JPS6250708A - 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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- JPS6250708A JPS6250708A JP19045385A JP19045385A JPS6250708A JP S6250708 A JPS6250708 A JP S6250708A JP 19045385 A JP19045385 A JP 19045385A JP 19045385 A JP19045385 A JP 19045385A JP S6250708 A JPS6250708 A JP S6250708A
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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。
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Ｌ ｉ Ｔ ａ Ｏ
３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。
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 ｉ Ｔ ａ Ｏ
３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。
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ＴＪＩＮＯ３と記す）
、硝酸銀（以下ＡｇＮＯ３と記す）、硝酸カリウム（以
下ＫＮＯ３と記す）等の溶融塩中又は、安息香酸（Ｃｅ
ＨｓＣＯＯＨ）等の弱酸中で、Ｌ ｉ Ｎ ｂ０３又は
、ＬｉＴａ０３（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１０倍程度向上する良い特性をもつ反面、上記
イオン交換処理によってＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３結
晶固有の圧電性や電気光学特性が低下し、例えば光偏向
器に用いる場合、導波光の回折効率が下がるという問題
点を有していた。
、硝酸銀（以下ＡｇＮＯ３と記す）、硝酸カリウム（以
下ＫＮＯ３と記す）等の溶融塩中又は、安息香酸（Ｃｅ
ＨｓＣＯＯＨ）等の弱酸中で、Ｌ ｉ Ｎ ｂ０３又は
、ＬｉＴａ０３（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１０倍程度向上する良い特性をもつ反面、上記
イオン交換処理によってＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３結
晶固有の圧電性や電気光学特性が低下し、例えば光偏向
器に用いる場合、導波光の回折効率が下がるという問題
点を有していた。
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
とが知られティる。（（，５，Ｔｓａｉ、ＩＥＥＥＴＲ
ＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ 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
とが知られティる。（（，５，Ｔｓａｉ、ＩＥＥＥＴＲ
ＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ 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４ｊ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４ｊに合わせて、基板の厚さ方向に広がって
いる必要がある。
この様に、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ため、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
足する事は難かしかった。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散濃度を異ならし
める方法が提案されている。
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ため、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
足する事は難かしかった。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および著者７ｔｈＴｏｐｔｉｃａｌ
Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ａｎｄ Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ ０ｐｔｔｃｓ
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、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および著者７ｔｈＴｏｐｔｉｃａｌ
Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ａｎｄ Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａｖｅ ０ｐｔｔｃｓ
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、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である。
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である。
本発明の上記目的は、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及びその作成方法によって達成
される。
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及びその作成方法によって達成
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。１はＸ板
もしくはｙ板ＬｉＮｂＯ３結晶基板、２は、Ｔｉ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゜２０はくし型電極、
２１．２２はプロトンが注入されていない領域のＴｆ拡
散層である。
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ｙ板ＬｉＮｂＯ３結晶基板、２は、Ｔｉ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゜２０はくし型電極、
２１．２２はプロトンが注入されていない領域のＴｆ拡
散層である。
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、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＠（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。ここでくし型電極２０はくし
型電極７から発生した弾性表面波の受信用として使用さ
れる。
、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
弾性表面波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＠（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。ここでくし型電極２０はくし
型電極７から発生した弾性表面波の受信用として使用さ
れる。
また１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、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、かつ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
められて高い回折効率が得られた。
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、かつ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
められて高い回折効率が得られた。
更に、前記くし型電極７および２０は、夫々プロトンが
注入されていない領域のＴｉ拡散層２１．２２上に形成
されている為、従来のようなプロトン注入による圧電性
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。
注入されていない領域のＴｉ拡散層２１．２２上に形成
されている為、従来のようなプロトン注入による圧電性
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。
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Ｌ ｉ Ｎ ｂ０３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Ｔｉｐ４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Ｌ ｉ Ｎ ｂ０３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Ｔｉｐ４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Ｗ作用する光機能部及び電極形成部にＣｒ薄膜１
２を蒸着し、プロトン交換処理時のマスクとした０次に
、安息香酸に安、６、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１１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、たとえばパルミチン酸（ＣＨ
３（ＣＨ２）１４ ＣＯＯＨ）とパルミチン酸リチウム
（ＣＨ３（ＣＨ２） １４ ＣＯＯＬ ｉ ）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
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、マスクを除去した。
とが相Ｗ作用する光機能部及び電極形成部にＣｒ薄膜１
２を蒸着し、プロトン交換処理時のマスクとした０次に
、安息香酸に安、６、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１１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、たとえばパルミチン酸（ＣＨ
３（ＣＨ２）１４ ＣＯＯＨ）とパルミチン酸リチウム
（ＣＨ３（ＣＨ２） １４ ＣＯＯＬ ｉ ）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
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、マスクを除去した。
次に、第２図（ｄ）に示す如く、電極形成部のみにＣｒ
薄膜２５を蒸着し、この基板を、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、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
ツチングにより薄膜２５を除去した。
薄膜２５を蒸着し、この基板を、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、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
ツチングにより薄膜２５を除去した。
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１．０文／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２図（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、基板端面の方へ向かう
につれ厚くなった光導波路１５が形成された。上記光機
能部と光機能部でない部分との境界１８及び１９におけ
るプロトン分布はアニール処理を行なっているためなめ
らかに変化しており、この部分の伝搬ロスは小さいこと
が導波実験で確認された。
にいれ、加熱した水を通して酸素を流量１．０文／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２図（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、基板端面の方へ向かう
につれ厚くなった光導波路１５が形成された。上記光機
能部と光機能部でない部分との境界１８及び１９におけ
るプロトン分布はアニール処理を行なっているためなめ
らかに変化しており、この部分の伝搬ロスは小さいこと
が導波実験で確認された。
一方、電極が形成されるべき領域では、２回目のプロト
ン交換処理時にもマスクで覆われていたため、第２図（
ｆ）のようにプロトンが注入されていないＴｉ拡散層２
３となっといる。
ン交換処理時にもマスクで覆われていたため、第２図（
ｆ）のようにプロトンが注入されていないＴｉ拡散層２
３となっといる。
また、アニール処理条件は、前記条件以外のものでも良
いが、光機能部でのＯＨ基の吸収ピークの波数が３４８
０ｃｍ−１から３５０３ｃｍ（の範囲に存在する様に選
定することが望ましい。
いが、光機能部でのＯＨ基の吸収ピークの波数が３４８
０ｃｍ−１から３５０３ｃｍ（の範囲に存在する様に選
定することが望ましい。
次に１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（ｇ）に示される如きＣｒＲ膜４
２を、上記光導波路１５上に蒸着した。このＣｒ薄膜４
２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息香酸に
安息香酸リチウムをモル比で５％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（ｈ）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４Ｉ！１＠部の基板表面
近傍にプロトン高密度層４３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（ｇ）に示される如きＣｒＲ膜４
２を、上記光導波路１５上に蒸着した。このＣｒ薄膜４
２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息香酸に
安息香酸リチウムをモル比で５％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（ｈ）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４Ｉ！１＠部の基板表面
近傍にプロトン高密度層４３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
ルで超音波洗浄を行ない、窒素ガスを吹きつけて乾燥さ
せた。
最怪に、エツチングにより、マスク材４２を除去し、通
常のフォトリングリフイーの手法を用いて、第２図の（
ｉ）に示される如く、くし型電極１６を形成した。
常のフォトリングリフイーの手法を用いて、第２図の（
ｉ）に示される如く、くし型電極１６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。第３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。第３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。
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（Ｅ
Ｏ）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、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２．２１Ｌｍ、交さ幅３．８ｍ
ｍ、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、
高回折率が得られることがわかった。
Ｏ）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、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２．２１Ｌｍ、交さ幅３．８ｍ
ｍ、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、
高回折率が得られることがわかった。
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、か
つくし型電極が形成される表面にプロトンを注入しない
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がある。
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、か
つくし型電極が形成される表面にプロトンを注入しない
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がある。
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 ｉＮ ｂ Ｏ３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 、１７−−−−＜ Ｌ型電極、 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 ｉＮ ｂ Ｏ３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 、１７−−−−＜ Ｌ型電極、 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）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 |
|---|---|---|---|
| JP19045385A JPS6250708A (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 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP19045385A JPS6250708A (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 |
|---|---|
| JPS6250708A true JPS6250708A (ja) | 1987-03-05 |
Family
ID=16258376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19045385A Pending JPS6250708A (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) | JPS6250708A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0394904U (ja) * | 1990-01-08 | 1991-09-27 |
-
1985
- 1985-08-29 JP JP19045385A patent/JPS6250708A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0394904U (ja) * | 1990-01-08 | 1991-09-27 |
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