JPS6370203A - 屈折率分布型光導波路レンズの製造方法 - Google Patents
屈折率分布型光導波路レンズの製造方法Info
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- JPS6370203A JPS6370203A JP61214705A JP21470586A JPS6370203A JP S6370203 A JPS6370203 A JP S6370203A JP 61214705 A JP61214705 A JP 61214705A JP 21470586 A JP21470586 A JP 21470586A JP S6370203 A JPS6370203 A JP S6370203A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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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
本発明は屈折率分布型光導波路レンズの製造方法に関す
るものである。
るものである。
従来技術
光集積回路が形成される基板の二次元光導波路に作成さ
れる光導波路レンズには、第６図に示すように通常のレ
ンズの断面と同様形状の領域５０内に不純物拡散を行っ
て作成するモードインデックスレンズ、第７図に示すよ
うに球面状の小さな窪み５２を形成した後全面を二次元
光導波路化するジオデシックレンズ、第８図に示すよう
に通常のフレネルレンズの断面と同様形状の領域５４に
不純物拡散を行って作成するフレネル型レンズなどがあ
る。しかし、上記モードインデックスレンズではＦ数の
小さいレンズを形成することが木質的に困難であり、上
記ジオデシックレンズでは球面状の小さな窪み５２を形
成するための加工が困難であり、上記フレネル型レンズ
では散乱が発生するという欠点があった。
れる光導波路レンズには、第６図に示すように通常のレ
ンズの断面と同様形状の領域５０内に不純物拡散を行っ
て作成するモードインデックスレンズ、第７図に示すよ
うに球面状の小さな窪み５２を形成した後全面を二次元
光導波路化するジオデシックレンズ、第８図に示すよう
に通常のフレネルレンズの断面と同様形状の領域５４に
不純物拡散を行って作成するフレネル型レンズなどがあ
る。しかし、上記モードインデックスレンズではＦ数の
小さいレンズを形成することが木質的に困難であり、上
記ジオデシックレンズでは球面状の小さな窪み５２を形
成するための加工が困難であり、上記フレネル型レンズ
では散乱が発生するという欠点があった。
これに対し、後述の第１図に示すように光の進行方向と
交差する方向に連続的に変化する屈折率分布を形成する
ことにより作成する屈折率分布型先導波路レンズが考え
られている。これによれば、小口径のレンズでも比較的
価れた特性が得られ、前記欠点が好適に解消される。
交差する方向に連続的に変化する屈折率分布を形成する
ことにより作成する屈折率分布型先導波路レンズが考え
られている。これによれば、小口径のレンズでも比較的
価れた特性が得られ、前記欠点が好適に解消される。
発明が解決すべき問題点
ところで、かかる屈折率分布型光導波路レンズを作成す
るに際しては、従来は、拡散金属の基板内における拡散
密度を連続的に変化させるために、たとえば第９図に示
すように、拡散工程前に基板の表面に付着させる拡散金
属薄膜５６の厚みを連続的に変化させる必要があった。
るに際しては、従来は、拡散金属の基板内における拡散
密度を連続的に変化させるために、たとえば第９図に示
すように、拡散工程前に基板の表面に付着させる拡散金
属薄膜５６の厚みを連続的に変化させる必要があった。
このため、上記のような本来的に薄い拡散金属薄膜５６
の厚みを屈折率分布に対応して精度よく連続的に変化さ
せることが難しく、ばらつきのない屈折率分布型レンズ
を大量に製造することが困難であった。
の厚みを屈折率分布に対応して精度よく連続的に変化さ
せることが難しく、ばらつきのない屈折率分布型レンズ
を大量に製造することが困難であった。
問題点を解決するための第１の手段
本発明は以上の事情を背景として為されたちのであり、
その要旨とするところは、基板の一面に形成された二次
元光導波路内を伝播する光を集光または発散させるため
の屈折率分布型先導波路レンズを製造する方法であって
、（ａｌ前記基板の一面の屈折率分布を形成すべき場所
において一定膜厚の拡散金属薄膜を形成し、多数の開口
を有するマスクを通して該拡散金属薄膜を局部的に除去
することにより、該拡散金属薄膜を、前記基板の一面の
屈折率分布を形成すべき場所において面積密度′が連続
的に変化する多数の小領域に位置させる工程と、（１）
）その工程により局部的に除去された前記拡散金属薄膜
を熱拡散により前記基板内へ移動させる移動工程とを、
含むことにある。
その要旨とするところは、基板の一面に形成された二次
元光導波路内を伝播する光を集光または発散させるため
の屈折率分布型先導波路レンズを製造する方法であって
、（ａｌ前記基板の一面の屈折率分布を形成すべき場所
において一定膜厚の拡散金属薄膜を形成し、多数の開口
を有するマスクを通して該拡散金属薄膜を局部的に除去
することにより、該拡散金属薄膜を、前記基板の一面の
屈折率分布を形成すべき場所において面積密度′が連続
的に変化する多数の小領域に位置させる工程と、（１）
）その工程により局部的に除去された前記拡散金属薄膜
を熱拡散により前記基板内へ移動させる移動工程とを、
含むことにある。
作用および発明の効果
このようにすれば、基板の一面のレンズ屈折率分布を形
成すべき場所に形成された一定膜厚の拡散金属薄膜が、
多数の開口を有するマスクを通して局部的に除去される
とともに、その拡散金属薄膜が熱拡散により基板内へ移
動させられる。これにより、基板の二次元光導波路内に
レンズ機能を有する屈折率分布が形成される。このため
、本来的に薄い拡散金属膜の厚みを屈折率分布に対応し
て精度よく連続的に変化させることが不要となる一方、
拡散金属薄膜に所定の間隔でスリットを形成することは
比較的精度よく簡単にできるので、ばらつきのない屈折
率分布型レンズを大量に製造することができる。
成すべき場所に形成された一定膜厚の拡散金属薄膜が、
多数の開口を有するマスクを通して局部的に除去される
とともに、その拡散金属薄膜が熱拡散により基板内へ移
動させられる。これにより、基板の二次元光導波路内に
レンズ機能を有する屈折率分布が形成される。このため
、本来的に薄い拡散金属膜の厚みを屈折率分布に対応し
て精度よく連続的に変化させることが不要となる一方、
拡散金属薄膜に所定の間隔でスリットを形成することは
比較的精度よく簡単にできるので、ばらつきのない屈折
率分布型レンズを大量に製造することができる。
問題点を解決するための第２の手段
また、本発明の他の態様の要旨とするところは、基板の
一面に形成された二次元光導波路内を伝播する光を集光
または発散させるための屈折率分布型光導波路レンズを
製造する方法であって、（ａｌ前記基板の一面の屈折率
分布を形成すべき場所において面積密度が連続的に変化
する多数の小領域において貫通させられているマスクを
前記基板上に形成するマスク工程と、（ｂ）前記マスク
の小領域を通して露出する基板面から前記基板内の屈折
率を変化させるための物質を前記基板内へ移動させる移
動工程とを、含むことにある。
一面に形成された二次元光導波路内を伝播する光を集光
または発散させるための屈折率分布型光導波路レンズを
製造する方法であって、（ａｌ前記基板の一面の屈折率
分布を形成すべき場所において面積密度が連続的に変化
する多数の小領域において貫通させられているマスクを
前記基板上に形成するマスク工程と、（ｂ）前記マスク
の小領域を通して露出する基板面から前記基板内の屈折
率を変化させるための物質を前記基板内へ移動させる移
動工程とを、含むことにある。
作用および発明の効果
このようにすれば、基板の一面の屈折率分布を形成すべ
き場所において形成されたマスクを通して、基板内の屈
折率を変化させるための物質がその基板内へ移動させら
れるので、基板の二次元光導波路内にレンズ機能を有す
る屈折率分布が形成されて、前記第１発明と同様の効果
が得られるのである。
き場所において形成されたマスクを通して、基板内の屈
折率を変化させるための物質がその基板内へ移動させら
れるので、基板の二次元光導波路内にレンズ機能を有す
る屈折率分布が形成されて、前記第１発明と同様の効果
が得られるのである。
ここで、上記移動工程は、好適には、前記マスクを通し
て前記基板上に形成された拡散金属薄膜を前記基板内へ
熱拡散させるものである。或いは、上記移動工程は、前
記マスクを通して、基板内の屈折率を変化させるための
イオンを基板内へ、そのイオンと交換される基板内のイ
オンを基板外へ相互に移動させるものである。
て前記基板上に形成された拡散金属薄膜を前記基板内へ
熱拡散させるものである。或いは、上記移動工程は、前
記マスクを通して、基板内の屈折率を変化させるための
イオンを基板内へ、そのイオンと交換される基板内のイ
オンを基板外へ相互に移動させるものである。
実施例
以下、本発明の一適用例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図において、基板１０はたとえばニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂ０３）から成るＺカットの単結晶板であり、
その−面には二次元光導波路１２が設けられている。こ
の二次元光導波路１２は基板１０の厚み方向に光を閉じ
込めるために他の部分よりも屈折率が高くされており、
光が基板１０の面方向へ導かれるようになっている。そ
して、上記基板１０の一面には屈折率分布型先導波路レ
ンズ１４が形成されている。この屈折率分布型光導波路
レンズ１４は、二次元光導波路１２により案内される光
の進行方向に交差する方向へ向かう程屈折率が連続的に
変化させられている。この屈折率分布型光導波路レンズ
１４はその中心線（光軸）１５に向かう程屈折率が高く
されることにより光１７を集束させる凸レンズ機能を備
えている。
（ＬｉＮｂ０３）から成るＺカットの単結晶板であり、
その−面には二次元光導波路１２が設けられている。こ
の二次元光導波路１２は基板１０の厚み方向に光を閉じ
込めるために他の部分よりも屈折率が高くされており、
光が基板１０の面方向へ導かれるようになっている。そ
して、上記基板１０の一面には屈折率分布型先導波路レ
ンズ１４が形成されている。この屈折率分布型光導波路
レンズ１４は、二次元光導波路１２により案内される光
の進行方向に交差する方向へ向かう程屈折率が連続的に
変化させられている。この屈折率分布型光導波路レンズ
１４はその中心線（光軸）１５に向かう程屈折率が高く
されることにより光１７を集束させる凸レンズ機能を備
えている。
図における点の密度は屈折率の高さを示している。
次に、上記の屈折率分布型光導波路レンズ１４の製造方
法を説明する。
法を説明する。
先ず、当初の工程においては、二次元光導波路１２を備
えた基板１０を用意し、次いで、その基板１０の一面で
あって前記屈折率分布型光導波路レンズ１４を設けるべ
き矩形の領域２０に、蒸着或いはスパッタリングなどの
薄膜形成手段を用いて一定膜厚のチタン（Ｔｉ）薄膜１
６を付着形成する。第２図はこのような状態を示す。
えた基板１０を用意し、次いで、その基板１０の一面で
あって前記屈折率分布型光導波路レンズ１４を設けるべ
き矩形の領域２０に、蒸着或いはスパッタリングなどの
薄膜形成手段を用いて一定膜厚のチタン（Ｔｉ）薄膜１
６を付着形成する。第２図はこのような状態を示す。
続く工程において、良く知られたフォトエツチング手法
を用いてたとえば１乃至５趨程度の幅のスリット１８を
チタン薄膜１６に多数本形成する。
を用いてたとえば１乃至５趨程度の幅のスリット１８を
チタン薄膜１６に多数本形成する。
すなわち、チタン薄膜１６上にフォトレジストを塗布し
た後、上記スリット１８に対応するマスクを通して露光
することによりマスクの影以外の部分のフォトレジスト
を硬化させるとともに、未硬化の部分を除去する。そし
て、チタン薄膜１６の内フォトレジストにより覆われて
いない部分をエツチング液を用いて腐食させて除去し、
且つフォトレジストを取り除くと、第３図に示すように
、チタン薄膜１６の一部が局部的に除去されて所望の幅
および本数のスリット１８が形成される。このスリット
１８は、二次元光導波路１２内におけるチタン金属の拡
散密度を連続的に変化させて所望の分布を得るための本
数および間隔にて形成される。すなわち、上記スリット
１８の形成により、基板１０上の屈折率分布を形成すべ
き場所において面積密度が連続的に変化する多数の小領
域上にチタン薄膜１６が位置させられるのである。
た後、上記スリット１８に対応するマスクを通して露光
することによりマスクの影以外の部分のフォトレジスト
を硬化させるとともに、未硬化の部分を除去する。そし
て、チタン薄膜１６の内フォトレジストにより覆われて
いない部分をエツチング液を用いて腐食させて除去し、
且つフォトレジストを取り除くと、第３図に示すように
、チタン薄膜１６の一部が局部的に除去されて所望の幅
および本数のスリット１８が形成される。このスリット
１８は、二次元光導波路１２内におけるチタン金属の拡
散密度を連続的に変化させて所望の分布を得るための本
数および間隔にて形成される。すなわち、上記スリット
１８の形成により、基板１０上の屈折率分布を形成すべ
き場所において面積密度が連続的に変化する多数の小領
域上にチタン薄膜１６が位置させられるのである。
そして、上記のようにスリット１８が形成されたチタン
薄膜１６を熱拡散により基板１０内へ移動させるために
、そのチタン薄膜１６が形成されている基板１０を図示
しない拡散炉に入れ、所定の雰囲気で熱処理を施すと、
第１図に示す屈折率分布型光導波路レンズ１４が作成さ
れるのである。
薄膜１６を熱拡散により基板１０内へ移動させるために
、そのチタン薄膜１６が形成されている基板１０を図示
しない拡散炉に入れ、所定の雰囲気で熱処理を施すと、
第１図に示す屈折率分布型光導波路レンズ１４が作成さ
れるのである。
すなわち、一般に、第４図に示すようにチタン膜厚が大
きいほど基板１０内の拡散密度が高くなるのでその表面
屈折率が大きく変化するが、基板１０上のチタンは厚み
方向のみならず面方向にも拡散するとともに、二次元光
導波路１２内におけるチタン金属の拡散密度に関しては
、スリット１８の本数密度が大きい場所程チタン薄膜１
６の膜厚を薄＜、反対にスリット１８の本数密度が小さ
い場所程チタン薄膜１６の膜厚を厚くしたと同じ状態と
なる。たとえば、４５０人の厚みのチタン薄膜１６を拡
散させると異常光の屈折率変化は２２×１０−３となる
が、たとえば２ｎピツチにて１μｍ幅のスリット１８を
形成した４５０人の厚みのチタン薄膜１６を拡散させる
と異常光の屈折率変化はｌｌＸｌ０−’となるのである
。したがって、スリット１８の本数および間隔が、二次
元光導波路１２内におけるチタン金属の拡散密度を連続
的に変化させて所望の分布を得るように決定されること
により、所望のレンズが得られるのである。
きいほど基板１０内の拡散密度が高くなるのでその表面
屈折率が大きく変化するが、基板１０上のチタンは厚み
方向のみならず面方向にも拡散するとともに、二次元光
導波路１２内におけるチタン金属の拡散密度に関しては
、スリット１８の本数密度が大きい場所程チタン薄膜１
６の膜厚を薄＜、反対にスリット１８の本数密度が小さ
い場所程チタン薄膜１６の膜厚を厚くしたと同じ状態と
なる。たとえば、４５０人の厚みのチタン薄膜１６を拡
散させると異常光の屈折率変化は２２×１０−３となる
が、たとえば２ｎピツチにて１μｍ幅のスリット１８を
形成した４５０人の厚みのチタン薄膜１６を拡散させる
と異常光の屈折率変化はｌｌＸｌ０−’となるのである
。したがって、スリット１８の本数および間隔が、二次
元光導波路１２内におけるチタン金属の拡散密度を連続
的に変化させて所望の分布を得るように決定されること
により、所望のレンズが得られるのである。
ここで、本適用例においては、第９図に示すようにチタ
ン薄膜５６の膜厚を連続的に変化させるのに替えて、上
述のように、チタン薄膜１６に形成するスリット１８の
本数および間隔を変化させることにより、二次元光導波
路１２内におけるチタン金属の拡散密度が連続的に変化
させられる。
ン薄膜５６の膜厚を連続的に変化させるのに替えて、上
述のように、チタン薄膜１６に形成するスリット１８の
本数および間隔を変化させることにより、二次元光導波
路１２内におけるチタン金属の拡散密度が連続的に変化
させられる。
このため、本来的に薄いチタン薄膜１６の厚みを屈折率
分布に対応して精度よく連続的に変化させることが不要
となる。また、チタン薄膜１６には所望の位置にスリッ
ト１８を形成することはフォトエツチングなど良く用い
られる手法により比較的精度よく簡単にできるので、ば
らつきのない屈折率分布型光導波路レンズ１４を大量に
製造することができる。
分布に対応して精度よく連続的に変化させることが不要
となる。また、チタン薄膜１６には所望の位置にスリッ
ト１８を形成することはフォトエツチングなど良く用い
られる手法により比較的精度よく簡単にできるので、ば
らつきのない屈折率分布型光導波路レンズ１４を大量に
製造することができる。
また、上述の方法によれば、スリット１８の幅、本数、
および間隔をミクロンオーダの寸法にて高精度に管理す
ることができるので、たとえば２１１φ程度の小口径の
レンズも容易に製造することができる。
および間隔をミクロンオーダの寸法にて高精度に管理す
ることができるので、たとえば２１１φ程度の小口径の
レンズも容易に製造することができる。
次に、本発明の他の適用例を説明する。なお、以下の説
明において前述の適用例と共通する部分には同一の符号
を付して説明を省略する。
明において前述の適用例と共通する部分には同一の符号
を付して説明を省略する。
前述の説明では、チタン薄膜１６が基板１０上に形成さ
れた後においてスリット１８が形成されているが、リフ
トオフ法を用いることによりスリット１８を備えたチタ
ン薄膜１６を基板１０上に直接形成することができる。
れた後においてスリット１８が形成されているが、リフ
トオフ法を用いることによりスリット１８を備えたチタ
ン薄膜１６を基板１０上に直接形成することができる。
すなわち、先ず第５図の（ａ）に示すように、基Ｆｉ、
１０上に良く知られたレジスト２４を塗布し且つ８０℃
程度にて乾燥するとともに、モノクロルベンゼン処理（
表面硬化）を行う。これによりレジスト２４の密着性が
高められるとともに、レジスト２４の表面が硬化される
。次いで、このようにしてレジスト２４が設けられた基
板１０上には、第５図（ｂｌに示すように所定のパター
ンにて貫通させられたフォトマスク２６が重ねられ且つ
このフォトマスク２６を通してレジスト２４が紫外線に
より露光される。このフォトマスク２６にはレジスト２
４を露光させるための光透過領域が形成されているので
ある。そして、第５図（Ｃ）に示すように、レジスト２
４の現像が行われて、レジスト２４の露光部分が除去さ
れる。レジスト２４には表面硬化処理されているので、
このような現像状態では、除去領域へ張り出す庇２８が
形成される。これが本適用例のマスク工程に相当するも
のであり、レジスト２４には、スリット１８に対応する
線によって分割され且つ面積比率が連続的に変化する多
数の小領域にて貫通する開口３０が形成される。そして
、スパッタリングなどの薄膜形成手法を用いてチタン薄
膜１６を基板１０上に形成する。第５図（ｄｌはこの状
態を示す。次いで、アセトンなどの溶剤を用いて基板１
０上に固着されているレジスト２４を除去すると、第５
図（ｅ）および第３図に示すように、スリット１８が形
成されたチタン薄膜１６が基板１０上に形成されるので
ある。
１０上に良く知られたレジスト２４を塗布し且つ８０℃
程度にて乾燥するとともに、モノクロルベンゼン処理（
表面硬化）を行う。これによりレジスト２４の密着性が
高められるとともに、レジスト２４の表面が硬化される
。次いで、このようにしてレジスト２４が設けられた基
板１０上には、第５図（ｂｌに示すように所定のパター
ンにて貫通させられたフォトマスク２６が重ねられ且つ
このフォトマスク２６を通してレジスト２４が紫外線に
より露光される。このフォトマスク２６にはレジスト２
４を露光させるための光透過領域が形成されているので
ある。そして、第５図（Ｃ）に示すように、レジスト２
４の現像が行われて、レジスト２４の露光部分が除去さ
れる。レジスト２４には表面硬化処理されているので、
このような現像状態では、除去領域へ張り出す庇２８が
形成される。これが本適用例のマスク工程に相当するも
のであり、レジスト２４には、スリット１８に対応する
線によって分割され且つ面積比率が連続的に変化する多
数の小領域にて貫通する開口３０が形成される。そして
、スパッタリングなどの薄膜形成手法を用いてチタン薄
膜１６を基板１０上に形成する。第５図（ｄｌはこの状
態を示す。次いで、アセトンなどの溶剤を用いて基板１
０上に固着されているレジスト２４を除去すると、第５
図（ｅ）および第３図に示すように、スリット１８が形
成されたチタン薄膜１６が基板１０上に形成されるので
ある。
上記のようにスリット１８を有するチタン薄膜１６が基
板１０上に形成された後は、前述の適用例と同様に、拡
散炉中においてチタン薄膜１６が基板１０中へ熱拡散さ
れるので、前述の適用例と同様の効果が得られるのであ
る。
板１０上に形成された後は、前述の適用例と同様に、拡
散炉中においてチタン薄膜１６が基板１０中へ熱拡散さ
れるので、前述の適用例と同様の効果が得られるのであ
る。
さらに、本発明の他の適用例を説明する。
本適用例では、金属拡散に替えてイオン（プロトン）交
換手法を用いることにより屈折率分布を形成する。先ず
、基板１０上に前記第５図（Ｃ）と同様のパターンのマ
スクを形成する。この場合のマスクには耐蝕性に優れた
チタン薄膜が用いられ、前記適用例と同様のリフトオフ
法により形成される。上記基板（Ｌ ｉ ＮｂＯ：＋
） １０を２４０℃程度の恒温槽中において４０分程度
の時間安息香酸（ｃｂ Ｈ５Ｃ００Ｈ）の溶液中に浸す
と、上記マスクを通して、基板１０中のイオン（プロト
ン）Ｌ五〇と安息香酸溶液中のイオン（プロトン）Ｈ。
換手法を用いることにより屈折率分布を形成する。先ず
、基板１０上に前記第５図（Ｃ）と同様のパターンのマ
スクを形成する。この場合のマスクには耐蝕性に優れた
チタン薄膜が用いられ、前記適用例と同様のリフトオフ
法により形成される。上記基板（Ｌ ｉ ＮｂＯ：＋
） １０を２４０℃程度の恒温槽中において４０分程度
の時間安息香酸（ｃｂ Ｈ５Ｃ００Ｈ）の溶液中に浸す
と、上記マスクを通して、基板１０中のイオン（プロト
ン）Ｌ五〇と安息香酸溶液中のイオン（プロトン）Ｈ。
との交換が発生し、基板１０の表面にＨＸＬ ｉ、。
ＮｂＯ３なる高屈折層を得る。この後、エチルアルコー
ルにて安息香酸を溶かし去り、その後たとえば体積比で
ＨＦ：ＨＮＯ３：）（ｚ Ｏ＝１ ： １ ：５０なる
エツチング液で前記マスクを除去する。
ルにて安息香酸を溶かし去り、その後たとえば体積比で
ＨＦ：ＨＮＯ３：）（ｚ Ｏ＝１ ： １ ：５０なる
エツチング液で前記マスクを除去する。
このイオン（プロトン）交換直後では、Ｈ゛は充分に結
晶内に拡散されておらず、また経時変化が発生し易いの
で、たとえば４００℃、２時間程度のアニールを施す。
晶内に拡散されておらず、また経時変化が発生し易いの
で、たとえば４００℃、２時間程度のアニールを施す。
本適用例においても、第９図に示すようにチタン薄膜５
６の膜厚を連続的に変化させるのに替えて、マスクに形
成する開ロバターンにおけるスリット１８に対応する部
分の本数および間隔を変化させることにより、二次元光
導波路１２内におけるイオンＨ“の拡散密度が連続的に
変化させられる。このため、本来的に薄いチタン薄膜５
６の厚みを屈折率分布に対応して精度よく連続的に変化
させることが不要となる。また、マスクには所望の位置
にスリット１８を形成することはフォトエツチングなど
良く用いられる手法により比較的精度よく簡単にできる
ので、ばらつきのない屈折率分布型光導波路レンズ１４
を大量に製造することができる。
６の膜厚を連続的に変化させるのに替えて、マスクに形
成する開ロバターンにおけるスリット１８に対応する部
分の本数および間隔を変化させることにより、二次元光
導波路１２内におけるイオンＨ“の拡散密度が連続的に
変化させられる。このため、本来的に薄いチタン薄膜５
６の厚みを屈折率分布に対応して精度よく連続的に変化
させることが不要となる。また、マスクには所望の位置
にスリット１８を形成することはフォトエツチングなど
良く用いられる手法により比較的精度よく簡単にできる
ので、ばらつきのない屈折率分布型光導波路レンズ１４
を大量に製造することができる。
また、上述の方法によれば、スリット１８の幅、本数、
および間隔をミクロンオーダの寸法にて高精度に管理す
ることができるので、比較的小口径のレンズも容易に製
造することができる。
および間隔をミクロンオーダの寸法にて高精度に管理す
ることができるので、比較的小口径のレンズも容易に製
造することができる。
以上、本発明の一適用例を図面に基づいて説明したが、
本発明はその他の態様においても適用される。
本発明はその他の態様においても適用される。
たとえば、前述の適用例では、レンズの中心線１５に近
づくほど拡散密度が高くなる凸レンズについて説明され
ているが、レンズの中心に近づくほど拡散密度が低くな
る凹レンズであっても差支えないのである。
づくほど拡散密度が高くなる凸レンズについて説明され
ているが、レンズの中心に近づくほど拡散密度が低くな
る凹レンズであっても差支えないのである。
また、基板１０の材質はニオブ酸リチウムのみならず、
他の材質であってもよいのである。
他の材質であってもよいのである。
また、前述の例では二次元光導波路１２が備えられた基
板１０が用いられていたが、二次元光導波路１２が備え
られていない基板１０でもよい。
板１０が用いられていたが、二次元光導波路１２が備え
られていない基板１０でもよい。
この場合には、屈折率分布型光導波路レンズ１４を制作
した後で二次元光導波路１２が形成される。
した後で二次元光導波路１２が形成される。
また、屈折率分布型光導波路レンズ１４を製造するため
の拡散金属は、チタンの他に、ニオブ（Ｎｂ）、バナジ
ウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ボロン（
Ｂ）などが好適に用いられる。なお、ボロンは拡散密度
が高くなるほど屈折率が低くなる性質があるので、スリ
ット１８の形成密度を他のものと反対にする必要がある
。
の拡散金属は、チタンの他に、ニオブ（Ｎｂ）、バナジ
ウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ボロン（
Ｂ）などが好適に用いられる。なお、ボロンは拡散密度
が高くなるほど屈折率が低くなる性質があるので、スリ
ット１８の形成密度を他のものと反対にする必要がある
。
また、スリット１８に替えて、多数の小領域が形成され
ても差支えない。この場合には、小領域の面積密度がた
とえばレンズの中心に近づくほど連続的に変化させられ
る。
ても差支えない。この場合には、小領域の面積密度がた
とえばレンズの中心に近づくほど連続的に変化させられ
る。
なお、上述したのはあくまでも本発明の一適用例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加え
られ得るものである。
、本発明はその精神を逸脱しない範囲で種々変更が加え
られ得るものである。
第１図は本発明の適用により製造された屈折率分布型光
導波路レンズの一例を示す斜視図である。 第２図および第３図は、第１図の屈折率分布型光導波路
レンズの製造工程をそれぞれ説明する図である。第４図
は基板上に設けたチタンの膜厚とこれの拡散により得ら
れる屈折率変化を示すグラフである。第５図はリフトオ
フ法の工程を説明する図であって、（ａ）はレジスト塗
布状態、（ｂｌはフォトマスク載置状態、（Ｃ）はレジ
ストの現像状態、（ｄ）は金属薄膜形成状態、（ｅｌは
レジスト除去状態を示している。第６図はモードインデ
ックスレンズ、第７図はジオデシックレンズ、第８図は
フレネル型レンズ、第９図は屈折率分布型光導波路レン
ズの従来の製造方法を示す図である。 ｌＯ：基板 １２：二次元光導波路 １４：屈折率分布型光導波路レンズ １６：チタン薄膜（拡散金属薄膜） １８ニスリツト ３０：開口 出願人 ブラザー工業株式会社 第１図 第２図 第３図 １只 第４図 第５図 第６図 第７図
導波路レンズの一例を示す斜視図である。 第２図および第３図は、第１図の屈折率分布型光導波路
レンズの製造工程をそれぞれ説明する図である。第４図
は基板上に設けたチタンの膜厚とこれの拡散により得ら
れる屈折率変化を示すグラフである。第５図はリフトオ
フ法の工程を説明する図であって、（ａ）はレジスト塗
布状態、（ｂｌはフォトマスク載置状態、（Ｃ）はレジ
ストの現像状態、（ｄ）は金属薄膜形成状態、（ｅｌは
レジスト除去状態を示している。第６図はモードインデ
ックスレンズ、第７図はジオデシックレンズ、第８図は
フレネル型レンズ、第９図は屈折率分布型光導波路レン
ズの従来の製造方法を示す図である。 ｌＯ：基板 １２：二次元光導波路 １４：屈折率分布型光導波路レンズ １６：チタン薄膜（拡散金属薄膜） １８ニスリツト ３０：開口 出願人 ブラザー工業株式会社 第１図 第２図 第３図 １只 第４図 第５図 第６図 第７図
Claims (4)
- （１）基板の一面に形成された二次元光導波路内を伝播
する光を集光または発散させるための屈折率分布型光導
波路レンズを製造する方法であって、前記基板の一面の
屈折率分布を形成すべき場所において一定膜厚の拡散金
属薄膜を形成し、多数の開口を有するマスクを通して該
拡散金属薄膜を局部的に除去することにより、該拡散金
属薄膜を、前記基板の一面の屈折率分布を形成すべき場
所において面積密度が連続的に変化する多数の小領域に
位置させる工程と、 該工程により局部的に除去された前記拡散金属薄膜を熱
拡散により前記基板内へ移動させる移動工程と を含むことを特徴とする屈折率分布型光導波路レンズの
製造方法。 - （２）基板の一面に形成された二次元光導波路内を伝播
する光を集光または発散させるための屈折率分布型光導
波路レンズを製造する方法であって、前記基板の一面の
屈折率分布を形成すべき場所において面積密度が連続的
に変化する多数の小領域において貫通させられているマ
スクを前記基板上に形成するマスク工程と、 前記マスクの小領域を通して露出する基板面から前記基
板内の屈折率を変化させるための物質を前記基板内へ移
動させる移動工程と、 を含むことを特徴とする屈折率分布型光導波路レンズの
製造方法。 - （３）前記移動工程は、前記マスクを通して前記基板上
に形成された拡散金属薄膜を前記基板内へ熱拡散させる
ものである特許請求の範囲第２項に記載の屈折率分布型
光導波路レンズの製造方法。 - （４）前記移動工程は、前記マスクを通して、前記基板
内の屈折率を変化させるためのイオンを該基板内へ、該
イオンと交換される基板内のイオンを基板外へ相互に移
動させるものである特許請求の範囲第２項に記載の屈折
率分布型光導波路レンズの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61214705A JPS6370203A (ja) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | 屈折率分布型光導波路レンズの製造方法 |
| DE8787308067T DE3778468D1 (de) | 1986-09-11 | 1987-09-11 | Verfahren zur herstellung einer wellenleiterlinse mit brechzahlverteilung. |
| EP87308067A EP0261849B1 (en) | 1986-09-11 | 1987-09-11 | Method of forming waveguide lens having refractive index distribution |
| US07/469,682 US4983499A (en) | 1986-09-11 | 1990-01-25 | Method of forming waveguide lens having refractive index distribution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61214705A JPS6370203A (ja) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | 屈折率分布型光導波路レンズの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6370203A true JPS6370203A (ja) | 1988-03-30 |
Family
ID=16660242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61214705A Pending JPS6370203A (ja) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | 屈折率分布型光導波路レンズの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4983499A (ja) |
| EP (1) | EP0261849B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6370203A (ja) |
| DE (1) | DE3778468D1 (ja) |
Cited By (1)
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| DE102020117491B4 (de) | 2020-07-02 | 2024-01-04 | Carl Zeiss Ag | Integrierte optische Schaltung mit Wellenleiterlinse |
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