JPS6170537A - 薄膜型光学素子およびその作製方法 - Google Patents
薄膜型光学素子およびその作製方法Info
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- JPS6170537A JPS6170537A JP19290584A JP19290584A JPS6170537A JP S6170537 A JPS6170537 A JP S6170537A JP 19290584 A JP19290584 A JP 19290584A JP 19290584 A JP19290584 A JP 19290584A JP S6170537 A JPS6170537 A JP S6170537A
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- optical waveguide
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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】
〔技術分野〕
本発明は、薄膜型光学素子およびその作製方法に関する
ものである。
ものである。
従来、薄膜型即ち、光導波路を用いた光学素子を光偏向
器、光変調器、スペクトラムアナライザー、相関器、光
スイ、千等に応用する研究か盛んに行なわれている。こ
のような薄膜型光学素子は、光導波路の屈折率を音響光
学（ＡＯ）効果或いは電気光学（ＥＯ）効果等の外的作
用により変化せしめ、この光導波路内を伝播する光を変
調又は偏向させるものである。上記光ｚ７： 、Ｅ子を
形成する場合の基板としては、圧電性 −Ｈ’ｙ ＩＩ
Ｐ光学効果及び電気光学効果に優れ、かつ光（ｔ： Ｋ
ｎ損失が少ないニオブ酸リチウム（以下ＬｉＮｂＯ３と
記す）結晶及びタンタル酸リチウム（以−）’ Ｌ ｉ
Ｔ ａ Ｏ３と記す）結晶が広く用いられている。こ
の様な結晶基板を用いて、薄膜光導波路を作製する代表
的な方法として、チク／（以ＦＴｉと記す）を前記結晶
基板表面に、高温で熱拡散することにより、該結晶基板
表面に、基板の屈折率よりわずかに大きな屈折率を有す
る光導波路層を形成する方法がある。
器、光変調器、スペクトラムアナライザー、相関器、光
スイ、千等に応用する研究か盛んに行なわれている。こ
のような薄膜型光学素子は、光導波路の屈折率を音響光
学（ＡＯ）効果或いは電気光学（ＥＯ）効果等の外的作
用により変化せしめ、この光導波路内を伝播する光を変
調又は偏向させるものである。上記光ｚ７： 、Ｅ子を
形成する場合の基板としては、圧電性 −Ｈ’ｙ ＩＩ
Ｐ光学効果及び電気光学効果に優れ、かつ光（ｔ： Ｋ
ｎ損失が少ないニオブ酸リチウム（以下ＬｉＮｂＯ３と
記す）結晶及びタンタル酸リチウム（以−）’ Ｌ ｉ
Ｔ ａ Ｏ３と記す）結晶が広く用いられている。こ
の様な結晶基板を用いて、薄膜光導波路を作製する代表
的な方法として、チク／（以ＦＴｉと記す）を前記結晶
基板表面に、高温で熱拡散することにより、該結晶基板
表面に、基板の屈折率よりわずかに大きな屈折率を有す
る光導波路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
学損傷を受は易く、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。
学損傷を受は易く、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。
また、光学損傷を改善する光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。
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ＴｉＮＯ３と記す）、
硝酸ｔＪ１（以下ＡｇＮＯ３と記す）、硝酸カリウム（
以ドＫＮＯ３と記す）笠の溶融塩中又は、安息香酸ＣＣ
ｅＨ５ＣＯＯＨ）’ａの弱酸中で、ＬｉＮｂＯ３又は、
ＬｉＮｂＯ３１７）前基板を低温熱無理することにより
、該結晶基板内のリチウムイオン（Ｌ ｉ ”）が弱酸
中のプロトン（Ｈ＋）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
り飲１０程度度向上する良い特性をもっている。
硝酸ｔＪ１（以下ＡｇＮＯ３と記す）、硝酸カリウム（
以ドＫＮＯ３と記す）笠の溶融塩中又は、安息香酸ＣＣ
ｅＨ５ＣＯＯＨ）’ａの弱酸中で、ＬｉＮｂＯ３又は、
ＬｉＮｂＯ３１７）前基板を低温熱無理することにより
、該結晶基板内のリチウムイオン（Ｌ ｉ ”）が弱酸
中のプロトン（Ｈ＋）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
り飲１０程度度向上する良い特性をもっている。
ところで、光偏向器、光変調器を光音響効果や゛ＩＬ気
光学効果を利用して実現しようとする場合、 ＋ｉｉｉ
記各効果の効率を上げることが素子形成に於て重要にな
る。光音響効果を利用する代表例としては、光導波路上
にホトリングラフイーで作製したくし型電極に高周波電
界を印加し。
光学効果を利用して実現しようとする場合、 ＋ｉｉｉ
記各効果の効率を上げることが素子形成に於て重要にな
る。光音響効果を利用する代表例としては、光導波路上
にホトリングラフイーで作製したくし型電極に高周波電
界を印加し。
光導波路上に弾性表面波を励起させる方法がある。この
場合、光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
が知られティる。（Ｃ，Ｓ、Ｔｓａｉ 、ＩＥＥＥ Ｔ
ＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＡＮ
Ｄ ＳＹＳＴＥＭＳ、ＶＯＬ、ＣＡＳ−２６，１２，１
９７９） 一方、前述のような光４１ｇ回路に導波光を人出力する
場合、半導体レーザ或いは光ファイバ等から光導波路端
面を介して行なっている。この場合に光の結合効率を高
める為には、４波尤のエネルギー分布は光ファイバ等の
光エネルギー分／ｈに合わせて、基板の厚さ方向に広が
っている必要がある。
場合、光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
が知られティる。（Ｃ，Ｓ、Ｔｓａｉ 、ＩＥＥＥ Ｔ
ＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＡＮ
Ｄ ＳＹＳＴＥＭＳ、ＶＯＬ、ＣＡＳ−２６，１２，１
９７９） 一方、前述のような光４１ｇ回路に導波光を人出力する
場合、半導体レーザ或いは光ファイバ等から光導波路端
面を介して行なっている。この場合に光の結合効率を高
める為には、４波尤のエネルギー分布は光ファイバ等の
光エネルギー分／ｈに合わせて、基板の厚さ方向に広が
っている必要がある。
このように、導波光を人出力せしめる光結合部と、導波
光を変調、偏向せしめる光機能部とでは求められる導波
光のエネルギー分１１ｉが異なる為、従来の薄膜型光字
素−ｆ−では、高効率の変調、偏向と、高結合効率とを
同時に満足することは難かしかった。また、この問題の
解決法として、光４波路をチタンの拡散によって形成す
る場合には、光結合部と光機能部とでチタンの拡散Ｃ度
を異ならしめる方法がｍ案されている。
光を変調、偏向せしめる光機能部とでは求められる導波
光のエネルギー分１１ｉが異なる為、従来の薄膜型光字
素−ｆ−では、高効率の変調、偏向と、高結合効率とを
同時に満足することは難かしかった。また、この問題の
解決法として、光４波路をチタンの拡散によって形成す
る場合には、光結合部と光機能部とでチタンの拡散Ｃ度
を異ならしめる方法がｍ案されている。
〔近藤充和、小松啓部、太田ａ徳°８４春期応物講演会
予稿３１ａ−に−７及び同′ｓ＄７ＬｈＴｏｐＬｉｃａ
ｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａ
ｎｄ Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ ０ｐｔｉｃｓ ＴｕＡ
５−１）しかしながら、＋Ｗｉ述のようにイオン注入に
よって光導波路を形成する場合には、上記問題を解決す
る有効な手段が知られていなかった。
予稿３１ａ−に−７及び同′ｓ＄７ＬｈＴｏｐＬｉｃａ
ｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａ
ｎｄ Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ ０ｐｔｉｃｓ ＴｕＡ
５−１）しかしながら、＋Ｗｉ述のようにイオン注入に
よって光導波路を形成する場合には、上記問題を解決す
る有効な手段が知られていなかった。
本発明の目的は、光学損傷のしきい値が十分高く、しか
も、導波光の入出力の際の結合効率か高くかつ効率良く
光の変調又は偏向を行なう薄膜型光学素子およびその作
製方法を提供するこ・とにある。
も、導波光の入出力の際の結合効率か高くかつ効率良く
光の変調又は偏向を行なう薄膜型光学素子およびその作
製方法を提供するこ・とにある。
本発明は、ニオブ酸リチウム結晶基板又はり／タル醜リ
チウム結晶基板の表面にプロトンを１１人若しくは熱拡
散せしめ光導波路を形成した薄）１り型光学素子におい
て、前記光導波路端面から４波光を入出力させる光結合
部と、前記先導１１１ｉ路の屈折率を外的作用により変
化せしめ前記導波光を変調又は偏向させる光機能部とを
設け、 ｉｉｉ記基板基板表面近傍プロトンの密度を光
結合部よりも光ａ山部の方で高くすることによって上記
目的をｉｆｊ＊するものである。
チウム結晶基板の表面にプロトンを１１人若しくは熱拡
散せしめ光導波路を形成した薄）１り型光学素子におい
て、前記光導波路端面から４波光を入出力させる光結合
部と、前記先導１１１ｉ路の屈折率を外的作用により変
化せしめ前記導波光を変調又は偏向させる光機能部とを
設け、 ｉｉｉ記基板基板表面近傍プロトンの密度を光
結合部よりも光ａ山部の方で高くすることによって上記
目的をｉｆｊ＊するものである。
第１図は、音響光学効果を利用した本発明による薄膜型
光学素子の第１の実施例を示す斜視図である。ｌはＸ板
もしくはｙ板ＬｉＮｂＯ３結品ノ、（板、２はプロトン
交換によって形成された光導波路、３．４は研磨された
光導波路端面、５．６はシリンドリカルレンズ、７はく
し型電極、２０は光導波路２よりもプロトンの密度が高
いプロトン高密度層である。
光学素子の第１の実施例を示す斜視図である。ｌはＸ板
もしくはｙ板ＬｉＮｂＯ３結品ノ、（板、２はプロトン
交換によって形成された光導波路、３．４は研磨された
光導波路端面、５．６はシリンドリカルレンズ、７はく
し型電極、２０は光導波路２よりもプロトンの密度が高
いプロトン高密度層である。
波長６３２８人のＨｅ−Ｎｅレーザーからの平行光８は
、研磨された光導波路端面３上に、ノリンドリ力ルレン
ズ５により光導波路の厚さ方向に集光し、光導波路内に
結合される。光導波路端面から結合された導波光９は、
くし型電Ｊ４ｉ７にＲＦパワーを加えることにより発生
した、１ 弾性表面波ｌＯにより回折され、回折光は、光導波路端
面４から出射し、シリンドリカルレンズ６により平行光
になる。この時の光導波路端面３での集光光束の幅（集
光方向）と導波光の幅はほぼ一致しているため、８０％
と高い結合効率が（１られた。
、研磨された光導波路端面３上に、ノリンドリ力ルレン
ズ５により光導波路の厚さ方向に集光し、光導波路内に
結合される。光導波路端面から結合された導波光９は、
くし型電Ｊ４ｉ７にＲＦパワーを加えることにより発生
した、１ 弾性表面波ｌＯにより回折され、回折光は、光導波路端
面４から出射し、シリンドリカルレンズ６により平行光
になる。この時の光導波路端面３での集光光束の幅（集
光方向）と導波光の幅はほぼ一致しているため、８０％
と高い結合効率が（１られた。
また、光導波路２は、弾性表面波１０と導波光９とが相
互作用をする領域において、図のように、プロトン高密
度層２０が形成され、基板表面近傍のプロトンの密度が
大きくなっているため、」二足領域で導波光の電界強度
分布が基板表面側へ引き上げられ、導波光の弾性表面波
による回折効率は高い値が得られた。
互作用をする領域において、図のように、プロトン高密
度層２０が形成され、基板表面近傍のプロトンの密度が
大きくなっているため、」二足領域で導波光の電界強度
分布が基板表面側へ引き上げられ、導波光の弾性表面波
による回折効率は高い値が得られた。
第２図は、第１図の如き薄膜型光学素子の作袈方法を説
明する略断面図である。
明する略断面図である。
先ず、第２図（ａ）に示される如く、ｙ板も１７〈はＸ
板のＬｉＮｂＯ３結晶基板ｌ結晶基板上くはＸ面をニュ
ートンリング数本以内の平面度に＃Ｆ磨した後、アセト
ン次いで純水による通常のａ ｆ′ｆ波洗炸を行い、窒
素ガスを吹きつけて乾燥させた０次に、上記７面もしく
はＸ面に電子ビームＡｌｉ゛により２００人の厚さにＴ
ｉｉｉ１央’ａｌ： Ａ Ｉ「Ｌ 、 Ｍ 、ＩＬｌ雰
１１１１気中で９６５℃、２．５時間熱拡散させ、第２
図（ｂ）に示される如く。
板のＬｉＮｂＯ３結晶基板ｌ結晶基板上くはＸ面をニュ
ートンリング数本以内の平面度に＃Ｆ磨した後、アセト
ン次いで純水による通常のａ ｆ′ｆ波洗炸を行い、窒
素ガスを吹きつけて乾燥させた０次に、上記７面もしく
はＸ面に電子ビームＡｌｉ゛により２００人の厚さにＴ
ｉｉｉ１央’ａｌ： Ａ Ｉ「Ｌ 、 Ｍ 、ＩＬｌ雰
１１１１気中で９６５℃、２．５時間熱拡散させ、第２
図（ｂ）に示される如く。
Ｔｉ熱拡散ｆｉｌｌを形成した。熱拡散される金属とし
ては、Ｖ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｇｏ 。
ては、Ｖ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｇｏ 。
Ｎ ｂ 、 Ｇ ｅ等を用いても良い。
次に、安息＃醸に安息８酸リチウムをモル比で２％添加
し、アルミナのルツボにいれた。安、口、香醜及び安息
香酸リチウムのはいったルツボ中に 第２図（ｂ）のＴ
ｉ拡散層を有するＬｉＮ ｂ Ｏ３結品基板を入れ、こ
れらを熱炉に入れて２５０℃の温度で５時間保持してイ
オン交換処理を行なった結果、第２１Ｗ（ｃ）に示され
る如（、Ｔ ｉ拡散層１１中にプロトン交換層１３が形
成された。プロトン交換層形成にあたっては、安９香醜
と安６ｕ香酸リチウムの混合液以外に、カルシボン醜に
おいて解離度が１Ｏ−６から１Ｏ−３である材料とこの
カルボン酸のカルボキシル基の水素が、リチウムに置換
されている材料との混合物、たとえばパルミチン酸（Ｃ
Ｈ３（ＣＨ２）１４ＣＯＯＨ）とバルミチン酸リチウム
（ｃ）（３（ＣＨ２）ｔａｃＯＯＬｉ） とのｕ合物や
ステアリ／酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＨ）とステ
アリン酸リチウム（ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＬｉ）
との混合物があげら゛れる。
し、アルミナのルツボにいれた。安、口、香醜及び安息
香酸リチウムのはいったルツボ中に 第２図（ｂ）のＴ
ｉ拡散層を有するＬｉＮ ｂ Ｏ３結品基板を入れ、こ
れらを熱炉に入れて２５０℃の温度で５時間保持してイ
オン交換処理を行なった結果、第２１Ｗ（ｃ）に示され
る如（、Ｔ ｉ拡散層１１中にプロトン交換層１３が形
成された。プロトン交換層形成にあたっては、安９香醜
と安６ｕ香酸リチウムの混合液以外に、カルシボン醜に
おいて解離度が１Ｏ−６から１Ｏ−３である材料とこの
カルボン酸のカルボキシル基の水素が、リチウムに置換
されている材料との混合物、たとえばパルミチン酸（Ｃ
Ｈ３（ＣＨ２）１４ＣＯＯＨ）とバルミチン酸リチウム
（ｃ）（３（ＣＨ２）ｔａｃＯＯＬｉ） とのｕ合物や
ステアリ／酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＨ）とステ
アリン酸リチウム（ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＬｉ）
との混合物があげら゛れる。
また、リチウムで置換された材料のモル比は。
１％から１０％の範囲で変化させ種々のサンプルを作製
した。エタノールで超音波洗すを行ない、窒＾ガスを吹
きつけて乾燥させた。
した。エタノールで超音波洗すを行ない、窒＾ガスを吹
きつけて乾燥させた。
次に、上記結晶基板を熱炉にいれ、加熱した水を通して
酸素を流量１．０２７分で流入しながら、この水へ気を
含んだ湿った酸素雰囲気中で３５０℃で４時間アニール
処理を行なった。その結果、：Ａ２図の（ｄ）に示され
る如く、結晶ノ、（根側にプロトンが拡散した光導波路
層１５が形成された。
酸素を流量１．０２７分で流入しながら、この水へ気を
含んだ湿った酸素雰囲気中で３５０℃で４時間アニール
処理を行なった。その結果、：Ａ２図の（ｄ）に示され
る如く、結晶ノ、（根側にプロトンが拡散した光導波路
層１５が形成された。
次に、弾性表面波と導波光とが相互作用をする光機能部
のみ開Ｌ」した第２図のｃｅ＞に示さ上 れる如きＣｒ薄膜１２を、上記光導波路１５％に４％
７＋ した、このＣｒ薄膜１２は、次に行なうプロトン
交換処理時のマスクとして用いるものである。このマス
クを設けたノ人板を安Ｕ６酸に安Ω香酸リチウムをモル
比で５％添加した材料中で、２５０℃１時間のプロトン
交換処理を行なった。その結果、第２図の（ｅ）に示さ
れる如く、開口部のみプロトン交換が行なわれるため、
上記光機能部の基板表面近傍にプロトン高９ｋ［ｆｉ２
０が形成された。このプロトン交換処理にあたっては、
最初のプロト／交換処理で用いたパルミチン酸とバルミ
チン酸リチウムとの混合物やステアリン酸とステアリン
酸リチウムとの混合物等を用いることができる。上記プ
ロトン交換後、再びエタノールで超音波洗炸を行ない、
窒素ガスを吹きつけて乾燥させた。
のみ開Ｌ」した第２図のｃｅ＞に示さ上 れる如きＣｒ薄膜１２を、上記光導波路１５％に４％
７＋ した、このＣｒ薄膜１２は、次に行なうプロトン
交換処理時のマスクとして用いるものである。このマス
クを設けたノ人板を安Ｕ６酸に安Ω香酸リチウムをモル
比で５％添加した材料中で、２５０℃１時間のプロトン
交換処理を行なった。その結果、第２図の（ｅ）に示さ
れる如く、開口部のみプロトン交換が行なわれるため、
上記光機能部の基板表面近傍にプロトン高９ｋ［ｆｉ２
０が形成された。このプロトン交換処理にあたっては、
最初のプロト／交換処理で用いたパルミチン酸とバルミ
チン酸リチウムとの混合物やステアリン酸とステアリン
酸リチウムとの混合物等を用いることができる。上記プ
ロトン交換後、再びエタノールで超音波洗炸を行ない、
窒素ガスを吹きつけて乾燥させた。
上記プロトン交換処理条件は、これ以外のものでも良い
が、光機能部での０ＨＪＩＩｉの吸収ピークの波数が３
４８０ｃｍ−１から３５０３ｃｍ−１の範囲に存在する
ように選定されることが望ましい。
が、光機能部での０ＨＪＩＩｉの吸収ピークの波数が３
４８０ｃｍ−１から３５０３ｃｍ−１の範囲に存在する
ように選定されることが望ましい。
’ ｈ：ｔＭｔＵ、ｘ’；Ｉアｙ ｆ ＋
：よＪ、−ｙ７．９□１゜２除去し 通ｉ’Ａのフォト
リングリフイーの手法を用いて、第２図の（ｆ）に示さ
れる如く、くシ型゛心根１６ｔ−形成した。
：よＪ、−ｙ７．９□１゜２除去し 通ｉ’Ａのフォト
リングリフイーの手法を用いて、第２図の（ｆ）に示さ
れる如く、くシ型゛心根１６ｔ−形成した。
ここで光導波路１５とプロトン高密度層２０との屈折率
差が大きく、境界部分での導波光の損失が大きい場合は
、くシ型電極形成する前に７二−ル処理を行なえば良い
。
差が大きく、境界部分での導波光の損失が大きい場合は
、くシ型電極形成する前に７二−ル処理を行なえば良い
。
」、記実施例において、光導波路はＴｉ拡散及びプロト
ノの熱拡散により形成されたが、Ｔｉ拡散は必ずしも必
要ではなく、プロトンの注入又は熱拡散のみ、或いはプ
ロトンを注入又は熱拡散するとともにＬｉＯを外部拡散
することによって光導波路を形成しても良い。
ノの熱拡散により形成されたが、Ｔｉ拡散は必ずしも必
要ではなく、プロトンの注入又は熱拡散のみ、或いはプ
ロトンを注入又は熱拡散するとともにＬｉＯを外部拡散
することによって光導波路を形成しても良い。
第３図は、：ｔｒＪ１図示の素子を電気光学（ＥＯ）効
果を利用した光偏向器に適用した第２実施例を示す概略
図である。第３図において、第１図と」（通の部分には
同一の符号を附し、詳細な説１１は省略する。
果を利用した光偏向器に適用した第２実施例を示す概略
図である。第３図において、第１図と」（通の部分には
同一の符号を附し、詳細な説１１は省略する。
■−に、シリンドリカル、５により尤４ ｔｍ ｍ ｉ
＄厚厚刃方向集光し、光導波路内に結合される。光導波
路端面から結合された導波光９は、電気光学（ＥＯ）効
果用のくし型電極１７に電圧を印加することによって生
じた位相格子によって回折され、もう一方の光導波路端
面４から出射し。
＄厚厚刃方向集光し、光導波路内に結合される。光導波
路端面から結合された導波光９は、電気光学（ＥＯ）効
果用のくし型電極１７に電圧を印加することによって生
じた位相格子によって回折され、もう一方の光導波路端
面４から出射し。
ノリンドリカルレ７ズ６により平行光に変えられる。こ
こで作製したくし型電極は、電極巾および電極間の間隔
２．２ｐｍ、交さ幅３．８ｍｍ。
こで作製したくし型電極は、電極巾および電極間の間隔
２．２ｐｍ、交さ幅３．８ｍｍ。
対数３５０対であった。
本実施例においても、電気光学効果により位相格子が生
ずる領域にはプロトン高密度層２０が形成され、導波光
９の電界強度分布Ｉよこの領域で基板表面側へ引き上げ
られる。従って、上記くし型電極１７に電圧５■を間違
１１シたところ、９０％の回折効率が得られ、低電圧で
高回折効率が得られることがわかった。
ずる領域にはプロトン高密度層２０が形成され、導波光
９の電界強度分布Ｉよこの領域で基板表面側へ引き上げ
られる。従って、上記くし型電極１７に電圧５■を間違
１１シたところ、９０％の回折効率が得られ、低電圧で
高回折効率が得られることがわかった。
また、導波路端面におけるムー合効４４も８０％と、良
好であった。
好であった。
本発明は以上の実施例に限らず、Ｓノｌの応用がｕ丁能
である。
である。
例えばｒｉｉｉ述の実施例では基板としてＬｉＮｂＯ３
結晶ノ＾板を用いたが、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ
０３）結晶基板を用いても、全く同様の作製方法で。
結晶ノ＾板を用いたが、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ
０３）結晶基板を用いても、全く同様の作製方法で。
本発明の薄膜型光学素子を形成することが出来る。
また光変調、光偏向の手段もボＩ述の音響光学効果或い
は電気光学効果に限らず、ｉａ電気光学ＭＯ）効果の静
磁気表面波（Ｍａｇｎｅｔｏｓｔａｔｉｃｓｕｒｆａｃ
ｅ ｗａｖｅｓ）による回折を利用したり。
は電気光学効果に限らず、ｉａ電気光学ＭＯ）効果の静
磁気表面波（Ｍａｇｎｅｔｏｓｔａｔｉｃｓｕｒｆａｃ
ｅ ｗａｖｅｓ）による回折を利用したり。
ナｈ光学（ＴＯ）効果を利用してもかまわない。
更に本発明は光偏向器以外にも先受Ａｌ８１器等、種々
のＪｊｃ置に適用できる。
のＪｊｃ置に適用できる。
以−に説明したように１本発明の薄膜型光学素子は、光
導波路の基板表面近傍のプロトンの密瓜を光機能部の方
が光結合部より高くなるようにしたことによって、光学
損傷のしきい値を十分高く保ちながら、導波光の人出力
における結合効率を高めると同時に光偏向又は光変調の
効・（４を向上させる効果を有するものである。
導波路の基板表面近傍のプロトンの密瓜を光機能部の方
が光結合部より高くなるようにしたことによって、光学
損傷のしきい値を十分高く保ちながら、導波光の人出力
における結合効率を高めると同時に光偏向又は光変調の
効・（４を向上させる効果を有するものである。
第１図は本発明に基づく薄膜型光学素子を１°？が光学
効果による光偏向器に用いた実施例を示す概略図、第２
図は本発明の薄膜型光学素子の作製過程の一例を示オ略
断面図、第３図は本発明を゛心気光学効果による光偏向
器に用いた実施例を小す概略図。 ■ ・・・ ＬｉＮｂＯ３結品基板。 ２ ・・・ 光導波路、 ３．４ ・・・ 研産された光導波路端面。 ５．６ ・・・ ／リノトリ力ルレ／ズ。 ７．１７ ・・・ くし型電極、 ８ ・・・ レーザー光、 ｌＯ・・・ タ１１性表面波、 ２０ ・・・ プロトノ高密度層。
効果による光偏向器に用いた実施例を示す概略図、第２
図は本発明の薄膜型光学素子の作製過程の一例を示オ略
断面図、第３図は本発明を゛心気光学効果による光偏向
器に用いた実施例を小す概略図。 ■ ・・・ ＬｉＮｂＯ３結品基板。 ２ ・・・ 光導波路、 ３．４ ・・・ 研産された光導波路端面。 ５．６ ・・・ ／リノトリ力ルレ／ズ。 ７．１７ ・・・ くし型電極、 ８ ・・・ レーザー光、 ｌＯ・・・ タ１１性表面波、 ２０ ・・・ プロトノ高密度層。
Claims (2)
- （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プロトンを注入若しくは熱拡散せし
め光導波路を形成した薄膜型光学素子において、前記先
導波路端面から導波光を入出力させる光結合部と、前記
先導波路の屈折率を外的作用により変化せしめ前記導波
光を変調又は偏向させる光機能部とを有し、前記基板表
面近傍のプロトンの密度が光結合部よりも光機能部の方
が高いことを特徴とする薄膜型光学素子。 - （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せしめ光導波路を形成する過
程と、前記先導波路の端部を除いた一部分に基板表面近
傍のみプロトンを再注入する過程と、前記プロトンが再
注入された部分に前記光導波路の屈折率を外的作用によ
り変化せしめ、該光導波路の導波光を変調又は偏向させ
る光機能部を形成する過程とから成る薄膜型光学素子の
作製方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19290584A JPS6170537A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
| US06/774,579 US4778236A (en) | 1984-09-14 | 1985-09-10 | Thin film optical element |
| DE3532811A DE3532811C2 (de) | 1984-09-14 | 1985-09-13 | Optisches Dünnschichtelement |
| GB08522689A GB2165956B (en) | 1984-09-14 | 1985-09-13 | Thin film optical element and method for producing the same |
| FR858513617A FR2570516B1 (fr) | 1984-09-14 | 1985-09-13 | Element optique a couche mince et son procede de fabrication |
| US07/202,889 US4886587A (en) | 1984-09-14 | 1988-06-06 | Method of producing thin film optical element by ion injection under electric field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19290584A JPS6170537A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6170537A true JPS6170537A (ja) | 1986-04-11 |
Family
ID=16298927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19290584A Pending JPS6170537A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6170537A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59176730A (ja) * | 1983-03-28 | 1984-10-06 | Fujitsu Ltd | 光スイツチ |
| JPS60182425A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-18 | Nec Corp | 光制御回路の製造方法 |
-
1984
- 1984-09-14 JP JP19290584A patent/JPS6170537A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59176730A (ja) * | 1983-03-28 | 1984-10-06 | Fujitsu Ltd | 光スイツチ |
| JPS60182425A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-18 | Nec Corp | 光制御回路の製造方法 |
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