JPH0822499B2 - 光学素子用単結晶基板の端面研磨方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光学素子用単結晶基板の端面研磨方法の改
良に関するものである。

従来技術 一般に、バーコードリーダやレーザプリンタなどにお
いては、一面に光導波路を備えた単結晶基板の一端面か
ら入射してその基板内を通過する光を電気光学効果など
に基づいて偏向させて他端面から出射する形式の光偏向
用の光学素子が用いられている。かかる光学素子に用い
られる単結晶基板において、光が入射且つ出射する両端
面には、入出射の際に光の進行方向に影響を与えること
のないよう、精度良く平滑な状態の光学的平面とするた
めの所謂光学研磨が施されるものである。

しかしながら、かかる単結晶基板は、ニオブ酸リチウ
ム（LiNbO₃）単結晶などにより形成されて比較的脆い材
質であるので、上述の光学研磨を施すことにより端面の
縁部、すなわち基板の角部などが欠けるという不都合が
生じていた。

これに対して、研磨すべき単結晶基板の光導波路を備
えた側の一面と補助基板の一面とを重ね合わせ且つ両者
を締め着けて固定することによりそれぞれの両端面を同
時に研磨面に押し付けることにより、両端面の少なくと
も一方の縁部、すなわち光導波路が形成されている側の
縁部における欠けを防止しつつ研磨する方法を考えられ
ている。

発明が解決すべき問題点 しかしながら、かかる方法は、単結晶基板と補助基板
とを重ね合わせて締め着けることによって同時に研磨を
施すものであり、その締め着け作業の間あるいは研磨中
に両基板間のずれが生じて、補助基板と向かい合う側、
すなわち光導波路が形成されている側の基板の端縁部が
欠けてしまう場合があった。また、研磨終了後、両基板
に対する締着の解除などの取扱い時において、単結晶基
板の端縁部が締着用の治具と接触したりして欠けてしま
うおそれがあった。

上記に対し、単結晶基板と補助基板との両基板を接着
剤により接着した状態で光学研磨を施し、その後に接着
剤を除去して両基板を剥離させることも考えられる。し
かしながら、このような方法では、両基板の間で一旦硬
化した接着剤を溶出させることは極めて困難であり、た
とえ可能であるとしてもそのための特殊な高価な樹脂や
長時間の溶出作業時間を必要とし、現実的な応用は困難
であった。また、前述の場合と同様に、研磨終了後に両
基板の間で硬化した接着剤の解除などの取扱時におい
て、単結晶基板の端縁部が締着用の治具と接触したりし
て欠けてしまうおそれがあった。

問題点を解決するための手段 本発明は、以上の事情を背景として為されたものであ
り、その要旨とするところは、一面に光導波路を備えた
光学素子用単結晶基板の端面を光学的平面に研磨する方
法であって、（ａ）前記基板の一面に、その基板と略同
様の被研磨特性と前記光導波路よりも低い屈折率とを有
する補助基板を、その光導波路よりも低い屈折率を有す
る接着剤を用いて接着する接着工程と、（ｂ）前記基板
の端面と前記補助基板の端面とを、研磨面に押圧するこ
とにより両端面を同時に研磨する研磨工程とを含むこと
にある。

作用および発明の効果 このような方法によれば、一面に光導波路を備えた基
板と補助基板とが接着されているので、研磨中などに互
いにずれることがなく光導波路を備えた側の基板の端縁
の欠けが生じないという効果が得られるとともに、補助
基板と基板とが略同様の研磨性を備えているので、研磨
作業が容易となる。

また、単結晶基板の光導波路よりも屈折率が低い補助
基板が、同様に基板の光導波路よりも屈折率が低い接着
剤を用いて単結晶基板の光導波路側の一面に接着される
ので、光導波路内を伝播する光は上記接着剤や補助基板
側へ漏れ出ることがなく、上記単結晶基板は補助基板を
剥離除去しなくても光学素子として使用することが可能
となる。したがって、本発明方法によれば、補助基板を
剥離除去しなくてもよいことから、両基板の間で一旦硬
化した接着剤を溶出させるという極めて困難でありしか
も特殊な高価な樹脂や長時間の溶出作業時間を必要とす
る接着剤溶出作業が不要となると同時に、研磨終了後に
両基板の間で硬化した接着剤の解除などの取扱時におい
て、単結晶基板の端縁部が締着用の治具と接触したりし
て欠けてしまうおそれが好適に解消される。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、光偏向用の光学素子に用いられる基板10を
示すものである。ニオブ酸リチウム（LiNbO₃）単結晶か
ら成る基板10は、0.5mm程度の厚みを備えており、その
一面には、二次元光導波路12が設けられている。この二
次元光導波路12は、たとえば2.2〜2.22程度の屈折率を
有し、基板10の他の部分よりもその屈折率が大きくされ
て厚み方向に光を閉じ込める特性により光が好適に導か
れるようになっており、たとえば基板10の表面からTi
（チタン）を拡散させることにより数μｍ程度の比較的
薄い層状に形成されている。なお、基板10と二次元光導
波路12とは屈折率が異なるのみでありしかもその屈折率
は連続的に変化するため、それらの境界は破線にて示さ
れている。

このような基板10の両端面、すなわち光の入射面およ
び出射面にいわゆる光学研磨を施すために、第２図に示
すように、基板10の二次元光導波路12が設けられている
側の一面上において互いに対向する両端面の端縁に沿っ
て、接着剤14を用いて一対の補助基板16をそれぞれ接着
する。この接着剤14は、トリクロールプロパントリアク
リレート，ペンタエリスリトールトリアクリレートなど
の紫外線硬化性の樹脂製であり、硬化後には二次元光導
波路12よりも低い屈折率を有し且つ光の減衰の少ないも
のである。また補助基板16は、基板10と略同じ材質であ
って略同様の被研磨性を備えた物質、たとえばLiNbO₃単
結晶から成る0.5mm程度の厚みを備えたものであるが、
その一面は鏡面であって光導波路は形成されていないの
で、前記二次元光導波路12よりも低い屈折率を有してい
る。そして、補助基板16が接着された基板10の両端面と
一対の補助基板16の一端面とを互いに精度良く平滑とす
るために面出し切断加工を施した後、その両端面を光学
研磨用のラッピングマシンなどの研磨面18に押圧してそ
れぞれ研磨するのである。

このとき、基板10の材質であるLiNbO₃単結晶は研磨に
対して比較的脆い性質を有するものであるが、基板10の
二次元光導波路12が備えられた一面側の両端縁はそれぞ
れ接着剤14および補助基板16により保護された状態であ
るので、上述のような光学研磨を行っても基板10の二次
元光導波路12が形成された側の端縁は欠けたりすること
がない。

以上のように光学研磨を施した基板10を偏向用光学素
子に用いる場合には、その一端面に第３図に示すように
半導体レーザ20を貼着し、この半導体レーザ20から基板
10の一端面を通して基板10内の二次元光導波路12内に光
が入射される。このとき、接着剤14および補助基板16は
基板10の二次元光導波路12が形成された側の一面に接着
されたままの状態であるが、接着剤14の屈折率はたとえ
ば1.5程度であって二次元光導波路12の屈折率よりも低
くされているため、二次元光導波路12内を通過する入射
光が接着剤14へ向かって漏れることは殆どない。そし
て、入射光が二次元光導波路12内を導かれる過程で図示
しない複数の電極により制御電圧が印加されると、その
制御電圧に従って基板10内に形成される電界から電気光
学効果に基づいて形成される屈折率分布により、入射光
が所望の角度で偏向されるのである。基板10内で偏向さ
れた光は、上述のように光学研磨が施された基板10の他
端面から出射されるのである。

上述したように、本実施例の端面研磨方法を適用する
ことにより、光学素子に用いられる基板10の入射面およ
び出射面の光学研磨に際しては接着剤14により一対の補
助基板16が二次元光導波路12が備えられた側の一面に両
端縁に沿ってそれぞれ接着されているので、基板の光導
波路が備えられた側の一面と補助基板の一面とを重ね合
わせて締着することにより研磨する従来の方法に比較し
て、研磨中などに補助基板16がずれたりすることに起因
して基板10の端縁に欠けが生じることが防止されるとい
う効果が得られる。また、補助基板16と基板10とが略同
じ材質であるため、同様の被研磨性が得られ、研磨作業
が容易となる。

また、接着剤14は、その屈折率が二次元光導波路12の
屈折率よりも低くされており、接着剤14が付着した状態
のまま基板10内に光が入射されても光が接着剤14に向か
って屈折して光の進行方向に影響を与えることが殆どな
いため、光学研磨後に接着剤14および補助基板16を基板
10から取り外す必要がない。したがって、本実施例の方
法を適用することにより、研磨後に基板および補助基板
に対する締着を解除するために締着治具などを取り外す
際の取り扱いが困難であった従来の方法と比較して、基
板10の端縁が接着剤14により保護されて研磨後の基板10
の取り扱いが容易となるのである。また、単結晶基板に
接着された補助基板を研磨後において剥離する従来の方
法と比較して、一旦硬化した接着剤を溶出させるという
極めて困難でありしかも特殊な高価な樹脂や長時間の溶
出作業時間を必要とする接着剤溶出作業が不要となると
同時に、研磨終了後に両基板の間で硬化した接着剤の解
除などの取扱時において、単結晶基板の端縁部が締着用
の治具と接触したりして欠けてしまうおそれが好適に解
消される。

なお、上述の実施例においては接着剤14をトリクロー
ルプロパントリアクリレート，ペンタエリスリトールト
リアクリレートなどの紫外線硬化性の樹脂から構成して
いたが、他の形式の接着剤でも良い。要するに、接着剤
14は二次元光導波路12内の屈折率よりも低い屈折率を有
し且つ光の減衰の少ないものであれば良いのである。

また、第４図に示すように、基板10の二次元光導波路
12上、すなわち二次元光導波路12と接着剤14との間に、
SiO₂層などのハッファ層22を設けても良い。このように
すれば、導波光に対する接着剤の屈折率の影響を無くす
ることができ、接着剤の選択範囲を拡大することができ
る。

また、補助基板16には、基板10と同じ材質のみなら
ず、被研磨性が略同様であれば他の材質の基板も補助基
板として採用され得る。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であ
り、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変
更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の方法が適用される光学素子
用の基板の斜視図である。第２図は第１図の基板に補助
基板が接着された状態を側面から見た部分拡大図であ
る。第３図は研磨後の基板が光学素子に用いられた状態
を示す側面図である。第４図は本発明の他の実施例にお
いて基板に補助基板が接着された状態を示す側面図であ
る。 10:基板 12:二次元光導波路（光導波路） 16:補助基板 18:研磨面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一面に光導波路を備えた光学素子用単結晶
   基板の端面を光学的平面に研磨する方法であって、 前記基板の一面に、該基板と略同様の被研磨特性と前記
   光導波路よりも低い屈折率とを有する補助基板を、該光
   導波路よりも低い屈折率を有する接着剤を用いて接着す
   る接着工程と、 前記基板の端面と前記補助基板の端面とを、研磨面に押
   圧することにより両端面を同時に研磨する研磨工程と を含むことを特徴とする光学素子用単結晶基板の端面研
   磨方法。