JPH0623080B2 - 微小光学素子の製造方法 - Google Patents
微小光学素子の製造方法Info
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- JPH0623080B2 JPH0623080B2 JP59072100A JP7210084A JPH0623080B2 JP H0623080 B2 JPH0623080 B2 JP H0623080B2 JP 59072100 A JP59072100 A JP 59072100A JP 7210084 A JP7210084 A JP 7210084A JP H0623080 B2 JPH0623080 B2 JP H0623080B2
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Landscapes
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、イオン熱拡散法を用いた微小光学素子の製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
以下、本明細書では、本発明のイオン熱拡散法が用いた
微小光学素子の製造方法を用いて製造する平板マイクロ
レンズについて説明していく。
微小光学素子の製造方法を用いて製造する平板マイクロ
レンズについて説明していく。
本発明は、イオン熱拡散法を用いた微小光学素子の製造
方法を用いて製造する平板マイクロレンズにおいて、イ
オン熱拡散を行うべき面には選択的にイオン熱拡散を行
うための開口部を有するパターンマスクが形成され、イ
オン熱拡散を行わない面には不要なイオン熱拡散を防止
するための開口部を有しない全面マスクが形成されたガ
ラス基板を用いてイオン熱拡散を行う微小光学素子の製
造方法に関する。
方法を用いて製造する平板マイクロレンズにおいて、イ
オン熱拡散を行うべき面には選択的にイオン熱拡散を行
うための開口部を有するパターンマスクが形成され、イ
オン熱拡散を行わない面には不要なイオン熱拡散を防止
するための開口部を有しない全面マスクが形成されたガ
ラス基板を用いてイオン熱拡散を行う微小光学素子の製
造方法に関する。
近年、伊賀，及川らによって、平板基板内へのドーパン
トの選択拡散によってできる平板マイクロレンズが報告
され注目をあつめている。（AppleOpt.22,441(1983)）
この平板マイクロレンズは、多数のマイクロレンズを所
望の位置関係でモノリシックに集積できるという特徴を
もち、他のアレイ状の光学素子と積層することによって
光回路をアレイ状に一括して製作できるなど、将来の光
関連分野において基本的なエレメントになることが期待
されている。また複写器，プリンターイメージセンサ
等、画像伝送の分野においても基本的なエレメントにな
っていくと思われる。さらには光ディスクのピックアッ
プ等にも応用されよう。このように平板マイクロレンズ
は光関連の多くの分野で基本的なエレメントになること
が期待できる。
トの選択拡散によってできる平板マイクロレンズが報告
され注目をあつめている。（AppleOpt.22,441(1983)）
この平板マイクロレンズは、多数のマイクロレンズを所
望の位置関係でモノリシックに集積できるという特徴を
もち、他のアレイ状の光学素子と積層することによって
光回路をアレイ状に一括して製作できるなど、将来の光
関連分野において基本的なエレメントになることが期待
されている。また複写器，プリンターイメージセンサ
等、画像伝送の分野においても基本的なエレメントにな
っていくと思われる。さらには光ディスクのピックアッ
プ等にも応用されよう。このように平板マイクロレンズ
は光関連の多くの分野で基本的なエレメントになること
が期待できる。
ところが従来の平板マイクロレンズの製造方法は、ドー
パントを基板に選択拡散させるイオン熱拡散の工程で、
基板がわずかにそる、ねじれる、基板側面、裏面がドー
パントで汚染される等の欠点をもつために、各種分野で
要求される精度をもった平板マイクロレンズを再限性良
く得ることはできなかった。従来の平板マイクロレンズ
の製造方法のイオン熱拡散の工程を図１で、また従来の
製造方法で得られた平板マイクロレンズのもつ各種の欠
陥を図２で説明する。
パントを基板に選択拡散させるイオン熱拡散の工程で、
基板がわずかにそる、ねじれる、基板側面、裏面がドー
パントで汚染される等の欠点をもつために、各種分野で
要求される精度をもった平板マイクロレンズを再限性良
く得ることはできなかった。従来の平板マイクロレンズ
の製造方法のイオン熱拡散の工程を図１で、また従来の
製造方法で得られた平板マイクロレンズのもつ各種の欠
陥を図２で説明する。
従来のイオン熱拡散法においては、イオン熱拡散を、パ
ターンマスクを下にして基板を熔融塩に浸すことによっ
て行なっていた。ところが図１のごとく、パターンマス
クの形成されている面以外の面（図１では基板側面，基
板裏面）には特にドーパントへの基板への浸入を防ぐた
めの対策がとられておらず、基板側面等からドーパント
が拡散し、そのため基板のそり、ねじれ、汚れ等の現象
がみられた。これらの現象は図２に示した様に、平板マ
イクロレンズ、および平板マイクロレンズアレイの精度
を低下させていた。（（ａ）〜（ｄ））。
ターンマスクを下にして基板を熔融塩に浸すことによっ
て行なっていた。ところが図１のごとく、パターンマス
クの形成されている面以外の面（図１では基板側面，基
板裏面）には特にドーパントへの基板への浸入を防ぐた
めの対策がとられておらず、基板側面等からドーパント
が拡散し、そのため基板のそり、ねじれ、汚れ等の現象
がみられた。これらの現象は図２に示した様に、平板マ
イクロレンズ、および平板マイクロレンズアレイの精度
を低下させていた。（（ａ）〜（ｄ））。
（ａ） 光軸の傾き （ｂ） 個々のレンズ特性のバラツキ（レンズ径、焦点
距離、ＮＡ、収差等） （ｃ） レンズ間の位置関係の精度の低下 （ｄ） 基板の屈折率の不均一性 〔目的〕 本発明は上記の欠点を解決するため、イオン熱拡散法を
用いた平板マイクロレンズの製造方法において、パター
ンマスクが形成されている面以外にもマスクが形成され
ている基板を用いてイオン熱拡散を行ない、目的を達し
たものである。
距離、ＮＡ、収差等） （ｃ） レンズ間の位置関係の精度の低下 （ｄ） 基板の屈折率の不均一性 〔目的〕 本発明は上記の欠点を解決するため、イオン熱拡散法を
用いた平板マイクロレンズの製造方法において、パター
ンマスクが形成されている面以外にもマスクが形成され
ている基板を用いてイオン熱拡散を行ない、目的を達し
たものである。
以下、図面を用いて本発明を詳しく説明する。本発明の
平板マイクロレンズの製造方法において、イオン熱拡散
の工程の模式図を図３に示す。本発明で用いる基板は、
図１で説明した従来法のイオン熱拡散で用いた基板のパ
ターンマスクが形成されている面以外の面にもマスクが
形成されており、ドーパントはパターンマスクの開口部
からのみ基板に浸入する。したがって従来法の欠点であ
った基板のそり、ねじれ、汚れ等が全くといっていいほ
どなくなり、各種光学デバイスのエレメントとして必要
な精度を具備した平板マイクロレンズが得られるように
なった。以下、本発明の実施例を記す。
平板マイクロレンズの製造方法において、イオン熱拡散
の工程の模式図を図３に示す。本発明で用いる基板は、
図１で説明した従来法のイオン熱拡散で用いた基板のパ
ターンマスクが形成されている面以外の面にもマスクが
形成されており、ドーパントはパターンマスクの開口部
からのみ基板に浸入する。したがって従来法の欠点であ
った基板のそり、ねじれ、汚れ等が全くといっていいほ
どなくなり、各種光学デバイスのエレメントとして必要
な精度を具備した平板マイクロレンズが得られるように
なった。以下、本発明の実施例を記す。
1.３０mm×３０mm×５mm厚のＫＦ２ガラスの六面を研磨
した。
した。
2.上記基板の六面にＲＦスパッタ装置によってＴｉ膜を
おのおの１μｍ形成した。
おのおの１μｍ形成した。
3.フオト工程により直径５００μｍの円形の開口部を２
mmピッチで格子状に１４４コ（１２×１２）設けた。
mmピッチで格子状に１４４コ（１２×１２）設けた。
4.硫酸タイウム，硫酸亜鉛からなる熔融塩（モル比で５
対５）に基板をパターンマスクを下にして浮かべた。
（図３） 5.Ｎ２雰囲気中、５００℃で９６時間イオン熱拡散を行
なった。
対５）に基板をパターンマスクを下にして浮かべた。
（図３） 5.Ｎ２雰囲気中、５００℃で９６時間イオン熱拡散を行
なった。
6.基板を熔融塩から取り出して徐冷した。
7.基板を洗浄後、Ｔｉ膜を熱リン酸でエッチングするこ
とによって取り除いた。
とによって取り除いた。
8.ガラス表面を研磨した。
以上の操作によって下記の特性をもつ平板マイクロレン
ズが得られた。（図４） レンズ直径 １．５２mm 焦点距離Ａ ３．１２mm（空気中） 焦点距離Ｂ ５．００mm（ガラス中） レンズ間のピッチ ２．００mm レンズ個数 １４４コ この平板マイクロレンズアレイに図５の様に平行光
を入射したところ１４４コすべての平板マイクロレンズ
で良好な集光作用を示し、ガラス基板端面でＧＩ５０フ
ァイバに光を導びくことができた。
ズが得られた。（図４） レンズ直径 １．５２mm 焦点距離Ａ ３．１２mm（空気中） 焦点距離Ｂ ５．００mm（ガラス中） レンズ間のピッチ ２．００mm レンズ個数 １４４コ この平板マイクロレンズアレイに図５の様に平行光
を入射したところ１４４コすべての平板マイクロレンズ
で良好な集光作用を示し、ガラス基板端面でＧＩ５０フ
ァイバに光を導びくことができた。
以上の様に、本発明の平板マイクロレンズの製造方法に
よると、各種用途に必要な精度をもつ平板マイクロレン
ズが比較的簡単な工程で量産でき、そのため将来基本的
な光学エレメントになっていくであろう平板マイクロレ
ンズを安価に提供でき、本発明がオプトエレクトロニク
スの分野に多大な寄与をすると確信する。なお本発明の
イオン熱拡散法を用いた微小光学素子の製造方法は、平
板マイクロレンズに限らず、広く微小光学素子（れば、
薄膜導波路、分岐素子、薄膜スイッチング素子等）の製
造においても応用できよう。
よると、各種用途に必要な精度をもつ平板マイクロレン
ズが比較的簡単な工程で量産でき、そのため将来基本的
な光学エレメントになっていくであろう平板マイクロレ
ンズを安価に提供でき、本発明がオプトエレクトロニク
スの分野に多大な寄与をすると確信する。なお本発明の
イオン熱拡散法を用いた微小光学素子の製造方法は、平
板マイクロレンズに限らず、広く微小光学素子（れば、
薄膜導波路、分岐素子、薄膜スイッチング素子等）の製
造においても応用できよう。
第１図は従来のイオン熱拡散法を用いた平板マイクロレ
ンズの製造方法で、１はガラス基板、２はパターンマス
ク、３はセラミック容器、４は熔融塩、５は平板マイク
ロレンズ、６はパターンマスクの開口部以外からのドー
パントの拡散部である。第２図は従来のイオン熱拡散法
を用いた平板マイクロレンズの製造方法によって得られ
た平板マイクロレンズアレイの種々の欠点の例である。
（ａ）は光軸の傾き、（ｂ１）は個々のレンズ特性のバ
ラツキ、（ｃ）はレンズ間の位置関係の精度がわるいこ
と、（ｄ）は基板の屈折率の不均一性をあらわしてあ
る。第３図は本発明の平板マイクロレンズの製造方法を
模式的に表わしたもので、従来法と比べると７のパター
ンマスク以外のマスクが新たに形成されている。第４図
（ａ），（ｂ），第５図は本発明の実施例において得ら
れた平板マイクロレンズおよび平板マイクロレンズアレ
イの特性を示す図である。第４図は集光特性を表す図
で、第５図は光ファイバーとの結合特性を表す図であ
る。８は平板マイクロレンズ基板、９は平板マイクロレ
ンズ、１０は集光スポット、１１は焦点距離（Ａ）、１
２は焦点距離（Ｂ）である。 第５図において１３は平板マイクロレンズアレイ基板、
１４は平板マイクロレンズ、１５は光ファイバーであ
る。
ンズの製造方法で、１はガラス基板、２はパターンマス
ク、３はセラミック容器、４は熔融塩、５は平板マイク
ロレンズ、６はパターンマスクの開口部以外からのドー
パントの拡散部である。第２図は従来のイオン熱拡散法
を用いた平板マイクロレンズの製造方法によって得られ
た平板マイクロレンズアレイの種々の欠点の例である。
（ａ）は光軸の傾き、（ｂ１）は個々のレンズ特性のバ
ラツキ、（ｃ）はレンズ間の位置関係の精度がわるいこ
と、（ｄ）は基板の屈折率の不均一性をあらわしてあ
る。第３図は本発明の平板マイクロレンズの製造方法を
模式的に表わしたもので、従来法と比べると７のパター
ンマスク以外のマスクが新たに形成されている。第４図
（ａ），（ｂ），第５図は本発明の実施例において得ら
れた平板マイクロレンズおよび平板マイクロレンズアレ
イの特性を示す図である。第４図は集光特性を表す図
で、第５図は光ファイバーとの結合特性を表す図であ
る。８は平板マイクロレンズ基板、９は平板マイクロレ
ンズ、１０は集光スポット、１１は焦点距離（Ａ）、１
２は焦点距離（Ｂ）である。 第５図において１３は平板マイクロレンズアレイ基板、
１４は平板マイクロレンズ、１５は光ファイバーであ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】イオン熱拡散法を用いた微小光学素子の製
造方法において、イオン熱拡散を行うべき面には選択的
にイオン熱拡散を行うための開口部を有するパターンマ
スクが形成され、イオン熱拡散を行わない面には不要な
イオン熱拡散を防止するための開口部を有しない全面マ
スクが形成されたガラス基板を用いてイオン熱拡散を行
うことを特徴とする微小光学素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072100A JPH0623080B2 (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 微小光学素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072100A JPH0623080B2 (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 微小光学素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60215552A JPS60215552A (ja) | 1985-10-28 |
| JPH0623080B2 true JPH0623080B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=13479648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59072100A Expired - Lifetime JPH0623080B2 (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 微小光学素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0623080B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58167451A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-10-03 | Seiko Epson Corp | 光学素子作製法 |
-
1984
- 1984-04-11 JP JP59072100A patent/JPH0623080B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60215552A (ja) | 1985-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |