JPS63262504A - 集積光学で使用される変位変換器 - 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】 本発明は、物体の変位（移動）を測定し且つその物体の
変位方向も検出する変位変換器に係わる。

この変換器は光集積構造体で使用される。

本発明は、動体の移動距離と移動方向とを検出する必要
がある総ての分野、特に宇宙、航空、船舶及びロボッ１
への分野で、又は多数の異なる物体の組立てライン（自
動車、家庭用電気製品、食料品の包装等）で使用でき、
一般的に言えば空間度量斯学で使用し得る。

過去数年にわたって研究されてきた情報の遠隔伝送法及
び／又は処理法では、プレーナ構造光ガイド内での光波
の伝送が使用されている。これらの光ガイドは２つの媒
体の間に配置された光導波層からなり、これらの媒体は
この光導波層より小さい屈折率を有する。通常は、空気
がこれら２つの媒体の１つを構成する。

各光ガイドには夫々１つの実効屈折率ｎｅ−ｃ／ｖが対
応する。式中、■は光導波層中の光の位相速度を表し、
Ｃは真空中の光の速度を表す。この実効屈折率の値は当
該光ガイドを構成する種々の層の種々の屈折率とこれら
層の厚みとに依存する。従って、集積光学では、存在す
る種々の層の屈折率を変えるか又はこれら層の厚みを変
えることによっ　。

て光波速度を変えることができる。

従来の光学で知られているこれらの現象を置き換えるこ
とによって、光を伝搬するための従来の構造体と等価の
構造体を集積素子の形で製造する試みがなされてきた。

これらの集積構造体は、全体の大きさが小さいため現在
未使用の場所又は領域に使用できるという利点を有する
。

本発明の変位変換器は、基準ビームと測定ビームとの間
の干渉系の解析に基づくマイケルソンタイプの干渉計で
ある。前記測定ビームは、被検動体と一体的な鏡で反射
するビームである。動体の変位は通常、干渉縞の計数に
よって測定される。

物体の移動距離は、波長が一定であれば、干渉系の縞の
数に正比例するからである。

従来の光学で使用されている公知のマイケルソン干渉計
は単一の基準ビームと単一の測定ビームとを使用する。

このようなＩ造は多くの場合、動体の移動距離を測定し
且つその移動方向を検出するのに十分適しそいる。しか
しながら本発明者等は、操作条件によっては、この構造
を用いると動体の移動方向に関して誤りが生じ得ること
を発見した。これは特に、動体が停止して最初の移動方
向と逆の方向に動き始め、且つこの方向転換が最大数又
は最小数の干渉縞における検出時に生じた場合に顕著で
ある。

そこで本発明は、干渉系の解析条件に拘わりなく、動体
の移動距離を測定し且つその移動方向を正確に検出でき
る変位変換器を提供する。本発明の変位変換器はまた、
集積形態に製造される。

本発明はより特定的には、動体の移動距離を測定し且つ
その移動方向を検出するのに使用される集積光学のマイ
ケルソン干渉計タイプの変換器であって、 −単色主ビームを発光する光源と、 −前記主ビームを平行化する手段と、 〜　平行化した主ビームを分割して測定ビームと基準ビ
ームとを形成する第１分割手段と、−動体と一体的であ
り、−前記測定ビームを前記第１分割手段方向に反射さ
せる第１の鏡と、−互いにずれた位相をもつ第１及び第
２基準ビームを形成すべく、前記基準ビームの一部分に
わたってπとは異なる一定の位相差を導入する位相偏移
手段と、 −　第１基準ビーム及び第２基準ビームを夫々測定ビー
ムと干渉させ、それによって夫々動体の変位及びその方
向を表す第１及び第２干渉光信号を発生させるべく、前
記第１及び第２基準ビームを前記第１分割手段方向に反
射させる第２の鏡と、−前記第１及び第２干渉信号を分
割する第２分割手段と、 −前記第１及び第２干渉信号を夫々検出する第１及び第
２検出器 とを含む変換器に係わる。

この変換器は単結晶質基板上に部分的に集積され、この
基板上に形成された実効屈折率ｎｅの光ガイドも含み、
この光ガイドを介して種々の光が伝搬する。この場合、
前記平行化手段、第１分割手段及び位相偏移手段は夫々
、前記光ガイドの実効屈折率を適切に局部変化（変更）
させることによって得られる。また、第１鏡及び第２分
割手段は夫々、前記光ガイドをその高さく厚み）全体に
わたって基＝８− 板までエツチング処理することにより得られる側面で構
成される。

少なくとも１つの反射部分を有する動体の場合には、こ
の部分が第１鏡を構成し得る。

本発明では２つの干渉系を使用するため、動体の変位方
向を２つの干渉信号のうち一方の信号の最大値又は最小
値において検出する場合に生じ得る前記方向の曖昧さが
完全に解消される。これら２つの干渉系にはπと異なる
値の位相差があるため、干渉信号の最大値又は最小値の
解析がこれらの干渉系で同時に存在することはあり得な
いがらである。第１及び第２基準ビーム間に導入される
位相差は特にπ／２に等しい。

光ガイドの実効屈折率の局部的変更は、光ガイドの層の
１つにイオンを局部的に注入する、光ガイドの層のうち
１つの層の厚みを変える、光ガイドの表面層を局部的に
エツチングする、及び／又は光ガイドのいずれか１つの
層の性質を局部的に変えるといった方法で実施し得る。

光ガイドの実効屈折率の局部的変化とは、光ガイドの実
効屈折率の局部的増加又は減少であり得る。

本発明の変換器の光ガイドは、有利には、基板方向から
順に第１材料の連続層と、第２材料の連続層と、当該光
ガイドの実効屈折率の局部的変化部分を構成するエツチ
ングパターンをもつ第３材料の層とを含み、第２材料の
屈折率が第１及び第３材料の屈折率より大きい。

本発明の変換器は有利には、集積電子工学て広く使用さ
れているシリコン技術又はＴｌ１Ｖ技術（ＧａＡｓ又は
ＩｎＰ）によって製造し得る。

好ましくは、第１及び第３材料として純粋シリカを使用
し、第２材料としては窒化ケイ素を使用し、基板をケイ
素で形成する。

純粋シリカは優れた光学的特性を有し且つ異方性エツチ
ングに極めて適しているため、この材料を光ガイドの表
面層（第３材料）として使用すると特に有利である。純
粋シリカは約１．４５の屈折率を有する。また、窒化ケ
イ素は屈折率が大きい（約２）ため、第２材料として使
用すると極めて有利である。

但し、光ガイドの種々の層は他の材料、例えば屈折率１
．６５のアルミナ、屈折率１５〜１．８の種々のタイプ
のガラス、リンをドープした屈折率１．４９まてのシリ
カ、又はチタンをドープしたシリカを用いて形成するこ
ともできる。

エツチングによって光ガイドの表面層にパターンを形成
した場合には、該光ガイドの上方材料としての空気の存
在に起因して該光ガイドの屈折率に局部的変化が生じる
。空気は誘電体の中で最も小さい屈折率を有する。

光ガイドの実効屈折率は、光ガイドの表面層をエツチン
グ処理して形成したパターンに第４の材料を充填するこ
とによって局部的に変化させることもできる。この第４
の材料は第３材料及び第２材料より小さい屈折率を有す
る。この第４材料はスパッタリング又は化学的気相成長
によってデポジットし得る。

表面層がシリカからなり且つ光導波層が窒化ケイ素から
なる場合には、第４の材料としてフッ化マグネシウム（
ＭｇＦ２）を使用し得る。この材料の屈折率は１．３８
である（ＳｉＯ２及び５ｉＪ４の屈折率より小さい）。

主ビームを平行化する手段はレンズで構成し得る。この
レンズの形状は、得るべき焦点距離と最小化すべき収差
のタイプとに応じて異なる。このレンズは光ガイドの表
面層のイオン反応エツチングによって得ることができ、
楕円形又は双曲線形の２つのジオプターを有し得る。こ
れは夫々光ガイドの実効屈折率の増加及び減少に対応す
る。このレンズはまた、米国特許ＵＳ−＾第４４４５４
５９号及び欧州特許ＥＰ−八第へ　０５０５４５号に記
載のごとき集積Ｆｒｅｓｎｅｌレンズであってもよい。

＝１２− また、欧州特許ＥＰ−Δ第０１９６９４８号に記載のご
とき放物面鏡形態の平行化手段を形成することもできる
。

第１分割手段は分割鏡又は分割プレートで構成し得る。

分割プレー１〜は、光ガイドの表面層の単なるエツチン
グ処理により形成した溝で構成し得、又は有利な方法と
して回折格子で構成することもできる。

第１鏡及び第２分割手段は、イオン反応エツチングによ
り光ガイドの高さく厚み）全長にわたるエツチングを行
うことによって形成し得る。その反射特性を向上させる
ために、エツチングによって得た対応側面を金属コーテ
ィングで被覆してもよい。

検出器は、当該変換器の出力側で単結晶質基板上に固定
した光倍増管又はホトダイオードで構成し得る。これら
の検出器は、欧州特許ＥＰ−＾第０１９８７３５号に記
載のごとく単結晶質基板上に集積した光検出器の形態に
製造することもできる。

光集積回路ては、光ガイドから出る測定ビームは光ガイ
ドの寸法に起因して、従って導波モードの幅に起因して
著しく回折している。しかるに、こ回折は測定の力学を
制限する。

この回折の影響を軽減するためには、第１分割手段と第
２鏡との間に光学素子を配置して、導波モードの幅を広
げるようにするのが有利である。

この光学素子は、例えば光ガイドの光導波層（第２材料
）の厚みを減らすか、又は光ガイドの光導波層に距離を
おいて対向する円筒状レンズの厚みを減らすことによっ
て形成する。前記円筒形レンズは、例えば光導波層の厚
みより大きい直径をもつ光ファイバからなる。

単色光源と該光源からのビームを平行化する手段との結
合を確実にするためには、単結晶質基板上に形成され且
つ前記光源と平行化手段との間に挿入される入力マイク
ロガイドを使用すると有利である。

以下、添付図面に基づき非限定的具体例を挙げて、本発
明の別の特徴及び利点を詳細に説明する。

ｌ１蝕 第１図に示すように、本発明の変換器はシリコンの単結
晶質半導体基板４上に形成した光ガイド２を含む。前記
基板は、厳密に平行な入力面Ｅ及び出力面Ｓが得られる
ように半導体ブロックを切断することによって得る。

光ガイド２は、基板方向から順に重なり合う３つの層６
．８．１０で構成され、層８は当該光ガイドの光導波層
を構成する。層８は層６及び層１０より大きい屈折率を
有する。特定的には、下方層６が純粋シリカからなり、
光導波層８が窒化ケイ素、上方層１０が純粋シリカから
なる。

光導波層８の厚みは、光ガイドがモノモードであるよう
に約１０〜約２５０ｎｍにする。シリカ層６及び１０の
厚みは窒化物層の厚みに応じて異なるが、層６の場合に
は吸収性基板４から光を隔離するために、また上方層１
０の場合には外側媒体を光から隔離するために１〜５μ
の厚さにする。

シリカ層６は基板の熱酸化、文はプラズマを任１÷４−
υ〆し 意に援　　　通学的気相成長によって形成し得る。

また、熱により形成したシリカ層の上に化学的気相成長
（ＣＶＩ））によってデポジットしなシリカ層は通常、
やはりＣＶＤで基板４上に直接デポジットした層より優
れた光学的特性を有するため、前記２つの方法を組合わ
せることもできる。窒化物層８は低圧の又はプラズマを
使用する化学的気相成長（ＬＰＣＶＤ又はＰへＣＶＩＩ
）によって形成し得る。

光ガイド２の上方層１０はプラズマを援用する化学的気
相成長によって形成し得る。

波長が約８０Ｏｒ＋ｍの場合、純粋シリカの屈折率は約
１，４５、窒化ケイ素の屈折率は約２である。

本発明の変位変換器の光学素子の大部分は前記光ガイド
２に集積される。この変位変換器は入力Ｅに、レーザタ
イオードからなる単色光源１４と光ガイド２とを確実に
結合するための入力マイクロガイド１２を有する。

本発明の変換器の入力マイクロガイド１２を介して運ば
れた光ビーム１６は平行化レンズ１８に到達する。この
レンズは光点と見なされるマイクロガイド１２からの光
を平行なビーム２０に変換する。そのなめには、平行化
レンズ１８と対向するマイクロガイド１２の端部を該レ
ンズの焦点Ｆに配置しなければならない。

この平行化されたビーム２０は分割プレート２２にぶつ
かる。このプレートは当該光ガイドの上方層１０にエツ
チングにより形成した単一の溝で構成し得る。この分割
プレーＩ・２２は測定ビーム２４及び基準ビーム２６を
形成せしめる。これらのビームは夫々プレート２２上で
の入射ビーム２０の反射及び該プレートを介する該ビー
ムの透過によって得られるビームである。

この変位変換器は更に、位相偏移手段２８も含む。

この位相、偏移手段は基準ビーム２６上に配置され、こ
の基準ビーム２６の一部分のみに作用して、相互間に一
定の位相差をもつ２つの基準ビームを形成せしめる。こ
の位相差はπとは異なる値を有し、例えばπ／２に等し
い。

本発明の変換器はまた、前記２つの基準ビームを反射し
て分割プレート２２に送り返す平面鏡３０と、基板４の
外側に配置され且つ変位ｄの測定及び変位方向の検出の
被検体である動体３４に一体的に固定された平面鏡３２
とをも含む。鏡３２は測定ビーム２４を反射して導波管
内に、従って分割プレート２２に送る。そのため前記測
定ビームが２つの基準ビームと干渉し合い、その結果、
動体３４の変位及びその方向を表す２つの干渉光信号が
発生ずる。

分割プレート２２上に形成された２つの干渉系は分割鏡
３６に受容される。この分割鏡は互いに１２０〜１８０
°の角度をなす２つの部分３６ａ及び３６ｂからなる入
力面を有し、２つの別個の干渉信号３８及び４０を発生
させる。これらの信号は夫々基板４に固定された２つの
検出器４２及び４４によって検出される。

２つの基準信号の振幅をａ、で表し、測定信号の振幅を
ａ６で表した場合、２つの検出器４２及び４４は、連続
的な振幅バックグラウンドａ　２ｒ　＋ａ　２ａと干渉
信号を構成するこの連続的バックグラウンドの変調とを
有する光信号を受容する。これら２つの干渉系は相互間
にπ／２の位相差を有するため、これら２つの干渉系に
おける干渉縞の周期又はサイクルは位相差２πに対応す
る。換言すれば、これら干渉信号のこのような位相差の
付加は動体の変位（２π／λ０）・２ｄ・２πに起因す
る。式中、ｄは動体の移動距離、λ。は単色入射ビーム
２０の波長である。ｄの前に係数２があるのは、測定ビ
ームが基板表面Ｓと鏡３２との間を往復するからである
。

これは、変位ｄ−λ。／２に相当する。

従って変調信号の最大値と最小値との間にはπの位相差
及びλ／４の変位が存在する。

そこで、これら２つの系の干渉縞数を数えれば、変位の
値を求めることができる。干渉縞の計数値をＮ個とすれ
ば、変位ｄはＮλ。／２に等しくなる。

２つの光検出器４２及び４４に接続された適切な電子処
理装置４６を用いれば、干渉縞の部分を測定することが
できる。また、２つの基準ビームの間の位相差をπ／２
とは異なる値にすることもできる。

物体の変位方向は変調信号の傾斜によって与えられる。

動体が移動し、停止し次いで同じ方向に再度移動する場
合には、変調信号の傾斜の符号は変わらない。逆に、動
体が方向転換すると、変調信号の傾斜の符号が変化し、
尖点が観察される。

この尖点は前記信号の傾斜が検出器でゼロを示しても、
即ち動体の方向転換が一方の干渉系の最大又は最小干渉
時点で生じた場合にも現れる。この場合は、前記傾斜が
他方の検出器ではゼロではないからである。

干渉縞の部分の測定、π／２と異なる位相差の導人及び
／又は２つの干渉信号の適切な組合わせによる動体の移
動方向の検出に使用される処理システム４６は当業者に
よって良く知られており、種々の出版物、例えばＳ、Ｆ
、ＪＡＣＯＢＳ及びＪ、Ｇ、ＳＭ＾ＬＬ著“Ｌｉｑｕｉ
ｄ　Ｌｅｖｅｌ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒχ＾ｐ
ｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ。

ｖｏｌ、２０．ｎｏ、２０．　ｐｐ、３５０８−３５１
３（１９８１年１０月１５日）に開示されている。

光導波層８の厚みが薄いため、この層から出る測定ビー
ム２４は通常かなり回折している。この回折を最大限に
制限するためには、当該光ガイドの外側で分割プレート
２２と鏡３２との間に光ファイバ４８を配置するか、又
は性能のより高い平行化システムを使用する。

本発明では、同一基板４上に集積される入力マイクロガ
イド１２、平行化レンズ１８、分割プレート２２及び位
相偏移手段２８の製造を、光ガイド２の実効屈折率値を
局部的に変化させるように行う。

入力マイクロガイド１２は光ガイドの表面層１０に２つ
の凹部５２及び５４を設けることによって形成し得る。

これら２つの四部５２及び５４の間に残っなシリカ部分
１０ａが入力マイクロガイドを構成するのである。凹部
５２及び５４は四フッ化炭素又はトリフルオロメタンの
プラズマをエツチング剤として使用して反応性イオンエ
ツチングにより形成し得る。

この異方性エツチングはシリカ層１０の厚み全体にわた
って行う。

光ガイドはまた、シリカ部分１０ａ及び凹部５２．５４
の上に、純粋シリカより小さい屈折率をもつ誘電体５６
、例えばＭｇＦ２をデポジットすることによって第２図
のようｔ、’＝ｍ成することもできる。

入力マイクロガイドは第３図のように形成することもで
きる。この場合は光ガイドの表面層１０のイオン反応エ
ツチングを層１０の厚み全体にわたって行って凹部５８
を形成し、この凹部にシリカ層１０より大きい屈折率を
もつ誘電体６０、例えばアルミナを充填する。この場合
には、マイクロカイトの大きさが凹部５８の大きさによ
って規定されるが、第１図及び第２図の具体例ではマイ
クロガイドの大きさが残留シリカ部分１０ａの大きさに
よって規定される。

平行化レンズ１８は第１図に示すように、表面層１０の
単なる異方性エツチングによって形成し得、シリカ層１
０に設けられた四部１９の寸法及び形状が該レンズの寸
法及び光学的特性を決定する。

レンズ１８部分に良好な平行化特性を与えるためには、
シリカ層１０のエツチングの深さと前記レンズを構成す
るジオプター１８ａ及び１８ｂの形状とを完璧に制御し
なければならない。

そのためには、エツチング剤としてトリフルオロメタン
のプラズマを用いる反応性イオンエツチングを使用し、
このエツチングを数ナノメートルの厚みにわたって実施
し、次いでＩＩ　Ｆ　−Ｆ　Ｎ　ｊｌ　、混合物での化
学的エツチングを行う。前記肝−ＦＮＩ（、溶液は光導
波層８を構成する窒化ケイ素には作用しないため、光ガ
イド２の実効屈折率の局部的変更を極めて良く制御する
ことができる。このエツチングは、形成すべきレンズ１
８の正確な形状及び寸法を規定するエツチングマスクを
用いて通常の方法で行う。

場合によっては第４図のように、レンズ１８の寸法を規
定すべく層１０に設けられた凹部１９にシリカより小さ
い屈折率をもつ誘電体６２、例えばＭｇＦ２を充填して
もよい。但し、レンズ１８の形成にはシリカのエツチン
グだけを使用する方が好ましい。光ガイドの実効屈折率
の差がより顕著になり（空気とシリカとの間の屈折率の
差によって）、そのため開口部の大きいレンズに相当す
る曲率半径の小さいジオプター１８ａ及び１８ｂを形成
することができるからである。

分割プレート２２（第１図）もＣＩＩＦ、、を用いるシ
リカ層１０のイオン反応エツチングによって形成し得る
。

測定ビーム２４の強さと基準ビーム２６の強さとを同じ
にするためには、即ちプレート２２の反射率及び透過率
を約５０％にするためには、分割プレート２２に対する
法線Ｎに対して入射ビーム２０がなす角度θが、式θ□
・＾ｒｓｉｎ（ｎｓ２／ｎａ＋）によって与えられる合
計反射角度θ□に近くなければならない。式中ｎａ１は
５ｉ０２／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２光ガイドの実効屈折率
を表し、ｎｅ２は空気／５ｉ３Ｎ４／５ｉｏ２光ガイド
の実効屈折率を表す。この方法はｎ。＋ｎ。２がゼロよ
り大きい場合にのみ有効である。

プレート２２の幅は実際の屈折率数の代わりに実効屈折
率を用いて通常の光学計算により算出する。

実験の結果、この方法を使用すると良好な結果が得られ
ることが判明した。ｅは例えば角度θ１が約７８°の場
合には約２．５ｐｍであり得る。但し、屈折率の差ｎｓ
＋　　ｎ＊２が約４．１０弓の場合には、７８°に近い
角度θが得られる。この角度は比較的大きいため、変換
器の全体的大きさを考えると不利であり得る。

分割プレートは、第５図に示すようにブラッグ条件で作
動する回折格子６４の形態に形成することもできる。

格子８４の透過率及び反射率は、この格子の線６６の数
を限定して計算する。５０％に等しい透過率及び反射率
は格子線数１０〜２０の格子を用いることによって得ら
れる。

この格子は通常のホトリソグラフィ処理によって得た適
切なエツチングマスクを介して光ガイドのシリカ層１０
を局部的にエツチングすることにより形成し得る。この
エツチングはイオン反応エツチング法を用いて異方性的
に実施する。

回折格子を使用すると、格子線に対する法線Ｎ”と入射
ビームとの間の角度θ′が、単一溝によって分割プレー
トを形成した場合（第１図）より更にπ／２から遠ざか
る。また、この格子は場合によって生じ得るシリカ層１
０の過剰エツチング又は過小エツチングに対する感受性
がより小さい。但し、入射ビーム２０の波長λ。に対す
る感受性は単一溝を使用した場合より大きい。

回折格子６４は１より大きい次数、例えば３次又は５次
で作動させることもてきる。このようにすると、同じ角
度θ′で格子のピッチを３倍又は５倍にすることができ
、従って格−子の形成が容易になる。

即ち、１次で作動する格子の場合は、ピッチ即ち間隔が
約６００ｎｍてあり、３次で作動する格子の場合はピッ
チが１８００ｎｍである。この場合は角度θ′が７８°
未満であり得、従って単一溝を使用した場合（第１図）
より全体の大きさが縮小される。但し、前記角度は格子
の低次数による回折によってエネルギ損失が生じないよ
うに必ず制限角度θ“′より大きくなければならない。

５ｉ０２／Ｓｉ３Ｎ４／５ｉ（ｈ構造では、窒化ケイ素
の厚みを０．１８５μｍにすると角度θ”′がλ０Ｊ３
２．８ｎｍで約５５°になるため、θ’＝６０°にすれ
ば問題ない。

位相偏移手段２８は第１図に示すように、光ガイドの表
面層１０の厚み全体にわたるエツチングによって設けた
単−清で形成することもできる。この位相偏移手段の幅
りは（２π／λｏ）Ｌ（ｎ　５ｌ−ｎ−２）”π／’ｉ
のように計算する。なぜなら、基準ビームはこの位相偏
移手段２８を２回通過するからである。層１０の単なる
エツチングによって形成した位相偏移手段の場合、Ｌは
通常数Ｉ程度である。

鏡３０及び３６は、第６ａ図及び第６ｂ図に示すように
、光ガイド２を基板まで完全にエツチングすることによ
って形成し得る。このエツチングは、完全に異方性のエ
ツチング側面６８が得られるように、シリカ層及び窒化
ケイ素層のエツチング剤としてＣＦ、、Ｃ）ＩＰ、、Ｃ
２Ｆ、又はＳＦ６を用いてイオン反応エツチングにより
実施するのが好ましい。

これらの鏡の反射特性を向上させるために、第６ｂ図に
示すように、エツチングで得た側面６８を金又はアルミ
ニウムのコーティング７０で被覆することもできる。

この場合は、層７２を光ガイドの上全体にデポジットし
て、特にマイクロガイド１２の特性を向上させ且つ鏡の
機械的保護を確実に行うようにし得る。

この層７２はＣＶＤでデポジットした純粋シリカ、ポリ
イミド又は“’５ｐｉｎ　ｏｎ　ｇｌａｓｓ’″として
知られているシリカゲルで形成し得る。

本発明は以上説明してきた非限定的具体例には限定され
ず、その範囲内で様々な変形が可能である。特に、光ガ
イドの層の性質、光ガイドの実効屈折率を局部的に変化
させる方法及び変換器の種々の部材の構造は別のものを
使用し得る。例えば、光ガイドの表面層としては屈折率
が純粋シリカよりは大きいが、例えば窒化物光導波層よ
りは小さい誘電体を使用できる。その場合には、前記誘
電体層をエツチングすることによって種々の部材を形成
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変位置−換器の一具体例を示す簡略斜
視図、第２図は本発明の変位変換器の入力マイクロガイ
トの一具体例を示す断面図、第３図は本発明の変換器の
入力マイクロガイドの別の具体例を示す断面図、第４図
は本発明の変換器の平行化レンズの一具体例を示す斜視
図、第５図は本発明の分割プレートの一具体例を示す簡
略斜視図、第６ａ図及び第６ｂ図は本発明の変位変換器
の集積した鏡の具体例を２つ示す説明図である。 ２・・・・・・光力イト、４・・・・・・基板、６．１
０・・・・・・純粋シリカ層、８・・・・・・窒化ケイ
素層、１２・・・・・入力マイクロガイド、１４・・・
・・・光源、１８・・・・・・位相偏移手段、２２・・
・・分割プレ・−ト、３０．３２・・・・・鏡、４２　
、４４・・・・・・光検出器。 Ｑ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−〇αつ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｏフ０つ Ｃ’ｌ’）　　　　　　　　　　　　　　　　”＝デー
冗−

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）動体の変位距離を測定し且つその変位方向を検出
   するのに使用される集積光学の変換器であって、 −単色主ビームを発光する光源と、 −前記主ビームを平行化する手段と、 −平行化した主ビームを分割して測定ビームと基準ビー
   ムとを形成する第１分割手段と、 −動体と一体的であり、前記測定ビームを前記第１分割
   手段方向に反射させる第１の鏡と、−互いにずれた位相
   をもつ第１及び第２基準ビームを形成すべく、前記基準
   ビームの一部分にわたってπとは異なる値の一定の位相
   差を導入する位相偏移手段と、 −前記第１基準ビーム及び第２基準ビームを夫々測定ビ
   ームと干渉させ、それによって夫々動体の変位及びその
   方向を表す第１及び第２干渉光信号を発生させるべく、
   前記第１及び第２基準ビームを前記第１分割手段方向へ
   反射させる第２の鏡と、 −前記第１及び第２干渉信号を分割する第２分割手段と
   、 −前記第１及び第２干渉信号を夫々検出する第１及び第
   ２検出器 とを含み、単結晶質基板上に部分的に集積されるこの変
   換器は更に、この基板上に形成された実効屈折率ｎ＿ｅ
   の光ガイドも含み、この光ガイドを介して種々の光が伝
   搬するようになっており、前記平行化手段、第１分割手
   段及び位相偏移手段が夫々前記光ガイドの実効屈折率を
   適切に局部変化させることによって得られ、前記第１鏡
   及び第２分割手段が夫々前記光ガイドを基板までエッチ
   ング処理することにより得られる側面で構成される変換
   器。
2. （２）第１基準ビームと第２基準ビームとの間に導入さ
   れる位相差がπ／２に等しいことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の変換器。
3. （３）光ガイドが基板方向から順に第１材料の連続層と
   、第２材料の連続層と、当該光ガイドの実効屈折率の局
   部的変化部分を構成するエッチングパターンをもつ第３
   材料の層とを含み、第２材料の屈折率が第１及び第３材
   料の屈折率より大きいことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項に記載の変換器。
4. （４）第１材料及び第３材料が純粋シリカであり、第２
   材料が窒化ケイ素であり、且つ基板がケイ素からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の変換器。
5. （５）エッチングによって形成したパターンに第３材料
   とは異なる屈折率をもつ第４材料が充填されることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項又は第４項に記載の変換
   器。
6. （６）第１分割手段が１次以上の次数で作動する回折格
   子によって構成されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項から第５項のいずれか１項に記載の変換器。
7. （７）エッチングによって得られた第１鏡又は第２分割
   手段構成側面が金属コーティングで被覆され、且つ任意
   に保護コーティングでも被覆されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の
   変換器。
8. （８）基板上に形成され且つ光源と平行化手段との間に
   挿入される入力マイクロガイドを含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に記載
   の変換器。
9. （９）第１分割手段と第２鏡との間に、当該光ガイドか
   ら出る測定ビームの回折効果を制限するための光学素子
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第８
   項のいずれか１項に記載の変換器。
10. （１０）パターン及び／又はエッチングによる側面が反
    応性イオンエッチングによって得られることを特徴とす
    る特許請求の範囲第３項から第９項のいずれか１項に記
    載の変換器。