JPS6371809A - 光導波路及びその作製方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光導波路及びその作製方法に関する。

［従来の技術及びその問題点１ 従来、薄膜型即ち光導波路を用いた音響光学（ＡＯ）素
子及び電気光学（ＥＯ）素子等が、光偏向器、光変７Ａ
器、スペクトラムアナライザ、相関器等の構成要素とし
て用いられている。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
れ且つ光伝搬損失の少ないニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
０３）結晶やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａ０３）結晶
が広く用いられている。この様な結晶基板を用いてＢ膜
光導波路を作製する代表的な方法として、チタン（Ｔｉ
）を該結晶基板内に高温条件下で熱拡散することにより
該結晶基板の表面に基板の屈折率よりもわずかに大きな
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内に導入
できないという欠点がある。ここで、光学損傷とは「光
導波路内に入力する光の強度を増大していったときに、
該光導波路内を伝搬し外部に取出される光の強度が散乱
によって入力光強度に比例して増大しなくなる現象」を
いう。

この様な光学損傷を改善する光導波路の作製方法として
は、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＮｂ０３＋７）結晶基板を高温
で熱処理し、該結晶基板中から酸化リチウム（ＬｉｚＯ
）を外部拡散し、基板の表面近傍に基板よりもわずかに
屈折率の大きなリチウム（Ｌｉ）空格子層を形成する方
法がある。該Ｌｉ２Ｏ外部拡散法により作製された光導
波路は５Ｔｉ内部拡散法により作製された光導波路に比
べて光学損傷のしきい値が高くなることが文献［Ｒ，Ｌ
、Ｈａｌｍａｎ　　＆　　Ｐ、Ｊ、Ｃｒｅｓｓｍａｎ、
　　ＩＯＣ，９０，２８Ａｐｒｉｌ（１９８１）］に記
載されている。

ところで、光偏向器、光変ｍ器等を音響光学効果や電気
光学効果を利用して実現しようとする場合、これら各効
果の効率を上げることが素子形成において重要となる。

音響光学効果を利用する代表例としては、光導波路上に
フォトリソグラフィーにより作製したくし型電極間に高
周波電圧を印加し、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搬する導波光との相互作用は、
導波光のエネルギー分布が表面近傍に閉じ込められるほ
ど増大することが文献［Ｃ，Ｓ。

Ｔｓａｉ、　　ＩＥＥＥ　　丁ＲＡＮＳＡ（：↑ｌ０Ｍ
５　　ＯＮ　　［：ＩＲＣＩＪＩＴＳ　　ＡＮＤＳＹＳ
丁ＥＭＳ、Ｖｏｌ、ＣＡＳ−２８，１２，１９７９］に
記載されてぃる。

この相互作用を最大限に利用するという観点からすると
、上記Ｌｉ２Ｏ外部拡散法で作製される光導波路（Ｌｉ
空格子層）は、その屈折率変化が小さいため厚さをｉｏ
”ｌｏｏμｍ程度とかなり厚くする必要があるので、導
波光のエネルギー分布が厚さ方向に広がってしまい好ま
しくない。

従って、上記Ｌｉ２Ｏ外部拡散法で作製した光導波路を
上記光偏向器等に利用する場合、効率の高い装置の実現
が困難であった。

一方、光学損傷の改善された薄膜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。この方法は、
硝酸タリウム（ＴｌＮＯ３）。

硝酸＃（ＡｇＮＯ：＋）、硝酸カリウム（ＫＮＯ２）等
の溶融塩中または安息香酸（ＣＧＨｓＣＯＯＨ）等ノ弱
酸中でＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３の結晶基板を低温熱
処理することにより、該結晶基板内のリチウムイオンが
溶融塩中または弱酸中のプロトン（水素イオン）等のイ
オン種と交換され、大きな屈折率差（Δｎ−０，１２）
をもつ光導波路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は、光
学ＩＯ傷のしきい値がＴｉ拡散のものより数十倍程度向
上するという良い特性を持つ反面、上記イオン交換処理
によってＬｉＮｂ０：＋やＬｉＴａＯ３の結晶に固有の
圧電性や電気光学特性が低下し、たとえば光偏向器に用
いる場合に導波光の回折効率が下がるという問題点を有
していた。

以上の様な光導波路における問題点を解決するために、
上記Ｔｉ拡散法とプロトン交換法との双方を行ない、こ
れにより光学損傷のしきい値が高められ且つ機能効率が
高められた光導波路を作製するという方法が提案されて
いる〔特開昭６０−１５６０１５号公報、特開昭８０−
２４３８０６号公報］。

号公報光導波路を用いたｔＪ模型光学素子においては、
光導波路にグレーティングを形成または生威し、該グレ
ーティングで導波光を回折させる形ｙ８が多く、この様
な機能を効率良く実現するためには導波光の導波モード
は単一であるのが好ましい。

従来、単一モード導波光を得るためには、光源側から光
導波路への光入射にグレーティングカップラを用いるこ
とが多かった。しかしながら、グレーティングによる光
結合は、良好な結合を得るための光入射の角度選択性が
高く、このため光入射の方向をかなり厳密に設定せねば
ならず、しかも結合効率をそれ心高めることができない
という難点がある。

光の効率的利用の観点からは、端面詰合により先入・射
を行ない且つ該入射導波光が光導波路内を単一モードで
伝搬する様な、単一モード光導波路が望ましい。

上記特開昭８０−１５６０１５号公報及び特開昭６０−
２４３６０６号公報に提案されている方法で作製された
光導波路は、従来のＴｉ拡散法とプロトン交換法との双
方を重ねて行なうものであるため、基板との屈折率差が
比較的大きく、このため多モードである。たとえば、基
板表面上にＴｉを厚さ２００人に成膜し、９６５℃で２
．５時間熱処理を行なってＴｉを拡散させ２次いで安息
香酸に安息香酸リチウムを１モル％添加した処理液中で
２４５℃で１時間のイオン交換処理を行ない、３５０℃
で４時間熱処理を行なって注入プロトンを拡散させるこ
とにより得られた光導波路は３つの導波モードをもつ。

そこで１本発明は、以上の様な従来技術に鑑み、光学損
傷のしきい値が高く、ｍｆＪ＠効率も高く且つ端面入射
光を高い結合効率で単一モード導波光に結合することの
できる光導波路を提供することを目的とする。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明によれば１以上の如き目的を達成するものとして
、 ニオブ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸リチウム結
晶基板の表面に全屈及びプロトンを拡散してなる光導波
路において、基板との屈折率差Δｎと厚さｄ（μｍ）と
が ０．７＜Ｊ’−ττＴτｎ１丁ｋＱｄ＜２．３・−・−
命　（１） 且つ ｄ≦１．５　　−−−−−（２） （ここで、）Ｃｏ！２π／入０であり、λＧは真空中で
の使用光波長（μｍ）であり、ｎｌは基板の屈折率であ
る） を満足する様に設定されていることを特徴とする２光導
波路。

が提供される。

更に１本発明によれば、上記の様な光導波路の作製に好
適な方法として ニオブ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸リチウム結
晶基板の表面に金属を厚さ２０〜６０人に成膜させる工
程と、該工程に次いで熱処理により上記金属を基板中に
拡散させる工程と、上記基板の表面にイオン交換法によ
りプロトンを注入する工程と、該工程に次いで熱処理に
より上記プロトンを基板中に拡散させる工程とを含むこ
とを特徴とする、光導波路の作製方法。

及び、 二オフ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸リチウム結
晶基板の表面に金属を成膜させる工程と、該工程に次い
で熱処理により上記金属を基板中に拡散させる工程と、
上記基板の表面に拡散係数Ｄｅｆｆ　（μｍ２／ｈｒ）
が ０．０１５≦Ｄｅｆｆ≦０．１ φ−・会−（３） で且つ処理時間ｔ（ｈｒ）が ０．３≦　　４　　ｅｆｆ−Ｌ　　≦０．５＠　　唾　
会　・　・　　（４） となる様な条件下でイオン交換法によりプロトンを注入
する工程と、該工程に次いで熱処理により上記プロトン
を基板中に拡散させる工程とを含むことを特徴とする。

光導波路の作製方法、が提供される。

尚１本発明において、光導波路の厚さｄ（ｐｍ）とは、
基板との屈折率差が最大値の１　／　ｅに減衰する深さ
をいう。

また１本発明において、光導波路の屈折率とは、当該光
導波路における最大値をいう。

［実施例１ 以下１本発明の具体的実施例を説１１する。

第１図は本発明による光導波路を有するＰｉ膜型光学素
子の一実施例を示す概略斜視図である０本実施例は光偏
向器に適用されたものである。

第１図において、ｌはＸ板またはｙ板ＬｉＮｂＯ３結品
基板であり、２は該基板ｌの表面にＴｉ及びプロトンを
拡散して屈折率を高めることにより得られた光導波路で
ある。３．４は光導波路２の光学研摩された端面である
。５．６はそれぞれ上記光導波路２に対向して整列して
配こされたシリンドリカルレンズである。また、７は上
記光導波路２の表面上に形成された弾性表面波励起用く
し型電極である。

第１図に示される様に１本実施例においては。

光源側から波長６３２８人のＨｅ−Ｎｅレーザ平行光束
８がシリンドリカルレンズ５の光軸に品行に該シリンド
リカルレンズに入射せしめられる。

そして、該平行光束はシリンドリカルレンズ５を通過す
る際に一方向（光導波路２の膜ｎ方向）にのみ集束せし
められて光導波路端面３がら光導波路２内に入射せしめ
られる。かくして、端面詰合により光導波路２内に入射
せしめられた光は導波光９となって光導波路２内を伝搬
する。

本実施例においては、光導波路２の屈折率と基板ｌの屈
折率との差Δｎは０．００９であり、また該光導波路２
の厚さｄは１．Ｏμｍであり、更に基板１の屈折率ｎ１
は２．２０３であり、使用光波長は６３２８人であるの
で、 Ａｎｏｎ了コーｋｏｄ＝１．４ となり、上記式（１）及び式（２）を満足している。

以上の様な本実施例の光導波路においては、導波光９は
基本モードのみの単一モードであり、端面詰合の結合効
率も８０９６ａ度の高い効率が可能である。

一方、第１図において、くシ型電極７に高周波電力を印
加することにより弾性表面波１ｏが生ぜしめられる。？
ｋｋ、弾性表面波は上記導波光９に対して回折格子とし
て作用し、ここに該導波光９が到達すると、該導波光は
りｉ性表面波回折格子により回折せしめられ、回折導波
光は光導波路端面４から出射して一方向（光導波路２の
膜厚方向）に発散しながらシリンドリカルレンズ６に入
射する。

そして、該発散光束はシリンドリカルレンズ６を通過す
る際に上記発散方向に集束せしめられて平行光束とされ
る。

以上の様な本実施例の光学素子では、光を端面入射で光
導波路内へ入射させることにより光の有効利用がはから
れており、更に該光導波路内に入射せしめられ伝搬する
導波光は単一モードであるため弾性表面波により良好な
回折効率にて回折せしめられる。

以上の実施例では　　Δｎ−ｎ１ｋ　Ｏｄ　！１．４で
且つｄ＝１．０であるが、上記式（１）及び（２）を満
足することにより同様の効果が得うレル、ｒＪＪＪチ、
上記式（１）　＋７）　　　Ａｎ　＊　ｎｌ　）ｋ、ｄ
は光導波路内の屈折率分布を指数関数で近似した時に波
動方程式から導かれるモード成立に関する条件式を示す
ものであり、この式の値が０．７以下では導波モードを
得ることが困難であり、またこの式の値が２．３以上で
は複数の伝搬モードが存在しやすくなる。また、上記式
（２）は弾性表面波との相互作用の効率を十分に高め得
るための条件を示したものであり、ｄが１．５゜ｍを越
えると伝搬する光の強度分布が膜厚方向に広がりすぎて
弾性表面波との相互作用を十分に高めることが困難とな
る。

第２図（ａ）〜（ｅ）は本実施例薄膜型光学素子の作製
方法を説明するための工程図である。

先ず、第２図（ａ）に示される如＜、Ｘ板またはｙ板の
ＬｉＮｂＯ３結晶基板ｌの表面をニュートンリング数本
以内の平面度に研摩した後、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、上記基板１の表面に電子ビーム蒸着によ
り５０人の厚さにＴｔ薄膜を蒸着し、酸素雰囲気中９６
５℃で２．５時間熱拡散させ、第２図（ｂ）に示される
如＜Ｔｉの熱拡散層１１を形成した。

次に、安息香酸リチウム１．５モル％含有の安息香酸を
アルミナルツボに入れた。該ルツボ中で第２図（ｂ）の
Ｔｉ拡散層１１を有するＬｉＮｂＯ３結晶基板を入れ、
これらを熱炉に入れて２４３℃で０．５１１Ｓ間保持し
てイオン交換処理を行ない、第２図（Ｃ）に示される如
く、ＴＬ拡散層ｌｌ中にプロトンが注入されたプロトン
交換層１２を形成した。このイオン交換処理後、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基板
を乾燥した。

以上の様なイオン交換処理における処理液中の安息香酸
リチウム濃度（モル％）とプロトン拡散の拡散係数Ｄｅ
ｆｆ（鉢ｍ２／ｈｒ）との関係は第３図の様になってい
る。このグラフから１本実施例の場合はＤｅｆｆはＯｏ
ｌであり、またｅ　ｆ＠ｔ　は０．４５であり、上記式
（３）及び（４）を満足している。

次に、プロトンが注入された基板を熱炉に入れて、加熱
した水を通してｍ素を流量１１／ｍｉｎ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３８０℃で
３時間アニール処理を行なった。この結果、注入された
プロトンがノフ板中に熱拡散された。

かくして、第２図（ｄ）に示される如く、光導波路２が
形成された。該光導波路２は基板との屈折率差Δｎが０
．００９であり、厚さｄが１．０μｍであった。従って
、本実施例により得られた光導波路のｒ−で五］「７７
１丁つ−ｋＧ　ｄは１．４であり、上記式（１）の範囲
内である。また、該光導波路２についてＣｓ＋イオン源
を用いたＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　　Ｉｏｎ　　
Ｍ＆！ｌ！！５ｐｅｃｔ　ｒｏｇｃｏｐｙ）により測定
を行なった結果、プロトン分布がＴｆ分布を覆う様にほ
ぼ対応した指数関数的分布でプロトン及びＴｉが拡散し
ていることが確認された。該光導波路ｚ内を波長６３２
８人の光を導波させたところ、単一モードであることが
確認された。

光導波路２の入出射端面を研摩した後に、第２図（ｅ）
に示す如く、中心周波ｆｉａｏＯＭＨｚのくし５電極７
を通常のフォトリソグラフィーの手法を用いて作製した
。

この様に作製された薄膜型光学素子のくし型１ｃ極７に
周波数４００ＭＨ２の高周波電力を印加し、波長６３２
８人の光を導波せしめ、この導波光の回折効率を調べる
と、高周波電力が４００ｍＷの時９０％であり、良好な
光偏向特性が得られた。

更に、波長６３２８人のＨｅ−Ｎｅレーザを用いて光学
損傷のしきい値測定を行なったところ、出射光のパワー
が１．ｏｍＷ／ｍｍまでは顕著な光学損傷は生じず、光
機能素子として適していることが分った。

本実施例光学素子の作製方法においては基板表面に５０
人の厚さにＴｉ薄膜を成膜させているが、本発明におい
ては基板表面にｒ＆膜される金属の厚さは２０〜６０人
であれば同様の効果を得ることができる。即ち、上記実
施例における電子ビーム蒸着でＴｉ薄膜をそれぞれ１０
人、２０人、４０人、６０人、１００人とする以外は該
実施例と同様にして光導波路を作製し、６３２８人のＨ
ｅ−Ｎｅレーザを用いて°測定したところ、Ｔｉ１１，
１４１００人の場合にはプロトン注入以前に既に導波モ
ードが存在していてプロトン注入及び該注入プロトンの
拡散の後には多モードとなり、一方Ｔｉ膜厚ｌＯ人の場
合には導波光の散乱が増加し伝搬ロスが３ｄＢ／ｃｍと
なった。プロトン注入時に表面にＴｉ拡散層が存在する
とプロトン拡散速度が抑制されプロトン拡散が均一化さ
れて良好な分布が得られ、この場合には導波光の散乱が
抑制されるが、Ｔ［拡散層が薄すざるとこの効果が不十
分となり伝搬ロスが増加する。

従って、本発明においては単一モード且つ伝搬ロスの小
さい光導波路を得るために、基板表面に成膜する金属の
厚さを２０〜６０人に設定しているのである。

尚、この成膜に使用する金属としてはＴｉの外にＶ、Ｎ
Ｘ　、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｇｅ等を用いることも
できる。そして、金属の熱拡散条件は光導波路厚さが１
．５μｍ以下となる様に適宜設定することができる。

また、本実施例光学素子の作製方法においては安息香酸
リチウム１．５モル％含有の安息香酸を用い且つ２４３
℃で０．５時間の低温熱処理でプロトン注入を行なって
いるが１本９．ＩＮ＋においてはプロトン拡散係数Ｄｅ
ｆｆが０．０１５〜０．１で且つ　　４Ｄｅｆｆ１１ｔ
）が０．３〜０．５である条件下でプロトン注入を行な
うことにより同程度のプロトンを注入して同様の効果を
得ることができる。即ち、上記実施例における安息香酸
リチウム含有率を２．０モル％とし処理時間を１時間と
する以外は該実施例と同様にして（この場合Ｄｅｆｆは
０．０４であり、　　　４Ｄｅｆｆ１１ｋ）は０．４で
ある）光導波路を作製し、６３２８人のＨｅ−Ｎｅレー
ザを用いて測定したところ、上記実施例とほぼ同一の特
性をもっていた。一方上記実施例における安息香酸リチ
ウム含有率を３゜０モル％とし処理時間を１時間とする
以外は該実施例と同様にして（この場合Ｄｅｆｆは０．
０１であり、　　　４Ｄｅｆｆ・ｔ）は０　、２テある
）光導波路を作製し、同様にして測定したところ導波モ
ードが！！ｌｌｌ測されなかった。また、上記実施例に
おける安息香酸リチウム含有率を１．０モル％とする以
外は該実施例と同様にして（この場合Ｄｅｆｆは０．１
７であり、　　　４Ｄｅｆｆａｔ）は０．８４である）
光導波路を作製し、同様にして測定したところ３つの導
波モードが存在した。

従って、本発明においては、単一モードの光導波路奄得
るために ｏ、ｏｉｓ≦Ｄｅｆｆ≦０．１ 且つ ０．３　　≦　　　　　４Ｄｅｆｆ−ｔ）　　≦　０　
、５の条件下でプロトン注入を行なうのである。

更に、プロトン交換処理で１弱酸としてバルミチン酸リ
チウム含有のバルミチン酸やステアリン酸リチウム含有
のステアリン酸等を用いることもできる。

そして、プロトンの熱拡散条件は光導波路厚さが１．５
ｕＬｍ以下となる様に適宜設定することができる。

第４図は末完ｒＩ＋１による光導波路をイＩする薄膜型
光学素子の実施例を示す概略平面図である６本実施例は
電気光学効果を利用する光偏向器に適用されたものであ
る。第４図において、上記第１図におけると同様の構成
要素には同一の符号が付されている。

第４図において、１３は光入射用のグレーティングカッ
プラであり、１４は光出射用のグレーティングカップラ
である。また、１５は電気光学効果を生ぜしめるための
くし型電極である。該くし型電極は、電極幅及び電極間
の間隔２．２＃Ｌｍ、交差幅３．８ｍｍ、対数３５０対
である。

尚２本実施例における光導波路２は上記第１図の実施例
のものと同様にして作製された。

本実施例においては、光源からの平行光束８がグレーテ
ィングカップラ１３から光導波路２内に導入され、かく
して導入された導波光は、くし型電極１５に電圧を印加
することにより形成された位相格子によって回折され、
該回折光はグレーティングカップラ１４から外部に塩出
される。くし型電極１５に電圧６ｖを印加したところ、
９０％の回折効率が得られ、高回折効率が得られること
が分った。

以上の実施例では、基板としてＬＬＮｂ０３結晶基板が
用いられているが、本発明では、ＬｉＴａＯ３結品基板
を用品基板同様の作製方法で同様な光導波路を作製する
ことができる。また、本発明光導波路を有するＦＩｖ型
光学素子は上記実施例に記載の光偏向器に限らず、光変
調器等の種々の光機能装置に利用することができる。

更に、上記実施例は、光導波路が１次元方向にのみ光閉
じ込め作用をもつプレーナ光導波路である場合が示され
ているが、本発明は、光導波路が２次元方向に光閉じ込
め作用をもつチャネル光導波路である場合にも同様に適
用でき、方向性光結合基型の光変調器や光スィッチ等に
応用することができる。

［発明の効果］ 以上の様に、本発明によれば、光学損傷のしきい値が高
く、機能効率も高く且つ端面入射光を高い結合効率で単
一モード導波光に結合することのできる光導波路が提供
される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第４図は本発明による光導波路を有するＦＭ
膜型光学素子を示すＪ！Ｅ略斜視図である。 第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明による光導波路を有する
薄膜型光学素子の作製方法を説明するための工程図であ
る。 第３図はイオン交換処理における処理液中の安息香酸リ
チウム濃度とプロトン拡散の拡散係数Ｄｅｆｆとの関係
を示すグラフである。 １：基板、　　　　２光導波路、 ５．６：シリンドリカルレンズ、 ７．１５：＜Ｌ型電極、 １０：弾性表面波、 １３．１４ニゲレーテイングカツプラ。 代理人　　弁理士　　山　下　穣　平 第１図 第２図 （０）口ｚ’

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ニオブ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸リチ
   ウム結晶基板の表面に金属及びプロトンを拡散してなる
   光導波路において、基板との屈折率差Δｎと厚さｄ（μ
   ｍ）とが ０．７＜√（Δｎ・ｎ＿１）ｋ＿０ｄ＜２．３・・・・
   ・（１） 且つ ｄ≦１．５・・・・・（２） （ここで、ｋ＿０＝２π／λ＿０であり、λ＿０は真空
   中での使用光波長（μｍ）であり、ｎ＿１は基板の屈折
   率である） を満足する様に設定されていることを特徴とする、光導
   波路。 （２）金属がチタンである、特許請求の範囲第１項の光
   導波路。 （３）ニオブ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸リチ
   ウム結晶基板の表面に金属及びプロトンを拡散してなり
   、基板との屈折率差Δｎと厚さｄ（μｍ）とが ０．７＜√（Δｎ・ｎ＿１）ｋ＿０ｄ＜２．３・・・・
   ・（１） 且つ ｄ≦１．５・・・・・（２） （ここで、ｋ＿０＝２π／λ＿０であり、λ＿０は真空
   中での使用光波長（μｍ）であり、ｎ＿１は基板の屈折
   率である） を満足する様に設定されている光導波路を作製する方法
   において、ニオブ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸
   リチウム結晶基板の表面に金属を厚さ２０〜６０Åに成
   膜させる工程と、該工程に次いで熱処理により上記金属
   を基板中に拡散させる工程と、上記基板の表面にイオン
   交換法によりプロトンを注入する工程と、該工程に次い
   で熱処理により上記プロトンを基板中に拡散させる工程
   とを含むことを特徴とする、光導波路の作製方法。 （４）金属としてチタンが用いられる、特許請求の範囲
   第３項の光導波路の作製方法。 （５）ニオブ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸リチ
   ウム結晶基板の表面に金属及びプロトンを拡散してなり
   、基板との屈折率差Δｎと厚さｄ（μｍ）とが ０．７＜√（Δｎ・ｎ＿１）ｋ＿０ｄ＜２・３・・・・
   ・（１） 且つ ｄ≦１．５・・・・・（２） （ここで、ｋ＿０＝２π／λ＿０であり、λ＿０は真空
   中での使用光波長（μｍ）であり、ｎ＿１は基板の屈折
   率である） を満足する様に設定されている光導波路を作製する方法
   において、ニオブ酸リチウム結晶基板またはタンタル酸
   リチウム結晶基板の表面に金属を成膜させる工程と、該
   工程に次いで熱処理により上記金属を基板中に拡散させ
   る工程と、上記基板の表面に拡散係数Ｄｅｆｆ（μｍ＾
   ２／ｈｒ）が０．０１５≦Ｄｅｆｆ≦０．１ ・・・・・（３） で且つ処理時間ｔ（ｈｒ）が ０．３≦√（４Ｄｅｆｆ・ｔ）≦０．５ ・・・・・（４） となる様な条件下でイオン交換法によりプロトンを注入
   する工程と、該工程に次いで熱処理により上記プロトン
   を基板中に拡散させる工程とを含むことを特徴とする、
   光導波路の作製方法。 （６）プロトン注入が弱酸中での低温熱処理によりなさ
   れる、特許請求の範囲第５項の光導波路の作製方法。