JPH06235833A - 光導波路 - Google Patents
光導波路Info
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- JPH06235833A JPH06235833A JP5021486A JP2148693A JPH06235833A JP H06235833 A JPH06235833 A JP H06235833A JP 5021486 A JP5021486 A JP 5021486A JP 2148693 A JP2148693 A JP 2148693A JP H06235833 A JPH06235833 A JP H06235833A
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- waveguide
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
- G02B6/1342—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using diffusion
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】幅方向および深さ方向の最大モード数を、それ
ぞれ、容易に任意の値にすることのできる光導波路を提
供する。 【構成】 基板1の領域4、3a、3bに第1の拡散物
質を拡散し、領域4、3a、3bの屈折率を基板1より
も高くする。つぎに、領域3a、3b、3c、3dに、
第2の拡散物質を拡散して、領域3a、3b、3c、3
dの屈折率を、拡散前の屈折率よりも低くする。領域3
a、3bの屈折率は、領域4よりも低くなる。これによ
り、領域4をコア部、領域3a、3b、1aをクラッド
部とする光導波路が形成される。
ぞれ、容易に任意の値にすることのできる光導波路を提
供する。 【構成】 基板1の領域4、3a、3bに第1の拡散物
質を拡散し、領域4、3a、3bの屈折率を基板1より
も高くする。つぎに、領域3a、3b、3c、3dに、
第2の拡散物質を拡散して、領域3a、3b、3c、3
dの屈折率を、拡散前の屈折率よりも低くする。領域3
a、3bの屈折率は、領域4よりも低くなる。これによ
り、領域4をコア部、領域3a、3b、1aをクラッド
部とする光導波路が形成される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路に関するもの
である。
である。
【0002】
【従来の技術】近年、様々な分野で光導波路を用いるこ
とが注目されている。その理由は、光導波路を用いるこ
とにより光学系の小型・軽量化を図ることができ、さら
に、光軸の調整が不要になるなどの利点を有しているか
らである。
とが注目されている。その理由は、光導波路を用いるこ
とにより光学系の小型・軽量化を図ることができ、さら
に、光軸の調整が不要になるなどの利点を有しているか
らである。
【0003】光導波路は、コア部とクラッド部との屈折
率差や、導波路幅、導波路深さ、屈折率分布によって、
0次モードだけが励振されるシングルモード導波路と、
0次と1次の2つのモードが励振されるダブルモード導
波路と、0次、1次及び2次以上の3つ以上のモードが
励振されるマルチモード導波路とに分類される。
率差や、導波路幅、導波路深さ、屈折率分布によって、
0次モードだけが励振されるシングルモード導波路と、
0次と1次の2つのモードが励振されるダブルモード導
波路と、0次、1次及び2次以上の3つ以上のモードが
励振されるマルチモード導波路とに分類される。
【0004】そして、幅方向(横方向)と、深さ方向
(縦方向)の2方向に導波路構造になっている光導波路
では、これらのモードは幅方向(横方向)と、深さ方向
(縦方向)に各々独立に0次、1次、2次・・・と励振
される。
(縦方向)の2方向に導波路構造になっている光導波路
では、これらのモードは幅方向(横方向)と、深さ方向
(縦方向)に各々独立に0次、1次、2次・・・と励振
される。
【0005】また、従来の光導波路としては、基板の一
部に他の元素を拡散させることにより屈折率の高い領域
を作製して、この屈折率の高い領域をコア、基板をクラ
ッドして利用するものが知られている。
部に他の元素を拡散させることにより屈折率の高い領域
を作製して、この屈折率の高い領域をコア、基板をクラ
ッドして利用するものが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
基板の一部に他の元素を拡散させることによりコアを作
製する光導波路では、元素の拡散の速度によって、コア
の幅および深さが決まってしまう。そのため、幅方向
(横方向)と、深さ方向(縦方向)の2方向に任意の最
大モード数をもつ導波路を作製することが困難であっ
た。
基板の一部に他の元素を拡散させることによりコアを作
製する光導波路では、元素の拡散の速度によって、コア
の幅および深さが決まってしまう。そのため、幅方向
(横方向)と、深さ方向(縦方向)の2方向に任意の最
大モード数をもつ導波路を作製することが困難であっ
た。
【0007】例えば、拡散が、幅方向と深さ方向とにお
いて同じ速度で進行する場合には、コアの幅が狭く、深
さが深い導波路を作製することはできなかった。よっ
て、深さ方向がダブルモード導波路で、幅方向にシング
ルモード導波路を作製する事は非常に困難であった。
いて同じ速度で進行する場合には、コアの幅が狭く、深
さが深い導波路を作製することはできなかった。よっ
て、深さ方向がダブルモード導波路で、幅方向にシング
ルモード導波路を作製する事は非常に困難であった。
【0008】光導波路を種々の装置に応用する場合、0
次と1次の2つのモードの干渉を利用することのできる
ダブルモード導波路を用いれば、その応用範囲は広がる
が、導波路の横方向及び縦方向の最大モード数制御が困
難であるために、装置への応用の妨げになっている。
次と1次の2つのモードの干渉を利用することのできる
ダブルモード導波路を用いれば、その応用範囲は広がる
が、導波路の横方向及び縦方向の最大モード数制御が困
難であるために、装置への応用の妨げになっている。
【0009】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、幅方向および深さ方向の最大モード数を、それ
ぞれ、容易に任意の値にすることのできる光導波路を提
供することを目的とするものである。
であり、幅方向および深さ方向の最大モード数を、それ
ぞれ、容易に任意の値にすることのできる光導波路を提
供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、基板と、前記基板の一部に少なくと
も1つの元素を含む第1の拡散物質を拡散することによ
り設けられた第1の領域と、前記基板の一部に前記元素
と異なる少なくとも1つの元素を含む第2の拡散物質を
拡散することにより設けられた第2の領域とを有し、前
記第2の領域は、少なくとも一部が前記第1の領域の一
部に重なり合うように配置され、第1の領域のうち前記
第2の領域と重なり合わない領域は、前記第1の領域と
第2の領域とが重なり合った領域の屈折率、および、前
記基板の屈折率いずれよりも高い屈折率を有し、前記第
1の領域のうち前記第2の領域と重なり合わない領域
が、光を伝搬させるコア部であり、前記第1の領域と第
2の領域とが重なり合った領域、および、前記基板のう
ち第1、第2の拡散物質が拡散されていない領域が、ク
ラッド部であることを特徴とする光導波路が提供され
る。
に本発明によれば、基板と、前記基板の一部に少なくと
も1つの元素を含む第1の拡散物質を拡散することによ
り設けられた第1の領域と、前記基板の一部に前記元素
と異なる少なくとも1つの元素を含む第2の拡散物質を
拡散することにより設けられた第2の領域とを有し、前
記第2の領域は、少なくとも一部が前記第1の領域の一
部に重なり合うように配置され、第1の領域のうち前記
第2の領域と重なり合わない領域は、前記第1の領域と
第2の領域とが重なり合った領域の屈折率、および、前
記基板の屈折率いずれよりも高い屈折率を有し、前記第
1の領域のうち前記第2の領域と重なり合わない領域
が、光を伝搬させるコア部であり、前記第1の領域と第
2の領域とが重なり合った領域、および、前記基板のう
ち第1、第2の拡散物質が拡散されていない領域が、ク
ラッド部であることを特徴とする光導波路が提供され
る。
【0011】前記第1の領域および第2の領域は、前記
コア部の幅、および、前記コア部およびクラッド部の屈
折率によって定められる規格化周波数Vが、 V<Vi<V’ 但し、Vi:i次モードのカットオフ時の規格化周波
数、 i:予め定めた特定の自然数、 V’:前記第2の領域を備えず、前記第1の領域のみを
備えた基板において、前記第1の領域がコア部、前記基
板のうち第1の物質の拡散されていない領域がクラッド
部である導波路の規格化周波数 の関係を満たすように配置することができる。
コア部の幅、および、前記コア部およびクラッド部の屈
折率によって定められる規格化周波数Vが、 V<Vi<V’ 但し、Vi:i次モードのカットオフ時の規格化周波
数、 i:予め定めた特定の自然数、 V’:前記第2の領域を備えず、前記第1の領域のみを
備えた基板において、前記第1の領域がコア部、前記基
板のうち第1の物質の拡散されていない領域がクラッド
部である導波路の規格化周波数 の関係を満たすように配置することができる。
【0012】
【作用】本発明の光導波路は、基板において、所定の元
素を前記基板中に熱拡散させることにより屈折率を増大
させる熱拡散法と、所定の元素を前記基板中に熱拡散さ
せることにより屈折率を減少させる熱拡散法との組み合
わせによって作製される。すなわち、基板の一部に屈折
率を増大させる元素を含む第1の拡散物質を拡散して第
1の領域を設ける。さらに、基板の一部に屈折率を減少
させる元素を含む第2の拡散物質を拡散して第2の領域
を設ける。このとき第2の領域は、少なくとも一部が前
記第1の領域に重なり合うように配置する。
素を前記基板中に熱拡散させることにより屈折率を増大
させる熱拡散法と、所定の元素を前記基板中に熱拡散さ
せることにより屈折率を減少させる熱拡散法との組み合
わせによって作製される。すなわち、基板の一部に屈折
率を増大させる元素を含む第1の拡散物質を拡散して第
1の領域を設ける。さらに、基板の一部に屈折率を減少
させる元素を含む第2の拡散物質を拡散して第2の領域
を設ける。このとき第2の領域は、少なくとも一部が前
記第1の領域に重なり合うように配置する。
【0013】第1の領域には、屈折率を増大させる元素
が拡散され、第2の領域には屈折率を減少させる元素が
拡散されているので、第2の領域と重なり合っていない
第1の領域は、第1の領域と第2の領域とが重なり合っ
た領域の屈折率、および、前記基板のいずれよりも高い
屈折率を有している。従って、第1の領域のうち第2の
領域と重なり合わない領域を、光を伝搬させるコア部、
第1の領域と第2の領域とが重なり合った領域、およ
び、前記基板のうち第1、第2の元素が拡散されていな
い領域を、クラッド部とすることで、導波路構造が構成
される。
が拡散され、第2の領域には屈折率を減少させる元素が
拡散されているので、第2の領域と重なり合っていない
第1の領域は、第1の領域と第2の領域とが重なり合っ
た領域の屈折率、および、前記基板のいずれよりも高い
屈折率を有している。従って、第1の領域のうち第2の
領域と重なり合わない領域を、光を伝搬させるコア部、
第1の領域と第2の領域とが重なり合った領域、およ
び、前記基板のうち第1、第2の元素が拡散されていな
い領域を、クラッド部とすることで、導波路構造が構成
される。
【0014】また、第2の領域を第1の領域の幅方向に
重ねて配置した場合、第1の領域の幅よりも小さい幅の
コア部を形成することができる。また、第2の領域を第
1の領域の深さ方向に重ねて配置した場合、第1の領域
の深さよりも浅いコア部を形成することができる。した
がって、第1の領域に拡散される元素の各方向への拡散
係数に係らず、任意の形状にコア部を形成することがで
きる。
重ねて配置した場合、第1の領域の幅よりも小さい幅の
コア部を形成することができる。また、第2の領域を第
1の領域の深さ方向に重ねて配置した場合、第1の領域
の深さよりも浅いコア部を形成することができる。した
がって、第1の領域に拡散される元素の各方向への拡散
係数に係らず、任意の形状にコア部を形成することがで
きる。
【0015】したがって、基板の表面に平行な方向の拡
散係数が深さ方向の拡散係数よりも十分大きい基板であ
っても、深さ方向の最大モード数が、幅方向の最大モー
ド数より大きい導波路を提供することも可能である。
散係数が深さ方向の拡散係数よりも十分大きい基板であ
っても、深さ方向の最大モード数が、幅方向の最大モー
ド数より大きい導波路を提供することも可能である。
【0016】
【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
【0017】(実施例1)本発明の第1の実施例の光導
波路を図1に示す。
波路を図1に示す。
【0018】図1のように、本実施例の光導波路は、ニ
オブ酸リチウム単結晶の基板1にTiを拡散することに
よって設けられた領域4、3a、3bと、基板1にMg
を拡散することによって設けられた領域3a、3b、3
c、3dによって構成されている。従って、領域3a、
3bには、TiおよびMgの双方が拡散されている。図
6に示すように、Tiが拡散されたニオブ酸リチウムの
屈折率は、拡散されていないニオブ酸リチウムの屈折率
よりも高くなり、Mgが拡散されたニオブ酸リチウムの
屈折率は、拡散されていないニオブ酸リチウムの屈折率
より低くなることが知られている。また、TiおよびM
gの双方が拡散されているニオブ酸リチウムの屈折率の
変化は、図6のように、Tiが拡散されたニオブ酸リチ
ウムの屈折率の変化と、Mgが拡散されたニオブ酸リチ
ウムの屈折率の変化を加え合わせた変化となることが知
られている。したがって、Tiの拡散された領域4は、
TiおよびMgの双方が拡散されている領域3a、3
b、および、何も拡散されていない領域1aよりも高い
屈折率を有する。
オブ酸リチウム単結晶の基板1にTiを拡散することに
よって設けられた領域4、3a、3bと、基板1にMg
を拡散することによって設けられた領域3a、3b、3
c、3dによって構成されている。従って、領域3a、
3bには、TiおよびMgの双方が拡散されている。図
6に示すように、Tiが拡散されたニオブ酸リチウムの
屈折率は、拡散されていないニオブ酸リチウムの屈折率
よりも高くなり、Mgが拡散されたニオブ酸リチウムの
屈折率は、拡散されていないニオブ酸リチウムの屈折率
より低くなることが知られている。また、TiおよびM
gの双方が拡散されているニオブ酸リチウムの屈折率の
変化は、図6のように、Tiが拡散されたニオブ酸リチ
ウムの屈折率の変化と、Mgが拡散されたニオブ酸リチ
ウムの屈折率の変化を加え合わせた変化となることが知
られている。したがって、Tiの拡散された領域4は、
TiおよびMgの双方が拡散されている領域3a、3
b、および、何も拡散されていない領域1aよりも高い
屈折率を有する。
【0019】よって、本実施例の光導波路では、領域4
が光を伝搬するコア部であり、領域3a、3bと、Ti
およびMgの拡散されていない領域1aと、領域4に接
する空気層がクラッド部となる。また、本実施例の光導
波路は、基板1の表面に平行な方向(横方向)において
シングルモード、基板1の表面に垂直な方向(縦方向)
において、ダブルモード導波路に形成している。
が光を伝搬するコア部であり、領域3a、3bと、Ti
およびMgの拡散されていない領域1aと、領域4に接
する空気層がクラッド部となる。また、本実施例の光導
波路は、基板1の表面に平行な方向(横方向)において
シングルモード、基板1の表面に垂直な方向(縦方向)
において、ダブルモード導波路に形成している。
【0020】以下、図2を参照して、図1の光導波路の
作製方法を説明する。まず、ニオブ酸リチウム基板1上
に、レジストを塗布した後パターニングし、その上に電
子ビーム蒸着によってTi膜を堆積し、リフトオフ法に
よりTi膜をパターニングする。つぎに、このTi膜の
堆積した基板1を、約1000℃で一定時間加熱して、
Tiを基板1中の領域4、3a、3bに熱拡散させる
(図2(a))。
作製方法を説明する。まず、ニオブ酸リチウム基板1上
に、レジストを塗布した後パターニングし、その上に電
子ビーム蒸着によってTi膜を堆積し、リフトオフ法に
よりTi膜をパターニングする。つぎに、このTi膜の
堆積した基板1を、約1000℃で一定時間加熱して、
Tiを基板1中の領域4、3a、3bに熱拡散させる
(図2(a))。
【0021】つぎに、基板1上に、レジストを塗布した
後パターニングし、その上に電子ビーム蒸着によってM
gO膜を堆積し、リフトオフ法によりMgO膜をパター
ニングして、領域3a、3bおよびその外側にMgO膜
413a、413bを設ける(図2(b))。つぎに、
このMgO膜413a、413bの堆積した基板1を、
約950℃で一定時間加熱して、Mgを基板1中の領域
3a、3b、3c、3dに熱拡散させる(図2
(c))。これにより、本実施例の光導波路が完成す
る。
後パターニングし、その上に電子ビーム蒸着によってM
gO膜を堆積し、リフトオフ法によりMgO膜をパター
ニングして、領域3a、3bおよびその外側にMgO膜
413a、413bを設ける(図2(b))。つぎに、
このMgO膜413a、413bの堆積した基板1を、
約950℃で一定時間加熱して、Mgを基板1中の領域
3a、3b、3c、3dに熱拡散させる(図2
(c))。これにより、本実施例の光導波路が完成す
る。
【0022】本実施例の光導波路において、縦方向、横
方向それぞれの最大モード数は、コア部の幅および深さ
と、コア部とクラッド部の屈折率の差によってきまる。
ここで、コア部となる領域4の形状は、Ti膜の膜厚お
よび形状、Ti拡散時の加熱温度および拡散時間、Mg
O膜413a、413bの配置、MgO膜413a、4
13b膜厚および形状、Mg拡散時の加熱温度および拡
散時間によって決まる。また、コア部の屈折率は、Ti
のみが拡散された領域4の屈折率であり、クラッド部の
屈折率は、TiおよびMgが拡散された領域3a、3b
の屈折率と、何も拡散されていない領域1aの屈折率で
ある。
方向それぞれの最大モード数は、コア部の幅および深さ
と、コア部とクラッド部の屈折率の差によってきまる。
ここで、コア部となる領域4の形状は、Ti膜の膜厚お
よび形状、Ti拡散時の加熱温度および拡散時間、Mg
O膜413a、413bの配置、MgO膜413a、4
13b膜厚および形状、Mg拡散時の加熱温度および拡
散時間によって決まる。また、コア部の屈折率は、Ti
のみが拡散された領域4の屈折率であり、クラッド部の
屈折率は、TiおよびMgが拡散された領域3a、3b
の屈折率と、何も拡散されていない領域1aの屈折率で
ある。
【0023】したがって、上述の各パラメータを予め求
めておき、コア部の縦方向の規格化周波数Vaと横方向
の規格化周波数Vbをそれぞれ計算し、 V1<Va<V2、 V0<Vb<V1 (但し、Vi:i次モードのカットオフ時の規格化周波
数)を満たすように、各領域を形成することによって、
縦方向にダブルモード、横方向にシングルモードの光導
波路を作製することができる。
めておき、コア部の縦方向の規格化周波数Vaと横方向
の規格化周波数Vbをそれぞれ計算し、 V1<Va<V2、 V0<Vb<V1 (但し、Vi:i次モードのカットオフ時の規格化周波
数)を満たすように、各領域を形成することによって、
縦方向にダブルモード、横方向にシングルモードの光導
波路を作製することができる。
【0024】発明者らが求めた上述の各パラメータを表
1に示す。
1に示す。
【0025】
【表1】
【0026】従来の熱拡散により作製された導波路は、
図2(a)のような、基板中に1つの領域を形成して、
これをコア部とする構造であった。しかしながら、1つ
の領域で、縦方向ダブルモード、横方向シングルモード
となるようにするには、縦方向には十分深く、横方向に
は十分狭く拡散することが必要である。しかし、一般に
ニオブ酸リチウム結晶の縦方向の拡散係数と横方向の拡
散係数はほぼ同桁であるため、Tiを横方向に狭くパタ
ーニングしても、縦方向にダブルモードとなるように十
分深く拡散すると、横方向にも同様に広く拡散してしま
う。このため横方向にはシングルモードではなくなって
しまう。
図2(a)のような、基板中に1つの領域を形成して、
これをコア部とする構造であった。しかしながら、1つ
の領域で、縦方向ダブルモード、横方向シングルモード
となるようにするには、縦方向には十分深く、横方向に
は十分狭く拡散することが必要である。しかし、一般に
ニオブ酸リチウム結晶の縦方向の拡散係数と横方向の拡
散係数はほぼ同桁であるため、Tiを横方向に狭くパタ
ーニングしても、縦方向にダブルモードとなるように十
分深く拡散すると、横方向にも同様に広く拡散してしま
う。このため横方向にはシングルモードではなくなって
しまう。
【0027】そこで、本実施例では、図2(b)に示す
ように、Mgを領域3a、3b、3c、3dに追拡散す
ることにより、領域3a、3bの屈折率を下げている。
これにより、領域3a、3bはクラッド部になり、コア
部4の幅が小さくなり、横方向にシングルモードにな
る。
ように、Mgを領域3a、3b、3c、3dに追拡散す
ることにより、領域3a、3bの屈折率を下げている。
これにより、領域3a、3bはクラッド部になり、コア
部4の幅が小さくなり、横方向にシングルモードにな
る。
【0028】本実施例のように、屈折率を増大させるT
iを拡散した領域の一部に、屈折率を減少させるMgを
追拡散することにより、任意の深さと幅を有するコア部
を形成することができる。したがって、図2(a)の光
導波路の構造において領域4、3a、3bをコア部とす
る場合の幅方向の規格化周波数をVb’とすると、本実
施例の光導波路では従来のより幅の狭いコア部を形成す
ることができるので、本実施例の光導波路の幅方向の規
格化周波数Vbは、 Vb<Vi<Vb’(Vi:i次モードのカットオフ時
の規格化周波数) を実現することができる。よって、従来の図2(a)の
ような構造の光導波路では形成することのできなかった
最大モード数の小さな光導波路を作製することができ
る。
iを拡散した領域の一部に、屈折率を減少させるMgを
追拡散することにより、任意の深さと幅を有するコア部
を形成することができる。したがって、図2(a)の光
導波路の構造において領域4、3a、3bをコア部とす
る場合の幅方向の規格化周波数をVb’とすると、本実
施例の光導波路では従来のより幅の狭いコア部を形成す
ることができるので、本実施例の光導波路の幅方向の規
格化周波数Vbは、 Vb<Vi<Vb’(Vi:i次モードのカットオフ時
の規格化周波数) を実現することができる。よって、従来の図2(a)の
ような構造の光導波路では形成することのできなかった
最大モード数の小さな光導波路を作製することができ
る。
【0029】本実施例では、Tiを拡散した領域4a、
3a、3bの幅方向の両脇に、Mgを拡散することによ
り、幅方向のモード次数を低減したが、Tiを拡散した
領域4a、3a、3bの底部または上部に、Mgを拡散
することにより深さ方向のモード次数を低減することも
もちろん可能である。
3a、3bの幅方向の両脇に、Mgを拡散することによ
り、幅方向のモード次数を低減したが、Tiを拡散した
領域4a、3a、3bの底部または上部に、Mgを拡散
することにより深さ方向のモード次数を低減することも
もちろん可能である。
【0030】(実施例2)次に、図3は本発明の第2実
施例による光導波路の構成を示す模式的な断面図であ
る。Mgをドープしたニオブ酸リチウム結晶では結晶の
方位によってTiの拡散係数が桁違いに異なることが報
告されている(Bulmer,Electronics
Letters,Vol.20,No.22,p90
2(1984))。このようなニオブ酸リチウム結晶に
おいて、横方向の拡散係数が縦方向の拡散係数よりも十
分小さいような方位を選択して、基板として用いる。図
3(a)のように横方向に十分狭い幅のパターニングを
行ったTi膜を形成し、熱拡散を行うだけで所望の縦方
向ダブルモードのコア部2が得られる(図3(b))。
このとき、縦方向にはダブルモード、横方向にはシング
ルモードとなるように熱拡散条件を設定しておく。
施例による光導波路の構成を示す模式的な断面図であ
る。Mgをドープしたニオブ酸リチウム結晶では結晶の
方位によってTiの拡散係数が桁違いに異なることが報
告されている(Bulmer,Electronics
Letters,Vol.20,No.22,p90
2(1984))。このようなニオブ酸リチウム結晶に
おいて、横方向の拡散係数が縦方向の拡散係数よりも十
分小さいような方位を選択して、基板として用いる。図
3(a)のように横方向に十分狭い幅のパターニングを
行ったTi膜を形成し、熱拡散を行うだけで所望の縦方
向ダブルモードのコア部2が得られる(図3(b))。
このとき、縦方向にはダブルモード、横方向にはシング
ルモードとなるように熱拡散条件を設定しておく。
【0031】(実施例3)次に、本発明の第3実施例に
よる光導波路の構成を図4を用いて説明する。
よる光導波路の構成を図4を用いて説明する。
【0032】本実施例の光導波路は、上述の第1の実施
例の光導波路の基板1の表面にMgをさらに追拡散し
て、領域24、23a、23b、23c、23dを形成
している。本実施例は、この追拡散によって、導波路の
縦方向のモード分布を対称にするものである。
例の光導波路の基板1の表面にMgをさらに追拡散し
て、領域24、23a、23b、23c、23dを形成
している。本実施例は、この追拡散によって、導波路の
縦方向のモード分布を対称にするものである。
【0033】この追拡散によって、領域4は、Tiのみ
が拡散された領域14と、TiおよびMgの拡散された
領域24に分けられる。また、領域3aは、TiとMg
が1回ずつ拡散された領域13aと、Tiが1回Mgが
2回拡散された領域23aに分けられる。同様に領域3
bは、TiとMgが1回ずつ拡散された領域13bと、
Tiが1回Mgが2回拡散された領域23bに分けられ
る。さらに、領域3cは、Mgが1回拡散された領域1
3cと、2回拡散された領域23cに分けられる。同様
に領域3dは、Mgが1回拡散された領域13dと、2
回拡散された領域23dに分けられる。
が拡散された領域14と、TiおよびMgの拡散された
領域24に分けられる。また、領域3aは、TiとMg
が1回ずつ拡散された領域13aと、Tiが1回Mgが
2回拡散された領域23aに分けられる。同様に領域3
bは、TiとMgが1回ずつ拡散された領域13bと、
Tiが1回Mgが2回拡散された領域23bに分けられ
る。さらに、領域3cは、Mgが1回拡散された領域1
3cと、2回拡散された領域23cに分けられる。同様
に領域3dは、Mgが1回拡散された領域13dと、2
回拡散された領域23dに分けられる。
【0034】領域24、23a、23b、23c、23
dは、それぞれ、14、13a、13b、13c、13
dよりも1回多くMgが拡散されているので、14、1
3a、13b、13c、13dよりも低い屈折率を有す
る。
dは、それぞれ、14、13a、13b、13c、13
dよりも1回多くMgが拡散されているので、14、1
3a、13b、13c、13dよりも低い屈折率を有す
る。
【0035】よって、本実施例においては、コア部は、
最も屈折率の高い領域14である。クラッド部は、領域
14を囲む領域13a、23a、24、23b、13
b、1aである。
最も屈折率の高い領域14である。クラッド部は、領域
14を囲む領域13a、23a、24、23b、13
b、1aである。
【0036】以下、図5を参照して、図4の光導波路の
作製法を説明する。まず、第1の実施例の製造方法によ
って、図5(a)の光導波路を作製する。図5(a)の
光導波路において、領域4と空気層との間の屈折率差
と、領域4と領域1aとの間の屈折率差は等しくない。
この基板1上に、図5(b)のようにMgO膜15を成
膜後、追拡散を行い、領域24、23a、23b、23
c、23dにMgを拡散し、図5(c)のような領域を
有する光導波路を完成させる。
作製法を説明する。まず、第1の実施例の製造方法によ
って、図5(a)の光導波路を作製する。図5(a)の
光導波路において、領域4と空気層との間の屈折率差
と、領域4と領域1aとの間の屈折率差は等しくない。
この基板1上に、図5(b)のようにMgO膜15を成
膜後、追拡散を行い、領域24、23a、23b、23
c、23dにMgを拡散し、図5(c)のような領域を
有する光導波路を完成させる。
【0037】領域24は、TiとMgの両方が拡散され
た領域であり、その屈折率は、図6に示すようになる。
領域24は、拡散深さが浅いので、図6に示すように、
その屈折率は、何も拡散していない基板1aに近い。し
たがって、本実施例の導波路では、縦方向のコアとクラ
ッドの境界は、領域24(クラッド)−領域14(コ
ア)−領域1a(クラッド)となり、領域24と領域1
aの屈折率はほぼ等しいので、導波光の縦方向モード分
布が、対称な形状となる。よって、縦方向にも横方向に
もモード分布が対称な光導波路が得られる。さらに、コ
ア部となる領域14が、基板1中に埋め込まれた形とな
るため、基板表面の荒れに起因する伝搬損失を低減でき
る。
た領域であり、その屈折率は、図6に示すようになる。
領域24は、拡散深さが浅いので、図6に示すように、
その屈折率は、何も拡散していない基板1aに近い。し
たがって、本実施例の導波路では、縦方向のコアとクラ
ッドの境界は、領域24(クラッド)−領域14(コ
ア)−領域1a(クラッド)となり、領域24と領域1
aの屈折率はほぼ等しいので、導波光の縦方向モード分
布が、対称な形状となる。よって、縦方向にも横方向に
もモード分布が対称な光導波路が得られる。さらに、コ
ア部となる領域14が、基板1中に埋め込まれた形とな
るため、基板表面の荒れに起因する伝搬損失を低減でき
る。
【0038】なお、第3実施例の説明では、第1実施例
の光導波路を用いたが、第2実施例の光導波路の基板表
面にMgを拡散した場合にも同様の効果が得られる。
の光導波路を用いたが、第2実施例の光導波路の基板表
面にMgを拡散した場合にも同様の効果が得られる。
【0039】(実施例4)つぎに、本発明の第4の実施
例による光導波路の構成を、図7を用いて説明する。
例による光導波路の構成を、図7を用いて説明する。
【0040】本実施例の光導波路は、基板101に形成
されたコア部102と、コア部102に接続している2
本の分岐コア部103a、103bが設けられている。
基板101はニオブ酸リチウム単結晶で構成されてい
る。コア部102、103a、103bは、基板1にT
iやMgを拡散することにより構成している。コア部1
02は、基板1の表面に垂直な方向(縦方向)について
ダブルモード、基板101の表面に平行な方向(横方
向)についてシングルモードの導波路である。分岐コア
部103a、103bは、ともに縦方向、横方向にシン
グルモードの導波路である。分岐コア部103a、10
3bは、コア部102を縦方向に2分岐する構造になっ
ている。すなわち、コア部102を伝搬する光のうち、
分岐部71において、基板101の表面に近い側を伝搬
している光は導波路103aに、基板101の内部に近
い側に伝搬している光は導波路103bに各々分岐され
る。なお、コア部102、103a、103bはともに
横方向にはシングルモードである。
されたコア部102と、コア部102に接続している2
本の分岐コア部103a、103bが設けられている。
基板101はニオブ酸リチウム単結晶で構成されてい
る。コア部102、103a、103bは、基板1にT
iやMgを拡散することにより構成している。コア部1
02は、基板1の表面に垂直な方向(縦方向)について
ダブルモード、基板101の表面に平行な方向(横方
向)についてシングルモードの導波路である。分岐コア
部103a、103bは、ともに縦方向、横方向にシン
グルモードの導波路である。分岐コア部103a、10
3bは、コア部102を縦方向に2分岐する構造になっ
ている。すなわち、コア部102を伝搬する光のうち、
分岐部71において、基板101の表面に近い側を伝搬
している光は導波路103aに、基板101の内部に近
い側に伝搬している光は導波路103bに各々分岐され
る。なお、コア部102、103a、103bはともに
横方向にはシングルモードである。
【0041】つぎに本実施例の光導波路の作製方法を、
図8〜10を参照して説明する。
図8〜10を参照して説明する。
【0042】まず、ニオブ酸リチウム基板101上の図
8(a)の斜線で示す部分にTi膜のパターンを成膜す
る。その後、熱拡散することによって、図8(b)に示
すように屈折率が高い領域104を形成する。領域10
4には、コア部102と、コア部102の両側の領域1
05c、105dを含まれている。
8(a)の斜線で示す部分にTi膜のパターンを成膜す
る。その後、熱拡散することによって、図8(b)に示
すように屈折率が高い領域104を形成する。領域10
4には、コア部102と、コア部102の両側の領域1
05c、105dを含まれている。
【0043】このとき、コア部102が、縦方向にダブ
ルモード、横方向にシングルモードとなるようにするに
は、Tiを縦方向には十分深く、横方向には十分狭く拡
散することが必要である。しかし、一般にニオブ酸リチ
ウム結晶の縦方向の拡散係数と横方向の拡散係数はほぼ
同桁であるため、Tiを横方向に狭くパターニングして
も、縦方向にダブルモードとなるように十分深く拡散す
ると、横方向の領域105c、105dにも同様に広く
拡散してしまう。このため横方向にはシングルモードで
はなくなってしまう。
ルモード、横方向にシングルモードとなるようにするに
は、Tiを縦方向には十分深く、横方向には十分狭く拡
散することが必要である。しかし、一般にニオブ酸リチ
ウム結晶の縦方向の拡散係数と横方向の拡散係数はほぼ
同桁であるため、Tiを横方向に狭くパターニングして
も、縦方向にダブルモードとなるように十分深く拡散す
ると、横方向の領域105c、105dにも同様に広く
拡散してしまう。このため横方向にはシングルモードで
はなくなってしまう。
【0044】そこで、コア部104の両側の領域105
c、105d上にMgO膜を形成しパターニング後、熱
拡散を行う(Mg追拡散)。Mgは、領域105c、1
05dおよび105a、105bに拡散する。Mgはニ
オブ酸リチウム結晶の屈折率を下げるので、図8(c)
のようにMgが拡散された領域105c、105dは、
屈折率が低下し、コア部102に対してクラッドとな
る。領域105c、105dのようにMgが、領域10
4の両側の一部に拡散するようにすれば、この部分がク
ラッドとなり、結局、縦方向には十分深く、横方向には
十分狭いコア部102が形成される。このとき、MgO
膜のパターニングや追拡散の条件は、コア部102が縦
方向にはダブルモード、横方向にはシングルモードとな
るように設定しておく。
c、105d上にMgO膜を形成しパターニング後、熱
拡散を行う(Mg追拡散)。Mgは、領域105c、1
05dおよび105a、105bに拡散する。Mgはニ
オブ酸リチウム結晶の屈折率を下げるので、図8(c)
のようにMgが拡散された領域105c、105dは、
屈折率が低下し、コア部102に対してクラッドとな
る。領域105c、105dのようにMgが、領域10
4の両側の一部に拡散するようにすれば、この部分がク
ラッドとなり、結局、縦方向には十分深く、横方向には
十分狭いコア部102が形成される。このとき、MgO
膜のパターニングや追拡散の条件は、コア部102が縦
方向にはダブルモード、横方向にはシングルモードとな
るように設定しておく。
【0045】この時、分岐コア部103bの部分にも、
コア部102と同じように縦方向にはダブルモード、横
方向にはシングルモードのコア部が形成されている。
コア部102と同じように縦方向にはダブルモード、横
方向にはシングルモードのコア部が形成されている。
【0046】つぎに、分岐コア部103bを作製する。
図9(a)の斜線の部分にMgO膜を成膜してをパター
ニングして、Mgの追拡散を行う。すなわち、図9
(b)の基板101の表面に近い領域107、107
a、107b、107c、107dにMgが拡散され、
この領域の屈折率が下がる。これにより、この部分に形
成されていたコア部102と同じように縦方向にはダブ
ルモード、横方向にはシングルモードのコア部の一部に
領域107が形成されてクラッドとなり、結局、基板1
01に埋め込まれた形の分岐コア部103bが形成され
る。この時、分岐コア部103bが縦方向、横方向とも
にシングルモードとなるようにMgの拡散条件を設定し
ておく。
図9(a)の斜線の部分にMgO膜を成膜してをパター
ニングして、Mgの追拡散を行う。すなわち、図9
(b)の基板101の表面に近い領域107、107
a、107b、107c、107dにMgが拡散され、
この領域の屈折率が下がる。これにより、この部分に形
成されていたコア部102と同じように縦方向にはダブ
ルモード、横方向にはシングルモードのコア部の一部に
領域107が形成されてクラッドとなり、結局、基板1
01に埋め込まれた形の分岐コア部103bが形成され
る。この時、分岐コア部103bが縦方向、横方向とも
にシングルモードとなるようにMgの拡散条件を設定し
ておく。
【0047】次に、分岐コア部103aを作製する。図
10(a)の斜線部分にTi膜を成膜しパターニングし
て、熱拡散を行い、分岐コア部103aを形成する(図
10(b))。このとき、分岐コア部103aが縦方
向、横方向ともにシングルモードとなるように拡散条件
を設定しておく。
10(a)の斜線部分にTi膜を成膜しパターニングし
て、熱拡散を行い、分岐コア部103aを形成する(図
10(b))。このとき、分岐コア部103aが縦方
向、横方向ともにシングルモードとなるように拡散条件
を設定しておく。
【0048】また、コア部102から導波路103a、
103bに分岐する部分で、コア部102とコア部10
3a、103bとがなめらかに接続するように各拡散条
件を設定しておく。
103bに分岐する部分で、コア部102とコア部10
3a、103bとがなめらかに接続するように各拡散条
件を設定しておく。
【0049】(実施例5)本発明の第5の実施例による
光導波路を図11から図13を用いて説明する。
光導波路を図11から図13を用いて説明する。
【0050】本実施例の光導波路は、基板111に形成
されたコア部112と、コア部112に接続している2
本の分岐コア部113a、113bが設けられている。
基板111は、Mgをドープしたニオブ酸リチウム単結
晶で構成されている。コア部112、113a、113
bは、基板1にTiやMgを拡散することにより構成し
ている。コア部112は、基板111の表面に垂直な方
向(縦方向)にダブルモード、基板111の表面に平行
な方向(横方向)にシングルモードの導波路である。分
岐コア部113a、113bは、ともに縦方向、横方向
にシングルモードの導波路である。
されたコア部112と、コア部112に接続している2
本の分岐コア部113a、113bが設けられている。
基板111は、Mgをドープしたニオブ酸リチウム単結
晶で構成されている。コア部112、113a、113
bは、基板1にTiやMgを拡散することにより構成し
ている。コア部112は、基板111の表面に垂直な方
向(縦方向)にダブルモード、基板111の表面に平行
な方向(横方向)にシングルモードの導波路である。分
岐コア部113a、113bは、ともに縦方向、横方向
にシングルモードの導波路である。
【0051】Mgをドープしたニオブ酸リチウム結晶で
は、結晶の方位によってTiの拡散係数が桁違いに異な
ることが報告されている(Bulmer,Electr
onics Letters,Vol.20,No.2
2,p.902(1984))。このようなMgをドー
プしたニオブ酸リチウム結晶において、横方向の拡散係
数が縦方向の拡散係数よりも十分小さいような結晶方位
を選んで基板111とする。図11(a)の斜線部分に
横方向に十分狭いTi膜のパターニングを形成した後、
熱拡散を行うだけで所望の縦方向ダブルモード、横方向
シングルモードのコア部112が得られる(図11
(b))。このとき、縦方向にはダブルモード、横方向
にはシングルモードとなるように熱拡散条件を設定して
おく。
は、結晶の方位によってTiの拡散係数が桁違いに異な
ることが報告されている(Bulmer,Electr
onics Letters,Vol.20,No.2
2,p.902(1984))。このようなMgをドー
プしたニオブ酸リチウム結晶において、横方向の拡散係
数が縦方向の拡散係数よりも十分小さいような結晶方位
を選んで基板111とする。図11(a)の斜線部分に
横方向に十分狭いTi膜のパターニングを形成した後、
熱拡散を行うだけで所望の縦方向ダブルモード、横方向
シングルモードのコア部112が得られる(図11
(b))。このとき、縦方向にはダブルモード、横方向
にはシングルモードとなるように熱拡散条件を設定して
おく。
【0052】この時、分岐コア部113bの部分にも、
縦方向にはダブルモード、横方向にはシングルモードの
コア部が形成されている。そこで、図12(a)の斜線
部分にMgO膜のパターニングを形成して、追拡散を行
う。縦方向にはダブルモード、横方向にはシングルモー
ドのコア部の一部に、Mgを拡散した領域121を形成
すれば、図12(b)に示すように、領域121の屈折
率が下がり、領域121がクラッドとなる。これによ
り、結局、基板111に埋め込まれた形のコア部113
bが形成される。コア部113bが縦方向、横方向とも
にシングルモードとなるようにMgの拡散条件を設定し
ておく。
縦方向にはダブルモード、横方向にはシングルモードの
コア部が形成されている。そこで、図12(a)の斜線
部分にMgO膜のパターニングを形成して、追拡散を行
う。縦方向にはダブルモード、横方向にはシングルモー
ドのコア部の一部に、Mgを拡散した領域121を形成
すれば、図12(b)に示すように、領域121の屈折
率が下がり、領域121がクラッドとなる。これによ
り、結局、基板111に埋め込まれた形のコア部113
bが形成される。コア部113bが縦方向、横方向とも
にシングルモードとなるようにMgの拡散条件を設定し
ておく。
【0053】次に、分岐コア部113aを作製する。図
13(a)の斜線部分にTi膜のパターニングを形成し
た後、熱拡散を行い、コア部113aを形成する(図1
3(b))。このとき、コア部13が縦方向、横方向と
もにシングルモードとなるように拡散条件を設定してお
く。
13(a)の斜線部分にTi膜のパターニングを形成し
た後、熱拡散を行い、コア部113aを形成する(図1
3(b))。このとき、コア部13が縦方向、横方向と
もにシングルモードとなるように拡散条件を設定してお
く。
【0054】また、導波路112から導波路113a、
113bに分岐する分岐部72で、コア部112とコア
部113a、113bがなめらかに接続するように拡散
条件を設定しておく。
113bに分岐する分岐部72で、コア部112とコア
部113a、113bがなめらかに接続するように拡散
条件を設定しておく。
【0055】(実施例6)本発明の第6の実施例による
光導波路の構成を図14を用いて説明する。第4実施例
あるいは第5実施例では、縦方向ダブルモード導波路1
02、112及び分岐コア部103a、113aでは、
縦方向の境界は空気−コア部−ニオブ酸リチウム基板と
非対称であるため、導波路の縦方向屈折率分布も非対称
であり、導波光の縦方向モード分布も非対称である。本
実施例では、基板の表面に、さらにMgを拡散した領域
を作製することにより、縦方向モード分布の対称な導波
路を提供する。
光導波路の構成を図14を用いて説明する。第4実施例
あるいは第5実施例では、縦方向ダブルモード導波路1
02、112及び分岐コア部103a、113aでは、
縦方向の境界は空気−コア部−ニオブ酸リチウム基板と
非対称であるため、導波路の縦方向屈折率分布も非対称
であり、導波光の縦方向モード分布も非対称である。本
実施例では、基板の表面に、さらにMgを拡散した領域
を作製することにより、縦方向モード分布の対称な導波
路を提供する。
【0056】図14で導波路102、103a、103
bは第4実施例で作製した導波路である。本実施例で
は、図14(a)の斜線部分にMgO膜をパターニング
して、Mg追拡散を行なう。図14(b)に示すよう
に、Mgが拡散された基板表面の領域114の屈折率が
下がるのでクラッド部となり、基板101に埋め込まれ
た形のコア部115が形成される。
bは第4実施例で作製した導波路である。本実施例で
は、図14(a)の斜線部分にMgO膜をパターニング
して、Mg追拡散を行なう。図14(b)に示すよう
に、Mgが拡散された基板表面の領域114の屈折率が
下がるのでクラッド部となり、基板101に埋め込まれ
た形のコア部115が形成される。
【0057】次に、図14(c)の斜線部分にMgO膜
をパターニングして、Mg追拡散を行う。図14(d)
に示すように、Mgが拡散された基板表面の領域116
がクラッド部となり、基板101に埋め込まれた形のコ
ア部117が形成される。よって、適切なMg追拡散条
件で基板表面の屈折率を下げることによって、縦方向屈
折率分布を対称にでき、対称なモード分布のコア部11
5、117が得られる。
をパターニングして、Mg追拡散を行う。図14(d)
に示すように、Mgが拡散された基板表面の領域116
がクラッド部となり、基板101に埋め込まれた形のコ
ア部117が形成される。よって、適切なMg追拡散条
件で基板表面の屈折率を下げることによって、縦方向屈
折率分布を対称にでき、対称なモード分布のコア部11
5、117が得られる。
【0058】尚本実施例では、コア部が埋め込まれた形
となるため基板101表面の荒れに起因する伝搬損失も
低減できる。
となるため基板101表面の荒れに起因する伝搬損失も
低減できる。
【0059】なお、第6の実施例の説明では第4の実施
例の光導波路を用いたが、第5実施例の導波路を用いる
こともできる。
例の光導波路を用いたが、第5実施例の導波路を用いる
こともできる。
【0060】以上述べた第1から第6の各実施例におい
て、各拡散工程は、前に行った拡散に影響を与えないよ
うに拡散条件を選ぶ必要がある。
て、各拡散工程は、前に行った拡散に影響を与えないよ
うに拡散条件を選ぶ必要がある。
【0061】(実施例7)本発明のダブルモードの光導
波路を使用した装置の実施例を以下に示す。
波路を使用した装置の実施例を以下に示す。
【0062】ダブルモード導波路にレーザ光を入射させ
ると、入射光の振幅分布に対応して導波路内に0次モー
ドと1次モードが励振される。これら2つのモードは導
波路内で干渉し、その結果全体としての光強度分布に非
対称性が生じる。導波路内の光強度分布の非対称性をも
たらすものとしては2つの要素があり、ひとつは入射レ
ーザ光の強度分布に非対称性がある場合であり、もうひ
とつは入射レーザ光の位相分布に非対称性がある場合で
ある。ダブルモード領域の長さを適当に選ぶことによ
り、いずれの場合の非対称性も効率よく検出できる
(H.Ooki and J.Iwasaki,Opt
ics Communications 85(199
1)177)。
ると、入射光の振幅分布に対応して導波路内に0次モー
ドと1次モードが励振される。これら2つのモードは導
波路内で干渉し、その結果全体としての光強度分布に非
対称性が生じる。導波路内の光強度分布の非対称性をも
たらすものとしては2つの要素があり、ひとつは入射レ
ーザ光の強度分布に非対称性がある場合であり、もうひ
とつは入射レーザ光の位相分布に非対称性がある場合で
ある。ダブルモード領域の長さを適当に選ぶことによ
り、いずれの場合の非対称性も効率よく検出できる
(H.Ooki and J.Iwasaki,Opt
ics Communications 85(199
1)177)。
【0063】本発明による導波路をコンフォーカルレー
ザ走査微分干渉顕微鏡に使用した実施例を図15に示
す。
ザ走査微分干渉顕微鏡に使用した実施例を図15に示
す。
【0064】導波路228は、縦方向および横方向にダ
ブルモードの導波路である。導波路228は、図4に示
した実施例3の導波路と同様の構成を有している。但
し、本実施例の導波路は、領域14の幅を広くして、横
方向にダブルモード導波路となるように、領域3a、3
bを配置する。図15において、コア部207は、図4
の領域14に相当する。また、クラッド206は、図4
の領域3a、3b、24、13c、13d、1aに相当
する。
ブルモードの導波路である。導波路228は、図4に示
した実施例3の導波路と同様の構成を有している。但
し、本実施例の導波路は、領域14の幅を広くして、横
方向にダブルモード導波路となるように、領域3a、3
bを配置する。図15において、コア部207は、図4
の領域14に相当する。また、クラッド206は、図4
の領域3a、3b、24、13c、13d、1aに相当
する。
【0065】本実施例のコンフォーカルレーザ走査微分
干渉顕微鏡は、図15に示すように、半導体レーザ光源
201と、半導体レーザ光源201から出射された光を
偏向するハーフミラ202と、光を被検物体205上に
集光させる対物レンズ204とを光軸上に順に配置して
構成した照明光学系を備えている。また、ハーフミラ2
02と対物レンズ204との間には、光を被検物体20
5上でスキャニングするための周知のX−Y二次元スキ
ャニング手段203が配置されている。また、本実施例
のコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡は、三次元
チャネル導波路228と、受光面が四分割されたシリコ
ンフォトダイオードを備えた光検出器208とをさらに
備えている。対物レンズ204は、被検物体205から
の反射光を集光する集光光学系を兼用している。三次元
チャネル導波路228および光検出器208は、被検物
体205により反射した光を検出するための光学系を形
成している。検出器208の受光面は、図15のよう
に、同面積の正方形の4つの受光面209,210,2
11,212から構成されている。4つの受光面20
9,210,211,212は、XY軸に沿って碁盤目
状に配置されている。検出器208は、受光面の中心
が、3次元チャネル導波路の出射口207bの中心と一
致するように位置合わせされて、出射口207bに接合
されている。
干渉顕微鏡は、図15に示すように、半導体レーザ光源
201と、半導体レーザ光源201から出射された光を
偏向するハーフミラ202と、光を被検物体205上に
集光させる対物レンズ204とを光軸上に順に配置して
構成した照明光学系を備えている。また、ハーフミラ2
02と対物レンズ204との間には、光を被検物体20
5上でスキャニングするための周知のX−Y二次元スキ
ャニング手段203が配置されている。また、本実施例
のコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡は、三次元
チャネル導波路228と、受光面が四分割されたシリコ
ンフォトダイオードを備えた光検出器208とをさらに
備えている。対物レンズ204は、被検物体205から
の反射光を集光する集光光学系を兼用している。三次元
チャネル導波路228および光検出器208は、被検物
体205により反射した光を検出するための光学系を形
成している。検出器208の受光面は、図15のよう
に、同面積の正方形の4つの受光面209,210,2
11,212から構成されている。4つの受光面20
9,210,211,212は、XY軸に沿って碁盤目
状に配置されている。検出器208は、受光面の中心
が、3次元チャネル導波路の出射口207bの中心と一
致するように位置合わせされて、出射口207bに接合
されている。
【0066】また、検出器208の受光面209,21
0,211,212には、検出した光量を電気信号とし
て、信号処理回路260に出力するための、信号線26
1,262,263,264とグランド線265が接続
されている。これらの信号を処理する信号処理回路26
0は、X軸に沿って隣合う受光面209と受光面211
の出力信号を加算するための和検出手段213と、同じ
くX軸に沿って隣合う受光面210と受光面212の出
力信号を加算するための和検出手段217とを備えてい
る。さらに、Y軸に沿って隣合う受光面209と受光面
210の出力信号を加算するための和検出手段214
と、同じくY軸に沿って隣合う受光面211と受光面2
12の出力信号を加算するための和検出手段218とを
備えている。差動検出器221は、和検出手段213と
和検出手段217の出力信号を差動信号I2を検出する
ことによりY方向の光量の差をもとめる。差動検出器2
22は、和検出手段214と和検出手段218の出力信
号を差動信号I1を検出することにより、X方向の光量
の差を求める。信号合成回路225は、X方向の差動信
号I1とY方向の差動信号I2と、ユーザの見たい方向に
おける被検物体の微分像をしめすために、ユーザが指示
した角度φとを用いて、 I(φ)=I1sinφ+I2cosφ に従って、φ方向の差動信号I(φ)を合成する。
0,211,212には、検出した光量を電気信号とし
て、信号処理回路260に出力するための、信号線26
1,262,263,264とグランド線265が接続
されている。これらの信号を処理する信号処理回路26
0は、X軸に沿って隣合う受光面209と受光面211
の出力信号を加算するための和検出手段213と、同じ
くX軸に沿って隣合う受光面210と受光面212の出
力信号を加算するための和検出手段217とを備えてい
る。さらに、Y軸に沿って隣合う受光面209と受光面
210の出力信号を加算するための和検出手段214
と、同じくY軸に沿って隣合う受光面211と受光面2
12の出力信号を加算するための和検出手段218とを
備えている。差動検出器221は、和検出手段213と
和検出手段217の出力信号を差動信号I2を検出する
ことによりY方向の光量の差をもとめる。差動検出器2
22は、和検出手段214と和検出手段218の出力信
号を差動信号I1を検出することにより、X方向の光量
の差を求める。信号合成回路225は、X方向の差動信
号I1とY方向の差動信号I2と、ユーザの見たい方向に
おける被検物体の微分像をしめすために、ユーザが指示
した角度φとを用いて、 I(φ)=I1sinφ+I2cosφ に従って、φ方向の差動信号I(φ)を合成する。
【0067】制御手段226は、X−Y二次元スキャニ
ング手段3から被検物体上における光ビームの位置を示
す信号を受け取り、この位置信号と差動信号I(φ)とを
対応させて記憶し画像データ化する。モニタ227は、
制御手段から画像データを受け取り画像表示する。
ング手段3から被検物体上における光ビームの位置を示
す信号を受け取り、この位置信号と差動信号I(φ)とを
対応させて記憶し画像データ化する。モニタ227は、
制御手段から画像データを受け取り画像表示する。
【0068】図15において、導波路228はx方向
(幅方向)のモード字数をp,y方向(深さ方向)のモ
ード字数をqとして導波モードをEpqで表した場合
に、E00、E10、E01モードのみが伝搬し、E11モード
は伝搬できないように構成されている。
(幅方向)のモード字数をp,y方向(深さ方向)のモ
ード字数をqとして導波モードをEpqで表した場合
に、E00、E10、E01モードのみが伝搬し、E11モード
は伝搬できないように構成されている。
【0069】導波路228のコア部207の入射口20
7aから出射口207bまでの長さLは、E00−E10モ
ードの完全結合長をLC1、E00−E01モードの完全結合
長をLC2として、物体の位相分布を観察するコンフォー
カルレーザ走査微分干渉顕微鏡の場合、 L≒LC1(2m+1)/2 かつ L≒LC2(2n
+1)/2 (m=1,2,…)、(n=1,2,…) を満たすように形成する。
7aから出射口207bまでの長さLは、E00−E10モ
ードの完全結合長をLC1、E00−E01モードの完全結合
長をLC2として、物体の位相分布を観察するコンフォー
カルレーザ走査微分干渉顕微鏡の場合、 L≒LC1(2m+1)/2 かつ L≒LC2(2n
+1)/2 (m=1,2,…)、(n=1,2,…) を満たすように形成する。
【0070】また、物体の強度分布を観察するコンフォ
ーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡の場合、 L≒mLC1 かつ L≒nLC2 (m=1,2,…)、(n=1,2,…) を満たすように形成する。
ーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡の場合、 L≒mLC1 かつ L≒nLC2 (m=1,2,…)、(n=1,2,…) を満たすように形成する。
【0071】図15において、半導体レーザ光源201
を出た光はハーフミラ202で反射され、周知のX−Y
二次元スキャニング手段203を経て対物レンズ204
に入射し、被検物体205上に集光される。被検物体2
05の表面で反射した光は、再び対物レンズ204及び
X−Y二次元スキャニング手段203を経て、ハーフミ
ラ202を透過し、導波路228のコア部207の入射
口207aに集光される。導波路228は幅方向(x方
向)及び深さ方向(y方向)にダブルモードである導波
路であり、導波路228のコア部207中を伝搬した光
は、出射口207bから出射され、コア部207に接合
された受光面が四分割された光検出器208に至る。光
検出器208は四分割された受光面の中心と導波路22
8の中心が一致するように接合されている。ここで導波
路228の入射口207aがピンホールと同様の働きを
するので、この構成はコンフォーカルレーザ走査顕微鏡
を構成する。
を出た光はハーフミラ202で反射され、周知のX−Y
二次元スキャニング手段203を経て対物レンズ204
に入射し、被検物体205上に集光される。被検物体2
05の表面で反射した光は、再び対物レンズ204及び
X−Y二次元スキャニング手段203を経て、ハーフミ
ラ202を透過し、導波路228のコア部207の入射
口207aに集光される。導波路228は幅方向(x方
向)及び深さ方向(y方向)にダブルモードである導波
路であり、導波路228のコア部207中を伝搬した光
は、出射口207bから出射され、コア部207に接合
された受光面が四分割された光検出器208に至る。光
検出器208は四分割された受光面の中心と導波路22
8の中心が一致するように接合されている。ここで導波
路228の入射口207aがピンホールと同様の働きを
するので、この構成はコンフォーカルレーザ走査顕微鏡
を構成する。
【0072】レーザスポットで照射された被検物体20
5上の一点に導波路の幅方向(x方向)の傾きまたは反
射率の勾配があった場合、導波路228のコア部207
内にE00、E10両モードが励振される。この時の出射口
207bにおける導波光パターンを図16(c)に示
す。図16において導波光パターン中の同心円上の複数
の線は、導波光パターンの強度分布を示す等光強度線で
ある。図16に示した導波光パターンは中心部が最も強
度が強く、周囲に行くほど弱くなっている。E00、E10
両モードが励振された場合、両モードの干渉により、図
16(c)に示す導波光パターンになるので、光検出器
208の受光面209の出力と受光面210の出力の和
検出手段214により得られる和信号216の強度と、
受光面211の出力と受光面212の出力の和検出手段
218により得られる和信号220の強度とは等しくな
い。よって、差動検出手段222によって光検出器20
8の受光面209、210の和信号216と受光面21
1、212の和信号220の差動信号224をとること
により、物体面上の導波路の幅方向(x方向)の微小な
段差または反射率を検知することができる。この時、差
動手段221からは信号は検出されない。
5上の一点に導波路の幅方向(x方向)の傾きまたは反
射率の勾配があった場合、導波路228のコア部207
内にE00、E10両モードが励振される。この時の出射口
207bにおける導波光パターンを図16(c)に示
す。図16において導波光パターン中の同心円上の複数
の線は、導波光パターンの強度分布を示す等光強度線で
ある。図16に示した導波光パターンは中心部が最も強
度が強く、周囲に行くほど弱くなっている。E00、E10
両モードが励振された場合、両モードの干渉により、図
16(c)に示す導波光パターンになるので、光検出器
208の受光面209の出力と受光面210の出力の和
検出手段214により得られる和信号216の強度と、
受光面211の出力と受光面212の出力の和検出手段
218により得られる和信号220の強度とは等しくな
い。よって、差動検出手段222によって光検出器20
8の受光面209、210の和信号216と受光面21
1、212の和信号220の差動信号224をとること
により、物体面上の導波路の幅方向(x方向)の微小な
段差または反射率を検知することができる。この時、差
動手段221からは信号は検出されない。
【0073】同様にレーザスポットで照射被検物体20
5の表面上の一点に導波路の深さ方向(y方向)の傾
き、または反射率の勾配があった場合、ダブルモード導
波路228のコア部207内にE00、E01両モードが励
振される。この時の導波光パターンを図16(b)に示
す。両モードの干渉により光検出時208の受光面20
9の出力と受光面211の出力の和検出手段213によ
り得られる信号215の強度と、受光面210の出力と
受光面212の出力の和検出手段217により得られる
信号219の強度とは等しくない。よって、差動検出手
段221によって光検出器208の受光面209、21
1の和信号215と、210、212の和信号219の
差動信号223をとることにより、物体面上の導波路の
深さ方向(y方向)の微小な段差または反射率変化を検
知することができる。この時、差動手段222からは信
号は出力されない。
5の表面上の一点に導波路の深さ方向(y方向)の傾
き、または反射率の勾配があった場合、ダブルモード導
波路228のコア部207内にE00、E01両モードが励
振される。この時の導波光パターンを図16(b)に示
す。両モードの干渉により光検出時208の受光面20
9の出力と受光面211の出力の和検出手段213によ
り得られる信号215の強度と、受光面210の出力と
受光面212の出力の和検出手段217により得られる
信号219の強度とは等しくない。よって、差動検出手
段221によって光検出器208の受光面209、21
1の和信号215と、210、212の和信号219の
差動信号223をとることにより、物体面上の導波路の
深さ方向(y方向)の微小な段差または反射率変化を検
知することができる。この時、差動手段222からは信
号は出力されない。
【0074】同様にレーザスポットで照射された被検物
体205の表面上に、傾斜または反射率の勾配がない場
合、E00モードのみが励振される。この時の導波光パタ
ーンを図16(a)に示す。和検出手段213より得ら
れる信号215の強度と、和検出手段217より得られ
る信号219の強度と、和検出手段214より得られる
信号216の強度と、和検出手段218より得られる信
号220の強度とは、いずれも等しく、傾斜や反射率の
勾配がないことが検知される。
体205の表面上に、傾斜または反射率の勾配がない場
合、E00モードのみが励振される。この時の導波光パタ
ーンを図16(a)に示す。和検出手段213より得ら
れる信号215の強度と、和検出手段217より得られ
る信号219の強度と、和検出手段214より得られる
信号216の強度と、和検出手段218より得られる信
号220の強度とは、いずれも等しく、傾斜や反射率の
勾配がないことが検知される。
【0075】さらにレーザスポットで照射された被検物
体5の表面上に、x方向にもy方向にも傾斜または反射
率の勾配がある場合、E00、E10、E01の各モードが励
振される。この時の導波光パターンを図16(d)に示
す。この時、各モードの干渉により、受光面209、2
10、211、212の受光強度は異なるので、差動手
段221および222の双方から差動信号223、22
4が出力され、x方向およびy方向の傾斜または反射率
の勾配が検出される。
体5の表面上に、x方向にもy方向にも傾斜または反射
率の勾配がある場合、E00、E10、E01の各モードが励
振される。この時の導波光パターンを図16(d)に示
す。この時、各モードの干渉により、受光面209、2
10、211、212の受光強度は異なるので、差動手
段221および222の双方から差動信号223、22
4が出力され、x方向およびy方向の傾斜または反射率
の勾配が検出される。
【0076】差動信号223、224をI1 、I2 とし
たとき、それらに対し信号合成回路は、 I(φ)=I1 sinφ+I2 cosφ なる処理をφをユーザが指定した0〜πの範囲内の適当
な値に設定して行い、得られた信号をX−Y二次元スキ
ャニング手段203から被検物体205上における光ビ
ームの位置に対応させて記憶し画像化するための制御手
段226により、モニタ227に所望の方向のコントラ
ストをもつ微分干渉像を表示することができる。
たとき、それらに対し信号合成回路は、 I(φ)=I1 sinφ+I2 cosφ なる処理をφをユーザが指定した0〜πの範囲内の適当
な値に設定して行い、得られた信号をX−Y二次元スキ
ャニング手段203から被検物体205上における光ビ
ームの位置に対応させて記憶し画像化するための制御手
段226により、モニタ227に所望の方向のコントラ
ストをもつ微分干渉像を表示することができる。
【0077】このように、実施例のコンフォーカル走査
微分干渉顕微鏡では、縦方向および横方向にダブルモー
ドの導波路228を利用することにより、被検物体20
5のXY面上の所望の方向についての微分干渉像を、図
15のような、簡単な構成で得ることができる。また、
ダブルモード導波路228は、第3の実施例で説明した
ように熱拡散法で容易に高い精度で形成することができ
るので、低コストで製造することが可能である。本実施
例のコンフォーカル走査微分干渉顕微鏡は、図15のよ
うに構成部品の数が少なく、しかも、ダブルモード導波
路228は、低価格で高精度に製造できるので、2次元
方向に微分干渉像の得られるコンフォーカル走査微分干
渉顕微鏡を安価にかつ高精度に製造することができる。
微分干渉顕微鏡では、縦方向および横方向にダブルモー
ドの導波路228を利用することにより、被検物体20
5のXY面上の所望の方向についての微分干渉像を、図
15のような、簡単な構成で得ることができる。また、
ダブルモード導波路228は、第3の実施例で説明した
ように熱拡散法で容易に高い精度で形成することができ
るので、低コストで製造することが可能である。本実施
例のコンフォーカル走査微分干渉顕微鏡は、図15のよ
うに構成部品の数が少なく、しかも、ダブルモード導波
路228は、低価格で高精度に製造できるので、2次元
方向に微分干渉像の得られるコンフォーカル走査微分干
渉顕微鏡を安価にかつ高精度に製造することができる。
【0078】(実施例8)つぎに、本発明による導波路
を、光ディスク等に用いられる光ヘッドのトラッキング
エラー検出装置に用いた実施例を図17に示す。一般に
光ディスクにおけるトラッキングエラー信号はディスク
面に刻まれた案内溝の回折によってつくられ、回折パタ
ーンの強度変化を二分割検出器で取り出す方法はプッシ
ュプル法と呼ばれ広く用いられている。ディスクからの
戻り光は案内溝の情報を位相信号として含んでおり、ト
ラッキングがずれた場合、戻り光の位相分布には非対称
性があらわれる。そこで、本実施例では、本発明のダブ
ルモード導波路のモード干渉を利用してこの非対称性を
検出し、トラッキングエラー信号を得る。
を、光ディスク等に用いられる光ヘッドのトラッキング
エラー検出装置に用いた実施例を図17に示す。一般に
光ディスクにおけるトラッキングエラー信号はディスク
面に刻まれた案内溝の回折によってつくられ、回折パタ
ーンの強度変化を二分割検出器で取り出す方法はプッシ
ュプル法と呼ばれ広く用いられている。ディスクからの
戻り光は案内溝の情報を位相信号として含んでおり、ト
ラッキングがずれた場合、戻り光の位相分布には非対称
性があらわれる。そこで、本実施例では、本発明のダブ
ルモード導波路のモード干渉を利用してこの非対称性を
検出し、トラッキングエラー信号を得る。
【0079】図17において、簡単のため図示していな
いレーザ光源を出た光は、ディスク308上で反射し、
対物レンズ307、コリメータレンズ306を経て、図
7に示した本実施例の光導波路のコア102の入射端面
305に入射される。このレーザスポットは、光ディス
ク308の案内溝309による情報を含んでおり、この
位相情報に非対称性があれば、ダブルモードのコア10
2の深さ方向には、0次、1次の両モードが励振され
る。位相情報を効率よく取り出したいので、ダブルモー
ドのコア102の長さは、0次と1次モードの完全結合
長の半整数倍が望ましいが、光ディスク308の溝30
9の深さにも依存する。そして、分岐コア部103a、
103bからの出射光量を光電検出器311、312で
検出し、差動アンプ313で差をとれば、ディスク30
8面におけるトラッキングエラー量を知ることができ
る。なお、図17では、ディスク308に記録された信
号の再生系やオートフォーカスのための光学系について
は省略した。
いレーザ光源を出た光は、ディスク308上で反射し、
対物レンズ307、コリメータレンズ306を経て、図
7に示した本実施例の光導波路のコア102の入射端面
305に入射される。このレーザスポットは、光ディス
ク308の案内溝309による情報を含んでおり、この
位相情報に非対称性があれば、ダブルモードのコア10
2の深さ方向には、0次、1次の両モードが励振され
る。位相情報を効率よく取り出したいので、ダブルモー
ドのコア102の長さは、0次と1次モードの完全結合
長の半整数倍が望ましいが、光ディスク308の溝30
9の深さにも依存する。そして、分岐コア部103a、
103bからの出射光量を光電検出器311、312で
検出し、差動アンプ313で差をとれば、ディスク30
8面におけるトラッキングエラー量を知ることができ
る。なお、図17では、ディスク308に記録された信
号の再生系やオートフォーカスのための光学系について
は省略した。
【0080】本実施例の光ヘッドのトラッキングエラー
検出装置は、図17のように、ダブルモード導波路を用
いることにより、光学系部品数を従来よりも少なくする
ことが可能である。そのため、精密な位置合わせの必要
な光学系が少なくなるので、光学系部品の組立てを容易
に行うことができる。
検出装置は、図17のように、ダブルモード導波路を用
いることにより、光学系部品数を従来よりも少なくする
ことが可能である。そのため、精密な位置合わせの必要
な光学系が少なくなるので、光学系部品の組立てを容易
に行うことができる。
【0081】上述のように、本発明の第1から第6の実
施例によれば、縦方向にダブルモード横方向にシングル
モードの光導波路のように、従来作製することができな
かった縦横モード比の光導波路を提供することが可能に
なる。また、本実施例で示した光導波路は、熱拡散法を
用いて、容易に作製することができるので、製造コスト
を低く押さえることができる。さらに、第3、第6の実
施例で示したように、縦方向に、モード分布の対称な導
波路を作製することも可能である。本実施例では、縦横
方向にそれぞれ任意のモード数をもつ導波路を作製する
ことができるので、導波路の応用範囲が広がる。上述の
実施例7、8のように、本発明の光導波路を用いること
により、装置の分解能を向上させることができ、装置価
格を低くすることができる。
施例によれば、縦方向にダブルモード横方向にシングル
モードの光導波路のように、従来作製することができな
かった縦横モード比の光導波路を提供することが可能に
なる。また、本実施例で示した光導波路は、熱拡散法を
用いて、容易に作製することができるので、製造コスト
を低く押さえることができる。さらに、第3、第6の実
施例で示したように、縦方向に、モード分布の対称な導
波路を作製することも可能である。本実施例では、縦横
方向にそれぞれ任意のモード数をもつ導波路を作製する
ことができるので、導波路の応用範囲が広がる。上述の
実施例7、8のように、本発明の光導波路を用いること
により、装置の分解能を向上させることができ、装置価
格を低くすることができる。
【0082】また、上記の第5、第6の実施例では、導
波路102、112は縦方向ダブルモード、横方向シン
グルモードであり、分岐コア部103a、103b、1
13a、113bは縦横シングルモードである導波路を
示したが、これに限らず、導波路102、112が、縦
横ダブルモードで、分岐コア部103a、103b、1
13a、113bが、縦方向シングルモード、横方向ダ
ブルモードとなる構成も本実施例で示した方法で作製で
きる。
波路102、112は縦方向ダブルモード、横方向シン
グルモードであり、分岐コア部103a、103b、1
13a、113bは縦横シングルモードである導波路を
示したが、これに限らず、導波路102、112が、縦
横ダブルモードで、分岐コア部103a、103b、1
13a、113bが、縦方向シングルモード、横方向ダ
ブルモードとなる構成も本実施例で示した方法で作製で
きる。
【0083】また、上記の実施例では、熱拡散法によっ
てコア部を形成する際の拡散源としてTiを用いている
が、ニオブ酸リチウム基板を用いる場合の拡散源として
は、Tiの他にV、Ni、Cu等の遷移金属でも良い。
てコア部を形成する際の拡散源としてTiを用いている
が、ニオブ酸リチウム基板を用いる場合の拡散源として
は、Tiの他にV、Ni、Cu等の遷移金属でも良い。
【0084】また、上記の第1から第4の実施例では、
縦方向ダブルモード、横方向シングルモード導波路の作
製法について述べたが、縦横ダブルモード導波路なども
本方法で作製できることはいうまでもない。
縦方向ダブルモード、横方向シングルモード導波路の作
製法について述べたが、縦横ダブルモード導波路なども
本方法で作製できることはいうまでもない。
【0085】さらに、第7、第8の実施例において、ニ
オブ酸リチウム基板は、電気光学効果を有するので、基
板上に電極を構成し、導波路に電界を印加することによ
り、ダブルモード導波路を伝搬する0次モード光と1次
モード光の完全結合長を変化させることができる。この
ように、電極を配置した場合には、完全結合長を変化さ
せることにより、第7、第8の実施例に示した導波路長
の条件を満たすようにすることができるので、導波路の
加工時に導波路長の許容可能な誤差範囲を大きくとるこ
とができる。また、第7の実施例のコンフォーカルレー
ザ走査顕微鏡では、1つの導波路で、被検物体の位相分
布も強度分布も観察可能である。
オブ酸リチウム基板は、電気光学効果を有するので、基
板上に電極を構成し、導波路に電界を印加することによ
り、ダブルモード導波路を伝搬する0次モード光と1次
モード光の完全結合長を変化させることができる。この
ように、電極を配置した場合には、完全結合長を変化さ
せることにより、第7、第8の実施例に示した導波路長
の条件を満たすようにすることができるので、導波路の
加工時に導波路長の許容可能な誤差範囲を大きくとるこ
とができる。また、第7の実施例のコンフォーカルレー
ザ走査顕微鏡では、1つの導波路で、被検物体の位相分
布も強度分布も観察可能である。
【0086】また、第7の実施例のコンフォーカルレー
ザ走査顕微鏡において、対物レンズ304を、照明光を
平行光に変換するレンズに変えることにより、被検物体
8の傾斜を検出する傾斜検出装置を構成することができ
る。
ザ走査顕微鏡において、対物レンズ304を、照明光を
平行光に変換するレンズに変えることにより、被検物体
8の傾斜を検出する傾斜検出装置を構成することができ
る。
【0087】
【発明の効果】以上のように本発明では、基板の屈折率
を高くする元素を拡散した領域に重ねて、基板の屈折率
を低くする元素を拡散した領域を配置することにより、
横方向及び縦方向のモード次数を容易に制御でき、任意
のモード次数の光導波路を作製することができる。
を高くする元素を拡散した領域に重ねて、基板の屈折率
を低くする元素を拡散した領域を配置することにより、
横方向及び縦方向のモード次数を容易に制御でき、任意
のモード次数の光導波路を作製することができる。
【図1】本発明の第1の実施例による光導波路の構成を
示すための(a)斜視図および(b)断面図。
示すための(a)斜視図および(b)断面図。
【図2】本発明の第1実施例による光導波路の作製方法
を説明するための断面図。
を説明するための断面図。
【図3】本発明の第2実施例による光導波路の作製法を
説明するための断面図。
説明するための断面図。
【図4】本発明の第3実施例による光導波路の構成を示
す断面図。
す断面図。
【図5】本発明の第3実施例による光導波路の作製方法
を説明するための断面図および屈折率の分布を示すグラ
フ。
を説明するための断面図および屈折率の分布を示すグラ
フ。
【図6】TiおよびMgOを拡散したニオブ酸リチウム
の屈折率の大きさを表すグラフ。
の屈折率の大きさを表すグラフ。
【図7】本発明の第4の実施例の光導波路の構成を示す
ための(a)上面図および(b)A−A’断面の構成を
説明する説明図、(c)B−B’断面の構成を説明する
説明図。
ための(a)上面図および(b)A−A’断面の構成を
説明する説明図、(c)B−B’断面の構成を説明する
説明図。
【図8】本発明の第4の実施例の光導波路の作製方法を
説明する(a)説明図、(b)C−C’断面図、(c)
C−C’断面図。
説明する(a)説明図、(b)C−C’断面図、(c)
C−C’断面図。
【図9】本発明の第4の実施例の光導波路の作製方法を
説明する(a)説明図、(b)D−D’断面図。
説明する(a)説明図、(b)D−D’断面図。
【図10】本発明の第4の実施例の光導波路の作製方法
を説明する(a)説明図、(b)L−L’断面図。
を説明する(a)説明図、(b)L−L’断面図。
【図11】本発明の第5の実施例の光導波路の作製方法
を説明する(a)説明図、(b)E−E’断面図。
を説明する(a)説明図、(b)E−E’断面図。
【図12】本発明の第5の実施例の光導波路の作製方法
を説明する(a)説明図、(b)F−F’断面図。
を説明する(a)説明図、(b)F−F’断面図。
【図13】本発明の第5の実施例の光導波路の作製方法
を説明する(a)説明図、(b)G−G’断面図。
を説明する(a)説明図、(b)G−G’断面図。
【図14】本発明の第6の実施例の光導波路の作製方法
を説明する(a)説明図、(b)I−I’断面図、
(c)説明図、(d)H−H’断面図。
を説明する(a)説明図、(b)I−I’断面図、
(c)説明図、(d)H−H’断面図。
【図15】本発明の第7の実施例のコンフォーカルフォ
ーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡の構成を示すブロック
図。
ーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡の構成を示すブロック
図。
【図16】本発明の第7の実施例のコンフォーカルフォ
ーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡の導波路228の出射
口207bにおける導波光パターンを示す説明図。
ーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡の導波路228の出射
口207bにおける導波光パターンを示す説明図。
【図17】本発明の第8の実施例の光ヘッドのトラッキ
ングエラー検出装置の構成を示すための(a)ブロック
図、(b)導波路の断面図、(c)光ディスクの上面
図。
ングエラー検出装置の構成を示すための(a)ブロック
図、(b)導波路の断面図、(c)光ディスクの上面
図。
1、101、111…ニオブ酸リチウム基板、1a、3
a、3b、3c、3d、4、13a、13b、13c、
13d、23a、23b、23c、23d、24、10
5a、105b、105c、105d、107、107
a、107b、107c、107d、114、121…
領域、2、112…コア部、12…Ti膜、71…分岐
部、102、115…コア部、103a、103b、1
13a、113b、117…分岐コア部、15、413
a、413b…MgO膜、201…レーザ光源、205
…被検物体、207…コア部、207a…入射口、20
7b…出射口、208…光検出器、228…導波路、3
08…光ディスク、311、312…光電検出器、31
3…差動アンプ。
a、3b、3c、3d、4、13a、13b、13c、
13d、23a、23b、23c、23d、24、10
5a、105b、105c、105d、107、107
a、107b、107c、107d、114、121…
領域、2、112…コア部、12…Ti膜、71…分岐
部、102、115…コア部、103a、103b、1
13a、113b、117…分岐コア部、15、413
a、413b…MgO膜、201…レーザ光源、205
…被検物体、207…コア部、207a…入射口、20
7b…出射口、208…光検出器、228…導波路、3
08…光ディスク、311、312…光電検出器、31
3…差動アンプ。
Claims (15)
- 【請求項1】基板と、前記基板の一部に少なくとも1つ
の元素を含む第1の拡散物質を拡散することにより設け
られた第1の領域と、前記基板の一部に前記元素と異な
る少なくとも1つの元素を含む第2の拡散物質を拡散す
ることにより設けられた第2の領域とを有し、 前記第2の領域は、少なくとも一部が前記第1の領域の
一部に重なり合うように配置され、 第1の領域のうち前記第2の領域と重なり合わない領域
は、前記第1の領域と第2の領域とが重なり合った領域
の屈折率、および、前記基板の屈折率いずれよりも高い
屈折率を有し、 前記第1の領域のうち前記第2の領域と重なり合わない
領域が、光を伝搬させるコア部であり、前記第1の領域
と第2の領域とが重なり合った領域、および、前記基板
のうち第1、第2の拡散物質が拡散されていない領域
が、クラッド部であることを特徴とする光導波路。 - 【請求項2】請求項1において、前記第1の領域および
第2の領域は、 前記コア部の幅、および、前記コア部およびクラッド部
の屈折率によって定められる規格化周波数Vが、 V<Vi<V’ 但し、Vi:i次モードのカットオフ時の規格化周波
数、 i:予め定めた特定の自然数、 V’:前記第2の領域を備えず、前記第1の領域のみを
備えた基板において、前記第1の領域がコア部、前記基
板のうち第1の拡散物質の拡散されていない領域がクラ
ッド部である導波路の規格化周波数 の関係を満たすように配置されていることを特徴とする
光導波路。 - 【請求項3】請求項2において、前記第1の領域のうち
第2の領域と重なり合わない領域から構成されるコア部
は、前記基板表面に平行な方向の最大モード数として、
前記基板表面に垂直な方向の最大モード数と等しいかそ
れより小さいモード数を有することを特徴とする光導波
路。 - 【請求項4】請求項3において、前記コア部は、前記基
板表面に平行な方向についてシングルモードであり、前
記基板表面に垂直な方向についてダブルモードであるこ
とを特徴とする光導波路。 - 【請求項5】請求項3において、前記コア部は、前記基
板表面に平行な方向および垂直な方向それぞれについて
ダブルモードであることを特徴とする光導波路。 - 【請求項6】請求項1において、前記第2の領域は、前
記光の伝搬方向に沿って、前記第1の領域の両脇に設け
られていることを特徴とする光導波路。 - 【請求項7】請求項4において、前記基板には、前記コ
ア部を伝搬した光を前記基板表面に垂直な方向に2つに
分岐してそれぞれ導くための分岐導波路がさらに設けら
れていることを特徴とする光導波路。 - 【請求項8】請求項7において、前記分岐導波路は、前
記コア部に接続された2本の分岐用コア部を有し、 前記2本の分岐用コア部は、それぞれ、前記基板の一部
に少なくとも1つの元素を含む第3の拡散物質を拡散す
ることにより設けられ、前記2本の分岐用コア部の一方
は、他方より前記基板の表面から深い位置に設けられて
いることを特徴とする光導波路。 - 【請求項9】請求項8において、前記基板の表面から深
い位置に設けられている分岐用コア部と、前記基板表面
との間の領域には、少なくとも2種類の元素が拡散して
いることを特徴とする光導波路。 - 【請求項10】請求項1において、前記第1の拡散物質
に含まれる少なくとも1つの元素および前記第2の拡散
物質に含まれる少なくとも1つの元素は、いずれも金属
元素であることを特徴とする光導波路。 - 【請求項11】請求項10において、前記基板は、ニオ
ブ酸リチウムの結晶であり、前記第1の拡散物質は、少
なくともTiを含み、前記第2の拡散物質は、少なくと
もMgを含むことを特徴とする光導波路。 - 【請求項12】請求項9において、前記基板は、ニオブ
酸リチウムの結晶であり、前記第3の物質は、少なくと
もTiを含み、前記基板の表面から深い位置に設けられ
ている分岐用コア部と前記基板表面との間の領域には、
少なくともTiおよびMgが拡散していることを特徴と
する光導波路。 - 【請求項13】試料を搭載する試料台と、前記試料に光
ビームを照射する光源と、前記光ビームを前記被検物体
に対して相対的に走査させるための走査手段と、前記試
料によって反射した反射光を伝搬する導波路と、前記導
波路を伝搬した光を検出する検出手段とを有するコンフ
ォーカルレーザ走査顕微鏡において、 前記導波路は、基板と、前記基板の一部に少なくとも1
つの元素を含む第1の拡散物質を拡散することにより設
けられた第1の領域と、前記基板の一部に前記元素と異
なる少なくとも1つの元素を含む第2の拡散物質を拡散
することにより設けられた第2の領域とを有し、 前記第2の領域は、少なくとも一部が前記第1の領域の
一部に重なり合うように配置され、 第1の領域のうち前記第2の領域と重なり合わない領域
は、前記第1の領域と第2の領域とが重なり合った領域
の屈折率、および、前記基板の屈折率いずれよりも高い
屈折率を有し、 前記第1の領域のうち前記第2の領域と重なり合わない
領域が、光を伝搬させるコア部であり、前記第1の領域
と第2の領域とが重なり合った領域、および、前記基板
のうち第1、第2の拡散物質が拡散されていない領域
が、クラッド部であることを特徴とするコンフォーカル
レーザ走査顕微鏡。 - 【請求項14】請求項13において、前記コア部は、前
記基板表面に平行な方向および前記基板表面に垂直な方
向について、ダブルモード導波路であり、 前記コア部は、前記反射光の電界の強度分布に応じて、
前記基板表面に平行な方向および前記基板表面に垂直な
方向に、それぞれ、0次モードおよび1次モード、また
は、0次モードのみのいずれかを励振して前記反射光を
伝搬し、 前記検出手段は、前記基板表面に平行な方向および前記
基板表面に垂直な方向について励振されているモード
が、前記モードのいずれであるかを検出することを特徴
とするコンフォーカルレーザ走査顕微鏡。 - 【請求項15】ニオブ酸リチウムの結晶から構成される
基板上の少なくとも一部にTi膜を形成した後、加熱す
ることにより、前記基板中にTiの拡散した第1の領域
を形成し、 つぎに、前記基板上の一部にMgO膜を形成した後、M
gの拡散した領域が前記第1の領域の一部に重なり合う
まで、加熱してMgを拡散させることを特徴とする光導
波路の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5021486A JPH06235833A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 光導波路 |
US08/192,695 US5432881A (en) | 1993-02-09 | 1994-02-07 | Optical waveguide with overlapping diffusion regions containing different diffusion materials |
EP94300945A EP0611145A1 (en) | 1993-02-09 | 1994-02-09 | Optical waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5021486A JPH06235833A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 光導波路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06235833A true JPH06235833A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=12056310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5021486A Withdrawn JPH06235833A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 光導波路 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5432881A (ja) |
EP (1) | EP0611145A1 (ja) |
JP (1) | JPH06235833A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6148132A (en) * | 1997-08-18 | 2000-11-14 | Nec Corporation | Semiconductor optical amplifier |
US6205163B1 (en) | 1997-08-18 | 2001-03-20 | Nec Corporation | Single-transverse-mode 1×N multi-mode interferometer type semiconductor laser device |
US6445722B2 (en) | 1997-08-18 | 2002-09-03 | Nec Corporation | Single-transverse-mode laser diode with multi-mode waveguide region and manufacturing method of the same |
US6661960B2 (en) | 1997-08-18 | 2003-12-09 | Nec Corporation | Semiconductor waveguide photodetector |
JP2013152272A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 高次モード平面光波回路 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2719387B1 (fr) * | 1994-04-28 | 1996-05-24 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de contrôle de la position et/ou de la focalisation d'un faisceau lumineux focalisé. |
US5617500A (en) * | 1994-05-20 | 1997-04-01 | Nikon Corporation | System for detecting an optical information and scanning microscope system |
JP3863277B2 (ja) * | 1998-02-17 | 2006-12-27 | 日本碍子株式会社 | 強誘電体結晶基板の加工方法 |
FR2818390B1 (fr) * | 2000-12-15 | 2003-11-07 | Ion Beam Services | Guide d'onde comportant un canal sur un substrat optique |
US7546016B2 (en) * | 2001-06-28 | 2009-06-09 | E-Beam & Light, Inc. | Optical elements formed by inducing changes in the index of refraction by utilizing electron beam radiation |
WO2006025064A2 (en) * | 2004-09-02 | 2006-03-09 | Ramot At Tel-Aviv University Ltd. | Embedded channels, embedded waveguides and methods of manufacturing and using the same |
JP4665162B2 (ja) * | 2005-03-04 | 2011-04-06 | 住友大阪セメント株式会社 | 光学素子及びその製造方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2152464B1 (ja) * | 1971-09-16 | 1974-05-31 | Thomson Csf | |
JPH0697286B2 (ja) * | 1985-07-23 | 1994-11-30 | 日本電気株式会社 | 光回路およびその製造方法 |
US4783136A (en) * | 1986-04-16 | 1988-11-08 | Gte Laboratories Incorporated | Optical waveguides and methods for making same |
US4775208A (en) * | 1986-06-06 | 1988-10-04 | Polaroid Corporation | Planar waveguide mode converter device |
JPS6396604A (ja) * | 1986-10-13 | 1988-04-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光導波路形成法 |
JPH03225301A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-04 | Nec Corp | 光分岐回路 |
JPH03278009A (ja) * | 1990-03-28 | 1991-12-09 | Nikon Corp | 光導波路デバイス及びそれを利用した微小変位検出装置 |
DE4011860A1 (de) * | 1990-04-09 | 1991-10-10 | Siemens Ag | Halbleiterelement mit einer silizium-schicht |
JPH0473605A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-09 | Nec Corp | 光導波路 |
JP3063138B2 (ja) * | 1990-10-18 | 2000-07-12 | 株式会社ニコン | 導波路型波長測定装置 |
JP2934715B2 (ja) * | 1990-12-03 | 1999-08-16 | 株式会社ニコン | 光導波路デバイス及びそれを用いたコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡 |
JP3018538B2 (ja) * | 1991-03-27 | 2000-03-13 | 株式会社ニコン | 光導波路デバイス及びそれを用いたコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡及び情報検出方法 |
JPH04209339A (ja) * | 1990-12-03 | 1992-07-30 | Nikon Corp | 光ピックアップ装置 |
JPH04252444A (ja) * | 1991-01-29 | 1992-09-08 | Nikon Corp | 光ピックアップ装置 |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP5021486A patent/JPH06235833A/ja not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-02-07 US US08/192,695 patent/US5432881A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-02-09 EP EP94300945A patent/EP0611145A1/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6148132A (en) * | 1997-08-18 | 2000-11-14 | Nec Corporation | Semiconductor optical amplifier |
US6205163B1 (en) | 1997-08-18 | 2001-03-20 | Nec Corporation | Single-transverse-mode 1×N multi-mode interferometer type semiconductor laser device |
US6445722B2 (en) | 1997-08-18 | 2002-09-03 | Nec Corporation | Single-transverse-mode laser diode with multi-mode waveguide region and manufacturing method of the same |
US6661960B2 (en) | 1997-08-18 | 2003-12-09 | Nec Corporation | Semiconductor waveguide photodetector |
US7262435B2 (en) | 1997-08-18 | 2007-08-28 | Nec Corporation | Single-transverse-mode laser diode with multi-mode waveguide region and manufacturing method of the same |
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