JPH0711608B2 - 光導波路の作成方法 - Google Patents
光導波路の作成方法Info
- Publication number
- JPH0711608B2 JPH0711608B2 JP57182646A JP18264682A JPH0711608B2 JP H0711608 B2 JPH0711608 B2 JP H0711608B2 JP 57182646 A JP57182646 A JP 57182646A JP 18264682 A JP18264682 A JP 18264682A JP H0711608 B2 JPH0711608 B2 JP H0711608B2
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- waveguide
- light
- optical waveguide
- solid material
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
- G02B6/1342—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using diffusion
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は光合成、光分波および光偏向等の機能を有する
光回路用の導波路の作成方法に関するものである。
光回路用の導波路の作成方法に関するものである。
従来、圧電性のすぐれた導波路基板として、強誘電体の
LiNbO3単結晶を用いる場合、以下に示す方法により光導
波路を作成してきた。上記基板上にTi膜を電子銃又はス
パツタリング等の方法で形成し、さらに熱炉中で1000℃
近辺で数時間処理し、Tiを結晶中に熱拡散することによ
り、１〜２μｍ厚の導波炉を形成する。しかし、上記導
波炉作成にあたつては、1000℃近辺の高温処理工程が含
まれていること、又、上記導波路に対する入力光強度が
１〜2mW（波長0.6328μｍの時）を越えると、導波路に
光学損傷が生じる〔R.L.Holman,Appl.Phys.Letl,32,280
（1978）〕という欠点を有していた。
LiNbO3単結晶を用いる場合、以下に示す方法により光導
波路を作成してきた。上記基板上にTi膜を電子銃又はス
パツタリング等の方法で形成し、さらに熱炉中で1000℃
近辺で数時間処理し、Tiを結晶中に熱拡散することによ
り、１〜２μｍ厚の導波炉を形成する。しかし、上記導
波炉作成にあたつては、1000℃近辺の高温処理工程が含
まれていること、又、上記導波路に対する入力光強度が
１〜2mW（波長0.6328μｍの時）を越えると、導波路に
光学損傷が生じる〔R.L.Holman,Appl.Phys.Letl,32,280
（1978）〕という欠点を有していた。
一方、上記導波路の光学損傷を低減させる方法として、
200℃〜400℃程度に加熱した強酸もしくは、水酸化物も
しくは、溶融塩中に基板を浸すものがある。〔J.Jacke
l,Appl.Phys.Letl,37,739（1980）〕 例えば溶融塩としては、TlNO3,AgNO3等があげられる
が、基板を溶融塩に完全に浸す必要のため、加熱により
有害性ガスNO2等が大量に発生するという問題点を有し
ていた。
200℃〜400℃程度に加熱した強酸もしくは、水酸化物も
しくは、溶融塩中に基板を浸すものがある。〔J.Jacke
l,Appl.Phys.Letl,37,739（1980）〕 例えば溶融塩としては、TlNO3,AgNO3等があげられる
が、基板を溶融塩に完全に浸す必要のため、加熱により
有害性ガスNO2等が大量に発生するという問題点を有し
ていた。
本発明の目的は、上述した従来の光導波路の作成方法に
伴う欠点を除去した、新たなる光導波路の作成方法を提
供することにある。
伴う欠点を除去した、新たなる光導波路の作成方法を提
供することにある。
本発明の上記目的は、基板の表面上にイオン種を含む固
体材料を上積し、この固体材料に光を照射することによ
って固体材料を加熱して融解せしめ、融解された固体材
料に含まれるイオン種を基板内に拡散させ、前記照射す
る光の基板表面での反射率もしくは透過率もしくはその
両方の変化を観測することによって基板表面の屈折率の
変化をモニターすることを特徴とする光導波路を作成す
る方法によって達成される。更に固体材料を溶かせる為
の熱を与える前に、基板全体を予備的に加熱して、或る
一定の温度、もちろんイオン種が溶解しない温度まで上
昇させておくと、効率良く光導波路が作成できる。
体材料を上積し、この固体材料に光を照射することによ
って固体材料を加熱して融解せしめ、融解された固体材
料に含まれるイオン種を基板内に拡散させ、前記照射す
る光の基板表面での反射率もしくは透過率もしくはその
両方の変化を観測することによって基板表面の屈折率の
変化をモニターすることを特徴とする光導波路を作成す
る方法によって達成される。更に固体材料を溶かせる為
の熱を与える前に、基板全体を予備的に加熱して、或る
一定の温度、もちろんイオン種が溶解しない温度まで上
昇させておくと、効率良く光導波路が作成できる。
本発明の導波路作成方法においては、作成過程の低温化
が図れ且つ有害性ガスの発生を低減させるとともに、光
学損傷の少ない且つ光伝搬損失の少ない光導波路を形成
の進捗の程度をモニターしながら形成することが可能で
ある。
が図れ且つ有害性ガスの発生を低減させるとともに、光
学損傷の少ない且つ光伝搬損失の少ない光導波路を形成
の進捗の程度をモニターしながら形成することが可能で
ある。
以下、本発明に関して詳述する。
第１図において、１はその表面に光導波路が形成される
基板、２はイオン種を形成する固体材料で、前記基板１
の上に設けられる。基板１としては、圧電性のすぐれた
強誘電体結晶であるLiNbO3,LiTaO3結晶やBK7等のガラス
でも良い。２としてはMg（NO3）26H2O,C6H5COOH,TlNO3,
AgNO3,KNO3,NaNO3等があげられる。
基板、２はイオン種を形成する固体材料で、前記基板１
の上に設けられる。基板１としては、圧電性のすぐれた
強誘電体結晶であるLiNbO3,LiTaO3結晶やBK7等のガラス
でも良い。２としてはMg（NO3）26H2O,C6H5COOH,TlNO3,
AgNO3,KNO3,NaNO3等があげられる。
第２図は本発明に係る方式の一実施例を示す図で、３は
レーザー光源、４及び５はレンズ、６はビームスプリツ
ター、７及び８は光検出器、９は加熱炉、10は炉９にあ
けられた光に対する窓である。前記光源としては、基板
材料に対して吸収性の高い波長のレーザーが望ましく、
例えばAr,He−Ne,YAG,CO2レーザー等があげられる。レ
ーザー光源３から出射した光線11は、ビームスプリツタ
ー６を通り、レンズ４により一様な強度をもつ光束12に
拡大される。光束12は、拡散種を含む固体２を上積した
基板１の表面全体に照射され、固体２が融解すると、光
束12の一部は反射し又、その一部は透過する。反射光は
レンズ４の方へ戻り、ビームスプリツター６で検出器７
へ導かれる。一方、基板を透過した光束はレンズ５でし
ぼられ検出器８へ入射する。
レーザー光源、４及び５はレンズ、６はビームスプリツ
ター、７及び８は光検出器、９は加熱炉、10は炉９にあ
けられた光に対する窓である。前記光源としては、基板
材料に対して吸収性の高い波長のレーザーが望ましく、
例えばAr,He−Ne,YAG,CO2レーザー等があげられる。レ
ーザー光源３から出射した光線11は、ビームスプリツタ
ー６を通り、レンズ４により一様な強度をもつ光束12に
拡大される。光束12は、拡散種を含む固体２を上積した
基板１の表面全体に照射され、固体２が融解すると、光
束12の一部は反射し又、その一部は透過する。反射光は
レンズ４の方へ戻り、ビームスプリツター６で検出器７
へ導かれる。一方、基板を透過した光束はレンズ５でし
ぼられ検出器８へ入射する。
基板１の表面は、光束12により局所的に加熱され、イオ
ン交換が進み、表面近傍の屈折率が増大して導波路が形
成される。有害性ガスの発生率は、基板全体を加熱する
場合に比べて低くおさえられる。又、熱バイアスとし
て、炉９によりあらかじめ適度に熱することを併用して
も差しつかえない。前記原理により表面の屈折率が変化
すると、光束12の基板表面上での反射率および透過率が
変化するので、検出器７もしくは８で光強度の変動を観
測すれば、その時点での導波路の状態がモニターでき
る。
ン交換が進み、表面近傍の屈折率が増大して導波路が形
成される。有害性ガスの発生率は、基板全体を加熱する
場合に比べて低くおさえられる。又、熱バイアスとし
て、炉９によりあらかじめ適度に熱することを併用して
も差しつかえない。前記原理により表面の屈折率が変化
すると、光束12の基板表面上での反射率および透過率が
変化するので、検出器７もしくは８で光強度の変動を観
測すれば、その時点での導波路の状態がモニターでき
る。
以上の方法により所定の導波路厚のプラナー型の導波路
が作製できる。
が作製できる。
次に本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は
この実施例に限定されるものではない。
この実施例に限定されるものではない。
実施例１ 第２図を参照し、Ｘ−cut LiNbO3単結晶のｙ−ｚ面を面
精度がニユートリング数本以内に収まるよう両面研摩し
た。基板の寸法はy,z方向でそれぞれ１インチ,1/2イン
チで厚さは1mmtであった。研摩後基板を超音波洗浄した
後にエタノール蒸気中で充分乾燥し、この上にTlNO3の
粉体を約2g基板上面に一様にドクターブレードにより上
積した。この上積した基板を低温加熱炉中にセットし約
100℃の温度に上温し炉の窓からCO2レーザー光（出力20
watt）をSiレンズにより基板全面に光が当るように調整
したところ数分以内で基板上に上積したTlNO3が融け、
この状態でCO2レーザー光を約60分間照射することによ
りTlイオンの内部拡散により基板上にTE0モードの導波
路が形成できた。プリズムカツプリング法により作製し
た導波路の伝播損失を測定したところ、1.0db/cmの値を
得た。又光学損傷の閾値向上に関しても50％の向上が観
測され、本発明による導波路作成が従来法により優れて
いることが判明した。
精度がニユートリング数本以内に収まるよう両面研摩し
た。基板の寸法はy,z方向でそれぞれ１インチ,1/2イン
チで厚さは1mmtであった。研摩後基板を超音波洗浄した
後にエタノール蒸気中で充分乾燥し、この上にTlNO3の
粉体を約2g基板上面に一様にドクターブレードにより上
積した。この上積した基板を低温加熱炉中にセットし約
100℃の温度に上温し炉の窓からCO2レーザー光（出力20
watt）をSiレンズにより基板全面に光が当るように調整
したところ数分以内で基板上に上積したTlNO3が融け、
この状態でCO2レーザー光を約60分間照射することによ
りTlイオンの内部拡散により基板上にTE0モードの導波
路が形成できた。プリズムカツプリング法により作製し
た導波路の伝播損失を測定したところ、1.0db/cmの値を
得た。又光学損傷の閾値向上に関しても50％の向上が観
測され、本発明による導波路作成が従来法により優れて
いることが判明した。
以上説明したように、本発明による光導波路作製方法に
より光学損傷の少ないかつ光伝播損失の低い光導波路が
可能になるばかりでなく、従来の高温に熱した融液中に
基板を浸たし作製する方法に較べて、低温処理が可能に
なり、有害性ガスの発生率も抑制できる。
より光学損傷の少ないかつ光伝播損失の低い光導波路が
可能になるばかりでなく、従来の高温に熱した融液中に
基板を浸たし作製する方法に較べて、低温処理が可能に
なり、有害性ガスの発生率も抑制できる。
又、導波路作成時に導波路の状態を加熱用の光を観測す
ることによりモニターできる為、加熱用の光とは別のモ
ニター用の光を照射する必要がない。作成時の状態をモ
ニターできることから、励起するモードの数を制御する
ことや弾性表面波との相互作用を強くする導波路厚に制
御することも可能である。
ることによりモニターできる為、加熱用の光とは別のモ
ニター用の光を照射する必要がない。作成時の状態をモ
ニターできることから、励起するモードの数を制御する
ことや弾性表面波との相互作用を強くする導波路厚に制
御することも可能である。
第１図及び第２図は、本発明に係る光導波路の作成方法
の一実施例を示す為の図。 １……基板、２……拡散イオン種を含む固体、３……光
源、4,5……レンズ、６……ビームスプリツター、7,8…
…光検出器、９……加熱炉、10……窓、11,12……光
束。
の一実施例を示す為の図。 １……基板、２……拡散イオン種を含む固体、３……光
源、4,5……レンズ、６……ビームスプリツター、7,8…
…光検出器、９……加熱炉、10……窓、11,12……光
束。
Claims (1)
- 【請求項１】基板の表面からの拡散により光導波路を作
成する方法において、 前記基板の表面上にイオン種を含む固体材料を上積し、
該固体材料に光を照射することによって固体材料を加熱
して融解せしめ、融解された固体材料に含まれるイオン
種をイオン交換によって基板内に拡散させ、前記照射す
る光の基板表面上での反射率もしくは透過率もしくはそ
の両方の変化を観測することによって基板表面の屈折率
の変化をモニターすることを特徴とする光導波路の作成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57182646A JPH0711608B2 (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | 光導波路の作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57182646A JPH0711608B2 (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | 光導波路の作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5971005A JPS5971005A (ja) | 1984-04-21 |
| JPH0711608B2 true JPH0711608B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=16121940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57182646A Expired - Lifetime JPH0711608B2 (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | 光導波路の作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711608B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4894447A (ja) * | 1972-03-13 | 1973-12-05 | ||
| JPS5810721B2 (ja) * | 1978-06-10 | 1983-02-26 | 日本電信電話株式会社 | 薄膜光素子の製造方法 |
| JPS5627848A (en) * | 1979-08-10 | 1981-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | Balanced air circulator |
-
1982
- 1982-10-18 JP JP57182646A patent/JPH0711608B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5971005A (ja) | 1984-04-21 |
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