成する方法がある。しかし、この方法に
より作製された薄膜光導波路は、光学損傷を受け易く、
非常に小さいパワーの光しか該導波路に導入できないと
いう欠点がある。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」を言う。
前記光学損傷を改善する先導波路の作製方法としては、
ＬｉＮｂ０．やＬｉＴａ０．の結晶基板を高温で熱処理
し、該結晶基板中から酸化リチウム（以下Ｌｉ２Ｏと記
す）を外部拡散し、基板の表面近傍に基板よりわずかに
屈折率の大きなリチウム（以下Ｌｉと記す）空格子層を
形成する方法がある。
ＬｉＮｂ０．やＬｉＴａ０．の結晶基板を高温で熱処理
し、該結晶基板中から酸化リチウム（以下Ｌｉ２Ｏと記
す）を外部拡散し、基板の表面近傍に基板よりわずかに
屈折率の大きなリチウム（以下Ｌｉと記す）空格子層を
形成する方法がある。
上記Ｌｉ、Ｏ外部拡散法により、光学損傷のしきい値が
Ｔｉの内部拡散法に比べて高くなることが文献〔几、
Ｌ、 Ｈｏｌｍａｎ ｈ Ｐ、 Ｊ、 Ｃｒｅｓｓｍａ
ｎ 、 ｌ０Ｃｅ９０ 、２８Ａｐｒｉｌ （１９８１
） ）に示されている。
Ｔｉの内部拡散法に比べて高くなることが文献〔几、
Ｌ、 Ｈｏｌｍａｎ ｈ Ｐ、 Ｊ、 Ｃｒｅｓｓｍａ
ｎ 、 ｌ０Ｃｅ９０ 、２８Ａｐｒｉｌ （１９８１
） ）に示されている。
ところで、光偏向器、光変調器を光音響効果や電気光学
効果を利用して実現しようとする場合、前記各効果の効
率を上げることが素子形成において重要顛なる。光音響
効果を利用する代表例としては、光導波路上にホトリソ
グラフィーで作製したくし形電極に高周波電界を印加し
、光導波路上に弾性表面波を励起させる方法かある。こ
の場合、先導波路上に励起された弾性表面波と光導波路
中を伝播する導波光との相互作用は、導波光のエネルギ
ー分布が基板表面近傍に閉じ込められるほど増大するこ
とが知られている。（Ｃ，Ｓ、 Ｔｓａｉ 、 ＩＥＦ
ｉＥ ’Ｉ’ＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ８０ＮＣＩＲＣＵＩ
ＴＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ 、 ＶＯＬ、 ＣＡ８
−２６ 。
効果を利用して実現しようとする場合、前記各効果の効
率を上げることが素子形成において重要顛なる。光音響
効果を利用する代表例としては、光導波路上にホトリソ
グラフィーで作製したくし形電極に高周波電界を印加し
、光導波路上に弾性表面波を励起させる方法かある。こ
の場合、先導波路上に励起された弾性表面波と光導波路
中を伝播する導波光との相互作用は、導波光のエネルギ
ー分布が基板表面近傍に閉じ込められるほど増大するこ
とが知られている。（Ｃ，Ｓ、 Ｔｓａｉ 、 ＩＥＦ
ｉＥ ’Ｉ’ＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ８０ＮＣＩＲＣＵＩ
ＴＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ 、 ＶＯＬ、 ＣＡ８
−２６ 。
１２．１９７９ ）
上記相互作用を最大限に利用するという観点からすると
・前述のＬｉ・０外部拡散法で形成され （る光導波層
（Ｌｉ空格子層）の厚さは、その屈折率変化が小さい為
、１０〜１００μｍ程度とかなり厚くする必要があり、
導波光のエネルギー分布が厚さ方向に広がって好ましく
ない。従って、前述、のＬｉ、０外部拡散法によって作
製された薄膜光導波路を前記光偏向器等に利用する場合
、効率の高い装置の実現が困難であった。
・前述のＬｉ・０外部拡散法で形成され （る光導波層
（Ｌｉ空格子層）の厚さは、その屈折率変化が小さい為
、１０〜１００μｍ程度とかなり厚くする必要があり、
導波光のエネルギー分布が厚さ方向に広がって好ましく
ない。従って、前述、のＬｉ、０外部拡散法によって作
製された薄膜光導波路を前記光偏向器等に利用する場合
、効率の高い装置の実現が困難であった。
一方、光学損傷を改善する薄膜先導波路の他の作製方法
として、イオン交換法が知られている。この方法は、硝
酸タリウム（以下ＴｅＮ０．と記す）、硝酸銀（以下Ａ
ｇＮＯ３と記す）、硝酸カリウム（以下ＫＮＯ，と記す
）等の溶融塩中又は、安息香酸（Ｃ，）（、Ｃ００）１
）等の弱酸中で、Ｌ ｉ ＮｂＯ３又はＬｉＴａＯ３
の結晶基板を低温熱処理することにより、該結晶基板内
のリチウムイオン（Ｌｉ” ）が弱酸中のプロトン（Ｈ
つ等のイオン種と交換され、大きな屈折率差（Δｈ〜０
．１２）をもつ光導波路層が形成されるものである。
として、イオン交換法が知られている。この方法は、硝
酸タリウム（以下ＴｅＮ０．と記す）、硝酸銀（以下Ａ
ｇＮＯ３と記す）、硝酸カリウム（以下ＫＮＯ，と記す
）等の溶融塩中又は、安息香酸（Ｃ，）（、Ｃ００）１
）等の弱酸中で、Ｌ ｉ ＮｂＯ３又はＬｉＴａＯ３
の結晶基板を低温熱処理することにより、該結晶基板内
のリチウムイオン（Ｌｉ” ）が弱酸中のプロトン（Ｈ
つ等のイオン種と交換され、大きな屈折率差（Δｈ〜０
．１２）をもつ光導波路層が形成されるものである。
上記イオン交換法により作製された薄膜光導波路の光学
損傷のしきい値は、Ｔｉ拡散のものより数１０倍程度向
上する良い特性をもつ反面、上記イオン交換処理によっ
てＬｉＮｂ０． 、 ＬｉＴａ０．結晶個有の圧電性が
低下し、例えば光偏向器に用いる場合、導波光の回折効
率が下がるという問題点を有していた。
損傷のしきい値は、Ｔｉ拡散のものより数１０倍程度向
上する良い特性をもつ反面、上記イオン交換処理によっ
てＬｉＮｂ０． 、 ＬｉＴａ０．結晶個有の圧電性が
低下し、例えば光偏向器に用いる場合、導波光の回折効
率が下がるという問題点を有していた。
本発明の目的は、前記従来例の問題点を解決し、光学損
傷のしきい値が十分高く、かつ、効 、率良く機能する
光機能素子およびその作製方法を提供することにある。
傷のしきい値が十分高く、かつ、効 、率良く機能する
光機能素子およびその作製方法を提供することにある。
本発明、はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）結晶基板
又はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０．、 ）結晶基板
に金属およびプロトンを拡散する事によって光導波路を
形成する際、導波光に作用する電極を設ける部分にはプ
ロトンの拡散を行なわず、結晶の圧電性或いは電気光学
特性の低下を防ぐ事によって上記目的を達成するもので
ある。
又はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０．、 ）結晶基板
に金属およびプロトンを拡散する事によって光導波路を
形成する際、導波光に作用する電極を設ける部分にはプ
ロトンの拡散を行なわず、結晶の圧電性或いは電気光学
特性の低下を防ぐ事によって上記目的を達成するもので
ある。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は、本発明に係る光機能素子の第１実施例である
。薄膜音響光学（ＡＯ）素子を示す。
。薄膜音響光学（ＡＯ）素子を示す。
ここで１はＬ ｉ ＮｂＯ５結晶基板、２はＴｉおよび
プロトンの熱拡散によって形成されたプロトン拡散部、
３はＴｉのみが熱拡散されたプロトン非拡散部、４は発
信用のくし型電極、５は受信用のくし型電極、６は入力
用のプリズム光結合器、７は出力用のプリズム光結合器
、８は弾性表面波、９はレーザー光、１０は結晶基板１
の表面に形成された光導波路層である。レーザー９は、
プリズム光結合器６から光導波路層１０内に導びかれ、
くシ型電極にＲＦパワーを加えることによって発生した
弾性表面波８によって回折される。回折光は、プリズム
光結合器７により外部に取り出される。本実施例におい
ては、くシ型電極４．５が、プロトン非拡散部３に設け
られている為に、弾性表面波８の発生の効率が高く、ま
た光導波路層が、Ｔｉおよびプロトンの熱拡散によって
形成されるので１．光学損傷のしきい値が高いという特
徴を有し、光機能素子として非常に優れたものである。
プロトンの熱拡散によって形成されたプロトン拡散部、
３はＴｉのみが熱拡散されたプロトン非拡散部、４は発
信用のくし型電極、５は受信用のくし型電極、６は入力
用のプリズム光結合器、７は出力用のプリズム光結合器
、８は弾性表面波、９はレーザー光、１０は結晶基板１
の表面に形成された光導波路層である。レーザー９は、
プリズム光結合器６から光導波路層１０内に導びかれ、
くシ型電極にＲＦパワーを加えることによって発生した
弾性表面波８によって回折される。回折光は、プリズム
光結合器７により外部に取り出される。本実施例におい
ては、くシ型電極４．５が、プロトン非拡散部３に設け
られている為に、弾性表面波８の発生の効率が高く、ま
た光導波路層が、Ｔｉおよびプロトンの熱拡散によって
形成されるので１．光学損傷のしきい値が高いという特
徴を有し、光機能素子として非常に優れたものである。
以下、上記第１実施例の作製方法の一例を第２図（ａ）
〜（ｄ）を用いて詳細に説明する。
〜（ｄ）を用いて詳細に説明する。
Ｘ板のＬｉＮｂ０．結晶基板１ （ｘ方向に１膜厚、２
方向およびｙ方向に夫々１インチ）の−面（例えばＸ＋
面）を、二ニートンリング数本以内の平面度に研摩し後
、夫々、メタノール、アセトン、純水による常 超音波
洗浄を行ない、窒素ガスを吹きつけ乾燥させた。前記洗
浄、乾燥した基板表面上に、２００人の膜厚のＴｉ薄膜
を電子ビーム蒸着により作製し、上記基板を溶融石英製
のホルダーに立て、９６５°Ｃの熱拡散炉にセットした
。雰囲気ガスとしては乾燥した０２ガスを１１！／ｍｉ
ｎの流量で拡散炉に導入した。室温から９６５℃まで１
６℃／ｍ ｉ ｎの速度で炉内温度を上げ、１時間後炉
内の温度が一定になった後２．５時間９６５℃に保持し
、その後引続いて６００°０に保持した第２の熱拡散炉
に移動した。更に第２の拡散炉へ通電を中止し６００℃
から室温まで放冷し、第２図（ａ）のように、結晶基板
１上に、Ｔｉの熱拡散層１１を形成した。熱拡散する金
属としては、■。
方向およびｙ方向に夫々１インチ）の−面（例えばＸ＋
面）を、二ニートンリング数本以内の平面度に研摩し後
、夫々、メタノール、アセトン、純水による常 超音波
洗浄を行ない、窒素ガスを吹きつけ乾燥させた。前記洗
浄、乾燥した基板表面上に、２００人の膜厚のＴｉ薄膜
を電子ビーム蒸着により作製し、上記基板を溶融石英製
のホルダーに立て、９６５°Ｃの熱拡散炉にセットした
。雰囲気ガスとしては乾燥した０２ガスを１１！／ｍｉ
ｎの流量で拡散炉に導入した。室温から９６５℃まで１
６℃／ｍ ｉ ｎの速度で炉内温度を上げ、１時間後炉
内の温度が一定になった後２．５時間９６５℃に保持し
、その後引続いて６００°０に保持した第２の熱拡散炉
に移動した。更に第２の拡散炉へ通電を中止し６００℃
から室温まで放冷し、第２図（ａ）のように、結晶基板
１上に、Ｔｉの熱拡散層１１を形成した。熱拡散する金
属としては、■。
歯、 Ａｕ 、 Ａｇ 、’Ｃｏ 、 Ｎｂ 、 Ｇｅ
等や用い工も良い。 １次に、プロトン交換される部分
の形状をした１膜厚のＡｔ板を前記結晶基板上にのせ、
電子ビーム蒸着によりクロム（Ｃｒ）５０λ、次いでア
ル 、ミ（Ａ／）１４５０λを蒸着した。このクロム−
アルミ薄膜により第２図Φ）のように結晶基板１上にマ
スク１３が形成された。このマスク１３が形成された結
晶基板に対してプロトン交換処理を実施した。ここでは
、安息香酸（Ｃ６Ｈ３Ｃ０ＯＨ）９８．８５，９．及び
安息香酸リチウム（ＣａＨｓＣＯＯＬｉ ）１．０５ｇ
を均質になるように混ぜあわせ、アルミナのルツボにい
れ、このルツボの中に、上記マスク付結晶基板を入れて
、これらを熱炉で２５０℃１時間保持した。この処理に
よって結晶基板のマスク１３が形成されていない部分に
はプロトンが注入されてプロトン交換層１２が形成され
た。プロトン交換層１２形成にあたっては、安息香酸と
安息香酸リチウムの混合のように解離度が１０′から１
０−３であるカルボン酸とこのカルボン酸の水素がリチ
ウムに置換されている材料（カルボン酸のリチウム塩）
との混合、たとえばパルミチン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）
１４ Ｃ０ＯＨ）とバルミチン酸リチウム（ＣＨｓ（Ｃ
ｕｔ）ｎｃＯＯＬｉ ）との混合やステアリン酸（ＣＨ
３（ＣＨｚ） ｔａｃＯＯＨ）とステアリン酸リチウム
ＣＣＨｓ（ＣＨｚ） １ａｃＯＯＬｉ ）との混合でも
良い、この場合、カルボン酸のリチウム塩は、モル比で
、０．１％から３％の範囲で混合されるのが望ましい。
等や用い工も良い。 １次に、プロトン交換される部分
の形状をした１膜厚のＡｔ板を前記結晶基板上にのせ、
電子ビーム蒸着によりクロム（Ｃｒ）５０λ、次いでア
ル 、ミ（Ａ／）１４５０λを蒸着した。このクロム−
アルミ薄膜により第２図Φ）のように結晶基板１上にマ
スク１３が形成された。このマスク１３が形成された結
晶基板に対してプロトン交換処理を実施した。ここでは
、安息香酸（Ｃ６Ｈ３Ｃ０ＯＨ）９８．８５，９．及び
安息香酸リチウム（ＣａＨｓＣＯＯＬｉ ）１．０５ｇ
を均質になるように混ぜあわせ、アルミナのルツボにい
れ、このルツボの中に、上記マスク付結晶基板を入れて
、これらを熱炉で２５０℃１時間保持した。この処理に
よって結晶基板のマスク１３が形成されていない部分に
はプロトンが注入されてプロトン交換層１２が形成され
た。プロトン交換層１２形成にあたっては、安息香酸と
安息香酸リチウムの混合のように解離度が１０′から１
０−３であるカルボン酸とこのカルボン酸の水素がリチ
ウムに置換されている材料（カルボン酸のリチウム塩）
との混合、たとえばパルミチン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）
１４ Ｃ０ＯＨ）とバルミチン酸リチウム（ＣＨｓ（Ｃ
ｕｔ）ｎｃＯＯＬｉ ）との混合やステアリン酸（ＣＨ
３（ＣＨｚ） ｔａｃＯＯＨ）とステアリン酸リチウム
ＣＣＨｓ（ＣＨｚ） １ａｃＯＯＬｉ ）との混合でも
良い、この場合、カルボン酸のリチウム塩は、モル比で
、０．１％から３％の範囲で混合されるのが望ましい。
このプロトン交換処理後、石英製の基板保持具を用いて
基板を取り出し、エタノール、引き続きアセトンで基板
を洗浄した。
基板を取り出し、エタノール、引き続きアセトンで基板
を洗浄した。
基板に付着した安息香酸結晶及び安息香酸リチウム結晶
は、上記溶剤により容易に溶ける。洗浄後、イオン交換
処理に対する保護用のクロム−アルミ薄膜から成るマス
ク１３をそれぞれのエツチング液によりはがした。
は、上記溶剤により容易に溶ける。洗浄後、イオン交換
処理に対する保護用のクロム−アルミ薄膜から成るマス
ク１３をそれぞれのエツチング液によりはがした。
次に、プロトンが注入された基板を熱炉に入れ、加熱し
た水を通して酸素を流量０．５ ｅ ／ｍｉｎで流入し
ながら、この水蒸気を含んだ湿った酸素雰囲気中で、３
５０℃で２時間アニール処理を行なった。この結果、注
入されたプロトンが基板中に熱拡散されて、第２図（Ｃ
）の如く、結晶基板１上にＴｉおよびプロトンが熱拡散
されたプロトン拡散部２およびＴｉのみが熱拡散された
プロトン非拡散部３が形成された。
た水を通して酸素を流量０．５ ｅ ／ｍｉｎで流入し
ながら、この水蒸気を含んだ湿った酸素雰囲気中で、３
５０℃で２時間アニール処理を行なった。この結果、注
入されたプロトンが基板中に熱拡散されて、第２図（Ｃ
）の如く、結晶基板１上にＴｉおよびプロトンが熱拡散
されたプロトン拡散部２およびＴｉのみが熱拡散された
プロトン非拡散部３が形成された。
ここでアニール処理後、赤外吸収スペクトルの測定を行
なったところ、ＯＨ基による３５００ｃｍ−１近傍の吸
光度は０．４であり、アニール前の０．３８とほぼ同程
度の値であった。一方、ＴＥモード（Ｘ板結晶の場合は
伝搬方向はＸ方向、ｙ板結晶の場合は伝搬方向はＸ方向
）の伝搬定数値と基板の屈折率との差は、アニール前０
．１１であったとし対し、アニール後、０．０６に減少
した。上記、ＯＨ基の吸収と伝搬定数との結果を総合す
ると、結晶中のプロトンの総量は、アニーリングであま
シ変化せず、プロトンは、結晶内部に拡散された事が確
認された。
なったところ、ＯＨ基による３５００ｃｍ−１近傍の吸
光度は０．４であり、アニール前の０．３８とほぼ同程
度の値であった。一方、ＴＥモード（Ｘ板結晶の場合は
伝搬方向はＸ方向、ｙ板結晶の場合は伝搬方向はＸ方向
）の伝搬定数値と基板の屈折率との差は、アニール前０
．１１であったとし対し、アニール後、０．０６に減少
した。上記、ＯＨ基の吸収と伝搬定数との結果を総合す
ると、結晶中のプロトンの総量は、アニーリングであま
シ変化せず、プロトンは、結晶内部に拡散された事が確
認された。
アニール処理後の基板のプロトン非拡散部３上に、第２
図（ｄ）に示す如く、中心周波数４００ＭＨｚのくシ型
電極４を、通常のフォトリソグラフィーの手法を用いて
作製した。
図（ｄ）に示す如く、中心周波数４００ＭＨｚのくシ型
電極４を、通常のフォトリソグラフィーの手法を用いて
作製した。
このように作製された本発明の薄膜型光学素子の＜゛シ
型電極４に周波数４００ ＭＨｚのＲＦ’パワーを印加
し、波長６３２８人の光を導波せしめ、この導波光の回
折効率を調べると、ＲＦパワーが６００ ｍＷの時、８
０％であった。
型電極４に周波数４００ ＭＨｚのＲＦ’パワーを印加
し、波長６３２８人の光を導波せしめ、この導波光の回
折効率を調べると、ＲＦパワーが６００ ｍＷの時、８
０％であった。
一方、受信用のくし型電極５による挿入損失の値は、本
発明の実施例の素子の場合、１５ｄＢであり、プロトン
拡散部にくし型電極を設けた場合の４０ ｄＢに比べか
なり小さかった。
発明の実施例の素子の場合、１５ｄＢであり、プロトン
拡散部にくし型電極を設けた場合の４０ ｄＢに比べか
なり小さかった。
さらに、光学損傷のしきい値測定を、従来のＴｉ拡散Ｌ
ｉＮｂＯ３光導波路を有する光機能素子と本発明の光機
能素子との両者に対して行なった。
ｉＮｂＯ３光導波路を有する光機能素子と本発明の光機
能素子との両者に対して行なった。
測定に用いたレーザー光は、波長６３２８人のＨｅ−Ｎ
ｅレーザーである。従来の光機能素子の場合、出射光の
パワーが０．１ ｍＷ／ｙａｒｎ以上になると、光学損
傷現象が生じた。しかし、本発明の光機能素子の場合、
出射光パワーが１．７ ｍＷ／ｕｒｎまでは、光学損傷
が生じなかった。
ｅレーザーである。従来の光機能素子の場合、出射光の
パワーが０．１ ｍＷ／ｙａｒｎ以上になると、光学損
傷現象が生じた。しかし、本発明の光機能素子の場合、
出射光パワーが１．７ ｍＷ／ｕｒｎまでは、光学損傷
が生じなかった。
以上に示すように、本実施例の光機能素子は、弾性表面
波による回折効率は８０％で高効率であり、かつ、光学
損傷のしきい値も従来の素子の約１７倍に向上した。
波による回折効率は８０％で高効率であり、かつ、光学
損傷のしきい値も従来の素子の約１７倍に向上した。
第３図は、本発明に係る光機能素子の第２実施例である
簿膜電気光学（ＥＯ）素子を示す。ここで２１はＬｉＮ
ｂ０．結晶基板、２２はＴｉおよびプロトンが熱拡散さ
れたプロトン拡散部、２３はＴｉのみが熱拡散されたプ
ロトン拡散部、２４は電気光学効果用のくし型電極、２
６．２７は夫々入力および出力用のグレーティング光結
合器、２９はレーザー光、３０は結晶基板１の表面に形
成された光導波路層である。本実施例においては、プロ
トン拡散部２３は、くシ型￥！極の直下のみに形成され
ている。レーザー光２９は、グレーティング光結合器２
６から先導波路層３０内に導かれる。この導波光は、＜
シ型電極２４に電圧を印加することによって、電気光学
効果から生じた位相格子によって回折され、グレーティ
ング光結合器２７から外部に取り出される。
簿膜電気光学（ＥＯ）素子を示す。ここで２１はＬｉＮ
ｂ０．結晶基板、２２はＴｉおよびプロトンが熱拡散さ
れたプロトン拡散部、２３はＴｉのみが熱拡散されたプ
ロトン拡散部、２４は電気光学効果用のくし型電極、２
６．２７は夫々入力および出力用のグレーティング光結
合器、２９はレーザー光、３０は結晶基板１の表面に形
成された光導波路層である。本実施例においては、プロ
トン拡散部２３は、くシ型￥！極の直下のみに形成され
ている。レーザー光２９は、グレーティング光結合器２
６から先導波路層３０内に導かれる。この導波光は、＜
シ型電極２４に電圧を印加することによって、電気光学
効果から生じた位相格子によって回折され、グレーティ
ング光結合器２７から外部に取り出される。
−以下、上記第２実施例の作製方法の一例を、第４図（
３）〜（Ｃ）を用いて詳細に説明する。
３）〜（Ｃ）を用いて詳細に説明する。
まず、第１実施例と全く同様の方法、によって、第４図
（ａ）のようにＬｉＮｂＯ３結晶基板２１上にＴｉの熱
拡散層３１を形成した。
（ａ）のようにＬｉＮｂＯ３結晶基板２１上にＴｉの熱
拡散層３１を形成した。
次に Ｔｔ拡散後の基板を洗浄、乾燥した後に、ポジ型
ホトレジストをスピナーで厚さ１〜１．５μｍにスピナ
ーコートし、くシ型電極のネガマスタで密着露光し、く
シ型電極部のみが残らないように現倫した。水洗後乾燥
し、真空蒸着装置に装荷して、Ｉ Ｘ １０’ Ｔｏｒ
ｒまで排気を行い、ＥＢ蒸着によってＡｕ（膜厚１５０
０人）を蒸着した。
ホトレジストをスピナーで厚さ１〜１．５μｍにスピナ
ーコートし、くシ型電極のネガマスタで密着露光し、く
シ型電極部のみが残らないように現倫した。水洗後乾燥
し、真空蒸着装置に装荷して、Ｉ Ｘ １０’ Ｔｏｒ
ｒまで排気を行い、ＥＢ蒸着によってＡｕ（膜厚１５０
０人）を蒸着した。
蒸着後アセトンに数分浸すことによって、ホトレジスト
上のＡｕ膜がリフトオフで除去され、くし型電極２４の
みが基板上に形成された。この際のくし型電極は、電極
巾および電極間の間隔２．２μｍ１交さ幅３．８酩、対
数３５０対である。
上のＡｕ膜がリフトオフで除去され、くし型電極２４の
みが基板上に形成された。この際のくし型電極は、電極
巾および電極間の間隔２．２μｍ１交さ幅３．８酩、対
数３５０対である。
このくし型電極２４が形成された結晶基板に対してプロ
トン交換処理を実施した。ここでは安息香酸および安息
香酸リチウムの混合物中で、第１実施例と全く同様の過
程で熱処理することによって、第４図中）のように電極
が形成されていない部分のみにプロトンが注入され、プ
ルトン交換層３２が形成された。本実施例においても、
第１実施例のようにプロトン交換処理に用いる材料は種
々ものを選択できる。
トン交換処理を実施した。ここでは安息香酸および安息
香酸リチウムの混合物中で、第１実施例と全く同様の過
程で熱処理することによって、第４図中）のように電極
が形成されていない部分のみにプロトンが注入され、プ
ルトン交換層３２が形成された。本実施例においても、
第１実施例のようにプロトン交換処理に用いる材料は種
々ものを選択できる。
次に、プロトンが注入された基板を熱炉に入れ、加熱し
た水を通して酸素を流ｊｉ Ｏ，５１／ ｍｉｎで流入
しながら、この水蒸気を含んだ湿った酸素雰囲気中で、
３５０℃で２時間アニール処理を行なった。この結果、
注入されたプロトンがくし型電極が形成されていない基
板中に熱拡散されて、第４図（Ｃ）の如く結晶基板２１
上にＴｉおよびプロトンが熱拡散されたプロトン拡散部
２２およびＴｉのみが熱拡散されたプロトン非拡散部２
３が形成された。このアニーリング処理の過程において
、くシ型電極２４はＡｕで作製されている為、酸化等の
問題は生じなかった。本実施例のような場合には電極が
プロトン注入のマスクとして働く為、作製過程は簡略化
される。
た水を通して酸素を流ｊｉ Ｏ，５１／ ｍｉｎで流入
しながら、この水蒸気を含んだ湿った酸素雰囲気中で、
３５０℃で２時間アニール処理を行なった。この結果、
注入されたプロトンがくし型電極が形成されていない基
板中に熱拡散されて、第４図（Ｃ）の如く結晶基板２１
上にＴｉおよびプロトンが熱拡散されたプロトン拡散部
２２およびＴｉのみが熱拡散されたプロトン非拡散部２
３が形成された。このアニーリング処理の過程において
、くシ型電極２４はＡｕで作製されている為、酸化等の
問題は生じなかった。本実施例のような場合には電極が
プロトン注入のマスクとして働く為、作製過程は簡略化
される。
以上のように作製された、電気光学素子のくし型電極２
４に６■の電圧を印加し、導波光を回折せしめたところ
、９０％の回折率能が岸られた。
４に６■の電圧を印加し、導波光を回折せしめたところ
、９０％の回折率能が岸られた。
前述の実施例では、基板としてＬ ｉ ＮｂＯ３結晶基
板を用いたが、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０ｓ）結
晶基板を用いても、全く同様の作製方法で、本発明の光
機能素子を形成することが出来る。
板を用いたが、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０ｓ）結
晶基板を用いても、全く同様の作製方法で、本発明の光
機能素子を形成することが出来る。
また本発明の作製方法も種々の応用が可能で、例えば前
述の第１実施例の作製過程で、アニーリングで変質しな
い材料であれば、くシ型電極をアニーリング処理の前に
形成してしまってもかまわない。本発明の光機能素子は
、光偏向器、光変調器、スペクトラムアナライザー、相
関器等、種々の機器に好適に用いられる。
述の第１実施例の作製過程で、アニーリングで変質しな
い材料であれば、くシ型電極をアニーリング処理の前に
形成してしまってもかまわない。本発明の光機能素子は
、光偏向器、光変調器、スペクトラムアナライザー、相
関器等、種々の機器に好適に用いられる。
以上説明したように、本発明は従来の光機能素子および
その作製方法において、光学損傷のしきい値を高く保ち
つつ、回折効率を高める等の効果を有するものである。
その作製方法において、光学損傷のしきい値を高く保ち
つつ、回折効率を高める等の効果を有するものである。
第１図は本発明に基づく光機能泰子の第１実施例の構成
を示す概略図、第２図（ａ）Φ） （Ｃ） （ｄ）は夫
２や、□ヶ。１カよ、□６．□、 “ 第３図は本発明に基づく光機能素子の第２実施例の構成
を示す概略図、第４図（ａ）Φ）（Ｃ）は夫々第２実施
例の作製方法を説°明する略断面図である。 １．２１・・・ニオブ酸リチウム結晶基板、２．２２・
・・プルトン拡散部、３．２３・・・プロトン非拡散部
、４ 、５ 、２４・・・くし型電極、 ６，７・・・
プリズム光結合器、８・・・弾性表面波、９．２９・・
・レーザー光、ｉｏ 、 ａｏ・・・先導波路層、 １
１．３１・・・Ｔｉ拡散層、１２．３２・・・プロトン
交換層、１３・・・マスク。 出願人 キャノン株式会社 ６ ３ ４ ３ 第３図 １４ 第４図
を示す概略図、第２図（ａ）Φ） （Ｃ） （ｄ）は夫
２や、□ヶ。１カよ、□６．□、 “ 第３図は本発明に基づく光機能素子の第２実施例の構成
を示す概略図、第４図（ａ）Φ）（Ｃ）は夫々第２実施
例の作製方法を説°明する略断面図である。 １．２１・・・ニオブ酸リチウム結晶基板、２．２２・
・・プルトン拡散部、３．２３・・・プロトン非拡散部
、４ 、５ 、２４・・・くし型電極、 ６，７・・・
プリズム光結合器、８・・・弾性表面波、９．２９・・
・レーザー光、ｉｏ 、 ａｏ・・・先導波路層、 １
１．３１・・・Ｔｉ拡散層、１２．３２・・・プロトン
交換層、１３・・・マスク。 出願人 キャノン株式会社 ６ ３ ４ ３ 第３図 １４ 第４図
Claims (3)
- （１）ニオブ酸リチウム結晶基板又はタンタル酸リチウ
ム結晶基板の表面に金属およびプロトンが熱拡散されて
成るプロトン拡散部″と、プロトンが拡散されていない
プロトン非拡散部とを有し、前記プロトン拡散部に前記
基板表面を導波する光に作用する電極部を設けて成る光
機能素子。 - （２）ニオブ酸リチウム結晶基板又はタンタル酸リチウ
ム結晶基板の表面に金属を熱拡散する過程と、前記金属
が熱拡散された表面の一部にマスクを形成する過程と、
前記マスクで覆われていない部分の基板中にプロトンを
注入する過程と、前記注入されたプロトンを熱拡散させ
るおよび前記マスクで覆われていた部分に電極を形成す
る過程とから成る光機能素′子の作製方法。 - （３） ニオブ酸リチウム結晶基板又はタンタル酸リチ
ウム結晶基板の表面に金属を熱拡散する過程と、前記金
属が熱拡散された表面の一部に電極を形成する過程と、
前記電極で覆われていない部分の基板中にプロトンを注
入する過程と、前記注入されたプロトンを熱拡散させる
過程とから成る光機能素子の作製方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1050784A JPS60156038A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 光機能素子およびその作製方法 |
| US06/667,165 US4799750A (en) | 1983-11-04 | 1984-11-01 | Optical function element and a method for manufacturing the same |
| DE19843440390 DE3440390A1 (de) | 1983-11-04 | 1984-11-05 | Optisches funktionselement und verfahren zu seiner herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1050784A JPS60156038A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | 光機能素子およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60156038A true JPS60156038A (ja) | 1985-08-16 |
Family
ID=11752123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1050784A Pending JPS60156038A (ja) | 1983-11-04 | 1984-01-23 | 光機能素子およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60156038A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62116224U (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-23 | ||
| JPS62206521A (ja) * | 1986-03-07 | 1987-09-11 | Nec Corp | 導波型光信号処理デバイス |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55143531A (en) * | 1979-04-26 | 1980-11-08 | Nec Corp | Acousto-optic element |
| US4439004A (en) * | 1977-03-16 | 1984-03-27 | Hughes Aircraft Company | Optical waveguide and modulator and process for fabricating same |
-
1984
- 1984-01-23 JP JP1050784A patent/JPS60156038A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4439004A (en) * | 1977-03-16 | 1984-03-27 | Hughes Aircraft Company | Optical waveguide and modulator and process for fabricating same |
| JPS55143531A (en) * | 1979-04-26 | 1980-11-08 | Nec Corp | Acousto-optic element |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62116224U (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-23 | ||
| JPS62206521A (ja) * | 1986-03-07 | 1987-09-11 | Nec Corp | 導波型光信号処理デバイス |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4799750A (en) | Optical function element and a method for manufacturing the same | |
| US4778236A (en) | Thin film optical element | |
| US4705346A (en) | Thin film type optical device | |
| Chen et al. | Elimination of Li2O out‐diffusion waveguide in LiNbO3 and LiTaO3 | |
| JPS60119522A (ja) | 導波路型光変調または偏向器 | |
| JPS60156038A (ja) | 光機能素子およびその作製方法 | |
| US4886587A (en) | Method of producing thin film optical element by ion injection under electric field | |
| EP0484796B1 (en) | Device for doubling the frequency of a light wave | |
| JPS6170541A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JP3417427B2 (ja) | 光導波路装置、及び光導波路装置又は光導波路の製造方法 | |
| JPS60156015A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPS60156039A (ja) | 光機能素子の作製方法 | |
| JPS6170533A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPS6371809A (ja) | 光導波路及びその作製方法 | |
| JPS6250704A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPS6170540A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPH04249215A (ja) | 光導波路型デバイスの製造方法及び光導波路型デバイス | |
| JPS6170538A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPS6170534A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPS6170539A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPH0564322B2 (ja) | ||
| JPS6170535A (ja) | 薄膜型光学素子の作製方法 | |
| JPS6250708A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPS6170507A (ja) | 薄膜型光学素子の作製方法 | |
| JPS60133405A (ja) | パタ−ン形成法 |