JPS6170541A - 薄膜型光学素子およびその作製方法 - Google Patents

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。

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力７大に；兎
するものである。

〔従来技術〕　　　− 従来、薄膜型即ち１．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漏子は、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）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。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、チタン（以下Ｔｉ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８嗅光導波路は、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。

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。

この方法は、硝酸タリウム（以下１文ＮＯ３と記す）、
硝酸ｍ＜以下ＡｇＮＯ３と記す）、硝酸カリウム（以下
ＫＮＯ３と記す）等の溶融塩「１「又は、安９８酸（ｃ
６Ｈ５ｃＯｏＨ）等の弱酸中で、ＬｉＮｂＯ２又は、Ｌ
ｉＴａＯ３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＋）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さい値は、Ｔｉ拡散のものより数ｌ
Ｏ倍程度向上する良い特性をもつ反面、上記イオン交換
処理ニヨッテＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３、Ｌ　ｉ　Ｔ　ａ　
Ｏ３結晶固有の圧電性や電気光学特性が低下し１例えば
光偏向器に用いる場合、４波光のＣり折効率が下がると
いう１５１題点を有していた。

ところで、光偏向器、先受２Ｉ２！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
が知られている。（Ｃ，Ｓ、Ｔｓａｌ、ＩＥＥＥ　ＴＲ
ＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮ　ＣＩＲＣＵＩＴＳ　ＡＮＤ
　ＳＹＳＴＥＭＳ、ＶＯＬ、ＣＡＳ〜２６．１２．１９
７９） 一方、前述のようなの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４ｊに合わせて５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ｌ１ｌｉ型光
学素子では、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４１２能部とでチタンの拡散濃
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、太田義徳°８４春期応物講演会
予稿３１ａ−に−７及び同著者７ｔｈＴｏｐｔｉｃａｌ
　ＭｅｅＬｔｎｇ　ｏｎ　ＩｎｔｅｇｒａＬｅｄａｎｄ
　Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ　０ｐｔｉｃｓ　ＴｕＡ５−
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ｌ５
ＩＩ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′屯界強度分ｊｅｔ（ＴＥ
、モード）は第３図の５２の如く非対称型となる。これ
に対しガスレーザや半導体レーザ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七分な結合効率を
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５
３に示される如く、基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入出力される
光の電界強度分布の近いものにする必要があった。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、光学損傷のしきい値が十分高く、シか
も導波光の入出力の際の結合効率が高くかつ効率良く光
の変調又は偏向を行なう薄＋、　　　　　　　　Ｍ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、素子を形成する基板表面にイオンを注入又は
熱拡散することによって形成された光導波路と、イオン
が注入も熱拡散もされていない領域とを設け、また光導
波路端面から導波光を人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って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、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く形威し、さ
らに光ａ走部において外的作用を生じさせる電極をイオ
ンが注入も熱拡散もされていない領域に形成することに
よって上記目的を達成するものである。

〔実施例〕

第１図は、音響光学効果を利用した本発明の薄膜型光学
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ｙｆｔＬｉＮｂｏ３結晶ノ＾板、２はチタン拡散及
びプロトン交換によって形成された光導波路、３．４は
研摩された光導波路端面、５．６はシリンドリカルレン
ズ、ｔｏ、１１はくし摺電Ｊ４．１３はプロトンの注入
されていないＴ１拡散層である。また、１９゜２０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レーザーからの平行光８は
、＃Ｆ摩された光導波路端面３上に。

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、くシ型電極１０にＲＦパワーを加え
ることにより発生した弾性表面波１４により回折され１
回折光は。

光導波路端面４から出射、シリンドリカルレンズ６によ
り平行光になる。又、くシ型電極１１は弾性表面波１４
の受信用として用いられる。

である、この時、の光導波路端面３でのレンズ５による
集光光束の輻（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）ｉｌ：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。

又１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ｌＯと導波光９とが相互作用
する光機能部に進むにつれ、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。

更に、前記くし型電極ｌＯおよび、ｌ　ｌは、プロトン
が注入されていない領域のＴｉ拡散層１３．４１に形成
されている為、従来のようなプロトノ注入による圧電性
の低下は生じず、挿入損失が小さい為に、低電圧で弾性
表面波を生じさせて、高効率で光変調或いは光偏向を行
なうことが出来る。

第２図は、第１図の如き薄膜型光学素子の作製方法を説
明する略断面図である。

先ず、第２図（１ｋ）に示される如＜、ｙ板もしくはＸ
板のＬ　ｉ　Ｎ　ｂｏ３結晶基板１のｙ面もしくはＸ面
をニュートンリング数本以内の平面度に研府した後、ア
セトン次いで純水による通畠の超汀波洗沙を行い、窒素
カ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
を蒸着し、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。

Ｔｉ８拡散層２１を形成した。熱拡散される金属として
は、Ｖ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｇｏ。

Ｗｂ、Ｇｅ”ｆ＝を用いても良い。

次に、第２図の（Ｃ）に示す如く、電極形成部にＣｒ薄
膜２２を蒸着し、プロトン交換時のマスクとした０次に
、安息香酸に安息香酸リチウムをモル比で１％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前記マスクを形成したＬ
ｉＮｂＯ３結晶基板を入れ、これらを熱炉に入れて２５
０℃の温度で１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）１　　　　　　　　　に示さ
れる如く、Ｔｉ拡散層２１Φのマスクで覆われていない
部分にプロトン交換層２３が形成された。プロトン交換
層形成にあたっては、安、ω、ＰＦＭ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１０４
から１Ｏ−３である材料とこのカルボン酸のカルポキシ
ルノ＾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（ＣＨ３（ＣＨ２）１４ｃ
ＯＯＨ）とパルミチン酸リチウム（ＣＨ３（ＣＨ２）１
４ｃＯＯＬ　ｉ）　との４４合物やステアリン酸（ＣＨ
３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＨ）とステアリン酸リチウム（
ＣＨ３（ＣＨ２）　１６ＣＯＯＬ　ｉ）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浄を行ない、窒素ガスを
吹きつけて乾燥させた後、エツチングにより、後に電極
を形成する部分以外のマスクを除去した。

さらに、上記プロトン交換後基板を安息香酸に安息、香
酸リチウムをモル比で１％添加した材ネ・ｌ中で２５０
℃ｌｖｆ間のプロトン交換処理を行なった。その結果、
第４図の（ｄ）に示される如く、プロトン交換層２４が
形成された。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、電極形成部のマスクを除去し、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、［、記のように２回プロトン交換処理を行なった
詰晶基板を熱炉にいれ、加熱した水を通して酸素を流量
１．　ｏ　５１７分で流入しながら、この水蒸気を含ん
だ湿った酸素雰囲気中で３５０℃で４時間アニール処理
を行なった。

その結果、電極形成部での素子断面図は、第２図（ｅ）
に示される如く、電４ＪＭ形成部は、プロトンの注入さ
れていないＴｉ拡散層２１となり、それ以外の部分は、
プロトンがノ、Ｉｉ板の内側に拡散した光導波路層２５
が形成された。

一方１弾性表面波と導波光との相〃作用が生じる光機能
部が設けられる領域での素子断面図は、第２図の（ｅ）
に示される如く、光機能部が形成される部分のみプロト
ンの拡散深さが浅く、基板端面近傍ではプロトンが深く
拡散された光導波路２５が形成された。

次に、第４図の（ｆ′）に示される如く、弾性表面波と
導波光とが相互作用をする領域を除いて、波長１０．６
終ｍ集光したｃｏ２レーザ２７により、光導波路２５の
表面をレーザアニール処理した。ＬｉＮｂＯ３結晶は、
１０．６ル亀の波長の光を吸収するため、上記処理によ
り。

ノ１（板表面近傍のプロトンが空気側に飛び出し、表面
近傍の屈折率が減少した低屈折率層２６が形成される。

ここで第２図（ｆ）は電極形成部を含んだ断面における
上記レーザーアニール処理の様子を示す・ 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、くし型電極２８を形成
した。

第２図においては、（Ｅ）に示す熱アニール処理とＣＦ
）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、レーザアニールに使用するレーザの波長をＬ
ｉＮｂＯ３結晶の吸収係数に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１弾性表面波と導波光との相互作用が生じる
光機能部での０Ｈ７Ｊｉ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
選定することが望ましい。

上記実施例において、光４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。

第５図は、第１図示の素子を電気光学（ＥＯ）効果を利
用した光偏向器に適用した第２実施例１　　　　　　　
　を示す概略図である・第５図におパて・第１図と共通
の部分には同一の符合を附し、詳細な説１！１１は省略
する。

レーザー光８は、研磨された光導波路端面３Ｌに、シリ
ンドリカル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、電気光学（ＥＯ）効果用のくし型電極３１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、シリンド
リカルレンズ６により平行光に変えられる。

また１図には表われていないが、くシ型電極３１が形成
された部分にはプロトンが注入されていない、ここで作
製したくし型電極は、電極１１１および電極間の間隔２
．２Ｂｍ、交さ幅３．８ｍｍ、対数３５０対であった。

本実施例においても、心気光学効果により位相格子が生
ずる領域ではプロトンの拡散の深さが浅く、導波光９の
電界強度分布はこの領域で基板表面側へ引き上げられる
。またくし型電極３１の形成部にはプロトンが注入され
ていない為、電気光学特性が劣化することもない、従っ
て、１−記くし型電極３１に電圧５ｖを印加したところ
、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結合効率も８５％と、良好であった
。

第５図の素子の作製方法について、第６図で説明する。

第６図（ａ）に示される如く、Ｘ板のＬｉＮｂＯ２結晶
基板１（ｘ方向にＩｎｍ厚、２方向およびｙ方向に夫々
１インチ）の−面（例えばＸ土面）を、ニュートンリン
グ数本以内の平面度に研磨した後、夫々、メタノール、
アセトン、純水による通常の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Ｉ１ｇ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℃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１１７　ｍ　ｉ　ｎの流量で
拡散炉に導入した。室温から９６５℃まで１６℃／　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℃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、結晶基板ｌＬに、第６図（ｂ）に示さ
れる如＜、Ｔｉ熱拡散層４１を形成した。熱拡散する金
属としては、Ｖ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｇｏ、Ｎｂ、Ｇｅ
等を用いても良い。

次に、Ｔｉ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１〜１．５ｐｍにスピナ
ーコー）Ｌ、＜Ｌ、型電極のネガマスクで密Ｒ露光し、
くシ形電極部のみが残らないように現像した。水洗後乾
燥し、真空ノＮ着９　ｍに装荷して、ｌＸｌ０−１ｉＴ
ｏｒｒまで排気を行い、ＥＢｉ着によってＡｕ（膜厚１
５００人）をノＩｉ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、第６図の（Ｃ）に示される如く、くシ型゛−
極３ｚのみが基板上に形成された。この際のくし型電極
は、電極１１１および電極間の間隔２，２終ｍ、交さ幅
３．８　ｍ　ｍ　、対数３５０対である０次に、前記く
し型電極３２をおおうように、第６図の（Ｃ）に示され
る如く、Ｃｒ薄１１ｉ１３３を蒸着しプロトン交換時の
マスクとした８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前記Ｃ
ｒ薄膜をｔｌＡＲＩ、、た基板を入れ、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。

この結果、第６図（ｄ）に示される如＜、　Ｔｉ拡散層
４１中の電極で覆われていない部分にプロトノ交換層４
３が形成された。プロトン交換層形成にあたっては、安
息香酸と安忌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１０−１’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１　　　　　　４．、ゎ工。、６５ｏ２゜４゜１．え
２えＩｆ　ｔＺ　ｔｌ、ｐミナ７酸（Ｃ）（３（Ｃ）ｌ
　２）１４ｃＯＯ１−ＩＪ　とパルミチン酸リチウム（
ＣＩＩ３　（Ｃ１１２）　１ａＣ００Ｌ＋）との混合物
やステアリンＭ（ＣＨ３（ＣＨ２）ｔｓｃＯＯＨ）とス
テアリン酸リチウム（ＣＨ３（ＣＨ２）１ｓＣＯＯＬｉ
）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ｔ１＋
を行ない、１１素ガスを吹きつけて乾燥させた後、Ｃｒ
用エツチング液でＣｒ薄膜３３のみを除去した。

さらに、上記Ａｕのくし型電極が形成されているプロト
ン交換後基板を、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６図の（ｅ）に示される
如く、プロトン交換層４４が形成された。このプロトン
交換処理にあたっては、Ｍ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／酸リチウムとの混合物等を用い
ることができる。１：記プロトン交換後、＋Ｑびエタノ
ールで超音波洗すを行ない、窒素ガスを吹きつけて乾燥
させた。

次に、２回プロトン交換処理を行なった結晶基板を熱炉
にいれ、加熱した水を通して酸素を流量１．　Ｏｉ／分
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４時間アニール処理を行なった。その結
果、第６図の（ｆ）に示される如く、プロトンが基板内
に拡散し、光導波路４６が形成された０次に、上記光導
波路Ｊｉｊ４Ｂの表面において、ＥＯ用のくし型電極３
２が形成されている箇所を除き、波長１０．６１Ｌｍの
集光したＣＯ２レーザー光４５により、レーザアニール
処理を行なった。

ＬｉＮｂ０Ｂ３結晶は、ＩＯ，６ｐｍ＋７）波Ｊｊ１７
）光を吸収するため、」−記処理により局所的に加熱さ
れ、第６図の（ｇ）に示す如く、基板表面近傍のプロト
ンが空気側に飛び出し、基板表面の屈折率が誠少した低
屈折率Ｐ＃４７が形成され本発明の薄膜光学素子が作製
された。

ＩγＩ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（ＬｉＴａＯ３）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は、１ｉ１述の光偏向舅に限らず光
変調器等１種々の光４を能素子に用いることが可ｔｍで
ある。更に、光変調。

光偏向の手段も前述の音響光学効果或いは電気光学効果
に限らず、磁気光学（ＭＯ）効果の静磁気表面波（Ｍａ
ｇｎｅｔｏｓｔａｔｉｃ　５ｕｒｆａｃｅ　ｗａｖｅｓ
）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。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明の薄膜型光学素了は導波光
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
Ｊふ板の厚み山間の密度分／＋ｊを、、！Ｊ５板表面よ
り内側の方が高くシ、シ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る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく薄１１Ｊ５！光学素子を音響光
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＃Ｊ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
的な屈折率分布を示す図、第５図は本発明を示す電気光
学効果による光偏向器に用いた実施例を示す概略図、第
６図は第５図示の素子の作製過程を水葬　　　　　　　
　す略断面図である。 ｌ・・・Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３結晶基板、２・・・光導
波路、３．４・・・＃Ｆ磨された光導波路端面、５．６
・・・シリ／トリカルレンズ、 ８・・・レーザー光、 １３・・・プロトンの注入されていないＴｉ拡散層。 １９．２０・・・低屈折率層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板表面にイオンを注入又は熱拡散することによ
   って形成された光導波路と、イオンが注入も熱拡散もさ
   れていない領域とを有し、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
   的作用によって変化せしめ前記導波光を変調又は偏向さ
   せる光機能部とが設けられて成り、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く形成されており
   、また前記光機能部において外的作用を生じさせる電極
   が前記イオンが注入も熱拡散もされていない領域に形成
   された薄膜型光学素子。
2. （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、前記基板端部近傍以外の部分の一部にマス
   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、前記マスクで覆われていた部分に電極を設け、
   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。