DE3532811A1 - Optisches duennfilm-element und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Optisches duennfilm-element und verfahren zu seiner herstellungInfo
- Publication number
- DE3532811A1 DE3532811A1 DE19853532811 DE3532811A DE3532811A1 DE 3532811 A1 DE3532811 A1 DE 3532811A1 DE 19853532811 DE19853532811 DE 19853532811 DE 3532811 A DE3532811 A DE 3532811A DE 3532811 A1 DE3532811 A1 DE 3532811A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- substrate
- optical
- thin film
- film element
- light guide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- G02B6/1347—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using ion implantation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
- G02F1/125—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves in an optical waveguide structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/20—LiNbO3, LiTaO3
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
Optisches DünnfiLm-ELement und Verfahren zu seiner
Herste L lung
Die Erfindung betrifft ein optisches Dünnfilm-Element und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Es wurden zahlreiche Forschungen durchgeführt auf dem Gebiet der Anwendung optischer Dünnfilm-Elemente, d.h. optischer
Elemente unter Verwendung eines Dünnfilm-Lichtleiters, bei einem Licht-Deflektor, Licht-Modulator, Spektralanalysator, Lichtschalter,
usw. Bei einem solchen optischen Dünnfilm-Element wird der Brechungsindex des Lichtleiters durch einen äußeren Effekt, wie z.B. einen
akustisch-optischen Effekt oder einen elektrooptischen Effekt, variiert, um das sich in dem Lichtleiter fortpflanzende Licht
zu modulieren oder abzulenken. Das Substrat für ein solches optisches Element besteht oft aus Lithiumniobat-Kristall (LiNbO3) oder
Lithiumtantalat (LiTaO3), das ausgezeichnete piezoelektrische,
akustisch-optische und elektro-optische Effekte zeigt und einen niedrigen Lichtfortpflanzungsverlust hat. Ein typisches Verfahren
zur Herstellung eines Dünnfilm-Lichtleiters mit einem solchen kristallinen Substrat besteht darin, daß man Titan (Ti) bei hoher
Temperatur in die Oberfläche des genannten kristallinen Substrats eindiffundieren läßt, wodurch eine Lichtleiter-Schicht mit einem
Brechungsindex gebildet wird, der etwas höher als der des Substrats ist. Der so hergestellte Dünnfilm-Lichtleiter erfährt jedoch eine
optische Schädigung, so daß nur Licht von sehr kleiner Energie eintreten
kann. Die optische Schädigung bedeutet eine Erscheinung, bei der die Lichtstärke beim Austritt aus dem Lichtleiter nach
der Fortpflanzung in ihm infolge Streuung nicht proportional zu der in den Lichtleiter eintretenden Lichtstärke ansteigt.
Zur Vermeidung dieser optischen Schädigung ist eine Ionenaustauschmethode bekannt, bei der man ein kristallines Substrat,
z.B. LiNbO3 oder LiTaO3 einer thermischen Tieftemperaturbehandlung
in einem geschmolzenen Salz, wie z.B. Thalliumnitrat (TlNO3), Silbernitrat
(AgNO3) oder Kaliumnitrat (KNO3), oder in einer schwachen
Säure, wie z.B. Benzoesäure (CgH5COOH), unterzieht, um das Lithiumion
(Li+) in dem kristallinen Substrat gegen ein Ion, wie z.B.
das Proton (H+) einer schwachen Säure auszutauschen und so einen
Lichtleiter mit einer großen Differenz im Brechungsindex (ah: 0,12) zu erhalten. Der Schwellenwert der optischen Schädigung des nach
einer solchen Ionenaustauschmethode hergestellten Dünnfilm-Lichtleiters
ist zigfach höher als der, den man durch Titandiffusion erreicht, aber die genannte Ionenaustauschbehandlung verschlechtert
die dem LiNbO3- oder LiTaO3-Kristall eigene piezoelektrische Eigenschaft
und seinen elektrooptischen Effekt und verringert so den
Beugungswirkungsgrad bei Verwendung als Licht-Deflektor.
Bei der Herstellung eines Licht-Deflektors oder Licht-Modulators
unter Benutzung des akustisch-optischen oder elektrooptischen Effekts ist es wesentlich, den Wirkungsgrad dieses Effekts
zu verbessern. Ein typisches Beispiel unter Benutzung des akustischoptischen Effekts besteht in der Anlegung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes
zwischen Kammelektroden, die durch Photolithographie auf einem Lichtleiter gebildet sind, wodurch auf dem Leiter eine
elastische Oberflächenwelle induziert wird. Hierbei ist es schon bekannt, daß die Wechselwirkung zwischen der auf dem Lichtleiter
induzierten elastischen Oberflächenwelle und dem in dem Lichtleiter geleiteten Licht größer wird, wenn die Energieverteilung des geleiteten
Lichts in der Nähe der Substratoberfläche enthalten ist (CS.
Tsai, IEEE Transactions on Circuits and Systems, Vol. Cas. -26, 12, 1979).
Auf der anderen Seite erfolgt der Eintritt oder Austritt von Licht zwischen einem Halbleiter-Laser oder einer optischen
Faser und einem solchen Lichtleiter durch dessen Stirnfläche, so daß die Energieverteilung des geleiteten Lichts in Richtung der
Dicke des Substrats verbreitert werden muß, entsprechend der Energieverteilung in der optischen Faser oder dergl., um den Wirkungsgrad
des optischen Anschlußes zu verbessern.
Das konventionelle optische Dünnfilm-Element konnte daher nicht einen hohen Wirkungsgrad in der Modulation oder Ablenkung
und gleichzeitig einen hochwirksamen optischen Anschluß erreichen, weil die erforderliche Energieverteilung des geleiteten Lichts
einerseits an den optischen Anschlußstellen für den Lichteintritt/ -austritt und andererseits in dem optischen Funktionsteil für die
Modulation oder Ablenkung des geleiteten Lichts verschieden ist. Zur Lösung dieses Problems wurde für den Fall der Bildung des Lichtleiters
durch Titandiffusion eine Methode vorgeschlagen, bei der man die Konzentration der Titandiffusion zwischen dem optischen
Anschlußteil und dem optischen Funktionsteil Unterschiedlich gestaltet
(M. Kondo, K. Komatsu & Y. Ohta, Society of Applied Physics 84, Frühjahrssymposium, Vorausdruck 31a-K-7; und selb., 7. Topical
Meeting on Integrated and Guided-Wave Optics TuA5-1). Eine wirksame Methode zur Vermeidung des oben genannten Problems ist jedoch für
den Fall unbekannt, daß der Lichtleiter durch die obengenannte Ionen-Injektionsmethode gebildet wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines optischen Dünnfilm-Elements, das einen hohen Anschluß-Wirkungsgrad
beim Eintritt und Austritt des geleiteten Lichts zeigt und zu einer wirksamen Lichtmodulation oder -ablenkung befähigt
ist. Die Aufgabe besteht auch in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen optischen Elements.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem optischen Dünnfilm-Element mit einem Substrat, einem durch Ioneninjektion in die Substratoberfläche gebildeten Dünnfilm-Lichtleiter,
einem in einem Teil des Lichtleiters gebildeten optischen Funktionsteil für die Veränderung seines Brechungsindex durch einen äußeren
Effekt zum Zwecke der Modulation oder Ablenkung der geleiteten Welle und einem an dem Ende des Lichtleiters ausgebildeten optischen
Anschlußteil für die Ein- und Ausleitung des Lichts durch die Stirnfläche des Lichtleiters dadurch gelöst, daß die Verteilung der
Ionenverteilung zwischen dem optischen Anschlußteil und dem optischen funktionsteil unterschiedlich ausgebildet ist.
Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten
Ausführungsform des optischen Elements der Erfindung;
die Figuren 2(a) - (f) sind schematische Querschnitte, die ein Beispiel des Herstellungsverfahrens der ersten Ausführungsform zeigen;
die Figuren 3(a) - (f) sind schematische Querschnitte,
die ein anderes Beispiel des Herstellungsverfahrens zeigen;
Figur 4 ist ein schematischer Querschnitt eines Apparats zur Verwendung bei dem in Figur 3 gezeigten Verfahren;
die Figuren 5 und 6 sind perspektivische Ansichten eines zweiten bzw» dritten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Maske, die bei dem Verfahren der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform
benutzt wird;
die Figuren 8 und 9 sind perspektivische Darstellungen
einer vierten bzw. fünften Ausführunsgform der Erfindung;
die Figuren 10(a) - (g) sind schematische Querschnitte
eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der fünften Ausführungs-
Figur 11 ist eine perspektivische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
die Figuren 12(a) - (f) sind schematische Querschnitte eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der sechsten Ausführungsform;
Figur 13 ist eine perspektivische Darstellung einer
siebenten Ausführungsform der Erfindung;
die Figuren 14(a) - (f) sind schematische Querschnitte eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der sechsten Ausführungsform;
die Figuren 15 bis 18 sind perspektivische Darstellungen der 8. bis 11. Ausführungsform der Erfindung;
die Figuren 19(a) - (f) sind schematische Querschnitte eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der 11. Ausführungsform;
die Figuren 20 bis 23 sind perspektivische Darstellungen der 12. bis 15. Ausführungsform der Erfindung;
die Figuren 24(a) - (f) sind schematische Querschnitte eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der 15. Ausführungsform;
die Figuren 25 bis 28 sind perspektivische Darstellungen der 16. bis 19. Ausführungsform der Erfindung;
die Figuren 29(a) - (g) sind schematische Querschnitte eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der 19. AusfUhrungsform;
die Figuren 30(a) - (g) sind schematische Querschnitte eines anderen Beispiels des Herstellungsverfahrens der 19. Ausfüh-
rungsform;
die Figuren 31 bis 34 sind perspektivische Darstellungen
der 20. bis 23. Ausführungsform der Erfindung;
die Figuren 35(a) - (h) sind schematische Querschnitte eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der 23. Ausführungsform;
die Figuren 36 bis 39 sind perspektivische Darstellungen der 24. bis 27. Ausführungsform der Erfindung;
die Figuren 40(a) - (g) sind schematische Querschnitte
eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der 27. Ausführungsform;
die Figuren 41 bis 44 sind perspektivische Darstellungen der 28. bis 31. Ausführungsform der Erfindung;
die Figuren 45(a) - (h) sind schematische Querschnitte
eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der 31. Ausführungsform; und
die Figuren 46 bis 48 sind perspektivische Darstellungen der 32. bis 34. Ausführungsform der Erfindung.
Figur 1 ist eine perspektivische Darstellung einer ersten
Ausführungsform eines optischen Dünnfilm-Elements der Erfindung unter
Benutzung eines akustisch-optischen Effekts, in dem ein kristallines LiNbO3-Substrat 1 des x- oder y-Typs, ein durch Protonenaustausch
gebildeter Lichtleiter 2, polierte Stirnflächen 3,4 des Lichtleiters, zylindrische Linsen 5,6 und Kammelektroden 7 gezeigt sind.
Ein paralleler Lichtstrahl 8 einer Wellenlänge von 6328 A aus einem He-Ne-Laser wird durch die zylindrische Linie 5 in Richtung
der Dicke des Lichtleiters auf seine Stirnfläche 3 fokussiert und so mit dem Lichtleiter verbunden. Das von dieser Stirnfläche abgeleitete
Licht 9 wird durch eine durch Anlegen einer Hochfrequenzspannung an die Kammelektroden 7 erzeugte elastische Oberflächenwelle
gebeugt, und das gebeugte Licht tritt aus der Stirnfläche 4 des Lichtleiters aus und wird durch die zylindrische Linse 6 in einen Parallelstrahl umgewandelt. Es wird ein zusammengesetzter Wirkungsgrad von
80 % erreicht, da die in Fokussierungsrichtung gemessene Breite des fokussieren Strahls auf der Stirnfläche 3 des Lichtleiters etwa
gleich der Breite des geleiteten Lichts ist.
In dem Lichtleiter 2 nimmt die Injektionstiefe der Protonen in Richtung der Dicke des Substrats von den optischen Anschlußteilen in der Nähe der Stirnflächen 3,4 zu dem optischen Funktionsteil hin, in dem die Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächenwelle 10 und dem geleiteten Licht 9 eintritt, allmählich, wie in
Figur 1 gezeigt ab, so daß das geleitete Licht in dem optischen Funktionsteil in der Nähe der Substratoberfläche enthalten ist, um so
einen hohen Beugungseffekt zu erzielen.
Die Figuren 2(a) - (f) sind schematische Querschnittsdarstellungen des Verfahrens zur Herstellung eines optischen Dünnfilm-Elements, wie es in Figur 1 gezeigt ist.
Zunächst wird eine x- oder y-Oberfläche eines LiNbO3-Substrats 1 des x- oder y-Typs bis auf eine Ebenheit von einigen
Newton-Ringen oder weniger poliert, dann einer normalen Ultraschallwäsche mit Aceton und dann mit gereinigtem Wasser unterzogen und
durch Blasen mit Stickstoffgas getrocknet. Anschließend wird ein
Titanfilm in einer Dicke von 200 A durch Elektronenstrahl bedampfung
auf der Oberfläche abgeschieden und 2,5 Stunden bei 965 0C in einer
Sauerstoffatmosphäre einer thermischen Diffusion ausgesetzt, um eine thermischeTi-Diffusionsschicht 11 zu bilden, wie in Figur 2{bj gezeigt
ist. Andere Metalle, wie V, Ni, Au, Ag, Co, Nb oder Ge können ebenfalls für die thermische Diffusion eingesetzt werden.
Dann wird - wie in Figur 2(c) gezeigt - ein Chromfilm 12
als Maske für die Protonenaustauschbehandiung in dem optischen Funktionsteil aufgedampft, in dem die Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächenwelle und dem geleiteten Licht eintritt. Das die
Maske tragendeLiNbO3-Substrat wird in einen Aluminiumoxid-Tiegel gesetzt,
der Benzoesäure mit einer zugesetzten Menge von 2 % Lithiumbenzoat im molaren Verhältnis enthält. Der Tiegel wird für die Ionenaustauschbehandlung 5 Stunden in einem Ofen bei 250 0C gehalten, so daß sich
in dem nicht durch die Maske abgedeckten Teil der Ti-Diffusionsschicht
11 eine Protonenaustauschschicht 13 bildet, wie in Figur 2(c) gezeigt
ist. Zur Bildung der genannten Protonenaustauschschicht kann das Gemisch aus Benzoesäure und Lithiumbenzoat durch ein anderes Gemisch
aus einer Carbonsäure mit einer Dissoziationskonstante von 10~ bis
_3
10 und ihrem Lithiumsalz ersetzt werden, z.B. durch ein Gemisch
aus Palmitinsäure (CH3(CH2J14COOH) und Lithiumpalmitat (CH3(CH2J14COOLi)
oder ein Gemisch aus Stearinsäure (CH3(CH2J16COOH) und Lithiumstearat
(CH3(CH2J16COOLi). Es wurden verschiedene Proben durch Änderung des
Molverhältnisses der Lithium enthaltenden Substanz in dem Bereich von 1% bis 10 % hergestellt. Das Substrat wird dann einer Ultraschallwäsche mit Äthanol unterzogen, durch Blasen mit Stickstoff getrocknet,
und die Maske wird durch Ätzen entfernt.
Nach der oben erläuterten Protonenaustauschbehandlung
wird das Substrat 1 Stunde bei 150 0C mit Benzoesäure, der eine
Menge von 1 % Lithiumbenzoat im molaren Verhältnis zugesetzt war, einer anderen Protonenaustauschbehandlung unterzogen, um eine Protonenaustauschschicht 14 zu bilden, wie in Figur 2(d) gezeigt ist.
Auch bei dieser Protonenaustauschbehandlung kann ein Gemisch aus Palmitinsäure und Lithiumpalmitat oder ein Gemisch aus Stearinsäure
und Lithiumstearat eingesetzt werden. Nach diesem Protonenaustausch wird das Substrat erneut einer Ultraschallwäsche mit Äthanol unterzogen und durch Blasen mit Stickstoff getrocknet.
Nach den zwei Protonenaustauschstufen wird das kristalline Substrat in einem Ofen 4 Stunden bei 350 0C in einer feuchten
Sauerstoffatmosphäre mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,0 l/min.
einer Temperungsbehandlung unterworfen. Die feuchte Sauerstoffatmosphäre wurde durch Durchleiten von Sauerstoff durch erwärmtes Wasser
erzeugt. Auf diese Weise erhielt man einen Lichtleiter 2, dessen Protoneninjektionstiefe im optischen Funktionsteil kleiner und zu
den Stirnflächen 20,21 des Substrats hin größer ist. Die Protonenverteilung an den Grenzen 18,19 des optischen Funktionsteils zeigt infolge
der Temperungsbehandlung eine allmähliche Änderung, und ein niedriger
Fortpflanzungsverlust in diesem Teil wurde experimentell bestätigt.
Die Temperungsbedingung kann von den oben angegebenen
Werten abweichen, sollte aber vorzugsweise so ausgewählt werden, daß das Absorptionsmaximum des OH-Radikals in dem optischen Funktionsteil in dem Bereich von 3480 bis 3503 cm liegt.
Schließlich werden auf dem oben genannten Lichtleiter 2
durch ein gewöhnliches photolithographisches Verfahren Kamme!ektroden
gebildet, wie in Figur 2(f) dargestellt ist.
Bei der oben genannten Ausführungsform wird der Lichtleiter durch Titan-Diffusion und thermische Protonendiffusion gebildet,
aber die Ti-Diffusion ist nicht unbedingt erforderlich. Stattdessen kann der Lichtleiter durch Injektion oder thermische Diffusion von
Protonen all eine oder durch äußere Diffusion von LiO in Kombination
mit der Injektion oder thermischen Diffusion von Protonen gebildet werden.
Im folgenden wird ein anderen Verfahren zur Herstellung eines optischen Dünnfilm-Elements als bei der vorstehenden ersten
Ausführungsform erläutert.
Zuerst wird ein Ti-FiIm - wie in Figur 3(a) gezeigt -durch Bedampfung auf der x- oder y-0berflache eines LiNbO3-Substrats
des x- oder y-Typs abgeschieden und in einer Sauerstoffatmosphäre thermisch diffundiert, so daß eine thermische Ti-Diffusionsschicht
gebildet wird, wie in Figur 3(b) gezeigt ist.
Das Substrat wird anschließend an die Ti-Diffusion einem Protonenaustausch in einer Benzoesäure und Lithiumbenzoat enthaltenden
Lösung unterworfen, um eine Protonenaustauschschicht 15 zu bilden, wie
in Figur 3(c) gezeigt ist. Dann wird - wie in Figur 3(d) gezeigt - ein
Goldfilm 16 auf die Fläche der Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächenwelle und dem geleiteten Licht aufgedampft, und ein weiterer
Goldfilm wird auf die rückseitige Oberfläche des Substrats aufgedampft. Das Substrat wird dann in einem Ofen bei 350 0C in einer
durch Durchleiten von Sauerstoff durch erwärmtes Wasser gebildeten, feuchten Sauerstoffatmosphäre bei einer Strömungsgeschwindigkeit
von 0,5 Liter/min und bei einer von einer Spannungsquelle 18 an die
Goldfilme 16,17 angelegten Spannung von solcher Polarität, daß die thermische Diffusion der Protonen in das Substrat unterdrückt wird,
einer Temperung unterzogen.
Auf diese Weise wird ein Lichtleiter 2, wie in Figur 3{e) gezeigt, gebildet, da die Protonendiffusion in den optischen Anschlußteilen
in der Nachbarschaft der Stirnflächen des Lichtleiters begünstigt wird, jedoch in dem oben erwähnten Bereich, in dem die Protonendiffusion
durch das elektrische Feld unterdrückt wird, flacher ist.
Schließlich werden die Kammelektroden 7 mit einer zentralen Frequenz von 400 MHz durch ein gewöhnliches photolithographisches
Verfahren gebildet, wie in Figur 3(f) gezeigt ist.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird das elektrische Feld während der Temperung an das Substrat angelegt; dies kann aber
auch erfolgen während des Protonenaustausches in einem in Figur 4 gezeigten Apparat oder vor dem Protonenaustausch. In Figur 4 sind
die Elektroden 25,26, ein Lösungsgemisch 27 aus Benzoesäure und Lithiumbenzoat und Einspanneinrichtungen 28,29 für die Festlegung des Substrats
gezeigt, und der Protonenaustausch kann bei einer Spannung an den Elektroden 25,26 in einer kürzeren Zeit durchgeführt werden.
Bei der oben beschriebenen Methode erfolgt die Ioneninjektion
durch thermische Diffusion oder Ionenaustausch in Gegenwart eines an das Substrat angelegten elektrischen Feldes, so daß die
Tiefe der Ioneninjektion durch Einstellung der angelegten Spannung leicht geregelt werden kann.
Figur 5 ist eine schematische Ansicht einer 2. Ausführungsform, in der das Element der Figur 1 unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 1 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert.
Ein Laser-Strahl 8 wird durch eine zylindrische Linse 8 in Richtung der Dicke des Lichtleiters auf die polierte Stirnseite
3 des Lichtleiters fokussiert und so mit dem Lichtleiter verbunden. Das von dieser Stirnseite fortgeleitete Licht 9 wird durch ein Phasengitter gebeugt, das durch eine an die Kammelektroden 37 mit elektrooptischem Effekt angelegte Spannung erzeugt wird. Das Licht tritt
dann aus der anderen Stirnfläche 4 des Lichtleiters aus und wird durch eine zylindrische Linse 6 in einen Parallelstrahl umgewandelt.
Die bei dieser AüsfUhrungsform benutzten Kammelektroden haben 350
Elektrodenpaare mit einer Breite und einem Abstand von 2,2 \im und
einer überlappungsbreite von 3,8 mm. Durch Anlegen einer Spannung von 5 V zwischen den genannten Kammelektroden erhält man einen Beugungswirkungsgrad von 90 %.
Die Tiefe der Ioneninjektion oder thermischen Diffusion bei den vorgenannten AusfUhrungsformen ist in den optischen Anschlußteilen
größer als in dem optischen Funktionsteil, die Ausbildung kann jedoch in Abhängigkeit von dem zu injizierenden Ion umgekehrt sein.
Figur 6 ist eine perspektivische Darstellung einer 3. AüsfUhrungsform des erfindungsgemäßen optischen Dünnfilm-Elements,
in der die gleichen Bestandteile wie die in Figur 1 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und nachfolgend nicht im einzelnen erläutert sind. Anders als bei der ersten AüsfUhrungsform wird der
Lichtleiter 32 durch Injektion von Helium-Ion (He+) gebildet. Wie
bei der Protoneninjektion erhöht die Helium-Ionrlnjektion den Brechungsindex und bildet so einen Lichtleiter.
Nun wird unter Bezugnahme auf Figur 7 ein Verfahren zur Herstellung des Elements der 3. Ausführunsgform erläutert.
Zuerst wird auf einem kristallinen LiNbO3-Substrat 1
des x- oder y-Typs ein Zinkoxid-Film 33 einer Dicke von 0,5 Mikron
durch Hochfrequenzaufsprühung gebildet und durch einen normalen photolithographischen Prozess und chemische Ätzung auf der Fläche 34 entfernt, auf der Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächenwelle und dem geleiteten Licht erfolgt. Ein Resistfilm 35 einer Dicke
von etwa 1,3 μηι wird auf dem Zinkoxid-Film 33 gebildet und über die
Breite 36 durch ein photolithographisches Verfahren entfernt. Infolgedessen ist die Verbundmaske der Filme 33,35 auf der Fläche 34 abwesend,
auf der Fläche der Breite 36 als einzelne Schicht anwesend und auf der Außenfläche als Doppel schicht anwesend.
Die Ioneninjektion durch diese Verbundmaske erlaubt die Bildung eines Lichtleiters 32 mit unterschiedlichen Tiefen in den
optischen Anschlußteilen und in dem optischen Funktionsteil entsprechend der Darstellung in Figur 6 auf Grund der unterschiedlichen
Maskendicken in den verschiedenen Bereichen. Die Helium-Ion-Injektion
erfolgt mit einer Beschleunigurigsenergie von 200 keV.
Bei dieser Ausführungsform ist die Tiefe der Ioneninjektion in den optischen Anschlußteilen kleiner als in dem optischen
Funktionsteil, aber die Wanderung des Lichts aus dem Lichtleiter ist relativ groß, weil die durch Helium-Ionen-Injektion erhaltene
Brechungsindexdifferenz kleiner als bei der Protonen-Injektion ist, so daß die tatsächliche Energieverteilung des geleiteten Lichts in
den optischen Anschlußteilen stärker als in dem optischen Funktionsteil in das Substrat gestreut wird. Infolgedessen ist es auch bei
dieser Ausführungsform ebenso wie bei der ersten Ausführungsform möglich, einen hohen Anschlußwirkungsgrad in den optischen Anschlußteilen gleichzeitig mit einem hohen Beugungswirkungsgrad in dem Funktionsteil zu erreichen.
Das LiNbO3-Substrat der vorhergehenden Ausführungsformen
kann durch ein Lithiumtantalat-Substrat (LiTaO3) ersetzt werden,
wobei man das optische Dünnfilm-Element der Erfindung durch ein identisches Verfahren erhalten kann. Anstelle des dielektrischen Substrats
kann ferner ein Halbleiter-Substrat benutzt werden, wie nachfolgend
erläutert wird.
Figur 8 ist eine perspektivische Ansicht einer 4. Ausführungsform des optischen DünnfiIm-Elements der Erfindung, in der die
gleichen Bestandteile wie in Figur 1 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und nicht weiter erläutert werden. Es sind ein GaIliumarsenid-Substrat
41 (GaAs), eine Pufferschicht 42 aus Aluminiumgalliumarsenid
(AlGaAs), ein Lichtleiter 43 aus Galliumarsenid-Aluminiumgalliumarsenid
(GaAs-AlGaAs) mit einem Profil in der Verteilung des injizierten Trägers, sowie ein Zinkoxid-Film 44 (ZnO) mit einer
verjüngten Ausbildung ihrer einen Seite gezeigt. Das an die auf dem Zinkoxid-Film gebildete Kammelektroden 7 angelegte Hochfrequenzfeld
induziert darauf eine elastische Oberflächenwelle 10, die durch die verjüngte Ausbildung übertragen wird und in dem Lichtleiter 43 fortschreitet,
um das darin geleitete Licht 9 zu beugen. Die optischen Anschlußteile in dem Lichtleiter 43 in der Nachbarschaft ihrer Stirnflächen
3,4 haben eine höhere Trägerkonzentration und eine größere Dotierungstiefe, so daß der effektive Brechungsindex in diesen Teilen
kleiner ist als in dem optischen Funktionsteil, in dem die Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächenwelle und dem geleiteten
Licht eintritt. Demgemäß weitet sich die Energieverteilung des geleiteten Lichts in den optischen Anschlußteilen zwecks Erreichung eines
hohen Anschlußwirkungsgrads und sie konzentriert sich an der Oberfläche des Funktionsteils zwecke Erreichung eines hohen Beugungswirkunsgrads.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedener Weise
verändert werden. Beispielsweise kann der Lichtleiter in Form von Kanälen ausgebildet sein, von denen jeder in den optischen Funktionsteil
geschaltet werden kann. Die Modulation oder Ablenkung des Lichts kann nicht nur durch den vorgenannten akustisch-optischen oder elektrooptischen
Effekt erreicht werden, sondern auch durch Beugung mit einer durch einen magneto-optisehen Effekt verursachten magnetostati-
sehen Oberflächenwelle oder durch einen thermo-optisehen Effekt.
Die oben erläuterte Herstellung des Lichtleiters durch
Ioneninjektion kann - wie schon zum Stand der Technik erläutert ist eine Verschlechterung der piezoelektrischen und elektro-optischen
Eigenschaften des Kristalls verursachen, was zum Abfall des Beugungswirkungsgrads des geleiteten Lichts führt. In diesem Fall kann der
Verlust des Beugungswirkungsgrads dadurch verhindert werden, da3 man eine Ioneninjektion auf einer bestimmten Fläche des Substrats
vermeidet und die Kamme!ektroden auf dieser Fläche anordnet. Eine
solche Ausführungsform wird nachfolgend erläutert.
Figur 9 ist eine perspektivische Darstellung einer 5. Ausführungsform des optischen Dünnschicht-Elements der Erfindung
unter Benutzung eines akustisch-optischen Effekts. Die Darstellung zeigt ein LiNbO3-Substrat 1 des x- oder y-Typs, einen durch Protonenaustausch
gebildeten Lichtleiter 2, polierte Stirnflächen 3,4 des Lichtleiters, zylindrische Linsen 5,6, Kammelektroden 7,50 sowie
Titandiffusionsflächen 51,52 ohne Protoneninjektion.
Ein Parallelstrahl 8 einer Wellenlänge von 6328 A aus
einem He-Ne-Laser wird mit dem Lichtleiter in der Weise vereinigt, daß man den Strahl durch die zylindrische Linse 5 in der Richtung
der Leiterdicke auf die polierte Stirnfläche 3 des Lichtleiters fokussiert. Das von der Stirnfläche fortgeleitete Licht 9 wird durch
die elastische Oberflächenwelle 10 gebeugt, die durch ein an die Kammelektroden 7 angelegtes Hochfrequenzfeld erzeugt wird. Das gebeugte
Licht tritt aus der Stirnfläche 4 aus und wird durch die Zylinderlinse 6 in einen Parallelstrahl umgewandelt. Man erreicht einen
hohen Anschlußwirkungsgrad von 80 %, da die Breite des fokussierten
Strahls in Fokussierrichtung auf der Stirnfläche 3 etwa der Breite des geleiteten Lichts entspricht. Die Kammelektroden 50 dienen zum
Empfang der durch die Kammelektroden 7 erzeugten elastischen Oberflächenwelle.
Die Protoneninjektionstiefe des Lichtleiters 2 nimmt von den optischen Anschlußteilen in der Nähe der Stirnflächen 3,4
zu dem optischen Funktionsteil hin, in dem die Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächenwelle 10 und dem geleiteten Licht 9 eintritt, fortschreitend ab, so daß das geleitete Licht zur Erreichung
eines hohen Beugungswirkungsgrads in dem Funktionsteil in der Nähe der Substratoberfläche enthalten ist.
Die vorgenannten Kammelektroden 7,50 werden auf der Titan-Diffusionsschicht der Flächen 51,52 ohne Protoneninjektion gebildet,
so daß eine Verschlechterung der piezoelektrischen Eigenschaft infolge Protoneninjektion nicht eintritt. Infolgedessen ist es möglich, durch
Erzeugung der elastischen Oberflächenwelle durch eine niedrige Spannung eine Lichtmodulation oder -ablenkung mit hohem Wirkungsgrad
zu erreichen.
Die Figuren 10(a) - (g) sind schematische Querschnitte, die ein Verfahren zur Herstellung des in Figur 9 gezeigten optischen
Dünnfilm-Elements darstellen.
Zuerst wird - wie in Figur 10(a) gezeigt ist - eine y- oder x-Oberfläche eines LiNbO3-Substrats 1 des y- oder x-Typs bis
auf eine Ebenheit von einigen Newton-Ringen oder weniger poliert, dann einer gewöhnlichen Ultraschallwäsche mit Aceton und dann mit
gereinigtem Wasser unterzogen und durch Blasen mit Stickstoffgas getrocknet. Anschließend wird auf der Oberfläche durch Elektronen-
strahl bedampfung ein Titanfilm von einer Dicke von 200 A abgeschieden
und zwei Stunden bei 965 0C in einer Sauerstoffatmosphäre einer thermischen Diffusion unterworfen, um eine thermische Ti-Diffusionsschicht
11 zu bilden, wie in Figur 10(b) gezeigt ist.
Dann wird - wie in Figur 10(c) gezeigt - ein Chromfilm 12
als Maske für die Protonenaustauschbehandlung auf das optische Funktionsteil aufgedampft, in dem die Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächenwelle und dem geleiteten Licht erfolgt. Das die Maske
tragende LiNbO3-Substrat wird dann in einen Aluminiumoxid-Tiegel gesetzt,
der Benzoesäure mit einem Zusatz von 2 Mol-% Lithiumbenzoat enthält.
Der Tiegel wird zur Durchführung der Ionenaustauschbehandlung 5 Stunden in einem Ofen bei 250 0C gehalten, so daß sich eine Protonenaustauschschicht 53 auf dem nicht von der Maske abgedeckten Teil der
Ti-Diffusionsschicht 11 bildete, wie in Figur 10(c) gezeigt ist. Das Substrat wurde dann einer Ultraschallwäsche mit Äthanol unterzogen
und durch Blasen mit Stickstoff getrocknet; die Maske wurde durch
Ätzen entfernt.
Dann wurde auf den Flächen, auf denen die Elektroden gebildet werden sollten, ein Chromfilm 55 abgeschieden, wie in Figur
10(d) dargestellt ist, und das Substrat wurde 1 Stunde bei 250 0C
einer Protonenaustauschbehandlung mit Benzoesäure unterzogen, der eine Menge von 1 Mol.-# Lithiumbenzoat zugesetzt war, um die Protonenaustauschschicht 54 zu bilden. Dann wurde das Substrat erneut einer
Ultraschallwäsche mit Äthanol unterzogen und durch Blasen mit Stickstof fgas getrocknet. Der Film 55 wurde durch Ätzen entfernt.
Das Substrat wurde nach dem zweifachen Protonenaustausch dann 4 Stunden in einem Ofen bei 350 0C in einer feuchten Sauerstoffatmosphäre, die durch Hindurchleiten von Sauerstoff durch erwärmtes
Wasser gebildet wurde, bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,0 l/min. getempert, wodurch ein Lichtleiter 2 gebildet wurde, dessen Protoneninjektionstiefe in dem optischen Funktionsteil kleiner ist und zu
den Stirnflächen des Substrats hin fortschreitend größer wird, wie in Figur 10(e) gezeigt ist. Die Protonenverteilung an den Grenzen
58,59 des Funktionsteils zeigt infolge der Temperung eine allmähliche Änderung, und der geringe Fortpflanzungsverlust in diesem Teil wurde
experimentell bestätigt.
Die Titandiffusionsschicht 53 bleibt in den Flächen,
auf denen die Elektroden zu bilden sind, ohne Protoneninjektion, da diese Flächen auch bei dem zweiten Protonenaustausch durch die
Maske abgedeckt sind.
Schließlich werden die Kammelektroden 7 auf der Titandiffusionsschicht 53 durch ein gewöhnliches photoTithographisches
Verfahren gebildet, wie in Figur 10(g) gezeigt ist.
Figur 11 ist eine schematische Ansicht einer 6. Ausführungsform, in der das Element der Figur 9 unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 9 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert.
Ein Laser-Strahl 8 wird durch eine zylindrische Linse 8 in Richtung der Dicke des Lichtleiters auf die polierte Stirnseite
3 des Lichtleiters fokussiert und so mit dem Lichtleiter verbunden. Das von dieser Stirnseite fortgeleitete Licht 9 wird durch ein Phasengitter gebeugt, das durch eine an die Kammelektroden 57 mit elektrooptischen! Effekt angelegte Spannung erzeugt wird. Das Licht tritt
dann aus der anderen Stirnseite 4 des Lichtleiter aus und wird durch die zylindrische Linse 6 in einen Parallel strahl umgewandelt.
Wenngleich nicht dargestellt, ist die Fläche der Kammelektroden 57 frei von Protoneninjektion.
An Hand der Figur 12 wird nun das Verfahren zur Herstellung des in Figur 11 gezeigten Elements erläutert. Zuerst wird -wie in Figur 12(a) gezeigt - ein kristallines LiNbO3-Substrat des
x-Typs (Dimension: 1 mm in x-Richtung und 25,4 mm in y- und z-Richtung) bis auf eine Ebenheit von einigen Newton-Ringen oder weniger
auf einer Oberfläche, z.B. der x-Oberflache, poliert, dann einer
normalen Ultraschallwäsche mit Methanol, Aceton und gereinigtem Wasser
unterzogen und durch Blasen mit Stickstoffgas getrocknet.
Elektronenstrahl bedampfung ein Titanfilm einer Dicke von 200 A abgeschieden, und das auf einen Halter aus Quarzglas aufgesetzte Substrat
wird in einen thermischen Diffusionsofen einer Temperatur von 965 0C
eingesetzt. Als Atmosphäre wird in den Ofen getrocknetes Sauerstoffgas
mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 Liter/min, eingeführt. Die
Ofentemperatur wird während einer Stunde mit einer Geschwindigkeit
von 16 °C/min. von Zimmertemperatur auf 965 0C angehoben und dann
2,5 Stunden auf dem konstanten Wert von 965 0C gehalten. Der Inhalt
wird dann in einen zweiten thermischen Diffusionsofen von 600 0C
gebracht und durch Abschaltung der Stromversorgung zu dem Ofen der
selbsttätigen Abkühlung überlassen. Auf diese Weise wird auf dem Substrat 1 eine thermische Titan-Diffusionsschicht 11 gebildet, wie
in Figur 12(b) gezeigt ist.
Nach dem Waschen und Trocknen des Substrats wird mit einer Schleuder ein positiver Photoresist in einer Dicke von 1 bis
1,5 \im als Schicht aufgebracht, dann durch eine Negativmaske in den
Mustern der Kammelektroden belichtet und zur Entfernung des Photoresists entsprechend den Mustern entwickelt. Nach dem Waschen mit Wasser
und Trocknen wird das Substrat in einen Vakuumbedampfungsapparat eingesetzt, und es wird bei einem Vakuum von 1·10" Torr ein Goldfilm
einer Dicke von 1500 A durch Elektronenstrahlbedampfung abgeschieden.
Nach dieser Bedampfung wird das Substrat zur Abhebung des Goldfilms auf dem Photoresist mehrere Minuten in Aceton eingetaucht, wobei
man die Kammelektroden 64 auf dem Substrat erhält, wie in Figur 12(c) gezeigt ist. Die Kammelektroden haben bei dieser Ausführunsgform
350 Elektrodenpaare mit einer Breite und einem Abstand von 2,2 pm und einer Verzahnungsbreite von 3,8 mm.
Dann wird - wie in Figur 12(d) gezeigt - als Maske für
die Protonenaustauschbehandlung ein die Kammelektroden 64 abdeckender
Chromfilm 62 aufgedampft. Das diese Maske tragende LiNbO3-Substrat
wird dann in einen Aluminiumoxid-Tiegel gesetzt, der Benzoesäure mit einem Zusatz von 2 Mol-% Lithiumbenzoat enthielt. Der Tiegel
wird zur Durchführung der Ionenaustauschbehandlung 5 Stunden in einem
Ofen auf 250 °C gehalten, so daß sich in dem nicht durch die Maske abgedeckten Teil der Ti-Diffusionsschicht 11 eine Protonaustauschschicht 63 bildet, wie in Figur 12(d) dargestellt ist. Das Substrat
wird dann einer Ultraschallwäsche mit Äthanol unterzogen und durch
Blasen mit Stickstoffgas getrocknet. Die Maske wird durch Ätzen mit einer Chrom-Ätzlösung entfernt.
Das die Gold-Kammelektroden nach dem Protonenaustausch tragende Substrat wird dann 1 Stunde bei 250 0C einem anderen Protonenaustausch
mit Benzoesäure unterzogen, der eine Menge von 1 Mol-%
Lithiumbenzoat zugesetzt ist, um - wie in Figur 12(e) gezeigt - auf der nicht mit der Kamme!ektrode 64 bedeckten Fläche eine Protonenaustauschschicht
61.zu bilden. Dann wird das Substrat erneut einer Ultraschal !wäsche mit Äthanol unterworfen und durch Blasen mit Stickstoffgas
getrocknet.
Schließlich wird das Substrat nach den zwei Protonenaustauschvorgängen
4 Stunden in einem Ofen bei 350 0C in einer feuchten Sauerstoffatmosphäre bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,0 l/min,
getempert, wobei die Sauerstoffatmosphäre durch Hindurchleiten von Sauerstoff durch erwärmtes Wasser gebildet wird.
Es wird so das optische Dünnfilm-Element der 6. Ausführungsform gebildet, bei dem - wie in Figur 12(f) gezeigt - die Tiefe
der thermischen Protonendiffusion in den optischen Anschlußteilen
von der im optischen Funktionsteil verschieden ist und bei der die Fläche der Kammelektroden frei von Protoneninjektion ist.
Bei Anlegung einer niedrigen Spannung von 5 V an die Kammelektroden erreicht man einen Beugungswirkungsgrad in der Höhe
von 90 %. Der Anschlußwirkungsgrad an den Stirnflächen des Lichtleiters ist so hoch wie bei der 5. Ausführungsform und beträgt 80 %.
Der Lichtleiter der vorstehend abgehandelten Ausführungsform wird durch Titandiffusion und thermische Protonendiffusion gebildet.
Die Titandiffusion ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, und der Lichtleiter kann auch durch Injektion oder thermische Diffusion
von Protonen alleine oder aber durch externe Diffusion von LiO
in Verbindung mit der Injektion oder thermischen Diffusion von Protonen
gebildet werden. Es ist ferner möglich, wie nachfolgend erläutert wird, ein weiteres wirksames optisches Element dadurch herzustellen,
daß man die Diffusionskonzentration eines Metalls, z.B. des Titans, zwischen den optischen Anschlußteilen und dem optischen Diffusionsteil variiert.
Figur 13 ist eine perspektivische Darstellung einer 7. Ausführungsform des optischen Elements der Erfindung, in der die
gleichen Bestandteile wie in Figur 1 mit der gleichen Bezugszahl bezeichnet sind und nicht weiter im einzelnen erläutert werden. Diese
Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß sie eine Fläche 66 mit hoher Ti-Konzentration hat, wodurch
die Titankonzentration in dem Funktionsteil höher als in den optischen Anschlußteilen ist. Bei dieser Ausführungsform ist wie bei der ersten
Ausführungsform ein hoher Anschlußwirkungsgrad von 80 % in den optischen
Anschlußteilen erreichbar. Wegen der fortschreitend geringeren Tiefe der Protoneninjektion in dem optischen Funktionsteil für die
Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächenwelle und dem
geleiteten Licht 9 und wegen der höheren Titankonzentration in diesem Teil ist das in diesem Funktionsteil geleitete Licht in der Nähe
der Substratoberfläche enthalten, so daß ein hoher Beugungswirkungsgrad erreicht wird.
Die Figuren 14(a) - (f) sind schematische Querschnittsdarstellungen,
die ein Verfahren zur Herstellung des in Figur 13 gezeigten optischen Dünnfilm-Elements darstellen.
Zuerst wird - wie in Figur 14(a) gezeigt - eine y- oder x-Oberflache eines kristallinen LiNbO3-Substrats 1 des y- oder x-Typs
bis auf eine Ebenheit von einigen Newton-Ringen oder weniger poliert, dann einer gewöhnlichen Ultraschal!wäsche mit Aceton und
dann mit gereinigtem Wasser unterworfen und durch Blasen mit Stickstoff
gas getrocknet. Dann wird auf der Oberfläche durch Elektronen-
strahl bedampfung ein Titanfilm 74 einer Dicke von 100 A abgeschieden,
wie in Figur 14(b) gezeigt ist. Das Substrat wird anschließend mit
einer Maske 72 abgedeckt, die nur eine öffnung in dem optischen Funktionsteil
hat, wie in Figur 14(c) dargestellt ist. Das Substrat wird dann wieder mit einem Titanfilm bedampft, um eine Titan-Plat-
form 73 in einer zentralen Dicke von 500 A zu bilden.
Das Substrat wird dann 6 Stunden bei 965 0C in einer
Sauerstoffatmosphäre einer thermischen Diffusionsbehandlung unterzogen, um - wie in Figur 14(d) gezeigt, eine thermische Titandiffusionsschicht
67 mit einem Bereich 66 von höherer Titankonzentration zu bilden, in dem später der optische Funktionsteil zu bilden ist. Ein anderes
Metall, wie V, Ni, Au, Co, Nb oder Ge kann anstelle von Titan ebenfalls bei der thermischen Diffusion eingesetzt werden.
Das LiNbO3-Substrat mit der in Figur 14(d) gezeigten
Titandiffusionsschicht 67 wird dann in einen Aluminiumoxid-Tiegel gesetzt, der Benzoesäure mit einer zugesetzten Menge von 1 Mol-%
Lithiumbenzoat enthält. Das Substrat wird 3 Stunden in einem Ofen
bei 250 0C einer Ionenaustauschbehandlung unterzogen, um in der Ti-Diffusionsschicht
67 eine Protonenaustauschschicht 70 zu bilden, wie in Figur 14(e) gezeigt ist. In dem Bereich 66 mit hoher Ti-Konzentration
ist die Tiefe der Protonenaustauschschicht geringer als in den Stirnteilen des Lichtleiters, wie aus Figur 14(e) ersichtlich, weil
die Protoneninjektion durch die höhere Konzentration des thermisch eindiffundierten Titans in diesem Bereich unterdrückt wird. Die erhaltene
Probe wird dann einer Ultraschallwäsche mit Äthanol unterzogen
und durch Blasen mit Stickstoffgas getrocknet.
Dann wird das Substrat 4 Stunden in einem Ofen bei 350 0C
in einer feuchten Sauerstoffatmosphäre, die durch Hindurchleiten
von Sauerstoff durch erwärmtes Wasser erzeugt wird, bei einer Strömungsgeschwindigkeit
von 1,0 Liter/min, getempert.
Auf diese Weise erhält man einen Lichtleiter 2, der wie in Figur 14(f) dargestellt - eine dünnere Protonenaustauschschicht
und eine höhere Ti-Konzentration in dem Bereich, in dem der
optische Funktionsteil zu bilden ist, und eine fortschreitend dickere
Protonenaustauschschicht und eine niedrigere Ti-Konzentration zu den Enden des Lichtleiters hin aufweist.
Schließlich wird der optische Funktionsteil durch die
Bildung von Kamme!ektroden 7 nach einem gewöhnlichen photolithographischen
Verfahren vervollständigt.
Infolge der genannten Temperung zeigt die Protonenverteilung
an den Grenzen 68,69 des Funktionsteils eine allmähliche Änderung, und ein niedriger Fortpflanzungsverlust an diesen Grenzen wurde experimentell
bestätigt.
Figur 15 ist eine schematische Ansicht einer 8. Ausführungsform, in der das Element der Figur 13 unter Benutzung eines elektrooptischen
Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 13 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Die Kammelektroden
sind für die Bewirkung des elektrooptischen Effekts vorgesehen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist in der Fläche des durch den elektro-optisehen Effekts erzeugten Phasengitters ein
Flächenbereich 66 mit hoher Ti-Konzentration gebildet, in dem die
Tiefe der Protoneninjektion kleiner ist, wodurch die Intensitätsverteilung des geleiteten Lichts 9 in der Nähe der Substratoberfläche
in diesem Flächenbereich konzentriert ist. Dadurch kann mit einer an die Kamme!ektroden 71 angelegten niedrigen Spannung von 5 V ein
hoher Beugungswirkungsgrad von 90 % erreicht werden.
Auch der Anschlußwirkungsgrad an den Stirnseiten des Lichtleiters ist mit 80 % hoch. Das Element dieser Ausführungsform
kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das ähnlich dem Verfahren
ist, das in bezug auf Figur 14 erläutert wurde.
Figur 16 ist eine perspektivische Darstellung einer 9. AusfUhrungsform der Erfindung, bei der in einem Teil des Substrats
der vorstehend behandelten 7. Ausführungsform von Protoneninjektion freie Flächen 75,76 gebildet sind, in denen sich Kammelektroden 7,50
befinden. In Figur 16 sind die gleichen Bestandteile wie in Figur mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, die nicht im einzelnen
weiter erläutert sind. Wie bei der 7. AusfUhrungsform kann man mit dieser AusfUhrungsform einen hohen Anschlußwirkungsgrad gleichzeitig
mit einem hohen Beugungswirkungsgrad erreichen. Ferner wird mit einer niedrigen elektrischen Energie eine wirksame Modulation oder Ablenkung
des geleiteten Lichts ermöglicht, da die fehlende Protoneninjektion auf der Fläche der Kammelektroden eine Verschlechterung der piezoelektrischen
und elektro-optischen Eigenschaften in diesem Flächenbereich verhindert.
Das in Figur 16 gezeigte optische DUnnfilm-Element kann
durch ein an Hand von Figur 14 erläutertes Verfahren hergestellt
werden, wobei jedoch die genannten, von Protonenaustausch freien Flächen auf einem Teil der Substratoberfläche in der Weise gebildet
werden, daß man vor dem Protonenaustausch auf diesen Flächen eine Maske vorsieht.
Figur 17 ist eine schematische Ansicht einer 10. Ausführungsform, in der das Element der Figur 16 unter Benutzung eines elektrooptischen
Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind die gleichen Bestandteile wie die in Figur 16 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. In dieser Ausführungsform fehlt unter den Kammelektroden 77 für den elektro-optischen
Effekt die Protoneninjektion. Das Element dieser Ausführungsform kann durch ein Verfahren ähnlich dem der Figur 14 leicht hergestellt
werden, wobei die Kammelektroden als Maske für den Protonenaustausch
dienen.
Während die vorgenannten Ausführungsformen unterschiedliche Ioneninjektionstiefen in dem optischen Funktionsteil und den
optischen Anschlußteilen haben, sind gleiche Effekte auch zu errei-
chen durch Veränderung der Konzentration der Ioneninjektion, wie
im folgenden erläutert wird.
Fig. 18 ist eine perspektivische Darstellung einer 11. Ausführungsform eines optischen Dünnfilm-Elements der Erfindung unter Benutzung eines akustisch-optischen Effekts. In Figur 18 sind dargestellt
ein kristallines LiNbO3-Substrat 1 des x- oder y-Typs, ein durch
Protonenaustausch gebildeter Lichtleiter 82, polierte Stirnseiten 3,4
auf dem Lichtleiter, zylindrische Linsen 5,6, Kamme!ektroden 7 und
eine Schicht 80 hoher Protonenkonzentration, die höher als in dem Lichtleiter 82 ist.
Ein paralleler Lichtstrahl 8 einer Wellenlänge von 6328 A aus einem He-Ne-Laser wird durch die zylindrische Linse in Richtung
der Dicke des Lichtleiters auf die polierte Stirnseite 3 des Leiters fokussiert und dadurch an den Lichtleiter angeschlossen. Das von
der Stirnseite fortgeleitete Licht wird durch eine elastische Oberflächenwelle 10 gebeugt, die durch eine den Kammelektroden 7 zugeführte Hochfrequenzspannung erzeugt wird. Das gebeugte Licht tritt
an der Stirnseite 4 aus und wird durch die zylindrische Linse 6 in einen Parallel strahl umgeformt. Es ist ein hoher Anschlußwirkungsgrad von 80 % erreichbar, da die Breite des fokussierten Strahls
in der Fokussierrichtung auf der Stirnseite 3 etwa mit der Breite des geleiteten Lichts übereinstimmt.
Der Lichtleiter 82 ist in dem Flächenbereich der Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächenwelle 10 und dem geleiteten Licht mit einer Schicht 80 von hoher Protonenkonzentration versehen, und die höhere Protonenkonzentration in der Nähe der Oberfläche
zieht die Verteilung des geleiteten Lichts in diesem Flächenbereich an diese Oberfläche, so daß durch die elastische Oberflächenwelle
ein hoher Beugungswirkungsgrad des geleiteten Lichts erreicht wird.
Die Figuren 19(a) - (f) sind schematische Querschnittsdarstellungen, die ein Verfahren zur Herstellung des in Figur 18 dar-
gestellten optischen DlinnfiIm-Elements zeigen.
Zuerst wird - wie in Figur 19(a) gezeigt - eine y- oder
x-Oberfläche eines kristallinen LiNbO3-Substrats 1 des y- oder x-Typs bis auf eine Ebenheit von einigen Newton-Ringen oder weniger
poliert, dann einer gewöhnlichen Ultraschal!wäsche mit Aceton und
dann mit gereinigten Wasser unterzogen und durch Blasen mit Stickstoffgas getrocknet. Anschließend wird durch Elektronenstrahlbedampfung
auf der Oberfläche ein Titanfilm einer Dicke von 200 A abgeschieden
und 2,5 Stunden bei 965 0C in einer Sauerstoffatmosphäre einer thermischen Diffusion ausgesetzt, um eine thermische Ti-Diffusionsschicht 11
zu bilden, wie in Figur 19(b) gezeigt ist. Für die thermische Diffusion können auch andere Metalle , wie V, Ni, Au, Ag, Co, Nb oder Ge eingesetzt werden.
Das in Figur 19(b) dargestellte Substrat mit der Ti-Diffusionsschicht wird in einen Aluminiumoxid-Tiegel gesetzt, der
Benzoesäure mit einem Zusatz con 2 Mol-% Lithiumbenzoat enthielt,
und 5 Stunden in einem Ofen von 250 0C einer Ionenaustauschbehandlung
unterzogen, um in der Ti-Diffusionsschicht 11 eine Protonenaustauschschicht 83 zu bilden, wie in Figur 19(c) gezeigt ist. Die erhaltene
Probe wurde einer Ultraschallwäsche mit Methanol unterzogen und durch
Blasen mit Stickstoffgas getrocknet.
Dann wird das Substrat 4 Stunden in einem Ofen von 350 0C
in einer feuchten Sauerstoffatmosphäre, die durch Hindurchleiten
von Sauerstoff durch erwärmtes Wasser gebildet wurde, bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,0 Liter/min, getempert. Auf diese Weise
wurde der Lichtleiter 82 durch Protonendiffusion zu dem Substrat hin gebildet.
Wie in Figur 19(e) dargestellt ist, wurde durch Bedampfung des Lichtleiters 82 als Maske für den nachfolgenden Protonenaustausch
ein Chromfilm 84 gebildet, der ein Fenster nur in dem optischen Funktionsteil für die Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächen-
welle und dem geleiteten Licht hat. Das diese Maske tragende Substrat
wird 1 Stunde bei 250 0C einem Protonenaustausch mit Benzoesäure
mit einem Zusatz von 5 Mol-% Lithiumbenzoat unterzogen, um durch
Protonenaustausch durch das Fenster in der Nähe der Oberfläche des Funktionsteils eine Schicht 80 von hoher Protonenkonzentration zu
erhalten. Nach diesem Protonenaustausch wird das Substrat erneut einer Ultraschal!wäsche mit Äthanol unterzogen und durch Blasen mit
Stickstoffgas getrocknet.
Schließlich wird die Maske 84 durch Ätzen entfernt, und
die Kammelektroden 7 werden, wie in Figur 19(f), durch ein gewöhnliches photolithographisches Verfahren gebildet.
Die Temperung muß vor der Bildung der Kammelektroden durchgeführt werden, falls eine große Differenz der Brechungsindices
des Lichtleiters 82 und der Schicht 80 von hoher Protonenkonzentration besteht mit dem Ergebnis eines bedeutenden Verlustes in dem geleiteten
Licht an der Grenze zwischen beiden.
Der Lichtleiter wird bei der oben beschriebenen Ausführungsform durch Titandiffusion und thermische Protonendiffusion gebildet, jedoch ist die Ti-Diffusion nicht unbedingt erforderlich. Stattdessen kann der Lichtleiter durch Injektion oder thermische Diffusion
von Protonen alleine oder durch äußere Diffusion von LiO in Verbindung mit Injektion oder thermischer Diffusion von Protonen gebildet
werden.
Figur 20 ist eine schematische Ansicht einer 12. Ausführungsform, in der das Element der Figur 18 unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 18 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert.
Ein Laser-Strahl 8 wird durch eine zylindrische Linse 8 in Richtung der Dicke des Lichtleiters auf die polierte Stirnseite
des Lichtleiters fokussiert und so mit dem Lichtleiter verbunden.
Das von dieser Stirnseite fortgeleitete Licht 9 wird durch ein Phasengitter gebeugt, das durch eine an die Kammelektroden 87 mit elektrooptischem Effekt angelegte Spannung erzeugt wird. Das Licht tritt
dann aus der anderen Stirnseite 4 des Lichtleiters aus und wird durch die zylindrische Linse 6 in einen parallelen Strahl umgeformt. Die
benutzten Kammelektroden haben 350 Elektrodenpaare in einer Breite und einem Abstand von 2,2 pm und mit einer Verzahnungsbreite von
3,8 mm.
Auch bei dieser Ausführungsform zieht die anwesende Schicht 80 von hoher Protonenkonzentration in dem Flächenbereich des Phasengitters durch den elektro-optisehen Effekt die Verteilung des geleiteten Lichts 9 in diesem Flächenbereich zur Oberfläche. Infolgedessen
kann durch eine an die Kammelektroden 87 angelegte niedrige Spannung von 5 V ein hoher Beugungswirkungsgrad von 90 % erreicht werden.
Der Anschlußwirkungsgrad an den Stirnseiten des Lichtleiters beträgt 80 %. Das Element dieser Ausführungsform kann durch
ein Verfahren hergestellt werden,das ähnlich dem der 11. Ausführungsform ist.
Figur 21 ist eine perspektivische Ansicht einer 13. Ausflihrungsform der Erfindung, bei der in einem Teil des Substrats 1
der obigen 11. Ausführungsform Flächenbereiche 85,86 gebildet sind, die frei von Protoneninjektion sind, und bei der auf diesen Flächenbereichen Kämme!ektroden 7,81 ausgebildet sind. In Figur 21 werden
die gleichen Bestandteile wie in Figur 18 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht im einzelnen weiter erläutert. Wie bei
der 11. Ausführungsform kann man mit dieser Ausführungsform gleichzeitig einen hohen Anschlußwirkungsgrad und einen hohen Beugungswirkungsgrad erreichen. Ferner ist bei geringem elektrischem Energieaufwand eine wirksame Modulation oder Ablenkung des geleiteten Lichts
möglich, da die fehlende Protoneninjektion auf der Fläche der Kammelektroden eine Verschlechterung der piezoelektrischen und elektrooptischen Eigenschaften in diesem Flächenbereich verhindert.
Das in Figur 21 gezeigte optische Dünnfilm-Element kann durch ein in bezug auf Figur 19 erläutertes Verfahren hergestellt
werden, wobei jedoch die von Protonenaustausch freien Flächen für die Kammelektroden auf einem Teil der Substratoberfläche in der Weise
gebildet werden, daß man vor dem Protonenaustausch auf diesen Flächen
eine Maske bildet.
Figur 22 ist eine schematische Ansicht einer 14. Ausführungsform, in der das Element der Figur 21 unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 21 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Bei dieser Ausführungsform fehlt unter den Kammelektroden 88 für den elektro-optisehen
Effekt die Protoneninjektion. Das Element dieser Ausführungsform
kann ebenfalls leicht durch ein Verfahren hergestellt werden, das dem in Figur 19 erläuterten Verfahren ähnlich ist, in dem die Kammelektroden als Maske für den Protonenaustausch dienen.
Abweichend von den vorgenannten Ausführungsformen, in denen die Tiefe oder Konzentration der Ioneninjektion zwischen dem
optischen Funktionsteil und den optischen Anschlußteilen unterschiedlich ist, können gleiche Effekte auch dadurch erreicht werden, daß
man die Ionenkonzentration in Richtung der Dicke des Substrats im Inneren größer als an der Substratoberfläche macht, wie nachfolgend
erläutert wird.
Figur 23 ist eine perspektivische Darstellung einer 15. Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Dünnfilm-Elements
unter Benutzung eines akustisch-optischen Effekts. Die Darstellung zeigt ein kristallines LiNbO3-Substrat des x- oder y-Typs, einen
durch Protonenaustausch gebildeten Lichtleiter 92, polierte Stirnseiten 3,4 des Lichtleiters, zylindrische Linsen 5,6, Kammelektroden 7 und durch Protonendiffusion nach außen gebildete Schichten 90,91
mit niedrigem Brechungsindex.
6328 A aus einem He-Ne-Laser wird durch eine zylindrische Linse
8 in Richtung der Dicke des Lichtleiters auf die polierte Stirnseite 3 des Lichtleiters fokussiert und so mit dem Lichtleiter verbunden.
Das von dieser Stirnseite fortgeleitete Licht 9 wird durch eine elastische Oberflächenwelle 10 gebeugt, die durch eine an die Kammelektroden 7 angelegte Hochfrequenzspannung erzeugt wird. Das gebeugte Licht
verläßt die andere Stirnseite 4 und wird durch die Zylinderlinse 6 in einen Parallel strahl umgewandelt. In diesem Fall stimmt die Breite
des durch die Zylinderlinse 5 in Fokussierungsrichtung auf die Stirnfläche 3 fokussierten Strahls etwa mit der Breite des geleiteten
Lichts überein, und der Lichtleiter 92 ist in der Nähe der Stirnseiten unter der Schicht 90 mit geringem Brechungsindex eingebettet.
Aus diesen Gründen liegt die Intensitätsverteilung des geleiteten Lichts sehr nahe an der des Eingangs- oder Ausgangslichts, so daß
man einen hohen Anschlußwirkungsgrad von 85 % erreicht. Das von der Stirnseite fortgeleitete Licht wird bei der Fortpflanzung zu dem
optischen Funktionsteil für die Wechselwirkung mit der elastischen
Oberflächenwelle hin zu der Substratoberfläche hochgezogen, so daß
ein hoher Beugungswirkungsgrad erreicht wird.
Die Figuren 24(a) - (f) sind schematische Querschnittsdarstellungen, die ein Verfahren zur Herstellung des in Figur 23
gezeigten optischen Dünnfilm-Elements darstellen.
Zunächst wird - wie in Figur 24(a) gezeigt - eine y- oder x-Oberfläche eines kristallinen LiNbO3-Substrats 1 des y- oder
x-Typs bis zu einer Ebenheit von einigen Newton-Ringen oder weniger poliert, dann einer gewöhnlichen Ultraschallwäsche mit Aceton und
dann mit gereinigten Wasser unterzogen und durch Blasen mit Stick-
stoffgas getrocknet. Dann wird ein Titanfilm einer Dicke von 200 A
durch Elektronenstrahl bedampfung auf der genannten Oberfläche abgeschieden und 2,5 Stunden bei 965 0G in einer Sauerstoffatmosphäre
einer thermischen Diffusion unterzogen, um eine thermische Ti-Diffusionsschicht 11 zu erhalten, wie in Figur 24(b) gezeigt ist. Für
353281
diese thermische Diffusion können auch andere Metalle, wie V, Ni,
Au, Ag, Co, Nb oder Ge eingesetzt werden.
Das die Ti-Diffusionsschicht enthaltende, in Figur 24(b) gezeigte LiNbO3-Substrat wird dann in einen Aluminiumoxid-Tiegel
gesetzt, der Benzoesäure mit einem Zusatz von 1 Mol-% Lithiumbenzoat
enthält, und 1 Stunde in einem Ofen von 250 0C einer Ionenaustauschbehandung unterzogen, um in der Ti-Diffusionsschicht 11 eine Protonenaustauschschicht 13 zu bilden, wie in Figur 24(c) gezeigt ist.
Die Probe wird einer Ultraschallwäsche mit Äthanol unterzogen und
durch Blasen mit Stickstoffgas getrocknet.
Das Substrat wird nach dem Protonenaustausch 4 Stunden in einem Ofen bei 350 0C in einer durch Hindurchleiten von Sauerstoff
durch erwärmtes Wasser erhaltenen feuchten Sauerstoffatmosphäre bei
einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,0 Liter/min, getempert, wodurch
der Lichtleiter 92 durch Protonendiffusion in das Substrat gebildet wird, wie in Figur 24(d) gezeigt ist.
Dann wird die Oberfläche des Lichtleiters 92 - wie in Figur 24(e) gezeigt - einer Laser-Temperung mit einem fokussierten
Strahl 95 einer Wellenlänge von 10,6 pm aus einem CO2-Laser unterzogen, wobei die Fläche für die Wechselwirkung zwischen der elastischen Oberflächenwelle und dem geleiteten Licht von dieser Behandlung
ausgenommen wird. Der genannte Strahl von 10,6 pm wird von dem LiNbO3-Kristall absorbiert, um die Protonen des Oberflächenbereichs nach
außen in die Luft zu treiben, wodurch der Brechungsindex in der Nähe
der Oberfläche verringert und eine Schicht 91 von niedrigem Brechungsindex gebildet wird.
Schließlich werden die Kamme!ektroden 7 durch ein gewöhnliches photolithographisches Verfahren gebildet, wie in Figur 24(f)
gezeigt ist.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird der Lichtleiter durch separate thermische Temperung, wie in Figur 24(d) gezeigt,
und Laser-Temperung gebildet, jedoch kann der Lichtleiter auch ausschließlich durch Laser-Temperung gebildet werden, wenn die Wellenlänge des zur Temperung eingesetzten Laserstrahls so gewählt wird,
daß sie mit dem Absorptionskoeffizienten des LiNbO3-Kristalls zusammenfällt.
Der Lichtleiter der oben beschriebenen Ausführungsform wird durch Titan-Diffusion und thermische Protonen-Diffusion gebildet, jedoch ist die Titan-Diffusion nicht unverzichtbar. Stattdessen
kann der Lichtleiter auch durch Injektion oder thermische Diffusion von Protonen alleine oder durch externe LiO-Diffusion in Verbindung
mit der Injektion oder thermischen Diffusion von Protonen gebildet werden.
Figur 25 ist eine schematische Ansicht einer 16. Ausführungsform, in der das Element der Figur 23 unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 23 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert.
Ein Laser-Strahl 8 wird durch eine zylindrische Linse 8 in Richtung der Dicke des Lichtleiters auf die polierte Stirnseite
3 des Lichtleiters fokussiert und so mit dem Lichtleiter verbunden. Das von dieser Stirnseite fortgeleitete Licht 9 wird durch ein Phasengitter gebeugt, das durch eine an die Kammelektroden 97 mit elektrooptischen] Effekt angelegte Spannung erzeugt wird. Das Licht tritt
dann aus der anderen Stirnseite des Lichtleiters aus und wird durch die zylindrische Linse 6 in einen parallelen Strahl umgewandelt.
Die verwendeten Kammelektroden haben 350 Elektrodenpaare mit einer Breite und einem Abstand von 2,2 \im und einer Verzahnungsbreite von
3,8 mm. Bei einer an die Kammelektroden angelegten niedrigen Spannung
von 5 V wird ein hoher Beugungswirkungsgrad von 90 % erreicht. Der Anschlußwirkungsgrad an den optischen Anschlußteilen hat eine Größe
von 85 %.
Figur 26 ist eine perspektivische Darstellung einer 16.
Ausführungsform der Erfindung, bei der auf einem Teil des Substrats
der vorigen 15. Ausführungsform von Protoneninjektion freie Flächen 103,104 gebildet und auf diesen Flächen Kammelektroden 100,101
angeordnet sind. In Figur 26 sind gleiche Bestandteile wie in Figur
mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Wie bei der 15. Ausführungsform erreicht man bei dieser Ausführungsform
gleichzeitig einen hohen Anschlußwirkungsgrad und einen hohen Beugungswirkungsgrad. Ferner wird mit niedriger elektrischer Leistung eine
wirksame Modulation oder Ablenkung des geleiteten Lichts ermöglicht, da die fehlende Protoneninjektion auf den Flächen der Kammelektroden
eine Verschlechterung der piezoelektrischen und elektrooptischen
Eigenschaften in diesen Flächen verhindert.
Das in Figur 26 gezeigte optische Dünnfilm-Element kann
durch das an Hand von Figur 24 erläuterte Verfahren hergestellt werden, wobei jedoch in einem Teil der Substratoberfläche von Protonenaustausch freie Flächen für die Kammelektroden in der Weise gebildet
werden, daß man vor der Protonenaustauschbehandlung auf diesen Flächen eine Maske bildet.
Figur 27 ist eine schematische Ansicht einer 18. Ausführungsform, in der das Element der Figur 26 unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 26 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Bei dieser Ausführungsform fehlt unter den Kammelektroden 107 für den elektro-optisehen
Effekt die Protoneninjektion. Das Element dieser Ausführungsform kann durch ein ähnliches Verfahren leicht hergestellt werden, wie
es in Figur 24 erläutert wurde, bei dem die Kammelektroden als Maske für den Protonenaustausch dienen.
Neben den vorgenannten Ausführungsformen, bei denen die Ioneninjektionstiefe oder -konzentration zwischen dem optischen
Funktionsteil und den optischen Anschlußteilen unterschiedlich ist
oder die Ionenkonzentration in Richtung der Substratdicke im Inneren höher als an der Substratoberfläche ist, kann ein weiteres wirksames
optisches Element durch Kombination dieser Faktoren verwirklicht werden, wie nachfolgend erläutert wird.
Figur 28 ist eine perspektivische Ansicht einer 19. Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elements unter Benutzung
eines akustisch-optischen Effekts, die dadurch von der in Figur 1 gezeigten ersten Ausführunsgform abweicht, daß die Ionenkonzentration an den optischen Anschlußteilen im Inneren größer als an der
Substratoberfläche ist. In Figur 28 sind die gleichen Bestandteile wie in der Figur 1 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht
weiter erläutert. Diese Ausführungsform zeigt in den optischen Anschlußteilen eine größere Ioneninjektionstiefe als in den optischen Funktionsteilen und ist auf der Oberfläche des Lichtleiters mit Schichten
110,111 von niedrigem Brechungsindex versehen, die man durch Protonendiffusion zur Außenseite erhält. Dementsprechend liegt die Energieverteilung des geleiteten Lichts in den optischen Anschlußteilen
sehr dicht bei der Energieverteilung des extern eintretenden Lichts, so daß ein hoher Anschlußwirkungsgrad erreicht wird. Auf der anderen
Seite ist die Energieverteilung des geleiteten Lichts in dem optischen Funktionsteil nahe an der Oberfläche des Substrats konzentriert,
so daß ein hoher Beugungswirkungsgrad erreicht wird. Das Element der 19. Ausführungsform kann in ähnlicher Weise wie das Element der
ersten Ausführungsform hergestellt werden, wobei das an Figur 2 erläuterte Verfahren durch eine in Figur 24 gezeigte Laser-Temperung
ergänzt wird. Nun wird unter Bezugnahme auf die Figuren 29(a) - (g) das Herstellungsverfahren kurz erläutert, in dem die Einzelheiten
des Protonenaustauschs usw. mit denen des in Figur 2 dargestellten Verfahrens identisch sind.
Zuerst wird auf einem in Figur 29(a) gezeigten kristallinen LiNbO3-Substrat 1 eine thermische Ti-Diffusionsschicht 11 gebildet, wie in Figur 29(b) gezeigt ist. Durch eine aus einem Chromfilm
bestehende Maske wird nur in dem optischen Funktionsteil eine Protonenaustauschschicht gebildet, wie in Figur 29(c) zu sehen ist.
Dann wird nach Entfernung des Chromfilms 12 wiederum
auf der gesamten Substratoberfläche eine Protonenaustauschschicht 14 gebildet, wie in Figur 29(d) gezeigt ist. Die erhaltene Probe wird
einer Temperung unterzogen, wobei man einen Lichtleiter 2 mit einer
größeren loheninjektionstiefe in den optischen Anschlußteilen als
in dem optischen Funktionsteil erhält, wie in Figur 29(e) dargestellt ist. Dann erfolgt auf den optischen Anschlußteilen des Lichtleiters
eine Laser-Temperung mit einem C02-Laser 112 (Figur 29(f)), um durch
Protonendiffusion nach außen die Schichten 110,111-zu bilden.
Schließlich werden auf dem Funktionsteil die Kammelektroden gebildet, wie in Figur 29(g) gezeigt ist.
Das in Figur 28 dargestellte optische Element kann auch durch ein in den Figuren 30(a) - (g) dargestelltes Verfahren hergestellt
werden, das eine Abänderung des in Figur 3 gezeigten Verfahrens ist.
Zunächst wird auf einem kristallinen LiNbO3-Substrat 1,
wie in Figur 30(a) gezeigt, eine thermische Ti-Diffusionsschicht 11 gebildet, wie in Figur 30(b) gezeigt ist. Ferner wird eine Protonenaustauschschicht 15 gebildet, wie in Figur 30(c) gezeigt ist. Dann
wird durch Bedampfung nur auf dem optischen Funktionsteil ein Goldfilm 16 gebildet, und ein weiterer Goldfilm 17 wird auch auf der Substratunterseite gebildet, wie in Figur 30(d) gezeigt ist. Dann wird
eine Temperung durchgeführt und dabei gleichzeitig von einer Spannungsquelle 18 an die Goldfilme 16,17 eine Spannung einer zur Unterdrückung
der thermischen Protonendiffusion in das Substrat geeigneten Polarität angelegt, so daß man einen Lichtleiter mit einer größeren Ioneninjektionstiefe in den optischen Anschlußteilen als in dem optischen
Funktionsteil erhält. Dann erfolgt eine Laser-Temperung der optischen Anschlußteile des Lichtleiters 2 mit einem C02-Laser 112, wie in
Figur 30(f) dargestellt ist, wobei durch Protonendiffusion nach außen
die Schichten 110,111 gebildet werden.
Zuletzt werden auf dem Funktionsteil die Kamme!ektroden
gebildet, wie in Figur 30(g) gezeigt ist.
Figur 31 ist eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform, bei der das in Figur 28 gezeigte Element unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als Licht-Deflektor dient. Diese
Ausführungsform ist identisch mit der 19. Ausführungsform, wobei jedoch ihre Kamme1ektroden durch Kammelektroden 117 für den elektrooptischen Effekt ersetzt sind. In dieser Darstellung sind die gleichen
Bestandteile wird die in Figur 18 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Das Element dieser Ausführungsform
kann auch durch das in Figur 30 erläuterte Verfahren leicht hergestellt werden.
Figur 32 ist eine perspektivische Ansicht einer 21. Ausführungsform der Erfindung, bei der in einem Teil des Substrats der
oben genannten 19. Ausführungsform Flächen 123,124 gebildet sind, die frei von Protoneninjektion sind und auf denen Kammelektroden 120,
121 gebildet sind. In Figur 32 haben die gleichen Bestandteile wie in Figur 28 die gleichen Bezugszahlen, und sie sind nicht weiter
erläutert. Wie bei der 19. Ausführungsform erreicht man bei dieser Ausführungsform gleichzeitig einen hohen Anschlußwirkungsgrad und
einen hohen Beugungswirkungsgrad. Ferner ist mit einer niedrigen elektrischen Energie eine wirksame Modulation oder Ablenkung des
geleiteten Lichts möglich, da die fehlende Protoneninjektion auf den Flächen der Kammelektroden die Verschlechterung der piezoelektrischen und elektrooptischen Eigenschaften in diesen Flächen verhindert.
Das in Figur 32 gezeigte optische Dünnfilm-Element kann durch ein in Figur 29 oder Figur 30 erläutertes Verfahren hergestellt
werden mit der Abweichung, daß auf einem Teil der Substratoberfläche für die Kammelektroden von Protonenaustausch freie Flächen in der
Weise gebildet werden, daß man vor dem Protonenaustausch in diesen Flächen eine Maske bildet.
Figur 33 ist eine schematische Ansicht einer 22. Ausführungsform,
in der das Element der Figur 32 unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 32 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Bei dieser Ausführungsform fehlt unter den Kammelektroden 127 für den elektro-optisehen
Effekt die Protoneninjektion. Das Element dieser Ausführungsform kann leicht durch ein ähnliches Verfahren, wie es in Figur 29 oder
Figur 30 erläutert wurde, hergestellt werden, bei dem die Kammelektroden als Maske für den Protonenaustausch dienen.
Figur 34 ist eine perspektivische Ansicht einer 23. erfindungsgemäßen
Ausführungsform mit Ausnutzung eines akustisch-optischen Effekts. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten
Ausführungsform der Figur 1 dadurch, daß die Ionenkonzentration in dem optischen Funktionsteil höher als die in den optischen Anschlußteilen
ist. In Figur 34 sind gleiche Bestandteile wie in Figur mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert.
Das Element dieser Ausführungsform hat in den optischen Anschlußteilen eine größere Ioneninjektionstiefe als in dem Funktionsteil und in
dem letzteren eine Schicht 130 von hoher Ionenkonzentration. Die Energieverteilung des geleiteten Lichts ist infolgedessen in den
optischen Anschlußteilen sehr ähnlich der des extern eintretenden Lichts, so daß ein hoher Anschlußwirkungsgrad erreicht wird. Auf
der anderen Seite ist die Energieverteilung des abgeleiteten Lichts in dem optischen Funktionsteil in der Nähe der Substratoberfläche
konzentriert, so daß ein hoher Beugungswirkungsgrad erzielt wird.
Das Element der 23. Ausführungsform kann in ähnlicher Weise wie das Element der ersten Ausführungsform hergestellt werden,
wobei man das in bezug auf Figur 2 beschriebene Verfahren durch die in Figur 18 gezeigte Stufe der partiellen Ioneninjektion ergänzt.
Nun wird unter Bezugnahme auf die Figuren 35(a) - (h) das Herstellungsverfahren kurz erläutert, bei dem die Einzelheiten des Protonenaustausches
usw. mit denen des in Figur 2 angegebenen Verfahrens iden-
tisch sind.
Zuerst wird auf einem in Figur 35(a) gezeigten kristallinen LiNbO3-Substrat 1 eine thermische Ti-Diffusionsschicht 11 gebildet,
wie in Figur 35(b) gezeigt ist. Dann wird lediglich in dem optischen Fuktionsteil durch eine aus einem Chromfilm bestehende Maske
eine Protonenaustauschschicht 13 gebildet, wie in Figur 35(c) gezeigt ist.
Nach der Entfernung des Chromfilms 12 wird auf der gesamten
Substratoberfläche eine Protonenaustauschschicht 14 gebildet, wie in Figur 35(d) gezeigt ist. Die Probe wird dann einer Temperung
unterzogen, wobei man einen Lichtleiter erhält, der in den optischen Anschlußteilen eine größere Ioneninjektionstiefe als in dem optischen
Funktionsteil aufweist, wie in Figur 35(e) gezeigt ist. Dann erfolgt eine Protonenaustauschbehandlung durch eine Maske aus einem Chromfilm
84 mit einer öffnung zu dem optischen Funktionsteil, so daß eine Schicht 130 von hoher Protonenkonzentration gebildet wird, wie in
Figur 35(g) gezeigt ist.
Schließlich werden auf dem Funktionsteil die Kammelektroden 7 gebildet, wie in Figur 35(h) dargestellt ist.
Figur 36 ist eine perspektivische Ansicht einer 24. Ausführungsform,
bei der das in Figur 34 gezeigte Element unter Benutzung eines elektro-optischen Effekts als Lichtleiter dient. Diese Ausführungsform
ist identisch mit der 23. AusfUhrungsform, wobei lediglich deren Kammelektroden durch Kammelektroden 131 für den elektro-optischen
Effekt ersetzt sind. Bei dieser Ansicht sind gleiche Bestandteile wie in Figur 34 durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet und nicht
näher erläutert. Das Element dieser Ausführungsform kann ebenfalls leicht durch das in Figur 35 erläuterte Verfahren hergestellt werden.
Figur 37 ist eine perspektivische Darstellung einer 25. Ausführungsform der Erfindung, bei der in einem Teil des Substrats
der oben genannten 23. AusfUhrungsform Flächen 133,132 gebildet sind,
die frei von Protoneninjektion sind und auf denen Kammelektroden 134,
135 ausgebildet sind. In Figur 37 sind die gleichen Positionen wie in Figur 34 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht näher
erläutert. Wie bei der 23. AusfUhru-ngsform erreicht man mit dieser
Ausführungsform gleichzeitig einen hohen Anschlußwirkungsgrad und einen hohen Beugungswirkungsgrad. Auch mit geringer elektrischer
Energie ist eine wirksame Modulation oder Ablenkung des geleiteten Lichts möglich, da die fehlende Protoneninjektion in den Flächen
der Kamme!ektröden eine Beeinträchtigung der piezoelektrischen und
elektro-optischen Eigenschaften in diesen Flächen verhindert.
Das in Figur 37 gezeigte optische Dünnfilm-Element kann nach dem in Figur 35 erläuterten Verfahren hergestellt werden,
wobei jedoch auf einem Teil der Substratoberfläche protonenaustauschfreie Flächen für die Kammelektroden in der Weise gebildet werden,
daß man vor dem Protonenaustausch auf diesen Flächen eine Maske ausbildet.
Figur 38 ist eine schematische Ansicht einer 26. Ausführungsform, in der das Element der Figur 37 unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 37 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Bei dieser Ausführungsform fehlt unter den Kammelektroden 137 für den elektro-optischen
Effekt die Protoneninjektion. Ein Element dieser Ausführungsform kann leicht durch das in Figur 35 erläuterte Verfahren hergestellt
werden, bei dem die Kammelektroden als Maske für den Protonenaustausch dienen.
Figur 39 ist eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen 27. Ausführungsform unter Benutzung eines akustischoptischen Effekts. Diese Ausführunsgform unterscheidet sich von der
in Figur 18 gezeigten 11. Ausführungsform dadurch, daß in den optischen Anschlußteilen die Ionenkonzentration in Richtung der Substrat-
dicke im Inneren höher als an der Substratoberfläche ist. In Figur
sind die gleichen Bestandteile wie in Figur 18 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Das Element dieser
AusfUhrungsform hat durch die Anwesenheit einer Schicht 80 von hoher Protonenkonzentration in dem optischen Funktionsteil eine höhere
Ionenkonzentration als in den optischen Anschlußteilen und ist auf dem Lichtleiter mit Schichten 140,141 von geringerem Brechungsindex
versehen, die durch Protonendiffusion nach außen gebildet sind. Infolgedessen liegt die Energieverteilung des geleiteten Lichts in den
optischen Anschlußteilen sehr nahe bei der des extern eintretenden
Lichts, so daß ein hoher Anschlußwirkungsgrad erreicht wird. Auf der anderen Seite ist die Energieverteilung des geleiteten Lichts
in dem optischen Funktionsteil in der Nähe der Substratoberfläche konzentriert, so daß ein hoher Beugungswirkungsgrad erreicht wird.
Das Element der 27. Ausführungsform kann in ähnlicher Weise wie das Element der ersten Ausführungsform hergestellt wenden,
wobei man das an Hand von Figur 19 erläuterte Verfahren durch die; in Figur 24 gezeigte Laser-Temperung ergänzt. Dies wird kurz in den
Figuren 40(a) bis (g) erläutert, in der die Einzelheiten des Protonenaustausches usw. mit denen des in Figur 19 gezeigten Verfahrens
identisch sind.
Zuerst wird auf einem in Figur 40(a) gezeigten kristallinen LiNbO3-Substrat 1 eine thermische Ti-Diffusionsschicht 11 gebildet, wie in Figur 40(b) gezeigt ist. Dann wird eine Protonenaustauschschicht 13 gebildet, wie in Figur 40(c) zu sehen ist. Die erhaltene Probe wird unter Bildung eines Lichtleiters 82 getempert,
wie in Figur 40(d) dargestellt ist.
Anschließend wird durch eine aus einem Chromfilm 84 bestehende Maske mit einer öffnung in dem optischen Funktionsteil eine
Protonenaustauschbehandlting durchgeführt, um eine Schicht 80 von
hoher Protonenkonzentration zu bilden, wie in Figur 40(e) gezeigt ist.
Dann erfolgt auf den optischen Anschlußteilen des Lichtleiters 2 eine Laser-Temperung mit einem CO2-Laser 145, wie in Figur
40(f) gezeigt ist, wobei durch Protonendiffusion nach außen die Schichten 110,111 gebildet werden.
Schließlich werden auf dem Funktionsteil die Kammelektroden 7 gebildet, wie in Figur 40(g) dargestellt ist.
Figur 41 ist eine perspektivische Darstellung einer 28. AusfUhrungsform, bei der das in Figur 39 gezeigte Element unter Benutzung
eines elektro-optischen Effekts als Licht-Deflektor dient. Diese Ausführungsform ist identisch mit der 27. Ausführungsform, wobei
jedoch deren Kammelektroden durch Kammelektroden 147 für den elektrooptischen Effekt ersetzt sind. In Figur 41 sind gleiche Bestandteile
wie in Figur 39 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Das Element dieser Ausführungsform kann leicht
durch das in Figur 40 erläuterte Verfahren hergestellt werden.
Figur 43 ist eine perspektivische Ansicht einer 29. Ausführungsform
der Erfindung, bei der in einem Teil des Substrats der oben genannten 27. Ausführungsform Flächen 144,145 gebildet sind,
die frei von Protoneninjektion sind und auf denen die Kammelektroden
142,143 angeordnet sind. In Figur 42 sind die gleichen Bestandteile wie in Figur 39 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht
näher erläutert. Wie bei der 27. Ausführungsform kann man bei dieser Ausführungsform gleichzeitig einen hohen Anschlußwirkungsgrad und
einen hohen Beugungswirkungsgrad erzielen. Ebenso wird mit einer
niedrigen elektrischen Energie eine wirksame Modulation oder Ablenkung des geleiteten Lichts ermöglicht, da die fehlende Protoneninjektion
in den Flächenbereichen der Kammelektroden eine Verschlechterung der piezoelektrischen und elektro-optischen Eigenschaften in diesen
Flächen verhindert.
Das in Figur 42 gezeigte optische DlinnfiIm-Element kann
durch das in Figur 40 erläuterte Verfahren hergestellt werden, wobei
jedoch in einem Teil des Substrats die von Protonenaustausch freien
Flächen für die Kammelektroden so gebildet werden, daß man vor dem
Protonenaustausch in diesen Flächenbereichen eine Maske bildet.
Figur 43 ist eine schematische Ansicht einer 30. Ausführungsform, in der das Element der Figur 42 unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 42 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Bei dieser Ausführungsform fehlt unter den Kammelektroden 147 für den elektro-optisehen
Effekt die Protoneninjektion. Das Element dieser Ausführungsform kann durch ein Verfahren ähnlich dem in Figur 40 erläuterten Verfahren
leicht hergestellt werden, bei dem die Kammelektroden als Maske für den Protonenaustausch dienen.
Figur 44 ist eine perspektivische Ansicht einer 31. Ausführungsform der Erfindung unter Benutzung eines akustisch-optischen
Effekts. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 13 gezeigten 7. Ausführunsgform dadurch, daß in den optischen Anschlußteilen die Ionenkonzentration in Richtung der Substratdicke im Inneren höher als an der Substratoberfläche ist. In Figur 44 sind gleiche
Bestandteile wie in Figur 13 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht näher erläutert. Das Element dieser Ausführungsform hat
in den optischen Anschlußteilen eine größere Ioneninjektionstiefe als in dem optischen Funktionsteil und ist auf der Oberfläche des
Lichtleiters mit durch Protonendiffusion nach außen gebildeten Schichten 150,151 von niedrigem Brechungsindex und in dem optischen Funktionsteil mit einer Fläche 153 von hoher Ti-Konzentration versehen.
Die Energieverteilung des geleiteten Lichts in den optischen Anschlußteilen liegt daher sehr nahe bei der des von außen eintretenden Lichts, so daß ein hoher Anschlußwirkungsgrad erreicht wird.
Auf der anderen Seite ist die Energieverteilung des geleiteten Lichts in dem optischen Funktionsteil in der Nähe der Substratoberfläche
konzentriert, so daß ein hoher Beugungswirkungsgrad erzielt wird.
Das Element der 31. Ausführungsform kann in ähnlicher Weise wie das Element der ersten AusfUhrungsform hergestellt werden,
wobei man das in Figur 14 erläuterte Verfahren durch die in Figur 24 dargestellte Laser-Temperung ergänzt. Dies wird in den Figuren 45(a) - (h)
kurz erläutert, in denen die Einzelheiten des Protonenaustausches usw. mit denen des in Figur 14 gezeigten Verfahrens identisch sind.
Zuerst wird auf dem in Figur 45(a) gezeigten, kristallinen LiNbO3-Substrat 1 ein Titanfilm 74, wie in Figur 45(b) gezeigt, gebildet.
In dem optischen Funktionsteil wird durch eine Maske 72 ein Titanfilm 73 der Mesa-Form gebildet, wie in Figur 45(c) gezeigt ist.
Die Probe wird zur thermischen Eindiffusion des Titanfilms 73 in das Substrat einer thermischen Behandlung unterworfen, wodurch eine
thermische Ti-Diffusionsschicht 155 mit einer Fläche 153 von hoher Ti-Konzentration gebildet wird, wie in Figur 45(d) gezeigt ist.
Eine Protonenaustauschschicht 146 wird dann in der thermischen
Ti-Diffusionsschicht 155 gebildet, wie in Figur 45(e) gezeigt ist, und unter Bildung eines Lichtleiters 2 getempert, der in den
optischen Anschlußteilen eine größere Ioneninjektionstiefe als in dem optischen Funktionsteil hat, wie in Figur 45(f) gezeigt ist.
Ferner werden die optischen Anschlußteile des Lichtleiters 2 einer Laser-Temperung mit einem C02-Laser 157 unterzogen, wie in Figur 45(f)
gezeigt ist, um durch Protonendiffusion nach außen die Schichten 150, 151 zu bilden.
Schließlich werden auf dem optischen Funktionsteil die Kammelektroden 7 gebildet, wie in Figur 45(g) dargestellt ist.
Fig. 46 ist eine perspektivische Ansicht einer 32. AusfUhrungsform, bei der das in Figur 44 gezeigte Element unter Benutzung
eines elektrooptischen Effekts als Licht-Deflektor dient. Diese
AusfUhrungsform ist mit der 31. Ausführunsgform identisch, wobei jedoch deren Kammelektroden durch Kamme!ektroden 158 für einen elektro-optischen
Effekt ersetzt sind. In Figur 46 sind gleiche Positionen
wie in Figur 44 mit den gleichen Bezugzahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Das Element dieser Ausführungsform kann auch leicht
durch das in Figur 45 gezeigte Verfahren hergestellt werden.
Figur 47 ist eine perspektivische Ansicht einer 33. Ausführungsform der Erfindung, bei der in einem Teil des Substrats der
32. Ausführunsgform Flächen 163,162 gebildet sind, die frei von Protoneninjektion sind und auf denen Kammelektroden 160,161 ausgebildet
sind. In Figur 47 sind die gleichen Bestandteile wie in Figur 44 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht näher erläutert.
Wie bei der 31. Ausführungsform erreicht man bei dieser Ausführungsform gleichzeitig einen hohen AnschluBwirkungsgrad und einen hohen
Beugungswirkungsgrad. Ebenso kann mit niedriger elektrischer Energie eine wirksame Modulation oder Ablenkung des geleiteten Lichts erreicht
werden, da die fehlende Protoneninjektion in den Flächen der Kammelektroden eine Verschlechterung der piezoelektrischen und elektro-optischen Eigenschaften in diesen Flächen verhindert.
Das in Figur 47 dargestellte optische Dünnfilm-Element kann durch das an Hand von Figur 40 erläuterte Verfahren hergestellt
werden, wobei jedoch in einem Teil des Substrats Flächen ohne Protonenaustausch für die Kammelektroden in der Weise gebildet werden, daß
man vor dem Protonenaustausch auf diesen Flächen eine Maske vorsieht.
Figur 48 ist eine schematische Ansicht einer 34. Ausführungsform, in der das Element der Figur 47 unter Benutzung eines elektrooptischen Effekts als ein Licht-Deflektor dient. In der Ansicht sind
die gleichen Bestandteile wie die in Figur 47 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht weiter erläutert. Bei dieser Ausführungsform fehlt unter den Kammelektroden 167 für den elektro-optisehen
Effekt die Protoneninjektion. Das Element dieser Ausführungsform kann leicht durch ein Verfahren ähnlich dem in Figur 45 erläuterten
Verfahren hergestellt werden, bei dem die Kammelektroden als Maske
für den Protonenaustausch dienen.
Wenngleich die vorgenannten Ausführungsformen prinzipiell
auf dem Einsatz eines kristallinen LiNbO3-Substrats beruhen, kann
man das optische DünnfiIm-Element der Erfindung nach gleichen Verfahren mit einem Substrat aus Lithiumtantalat (LiTaO3) erhalten.
man das optische DünnfiIm-Element der Erfindung nach gleichen Verfahren mit einem Substrat aus Lithiumtantalat (LiTaO3) erhalten.
Die durch das optische DünnfiIm-Element der Erfindung
erzielte Lichtmodulation kann nicht nur bei dem oben erwähnten Licht-Deflektor eingesetzt werden, sondern auch bei verschiedenen optischen Geräten. Ferner kann die Licht-Modulation oder -Ablenkung nicht nur
durch den erwähnten akustisch-optischen oder elektrooptischen Effekt erreicht werden, sondern auch durch Beugung mit einer magneto-optisch induzierten magnetostatischen Oberflächenwelle oder durch einen thermooptisehen Effekt.
erzielte Lichtmodulation kann nicht nur bei dem oben erwähnten Licht-Deflektor eingesetzt werden, sondern auch bei verschiedenen optischen Geräten. Ferner kann die Licht-Modulation oder -Ablenkung nicht nur
durch den erwähnten akustisch-optischen oder elektrooptischen Effekt erreicht werden, sondern auch durch Beugung mit einer magneto-optisch induzierten magnetostatischen Oberflächenwelle oder durch einen thermooptisehen Effekt.
- Leersei te -
Claims (56)
1. Optisches Dünnfilm-Element, gekennzeichnet durch ein Substrat,
einen durch Ionen-Injektion auf die Substratoberfläche gebildeten Dünnfilm-Lichtleiter,
einen in einem Teil des Lichtleiters gebildeten optischen Funktionsteil für die Modulation oder Ablenkung des geleiteten Lichts
durch Veränderung des Brechungsindex des Lichtleiters durch einen äußeren Effekt, und
einen optischen Anschlußteil am Ende des Lichtleiters
für den Eintritt oder Austritt des Lichts in die bzw. aus der Stirnseite des Lichtleiters,
wobei die Tiefe der Ionen-Injektion in Richtung der Substratdicke in dem optischen Anschlußteil von der in dem optischen
Funktionsteil verschieden ist.
2. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in einem Teil seiner Oberfläche
mit einer von der Ionen-Injektion freien Fläche versehen ist, in der Elektroden zur Erzeugung des äußeren Effekts ausgebildet sind.
Dresdner Bank (Manchen) Kto. 3939 844
Deutsche Bank (Manchen) Kto. 2861060
Postscheckamt (Mönchen) Kto. 670-<i3-»u
3. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Metall in den Lichtleiter thermisch eindiffundiert ist.
4. Optisches Dlinnfilm-Element nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konzentration des thermisch diffundierten Metalls in dem optischen Funktionsteil höher als in dem optischen
Anschlußteil ist.
5. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in einem Teil seiner Oberfläche
mit einer von der Ionen-Injektion freien Fläche versehen ist, in der Elektroden zur Erzeugung des äußeren Effekts ausgebildet sind.
6. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem optischen Anschlußteil die Ionen-Konzentration
in der Verteilung in Richtung der Dicke des Substrats im Inneren
höher als in der Nähe der Substratoberfläche ist.
7. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in einem Teil seiner Oberfläche
mit einer von der Ionen-Injektion freien Fläche versehen ist, in der Elektroden zur Erzeugung des äußeren Effekts ausgebildet sind.
8. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem optischen Anschlußteil die Ionen-Konzentration
in der Verteilung in Richtung der Dicke des Substrats im Inneren
höher als in der Nähe der Substratoberfläche ist.
9. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in einem Teil seiner Oberfläche
mit einer von der Ionen-Injektion freien Fläche versehen ist, in der Elektroden zur Erzeugung des äußeren Effekts ausgebildet sind.
10. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Lichtleiter die Ionen-Konzentration in
dem optischen Funktionsteil höher als in dem optischen Anschlußteil ist.
11. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in einem Teil seiner Oberfläche
mit einer von der Ionen-Injektion freien Fläche versehen ist, in der Elektroden zur Erzeugung des äußeren Effekts ausgebildet sind.
12. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Lithiumniobat-Kristall oder
Lithiumtantalat-Kristall besteht und das Ion das Proton ist.
13. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem optischen Anschlußteil die Tiefe der Ionen-Injektion größer als in dem optischen Funktionsteil ist.
14. Optisches DünnfiIm-Element nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Substrat aus Galliumarsenid besteht.
15. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Effekt ein akustisch-optischer Effekt
ist.
16. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Effekt ein elektro-optischer Effekt
ist.
17. Optisches DünnfiIm-Element nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ion thermisch in das Substrat diffundiert ist.
18. Verfahren zur Herstellung eines optischen Dünnfilmelements, dadurch gekennzeichnet, daß man
in die Oberfläche eines Substrats lediglich auf einer Fläche nahe dem Substratende Ionen injiziert,
in die gesamte Oberfläche des Substrats Ionen injiziert, die so injizierten Ionen thermisch diffundiert, und
in einem anderen Substratteil als der nahe dem Substratende befindlichen Fläche Elektroden ausbildet.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Ionen-Injektion auf die gesamte Substratoberfläche
auf einer Fläche für die Elektrodenbildung eine Maske anordnet.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektroden vor der Ioneninjektion auf die gesamte Oberfläche des Substrats bildet.
21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man ferner ein Metall in die Substratoberfläche thermisch eindiffundieren läßt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß man das Metall in einem anderen Substratteil als der nahe am Substratende befindlichen Fläche mit einer höheren Konzentration
eindiffundiert.
23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man nur den nahe dem Substratende befindlichen Teil der der
Ionen-Injektion unterzogenen Substratoberfläche mit einem Laserstrahl tempert.
24. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man nur in den nahe dem Substratende befindlichen Teil der der
thermischen Ionen-Diffusion unterworfenen Substratoberfläche Ionen injiziert.
25. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das Substrat aus Lithiumniobat-Kristall oder Lithiumtantalat-Kristall besteht und das Ion das Proton ist.
26. Verfahren zur Herstellung eines optischen Dünnfilm-Elements, dadurch gekennzeichnet, daß man
in ein Substrat in Gegenwart eines daran angelegten elektrischen Feldes Ionen injiziert oder thermisch eindiffundiert, und
auf dem Substrat Elektroden ausbildet.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß man an einem anderen Substratteil als der nahe dem Substratende
befindlichen Fläche das elektrische Feld mit einer solchen Polarität anlegt, daß die Injektion oder thermische Diffusion der Ionen unterdrückt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß man ein Metall in die Substratoberfläche thermisch eindiffundiert.
29. Verfahren zur Herstellung eines optischen Dünnfilm-Elements, dadurch gekennzeichnet, daß man
ein Metall so in die Oberfläche eines Substrats thermisch eindiffundiert, daß man in einem anderen Oberflächenteil als der
nahe dem Substratende befindlichen Fläche eine höhere Konzentration erhält,
in die Oberfläche des der thermischen Metalldiffusion
unterzogenen Substrats ionen injiziert,
und in einem anderen Substratteil als der nahe dem Substratende befindlichen Fläche Elektroden ausbildet.
30. Optisches Dünnfilm-Element, gekennzeichnet durch ein Substrat,
einen durch Ionen-Injektion auf die Substratoberfläche gebildeten Dünnfilm-Lichtleiter,
ein optisches Anschlußteil am Ende des Lichtleiters für
den Eintritt oder Austritt des geleiteten Lichts in die bzw. aus
der Stirnfläche des Lichtleiters, und
ein optisches Funktionsteil, das in einem anderen Teil als dem Lichtleiterende vorgesehen ist und zur Modulation oder Ablenkung des geleiteten Lichts durch Veränderung des Brechungsindex des
Lichtleiters durch einen äußeren Effekt befähigt ist,
wobei der optische Funktionsteil eine höhere Konzentration der injizierten Ionen als der optische Anschlußteil aufweist.
31. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 30, dadurch
gekennzeichnet, daß das Substrat in einem Teil seiner Oberfläche mit einer von der Ionen-Injektion freien Fläche versehen ist, in der
Elektroden zur Erzeugung des äußeren Effekts ausgebildet sind.
32. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Metall thermisch in den Lichtleiter
eindiffundiert ist.
33. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß in dem optischen Anschlußteil die Ionen-Konzentration
in der Verteilung in Richtung der Dicke des Substrats im Inneren
höher als in der Nähe der Substratoberfläche ist.
34. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 33, dadurch
gekennzeichnet, daß das Substrat in einemiTeil seiner Oberfläche
mit einer von der Ionen-Injektion freien Fläche versehen ist, in der Elektroden zur Erzeugung des äußeren Effekts ausgebildet sind.
35. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 30, dadurch
gekennzeichnet, daß das Substrat aus Lithiumniobat-Kristall oder
Lithiumtantalat-Kristall besteht und das Ion das Proton ist.
36. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Effekt ein akustisch-optischer Effekt
ist.
37. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 30, dadurch
gekennzeichnet, daß der äußere Effekt ein elektro-optischer Effekt ist.
38. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen in das Substrat thermisch eindiffundiert
sind.
39. Verfahren zur Herstellung eines optischen Dünnfilm-Elements, dadurch gekennzeichnet, daß man
in die Substratoberfläche Ionen injiziert, die so injizierten Ionen thermisch diffundiert,
in einem anderen Teil der der thermischen Ionen-Diffusion unterzogenen Substratoberfläche als der nahe dem Substratende befindlichen Fläche wiederum Ionen injiziert, und
in einem anderen Teil der Substratoberfläche als der nahe dem Substratende befindlichen Fläche Elektroden ausbildet.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Ionen-Injektion auf die gesamte Substratoberfläche
auf einer Fläche für die Elektrodenbi!dung eine Maske anordnet.
41. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektroden vor der Ionen-Injektion auf die gesamte Oberfläche des Substrats bildet.
42. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß man ferner ein Metall in die Substratoberfläche thermisch eindiffundieren läßt.
43. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß man nur den nahe dem Substratende befindlichen Teil der der Ionen-Injektion unterzogenen Substratoberfläche mit einem Laserstrahl tempert.
44. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Lithiumniobat-Kristall oder Lithiumtantalat-Kristail
besteht und das Ion das Proton ist.
45. Optisches Dünnfilm-Element, gekennzeichnet durch ein Substrat,
einen durch Ionen-Injektion auf die Substratoberfläche gebildeten Dlinnfilm-Lichtleiter,
einen in einem Teil des Lichtleiters gebildeten optischen Funktionsteil für die Modulation oder Ablenkung des geleiteten Lichts
durch Veränderung des Brechungsindex des Lichtleiters durch einen äußeren Effekt, und
einen optischen Anschlußteil am Ende des Lichtleiters für den Eintritt oder Austritt des Lichts in die bzw. aus der Stirnseite
des Lichtleiters,
wobei in dem optischen Funktionsteil die Ionenkonzentration in der Verteilung in Richtung der Dicke des Substrats im Inneren
höher als in der Nähe der Substratoberfläche ist.
46. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 45, dadurch
gekennzeichnet, daß das Substrat in einem Teil seiner Oberfläche mit einer von der Ionen-Injektion freien Fläche versehen ist, in
der Elektroden zur Erzeugung des äußeren Effekts ausgebildet sind.
47. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Metall in den Lichtleiter thermisch
eindiffundiert ist.
48. Optisches DUnnfilm-Element nach Anspruch 45, dadurch
gekennzeichnet, daß das Substrat aus Lithiumniobat-Kristall oder
Lithiumtantalat-Kristall besteht und das Ion das Proton ist.
49. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 45, dadurch
gekennzeichnet, daß der äußere Effekt ein akustisch-optischer Effekt ist.
50. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daB der äußere Effekt ein elektro-optischer Effekt
ist.
51. Optisches Dünnfilm-Element nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen in den Lichtleiter thermisch eindiffundiert
sind.
52. Verfahren zur Herstellung eines optischen Dünnfilm-Elements, dadurch gekennzeichnet, daß man
in eine Substratoberfläche Ionen injiziert, die so injizierten Ionen thermisch diffundiert,
von der der thermischen Ionen-Diffusion ausgesetzten
Substratoberfläche nur eine nahe dem Substratende befindliche Fläche
mit einem Laserstrahl tempert, und
in einem anderen Substratteil als der nahe dem Substratende
befindlichen Fläche Elektroden ausbildet.
53. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet,
daß man vor der Ionen-Injektion auf die gesamte Substratoberfläche auf einer Fläche für die Elektrodenbildung eine Maske anordnet.
54. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektroden vor der Ionen-Injektion auf die gesamte Oberfläche
des Substrats bildet.
55. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet,
daß man in die Substratoberfläche ein Metall thermisch eindiffundiert.
56. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Lithiumniobat-Kristall oder Lithiumtantalat-Kristall
besteht und das Ion das Proton ist.
Applications Claiming Priority (16)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19291184A JPS6170541A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19291084A JPS6170540A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19290284A JPS6170533A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19290384A JPS6170536A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19290984A JPS6170539A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19290684A JPS6170538A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19290784A JPS6170534A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19290584A JPS6170537A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP59192901A JPH0827471B2 (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子の作製方法 |
JP19290484A JPS6170507A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子の作製方法 |
JP59192908A JPS6170508A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19045285A JPS6250707A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19044985A JPS6250704A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19045085A JPS6250705A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
JP19045185A JPS6250706A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | 薄膜型光学素子の作製方法 |
JP19045385A JPS6250708A (ja) | 1985-08-29 | 1985-08-29 | 薄膜型光学素子およびその作製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3532811A1 true DE3532811A1 (de) | 1986-03-27 |
DE3532811C2 DE3532811C2 (de) | 1995-01-05 |
Family
ID=27585742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3532811A Expired - Fee Related DE3532811C2 (de) | 1984-09-14 | 1985-09-13 | Optisches Dünnschichtelement |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4778236A (de) |
DE (1) | DE3532811C2 (de) |
FR (1) | FR2570516B1 (de) |
GB (1) | GB2165956B (de) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2606554A1 (fr) * | 1986-11-10 | 1988-05-13 | Schweizer Pascal | Procede de fabrication de composants electro-optiques integres ne necessitant qu'une seule operation de masquage et les composants issus dudit procede |
US4865407A (en) * | 1987-10-22 | 1989-09-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical waveguide element, method of making the same and optical coupler employing optical waveguide element |
DE3842408A1 (de) * | 1988-12-16 | 1990-06-21 | Philips Patentverwaltung | Magnetooptischer wellenleiter |
US4940302A (en) * | 1989-03-13 | 1990-07-10 | The Boeing Company | Integrated optics waveguides with large phase shifts |
US4953935A (en) * | 1989-03-27 | 1990-09-04 | United Technologies Corporation | Integrated optic star coupler |
EP0397895A1 (de) * | 1989-05-13 | 1990-11-22 | SELENIA INDUSTRIE ELETTRONICHE ASSOCIATE S.p.A. | Verfahren zur Herstellung von Linsen in flachen optischen Monomodeleitern aus LiNbO3 |
KR920005445B1 (ko) * | 1989-08-10 | 1992-07-04 | 한국과학기술원 | 광도파로 제작방법 및 구조 |
US5303316A (en) * | 1989-12-22 | 1994-04-12 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Optical beam scanner |
US5153930A (en) * | 1990-01-04 | 1992-10-06 | Smiths Industries Aerospace & Defense Systems, Inc. | Device employing a substrate of a material that exhibits the pyroelectric effect |
US5095518A (en) * | 1990-08-10 | 1992-03-10 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Integrated optical waveguide utilizing zinc oxide diffused into congruent and magnesium oxide doped lithium niobate crystals |
US5205904A (en) * | 1991-03-13 | 1993-04-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method to fabricate frequency doubler devices |
US5133029A (en) * | 1991-06-28 | 1992-07-21 | Bell Communications Research, Inc. | Adiabatic polarization splitter |
US6411760B1 (en) | 1997-05-02 | 2002-06-25 | General Science & Technology Corp | Multifilament twisted and drawn tubular element and co-axial cable including the same |
GB0101343D0 (en) | 2001-01-19 | 2001-03-07 | Secr Defence | Electro-optic waveguide device |
US6885781B2 (en) * | 2002-05-03 | 2005-04-26 | Fujitsu Limited | Thin film electro-optical deflector device and a method of fabrication of such a device |
US6856393B2 (en) | 2002-08-21 | 2005-02-15 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford University | Method of measuring a physical function using a composite function which includes the physical function and an arbitrary reference function |
US7133134B2 (en) * | 2002-08-21 | 2006-11-07 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Method of measuring a physical function using a symmetric composite function |
US7259868B2 (en) * | 2003-11-25 | 2007-08-21 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Method for determining the optical nonlinearity profile of a material |
CN105068183B (zh) * | 2015-04-24 | 2017-12-29 | 燕山大学 | 一种表面镀覆纳米薄膜的特种光锥 |
CN106842760B (zh) * | 2017-03-08 | 2019-10-15 | 暨南大学 | 一种用阵列电极进行光束偏转的铌酸锂波导及制作方法 |
CN107976824A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-01 | 暨南大学 | 光波导及幅度调制器 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2626516A1 (de) * | 1976-06-14 | 1977-12-22 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von lichtleiterstrukturen mit dazwischenliegenden elektroden |
US4387343A (en) * | 1978-06-22 | 1983-06-07 | Nippon Electric Co., Ltd. | Electrooptic light modulator including weighted interdigital electrodes |
EP0112732A2 (de) * | 1982-09-28 | 1984-07-04 | Thomson-Csf | Nichtlineare Kopplungsanordnung in integrierter Optik und parametrischer Oszillator, der eine solche Vorrichtung umfasst |
GB2135472A (en) * | 1980-01-31 | 1984-08-30 | Canon Kk | Beam spot scanning device |
DE3440390A1 (de) * | 1983-11-04 | 1985-05-15 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Optisches funktionselement und verfahren zu seiner herstellung |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5038342B2 (de) * | 1971-12-01 | 1975-12-09 | ||
US3810688A (en) * | 1973-05-21 | 1974-05-14 | A Ballman | Optical waveguiding devices using monocrystalline materials of the sillenite family of bismuth oxides |
US3996576A (en) * | 1975-03-17 | 1976-12-07 | Texas Instruments Incorporated | Optical waveguide magnetic bubble detection |
DE2614871C3 (de) * | 1976-04-06 | 1981-05-27 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Lichtleiterstrukturen |
JPS5933880A (ja) * | 1982-08-19 | 1984-02-23 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
US4585299A (en) * | 1983-07-19 | 1986-04-29 | Fairchild Semiconductor Corporation | Process for fabricating optical wave-guiding components and components made by the process |
US4605944A (en) * | 1984-09-11 | 1986-08-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | LED array device for printer |
-
1985
- 1985-09-10 US US06/774,579 patent/US4778236A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-09-13 GB GB08522689A patent/GB2165956B/en not_active Expired
- 1985-09-13 FR FR858513617A patent/FR2570516B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1985-09-13 DE DE3532811A patent/DE3532811C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2626516A1 (de) * | 1976-06-14 | 1977-12-22 | Siemens Ag | Verfahren zum herstellen von lichtleiterstrukturen mit dazwischenliegenden elektroden |
US4387343A (en) * | 1978-06-22 | 1983-06-07 | Nippon Electric Co., Ltd. | Electrooptic light modulator including weighted interdigital electrodes |
GB2135472A (en) * | 1980-01-31 | 1984-08-30 | Canon Kk | Beam spot scanning device |
EP0112732A2 (de) * | 1982-09-28 | 1984-07-04 | Thomson-Csf | Nichtlineare Kopplungsanordnung in integrierter Optik und parametrischer Oszillator, der eine solche Vorrichtung umfasst |
DE3440390A1 (de) * | 1983-11-04 | 1985-05-15 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Optisches funktionselement und verfahren zu seiner herstellung |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
7. Tropical Meeting on Integrated and Guided-Wave Optics, Tu A5-1 Electronics Letters, 12. Nov. 1981, Vol. 17, No. 23, S. 897-898 * |
DE-Z.: elektronik praxis, Nr. 11, Nov. 1975, S. 7-10 * |
IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-18, No. 5, May 1982, S. 820-825 * |
Optics Communications, Vol. 42, No. 2, 15. Juni 1982, S. 101-103 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2570516B1 (fr) | 1990-02-23 |
GB2165956A (en) | 1986-04-23 |
DE3532811C2 (de) | 1995-01-05 |
GB8522689D0 (en) | 1985-10-16 |
GB2165956B (en) | 1988-11-30 |
US4778236A (en) | 1988-10-18 |
FR2570516A1 (fr) | 1986-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3532811A1 (de) | Optisches duennfilm-element und verfahren zu seiner herstellung | |
DE69303654T2 (de) | Optische Wellenleitervorrichtung und Herstellungsverfahren | |
DE3486165T2 (de) | Integrierte optische schaltung. | |
DE69732734T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines optischen Wellenleiters in einem Substrat | |
DE2304026C2 (de) | Optische Wellenleitervorrichtung in Dünnschichtausführung | |
DE2423757A1 (de) | Duennschicht-wellenleiter | |
DE3440390C2 (de) | ||
DE4022090A1 (de) | Elektro-optisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung | |
DE69126155T2 (de) | Optische Wellenlängenwandlervorrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen mit Cerenkovstrahlung in einem Wellenleiter | |
US4705346A (en) | Thin film type optical device | |
DE69617946T2 (de) | Kaskadenartige thermooptische vorrichtung | |
DE3785630T2 (de) | Planare wellenleitervorrichtung. | |
DE3443863C2 (de) | ||
DE2245339A1 (de) | Kristallmaterial, insbesondere fuer oszillatoren | |
DE69032140T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Beugungsgitters für optische Elemente | |
EP0986768B1 (de) | Streifenwellenleiter und verfahren zu seiner herstellung | |
DE19514065A1 (de) | Nichtlinearer optischer Strontium-Beryllatoborat-Kristall | |
DE2614859A1 (de) | Verfahren zur herstellung von lichtleiterstrukturen mit dazwischenliegenden elektroden | |
DE2614871A1 (de) | Verfahren zur herstellung von lichtleiterstrukturen mit dazwischenliegenden elektroden | |
DE2614140A1 (de) | Optischer wellenleiter | |
DE69926411T2 (de) | Titan-eindiffundierte Wellenleiter und Herstellungsverfahren | |
DE69110618T2 (de) | Schaltungsanordnung zum Verdoppeln der Frequenz einer Lichtwelle. | |
DE69919624T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer einkristalliner Schicht | |
DE69315435T2 (de) | Mehrzweigiger digitaler optischer schalter | |
DE69230680T2 (de) | Herstellung von optischen LiNbO3-Kanalwellenleitern |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |