JPH0727931A

JPH0727931A - 光導波路

Info

Publication number: JPH0727931A
Application number: JP5153864A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shionoya; 孝塩野谷; Masashi Fukuda; 昌史福田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1995-01-31

Abstract

(57)【要約】【目的】チャネル型やスラブ型導波路のように、コアが
基板の表面近くに位置する光導波路であって、反射防止
膜などの光学薄膜を容易にコアの端面上に形成すること
のできる光導波路を提供する。【構成】基板１と、基板１の表面６の少なくとも一部に
形成されたコア２とを有し、基板１の端面１１にコア２
の端面１２が位置する光導波路において、基板１のコア
２が形成されている面６に、補助部材４を搭載し、部材
４の端面１４を、コア２の端面１２が位置する基板１の
端面１１と同一平面上に配置し、基板１の端面１１およ
び補助部材４の端面１４の上に、連続した光学薄膜３を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光計測装置等に用いら
れる光導波路に関し、特に、光の入射効率の高い光導波
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、種々の分野で光導波路が注目され
ている。その理由は、光導波路を用いることにより光学
系の小型、軽量化を図ることができ、また、光軸の調整
が不要になるという利点を有しているからである。

【０００３】空間を伝搬する光を光導波路に励振させる
方法の１つに、レンズが集光したビームを光導波路の端
面に入射させる端面結合法がある。ところが、空気と導
波路基板の屈折率の差により、光導波路の端面において
光の一部が反射し、導波路に入射して伝搬する光量が少
なくなったり、反射光と入射光の干渉によるノイズが光
導波路を伝搬する光にのることがある。

【０００４】光導波路の入射端面の反射を防ぐ方法の１
つの手段として、光導波路入射端面に反射防止膜を形成
することが行われている。光導波路の屈折率をｎ_g、反
射防止膜の屈折率をｎ、反射防止膜の厚さをｄ、入射光
の波長をλとした場合、反射防止膜として作用するため
の条件は、ｎ＝√ｎ_ｇｎｄ＝λ／４を満たすことである。そのため、この条件を満たす低屈
折率で屈折率分散の少ない材料を、一様な膜厚で光導波
路の端面に成膜する必要がある。成膜方法としては、蒸
着法、スパッタ法、化学的気相成長法等が一般的に用い
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チャネ
ル型やスラブ型導波路のように、基板中に拡散等によっ
てコアを形成する光導波路の場合、コアが基板の表面に
形成される。そのため、端面においては、コアの外周の
うち少なくとも一辺が基板の外周に位置することとな
る。このようなチャネル型やスラブ型の導波路の端面
に、蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法等により反射
防止膜を形成すると、基板の端面の外周部において、成
膜粒子の側面への回り込み、ならびに、側面方向から飛
来した成膜粒子の端面への回り込みが生じるため、基板
の端面の外周部で一様な膜厚が得られにくい。そのた
め、基板の端面の外周部に位置するコアの端面上に、反
射防止膜として作用する程度に薄く、しかも、膜厚分布
の少ない膜を形成することは非常に困難であった。

【０００６】本発明は、チャネル型やスラブ型導波路の
ように、コアが基板の表面近くに位置する光導波路であ
って、反射防止膜などの光学薄膜を容易にコアの端面上
に形成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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、基板と、前記基板の表面層の少なくと
も一部に形成されたコア部とを有し、前記基板の端面に
前記コア部の端面が位置する光導波路において、基板の
コア部が形成されている面上に、前記基板の端面を延長
するための補助部材を有し、補助部材の何れか端面を、
コア部の端面が位置する基板の端面のうち少なくとも一
の端面と同一平面上に配置し、基板の端面および補助部
材の端面の上には、両端面に渡って連続した１以上の層
からなる光学薄膜が形成する。

【０００８】

【作用】チャネル型やスラブ型のように、基板のコア部
が形成されている面上に、補助部材を搭載する。そし
て、この補助部材の端面が、コア部の端面が位置する基
板の端面に一致するように配置する。これにより、補助
部材の端面と基板の端面とが同一平面を形成し、コア部
は、基板と補助部材とが接する部分に位置する。

【０００９】従って、基板の端面および補助部材の端面
の上に、連続した薄膜を形成すると、コア部は、基板と
補助部材とが接する面に位置するため、成膜粒子の回り
込みの影響を受けず、一様な厚さの薄膜をコア部の端面
の上に容易に形成することができる。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例の光導波路を図面を用いて
説明する。

【００１１】本実施例の光導波路は、図１、図２に示す
ように、ニオブ酸リチウム基板１をクラッドとし、基板
１の面６に帯状にＴｉ拡散させ、この部分をコア２とし
たチャネル型導波路である。したがって、コア２の端面
１２は、基板１の端面１１上に位置している。

【００１２】また、基板１の面６には、ニオブ酸リチウ
ムでつくられたブロック４が、接着剤の層５によって、
固定されている。ブロック４の端面１４は、基板の端面
１１と同一平面上に位置している。

【００１３】本実施例では、層５を形成する接着剤とし
て、エポキシテクノロジ社製の製品名オプトエレクトロ
ニクス用エポテック接着剤を使用した。接着剤の層５の
コア２を伝搬する光に対する屈折率は、コア２の屈折率
より小さい。また、接着剤の層５は、コア２を伝搬する
光に対して透明である。

【００１４】基板１の端面１１およびブロック４の端面
１４の上には、連続した反射防止膜３が形成されてい
る。反射膜は、ＳｉＯ_２により厚さ０．１５８μｍ形成
した。

【００１５】つぎに、本実施例の光導波路の製造方法に
ついて説明する。

【００１６】まず、基板１の面６より、公知のＴｉ拡散
法により、基板１中にＴｉを拡散させ、コア２を形成す
る。つぎに、基板１の面６上に、ブロック４を接着剤の
層５により接着し、この後加熱して接着剤の層５を硬化
させる。この時、基板１の端面１１とブロック４の端面
１４がほぼ同一平面上に位置するように接着する。さら
に、端面１１と端面１４とを一度に、研磨し、これらの
端面の位置を完全に一致させる。

【００１７】その後、スパッタ法により、反射防止膜３
を成膜する。このとき、反射防止膜３のコア２の端面１
２上における膜厚をｄ、コア２の屈折率をｎ_g、反射防
止膜３の屈折率をｎ、コア２への入射光の波長をλとす
ると、ｎ＝√ｎ_g ｎｄ＝λ／４を満たすような屈折率ｎおよび膜厚ｄとなるように、成
膜条件および成膜時間を制御する。

【００１８】このように本実施例では、基板１の面６上
に、ブロック４を搭載することにより、ブロック４と基
板１１と接着剤の層５を介して接触する面にコア２を位
置させる。従って、見かけ上、コアの端面１２は、ブロ
ック４の端面１４および基板１の端面１１の形成する面
の中央部に位置する。これにより、反射防止膜３をスパ
ッタ法で成膜する際に、基板１やブロック４の外周部に
おける成膜粒子の回り込みの影響が、コア２の端面１２
の上に及ぶことがなく、コア２の端面１２上に一様な膜
厚の反射防止膜３を容易に形成することができる。した
がって、チャネル型導波路でありながら、反射防止膜を
備えた入射効率の高い光導波路が得られる。

【００１９】また、本実施例では、層５をコア２の屈折
率よりも低い屈折率の接着剤で作成しているため、層５
が配置されている部分においては、層５がクラッドとし
て作用し導波路を構成している。本実施例では、基板１
にニオブ酸リチウムを用いているが、波長６３２．８ｎ
ｍの光に対するニオブ酸リチウムの異常光線が感じる屈
折率は２．２００、常光線が感じる屈折率は２．２９で
ある。一方、接着剤の層５の波長６３２．８ｎｍの光に
対する屈折率は、１．５６であり、両者の間の屈折率差
が大きいため、接着剤の層５がコア２を伝搬する光に与
える影響は、無視できる程度である。また、コア２をし
みだした光が、ブロック４に達しても、ブロック４は、
基板１と同じ屈折率のニオブ酸リチウムで形成されてい
るため導波路が構成される。ブロック４および層５を配
置した場合、空気層をクラッドとした場合とは光路長等
の導波路特性が若干異なるものとなるため、予め、ブロ
ック４および層５の長さおよび屈折率等を考慮して導波
路全体を設計しておく。また、図１、図２では、ブロッ
ク４を、基板１の端面１１付近のみに設けたが、基板１
の全体に設けても差し支えない。

【００２０】本実施例では、上述のようにブロック４
が、基板１と同じニオブ酸リチウムで形成されているた
め、基板１とブロック４の熱膨張係数が等しく、接着剤
の層５を硬化させるためにこれらを加熱しても、応力や
歪が生じにくく、基板１が反る恐れもない。

【００２１】上述のように、本実施例では、ブロック４
を接着した後研磨を施し、基板１の端面１１とブロック
４の端面１４とを完全に一致させたが、接着時に端面１
１と端面１４とが、完全に同一平面上に位置するように
位置合わせした場合には、研磨を行う必要はない。

【００２２】また、本実施例では、ブロック４として基
板１と同一素材を、また、接着剤として熱硬化型のもの
を用いたが、接着剤として熱硬化型以外のものを用いて
加熱する必要のない場合には、熱膨張係数が基板１と一
致していない材質でブロック４を作成することも可能で
ある。

【００２３】さらに、本実施例では、単層の反射防止膜
３を形成した場合について述べたが、例えば、膜とブロ
ック、膜と基板との密着性を高めたい場合や、複数の波
長の入射光を入射させる場合には、多層からなる反射防
止膜を用いることにより、良質の反射防止膜を形成する
ことができる。密着性を高めたい場合には、まず、ブロ
ックや基板と密着性のよい材料で、下地層を形成したの
ち、この下地層上に重ねてさらに上層を形成し、すべて
の層の光学特性を加えあわせたときに反射防止膜として
の機能を果たすように、各層の材質および膜厚を選択す
る。

【００２４】例えば、端面１１、１４上に、下地層と、
さらにその上層を形成し、２層からなる密着性のよい反
射防止膜を形成することができる。この場合、下地層と
その上の層との２層で反射防止膜として機能する。コア
２に結合させる光の波長をλｃとした場合、具体的に
は、例えば、下地層を光学膜厚（膜の屈折率×実際の膜
厚）０．０７５５λｃのＡｌ₂Ｏ₃膜とし、上層を光学膜
厚０．１９２５λｃのＳｉＯ₂膜とすることができる。
この反射防止膜の製造方法を簡単に説明する。波長λｃ
が６３２．８ｎｍの場合、まず、蒸着法でＡｌ₂Ｏ₃膜を
膜厚２９．６ｎｍ成膜し、引き続き同じ蒸着装置内で、
蒸着源が入っている坩堝を回転させて、ＳｉＯ₂の蒸着
源の坩堝により、ＳｉＯ₂膜を膜厚８３．５ｎｍ成膜す
る。これにより、２層構造の密着性のよい反射防止膜が
形成できる。

【００２５】また、本実施例の反射防止膜３の代わり
に、特定波長をカットするフィルタや、偏光膜を形成す
ることもできる。

【００２６】

【発明の効果】上述のように、本発明では、光導波路の
基板の表面に補助部材を取り付け、この部材の端面をコ
アの端面の位置する基板の端面と一致させることによ
り、コアの端面に膜厚の均一な光学薄膜を成膜すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光導波路の入射端部の断面
図。

【図２】図１の光導波路の入射端の正面図。

【符号の説明】

１…基板、２…コア、３…反射防止膜、４…ブロック、
５…接着剤の層、６…基板の面、１１…基板の端面、１
２…コアの端面、１４…ブロックの端面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板の表面層の少なくとも一
部に形成されたコア部とを有し、前記基板の端面に前記
コア部の端面が位置する光導波路において、前記基板のコア部が形成されている面上に、前記基板の
端面を延長するための補助部材を有し、前記補助部材の何れか端面は、前記コア部の端面が位置
する基板の端面のうち少なくとも一の端面と同一平面上
に配置され、前記基板の端面および前記部材の端面の上には、両端面
に渡って連続した１以上の層からなる光学薄膜が形成さ
れていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】請求項１において、前記光学薄膜は、単層
であり、ｎ＝√ｎ_g ｎｄ＝λ／４（但し、光導波路のコア部の屈折率をｎ_g、前記光学薄
膜の屈折率をｎ、光学薄膜の厚さをｄ、入射光の波長を
λとする）を満たすことを特徴とする光導波路。
【請求項３】請求項１において、前記光学薄膜は、複数
の層からなる反射防止膜であることを特徴とする光導波
路。
【請求項４】請求項１において、前記基板と前記補助部
材とが接する面には両者を接着する接着層が設けられ、
前記接着層は、前記コア層を伝搬する光に対して透明で
あり、かつ、屈折率が前記コア層より小さいことを特徴
とする光導波路。
【請求項５】請求項１において、前記補助部材のうち少
なくとも前記コア部を伝搬する光がしみだして伝搬する
部分は、前記光に対して透明であり、かつ、屈折率が前
記コア層より小さいことを特徴とする光導波路。
【請求項６】請求項１において、前記基板および前記補
助部材は、同一材料で構成されていることを特徴とする
光導波路。
【請求項７】請求項６において、前記材料は、ニオブ酸
リチウムであることを特徴とする光導波路。