JPH04110805A - プロトン交換光導波路とその製造方法及びこの導波路を用いた光偏向器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導波型光学素子用の光導波路およびその製造
方法と、上記光導波路を用いた光偏向装置、光集積ヘッ
ドおよび光情報記録再生装置等の応用装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

光導波路を用いた電気光学素子や音響光学素子等が、従
来、光偏向器およびそれを用いた集積化光ヘッド（光集
積ヘッドともいう）、光変調器、光スィッチ、光スペク
トラムアナライザ等に用いられている。

上記光学素子を形成するための基板として、圧電性、光
弾性、電気光学効果にすぐれた材料として、ニオブ酸リ
チウム、タンタル酸リチウムもしくはこれら両者の混晶
系、これらを一般式で表すと一般式 ＬｉＮｂ□−ｙＴａｙＯ３　ただし、○≦ｙ≦１の単結
晶基板が広く用いられている。

さらに最近は、光学損傷に強い基板として前記３者のい
ずれかにＭｇをトープした基板、すなわち一般式 ％式％） 例えば光偏向器の場合は、従来、特開昭６０１５６０１
５公報に記載された第２図のように、光軸と垂直な方向
に弾性表面波（ＳＡＷ）２４を伝搬させ、導波光２５を
光軸から左右に偏向させるものが主流であった。ところ
が、最近は第３図に示すように、アイ・イー・イー・イ
ーのインテグレーテッド・ガイデッド・ウェーブ・オプ
テイクスのプロシーディングペーパーＴｕＡＡ４−１（
１９８９）　（Ｉ　ＥＥＥ、　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　
ＧｕｉｄｅｄＷａｖｅ　０ｐｔｉｃｓ　ｐａｐｅｒ　　
ＴｕＡＡ４−１　　（１９８９））の第１３８頁から第
１４１頁に記載されているように、弾性表面波を光軸３
３方向に伝搬させて導波光を基板３１の方向に回折させ
るとともに、その射出角を弾性表面波励振用の電極３４
へ印加する交流電圧の周波数により変化させる、新しい
方式のものが提案された。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では基板としてＹ　ｃｕｔのＬｉＮｂＯ３
を用いており、さらに光導波路を、まずチタン（Ｔ１）
を高温で熱拡散させたのち、上記基板を安息香酸（Ｃ，
Ｈ５ＣＯＯＨ）やピロリン酸（Ｈ，Ｐ２Ｏ７）等の弱酸
およびその弱酸のリチウム塩混合物中で低温熱処理し、
基板表面近傍のリチウムイオン（Ｌｉ”）の一部を弱酸
中のプロトン（Ｈ＋）と置換するプロトン交換法といわ
れる方法で作製している。上記方法では、 （１）Ｔｉという遷移金属が注入されるため、光学損傷
のしきい値が低い。

（２）プロトン交換処理を行うため、ＬｉＮｂ○３結晶
固有の圧電効果、電気光学効果および音響光学効果が大
きく低下し、光偏向効率が小さい。

という問題点がある。このため、上記従来技術では光導
波路を第３図に示すようにチャネル化し、導波光と弾性
表面波との相互作用により効率を高める工夫がされてい
るが、チャネル幅４０μｍに対し導波路の厚さが数μｍ
と小さいため、射出光に大きな収差を生じ、光ヘッド等
の精密光学系には適用できないという問題があった。

本発明は、電気光学効果、圧電効果、光弾性効果にすぐ
れた弾性表面波と導波光との相互作用が大きく改良され
た光導波路とその製造方法を得て、上記光導波路を用い
た光偏向装置や光集積ヘッドを開発し、さらに上記光集
積ヘッドを用いた光情報記録再生装置を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の電気光学効果、圧電効果、光弾性効果にすぐれた
弾性表面波と導波光との相互作用が大きく改良された光
導波路は、 （１）下記の一般式で表せるニオブ酸リチウム、タンタ
ル酸リチウム、もしくはこれら両者の混晶系 一般式　Ｌ　ｘ　Ｎ　ｂ　１−　ｙ　Ｔ　ａ　ｙ　Ｏ３
ただし、０≦ｙ≦１ないし、これらにマグネシウムが添
加された一般式Ｌｊｘｌ’／ｉｇｚＮｂ＋−，ＴａｙＯ
，、ただし０≦Ｘ、ｙ、Ｚ≦１からなる単結晶基板の表
層部に、基板内のリチウムイオンＬｉ＋の一部がプロト
ンＨ１とイオン交換して形成された基板より屈折率が高
い変性層を、光導波層として有するプロトン交換光導波
路において、上記基板の屈折率ｎＳと光導波層の屈折率
ｎ（７）差をΔｎ（＝ｎ　　ｎｓ）とし、上記光導波層
の表面からの深さをｘｌとしたとき、上記光導波層の屈
折率ｎがその表面から深さｘ１方向に連続的に漸次減少
し、上記基板との界面において実質的にΔｎ＝０を満足
する屈折率分布を有し、表面におけるΔｎ＝Δｎｏが０
．０３５より大きく、かつΔｎが上記波長においてΔｎ
ｓの１／３となる深さａが、不等式Δｎｏ≦０．０１５
ａ＋０．００５を満たすプロトン交換光導波路によって
達成される。また、 （２）上記光導波層における表面から深さ方向ｙのプロ
トンＨ＋によるリチウムイオンＬｉ＋のイオン交換濃度
プロファイルが、誤差関数的に変化し、その表面から深
さｙ方向に上記イオン交換濃度が連続的に漸次減少した
濃度分布を有する上記（１）記載のプロトン交換光導波
路によって達成できる。

（３）上記変成層からなる光導波層の結晶格子定数ｄ′
と上記単結晶基板の結晶格子定数ｄとの差Δｄ＝ｄ’−
ｄが、上記光導波層における表面から深さ方向ｙに誤差
関数的に変化し、表面から深さｙ方向に、上記Δｄが連
続的に漸次減少した結晶格子定数分布を有する上記（１
）記載のプロトン交換光導波路によって達成される。

また、上記光導波路の製造方法としては、（４）弱酸と
弱酸のリチウム塩との混合溶液中で、下記の一般式で表
せるニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、もしくは
これら両者の混晶系 一般式　ＬｉＮｂ１−ｙＴａｘＯ３　ただし、○≦ｙ≦
１ないし、これらにマグネシウムを添加した一般式Ｌ　
ｊｘ　Ｍ　ｇ　ｚ　Ｎ　ｂ　ｙ　Ｔ　ａ　ｘ　−ｙ○３
、（Ｏ≦ｘ、ｙ、ｚ≦１）からなる単結晶基板を熱処理
して、その表層部のリチウムイオンＬｉ＋の一部をプロ
トンＨ１でイオン交換して、基板より屈折率が高い変性
層を光導波層として形成するプロトン交換光導波路の製
造方法において、上記弱酸として解離度１０−３以下の
有機酸とその酸のリチウム塩との混合溶液を用いて加熱
処理し、上記単結晶基板表層部のリチウムイオンＬｉ＋
の一部をプロトンＨ＋でイオン交換し、ついで、上記単
結晶基板を大気中あるいは酸素雰囲気中で、３７５℃〜
４００℃で少なくともｔ≧２Ｔ２（時間）以上熱処理す
ることにより、上記イオン交換処理により基板中に注入
されたプロトンＨ＋を上記基板中へ熱拡散して、上記基
板の屈折率ｎＳと光導波層の屈折Ｉｎとの差をΔｎ　（
＝　ｎ−〇、）とし、上記光導波層の表面からの深さを
ｘ１としたとき、上記光導波層の屈折率ｎがその表面か
ら深さｘ１方向に連続的に漸次減少し、上記基板との界
面において実質的にΔｎ＝ｏを満足し、表面におけるΔ
ｎ＝Δｎｏが０．０３５より大きく、かつ、ΔＢがΔｎ
ｏの１／３となる深さｙ。が３μｍ以上であるプロトン
交換光導波路の製造方法によって達成される。なお、上
記弱酸としては解離度１０−５以下の有機酸がより好ま
しい。

さらにまた、上記光導波路を用いた光偏向装置は、 （５）光学基板上に光導波路が形成された上記（１）か
ら（３）までのいずれかに記載した光導波路と、上記光
導波路の外部から光導波路内へ光を結合する手段と、上
記光導波路内を伝搬する導波光を基板外へ射出させ、か
つ、上記射出光が基板表面となす角を変化させる機能を
もつ弾性表面波を励振する電極とからなる光偏向器によ
って達成される。また、（６）上記光導波路内に光を結
合する手段と、上記光導波路から伝搬する導波光を基板
外へ射出させ、かつ、射出光が基板表面となす角を変化
させる機能をもつ弾性表面波を励振する電極とからなる
、上記（５）記載の光偏向装置によって達成される。

上記光導波路を用いた光集積ヘッドは、（７）レーザ光
源と、このレーザビームを光学基板上に設けた光導波路
に導いた導波光を、さらに光導波路外部空間に配置した
光記録媒体の記録、再生面上に集光し、上記記録、再生
面がらの反射光を受光、検出する手段とを備えた光ヘッ
ドであって、上記光学基板上に光導波路が形成された上
記（１）ないしく３）のいずれかに記載した光導波路と
、レーザビームの波長変動によるレーザビームの光導波
路に対する結合効率の低下を防止する第１の回折格子と
、レーザビームを上記光導波路に結合するクレーティン
グカップラと、上記光導波路上に設けられ、光導波路内
を伝搬する導波光を基板外に射出させ、かつ、射出光が
基板表面となす角を変化させる機能をもつ弾性表面波を
励振させる電極と、上記射出光の対比方向のレーザ波長
変動に伴う変化を防止する第２の回折格子と、上記射出
光を導波路外部の一点に集束させるレンズ手段を有する
ことにより達成され、 （８）上記記録媒体からの反射光を受光、検出する光素
子を構成する集光ビームスプリッタとして、不等間隔曲
線形状の回折格子を、上記光導波路上のグレーティング
カップラと弾性表面波励振用の電極との間に配設した、
上記（８）記載の光集積ヘッドによって達成され、また
、 （９）レーザ光源と、このレーザビームを光学基板上の
光導波路に導いた導波光を、さらに光導波路外部空間に
配置した光記録媒体の記録、再生面上に集光し、上記記
録、再生面からの反射光を受光、検出する手段とを備え
た光ヘッドであって、上記光学基板上に光導波路が形成
された上記（１）ないしく４）のいずれかに記載した光
導波路と、レーザビームの波長変動によるレーザビーム
の光導波路に対する結合効率の低下を防止する第１の回
折格子と、レーザビームを上記光導波路に結合する第１
のグレーティングカップラと、上記光導波路上に設けら
れ、上記導波光を光導波層の外部に射出させるとともに
、基板表面と上記射出光とがなす角を変化させる弾性表
面波励振用の電極と、同じく上記光導波路上の第１グレ
ーテイングカツプラと弾性表面波励振用の電極との間に
設けられた、トラッキング誤差検出用の平面回折格子と
、上記光導波層が形成されている面と反対側の基板上に
、対向する上記第１のグレーティングカップラと弾性表
面波励振用の電極との間に設けられた、不等間隔曲線形
状の回折格子からなる集光ビームスプリッタと、上記射
出光の射出方向のレーザ波長の変動に伴う変化を防止し
、かつ、上記射出光を反射する反射形の第２の回折格子
と、該第２の回折格子からの反射光を、上記光記録媒体
の記録、再生面上へ集束させるレンズ手段を備え、上記
レンズ手段により集束された反射光を、上記光記録媒体
の記録、再生面に照射し、その反射信号光を上記レンズ
手段を通して第２の回折格子で反射させて基板内に入射
させ、これを上記光導波層側の基板面で全反射させて、
上記集光ビームスプリッタに入射させ２分割して集光し
、集光された上記反射信号光を受光素子で検出すること
により達成される。さらに、 （１０）上記反射形の第２の回折格子と、該第２の回折
格子からの反射光を上記光記録媒体の記録、再生面上へ
集束させるレンズ手段とからなる光学系を、上記光導波
層が形成された基板側本体と光学的に結合しながら分離
独立させ、アクチュエータに搭載し、ヘッドの可動部と
した、上記（９）記載の光集積ヘッドにより達成される
。

上記光集積ヘッドを用いた光情報記録再生装置は、 （１１）光記録媒体を回転駆動する回転駆動制御手段と
、上記回転する光記録媒体面と所定間隔をおいて上記光
記録媒体の半径方向に走査駆動することにより、光情報
の記録、再生を行う光ヘッドおよび光ヘッドを搭載し走
査駆動するアクチュエータとを備えた光情報記録再生装
置において、上記アクチュエータに搭載される光ヘッド
を、上記（７）ないしく１０）のいずれかに記載した光
集積ヘッドで構成した光情報記録再生装置によって達成
される。

〔作用〕

本発明はつぎに示すような作用で、電気光学効果、光弾
性効果、圧電効果にすぐれ、弾性表面波と導波光の相互
作用が大きい光導波路ならびに光偏向器を得ることが可
能になる。

以下、結晶基板としてはＬｉＮｂＯ３を代表例として説
明する。

Ｌ　コ−Ｎ　ｂ○３は三方晶系の一軸性結晶であり、そ
の異方軸を２軸とし、六方晶表示で（２１１○）方向を
ｙ軸、ｙ軸とｙ軸に垂直で右手系を構成するようにｙ軸
をとる。今後、テンソル表示が便利と考え、ｙ軸をＸ、
軸、ｙ＠をＸ２軸、ｙ軸をＸ３軸と書く。この直交座標
系に対し、誘電率テンソルは対角成分だけゼロでなく、 と書くことができる。（ただしε□□＝ε２□）。誘電
率テンソルの逆テンソルを ＣＢ］＝　（Ｅ〕−”　　　　　　　　　　　　（２）
と定義すると、上記の座標系に対し となる。

ＬｉＮｂＯ３に歪み〔Ｓ〕や静電場ＥＣが加わるとテン
ソルＣＢ）に変化が生じる。これを〔ΔＢ〕と書くと、
光弾性効果は ΔＢ　ｉｊ”　　Σ　Ｐ　：Ｊｋｑｓｋｇ　　　　　　
　　　　（４）１ｇ タタシ、ＰｉｊｋＱは光弾性テンソル、ｕＱは媒質ノ変
位と書け、電気光学効果は ΔＢ　ｉ　ｊ　”Σｒ；ＪｂＥ：　　　　　　　　（６
）ただし、ｒｉｊｋは電気光学テンソルと書ける。この
両者が存在する場合には △Ｂ　ｉｊ”ΣＰ　ｉ　ｊｋＱ　Ｓ　ｋＱ＋Σｒ；Ｊｋ
Ｅ：　　　（７）ｋ　見　　　　　　　　　　　　　　
　　秘となる。

さて、ＬｉＮｂ０．基板に例えば交差型電極（Ｉ　ｎｔ
ｅｒ　−Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ　：　
Ｉ　Ｄ　Ｔと以下略称する）を用いて弾性表面波（ＳＡ
Ｗ）を発生させ、その表面を伝搬させた場合を考える。

弾性表面波は歪みが波となって基板表面を伝搬するもの
であるから、歪み〔Ｓ〕を伴う。また、歪み〔Ｓ〕によ
り電圧場Ｅ。が発生する。したがって、ＳＡＷにより（
７）式で示されるΔＢ　ｉｊが誘起される。

特に第４図に示すようにＸ１軸に垂直に切断した基板１
（Ｘｃｕｔ基板）を用いる場合を考える。

ＩＤＴ２はＸ２軸と垂直な方向に配置され、ＳＡＷは−
ｘ２方向に伝搬する。光導波路４にＴＥ波（Ｘ３軸方向
に偏向した光波）を導波させる。伝搬するＳＡＷにより
テンソル〔ΔＢ〕の非対角成分が生しる。これを具体的
に書き下すと次式になる。

ΔＢ１．＝２Ｐ工３１３Ｓ１３＋２Ｐ□３１２Ｓ工２＋
２ｒ０．、Ｅ丁　　　　　　　　（８）このような〔Δ
Ｂ〕の非対角成分が生しると、上記ＴＥ波とこれに垂直
な方向（ｘ１軸方向）に偏光したＴＭ波との間に、モー
ト結合が生しる。

特にＴＭ波が放射モードとなるように屈折率が調整され
ている場合は、基板外に光を取り出すことができる。射
出光の出射角度θはＳＡＷの波長へで決まる。すなわち
、 ん Ｎ：導波ＴＥモードの実効屈折率、ｍ：整数、ｎｏ：　
ＬｉＮｂ○、の常屈折率である。

ＳＡＷの波長はＩＤＴ’に印加する高周波電圧の周波数
により変化できるため、高周波電圧の周波数によって射
出角θ、すなわち光の方向が制御でき、光偏向器として
動作する。上記光偏向器の効率ηは近似的に次式で表さ
れる。

η＝１−ｅ−”Ｌ（１０） ここで、ＬはＳＡＷの伝搬長であり、αは放射損失係数
と呼ばれる定数であり、次式で表される。

ここで、ｎｅ：ＬｉＮｂＯ２の異常屈折率、ω：光の角
周波数、Ｐ二導波光パワー、Ｅｌ（ｘｌ）：　ＴＭ放射
モードの電場分布、Ｅ３（ｘ工）：　ＴＥ放射モートの
電場分布である。上記（１０）、　（１１）、　（１２
）式より明らかなように、大きなηを得るためにはα、
すなわちＣを大きくする必要がある。大きなＣを得るた
めには、（１２）式より（１２）式の積分（以下、これ
を重なり積分と呼ぶ）の値を大きくする必要がある。そ
のためには （Ｔ　　Ｅ□（ｘ＋）＋　Ｅｉ（ｘｘ）の重なりを大き
くすること （＾　大きなΔＢ　ｉｊの値 が必要である。

■を実現するためには導波路構造の最適化を行う必要が
ある。例えば小野前らの文献（電子通信学会論文誌、Ｖ
ｏＱ、、　Ｊ　６４−Ｃ，Ｎ０１４゜ｐｐ２８８〜２９
４．（１９８１））によれば、大きなαを得るためには
、異方性の物質（常屈折率ｎ［１１と異常屈折率ｎｅ１
をもつ）基板上に、やはり異方性物質（常屈折率ｎ。２
と異常屈折率ｎｅ２をもつ）薄膜が形成された光導波路
において、ｎｏよとｎｅｌおよびｎ。２とｎｅ２の大小
関係がそれぞれ反対であればよいということが知られて
いる。例えばｎｏ工）ｎｅｌならばｎ。２くｎ。２であ
って、かつ、光導波路構造となるためには、ｎＯ１＜　
ｎ　［１２またはｎ　ｅｌ＜　ｎ　ｅ２が満たされねば
ならない。これは、上記のような光導波路構造において
は、電場Ｅ３（ｘ□）とＥ工（Ｘｌ）との重なりを大き
くできるからである。

最近、プロトン交換法を用いて作製した光導波路では、
ＬｉＮｂＯ３基板とプロトン交換層のｎ。とｎｏの分散
関係が反対であることが発見された。

プロトン交換ＬｉＮｂ○、光導波路は、きわめて容易に
、かつ安価に光導波路が作製できるため、前記アイ・イ
ー・イー・イーに記されたＨｊｎｋｏｖの文献に示され
る第３図のような光偏向器が作製可能になったのである
。

しかし、ＬｉＮｂＯ２にプロトン交換を行うと、光弾性
係数Ｐｉ、ｊｋＱや電気光学係数ｒｉｊｋがきわめてｌ
」＼さくなることが知られている。例えば、胡らの文献
（電子情報通信学会技術報告○ＱＥ８６−１１９　、　
ｐｐ、１５−２２）によれば、ｒ３３３はプロトン交換
後交換前の約１／１５になるとされている。このため、
上記条件■が満足されてもΔＢ１３が小さくなるため、
条件■が満足されないという問題があった。

本発明では従来第５図（ａ）に示すようであった屈折率
分布を第５図（ｂ）のようにすることにより、電気光学
係数ｒｉｊｋおよび光弾性係数Ｐ；Ｊｋｉの低下を抑止
して、条件（茎を満足させるとともに、波長λ＝６３３
ｎｍの光に対する表面の異常屈折率へ〇の変化電入ｎｏ
を０．０３５より大きく、かつ、ΔｎがΔｎｏの１／３
になる深さａを所定の不等式を満たすようにすることに
より、■の条件も満足させることを可能にした。

第６図にΔｎｏの値をパラメータにしたａとで定義され
る■。ｖｅｙＱａｐの値の関係を示した。第６図より、
Δｎｓが大きい程、あるいはａが小さい程■。ｖｅｒＱ
ａｐの値が大きいことが判る。しかし、ａを小さくしす
ぎるとΔＢ１３の値が急速に低下するため、（１２）式
のＣの値が小さくなる。バルク値に近いΔＢ、３を得る
ためには、第６図の破線の右下の部分にａとΔｎｏの値
が入るように光導波路を作製する必要がある。従って、
大きな工。ｖｅｒＱａｐと大きなΔＢよ、の値を得るた
めには、ΔｎｏとａがΔｎｏ≧０．０３５かつ Δｎｏ≦０．０１５　ａ＋０．００５を満足するように
光導波路を作製すれば、大きな光偏向効率ηをもつ光偏
向器を構成することができる。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本発明による光偏向器の一実施例を示す斜視図
、第２図は従来のＢ　ｒａｇｇ型光偏向器の斜視図、第
３図は従来のコリニア型光偏向器の斜視図、第４図は光
偏向器の原理を説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）
は断面図、第５図は光導波路屈折率分布を示す図で、（
ａ）は従来のものを示す図、（ｂ）は本発明によるもの
を示す図、第６図は拡散深さａ、表面屈折率変化量Δｎ
ｏと重なり積分工。ｖｅｒＱう、の関係を示す図、第７
図は光導波路の屈折率分布を示す図で、（ａ）は熱処理
前を示す図、（ｂ）は熱処理後を示す図、第８図は第１
図に示す光偏向器を搭載した光集積ヘッドの構成を示す
図、第９図は上記光集積ヘッドの製造プロセス工程図、
第１０図は上記光集積ヘッドに塔載する収差補正用回折
格子の製造プロセス工程図、第１１図は上記第８図に示
す光集積ヘッドを搭載した光情報・記憶再生装置の構成
図である。

第１実施例 第１図は本発明に基づき製造した光導波路上に作製され
た弾性表面波（ＳＡＷ）を用いた光偏向器の一構成例を
示すものである。第１図において、１はＸ　ｃｕｔ　Ｌ
ｉＮｂＯ３単結晶基板、２はプロトン交換光導波層、３
は導波光、４はＳＡＷ、５はＳＡＷ励振用ＩＤＴ、６は
射出光、７はＳＡＷ励振用の高周波電源、８は集光レン
ズ、９は光の偏向走査方向、１０は弾性表面波の吸収材
を表す。

つぎに光導波層２の構成ならびにその製造方法を記載す
るが、製造方法についてはプロトン交換法による第１の
製造段階と、その後の熱処理を含む第２の製造段階とに
分けて説明する。

（１）プロトン交換法による第１の製造段階：まず、Ｌ
ｉＮｂ○３単結晶のＸ軸に直交してカットした、いわゆ
るｘ　ｃｕｔのＬｉＮｂ○、ウェーハを準備し、その−
面を使用レーザ光波長λの１／１０程度まで研磨し基板
とする。なお、上記結晶基板の遷移金属不純物濃度はで
きるかぎり小さいことが望ましい。現在市販されている
高純度のＬｉＮｂ０１基板ではＦｅの濃度が０．Ｏ５ｐ
ｐｍ程度であり、この高純度ＬｉＮｂＯ３基板を用いれ
ば、光学損傷のしきい値が約１桁上がることを確認して
いる。上記基板１を光学研磨後、トリクロロエチレン、
イソプロピルアルコール、エタノール、純水中で超音波
洗浄を行い、ついで窒素ブローして乾燥させた。

つぎに、上記基板１に対し、つぎに記すようなプロトン
交換処理を行った。プロトン交換処理は、石英製の容器
内に入れて行った。プロトン交換源の弱酸としては、安
息香酸をはじめとするカルボン酸と、ピロリン酸等のリ
ン酸がある。本実施例においては、解離定数６Ｘ１０−
５の安息香酸と安息香酸リチウムとの混合物を用いた。

なお、上記混合率Ｍは次式で定義され、本実施例ではＭ
＝１とした。

つまり、石英容器中へ前記基板とともに安息香酸リチウ
ムを１．９２　ｇ、安息香酸を１８１．３５ｇいれて十
分混合し、２３５℃で１５分間熱処理した。上記熱処理
後、石英容器中から取出した基板をエタノールおよび純
水で超音波洗浄した。このようにしてＬｉＮｂ○、基板
１の表面層にプロトン交換法による厚さ０．９μｍの光
導波路２を形成した。このようにして得られた光導波路
の光学特性を調へるため、ルチルプリズムで波長λ＝６
３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光を光導波路２内のｙ軸方
向へ伝搬させたところ、上記光導波路にはＴＥｏ、ＴＥ
ｌの２つのモードが励振され、導波光の実効屈折率はそ
れぞれ２．２８８６および２．２２５１であった。また
、光伝搬損失を通常の２プリズム法で調べた結果、ＴＥ
ｏモードのそれは３ｄＢ／ｃｍであり、同じ波長のレー
ザ光による光学損傷のしきい値は約７５０Ｗ／ｃｍ２で
あった。

また、光導波路に注入されたプロトンの濃度プロファイ
ルを調べるためＳ　Ｉ　Ｍ　Ｓ　（Ｓ　ｅｃｏｎｄａｒ
ｙＩｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓ　ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）に
よって分析を行った結果、深さ０．９μｍの付近でプロ
トン濃度がステップ型に変化していることが判った。し
たかって、この段階での光導波路の屈折率分布を周知の
逆ＷＫＢ法によって推定すると、第７図（ａ、）に示す
ようになり、注入プロトンの濃度プロファイルと屈折率
のプロファイルはよい一致を示す。

つぎに、上記プロトン交換処理を施して基板表層部に形
成した光導波路２上に、弾性表面波励振用のＩＤＴ５を
形成し、光偏向器を作製するとともにその評価を行った
。なお、本実施例のｘ　ｃｕｔＬｉＮｂ○３のｘ２軸方
向（導波光の進行方向）の弾性表面波速度は３６９６　
ｍ　／ｓｅｃであり、ＩＤＴ５のピッチＡ＝１６．８μ
ｍである。また、ＩＤＴの幅は４．３１１１ｍであり、
ＳＡＷの伝搬長は２０ｍｍである。このとき、中心周波
数はｆ。＝２２０Ｍ　Ｈｚであり、回折次数ｍは＋１次
を利用し、出射角θは６度、偏向角は空気中で４．５ｍ
ｒａｄである。

得られた光偏向器の電気−音響変換特性を調へるため、
ネットワークアナライザを用いて放射コンダクタンスを
測定し、実効的な電気機械結合係数Ｋを測定し、プロト
ン交換処理を行わないバルク基板上に作製したものと比
較した。測定の結果、実効的なＫの値は、本実施例のプ
ロトン交換光導波路に作製した弾性表面波励振用電極の
場合、比較例のバルク基板上に作製したものの約２０％
であった。

さらに、光導波路中にλ”６３３ｒ＋ｒｒ＋のＨｅＮｅ
レーザ光をプリズムカップラによって結合し、ＴＥ１波
を励振して光偏向器の特性を調へた。中心周波数におけ
る光偏向効率ηは僅か０．１％であった。これは光導波
層における電気光学係数ｒ’ｊｋおよび光弾性係数Ｐｉ
ｊｋＱが非常に小さく、（１２）式のＣの値が非常に小
さくなるためである。

（２）プロトン交換後における熱処理工程を含む第２の
製造段階： つぎに上記第１の製造段階でプロトン交換処理した基板
を熱拡散炉に入れ、大気中４００℃で６５分間熱処理し
たのち急冷した。

このようにして製造した光導波路の特性を調べるため、
再び上記（１）と同様に、ルチルプリズムで波長λ＝６
３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光を導波路内に導き、ｙ軸
方向へ伝搬させた。導波路には３本のＴＥモードが励振
され、ＴＥｏモードの実効屈折率は２．２２９１となり
、逆ＷＫＢ法によって光導波層の深さ方向の屈折率分布
を推定すると、第５図（ｂ）のようになり、誤差関数形
状のプロファイルとなった。第５図（ｂ）から明らかな
ように、屈折率はその表面で高く光導波層の深さ方向に
行くにしたがい連続的に漸次減少し、滑らかな減衰曲線
分布をたどり、基板との界面では実質的に基板の屈折率
に近づいている。

また、２プリズム法によりＴＥｏモードの光伝搬損失α
を測定した結果、α＝０．３ｄＢ／ｃｍというＴｉ拡散
光導波路と同等の値が得られ、熱処理前の上記第１の製
造段階での３ｄＢ／ｃｍに比べ飛躍的に改善された。

また、上記（１）の第１の製造段階において実施したよ
うに、光偏向器の特性を調へるため、光導波路上に弾性
表面波励振用のくし形電極を作成し、ネットワークアナ
ライザを用いて２方向の弾性表面波の実効的な電気機械
結合係数Ｋを測定したところ、プロトン交換処理を行わ
ないバルク基板上に作製した比較例の約９５％の値であ
り、熱処理前の場合の約２０％に比べ飛躍的に向上した
。

さらにまた、同じ波長のレーザ光によるＴＥｏモートの
光学損傷のしきい値は約６００Ｗ／ｃｍ２であり、熱処
理前の値７５０Ｗ／ｃｍ２に比へ若干減少したものの良
好な特性値が得られた。

さらに、注入プロトンの光導波層の深さｙ方向の濃度分
布が熱処理によりどのように変化するかを調べるため、
ＳＩＭＳで分析したところ、その濃度分布は誤差関数型
となり、第５図（ｂ）の屈折率分布曲線とよい一致を示
した。

また、上記光偏向器の光偏向効率を調べるため、波長λ
−０，６３３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光をプリズムカッ
プラを用いて上記熱処理により得られたプロトン交換光
導波層２内へ導き、ｙ軸方向へ伝搬させ、Ｚ軸方向へ伝
搬する弾性表面波用電極５へＯ〜ＩＷの電力を投入して
光偏向効率を測定した。この測定により、電力０．５　
Ｗで６０％の回折効率を得た。この値は前記文献の８０
％には若干劣るものの、前記文献のＩＤＴ幅が４０μｍ
であるのに対して、本実施例では４．３ｍｍと約１００
倍であり、弾性表面波の密度が１　／　、＋−００であ
るから、実質的な効率は前記文献の光偏向器の約７５倍
である。

このように、上記（１）の方法で製造された光偏向器に
比へ、本実施例の光偏向器がきわめて高い光偏向効率を
有する理由は、上記熱処理により電気光学係数ｒｉｊｋ
、光弾性係数Ｐ；ＪｋｕがバルクＬ　ｉ　Ｎ　ｂ○３並
に回復し、大きなΔＢ１．の値が得られたためである。

なお、上記熱処理工程を含む第２の製造段階にあ・いて
、熱処理条件は熱処理前のプロトン交換層の厚さＴ（μ
ｍ）と深い関係があることが判った。

すなわち、上記条件 Δｎ。≧０．０３５．八ｎｓ≦０．０１５　ａ　＋Ｏ０
Ｏ○５を満足し、かつ、屈折率分布を誤差関数型にする
ためには、熱処理温度を３７５℃〜４００℃とし、かつ
、熱処理時間ｔ　（時間）を、少なくともし≧２Ｔ２に
しなければならない。しかし、ｔを長くしすぎると、Δ
ｎｏが０．０３５より小さくなるため、できるだけｔ≧
２Ｔ２（時間）熱処理することが望ましい。

第２実施例 第８図は第１図に示した光偏向器を搭載した薄膜光集積
光ヘッドの一実施例を示す図である。第８図において、
１はＬｉＮｂ○３単結晶基板、２はプロトン交換光導波
層、８１は半導体レーザ、８２はコリメートレンズ、８
４はビーム成形用プリズム、８５はレーザ光の波長変動
による光導波層２へのレーザ光結合効率の低下を防止す
る透過形回折格子、８６はレーザ光を光導波層２に結合
する直線形状のグレーティングカップラ、３は導波光、
８７はトラッキング誤差信号作製用３スポツトビームを
作成するための平面回折格子、４は弾性表面波（ＳＡＷ
）で、これは導波光３を基板１内に射出させ、かつ射出
光６の射出角度を変化させる作用を有する。５はＳＡＷ
励振用のＩＤＴ、８９はビーム成形用プリズム、８１０
は半導体レーザ光の波長変動による射出光６の方向変化
を抑止するための反射型回折格子、８１１は射出光６を
光デイスク８１３上に結像させる対物レンズ、８８は反
射信号光を２分割し、かつ、ホトダイオード８３上に集
光する集光ビームスプリッタである。

つぎに、上記光集積ヘッドの作製方法を第９図および第
１０図を用いて詳記する。まず、第９図に示す製造工程
図に従って説明する。第９図（ａ）に示すように、Ｘ　
ｃｕｔ　ＬｉＮｂＯ３基板１（３インチφＸ３ｍｍ厚）
の両面を０．７８μｍのレーザ光波長λの１／１０まで
研磨し、その表面付近に（ｂ）に示すように、上記第１
の製造段階およびその後の（２）に示す熱処理工程を含
む第２の製造段階に従い、プロトン交換光導波層２を作
製する。

つぎに（Ｃ）に示すように、光導波層２上にバッファ層
として光学ガラス層９１　（コーニング社製、商品名７
０５９）を、スパッタリングによって１０ｎｒｎ成膜し
た。スパッタリング条件は、高周波パワー１００Ｗ、ア
ルゴンガス圧０．３５Ｐａ、スパッタリング速度０．２
ｎｍ／ｓｅｃである・さらに、（ｄ）に示すように上記
バッファ層９１上に装荷層（回折格子形成用）としてＴ
ｉ０２層９２を反応性スパッタリングにより１１００ｎ
形成した。スパッタリング条件は、ターゲットとしてＴ
ｉＯ２を用いスパッタリングガスとしてアルゴン（Ａｒ
）と酸素（０２）を用い、Ａｒと０２との流量比０．７
、スパッタリングガス圧０．４２Ｐａ。

高周波パワー５００Ｗ、スパッタリング速度０．１ｎｍ
／ｓｅｃである。

つぎに、（ｅ）に示すように装荷層９２およびバッファ
層９１を所定の導波路型光学素子の形状に加工するため
、電子線露光用レジストとしてクロルメチル化ポリスチ
レン（商品名ＣＭＳ−ＥＸ：東洋ソーダ製）９３を０．
５μｍの厚さにスピンコードした。さらに、（ｆ）に示
すように上記しシスト９３を１３０℃で２０分間ブリヘ
ークしたのち、等間隔直線状の回折格子８６および不等
間隔曲線形状の回折格子８７の各パタンを、電子ビーム
９４によって露光した。上記のようにして、第９図（ｇ
）に示すように電子線露光後、現像を行いレジスト製マ
スク９３を形成した。

つぎに、（ｈ）に示すように、イオンエツチングによっ
て装荷層９２およびバッファ層９１を選択的に微細加工
した。エツチングガスとしてＣＦ、を用い、圧力３．８
Ｐａ、高周波パワー２００Ｗ、エツチング時間１５ｍ１
ｎとした。エツチング後上記レジストを除去した。

ついで弾性表面波用電極５を作製するため（ｉ）に示す
ように、ポジ型ホトレジスト９５を塗布し８０℃で３０
分プリベークした。つぎに、第８図の電極５が形成され
る部分にだけ開口をもつホトマスク（図示せず）を重ね
て露光、現像を行い、レジスト９５の選択エツチングを
行った。ついで、（ｊ）に示すように、電子線蒸着装置
によりＡＱ膜９６を１５０ｎｍ成膜したのち、アセトン
中に浸漬してレジスト９５を除去し、リフトオフにより
上記窓あけ部分にだけＡ　Ｑ膜を残した。

その後再び（ｋ）に示すように、ポジ型ホトレジスト９
５を塗布し、８０℃で３０分プリベークを行ったのち、
所定の電極形状をもち、かつ窓あけ部以外の部分を遮光
するホトマスク（図示せず）を重ねて露光、現像を行い
、１４０’ｃて２０分ポスＩ−ベークを行った。つぎに
、（−Ｑ）に示すように、りん酸系のエツチング液でウ
ェットエツチングを行い、電極パターン９６を転写した
のちレジスト９５を除去した。このようにしてＡＱパタ
ーン９６からなる電極５を形成した。

つぎに、第８図の８５および８１０に示す回折格子の作
製法を第１０図を用いて詳記する。

まず、第１０図（ａ）に示すように、基板として光学ガ
ラス（コーニング社製、商品名ＢＫ−７ガラス）１００
１を用い、その上に（ｂ）に示すように、５１０２膜１
００２を１０μｍ、５ｉＣｆ１４と０２とを原料とした
ＣＶＤ法もしくは蒸着法もしくはスパッタリング法によ
り作製した。

つぎに（ｃ）に示すようにＳ　ｉｏ２膜をホトリソグラ
フィにより所定の格子形状に加工するため、ポジ型ホト
レジスト９５を１μｍ塗布し、８０℃で３０分プリベー
クしたのち、所定の格子形状を描いたホトマスク（図示
せず）により露光し、クロルベンゼン中で４０℃、５分
間浸漬処理を行ったのち、現像してレジスト製の格子パ
ターン９５を形成した。ついで、（ｄ）に示すようにレ
ジスト製の格子パターン９５上にＣｒ１Ｏ０３を蒸着し
、アセトン中で超音波洗浄を行ってレジストを除去し、
（ｅ）に示すようにＣｒ製マスク１００３を作製した。

その後、（ｆ）に示すようにＣＦ４ガスを用いたイオン
エツチングによりＣｒマスク１００３を用いてＳｉ○２
膜１００２を選択的に微細加工したのち、Ｃｒマスク１
００３をエツチング除去し、５ｉｎ２膜１００２の格子
パターンからなる第８図の目的とする回折格子８５およ
び８１０を作製した。

上記ホトリソプラノイ技術は上記装荷層９２もしくはバ
ッファ層９１または弾性表面波励振用電極５の作製技術
にも応用できる。

最後に、上記のようにして作製した光学素子基板１、回
折格子８５，８１０および光学ガラスブロック（コーニ
ング社製、商品名ＢＫ−７）８４゜８９をそれぞれ所定
の形状に切断、研磨してＢＫ７とほぼ同し屈折率をもつ
紫外線硬化型アクリル系の接着剤で貼り合わせ、半導体
レーザ８１およびホトダイオード８３を実装して、第８
図に示す光集積ヘッドを作製した。

つぎに第８図の光集積ヘッドの作用について説明する。

半導体レーザ８１からの出射光（波長λ＝０．７８μｍ
）は、回折格子８５により伝搬方向を補正されたのち、
グレーティングカップラ８６により光導波層２に結合さ
れる。ついで平面回折格子８７によりトラッキング誤差
信号検出用の±１次の極めて弱い回折光を生じさせる。

これによって、光デイスク装置の３スポツト法によるト
ラッキング誤差の信号検出が可能になる。つぎにこれら
の導波光は電極５によって生しさせられた弾性表面波４
により、基板内へ射出される。この際、電極５へ投入す
る交流電場の中心周波数を変えることにより、射出光６
を基板表面と垂直な方向に偏向させて出射角度を変化さ
せることができる。偏向された射出光６は、その伝搬方
向を反射形回折格子８１０により補正されたのち、対物
レンズ８１２により光ディスクの記録、再生面に集束さ
れる。この集束された面からの反射光（光記録情報信号
）６は、レンズ８１１、反射形回折格子８１０を通り、
基板１の表面で全反射し、その対向面に設けられた集光
ビームスプリンタ８８で２分割され、５分割ホトダイオ
ード８３上に集束され信号の検出が行われる。

本光集積ヘッドの特徴は、アクチュエータに搭載するヘ
ッドの可動部分は、図示のとおり反射形回折格子８１０
と対物レンズ８１１とで構成される光学系だけとなり、
ヘッド本体を構成する残りの大半の部分が固定部を構成
することである。このアクチュエータに搭載したヘッド
の可動部光学系と、このヘッド本体を構成する固定部と
を分離し、光学的に結合させるだけでヘッド全体を構成
している。したがって、ヘッドの可動部分は軽量小形と
なり、また、入力側の光偏向は表面弾性波を発生させる
ための電極５へ投入する交流電場の中心周波数を変える
ことで行えるので、アクセス時間を大幅に短縮させるこ
とができる。

なお、この第８図に示すように光集積ヘッドを可動部と
固定部とに分離分割することなく、一体型のヘッド構成
にしてもよく、この一体型のヘッドをアクチュエータに
搭載してもよい。

第３実施例 第１１図は第８図で示した第２実施例の光集積ヘッドを
、従来の光情報記録再生装置に応用した場合の概略を示
したものである。第１１図に示す光情報記録再生装置の
特徴は、ヘッドの可動部１１０３を構成する反射形回折
格子８１０と対物レンズ８１１とからなる光学系だけが
、アクチュエータ１１０２上に搭載されている点にあり
、光集積ヘッドの本体を構成する固定部１１０１は、上
記可動部１１０３と光学的に結合されているが、物理的
には、分離分割して固定されている。したかって、ヘッ
ド全体の構成は機能により可動部１１０３と固定部１１
０１とに２分されるが、アクチュエータ１１０２上には
軽量小形の光学系だけが搭載されているので、アクセス
には極めて有利であり、アクセス時間を２０ｍ５ｅｃ以
下にすることができた。

以上本実施例では、基板がニオブ酸リチウム（Ｔ−ｉＮ
　ｂ　Ｏ３）単結晶基板の場合を代表例として説明した
が、本発明においては、その他、ニオブの一部もしくは
全部をタンタルＴａで置換した結晶系ＬｉＮｂ１−ｙＴ
ａｘＯ３系（ただし、Ｏ＜　ｙ≦１）、あるいはこれに
Ｍｇが加えられた結晶系ＬｉｘＭｇ２ＮｂニーｙＴａｘ
Ｏ３についても、同様なプロトン置換処理を行ったが、
その結果、ＬｉＮｂ０．の場合と同様の結果を得ること
ができた。

〔発明の効果〕

上記のように本発明による光偏向器およびその製造方法
は、下記の一般式で表されるニオブ酸リチウム、タンタ
ル酸リチウムもしくはこれら両者の混晶系で、一般式Ｌ
ｉＮｂ□−，ＴａｙＯ３（ただし、０≦ｙ≦１）あるい
はこれにマグネシウムを加えた一般式ＬｉｘＭｇｚＮｂ
ｘ−ｙＴａｙＯ、（ただし、○≦Ｘ＋Ｚ＋　ｙ≦１）か
らなる単結晶基板の表層部に、基板内のリチウムイオン
Ｌｉ＋の一部がプロトンＨ＋とイオン交換して形成され
た、基板より屈折率が高い変性層を光導波層として有す
るプロトン交換光導波路を備えた光偏向器において、上
記基板の屈折率ｎｓと光導波層の屈折率ｎとの差をΔｎ
（＝ｎ　　ｎｓ）とし、上記光導波層の表面からの深さ
をＸ□としたとき、上記光導波層の屈折率ｎが表面から
深さｘ１方向に連続的に漸次減少し、上記基板との界面
では実質的にΔｎ＝○を満足する屈折率分布を有し、光
導波路におけるΔｎがΔｎｏの１／３となる深さをａと
したとき、Δｎ。

とａとが不等式Δｎｓ≦０．０１５ａ＋０．００５を満
足する光導波路を有することにより、光学損傷に強く、
しかも高効率の光機能素子を容易に作成できる光導波路
を実現可能とし、この光導波路に光偏向素子を組み込む
ことにより、高効率の光偏向装置が得られる。したがっ
て、上記光偏向装置を応用した小形軽量で高速アクセス
可能な光集積ヘッドが、さらにまた、上記光集積ヘッド
をアクチュエータに搭載した光情報記録再生装置をそれ
ぞれ実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプロトン交換光導波路を有する光
偏向器の一実施例を示す斜視図、第２図は従来のブラッ
グ型光偏向器を示す斜視図、第３図は従来のコリニア型
光偏向器を示す斜視図、第４図は光偏向器の原理を説明
する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、第５図（
ａ）は従来の光導波路の屈折率分布を示す図、（ｂ）は
本発明による光導波路の屈折率分布を示す図、第６図は
拡散深さａ、表面屈折率変化量Δｎｏと重なり積分Ｉ　
ｏｖｅｒＱａｐの関係を示す図、第７図は光導波路の屈
折率分布を示す図で、（ａ）は熱処理前を示し、（ｂ）
は熱処理後を示す図、第８図は上記第１図に示す光偏向
器を搭載した光集積ヘッドの構成図、第９図（、）〜（
Ω）は上記光集積ヘッドの製造工程をそれぞれ示す図、
第１０図（ａ）〜（ｆ）は上記光集積ヘッドに搭載する
収差補正用回折格子の製造工程をそれぞれ示す図、第１
１図は上記光集積ヘッドを搭載した光情報記録再生装置
の構成を示す図である。 １．２１．３１・・・基板 ２．２２．３２・光導波層 ４　、２４　、３４　・−・弾性表面波（ＳＡＷ）５．
２３・・・弾性表面波発生電極 ８１・・・レーザ光源 ８３・・・受光素子 ８５・・第１の回折格子 ８６・・・グレーティングカップラ ８７・・第２の回折格子 ８８・・・集光ビームスプリッタ ８１３・・・光記録媒体 １１０２・・・アクチュエータ 代理人弁理士　　中　村　純之助 Ｘ＋（Ｘｌ 第２ 図 、２１．３１−幕籾 ２．２２．３２−一尤帽１ ４．２４．３４−一弾軽表面う皮ｔＳＡＷ１５．２３−
−−−−３草様表面波！１！１電緬８１−−−−−−レ
ーでｆｔ、源 ８３−−−−−一受ｆＬ克子 ８５−−−一第１の回折格Ｊ ８６−−−−２′し−ティレフ゛力、アラｓ７−−−−
１！Ｊ２の回拍′絡子 ８８−−−１光、嶋゛−ムスブｊ八、２８１３−一一九
書乙ａす菓体 ０２−一一アクチェエータ （ａ） 第５ 図 （ｐｍ） 第６ 図 （ａ） 回】Σ丁＝１］ト一 （ｂ） 「〒ヲ習に１ （Ｃ） ■デ■匡ミ１ 第９ 図 （ａ） 一７］１１００ 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式ＬｉＮｂ＿１＿−＿ｙＴａ＿ｙＯ＿３（ただ
   し、０≦ｙ≦１）で表せるニオブ酸リチウム、タンタル
   酸リチウム、もしくはこれら両者の混晶系、あるいはこ
   れにマグネシウムを加えた、一般式Ｌｉ＿ｘＭｇ＿２Ｎ
   ｂ＿１＿−＿ｙＴａ＿ｙＯ＿３（ただし、０≦ｘ、ｙ、
   ｚ≦１）からなる単結晶基板の表層部に、基板内のリチ
   ウムイオンＬｉ＾＋の一部がプロトンＨ＾＋とイオン交
   換して形成された、上記基板より屈折率が高い変性層を
   光導波層として有するプロトン交換光導波路において、
   上記基板の屈折率ｎ＿ｓと上記光導波層の屈折率ｎとの
   差をΔｎ（＝ｎ−ｎ＿ｓ）とし、上記光導波層の表面か
   らの深さをｘ＿１としたとき、上記光導波層の屈折率ｎ
   がその表面から深さｘ＿１方向に連続的に漸減し、上記
   基板との界面では実質的にΔｎ＝０を満足する屈折率分
   布を有し、上記光導波層におけるΔｎの大きさをΔｎ＿
   ０としたとき、Δｎ＿０が０．０３５より大きく、かつ
   ΔｎがΔｎ＿０の１／３となる深さをａとしたとき、Δ
   ｎ＿０とａとが不等式Δｎ＿０≦０．０１５ａ＋０．０
   ０５を満足することを特徴とするプロトン交換光導波路
   。 ２、上記プロトンＨ＾＋によるリチウムイオンＬｉ＾＋
   のイオン交換は、上記光導波層の表面から深さ方向ｙの
   交換濃度プロファイルが誤差関数的に変化し、その表面
   から深さｙ方向に連続的に漸減する濃度分布を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載したプロト
   ン交換光導波路。 ３、上記変成層からなる光導波層は、結晶格子定数ｄ′
   と上記単結晶基板の結晶格子定数ｄとの差Δｄ＝ｄ′−
   ｄが、上記光導波層の表面から深さ方向ｙに誤差関数的
   に変化し、表面から深さｙ方向に連続的に漸減する結晶
   格子定数分布を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載したプロトン交換光導波路。 ４、弱酸と該弱酸のリチウム塩との混合液中で、一般式
   ＬｉＮｂ＿１＿−＿ｘＴａ＿ｘＯ＿３（ただし、０≦ｙ
   ≦１）で表せるニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム
   もしくはこれら両者の混晶系、あるいはこれにマグネシ
   ウムを加えた一般式Ｌｉ＿ｘＭｇ＿２Ｎｂ＿ｙＴａ＿１
   ＿−＿ｘＯ＿３（ただし、０≦ｘ、ｙ、ｚ≦１）からな
   る単結晶基板を熱処理して、その表層部のリチウムイオ
   ンＬｉ＾＋の一部をプロトンＨ＾＋でイオン交換して、
   上記基板より屈折率が高い変性層を光導波層として形成
   するプロトン交換光導波路の製造方法において、上記弱
   酸として解離度１０＾−＾３以下の有機酸と、上記弱酸
   のリチウム塩との混合溶液を用い、加熱処理して上記単
   結晶基板表層部リチウムイオンＬｉ＾＋の一部をプロト
   ンＨ＾＋でイオン交換して厚さＴ（μｍ）の交換層を形
   成し、ついで、上記単結晶基板を大気中または酸素雰囲
   気中で、少なくとも２Ｔ＾２（時間）以上、３７５℃〜
   ４００℃の温度範囲で熱処理することにより、上記イオ
   ン交換処理によって基板中に注入したプロトンＨ＾＋を
   上記基板中に熱拡散し、上記基板の屈折率ｎ＿ｓと光導
   波層の屈折率ｎとの差をΔｎ（＝ｎ−ｎ＿ｓ）とし、上
   記光導波層の表面からの深さをｙとしたとき、上記光導
   波層の屈折率ｎが深さｙ方向に連続的に漸減し、上記基
   板との界面で実質的にΔｎ＝０となるような屈折率分布
   の光導波層を備えたプロトン交換光導波路の製造方法。 ５、特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載
   した光導波路と、光導波路内に伝搬する導波光を上記光
   導波路から基板外に射出させ、かつ、上記射出光が基板
   表面となす角を変化させる機能をもつ弾性表面波を発生
   する電極とを、備えたことを特徴とする光偏向器。 ６、上記光導波路は、外部から上記光導波路内に光を結
   合する手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項に記載した光偏向器。 ７、特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載
   した光導波路に、レーザ光源からのレーザビームを導い
   た導波光を、上記光導波路の外部空間に配置した光記録
   媒体の記録・再生面上に集光し、上記記録、再生面から
   の反射光を受光、検出する手段を備えた光ヘッドであっ
   て、上記光導波路と上記レーザビームの波長変動による
   光導波路への結合効率低下を防止する第１の回折格子と
   、レーザビームを上記光導波路に結合するグレーティン
   グカップラと、上記導波光を光導波路から基板外に射出
   させ、かつ、射出光が基板表面となす角を変化する機能
   をもつ弾性表面波を発生させる電極と、上記射出方向の
   レーザ波長の変動を防止する第２の回折格子と、上記射
   出光を上記導波路外部の一点に集束させるレンズ手段と
   を有する光集積ヘッド。 ８、上記グレーティングカップラは、弾性表面波を発生
   する電極との間の光導波路上で、上記光記録媒体からの
   反射光を受光、検出する光素子を構成する集光ビームス
   プリッタとして、不等間隔曲線形状の回折格子を、配設
   したことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載した
   光集積ヘッド。 ９、上記レンズ手段は、集束した反射光を上記光記録媒
   体の記録、再生面に照射し、その反射信号光を透過して
   、第２の回折格子で反射させて上記基板内に入射させ、
   これを上記光導波層側の基板面で全反射させ、上記集光
   ビームスプリッタに入射させ２分割して集光し、該集光
   された反射信号光を受光素子で検出することを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項に記載した光集光ヘッド。 １０、上記反射形の第２回折格子と、該第２回折格子か
   らの反射光を、上記光記録媒体の記録、再生面上に集束
   するレンズ手段からなる光学系は、上記光導波層が形成
   された基板側本体と、光学的に結合しながら分離独立さ
   せてアクチュエータに搭載し、光ヘッドの可動部とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載した光集
   光ヘッド。 １１、光記録媒体を回転駆動する回転駆動制御手段と、
   上記回転する光記録媒体面と所定の間隔を保ち、上記光
   記録媒体の半径方向に走査駆動することにより光情報の
   記録、再生を行う光ヘッドと、該光ヘッドを搭載して走
   査駆動するアクチュエータとを備えた光情報記録再生装
   置において、上記アクチュエータには、上記特許請求の
   範囲第７項から第１０項にそれぞれ記載したいずれかの
   光集積ヘッドを搭載したことを特徴とする光情報記録再
   生装置。