JPS6250707A - 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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- JPS6250707A JPS6250707A JP19045285A JP19045285A JPS6250707A JP S6250707 A JPS6250707 A JP S6250707A JP 19045285 A JP19045285 A JP 19045285A JP 19045285 A JP19045285 A JP 19045285A JP S6250707 A JPS6250707 A JP S6250707A
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- optical waveguide
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- 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】
〔発明の分野〕
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
スィッチ等に応用する研究が盛んに行なわれている。こ
の様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、音響光学効果および電気光
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。
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
の様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、音響光学効果および電気光
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Ｐｉ １１ｇ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。
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。
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ＴＪＩ Ｎｏ ３と記
す）、硝酸銀（以下ＡｇＮＯ３と記す）、硝酸カリウム
（以ＦＫＮＯ３と記す）等の溶融塩中又は、安息香酸（
Ｃ６Ｈ５ＣＯＯＨ）等の弱酸中で、ＬｉＮｂＯ３又は、
Ｌ ｉ Ｔ ａ Ｏ３（７）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（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
散のものより数ｌＯ倍程度向上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ＦＫＮＯ３と記す）等の溶融塩中又は、安息香酸（
Ｃ６Ｈ５ＣＯＯＨ）等の弱酸中で、ＬｉＮｂＯ３又は、
Ｌ ｉ Ｔ ａ Ｏ３（７）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（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
散のものより数ｌＯ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おいて重要になる。光ｇ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、Ｔｓａｉ 、ＩＥＥＥＴ
ＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ
ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ、ＶＯＬ。
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ｇ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、Ｔｓａｉ 、ＩＥＥＥＴ
ＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ
ＡＮＤ 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。
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＃ｉ、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かしかった。又、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散濃度を異な
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＃ｉ、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かしかった。又、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
Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ａｎｄ Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ ０ｐｔｉｃｓ
ＴｕＡ５−１）Ｌ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、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及び同著者７ｔｈＴｏｐｔｉｃａｌ
Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ａｎｄ Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ ０ｐｔｉｃｓ
ＴｕＡ５−１）Ｌ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、上記問題を解
決する有効な手段が知られていなかった。
〔発明の４１！要〕
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が晶くかつ効率良く光
の変調又は偏向を行なう薄ｌ漠型光学素子およびその作
製方法を提供することである。
も導波光の入出力の際の結合効率が晶くかつ効率良く光
の変調又は偏向を行なう薄ｌ漠型光学素子およびその作
製方法を提供することである。
本発明の」二足目的は、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書子において
、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
記光結合部を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、かつ、イオン密度が低くすることによっ
て達成される。
拡散せしめ光導波路を形成した薄膜型光学書子において
、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
記光結合部を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、かつ、イオン密度が低くすることによっ
て達成される。
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結晶基板、２は、Ｔｉ熱拡散
及びプロトン交換によって形成された光導波路、４１は
、プロトンの注入深さが浅くかつプロトン密度が高い光
導波路の光機能部、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
。
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結晶基板、２は、Ｔｉ熱拡散
及びプロトン交換によって形成された光導波路、４１は
、プロトンの注入深さが浅くかつプロトン密度が高い光
導波路の光機能部、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
。
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、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
りｉ性表面波１０により回折され、回折光は、光導波路
端面４から出射、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
りｉ性表面波１０により回折され、回折光は、光導波路
端面４から出射、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％
と高い結合効率が得られた。
また、図のように、光導波路は、光導波路端面３，４近
傍の光結合部から１弾性表面波１０と導波光９とが相互
作用する光機能部４１に進むにつれ、注入されているプ
ロトンの深さが浅く、かるプロトン密度が高くなってい
るため、光機能部では、導波光が基板表面近くに閉じ込
められて高い解析効率が得られた。
傍の光結合部から１弾性表面波１０と導波光９とが相互
作用する光機能部４１に進むにつれ、注入されているプ
ロトンの深さが浅く、かるプロトン密度が高くなってい
るため、光機能部では、導波光が基板表面近くに閉じ込
められて高い解析効率が得られた。
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。
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ＬｉＮｂＯ３結晶基板ｌ結晶基板口くは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、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
、Ｃｏ。
のＬｉＮｂＯ３結晶基板ｌ結晶基板口くは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、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
、Ｃｏ。
Ｎｂ、Ｇｅ等を用いても良い。
次に、第２図の（ｃ）に示す如く、弾性表面波と導波光
とが相互作用する光機能部にＣｒ薄膜１２を蒸着し、プ
ロトン交換処理時のマスクとした０次に、安、ω、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。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ＬｉＮｂＯ３結晶
基板を入れ、これらを熱炉に入れて２５０°Ｃ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２図
（Ｃ）に示される如く、Ｔｉ拡散層ｌｌ中のマスクを施
されていない部分にプロトン交換層１３が形成された。
とが相互作用する光機能部にＣｒ薄膜１２を蒸着し、プ
ロトン交換処理時のマスクとした０次に、安、ω、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。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ＬｉＮｂＯ３結晶
基板を入れ、これらを熱炉に入れて２５０°Ｃ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２図
（Ｃ）に示される如く、Ｔｉ拡散層ｌｌ中のマスクを施
されていない部分にプロトン交換層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難度が
１０−６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ＪＬ／ ミチン酸（ＣＨ３（Ｃ
Ｈ２）１４ＣＯＯＨ）とパルミチン酸リチウム（ＣＨ３
（ＣＨ２）１４ＣＯＯＬｉ）との混合物や、ステアリン
酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＨ）とステアリン酸リ
チウム［ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＬ ＋）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、マ
スクを除去した。
リチウムの混合液以外に、カルボン酸において解難度が
１０−６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ＪＬ／ ミチン酸（ＣＨ３（Ｃ
Ｈ２）１４ＣＯＯＨ）とパルミチン酸リチウム（ＣＨ３
（ＣＨ２）１４ＣＯＯＬｉ）との混合物や、ステアリン
酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＨ）とステアリン酸リ
チウム［ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＬ ＋）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、マ
スクを除去した。
さらに、上記プロトン交換後の基板を、安息香酸に安、
ワ、香酸リチウムをモル比で１％添加した材料中で、２
５０℃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節を行ない、窒
素ガスを吹きつけて乾燥させた。
ワ、香酸リチウムをモル比で１％添加した材料中で、２
５０℃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節を行ない、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． ｏ立１／
分で流入しながら、この水蒸気を含んだ７８つだ酸素雰
囲気中で３５０″Ｃで４時間アニール処理を行なった。
にいれ、加熱した水を通して酸素を流量１． ｏ立１／
分で流入しながら、この水蒸気を含んだ７８つだ酸素雰
囲気中で３５０″Ｃで４時間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、光機能部の
みプロトンが注入された部分の深さが浅く、基板端面方
へ向かうにつれ厚くなった光導波路１５が形成された。
みプロトンが注入された部分の深さが浅く、基板端面方
へ向かうにつれ厚くなった光導波路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
のみ開口した第２図の（ｆ）に示される如きＣｒ薄膜１
６を、上記光導波路１５上に蒸着した。このＣ”ｆｉａ
ｌ！！：ｌ！１６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基
板を安７ロ、香酎に安１ロ、香酸リチウムをモル比で５
％添加した材料中で、２５０°Ｃ１時間のプロトン交換
処理を行なった。その結果、第２図の（ｇ）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密度層１７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バ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浄を行ない、窒素ガス
を吹きつけて乾燥させた。
のみ開口した第２図の（ｆ）に示される如きＣｒ薄膜１
６を、上記光導波路１５上に蒸着した。このＣ”ｆｉａ
ｌ！！：ｌ！１６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基
板を安７ロ、香酎に安１ロ、香酸リチウムをモル比で５
％添加した材料中で、２５０°Ｃ１時間のプロトン交換
処理を行なった。その結果、第２図の（ｇ）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密度層１７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バ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浄を行ない、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Ｏ）１基の吸収ピークの波数が３４８
０ｃｍ−１から３５０３ｃｍ−’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Ｏ）１基の吸収ピークの波数が３４８
０ｃｍ−１から３５０３ｃｍ−’の範囲に存在するよう
に選定されることが望ましい。
最後に、エツチングにより、マスク材１６を除去し、通
常のフォトリソグリフイーの手法を用いて、第２図の（
ｈ）に示される如く、くし型電極１８を形成した。
常のフォトリソグリフイーの手法を用いて、第２図の（
ｈ）に示される如く、くし型電極１８を形成した。
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。
第３図は第１図示の素子を電気光学（Ｅ Ｏ）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。：５３図において、第１図と共通の部分には同一の
符号を附し、詳細な説明は省略する。
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。：５３図において、第１図と共通の部分には同一の
符号を附し、詳細な説明は省略する。
レーザー光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２
０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。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
．２ ｇ ｍ、交さ幅３．８ ｍ ｍ、対数３５０対で
あった。また、上記くし型電極に電圧５■を印加したと
ころ、９０％の回折効率が得られ、高回折率が得られる
ことがわかった。
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、電気光学（ＥＯ）効果用のくし型電極２
０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。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
．２ ｇ ｍ、交さ幅３．８ ｍ ｍ、対数３５０対で
あった。また、上記くし型電極に電圧５■を印加したと
ころ、９０％の回折効率が得られ、高回折率が得られる
ことがわかった。
例えば１ｉ？１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（ＬｉＴａ０
３）結晶基板を用いても、全く同様の作製方法で、本発
明の１１１９型光学素子を形成することが出来る。
結晶基板を用いたが、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０
３）結晶基板を用いても、全く同様の作製方法で、本発
明の１１１９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（Ｍａｇｎｅｔ。
電気光学効果に限らず、磁気光学（ＭＯ）効果の静磁気
表面波（Ｍａｇｎｅｔ。
５ｔａｔｉｃ ５ｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅｓ）によ
る回折を利用したり、熱光学（Ｔ Ｏ）効果を利用して
もかまわない。
る回折を利用したり、熱光学（Ｔ Ｏ）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光変調器等、種々の装置
に適用できる。
に適用できる。
以上説明したように、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度及び深さを光機能
部の方が光結合部よりも高くかつ浅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。
波路の基板表面近傍のプロトンの密度及び深さを光機能
部の方が光結合部よりも高くかつ浅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。
第１図は本発明に基づく薄膜型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。 １−−−−−−−−−−Ｌ ｉ Ｎ ｂ ０３結晶基板
。 ２−−−−−−−−−一光導波路。 ３ 、４−−−−−一研磨された光導波路端面、５ 、
６−−−−−−シリンドリカルレンズ、７ 、２０−−
−−＜ Ｌ型組極、 ８−−−−−−−−−−レーザー光、 １０−−−−−−−一弾性表面波、 ４１−−−−−−−一光種能部。
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。 １−−−−−−−−−−Ｌ ｉ Ｎ ｂ ０３結晶基板
。 ２−−−−−−−−−一光導波路。 ３ 、４−−−−−一研磨された光導波路端面、５ 、
６−−−−−−シリンドリカルレンズ、７ 、２０−−
−−＜ Ｌ型組極、 ８−−−−−−−−−−レーザー光、 １０−−−−−−−一弾性表面波、 ４１−−−−−−−一光種能部。
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、か
つ、イオン密度が低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、前記光導波路の端部を除いた一部分の
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 |
|---|---|---|---|
| JP19045285A JPS6250707A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | 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 |
| GB08522689A GB2165956B (en) | 1984-09-14 | 1985-09-13 | Thin film optical element and method for producing the same |
| DE3532811A DE3532811C2 (de) | 1984-09-14 | 1985-09-13 | Optisches Dünnschichtelement |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP19045285A JPS6250707A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6250707A true JPS6250707A (ja) | 1987-03-05 |
Family
ID=16258361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19045285A Pending JPS6250707A (ja) | 1984-09-14 | 1985-08-29 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6250707A (ja) |
-
1985
- 1985-08-29 JP JP19045285A patent/JPS6250707A/ja active Pending
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