JPS61162010A - Optical waveguide lens - Google Patents

Optical waveguide lens

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JPS61162010A
JPS61162010A JP378185A JP378185A JPS61162010A JP S61162010 A JPS61162010 A JP S61162010A JP 378185 A JP378185 A JP 378185A JP 378185 A JP378185 A JP 378185A JP S61162010 A JPS61162010 A JP S61162010A
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JP
Japan
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lens
optical waveguide
waveguide
pattern
fresnel lens
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JP378185A
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Japanese (ja)
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Yuichi Handa
祐一 半田
Mamoru Miyawaki
守 宮脇
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Canon Inc
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Canon Inc
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light 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
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
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    • G02B6/1245Geodesic lenses

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Abstract

PURPOSE:To improve the resistance of optical damage by forming an optical waveguide lens from a Fresnel lens pattern or a grating lens pattern consisting of a part having a transmission constant lower than that of a optical waveguide. CONSTITUTION:The Fresnel lens pattern is formed by a part 9 which is not processed by proton replacement on a proton-replaced optical waveguide 6. Wave-guided light 4 is condensed into an I/O part through the pattern. To form the optical waveguide, Ti is diffused to the whole surface of a LiNbO3 substrate 1, the part 9 is covered with the mask of the Fresnel lens pattern and the whole part other than the part 9 is treated with the proton replacement processing. The change of an equivalent bending ratio can be adjusted by controlling the temperature and time of anneal processing after the proton replacement. Said processing can be also applied to a grating lens.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光導波路レンズに関する。[Detailed description of the invention] 〔Technical field〕 The present invention relates to an optical waveguide lens.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、光導波路レンズとして例えば第8図に示すような
レンズが知られていた(Zang Da YU″Wav
egniae optical planar Ien
@es iyn LiMbO,−Theory and
 expeimentsどOpt、Oomm、47 、
4 e 1)1)248〜250(1985))。ここ
で、1F−1ニオブ酸リチウム(LiNO,)から成る
基板、6は基板1の表面にイオンが注入されて成る光導
波路、7社マスクによってイオン注入を行なわず、光導
波路6よしも相対的に伝搬定数を下げたレンズ部である
。光導波路6の導波光4は、レンズ部7によって入出力
部分5に集光される。しかしこのようなレンズにお込て
は、レンズ設計の自由度が少なく、応用範囲が限定され
るという欠点があった@ 一方、その他の光導波路レンズとしては(11ジオデシ
ツクレンズ、(2)/I/ネブルクレンズ、(5)7レ
ネルレンズ、(4)グレーティングレンズ等があるが、
前述の如き設計パラメータの自由度、レンズ特性の再現
性などの点で、回折現象を利用するフレネルレンズまた
はグレーティングレンズが有用である。例えば、フレネ
ルレンズとしては、第9図に示すような構成が知られて
いた。
Conventionally, a lens as shown in FIG. 8, for example, has been known as an optical waveguide lens (Zang Da YU''Wav
egniae optical planar Ien
@es iyn LiMbO, -Theory and
experiments, Opt, Oom, 47,
4 e 1) 1) 248-250 (1985)). Here, 1F-1 is a substrate made of lithium niobate (LiNO,), 6 is an optical waveguide formed by implanting ions into the surface of the substrate 1, and the optical waveguide 6 is also relatively This is a lens section with a lower propagation constant. The guided light 4 of the optical waveguide 6 is focused on the input/output section 5 by the lens section 7 . However, such lenses have the disadvantage that there is little freedom in lens design and the scope of application is limited. On the other hand, other optical waveguide lenses (11 geodesic lenses, (2) /I/Nebble lens, (5) 7 Renel lens, (4) grating lens, etc.
A Fresnel lens or a grating lens that utilizes a diffraction phenomenon is useful in terms of the degree of freedom in design parameters and the reproducibility of lens characteristics as described above. For example, as a Fresnel lens, a configuration as shown in FIG. 9 has been known.

第9図において、LiNb0.基板1上にはT1が拡散
された光導波路2が形成され、この光導波路2上には伝
搬定数の異なるフレネルレンズパターン3が形成されて
bる。導波光4は、パターン3のレンズ作用によって入
出力部分5に集光てれる。
In FIG. 9, LiNb0. An optical waveguide 2 in which T1 is diffused is formed on a substrate 1, and a Fresnel lens pattern 3 having a different propagation constant is formed on this optical waveguide 2. The guided light 4 is focused on the input/output portion 5 by the lens action of the pattern 3.

フレネルレンズ、グレーティングレンズの入射許容角は
レンズの厚さαに反比例して大きくなるため広い入射角
範囲でレンズを利用する場合、伝搬定数の変化量を出来
るだけ大きくとりレンズの![テを小さくすることがレ
ンズ特性向上の上で好ましい。その為、従来のフレネル
レンズパターン3Fi、T1拡散光導波路2iC部分的
にプロトンを拡散することくよって作製されていた。(
#属地”LiNb0.″に、導波路フレネルレンズのプ
ロトン交換による作製”昭和59年秋季応用物理学会講
演会14a−L−6(1984))。
The allowable angle of incidence for Fresnel lenses and grating lenses increases in inverse proportion to the lens thickness α, so when using lenses over a wide range of incidence angles, the change in propagation constant should be made as large as possible. [Reducing Te is preferable in terms of improving lens characteristics. Therefore, the conventional Fresnel lens pattern 3Fi and T1 diffused optical waveguide 2iC were fabricated by partially diffusing protons. (
#Production of a waveguide Fresnel lens by proton exchange in the domain "LiNb0."" 1984 Autumn Conference of the Japan Society of Applied Physics 14a-L-6 (1984)).

しかしながら上記の光導波レンズではレンズ外の光導波
路部分は光学損傷に対して耐性の小ざいT1拡散光導波
路2で構成されており、大きな導波パワーを導入で診な
いという欠点があった。特に、レンズの焦点に相当する
入出力部分5では極めて高い光導波パワー密度となり、
散乱等の導波特性の劣化が生ずるという欠点があった〇 〔発明の概要〕 本発明の目的は、前述の従来例の欠点を除去し・光学損
傷耐性が高く、広い受容角を持つ光導波路レンズを提供
することにある。
However, in the above-mentioned optical waveguide lens, the optical waveguide portion outside the lens is composed of a small T1 diffused optical waveguide 2 that is resistant to optical damage, and has the disadvantage that large waveguide power cannot be detected by introducing it. In particular, the optical waveguide power density is extremely high at the input/output portion 5, which corresponds to the focal point of the lens.
There was a drawback that the waveguide characteristics deteriorated due to scattering, etc. [Summary of the Invention] The purpose of the present invention is to eliminate the drawbacks of the conventional example described above, and to provide a light guide with high resistance to optical damage and a wide acceptance angle. Our objective is to provide wave-path lenses.

本発明の上記目的は、基板表面にイオンを注入せしめて
成る光導波路に、該光導波路より伝搬定数の低一部分か
ら成るフレネルレンズパターン又はグレーティングレン
ズパターンが形成されて成る光導波路レンズによって達
成づれる・〔実施例〕 以下、本発明の実施例について図を用いて説明する@フ
レネルレンズの振幅透ス^兆分布t (Xiは近似的に
次式で書き表わされる。
The above object of the present invention is achieved by an optical waveguide lens in which a Fresnel lens pattern or a grating lens pattern consisting of a portion having a lower propagation constant than the optical waveguide is formed on an optical waveguide formed by implanting ions into the surface of the substrate. - [Example] Hereinafter, examples of the present invention will be explained with reference to the drawings. Fresnel lens amplitude transmission trill distribution t (Xi is approximately expressed by the following equation.

t(xl= to exp (+jβX”/2f)ここ
でXはレンズの中心軸に対して垂直で導波路面内にある
座標軸でレンズ中心をXmOとする・またjは虚数抛位
、βけ導波光の伝搬定数、fはレンズの焦点距離、to
は定数である。フレネルレンズで#i第2図に示す様な
2πごとの周期を考慮した位相分布φ(x)を付与すれ
ば良い。
t (xl= to exp (+jβX”/2f) where X is a coordinate axis that is perpendicular to the central axis of the lens and lies within the waveguide plane, and the lens center is set to XmO. Also, j is the imaginary index and β index. The propagation constant of the wave light, f is the focal length of the lens, to
is a constant. A Fresnel lens may be used to provide a phase distribution φ(x) in consideration of a period of 2π as shown in FIG. 2.

2πごとの領域は次式で与えられるXmで分割される。The area for every 2π is divided by Xm given by the following equation.

ここでλは真空中での光波長、Nは導波光の等価屈折率
でN=βλ/2πで与えられる・光導波路部の等価屈折
率をN、フレネルレンズ部の等価屈折率をN+ΔNとし
、レンズの厚き分布をD(Xiとすれば、位相変化tは
2π φ(xl=7ΔN−亀)+φ0 で与えられる。第2図に示した位相分布φ(XIを実現
するためKは゛、レンズ部分の伝搬定数が光導波路の部
分の伝搬定数よりも小さい(Δa<O)8合、@s図(
al或いは(blに示すフレネルレンズパターンを形成
すれば良い。
Here, λ is the optical wavelength in vacuum, and N is the equivalent refractive index of the guided light, which is given by N=βλ/2π. The equivalent refractive index of the optical waveguide section is N, and the equivalent refractive index of the Fresnel lens section is N+ΔN. If the lens thickness distribution is D(Xi), the phase change t is given by 2π φ(xl=7ΔN−tortoise)+φ0.To realize the phase distribution φ(XI) shown in Fig. 2, K is When the propagation constant of the part is smaller than the propagation constant of the optical waveguide part (Δa<O), @s diagram (
It is sufficient to form a Fresnel lens pattern shown in al or (bl).

レンズの最大厚みdけ2πの位相変化量に対応し く1=lλ/△N! で与えられる。Corresponds to the phase change amount of maximum lens thickness d times 2π. Ku1=lλ/△N! is given by

T1拡教LiNb0.光導波路にプロトン交換を行うと
異常光に対する屈折嘉neは増加しXま九はyカットの
基板を用いた場合、TK基本モードの等価屈折率はT1
拡散導波路部よりもΔN〜+0.1だけ増加する。
T1 expansion LiNb0. When proton exchange is performed on the optical waveguide, the refractive index for extraordinary light increases, and when using a substrate with X and Y cuts, the equivalent refractive index of the TK fundamental mode is T1
It increases by ΔN~+0.1 compared to the diffusion waveguide section.

ま念プロトン交換部を局所アニールすることによってプ
ロトンの深さ方向の分布が拡がり、アニール部の等価屈
折率は非アニール部分よりもΔN−0,01〜0.1だ
け減少させることができ減少量はアニール温度および時
間に依存する。
By locally annealing the proton exchange part, the distribution of protons in the depth direction is expanded, and the equivalent refractive index of the annealed part can be reduced by ΔN-0.01 to 0.1 compared to the non-annealed part, and the amount of reduction is depends on the annealing temperature and time.

本発明の主眼である光学損傷に対して強い導波路レンズ
を構成するためKは導波光が伝搬する主導波路部分をプ
ロトン交換で処理すれば良い。以下に本発明の光導波路
レンズの構成例を示す。
In order to construct a waveguide lens that is resistant to optical damage, which is the main focus of the present invention, K may be treated by proton exchange on the main waveguide portion through which the guided light propagates. Examples of the structure of the optical waveguide lens of the present invention are shown below.

(1]  第1図のようにプロトン交換された光導波路
6上に、プロトン交換のなされてい々い部分9によって
第5図(blに示す7レネルレンズパターンが形成され
ている・導波光4はJこのパターンによって入出力部分
5に集光される。作製には、まずLiNb0.基板1の
全面にT1括散を行々い、次に前述の部分9をフレネル
レンズパターンのマスクでおおい、その他の部分全体に
プロトン交換処理を行なって、yt導波路を形成する。
(1) On the optical waveguide 6 that has been proton-exchanged as shown in FIG. 1, a 7-Renel lens pattern shown in FIG. is focused on the input/output portion 5 by this pattern.For fabrication, T1 is first dispersed over the entire surface of the LiNb0.substrate 1, and then the aforementioned portion 9 is covered with a Fresnel lens pattern mask. Proton exchange processing is performed on the entire other portion to form a Yt waveguide.

等何層折本の変化量はプロトン交換後、アニール処理の
温度、時間を制御することによってp4整可能である0
(211E4図に示すように、7レネルレンズパターン
を局所アニーリングした部分9′によって形成する。そ
の他の部分は第1図と同一で、共通の符号を付して詳細
な説明は省略する。
The amount of change in the equal number of folds can be adjusted by controlling the temperature and time of annealing after proton exchange.
(As shown in FIG. 211E4, a 7-Renel lens pattern is formed by a locally annealed portion 9'. The other portions are the same as in FIG. 1, are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

局所アニーリングによるレンズのバターニングは電子ビ
ームあるいはレーザビーム等を用いて行うことができる
Patterning of the lens by local annealing can be performed using an electron beam, a laser beam, or the like.

(51m5図に示すように、フレネルレンズパターンを
他の部分より導波路厚が薄い部分?’によって形成する
。その他の部分#ia1図と同一で、共通の符号を付し
て詳細な説明は省略する。9′の部分は、電子ビーム描
画成いはフォトリングラフィ技術を用いて、レジストで
バターニングし、エツチングによって形成される。導波
路層が薄くなると、等何層折本は減少するため、上記(
1)、(2)の光導波路レンズと等価なものを得ること
が出来る。
(As shown in Figure 51m5, the Fresnel lens pattern is formed by a part where the waveguide thickness is thinner than other parts?'. Other parts are the same as in Figure #ia1, are given the same reference numerals, and detailed explanations are omitted. The part 9' is formed by patterning with resist and etching using electron beam lithography or photolithography technology.As the waveguide layer becomes thinner, the number of folded layers decreases. ,the above(
It is possible to obtain optical waveguide lenses equivalent to those in 1) and (2).

次に本発明の効果を明らかくする実施例について説明す
る。
Next, examples will be described to clarify the effects of the present invention.

<*施例1〉 第6図はLiNb0.基板上に形成された光導波路を用
いた弾性表面波(以下EIAVと称す)yt(WA向タ
デバイス構成に、本発明の光導波路フレネルレンズを用
い念実施例の1つである。
<*Example 1> Figure 6 shows LiNb0. This is one of the embodiments in which the optical waveguide Fresnel lens of the present invention is used in a surface acoustic wave (hereinafter referred to as EIAV) yt (WA) device configuration using an optical waveguide formed on a substrate.

表面を光学研磨したIカッ) LiNb0.基板21に
、電子ビーム蒸着によってT1を200ム蒸着し965
℃、2.5時間熱拡散を行い、全面にT1拡散光導波路
層を形成し念。次にプロトン交換を行わないレンズ部分
23及び24を電子ビーム描画あるいはフォトリングラ
フィ技術でバターニングし金属マスクを形成した。金属
マスクとしては、A/などを数100OA程度施せば良
い。
LiNb0. 200 μm of T1 was deposited on the substrate 21 by electron beam evaporation, and 965 μm of T1 was deposited.
℃ for 2.5 hours to form a T1 diffused optical waveguide layer on the entire surface. Next, the lens portions 23 and 24 where proton exchange was not performed were patterned by electron beam drawing or photolithography to form a metal mask. As a metal mask, it is sufficient to apply A/ or the like to about several hundred OA.

その際同時に8AW励起用のくし形電極(以下iDTと
略す)を形成する領域25および26にも金属マスクを
形成して置くことによってプロトン交換処理の際に生じ
やすい圧電効果の劣化を防とすることができる。
At this time, metal masks are also formed on regions 25 and 26 where 8AW excitation interdigitated electrodes (hereinafter abbreviated as iDT) are formed, thereby preventing deterioration of the piezoelectric effect that tends to occur during proton exchange processing. be able to.

金属マスクを施した後安息香酸リチウムを数に添加した
安息香酸中で250℃、60分間プロトン交換を行い、
必要なバターニングを完成させた。SAWと導波光が相
互作用を起こす領域56では電気光学効果、圧電効果を
失わず、かつ光学損傷に対して強いことが要求されるた
め該領域を電子ビームまたはレーザビーム等で局部的に
アニーリングを行う。あるいは導波路全体をアニーリン
グしても良す、後者の方法を併用することによって等何
層折!変化量ΔNの調整も可能となる。
After applying a metal mask, proton exchange was performed at 250°C for 60 minutes in benzoic acid to which lithium benzoate was added.
Completed the necessary buttering. In the region 56 where the SAW and the guided light interact, it is required that the electro-optic effect and piezoelectric effect are not lost and that the region is strong against optical damage, so this region is locally annealed with an electron beam or a laser beam. conduct. Alternatively, the entire waveguide can be annealed, and by using the latter method, it is possible to fold the entire waveguide in any number of layers. It is also possible to adjust the amount of change ΔN.

金属マスク除去後、SAW励起用tDT 27.28を
プロトン交換を行っていなり領域25.26にフォトリ
ングラフィ技術で形成した。
After removing the metal mask, tDTs 27 and 28 for SAW excitation were formed by photophosphorography in the curved regions 25 and 26 after proton exchange.

作製した元デバイスは光導波路レンズの焦点面にあたる
光導波路端面を研磨することによって導波光の入出力を
効充良く行うことができる。
The manufactured original device can efficiently input and output guided light by polishing the end face of the optical waveguide, which is the focal plane of the optical waveguide lens.

入力用光導波路7レネルレンズ23の焦点35に半導体
レーザ30を設は念。
A semiconductor laser 30 is installed at the focal point 35 of the input optical waveguide 7 Lenel lens 23.

前記半導体レーザ30から出射したTK波51は該レン
ズ25によって効率良くコリメートされ、弾性表面波S
2によって回折された後、出力用光導波路7レネルレン
ズ24で端面に集光される。焦点54に元ファイバを接
続することによって弾性表面波によって変yUされた侶
号光を効嘉良く取り込むことができる。
The TK wave 51 emitted from the semiconductor laser 30 is efficiently collimated by the lens 25 and becomes a surface acoustic wave S.
After being diffracted by the light beam 2, the light is focused on the end face of the output optical waveguide 7 by the Renel lens 24. By connecting the source fiber to the focal point 54, it is possible to effectively take in the light that has been modified by surface acoustic waves.

半導体レーザの結合部位35と出力yIA面結合部位3
4および33では数μmK絞られ九導波光が結合され著
しく高bパワー密度となるが本発明の光導波路レンズの
構成によって光学損傷に強く安定しt動作を示す光偏向
デバイスの笑現が可能となった。
Semiconductor laser coupling site 35 and output yIA surface coupling site 3
In No. 4 and No. 33, the nine waveguide lights are condensed by several μmK and combined, resulting in a significantly high b power density. However, the structure of the optical waveguide lens of the present invention makes it possible to realize an optical deflection device that is resistant to optical damage and stable and exhibits t operation. became.

〈実施例2〉 前記実施例1ではレンズ部分の形成のために金属マスク
を用い九選択プロトン交換を用いたが、本実施例はレン
ズ部分の形成をプロトン交換後、選択アニーリングする
ことによって行つたものである。
<Example 2> In Example 1, a metal mask was used and nine selective proton exchange was used to form the lens portion, but in this example, the lens portion was formed by selective annealing after proton exchange. It is something.

前記実施例1と同様XカットlllNOs基板全面にT
1拡散を行い光導波路を形成する。SAT励起用1DT
の領域25.26に金属マスクを施し、安息香酸中でプ
ロトン交換を行う。
As in Example 1, T is applied to the entire surface of the X-cut NOs substrate.
1. Perform diffusion to form an optical waveguide. 1DT for SAT excitation
Areas 25 and 26 are covered with a metal mask and proton exchange is performed in benzoic acid.

プロトン交換後レンズ部分23および24は電子ビーム
あるいはレーザビームなどを走査し局部アニーリングを
行って等側屈折率の低い部分を形成する。同時K EI
AWと導波光の相互作用の領域36を局部アニーリング
する。または等偏屈折本変化fK余裕があれば導波路全
体をアニーリングしても良い。
After the proton exchange, the lens portions 23 and 24 are scanned with an electron beam or a laser beam and subjected to local annealing to form portions with a low isolateral refractive index. Simultaneous KEI
The region 36 of interaction between the AW and the guided light is locally annealed. Alternatively, the entire waveguide may be annealed if there is a margin for the equipolarized refraction main change fK.

上記の様にして作製したデバイスは前記実施例1と同様
、光学損傷に強く安定した動作を示し念。
The device fabricated as described above, as in Example 1, was resistant to optical damage and exhibited stable operation.

特に、本実施例ではレンズ部分が全てプロトン交換処理
で形成されてお9、前記実施例1よりもさらに光学損傷
に対して強いという特徴がある。
In particular, in this embodiment, all the lens portions are formed by proton exchange treatment9, and this embodiment has a feature that it is even more resistant to optical damage than the first embodiment.

〈実施例3〉 前記実施例2ではレンズ部分の形成をプロトン交換後の
選択アニーリングによって行ったが、本実施例はレンズ
部分の形成をエツチングによって行ったものである・ 前記実施例2と同様、Xカッl−LiNbO3基板全面
にT1拡散光導波路を形成後、SAW励起用iDTの領
域25.26に金属マスクを施し、安息香酸中でプロト
ン交換を行う・ プロトン交換後、レジストを全面に塗布し、エツチング
を必要とするレンズ部分23および24を電子ビーム描
画ま念はフォトリングラフィ技術で窓あけを行う。エツ
チングはArイオンビームによるドライプロセスで行っ
た。エツチング後、レジストを除去しさらにiDT部分
の金属マスクを除去した。
<Example 3> In Example 2, the lens portion was formed by selective annealing after proton exchange, but in this example, the lens portion was formed by etching.Similar to Example 2, After forming a T1 diffused optical waveguide on the entire surface of the X-cut-LiNbO3 substrate, apply a metal mask to regions 25 and 26 of the iDT for SAW excitation, and perform proton exchange in benzoic acid. After proton exchange, apply resist to the entire surface. Then, the lens portions 23 and 24 that require etching are etched with an electron beam, and then the photolithography technique is used to open the windows. Etching was performed by a dry process using an Ar ion beam. After etching, the resist was removed and then the metal mask at the iDT portion was removed.

前記実施例1に示し友方法で8AVと導波光が相互作用
を起こす領域S6を局部アニーリングを行つ之。あるい
は導波路全体をアニーリングしても良い。後者の方法を
併用することによって等偏屈折率変化量ΔNのw4贅も
可能となる。
Local annealing is performed on the region S6 where the 8AV and the guided light interact using the method shown in Example 1 above. Alternatively, the entire waveguide may be annealed. By using the latter method in combination, it is also possible to achieve a uniform refractive index change amount ΔN of w4.

上記のアニーリング処理工程はレンズ部分のエツチング
工程の前に行っても何らざしつかえない。
There is no harm in performing the above annealing process before the etching process of the lens portion.

最後にプロトン交換を行っていな込部分25゜26に8
AV励起用iDTのパターニングをフォトリングラフィ
技術を用いて完成する。
Finally, proton exchange is performed and the indentation part is 25°26 and 8
The patterning of the iDT for AV excitation is completed using photolithography technology.

上記の様にして作製したデバイスは前記!l!施例1と
同様光学損傷に強く安定した動作を示すことが示された
。IFFK本実施例ではレンズ部分が全てプロトン交換
処理で形成されており前記実施例1よりもさらに光学損
傷に対して強いという特徴がある。
The device fabricated as described above is described above! l! As in Example 1, it was shown that it was resistant to optical damage and exhibited stable operation. In this embodiment of IFFK, all the lens parts are formed by proton exchange treatment, and are characterized by being more resistant to optical damage than in the first embodiment.

以上、フレネルレンズの場合を説明し念が、本発明は、
グレーティングレンズにも連用が可能である。例えば、
第7図に示すようにLiN馬基板基板1上プロトン交換
によって形成された光導波路6に、腰元導波路より伝搬
定数の低い部分19によって、グレーティングレンズパ
ターンを形成することKよって光導波レンズが得られる
。導波光4は、グレーティングレンズパターンによって
入出力部分5に集光される。ここで、グレーティングは
、周期の大きいところでは導波光に対する傾き(ブラッ
グ角に対応する)が小ざく、周期の小さいところでは傾
きが大きくなるように形成されている。具体的忙は、ブ
ラッグ角をθ、グレーティング周期を人、等何層折本を
N(β/k)、真空中での導波光の波長をλとすると、 を満足する。伝搬定数の低い部分19は、前述のフレネ
ルレンズの場合と同様K、(11選択プロトン交換、(
2)選択アニーリング、(3)選択エツチング処理のい
ずれによって形成しても良い。このグレーティングレン
ズの場合にも、7レネルレンズと全く同様の効果が得ら
れる。
The above is a description of the case of a Fresnel lens, but the present invention
It can also be used repeatedly for grating lenses. for example,
As shown in FIG. 7, a grating lens pattern is formed on the optical waveguide 6 formed by proton exchange on the LiN substrate 1 by a portion 19 having a lower propagation constant than the waist waveguide. can get. The guided light 4 is focused on the input/output section 5 by the grating lens pattern. Here, the grating is formed such that the inclination (corresponding to the Bragg angle) with respect to the guided light is small where the period is large, and the inclination is large where the period is small. Specifically, if the Bragg angle is θ, the grating period is human, the number of folded layers is N(β/k), and the wavelength of guided light in vacuum is λ, then the following is satisfied. The portion 19 with a low propagation constant has K, (11 selective proton exchange, (
It may be formed by either 2) selective annealing or (3) selective etching. In the case of this grating lens as well, exactly the same effect as the 7 renel lens can be obtained.

本発明は以上の例に限らず、種々の応用が可能である。The present invention is not limited to the above examples, but can be applied in various ways.

例えば、光導波路の作製には安息香酸によるプロトン交
換の他忙、イオンブラシチージョン等のドライプロセス
技術によって、プロトン等のイオンを注入する方法を用
込ても良い0ま九、基板材料として、LjNb○、の他
に、GaAe、 InP等の半導体材料を用いることも
出来るO 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明#i尤導波路より伝搬定数
の低い部分から成るフレネルレンズパルーン又hグレー
ティングレンズパターンから光導波路レンズを形成した
ことによって、光字損傷の耐性を高め、特に端面結合領
域で要求される高いパワー密度に対して、デバイスを高
効率かつ安定に動作させるという効果を有する。
For example, in the production of an optical waveguide, a method of implanting ions such as protons by a dry process technique such as proton exchange using benzoic acid or ion brush fusion may be used.As a substrate material, In addition to LjNb○, semiconductor materials such as GaAe and InP can also be used. [Effects of the Invention] As explained above, the Fresnel lens paroon or By forming the optical waveguide lens from the h grating lens pattern, it has the effect of increasing resistance to optical damage and allowing the device to operate with high efficiency and stability, especially for the high power density required in the end face coupling region. .

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

筆1図は本発明の光導波路レンズの一構成例を示す斜楕
図、第2図はフレネルレンズの位相分布を示す図、第5
図(a)、(b)は夫々フレネルレンズパターンの例を
示す図、萬4図、第5図、第6図及び第7図は夫々本発
明の元21波路レンズの他の構成例を示す斜視図、第8
図及び第9図は夫々従来の光導波路レンズの例金示す斜
視図である。 1  ・・・ LiNbO2基板 4・・・・導波光 5・・・・入出力部分 6・・・・光導波路 9 、9’、 9’・・・・7レネルレンズパターンを
形成する部分ニ2′:、−二、・、゛二、−4二′二二
丙−j、ノ手続補正書彷式) %式% 2、発明の名称 光導波路レンズ 3、補正をする者 事件との関係     特許出願人 住所 東京都大田区下丸子3−30−2名称 (+00
)キャノン株式会社 代表者 賀  来  陽 三 部 4、代理人 居所 〒146東京都大田区下丸子3−30−2キャノ
ン株式会社内(を話758−2111)工、、6゜82
.□+えや、−宇情 彰d 、+”aiJk t?S 5、補正命令の日付(発送日) 昭和60年4月30日 6 補正の対象 明mts及び図面 7 補正の内容
Figure 1 is a perspective ellipse diagram showing an example of the configuration of the optical waveguide lens of the present invention, Figure 2 is a diagram showing the phase distribution of a Fresnel lens, and Figure 5 is a diagram showing a phase distribution of a Fresnel lens.
Figures (a) and (b) each show an example of a Fresnel lens pattern, and Figures 4, 5, 6, and 7 each show other configuration examples of the original 21-wavelength lens of the present invention. Perspective view, No. 8
9 and 9 are perspective views showing examples of conventional optical waveguide lenses, respectively. 1... LiNbO2 substrate 4... Waveguide light 5... Input/output portion 6... Optical waveguide 9, 9', 9'...7 Portion forming Renel lens pattern 2 ':, -2,...,゛2, -42'22 丙-j, procedure amendment form) % form% 2. Name of the invention Optical waveguide lens 3. Relationship with the person making the amendment Patent Applicant address 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Name (+00
) Canon Co., Ltd. Representative Yo Kaku 3 Department 4, Agent Address: 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo 146 Canon Co., Ltd. (758-2111), 6゜82
.. □+Eya, -Ujo Akira d, +”aiJk t?S 5, Date of amendment order (shipment date) April 30, 1985 6 Subject of amendment MTS and drawings 7 Contents of amendment

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板表面にイオンを注入せしめて成る光導波路に
、該光導波路より伝搬定数の低い部分から成るフレネル
レンズパターン又はグレーテイングレンズパターンが形
成されて成る光導波路レンズ。
(1) An optical waveguide lens comprising an optical waveguide formed by implanting ions into the surface of a substrate, on which a Fresnel lens pattern or a grating lens pattern consisting of a portion having a lower propagation constant than the optical waveguide is formed.
JP378185A 1985-01-12 1985-01-12 Optical waveguide lens Pending JPS61162010A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5101454A (en) * 1991-02-20 1992-03-31 At&T Bell Laboratories Light emitting diode with multifaceted reflector to increase coupling efficiency and alignment tolerance
CN104122679A (en) * 2013-04-25 2014-10-29 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Electrooptical modulator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5101454A (en) * 1991-02-20 1992-03-31 At&T Bell Laboratories Light emitting diode with multifaceted reflector to increase coupling efficiency and alignment tolerance
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