JPH06235833A

JPH06235833A - 光導波路

Info

Publication number: JPH06235833A
Application number: JP5021486A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Doi; 正明土肥
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1993-02-09
Publication date: 1994-08-23
Also published as: US5432881A; EP0611145A1

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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＜Ｖ_i＜Ｖ’ 但し、Ｖ_i：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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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））。

【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。

【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。

【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。

【００２４】発明者らが求めた上述の各パラメータを表
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
ｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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．ＯｏｋｉａｎｄＪ．Ｉｗａｓａｋｉ，Ｏｐｔ
ｉｃｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ８５（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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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Ｌ_C1、Ｅ₀₀−Ｅ₀₁モードの完全結合
長をＬ_C2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≒Ｌ_C1（２ｍ＋１）／２かつＬ≒Ｌ_C2（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≒ｍＬ_C1 かつＬ≒ｎＬ_C2 （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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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。

Claims

【特許請求の範囲】

【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＜Ｖ_i＜Ｖ’ 但し、Ｖ_i：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。