JPS6250706A - 薄膜型光学素子の作製方法 - Google Patents
薄膜型光学素子の作製方法Info
- Publication number
- JPS6250706A JPS6250706A JP19045185A JP19045185A JPS6250706A JP S6250706 A JPS6250706 A JP S6250706A JP 19045185 A JP19045185 A JP 19045185A JP 19045185 A JP19045185 A JP 19045185A JP S6250706 A JPS6250706 A JP S6250706A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- substrate
- waveguide
- layer
- light
- 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
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light 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
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
- G02B6/1347—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using ion implantation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
- G02F1/125—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/20—LiNbO3, LiTaO3
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- 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】
〔技術分野〕
本発明は、薄膜型光学素子の作製方法に関するものであ
る。
る。
従来、薄膜型即ち、先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、先導波路の屈折率を音響光
学（Ａ Ｏ）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、この先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Ｌ ｉＴ ａ ０３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
路を作成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先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、先導波路の屈折率を音響光
学（Ａ Ｏ）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、この先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Ｌ ｉＴ ａ ０３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
路を作成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先導波路層を形成する方法がある。
しかし、この方法により作成された１１１ｉ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貞がある。ここで光学
損傷とは、「先導波路に入力する光強度を増大していっ
たときに、該先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。
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貞がある。ここで光学
損傷とは、「先導波路に入力する光強度を増大していっ
たときに、該先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、光学損傷を改みする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。
て、イオン交換法が知られている。
この方法は、硝醜タリウム（以下Ｔ Ｉ Ｎ Ｏ３と記
す）、硝酸銀（以下ＡｇＮＯ３と記す）、硝酸カリウム
（以下ＫＮＯ３と記す）ｋｇの溶融塩中又は、安息香酸
（Ｃｓ Ｈｓ Ｃ００Ｈ）（７）弱酸中で、Ｌ ｉ Ｎ
ｂ Ｏ３又はＬ ｉ Ｔ ａ Ｏ３０’）結晶基板内
のリチウムイオン（Ｌｉｏ）が弱酸中のプロトン（Ｈｏ
）等のイオン種と交換され、大きな屈折率差（Δｈ〜０
．１２）をもつ先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成された薄膜先導波路の光学損
傷のしきい値は、Ｔｉ拡散のものより数１０倍程度向ト
する良い特性をもっている。
す）、硝酸銀（以下ＡｇＮＯ３と記す）、硝酸カリウム
（以下ＫＮＯ３と記す）ｋｇの溶融塩中又は、安息香酸
（Ｃｓ Ｈｓ Ｃ００Ｈ）（７）弱酸中で、Ｌ ｉ Ｎ
ｂ Ｏ３又はＬ ｉ Ｔ ａ Ｏ３０’）結晶基板内
のリチウムイオン（Ｌｉｏ）が弱酸中のプロトン（Ｈｏ
）等のイオン種と交換され、大きな屈折率差（Δｈ〜０
．１２）をもつ先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成された薄膜先導波路の光学損
傷のしきい値は、Ｔｉ拡散のものより数１０倍程度向ト
する良い特性をもっている。
ところで、光偏向憲、光変調塁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
（（をＬげることが素子形成に於て玉要になる。光ｎ
Ｗ効果を利用する代表例としては、先導波路上にホトリ
ソグラフィーで作成したくし型電極に高周波電界を印加
し、先導波路りに弾性表面波を励起させる方法がある。
効果を利用して実現しようとする場合、前記各効果の効
（（をＬげることが素子形成に於て玉要になる。光ｎ
Ｗ効果を利用する代表例としては、先導波路上にホトリ
ソグラフィーで作成したくし型電極に高周波電界を印加
し、先導波路りに弾性表面波を励起させる方法がある。
この場合、先導波路上励起された弾性表面波と先導波路
中に伝播する導波光との相互作用は、導波光のエネルギ
ー分４１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
ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＩＲＧＵＩＴＳ
ＡＮＤ ５ＹＳＴＥ）ＬＳ、ＶＯＬ、ＣＡＳ−２８，１
２，１９７９） 一方、前述のような先導波路に導波光を大出力する場合
、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
ネルギー分布に合わせて、基板の厚さ方向に広がってい
る必要がある。
中に伝播する導波光との相互作用は、導波光のエネルギ
ー分４１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
ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＩＲＧＵＩＴＳ
ＡＮＤ ５ＹＳＴＥ）ＬＳ、ＶＯＬ、ＣＡＳ−２８，１
２，１９７９） 一方、前述のような先導波路に導波光を大出力する場合
、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
ネルギー分布に合わせて、基板の厚さ方向に広がってい
る必要がある。
一方、前述のような先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先導波路端面を
介して行なっている。この場合には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
エネルギー分布に合わせて、基板の厚さ方向に広がって
いる必要がある。
、半導体レーザ或いは光ファイバ等から先導波路端面を
介して行なっている。この場合には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
エネルギー分布に合わせて、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、偏向せしめる光種ず上部とでは求められる導
波光のエネルギー分４ｊ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、高結合効率とを同時
に満足することは難しかった。また、この問題の解決法
として、先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ＲｔＥ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１１義徳′８４春期応物講演会予稿３１ａ−に−
７及び同署、Ｉ） ７ ｔｈ Ｔｏｐｔｉｃａｌ Ｍ
ｅｅｔｉｎｇ ＯＮＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｎｄ Ｇ
ｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ ０ｐｔｉｃｓ ＴｕＡ５−１）
しかしながら、前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、と記問題を解決する有効な手段
が知られていなかった。
光を変調、偏向せしめる光種ず上部とでは求められる導
波光のエネルギー分４ｊ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、高結合効率とを同時
に満足することは難しかった。また、この問題の解決法
として、先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ＲｔＥ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１１義徳′８４春期応物講演会予稿３１ａ−に−
７及び同署、Ｉ） ７ ｔｈ Ｔｏｐｔｉｃａｌ Ｍ
ｅｅｔｉｎｇ ＯＮＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｎｄ Ｇ
ｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ ０ｐｔｉｃｓ ＴｕＡ５−１）
しかしながら、前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、と記問題を解決する有効な手段
が知られていなかった。
未発１１の「１的は、光学損傷のしきい値が七部高く、
しかも、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。
しかも、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。
本発明の上記目的は、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、前記基板の端部近傍以外の部分に電界を印加
しながら前記注入されたプロトンを熱拡散せしめ先導波
路を形成する過程と、前記プロトンが熱拡散された基板
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、該先導波路の４波光を
変調又は偏向させる光種濠部を形成する過程とから薄膜
型光学素子を作製することによって達成される。
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、前記基板の端部近傍以外の部分に電界を印加
しながら前記注入されたプロトンを熱拡散せしめ先導波
路を形成する過程と、前記プロトンが熱拡散された基板
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、該先導波路の４波光を
変調又は偏向させる光種濠部を形成する過程とから薄膜
型光学素子を作製することによって達成される。
第１図は、本発明の方法によって作成される音響光学効
果を利用した薄膜型光学素子例を示す斜視図である。ｌ
はＸ板もしくはｙ板ＬｉＮｂＯ３結晶基板、２はプロト
ン交換によって形成された先導波路、３．４は研磨され
た光導波路端面。
果を利用した薄膜型光学素子例を示す斜視図である。ｌ
はＸ板もしくはｙ板ＬｉＮｂＯ３結晶基板、２はプロト
ン交換によって形成された先導波路、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。
。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８３２８Ａ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、シリンドリカルレン
ズ５により先導波路の厚さ方向に集光し、光導波路内に
結合される。〈シ型電極７にＲＦパワーを加える事によ
り発生した弾性表面波１０により回折され、回折光は、
先導波路端面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。この時の先導波路端面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、ざらに光導波路端面近傍では、゛光導波
路２が低屈折率層２０にうめこまれたような形状となっ
ているため、入出力光と導波光の電界強度分４１が非常
に近いものとなり、８５％と高い結合効率が得られた。
、研磨された光導波路端面３上に、シリンドリカルレン
ズ５により先導波路の厚さ方向に集光し、光導波路内に
結合される。〈シ型電極７にＲＦパワーを加える事によ
り発生した弾性表面波１０により回折され、回折光は、
先導波路端面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。この時の先導波路端面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、ざらに光導波路端面近傍では、゛光導波
路２が低屈折率層２０にうめこまれたような形状となっ
ているため、入出力光と導波光の電界強度分４１が非常
に近いものとなり、８５％と高い結合効率が得られた。
光導波路端面から結合された導波光は、弾性表面と相互
作用をする光ａ能部に進むにつれ、基板表面側に引き上
げられ、弾性表面波による導波光の回折効率も高い値が
得られた。
作用をする光ａ能部に進むにつれ、基板表面側に引き上
げられ、弾性表面波による導波光の回折効率も高い値が
得られた。
第２図は、ｉｉ図の如き薄膜型光学素子を作成する本発
明の実施例の過程を説明する略断面図である。
明の実施例の過程を説明する略断面図である。
先ず、第２図（ａ）に示される如く、ｙ板もしくはＸ板
のＬｉＮｂＯ３結晶基板ｌ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磨した後、アセトン次
いで純水による通常の超音波洗浄を行ない、窒素ガスを
吹きつけて乾燥させた０次に、上記ｙ面もしくはＸ面に
電子ビーム蒸着により２００Ａの厚さにＴｉＱ膜を上着
し、酸素雰囲気中で９６５℃、２．５時間熱拡散させ。
のＬｉＮｂＯ３結晶基板ｌ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磨した後、アセトン次
いで純水による通常の超音波洗浄を行ない、窒素ガスを
吹きつけて乾燥させた０次に、上記ｙ面もしくはＸ面に
電子ビーム蒸着により２００Ａの厚さにＴｉＱ膜を上着
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。８拡散される金属としては、■。
した。８拡散される金属としては、■。
Ｎｉ 、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｇｅ等を用いても良
い。
い。
次に、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の中に第２図（ｂ）のＴｉ拡散層を
有するＬｉＮｂＯ３結晶基板を入れ、これらを熱炉に入
れて２５０℃の温度で１時間保持してイオン交換処理を
行なった結果、第２図（ｅ）に示される如く、Ｔｉ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、例えばパルミチン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）口Ｃ００Ｈ
）とパルミチン酸リチウム（ＣＨ３（ＣＨ２）Ｌ４ＣＯ
ＯＬ ｉ ）との混合物やステアリン酸（ＣＨ３（ＣＨ
２）１６ＣＯＯＨ）とステアリン酸リチウム（ＣＨ：１
（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成した。
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の中に第２図（ｂ）のＴｉ拡散層を
有するＬｉＮｂＯ３結晶基板を入れ、これらを熱炉に入
れて２５０℃の温度で１時間保持してイオン交換処理を
行なった結果、第２図（ｅ）に示される如く、Ｔｉ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、例えばパルミチン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）口Ｃ００Ｈ
）とパルミチン酸リチウム（ＣＨ３（ＣＨ２）Ｌ４ＣＯ
ＯＬ ｉ ）との混合物やステアリン酸（ＣＨ３（ＣＨ
２）１６ＣＯＯＨ）とステアリン酸リチウム（ＣＨ：１
（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成した。
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。
て乾燥させた。
次に、第２図の（ｄ）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のみＡｕ薄膜を蒸着し、
一方、基板の裏面にもＡｕ薄膜を蒸着した。上記Ａｕｌ
ＳＩＩＩＱ間にプロトンの基板内方向への熱拡散を抑制
するような極性電圧１２を印加しつつ、熱炉へいれて加
熱した水を通して酸素を流量０．５ｆＬ１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
”Ｃでアニール処理を行なった。
導波光とが相互作用をする領域のみＡｕ薄膜を蒸着し、
一方、基板の裏面にもＡｕ薄膜を蒸着した。上記Ａｕｌ
ＳＩＩＩＱ間にプロトンの基板内方向への熱拡散を抑制
するような極性電圧１２を印加しつつ、熱炉へいれて加
熱した水を通して酸素を流量０．５ｆＬ１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
”Ｃでアニール処理を行なった。
その結果、第２図の（ｅ）に示される如く、光結合部で
ある先導波路端面近傍ではプロトンの拡散が進み、一方
、上記領域ではプロトンの拡散が電界により抑制された
ため、前記光結合部に比べ 。
ある先導波路端面近傍ではプロトンの拡散が進み、一方
、上記領域ではプロトンの拡散が電界により抑制された
ため、前記光結合部に比べ 。
て拡散の深さが浅く、基板表面のプロトンの密度が高い
光導波路層３１が形成される。
光導波路層３１が形成される。
次に、第２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１０．６ｇｍ
ｃ７）集光したＣＯ２Ｌ／−ザー１５により先導波路３
１の表面をレーザーアニール処理した。ＬｉＮｂＯ３結
晶は１０．６８Ｌｍの波長の光を吸収するため、上記処
理により基板表面近傍のプロトンが空気側に飛び出し、
表面近傍の屈折率が減少して低屈折率層１６が形成され
る。
波光とが相互作用をする領域を除いて波長１０．６ｇｍ
ｃ７）集光したＣＯ２Ｌ／−ザー１５により先導波路３
１の表面をレーザーアニール処理した。ＬｉＮｂＯ３結
晶は１０．６８Ｌｍの波長の光を吸収するため、上記処
理により基板表面近傍のプロトンが空気側に飛び出し、
表面近傍の屈折率が減少して低屈折率層１６が形成され
る。
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１４を形成
した。
第２図の（ｇ）に示される如く、くし型電極１４を形成
した。
第２図においては、（ｄ）に示す熱アニール処理とレー
ザアニール処理とを分離し、先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ＬｉＮ０：＋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実現することが出来る。この場合
、弾性表面波と導波光との相互作用が生じる光種老部で
のＯＨ基の吸収ピークの波数が３４８０ｃｍ’から３５
０３ｃｍ−”の範囲に存在するようにアニール条件を選
定することが望ましい。
ザアニール処理とを分離し、先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ＬｉＮ０：＋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実現することが出来る。この場合
、弾性表面波と導波光との相互作用が生じる光種老部で
のＯＨ基の吸収ピークの波数が３４８０ｃｍ’から３５
０３ｃｍ−”の範囲に存在するようにアニール条件を選
定することが望ましい。
■−２実施例において、先導波路は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
することによって先導波路を形成しても良い。
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
することによって先導波路を形成しても良い。
第３図は、本発明の方法で作製できる電気光学（Ｅ Ｏ
）効果を利用した光偏向器を示す概略図である。第３図
において、第１図と共通の部分には同一の符号を付し、
詳細な説明は省略する。
）効果を利用した光偏向器を示す概略図である。第３図
において、第１図と共通の部分には同一の符号を付し、
詳細な説明は省略する。
レーザー光８は、研磨された先導波路端面３上に、シリ
ンドリカルレンズ５により先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１
７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、もう一方の先導波路端面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。
ンドリカルレンズ５により先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１
７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、もう一方の先導波路端面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。
ここで作成したくし型電極は、電極巾および電極間の間
隔２．２ｐｍ、交さ幅３．８層層、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、光回折効率が得られるこ
とがわかった。また、光結合部における結合効率も８５
％と良好であった。
隔２．２ｐｍ、交さ幅３．８層層、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、光回折効率が得られるこ
とがわかった。また、光結合部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（ＬｉＮｂＯ３）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。
用いたが、タンタル酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）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、本発明によって前述の光偏向器に限らず光変調器
等、種々の光種老素子を作成することが可能である。
等、種々の光種老素子を作成することが可能である。
〔発Ｉ１１の効果〕
以１−説明したように１本発明を用いれば、入出力光の
結合効率が高く、しかも、高＃Ｉ率で光偏向又は光変調
を行なう薄膜型光字素ｆ−を、簡単に作成することが出
来る。
結合効率が高く、しかも、高＃Ｉ率で光偏向又は光変調
を行なう薄膜型光字素ｆ−を、簡単に作成することが出
来る。
第１図は本発明を用いて作製される薄１模型光学＞打子
の一例を示す斜視図、第２図は本発明の作製方法の過程
を説明する略断面図、第３図は本発明を用いて作製され
るＰｊ膜型光学素子の他の例を示す斜視図である。 １−−− Ｌ ｉ Ｎ ｂ０３結晶ノ＾板、２−ｍ−光
導波路層、 ３．４−−一研磨された先導波路端面、５．６−−−シ
リンドリカルレンズ。 ７．１７−−−＜［、型電極、 ｔｏ−−一弾性表面波、 １５−ｍ−レーザー光、 ２０．２１−−一低ｋＨ折十層。
の一例を示す斜視図、第２図は本発明の作製方法の過程
を説明する略断面図、第３図は本発明を用いて作製され
るＰｊ膜型光学素子の他の例を示す斜視図である。 １−−− Ｌ ｉ Ｎ ｂ０３結晶ノ＾板、２−ｍ−光
導波路層、 ３．４−−一研磨された先導波路端面、５．６−−−シ
リンドリカルレンズ。 ７．１７−−−＜［、型電極、 ｔｏ−−一弾性表面波、 １５−ｍ−レーザー光、 ２０．２１−−一低ｋＨ折十層。
Claims (1)
- （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する過程と、前記基
板の端部近傍以外の部分に電界を印加しながら前記注入
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、前記プロトンが熱拡散された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 |
|---|---|---|---|
| JP19045185A JPS6250706A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | 薄膜型光学素子の作製方法 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP19045185A JPS6250706A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | 薄膜型光学素子の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6250706A true JPS6250706A (ja) | 1987-03-05 |
Family
ID=16258347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19045185A Pending JPS6250706A (ja) | 1984-09-14 | 1985-08-29 | 薄膜型光学素子の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6250706A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6419330A (en) * | 1987-07-15 | 1989-01-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of optical element |
-
1985
- 1985-08-29 JP JP19045185A patent/JPS6250706A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6419330A (en) * | 1987-07-15 | 1989-01-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of optical element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4778236A (en) | Thin film optical element | |
| US4705346A (en) | Thin film type optical device | |
| US4799750A (en) | Optical function element and a method for manufacturing the same | |
| US5380410A (en) | Process for fabricating an optical device for generating a second harmonic optical beam | |
| JPS60119522A (ja) | 導波路型光変調または偏向器 | |
| JP3907762B2 (ja) | 光波長変換素子、短波長光発生装置および光ピックアップ | |
| JPH1172809A (ja) | 光波長変換素子とその製造方法、この素子を用いた光発生装置および光ピックアップ、回折素子、ならびに分極反転部の製造方法 | |
| US4886587A (en) | Method of producing thin film optical element by ion injection under electric field | |
| JPS6250706A (ja) | 薄膜型光学素子の作製方法 | |
| JPS6170541A (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 | |
| JPS6250708A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPH0827471B2 (ja) | 薄膜型光学素子の作製方法 | |
| JPS6250704A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPS6250705A (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 | |
| 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) | ||
| JPS6170538A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPS6250707A (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 | |
| JPS60156038A (ja) | 光機能素子およびその作製方法 | |
| JPS6170536A (ja) | 薄膜型光学素子およびその作製方法 | |
| JPS60133405A (ja) | パタ−ン形成法 |