JPS6170540A - 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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- JPS6170540A JPS6170540A JP19291084A JP19291084A JPS6170540A JP S6170540 A JPS6170540 A JP S6170540A JP 19291084 A JP19291084 A JP 19291084A JP 19291084 A JP19291084 A JP 19291084A JP S6170540 A JPS6170540 A JP S6170540A
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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、薄膜型光学素子型光学士子作製方法に関する
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
スィッチ等に応用する研究が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π光
学（ＡＯ）効果或いは電気光学（Ｅ Ｏ）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。上記光学素子を形成す
る場合の基板としては、圧電性、音響光学効果及び電気
光学効果に優れ、かつ光伝搬損失が少ないニオブ酸リチ
ウム（以下ＬｉＮｂＯ３と記す）＆−品及びタンタル醒
リチウム（以下ＬｉＴａＯ３と記す）ｊｌ−晶が広く用
いられている。この様な結晶基板を用いて、離脱光導波
路を作製する代表的な方法として、チタン（以下Ｔｉと
記す）を前記結晶ノλ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＝ｐ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
スィッチ等に応用する研究が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π光
学（ＡＯ）効果或いは電気光学（Ｅ Ｏ）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。上記光学素子を形成す
る場合の基板としては、圧電性、音響光学効果及び電気
光学効果に優れ、かつ光伝搬損失が少ないニオブ酸リチ
ウム（以下ＬｉＮｂＯ３と記す）＆−品及びタンタル醒
リチウム（以下ＬｉＴａＯ３と記す）ｊｌ−晶が広く用
いられている。この様な結晶基板を用いて、離脱光導波
路を作製する代表的な方法として、チタン（以下Ｔｉと
記す）を前記結晶ノλ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＝ｐ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６１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ｇＬ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Ｊを言う。
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ｇＬ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Ｊを言う。
また、光学損傷を改作する光導波路の他の作、
’！ＡＭ′ｂｋ ｌ、１．４ ｒｙ＊ｍ？ＡＭ＠
ｈｎ（ｂ’６゜この方法は、硝酸タリウム（以下Ｔ見Ｎ
Ｏ３と記す）’、（Ｉｎ（以ト’ Ａ ｇ Ｎ Ｏ３ト
記ｔ ） 、＋ｄ酎耐リウム（以下ＫＮＯ３と記す）等
の溶融用中又は、安、Ｃ３，６酸（Ｃ６Ｈ５ＣＯＯＨ）
４の弱酸中で、ＬｉＮｂＯ３又は、ＬｉＴａＯ３＋７）
結晶基板を低温熱処理することにより、該結晶基ｍ内の
リチウムイオン（Ｌ ｉ ”）が弱酸中のプロト：／（
Ｈ＋）等のイオン種と交換され、大きな屈折率差（Δｈ
−Ｑ、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ａｌＯ倍程度
向上する良い特性をもっている。
’！ＡＭ′ｂｋ ｌ、１．４ ｒｙ＊ｍ？ＡＭ＠
ｈｎ（ｂ’６゜この方法は、硝酸タリウム（以下Ｔ見Ｎ
Ｏ３と記す）’、（Ｉｎ（以ト’ Ａ ｇ Ｎ Ｏ３ト
記ｔ ） 、＋ｄ酎耐リウム（以下ＫＮＯ３と記す）等
の溶融用中又は、安、Ｃ３，６酸（Ｃ６Ｈ５ＣＯＯＨ）
４の弱酸中で、ＬｉＮｂＯ３又は、ＬｉＴａＯ３＋７）
結晶基板を低温熱処理することにより、該結晶基ｍ内の
リチウムイオン（Ｌ ｉ ”）が弱酸中のプロト：／（
Ｈ＋）等のイオン種と交換され、大きな屈折率差（Δｈ
−Ｑ、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ａｌＯ倍程度
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於て１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・４波路上に弾性表面波を励起させる方法がある。こ
の場合１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り川は、４波光のエネルギ
ー分４ｊ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、ＩＥＥＥ
ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ Ａ
ＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ、ＶＯＬ、ＣＡＳ−２６，１２，
１９７９） 一方、前述のような光導波路に導波光を入出力する場合
、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、導波光のエネルギー分布は光ファイバ等の光エ
ネルギー分昨に合わせて、基板の厚さ方向に広がってい
る必要がある。
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於て１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・４波路上に弾性表面波を励起させる方法がある。こ
の場合１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り川は、４波光のエネルギ
ー分４ｊ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、ＩＥＥＥ
ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ Ａ
ＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ、ＶＯＬ、ＣＡＳ−２６，１２，
１９７９） 一方、前述のような光導波路に導波光を入出力する場合
、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、導波光のエネルギー分布は光ファイバ等の光エ
ネルギー分昨に合わせて、基板の厚さ方向に広がってい
る必要がある。
このように、導波光を入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
光のエネルギー分布が異なる為、従来の薄膜型光学素子
では、高効率の変調 偏向と、１゛。°１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、光導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Ｍｅ度
を異ならしめる方法が提案されている。
光を変調、偏向せしめる光機能部とでは求められる導波
光のエネルギー分布が異なる為、従来の薄膜型光学素子
では、高効率の変調 偏向と、１゛。°１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、光導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Ｍｅ度
を異ならしめる方法が提案されている。
〔近藤充和、小松啓部、太［１１義徳゛８４８期応物ｊ
１ｉ演会予稿３１ａ−に−７及び同著者７ｔｈＴｏｐｔ
ｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄａｎｄ Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ ０ｐｔｉｃｓ Ｔ
ｕＡ５−１］しかしながら、光導波路を上記の如く一様
な温度の熱拡散現象を利用して形成した場合には、その
屈折率分布は第３図の５１に示す如く、ガウス関数型、
誤差関数型或いは指数関数型等の単調減少型となり、こ
の光導波路を伝搬する導波光の電界強度分布（ＴＥ、モ
ード）は第３図の５２の如く非対称型となる。これに対
しカスレーザや半導体レーデから出射される或いは光フ
ァイバーによって伝搬される光の電界強度分布は中心対
称型であり、上記方法においても十分な結合効率を得る
ことが出来なかった。このように、各種レーザや光ファ
イバーからのビームを光導波路へ効率よく結合させるた
めには、光導波路の屈折率分布の形状を第４図の５３に
示される如＜ 、 ｊ、Ｗ板表面より内側に屈折率の最
大値をもつものとし、導波光の電界強度分布を人出力さ
れる光の゛ＩＬ界強度分布に近いものにする必要があっ
た。
１ｉ演会予稿３１ａ−に−７及び同著者７ｔｈＴｏｐｔ
ｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄａｎｄ Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ ０ｐｔｉｃｓ Ｔ
ｕＡ５−１］しかしながら、光導波路を上記の如く一様
な温度の熱拡散現象を利用して形成した場合には、その
屈折率分布は第３図の５１に示す如く、ガウス関数型、
誤差関数型或いは指数関数型等の単調減少型となり、こ
の光導波路を伝搬する導波光の電界強度分布（ＴＥ、モ
ード）は第３図の５２の如く非対称型となる。これに対
しカスレーザや半導体レーデから出射される或いは光フ
ァイバーによって伝搬される光の電界強度分布は中心対
称型であり、上記方法においても十分な結合効率を得る
ことが出来なかった。このように、各種レーザや光ファ
イバーからのビームを光導波路へ効率よく結合させるた
めには、光導波路の屈折率分布の形状を第４図の５３に
示される如＜ 、 ｊ、Ｗ板表面より内側に屈折率の最
大値をもつものとし、導波光の電界強度分布を人出力さ
れる光の゛ＩＬ界強度分布に近いものにする必要があっ
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果が高くかつ効率良く
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果が高くかつ効率良く
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、基板表面にイオンを注入又は熱拡散せしめ光
導波路を形成した薄膜型光学素子において、光導波路端
面から導波光を入出力させる光結合部と、光導波路の屈
折率を外的作用により変化せしめ導波光を変調又は偏向
させる光機能１１とを設け、光結合部の方が光機能部よ
り１１１１記イオンの注入又は熱拡散の深さが深く、し
かも光結合部におけるイオンの基板の厚み方向の密度分
布が、基板表面より内側の方が高くすることによって上
記目的を達成するものである。
導波路を形成した薄膜型光学素子において、光導波路端
面から導波光を入出力させる光結合部と、光導波路の屈
折率を外的作用により変化せしめ導波光を変調又は偏向
させる光機能１１とを設け、光結合部の方が光機能部よ
り１１１１記イオンの注入又は熱拡散の深さが深く、し
かも光結合部におけるイオンの基板の厚み方向の密度分
布が、基板表面より内側の方が高くすることによって上
記目的を達成するものである。
第１図は、音響光学効果を利用した本発明による一１膜
型光学素子の第１の実施例を示す斜視図である。１はＸ
板もしくはｙｉＬｉＮｂｏ３結晶基板、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
型電極である。また２０．２１はプロトンが外部拡散さ
れた低屈折率層である。
型光学素子の第１の実施例を示す斜視図である。１はＸ
板もしくはｙｉＬｉＮｂｏ３結晶基板、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
型電極である。また２０．２１はプロトンが外部拡散さ
れた低屈折率層である。
波長６３２８人のＨｅ−ＮｅレーザーからのモマＴ光８
は、研磨された光導波路端面３土に。
は、研磨された光導波路端面３土に。
シリンドリカルレンズ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、くし型電極７にＲＦパワーを加える
ことにより発生した弾ｆ１表面波１０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
でのレンズ５による集光光束の幅（集光方向）と導波光
の幅はほぼ一致しており、さらに光導波路端面近傍では
、光導波路２が低屈折率層１９にうめこまれたような形
状となっているため、入力光と導波光の電界強度分布が
非常に近いものとなり、８５％と高い結合効率が得られ
た。
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、くし型電極７にＲＦパワーを加える
ことにより発生した弾ｆ１表面波１０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
でのレンズ５による集光光束の幅（集光方向）と導波光
の幅はほぼ一致しており、さらに光導波路端面近傍では
、光導波路２が低屈折率層１９にうめこまれたような形
状となっているため、入力光と導波光の電界強度分布が
非常に近いものとなり、８５％と高い結合効率が得られ
た。
また、図のように、光導波路２は、光導波路端面３，４
近傍の光結合部から、弾性表面波１０と導波光９とが相
互作用する光機峰部に進むにつれ、プロトンの注入され
ている深さが徐々に浅くなり、光機能部では導波光が基
板表面近くに閉じ込められて高い回折効率が得られた。
近傍の光結合部から、弾性表面波１０と導波光９とが相
互作用する光機峰部に進むにつれ、プロトンの注入され
ている深さが徐々に浅くなり、光機能部では導波光が基
板表面近くに閉じ込められて高い回折効率が得られた。
第２図は、第１図の如きｔ１プ膜型光学素子の作製方法
を説明する略断面図である。
を説明する略断面図である。
先ず、第２図（ａ）に示される如＜、ｙ板もしくはＸ板
のＬ ｉ Ｎ ｂ０３結晶基板１の７面もしくはＸ面を
ニュートンリング数本以内のｑｌｌｒｌｉ度に研磨した
後、アセトン次いで純水による通、昔の超音波洗浄を行
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面に電子ビーム蒸着により２００人の厚さに
Ｔｉ薄膜をノに着し、酸素雰囲気中で９６５℃、２．５
時間熱拡散させ、第２図（ｂ）に示される如く、Ｔｉ熱
拡散層１１を形成した。熱拡散される金属としては、Ｖ
、、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｇｏ。
のＬ ｉ Ｎ ｂ０３結晶基板１の７面もしくはＸ面を
ニュートンリング数本以内のｑｌｌｒｌｉ度に研磨した
後、アセトン次いで純水による通、昔の超音波洗浄を行
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面に電子ビーム蒸着により２００人の厚さに
Ｔｉ薄膜をノに着し、酸素雰囲気中で９６５℃、２．５
時間熱拡散させ、第２図（ｂ）に示される如く、Ｔｉ熱
拡散層１１を形成した。熱拡散される金属としては、Ｖ
、、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｇｏ。
Ｎｂ、Ｇｅ等を用いても良い。
次に、第２図（ｃ）に示す如く１弾性表面波ど導波光と
が相互作用する光機能部を形成する領域にＣｒ薄膜１２
を藷着し、プロト／交換処理時のマスクとした。
が相互作用する光機能部を形成する領域にＣｒ薄膜１２
を藷着し、プロト／交換処理時のマスクとした。
次に、安息香酸に安息香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。この安息香酸及び安息
香酸リチウムのはいったルツボ中に、第２図（ｂ）のＣ
ｒＰＪ膜のついたＴｉ拡散ＬｉＮｂＯ３結晶基板を入れ
、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その結果、第２図（Ｃ）に
示される如＜、Ｔｉ拡散層１１中のマスクで覆われてい
ない部分にプロトン交換Ｗｊ１３が形成された。プロト
ン交換層形成にあたっては、安息香酸と安息香酸リチウ
ムの混合液以外に、カルボン酸において解離度が１Ｏ−
６から１０−３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２えばパルミチン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１４Ｃ
ＯＯＨ）、！：パルミチン酸リチウム（ＣＨ３（ＣＨ２
）ｔ４ｃＯＯＬｉ）との混合物やステアリン酸（ＣＨ３
（ＣＨ２）１６ｃＯ０Ｈ〕とステアリン醸リチウム（Ｃ
Ｈ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＬｉ）との混合物があげられ
る。また。
し、アルミナのルツボにいれた。この安息香酸及び安息
香酸リチウムのはいったルツボ中に、第２図（ｂ）のＣ
ｒＰＪ膜のついたＴｉ拡散ＬｉＮｂＯ３結晶基板を入れ
、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その結果、第２図（Ｃ）に
示される如＜、Ｔｉ拡散層１１中のマスクで覆われてい
ない部分にプロトン交換Ｗｊ１３が形成された。プロト
ン交換層形成にあたっては、安息香酸と安息香酸リチウ
ムの混合液以外に、カルボン酸において解離度が１Ｏ−
６から１０−３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２えばパルミチン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１４Ｃ
ＯＯＨ）、！：パルミチン酸リチウム（ＣＨ３（ＣＨ２
）ｔ４ｃＯＯＬｉ）との混合物やステアリン酸（ＣＨ３
（ＣＨ２）１６ｃＯ０Ｈ〕とステアリン醸リチウム（Ｃ
Ｈ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＬｉ）との混合物があげられ
る。また。
リチウムでｒ１検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
ールで超音波洗滲を行ない、窒素ガスを吹きつけて乾燥
させた後、Ｃｒのエツチング液を用いて、マスクとして
用いたＣｒｔｉｌ１２１２を除去した。
％の範囲で変化させ種々のサンプルを作製した。エタノ
ールで超音波洗滲を行ない、窒素ガスを吹きつけて乾燥
させた後、Ｃｒのエツチング液を用いて、マスクとして
用いたＣｒｔｉｌ１２１２を除去した。
さらに、上記プロトン交換後の基板を、安息香酸に安息
香酸リチウムをモル比で１％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（ｄ）に示される如く、プロトン交換層１４が形
成された。
香酸リチウムをモル比で１％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（ｄ）に示される如く、プロトン交換層１４が形
成された。
このプロトン交換処理にあたっては、最初のプロトン交
換処理で用いたパルミチン酸とパ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醜リチウムとの混
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浄を行ない、窒素ガスを吹きつ
けて乾燥させた。
換処理で用いたパルミチン酸とパ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醜リチウムとの混
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浄を行ない、窒素ガスを吹きつ
けて乾燥させた。
次に、２回プロトン交換篇理を行なった結晶ノ、（板を
熱炉にいれ、加熱した水を通して酸素を流ｌ誹１． Ｏ
Ｊｌ ／分で流入しながら、この水恭気を含んだ湿った
酸素雰囲気中で３５０℃で４時間７二−ル処理を行なっ
た。その結果、第２図の（ｅ）に示される如く、光機能
部が形成される領域でプロトンの拡散深さが浅く基板端
面に向かうに従ってプロトンが深く拡散された光導波路
１５が形成された。
熱炉にいれ、加熱した水を通して酸素を流ｌ誹１． Ｏ
Ｊｌ ／分で流入しながら、この水恭気を含んだ湿った
酸素雰囲気中で３５０℃で４時間７二−ル処理を行なっ
た。その結果、第２図の（ｅ）に示される如く、光機能
部が形成される領域でプロトンの拡散深さが浅く基板端
面に向かうに従ってプロトンが深く拡散された光導波路
１５が形成された。
次に、第４図の（ｆ）に示される如く１弾性表面波と導
波光とが相互作用する領域を除いて。
波光とが相互作用する領域を除いて。
波長１０．６ルｍの集光したｃｏ２レーザー１８により
光導波路１５の表面をレーザーアニール処理した。Ｌｉ
ＮｂＯ３結晶はｌＯ，６Ｏｍの波長の光を吸収するため
、」−記処理により基板表面近傍のプロトンが空気側に
飛び出し１表面近傍の屈折率が減少した低屈折率層１６
が形成された。
光導波路１５の表面をレーザーアニール処理した。Ｌｉ
ＮｂＯ３結晶はｌＯ，６Ｏｍの波長の光を吸収するため
、」−記処理により基板表面近傍のプロトンが空気側に
飛び出し１表面近傍の屈折率が減少した低屈折率層１６
が形成された。
最後に、通常のフォトリソグラフィーの手法を用いて第
２図の（ｇ）に示される如く、くシ型電極１７を形成し
た。
２図の（ｇ）に示される如く、くシ型電極１７を形成し
た。
第４図においては、（ｅ）に不す熱アニール処理と、（
ｆ）に示すレーザアニール処理とを分離し、光導波路を
形成したが、レーザ７二−ルに使用するレーザの波長を
ＬｉＮｂＯ３結晶の吸収係数と合わせて選択することに
より、レーザアニールのみによっても形成することがで
きる。この場合、弾性表面波と導波光との相互作用が生
じる光機困部でのＯＨ基の吸収ピークの波数が３４８０
ｃｍ−１から３５０３ｃｍ−１の範囲に存在するように
、アニール条件を選択することが望ましい。
ｆ）に示すレーザアニール処理とを分離し、光導波路を
形成したが、レーザ７二−ルに使用するレーザの波長を
ＬｉＮｂＯ３結晶の吸収係数と合わせて選択することに
より、レーザアニールのみによっても形成することがで
きる。この場合、弾性表面波と導波光との相互作用が生
じる光機困部でのＯＨ基の吸収ピークの波数が３４８０
ｃｍ−１から３５０３ｃｍ−１の範囲に存在するように
、アニール条件を選択することが望ましい。
上記実施例において、光導波路はＴｉ拡散及びプロトン
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。
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。
：ｊＳ５図は、第１図示の素子を電気光学（ＥＯ）効果
を利用した光偏向＝に適用した第２実施例を示す概略図
である。第５図において、第１図と共通の部分には同一
の符号を附し、詳細な説す１は省略する。
を利用した光偏向＝に適用した第２実施例を示す概略図
である。第５図において、第１図と共通の部分には同一
の符号を附し、詳細な説す１は省略する。
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、電気光学（Ｅ Ｏ）効果用
のくし型゛心棒１８に電ＩＥ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４波路端
面４から出射し。
から結合された導波光９は、電気光学（Ｅ Ｏ）効果用
のくし型゛心棒１８に電ＩＥ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４波路端
面４から出射し。
シリンドリカルレンズ６により平行光に変えられる。こ
こで１′￥製したくしを゛上極は、電極巾および電極間
の間隔２．２路ｍ、交さ、輻３．８ｍｍ。
こで１′￥製したくしを゛上極は、電極巾および電極間
の間隔２．２路ｍ、交さ、輻３．８ｍｍ。
対数３５０対であった。
また上記くし型電極に電圧５ｖを印加したところ、９０
％の回折効率が得られ、高回折効率が得られることがわ
かった。
％の回折効率が得られ、高回折効率が得られることがわ
かった。
また、光導波路端面３，４における結合効率も８５％と
、良好であった・ 前述の実施例では基板としてＬｉＮｂＯ３結晶基板を用
いたが、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０３）結晶基板
を用いても、全く同様の作製方法で。
、良好であった・ 前述の実施例では基板としてＬｉＮｂＯ３結晶基板を用
いたが、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０３）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。
また本発明に基づく薄膜、型光学素子光変調は前述の光
偏向器に限らず光偏重器等１種々の光機能素子に用いる
ことが可能である。更に、光偏重、光偏向の手段も前述
の音響光学効果或いは電気光゛フ、効果に限らず、磁気
光学（ＭＯ）効果の静磁気表面波（ＭａｇｎｅｔｏｓＬ
ａｔｉｃ Ｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｓ）による回折を利
用したり、熱光学（Ｔｏ）効果を利用してもかまわない
。
偏向器に限らず光偏重器等１種々の光機能素子に用いる
ことが可能である。更に、光偏重、光偏向の手段も前述
の音響光学効果或いは電気光゛フ、効果に限らず、磁気
光学（ＭＯ）効果の静磁気表面波（ＭａｇｎｅｔｏｓＬ
ａｔｉｃ Ｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｓ）による回折を利
用したり、熱光学（Ｔｏ）効果を利用してもかまわない
。
〔発す１の効果〕
以」二説明したように１本発明の薄ｌｌｉ型光学素−ｒ
は導波光が入出力する光導波路端面の光結合部における
イオンの基板の厚み方向の密度分布を。
は導波光が入出力する光導波路端面の光結合部における
イオンの基板の厚み方向の密度分布を。
基板表面より内側の方が高くシ、しかも光結合部のイオ
ンの注入又は拡散深さを光機能部より深くしたことによ
って、導波光の入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率を向上させる効果を有する
ものである。
ンの注入又は拡散深さを光機能部より深くしたことによ
って、導波光の入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率を向上させる効果を有する
ものである。
；Ｊ１１図は未発１５１に基づく薄＋１５Ｉ型光学素子
を７）７胃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
の一例を示す略断面図、第３図は従来の光導波路の屈折
率分布と導波光の電界強度分布を示す図、第４図は光導
波路の理想的な屈折；（へ分布を示す図、第５図は本発
明を電気光学効果による光偏向器に用いた実施例を示す
概略図である。 ｌ ・・・ ＬｉＮｂＯ３結晶基板、 ２ ・・・ 光導波路層。 ３．４ ・・・ 研磨された光導波路端面、５．６ ・
・・ シリンドリカルレンズ。 ７．１８ ・・・ くし型ＴＬ極、 ８ ・・・ レーザー光。 ｌＯ・・・ 弾性表面波、 ２０．２１ ・・・ 低屈折率層。 躬、５′″図
を７）７胃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
の一例を示す略断面図、第３図は従来の光導波路の屈折
率分布と導波光の電界強度分布を示す図、第４図は光導
波路の理想的な屈折；（へ分布を示す図、第５図は本発
明を電気光学効果による光偏向器に用いた実施例を示す
概略図である。 ｌ ・・・ ＬｉＮｂＯ３結晶基板、 ２ ・・・ 光導波路層。 ３．４ ・・・ 研磨された光導波路端面、５．６ ・
・・ シリンドリカルレンズ。 ７．１８ ・・・ くし型ＴＬ極、 ８ ・・・ レーザー光。 ｌＯ・・・ 弾性表面波、 ２０．２１ ・・・ 低屈折率層。 躬、５′″図
Claims (2)
- （１）基板表面にイオンを注入又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、前記光導波路端
面から導波光を入出力させる光結合部と、前記光導波路
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、前記光結合部の方が
光機能部より前記イオンの注入又は熱拡散の深さが深く
、しかも光結合部におけるイオンの基板の厚み方向の密
度分布が、基板表面より内側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
ム結晶基板の表面の基板端部近傍にのみプロトンを注入
する過程と、前記基板表面全体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、前記基板表面の基板端部近傍にのみ
レーザー光を照射する過程と、前記基板端部近傍以外の
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 |
|---|---|---|---|
| JP19291084A JPS6170540A (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 |
|---|---|---|---|
| JP19291084A JPS6170540A (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 |
|---|---|
| JPS6170540A true JPS6170540A (ja) | 1986-04-11 |
Family
ID=16299011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19291084A Pending JPS6170540A (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) | JPS6170540A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6348505A (ja) * | 1986-08-18 | 1988-03-01 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光導波路の製造方法 |
| JPH03505792A (ja) * | 1989-03-27 | 1991-12-12 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレーション | インテグレイテッドオプティクス星形カップラ |
| US5160360A (en) * | 1989-11-06 | 1992-11-03 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Process for producing low-loss embedded waveguide |
-
1984
- 1984-09-14 JP JP19291084A patent/JPS6170540A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6348505A (ja) * | 1986-08-18 | 1988-03-01 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光導波路の製造方法 |
| JPH03505792A (ja) * | 1989-03-27 | 1991-12-12 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレーション | インテグレイテッドオプティクス星形カップラ |
| US5160360A (en) * | 1989-11-06 | 1992-11-03 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Process for producing low-loss embedded waveguide |
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