JPS6079308A - 平面レンズの製造方法 - Google Patents
平面レンズの製造方法Info
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- JPS6079308A JPS6079308A JP58187323A JP18732383A JPS6079308A JP S6079308 A JPS6079308 A JP S6079308A JP 58187323 A JP58187323 A JP 58187323A JP 18732383 A JP18732383 A JP 18732383A JP S6079308 A JPS6079308 A JP S6079308A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は薄膜平面導波光を面内において集束する平面レ
ンズの製造方法に関する。
ンズの製造方法に関する。
一般に、コヒーレントな光学処理技術は、並列処理がで
き、高速であるという特徴があるため、コリレージ冒ン
などのような信号処理装置べの応用に適している。この
信号処理装置を実現するために１兜学ガラスや光学結晶
などを基板とし、この表面に基板よシも屈折率の高い層
を設け、この高屈折率層にエネルギーを集中させて伝搬
する薄膜導波尤の波面やエネルギー伝搬方向を制御して
光回路を形成するいわゆる薄膜交回路によつて構成する
方法が、最近さかんに研究されている。
き、高速であるという特徴があるため、コリレージ冒ン
などのような信号処理装置べの応用に適している。この
信号処理装置を実現するために１兜学ガラスや光学結晶
などを基板とし、この表面に基板よシも屈折率の高い層
を設け、この高屈折率層にエネルギーを集中させて伝搬
する薄膜導波尤の波面やエネルギー伝搬方向を制御して
光回路を形成するいわゆる薄膜交回路によつて構成する
方法が、最近さかんに研究されている。
このような薄膜交回路に用いられるレンズとに平面フレ
ネルレンズやグレーティングレンズがある。これらのレ
ンズは、誘電体基板表面に拡散物を拡散させて得られる
平面光導波層に１安息香酸等を用いたイオン交換法によ
シ高屈折率部を形成するものである。
ネルレンズやグレーティングレンズがある。これらのレ
ンズは、誘電体基板表面に拡散物を拡散させて得られる
平面光導波層に１安息香酸等を用いたイオン交換法によ
シ高屈折率部を形成するものである。
第１図（ａ）、Φ）はこのような平面７レネルレンズの
構成を示す斜視図およびその断面図である。この平面フ
レネルレンズは、リチウムナイオベイト基板１１の表面
付近にチタンを熱拡散して光導波層１２を形成し、この
光導波層１２の一部に、この光導波層１２よシも屈折率
の高い部分によシフレネルパターンを構成した高屈折率
部１３を安、叡香酸を用いたイオン交換法によシ形成す
る。また、゛この屈折率の高い高屈折率部１３は、入射
導波光束の光透過方向に長さＬｌこれに直交する方向に
定められた間隔で設けられている。この平面フレネルレ
ンズに入射導波光束１４が入射すると、高屈折率部１３
を透過する光とこの間の低屈折率部を透過する光とに別
々に分れる。これらの光力くレンズ領域を透過したとき
に２つの光の間にπの位相差を生じ、このため導波光が
集束されて集束点１５に集光される０ 従来、このようなイオン交換法を用いた平面レンズ製造
方法は、１９８３年の１００Ｃ国際会議の予稿集に４１
０頁にＣ，Ｗａｒｒｅｒ、 ８．Ｆｏｒｏｕｈａｒ。
構成を示す斜視図およびその断面図である。この平面フ
レネルレンズは、リチウムナイオベイト基板１１の表面
付近にチタンを熱拡散して光導波層１２を形成し、この
光導波層１２の一部に、この光導波層１２よシも屈折率
の高い部分によシフレネルパターンを構成した高屈折率
部１３を安、叡香酸を用いたイオン交換法によシ形成す
る。また、゛この屈折率の高い高屈折率部１３は、入射
導波光束の光透過方向に長さＬｌこれに直交する方向に
定められた間隔で設けられている。この平面フレネルレ
ンズに入射導波光束１４が入射すると、高屈折率部１３
を透過する光とこの間の低屈折率部を透過する光とに別
々に分れる。これらの光力くレンズ領域を透過したとき
に２つの光の間にπの位相差を生じ、このため導波光が
集束されて集束点１５に集光される０ 従来、このようなイオン交換法を用いた平面レンズ製造
方法は、１９８３年の１００Ｃ国際会議の予稿集に４１
０頁にＣ，Ｗａｒｒｅｒ、 ８．Ｆｏｒｏｕｈａｒ。
ａｎｄ Ｗ、 Ｓ、 Ｃ，Ｃｈａｎｇ Ｋ ヨル論文”
ＣｈｉｒｐＧｒａｔｉｎｇ Ｌｅｎｓｅｓ ｏｎ ＬＩ
ＮｂＯ，ｂｙ ＢｅｎｚｏｉｃＡｃｌｄ Ｔｒｅａｔｍ
ｅｎｔ”が発表されている。この論文では安息香酸を用
いたイオン交換によシ製作さたグレーティングレンズが
説明されている。このグレーティングレンズは、リチウ
ムナイオベイト基板の表面に５μｍの厚みを有するチタ
ン拡散導通層を設けさらにイオン交換によって１μｍの
深さの格子状パターンからなる高屈折率部を設けて作ら
れたものである。
ＣｈｉｒｐＧｒａｔｉｎｇ Ｌｅｎｓｅｓ ｏｎ ＬＩ
ＮｂＯ，ｂｙ ＢｅｎｚｏｉｃＡｃｌｄ Ｔｒｅａｔｍ
ｅｎｔ”が発表されている。この論文では安息香酸を用
いたイオン交換によシ製作さたグレーティングレンズが
説明されている。このグレーティングレンズは、リチウ
ムナイオベイト基板の表面に５μｍの厚みを有するチタ
ン拡散導通層を設けさらにイオン交換によって１μｍの
深さの格子状パターンからなる高屈折率部を設けて作ら
れたものである。
この際イオン交換を行うためにアルミニウム膜のマスク
を用いているが、アルミニウム膜は溶解した安息香酸に
より若干エツチングされる。そこで安息香酸への長時間
のｆ９漬を行うためには、アルミニウム膜厚を厚くする
ことが考えられるが、この場合レンズ等の＃縄パターン
を形成することが困棹となる。このため短時間の安息香
酸への浸漬しかできず、前述のグレーテ（ングレンズで
は、イオン交換された部分の深さがチタン拡散導波層の
５μｍに比べて１μｍと浅くなシ、光ビームのエネルギ
ーがイオン交換された領域に一部しか入らず、大部分の
光ビームは収束作用を受けない。
を用いているが、アルミニウム膜は溶解した安息香酸に
より若干エツチングされる。そこで安息香酸への長時間
のｆ９漬を行うためには、アルミニウム膜厚を厚くする
ことが考えられるが、この場合レンズ等の＃縄パターン
を形成することが困棹となる。このため短時間の安息香
酸への浸漬しかできず、前述のグレーテ（ングレンズで
は、イオン交換された部分の深さがチタン拡散導波層の
５μｍに比べて１μｍと浅くなシ、光ビームのエネルギ
ーがイオン交換された領域に一部しか入らず、大部分の
光ビームは収束作用を受けない。
このようにマスクとしてアルミニウム膜を用いた製造方
法は、イオン交換される部分の深さを充分得られないと
いう欠点があった◎ 本発明の目的は、これらの欠点を除去し、充分な厚さを
有し、効率よく収束できる高性能な平面レンズの製造方
法を提供することにある。
法は、イオン交換される部分の深さを充分得られないと
いう欠点があった◎ 本発明の目的は、これらの欠点を除去し、充分な厚さを
有し、効率よく収束できる高性能な平面レンズの製造方
法を提供することにある。
本発明の平面レンズの製造方法の構成は、リチウムナイ
オベイト基板上面にチタンを熱拡散して平面光導波層を
形成し、この平面光導波層上にレンズパターン状開口部
をもつチタンもしくはクロムからなるマスクを設け、こ
のマスクの設けられたリチウムナイオベイト基板を溶解
した安息香酸に浸漬し、この安息香酸中の水素イオンと
前記リチウムナイオペイト基板中のリチウムイオンとを
交換せしめて前記平面光導波層にレンズパターン領域を
形成することを特徴とする。
オベイト基板上面にチタンを熱拡散して平面光導波層を
形成し、この平面光導波層上にレンズパターン状開口部
をもつチタンもしくはクロムからなるマスクを設け、こ
のマスクの設けられたリチウムナイオベイト基板を溶解
した安息香酸に浸漬し、この安息香酸中の水素イオンと
前記リチウムナイオペイト基板中のリチウムイオンとを
交換せしめて前記平面光導波層にレンズパターン領域を
形成することを特徴とする。
次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。
棺２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例の平面レンズの
製造方法を示す断面図である。ます、Ｂ２図（ａ）にお
いて、リチウムナイオベイト基板１１は、表面に金層チ
タンを熱拡散させて得られる平面光導波層１２を設けて
いる。この平面光導波層１２の上にフォトレジストを塗
布し、通常のリングラフィ技術によって反伝したフォト
レジストのレンズノくターン２１を形成する。次に、第
２図Φ）に示すように、基板のレジストパターン２１上
にチタン膜またはクロム膜２２を蒸着またはスノくツタ
法などによシ基板−面に設ける。次に、第２図（Ｃ）に
示すように、チタン膜またはクロム膜２２を形成した基
板をア七トンなどの有杭溶剤に浸してレジストパターン
２１を除去する。この時、レジストノ）り・−ン２１上
に形成されたチタン膜またはクロム膜２２はレジストパ
ターン２Ｊと共に除去され、基板上に直接形成された膜
２２のみが基板表面上に残る。このようにして形成され
たチタン膜またはりｏム’１）Ｈ１２２のパターンはレ
ジストノくターンｔ−反転したものであり、その結果レ
ンズノくターン状の開口部を有するマスクが得られるこ
とになる。さらに、１３２図（ｄ）に示すように、チタ
ン膜またはクロム膜２２をマスクとして温度２４０℃の
溶解した安息香酸の溶′＃２３に一定時間浸漬するとマ
スりの開ロ部文イオン交換が行われる。次に１表面のチ
タン膜またはクロム膜２２をフッ酸などで除去すること
により、第１図Φ）に示すような平面レンズを完成する
ことができる。
製造方法を示す断面図である。ます、Ｂ２図（ａ）にお
いて、リチウムナイオベイト基板１１は、表面に金層チ
タンを熱拡散させて得られる平面光導波層１２を設けて
いる。この平面光導波層１２の上にフォトレジストを塗
布し、通常のリングラフィ技術によって反伝したフォト
レジストのレンズノくターン２１を形成する。次に、第
２図Φ）に示すように、基板のレジストパターン２１上
にチタン膜またはクロム膜２２を蒸着またはスノくツタ
法などによシ基板−面に設ける。次に、第２図（Ｃ）に
示すように、チタン膜またはクロム膜２２を形成した基
板をア七トンなどの有杭溶剤に浸してレジストパターン
２１を除去する。この時、レジストノ）り・−ン２１上
に形成されたチタン膜またはクロム膜２２はレジストパ
ターン２Ｊと共に除去され、基板上に直接形成された膜
２２のみが基板表面上に残る。このようにして形成され
たチタン膜またはりｏム’１）Ｈ１２２のパターンはレ
ジストノくターンｔ−反転したものであり、その結果レ
ンズノくターン状の開口部を有するマスクが得られるこ
とになる。さらに、１３２図（ｄ）に示すように、チタ
ン膜またはクロム膜２２をマスクとして温度２４０℃の
溶解した安息香酸の溶′＃２３に一定時間浸漬するとマ
スりの開ロ部文イオン交換が行われる。次に１表面のチ
タン膜またはクロム膜２２をフッ酸などで除去すること
により、第１図Φ）に示すような平面レンズを完成する
ことができる。
ムも酸などによって不動態が形成され耐食性に関してこ
の不動態は貴金属と同程度に大きくなる。
の不動態は貴金属と同程度に大きくなる。
このようにチタンやクロムのｆｆは安息香酸に対する耐
食性に優れているため、マスクのＢ’４厚を薄くしても
長時間の安息香酸へ？ｔ”ｆｆさせることが可能となる
。このようにマスクのＦ４１９−が薄くで粘るプしめに
、この実施例で示したリフトオフ法にょシ微細パターン
の形成も容易にできろ。
食性に優れているため、マスクのＢ’４厚を薄くしても
長時間の安息香酸へ？ｔ”ｆｆさせることが可能となる
。このようにマスクのＦ４１９−が薄くで粘るプしめに
、この実施例で示したリフトオフ法にょシ微細パターン
の形成も容易にできろ。
仁のチタン拡散導波層１２上に安息香酸浸漬によるイオ
ン交換を行う場合、イオン交換を受ける領域での水素イ
オンの拡散速度は、チタン拡散を行っていないリチウム
ナイオベイト基板１１でのイオン交換速度と比べて２倍
程度遅い。このチタン拡散導波層１２の、ワさ分をイオ
ン交換によシレ酸への浸漬が必要である。アルミニウム
のマスクでは、アルミニウムが安息香酸によシエッチン
グされるため長時間浸漬することは出来なかりたがチタ
ンまたはクロムのマスクによると、安息香酸への長時間
浸漬ｉ可能となシ、充分な厚さでイオン交換されたレン
ズ領域の形成が可能となる。
ン交換を行う場合、イオン交換を受ける領域での水素イ
オンの拡散速度は、チタン拡散を行っていないリチウム
ナイオベイト基板１１でのイオン交換速度と比べて２倍
程度遅い。このチタン拡散導波層１２の、ワさ分をイオ
ン交換によシレ酸への浸漬が必要である。アルミニウム
のマスクでは、アルミニウムが安息香酸によシエッチン
グされるため長時間浸漬することは出来なかりたがチタ
ンまたはクロムのマスクによると、安息香酸への長時間
浸漬ｉ可能となシ、充分な厚さでイオン交換されたレン
ズ領域の形成が可能となる。
ここでは安息香酸への浸漬時間を調整し、周囲よシも屈
折率の高い部分１３の厚さを光導波層の厚さと同有度と
している。例えば、Ｘ板すチウムナイオペイト基板１１
の表面近傍のチタン拡散による光導波層１２が３ＩＬｍ
の時、安息現酸（２４σＱへの浸漬を８時間行うと同図
よシも屈折率の０．１程度高い部分１３厚みが３μｍと
なる。
折率の高い部分１３の厚さを光導波層の厚さと同有度と
している。例えば、Ｘ板すチウムナイオペイト基板１１
の表面近傍のチタン拡散による光導波層１２が３ＩＬｍ
の時、安息現酸（２４σＱへの浸漬を８時間行うと同図
よシも屈折率の０．１程度高い部分１３厚みが３μｍと
なる。
このように安息香酸への浸漬時間を調整して屈折率の高
い部分の厚さを平面導波路と同程度とすることＫよシ、
光導波路１２中を伝搬する光ビームが全て屈折率の高い
部分１３を透過し、レンズへ入射した光ビームは効率よ
く収束使用を受ける。
い部分の厚さを平面導波路と同程度とすることＫよシ、
光導波路１２中を伝搬する光ビームが全て屈折率の高い
部分１３を透過し、レンズへ入射した光ビームは効率よ
く収束使用を受ける。
以上説明したように１本発明の製造方法忙よれば、効率
のよい収束作用を持つ平面レンズの実現が可能となる。
のよい収束作用を持つ平面レンズの実現が可能となる。
１２を設けたリチウムナイオペイト基板１１上にアルミ
ニウム膜３１を設け、このアルミニウム膜３１の上に第
２図（ａ）と同じようにフォトレジストパターン２１を
形成する。次に、第３図の）のように、このレジストパ
ターン２１をマスクとしてリン酸によりアルミニウム膜
３１をオーツく一エツチングする。次に第３図（Ｃ）の
ように、この基板の表面上にチタン膜またはクロム膜２
２を形成し、第３図（ｄ）のように、レジストパターン
とアルミニウム膜とを順次に除去してチタン膜またはク
ロム膜２２の微細パターンを形成することができる。１
この後の過程は、第２図（ｄ）と同様であシ、安息香酸
浸漬を行って平面レンズを形成することが出来る。
ニウム膜３１を設け、このアルミニウム膜３１の上に第
２図（ａ）と同じようにフォトレジストパターン２１を
形成する。次に、第３図の）のように、このレジストパ
ターン２１をマスクとしてリン酸によりアルミニウム膜
３１をオーツく一エツチングする。次に第３図（Ｃ）の
ように、この基板の表面上にチタン膜またはクロム膜２
２を形成し、第３図（ｄ）のように、レジストパターン
とアルミニウム膜とを順次に除去してチタン膜またはク
ロム膜２２の微細パターンを形成することができる。１
この後の過程は、第２図（ｄ）と同様であシ、安息香酸
浸漬を行って平面レンズを形成することが出来る。
この実施例においては、第３図（Ｃ）に示すようにアル
ミニウム膜３１とレジストパターン２１とを重ねること
によって、このレジストパターン２１上のチタン膜また
はり四ム膜２２を、チタン拡散導波膜１２上のチタン膜
またはクロム膜２２と分離する仁とが出来るので、第１
の実施例（第２図Φ）のようにルジストパターン２１上
のチタン膜またはクロム膜２２がチタン拡散膜１２上の
チタン膜またはクロム膜２２と接触することもなく、し
たがって第１の実施例よシも高精度の微細パターンを形
成することが出来る。
ミニウム膜３１とレジストパターン２１とを重ねること
によって、このレジストパターン２１上のチタン膜また
はり四ム膜２２を、チタン拡散導波膜１２上のチタン膜
またはクロム膜２２と分離する仁とが出来るので、第１
の実施例（第２図Φ）のようにルジストパターン２１上
のチタン膜またはクロム膜２２がチタン拡散膜１２上の
チタン膜またはクロム膜２２と接触することもなく、し
たがって第１の実施例よシも高精度の微細パターンを形
成することが出来る。
本発明は、リチウムナイオベイト基板に形成されたチタ
ン拡散導波層に、安息香酸によるイオン交換法を用いて
作成されるすべての平面レンズ、例えば平面７レネルレ
ンズ、グレーティングレンズの製造に適用できる。仁の
実施例では、チタン膜またはクロム膜のパターン形成を
リフトオフ法による行う場合を説明したが、直接チタン
膜またはクロム膜にエツチング法を行ってパターンを形
成しても同様な効果が得られる。
ン拡散導波層に、安息香酸によるイオン交換法を用いて
作成されるすべての平面レンズ、例えば平面７レネルレ
ンズ、グレーティングレンズの製造に適用できる。仁の
実施例では、チタン膜またはクロム膜のパターン形成を
リフトオフ法による行う場合を説明したが、直接チタン
膜またはクロム膜にエツチング法を行ってパターンを形
成しても同様な効果が得られる。
第１図（ａ〕、Φ）は平面フレネルレンズの斜視図およ
びその断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例
を工程順に示した断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は、本
発明の第２の実施例を工程順に示した断面図である。 図において、１１・・・・・・リチウムナイオベイト基
板、１２・・・・・・チタン拡散導波層、１３・・・・
・・イオン交換されたフレネルパターンの配置を有する
篩屈折率部、１４・・・・・・平面フレネルレンズに大
村する入射導波光束、１５・・・・・・導波光が集束さ
れる集束点、２１・・・・・・フォトレジストパターン
、２２・・山・チタン厄ま７′ζｔよりロムｈ魂、２３
・・・・・・安息香酸の溶液、３■・・・・・・アルミ
ニウム脱、でめる。 第 １ 図 １３ ｔＣ） ３ 兜２図 も３図 ７
びその断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例
を工程順に示した断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は、本
発明の第２の実施例を工程順に示した断面図である。 図において、１１・・・・・・リチウムナイオベイト基
板、１２・・・・・・チタン拡散導波層、１３・・・・
・・イオン交換されたフレネルパターンの配置を有する
篩屈折率部、１４・・・・・・平面フレネルレンズに大
村する入射導波光束、１５・・・・・・導波光が集束さ
れる集束点、２１・・・・・・フォトレジストパターン
、２２・・山・チタン厄ま７′ζｔよりロムｈ魂、２３
・・・・・・安息香酸の溶液、３■・・・・・・アルミ
ニウム脱、でめる。 第 １ 図 １３ ｔＣ） ３ 兜２図 も３図 ７
Claims (1)
- リチウムナイオベイト基板上面にチタンを熱拡散して平
面光導波層を形成し、この平面光導波層上にレンズパタ
ーン状開口部をもつチタンもしくはクロムからなるマス
クを設け、このマスクの設けられたリチウムナイオベイ
ト基板を溶解した安息香酸に浸漬し、この安息香酸中の
水素イオンと前記リチウムナイオベイト基板中のリチウ
ムイオンとを交換させて前記平面光導波層にレンズパタ
ーン領域を形成することを特徴とする平面レンズの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187323A JPS6079308A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 平面レンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187323A JPS6079308A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 平面レンズの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079308A true JPS6079308A (ja) | 1985-05-07 |
Family
ID=16203994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58187323A Pending JPS6079308A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | 平面レンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079308A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247606A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-03-02 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光通信用分波器 |
| JPH01191104A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-01 | Hitachi Ltd | グレーティングレンズ及びそれを用いた光導波路 |
| US5000774A (en) * | 1989-05-13 | 1991-03-19 | Selenia Industrie Elettroniche Associate S.P.A. | Method of masked two stage lithium niobate proton exchange |
| JP4843675B2 (ja) * | 2005-08-12 | 2011-12-21 | ナイキ インターナショナル リミテッド | 調節可能な靴型を有するカスタマイズシステムおよびスポーツシューズをカスタマイズする方法 |
-
1983
- 1983-10-06 JP JP58187323A patent/JPS6079308A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247606A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-03-02 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光通信用分波器 |
| JPH01191104A (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-01 | Hitachi Ltd | グレーティングレンズ及びそれを用いた光導波路 |
| US5000774A (en) * | 1989-05-13 | 1991-03-19 | Selenia Industrie Elettroniche Associate S.P.A. | Method of masked two stage lithium niobate proton exchange |
| JP4843675B2 (ja) * | 2005-08-12 | 2011-12-21 | ナイキ インターナショナル リミテッド | 調節可能な靴型を有するカスタマイズシステムおよびスポーツシューズをカスタマイズする方法 |
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