JPH06308343A - 光導波路およびその製造方法 - Google Patents
光導波路およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH06308343A JPH06308343A JP12037493A JP12037493A JPH06308343A JP H06308343 A JPH06308343 A JP H06308343A JP 12037493 A JP12037493 A JP 12037493A JP 12037493 A JP12037493 A JP 12037493A JP H06308343 A JPH06308343 A JP H06308343A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- optical waveguide
- refractive index
- layer
- buffer layer
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価で結晶性が優れた光導波路を得る。
【構成】 基板と光導波層とが同一構成元素からな
り、この基板と光導波層との間に、基板および光導波層
と同一の元素で、かつ、光導波層よりも屈折率が低いバ
ッファ層を形成する光導波路およびその製造方法 【効果】 基板に起因する結晶性の低下がなく、結晶
性に優れた光導波層を有する光導波路が得られる。
り、この基板と光導波層との間に、基板および光導波層
と同一の元素で、かつ、光導波層よりも屈折率が低いバ
ッファ層を形成する光導波路およびその製造方法 【効果】 基板に起因する結晶性の低下がなく、結晶
性に優れた光導波層を有する光導波路が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光情報記録な
どの分野で用いられる光導波路およびその製造方法に関
するものである。
どの分野で用いられる光導波路およびその製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気光学材料を用いた光変調器や光スイ
ッチなどの光制御素子として使用される光導波路は、周
囲を低屈折率の媒質で取り囲まれた領域の中を、光がそ
の境界面で全反射を繰り返しながら伝播する光伝送路で
ある。このような構造を実現するためには、導波路材に
応じて種々の形成方法が用いられている。例えば、Ｌｉ
ＮｂＯ3導波路の場合には、ＬｉＮｂＯ3基板表面にＴｉ
を拡散させ、その部分の屈折率を高めることで導波路を
形成する方法が一般的に採られている。具体的には、Ｌ
ｉＮｂＯ3基板表面に７００Å程度のＴｉを蒸着し、合
成雰囲気あるいは酸素雰囲気中で基板を１０２０〜１０
５０℃に加熱してＴｉの熱拡散を行なって作製する方法
である。 この方法によれば、基板を１０００℃以上に
加熱するため、ＬｉＮｂＯ3基板よりＬｉ、Ｏが蒸発
し、また、Ｔｉを導波層に注入するため、導波層の結晶
品質が低下し、光の伝播性質、電気光学定数の低下やＤ
Ｃドリフトの問題が生じる。
ッチなどの光制御素子として使用される光導波路は、周
囲を低屈折率の媒質で取り囲まれた領域の中を、光がそ
の境界面で全反射を繰り返しながら伝播する光伝送路で
ある。このような構造を実現するためには、導波路材に
応じて種々の形成方法が用いられている。例えば、Ｌｉ
ＮｂＯ3導波路の場合には、ＬｉＮｂＯ3基板表面にＴｉ
を拡散させ、その部分の屈折率を高めることで導波路を
形成する方法が一般的に採られている。具体的には、Ｌ
ｉＮｂＯ3基板表面に７００Å程度のＴｉを蒸着し、合
成雰囲気あるいは酸素雰囲気中で基板を１０２０〜１０
５０℃に加熱してＴｉの熱拡散を行なって作製する方法
である。 この方法によれば、基板を１０００℃以上に
加熱するため、ＬｉＮｂＯ3基板よりＬｉ、Ｏが蒸発
し、また、Ｔｉを導波層に注入するため、導波層の結晶
品質が低下し、光の伝播性質、電気光学定数の低下やＤ
Ｃドリフトの問題が生じる。
【０００３】そこで、Ｔｉ拡散法とは別に、図３に示す
ように、低屈折率の基板１上にＬｉＮｂＯ3のエピタキ
シャル膜２を形成し、これを導波層とする試みもなされ
ている。そして、基板材には、ＬｉＮｂＯ3よりも屈折
率が低く、格子定数や熱膨張係数の近いＬｉＴａＯ3が
最も有望であるとされている。この作製法は、例えば、
応用物理学会学術講演会予稿集１９９２年秋１７−ｐ−
ｚｖ−２に見られるように、２元イオンビームスパッタ
リング法で作製することができる。これを図１に基づい
て説明すると、２元イオンビームスパッタリング装置
は、イオン源３が２台と、Ｌｉ、Ｎｂ、Ｏよりなる２つ
のターゲットＬｉ3ＮｂＯ4４とＮｂ2Ｏ5５とで構成され
ている。そして、イオン源３、３から１０００ｋＶのＡ
ｒイオンビームを発生させ、それぞれイオンビーム電流
ＩＡ（ｍＡ）とＩＢ（ｍＡ）で、Ｌｉ3ＮｂＯ4ターゲッ
ト４とＮｂ2Ｏ5ターゲット５に照射する。このとき、Ｌ
ｉ3ＮｂＯ4ターゲット４とＮｂ2Ｏ5ターゲット５で発生
したＬｉ、Ｎｂ、Ｏで構成されるスパッタ粒子が基板温
度５００℃以上に加熱されたＬｉＴａＯ3単結晶基板７
上に付着し、エピタキシャル成長する。この方法によ
り、ＬｉＮｂＯ3エピタキシャル膜２が屈折率の低いＬ
ｉＴａＯ3基板１上に形成され、光導波路を得ることが
できる。
ように、低屈折率の基板１上にＬｉＮｂＯ3のエピタキ
シャル膜２を形成し、これを導波層とする試みもなされ
ている。そして、基板材には、ＬｉＮｂＯ3よりも屈折
率が低く、格子定数や熱膨張係数の近いＬｉＴａＯ3が
最も有望であるとされている。この作製法は、例えば、
応用物理学会学術講演会予稿集１９９２年秋１７−ｐ−
ｚｖ−２に見られるように、２元イオンビームスパッタ
リング法で作製することができる。これを図１に基づい
て説明すると、２元イオンビームスパッタリング装置
は、イオン源３が２台と、Ｌｉ、Ｎｂ、Ｏよりなる２つ
のターゲットＬｉ3ＮｂＯ4４とＮｂ2Ｏ5５とで構成され
ている。そして、イオン源３、３から１０００ｋＶのＡ
ｒイオンビームを発生させ、それぞれイオンビーム電流
ＩＡ（ｍＡ）とＩＢ（ｍＡ）で、Ｌｉ3ＮｂＯ4ターゲッ
ト４とＮｂ2Ｏ5ターゲット５に照射する。このとき、Ｌ
ｉ3ＮｂＯ4ターゲット４とＮｂ2Ｏ5ターゲット５で発生
したＬｉ、Ｎｂ、Ｏで構成されるスパッタ粒子が基板温
度５００℃以上に加熱されたＬｉＴａＯ3単結晶基板７
上に付着し、エピタキシャル成長する。この方法によ
り、ＬｉＮｂＯ3エピタキシャル膜２が屈折率の低いＬ
ｉＴａＯ3基板１上に形成され、光導波路を得ることが
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬｉＴ
ａＯ3基板上にＬｉＮｂＯ3エピタキシャル膜を形成する
上記方法により得られた光導波路には、次のような問題
点がある。その１つは、ＬｉＴａＯ3とＬｉＮｂＯ3とは
比較的格子定数や熱膨張係数が近いものの、別材料であ
るために、エピタキシャル成長したＬｉＮｂＯ3の格子
に歪みが生じることである。これは、エピタキシャル成
長が、基板の格子の方位関係や格子間距離に支配されて
膜材料が成長する方法であり、基板と膜材料の格子定数
が異なると、膜材料が基板の影響を受けて本来の格子定
数と異なって成長してしまうためである。
ａＯ3基板上にＬｉＮｂＯ3エピタキシャル膜を形成する
上記方法により得られた光導波路には、次のような問題
点がある。その１つは、ＬｉＴａＯ3とＬｉＮｂＯ3とは
比較的格子定数や熱膨張係数が近いものの、別材料であ
るために、エピタキシャル成長したＬｉＮｂＯ3の格子
に歪みが生じることである。これは、エピタキシャル成
長が、基板の格子の方位関係や格子間距離に支配されて
膜材料が成長する方法であり、基板と膜材料の格子定数
が異なると、膜材料が基板の影響を受けて本来の格子定
数と異なって成長してしまうためである。
【０００５】また、エピタキシャル成長は、基板温度を
上げて行なうため、基板と膜材料の熱膨張係数が異なっ
ていると、成長温度で結晶化した材料を低温にまで冷却
する際に膜材料に応力が生じ、膜材料にひずみが発生
し、さらには基板から剥離することもある。さらに、Ｌ
ｉＴａＯ3基板とＬｉＮｂＯ3膜の組み合わせのように、
基板材が膜材に比べ高価で、しかも良質の結晶を得にく
い場合がある。この理由は、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3
ともに、融液に種結晶をつけて引き上げながら結晶成長
を行なう方法により製造されるが、ＬｉＴａＯ3は、Ｌ
ｉＮｂＯ3に比べ融点が高いためと考えられている。
上げて行なうため、基板と膜材料の熱膨張係数が異なっ
ていると、成長温度で結晶化した材料を低温にまで冷却
する際に膜材料に応力が生じ、膜材料にひずみが発生
し、さらには基板から剥離することもある。さらに、Ｌ
ｉＴａＯ3基板とＬｉＮｂＯ3膜の組み合わせのように、
基板材が膜材に比べ高価で、しかも良質の結晶を得にく
い場合がある。この理由は、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3
ともに、融液に種結晶をつけて引き上げながら結晶成長
を行なう方法により製造されるが、ＬｉＴａＯ3は、Ｌ
ｉＮｂＯ3に比べ融点が高いためと考えられている。
【０００６】上記のように結晶性の悪い基板上に形成さ
れた膜は、基板の影響を受けて結晶性が悪くなりやす
く、また、製造コストが嵩む基板を使用することによ
り、素子全体のコストも上昇してしまう。この発明は上
記課題を解決することを基本的な目的とし、基板材料に
起因する膜の結晶性の劣化を防止し、さらに安価に提供
することができる光導波路およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
れた膜は、基板の影響を受けて結晶性が悪くなりやす
く、また、製造コストが嵩む基板を使用することによ
り、素子全体のコストも上昇してしまう。この発明は上
記課題を解決することを基本的な目的とし、基板材料に
起因する膜の結晶性の劣化を防止し、さらに安価に提供
することができる光導波路およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明は、電気光学材料または誘電体からなる結
晶基板に、エピタキシャル成長によって光導波層が形成
された光導波路において、基板と光導波層とが同一構成
元素からなり、この基板と光導波層との間に、基板およ
び光導波層と同一の元素で構成され、かつ、光導波層よ
りも屈折率が低いバッファ層が形成されていることを特
徴とする。第２の発明は、電気光学材料または誘電体か
らなる結晶基板に、エピタキシャル成長によって光導波
層を形成する光導波路の製造方法において、前記結晶基
板上に、この結晶基板と同一の構成元素からなる材料で
あって、構成元素を変えることなく屈折率を低めたバッ
ファ層をエピタキシャル成長により形成し、このバッフ
ァ層上に結晶基板と同一の構成元素からなり、バッファ
層よりも屈折率の高い材料をエピタキシャル成長させて
光導波層を形成することを特徴とする。
め、本願発明は、電気光学材料または誘電体からなる結
晶基板に、エピタキシャル成長によって光導波層が形成
された光導波路において、基板と光導波層とが同一構成
元素からなり、この基板と光導波層との間に、基板およ
び光導波層と同一の元素で構成され、かつ、光導波層よ
りも屈折率が低いバッファ層が形成されていることを特
徴とする。第２の発明は、電気光学材料または誘電体か
らなる結晶基板に、エピタキシャル成長によって光導波
層を形成する光導波路の製造方法において、前記結晶基
板上に、この結晶基板と同一の構成元素からなる材料で
あって、構成元素を変えることなく屈折率を低めたバッ
ファ層をエピタキシャル成長により形成し、このバッフ
ァ層上に結晶基板と同一の構成元素からなり、バッファ
層よりも屈折率の高い材料をエピタキシャル成長させて
光導波層を形成することを特徴とする。
【０００８】第３の発明は、バッファ層の組成比を基板
と変えることによりバッファ層の屈折率を低くするもの
であり、第４の発明は、バッファ層結晶中の空孔数を調
整することによりバッファ層の屈折率を低くするもので
ある。上記電気光学材料または誘電体としては、安価で
結晶性の優れたＬｉＮｂＯ3を例示することができ、バ
ッファ層のＬｉ／Ｎｂ比を、基板および光導波層と変え
ることによって屈折率を低くすることができる。
と変えることによりバッファ層の屈折率を低くするもの
であり、第４の発明は、バッファ層結晶中の空孔数を調
整することによりバッファ層の屈折率を低くするもので
ある。上記電気光学材料または誘電体としては、安価で
結晶性の優れたＬｉＮｂＯ3を例示することができ、バ
ッファ層のＬｉ／Ｎｂ比を、基板および光導波層と変え
ることによって屈折率を低くすることができる。
【０００９】
【作用】図２は、Ｌｉ／Ｎｂ比とＬｉＮｂＯ3の常光屈
折率と異常光屈折率の関係を示したグラフである。この
ようにＬｉを多めにしたＬｉＮｂＯ3エピタキシャル膜
をＬｉＮｂＯ3基板上に作製すれば、基板よりも屈折率
の低いバッファ層が得られる。このバッファ層は、基板
と同じ元素で構成されていることと、エピタキシャル成
長が基板の格子の方位関係および格子間距離に支配され
て成長するという方法であるため、格子定数が基板と変
らない膜を得ることができる。この膜上に、Ｌｉ／Ｎｂ
＝１のＬｉＮｂＯ3エピタキシャル膜を同様の方法で作
製すれば、基板と格子定数の一致したＬｉＮｂＯ3が得
られ、歪みがなく結晶性のよいＬｉＮｂＯ3の光導波層
を得ることができる。また、薄膜の作製法を結晶化温度
よりも低い温度で元素を堆積し、後熱処理によって結晶
化する、いわゆる固相エピタキシャル成長法によっても
屈折率の低いＬｉＮｂＯ3バッファ層を得ることができ
る。これは、ＬｉＮｂＯ3結晶構造中のＮｂサイトにＮ
ｂの空孔が生じたためと考えられている。
折率と異常光屈折率の関係を示したグラフである。この
ようにＬｉを多めにしたＬｉＮｂＯ3エピタキシャル膜
をＬｉＮｂＯ3基板上に作製すれば、基板よりも屈折率
の低いバッファ層が得られる。このバッファ層は、基板
と同じ元素で構成されていることと、エピタキシャル成
長が基板の格子の方位関係および格子間距離に支配され
て成長するという方法であるため、格子定数が基板と変
らない膜を得ることができる。この膜上に、Ｌｉ／Ｎｂ
＝１のＬｉＮｂＯ3エピタキシャル膜を同様の方法で作
製すれば、基板と格子定数の一致したＬｉＮｂＯ3が得
られ、歪みがなく結晶性のよいＬｉＮｂＯ3の光導波層
を得ることができる。また、薄膜の作製法を結晶化温度
よりも低い温度で元素を堆積し、後熱処理によって結晶
化する、いわゆる固相エピタキシャル成長法によっても
屈折率の低いＬｉＮｂＯ3バッファ層を得ることができ
る。これは、ＬｉＮｂＯ3結晶構造中のＮｂサイトにＮ
ｂの空孔が生じたためと考えられている。
【００１０】上記のように本願発明では、基板材料を用
いて、屈折率の低いバッファ層を形成し、さらに、基板
と同一の材料を用いて光導波層を形成できる。エピタキ
シャル成長は基板の結晶性を受け継いで成長する方法で
あるため、例えば、一般的にＬｉＴａＯ3より結晶性の
よいとされているＬｉＮｂＯ3基板を使用すれば、より
結晶性の良いＬｉＮｂＯ3エピタキシャル膜が得られる
ことは明らかである。エピタキシャル成長法で作成した
バッファ層の膜の上に、この膜よりも屈折率の高いＬｉ
ＮｂＯ3エピタキシャル膜を基板温度を上げて粒子が堆
積するのと同時に結晶化する、いわゆる気相エピタキシ
ャル成長法で作成すれば、歪みのない結晶性の良好なＬ
ｉＮｂＯ3光導波層を得ることができる。
いて、屈折率の低いバッファ層を形成し、さらに、基板
と同一の材料を用いて光導波層を形成できる。エピタキ
シャル成長は基板の結晶性を受け継いで成長する方法で
あるため、例えば、一般的にＬｉＴａＯ3より結晶性の
よいとされているＬｉＮｂＯ3基板を使用すれば、より
結晶性の良いＬｉＮｂＯ3エピタキシャル膜が得られる
ことは明らかである。エピタキシャル成長法で作成した
バッファ層の膜の上に、この膜よりも屈折率の高いＬｉ
ＮｂＯ3エピタキシャル膜を基板温度を上げて粒子が堆
積するのと同時に結晶化する、いわゆる気相エピタキシ
ャル成長法で作成すれば、歪みのない結晶性の良好なＬ
ｉＮｂＯ3光導波層を得ることができる。
【００１１】すなわち、この発明によれば、基板と導波
層およびその間にあるバッファ層が同一元素からなる光
導波路を作製することにより、基板材料に起因する膜の
結晶性の劣化を改善することができる。そして、結晶基
板に結晶性が良い材料を用いれば、光導波層である膜の
格子も歪みがなく、完全性の高い結晶となり、光学特性
の優れた光導波路となる。そして、基板に安価な材料を
用いれば、導波路全体のコストも低減することができ
る。
層およびその間にあるバッファ層が同一元素からなる光
導波路を作製することにより、基板材料に起因する膜の
結晶性の劣化を改善することができる。そして、結晶基
板に結晶性が良い材料を用いれば、光導波層である膜の
格子も歪みがなく、完全性の高い結晶となり、光学特性
の優れた光導波路となる。そして、基板に安価な材料を
用いれば、導波路全体のコストも低減することができ
る。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の実施例について図１を用いて
説明する。以下の実施例では、バッファ層を固相エピタ
キシャル成長法で形成した場合と、Ｌｉ量を多くしてバ
ッファ層を形成した場合とについて説明する。先ず、バ
ッファ層を固相エピタキシャル成長法で形成する場合に
ついて説明すると、表面を光学研磨したＺカットＬｉＮ
ｂＯ3単結晶を基板７としてスパッタリング装置８内に
設置する。この状態では、基板７の温度は常温に保たれ
ている。なお、基板７の常光屈折率は、スパッタリング
装置８内への設置前に、プリズムカプラー法により測定
したところ、２．２８であった。
説明する。以下の実施例では、バッファ層を固相エピタ
キシャル成長法で形成した場合と、Ｌｉ量を多くしてバ
ッファ層を形成した場合とについて説明する。先ず、バ
ッファ層を固相エピタキシャル成長法で形成する場合に
ついて説明すると、表面を光学研磨したＺカットＬｉＮ
ｂＯ3単結晶を基板７としてスパッタリング装置８内に
設置する。この状態では、基板７の温度は常温に保たれ
ている。なお、基板７の常光屈折率は、スパッタリング
装置８内への設置前に、プリズムカプラー法により測定
したところ、２．２８であった。
【００１３】次いで、カウフマンイオン源３、３から加
速電圧１０００ＶのＡｒイオンビーム６を発生させて、
Ｌｉ3ＮｂＯ4ターゲット４と、Ｎｂ2Ｏ5ターゲット５に
それぞれイオンビーム電流２４ｍＡと３８ｍＡで照射し
た。このとき、２つのターゲットからＬｉ、Ｎｂ、Ｏの
スパッタ粒子が発生し、ＬｉＮｂＯ3単結晶基板８上に
付着した。次に、この試料をスッパタリング装置８から
取り出し、酸素中にて６００℃、３ｈｒの熱処理を行な
って固相エピタキシャル成長させた。 この膜は、Ｎｂ
がプアーで空孔がより多く形成された状態にあり、常光
屈折率は、２．２４であった。
速電圧１０００ＶのＡｒイオンビーム６を発生させて、
Ｌｉ3ＮｂＯ4ターゲット４と、Ｎｂ2Ｏ5ターゲット５に
それぞれイオンビーム電流２４ｍＡと３８ｍＡで照射し
た。このとき、２つのターゲットからＬｉ、Ｎｂ、Ｏの
スパッタ粒子が発生し、ＬｉＮｂＯ3単結晶基板８上に
付着した。次に、この試料をスッパタリング装置８から
取り出し、酸素中にて６００℃、３ｈｒの熱処理を行な
って固相エピタキシャル成長させた。 この膜は、Ｎｂ
がプアーで空孔がより多く形成された状態にあり、常光
屈折率は、２．２４であった。
【００１４】このようにしてＬｉＮｂＯ3単結晶上にＬ
ｉＮｂＯ3膜を形成した試料を、スパッタリング装置８
内に再度設置して、基板温度を５００℃以上に上昇させ
た。次に、カウフマン型イオン源３、３から加速電圧１
０００ＶのＡｒイオンビーム６を発生させ、それぞれイ
オンビーム電流２４ｍＡ、３８ｍＡでＬｉ3ＮｂＯ4ター
ゲット４と、Ｎｂ2Ｏ5ターゲット５とにビームを照射し
て、試料上にＬｉＮｂＯ3膜を気相エピタキシャル成長
させた。得られた膜の常光屈折率は２．２８であった。
したがって、固相エピタキシャル成長させた前記膜がバ
ッファ層（常光屈折率２．２４）となり、気相エピタキ
シャル成長させた上記膜（常光屈折率２．２８）が光導
波層となる導波路が得られた。
ｉＮｂＯ3膜を形成した試料を、スパッタリング装置８
内に再度設置して、基板温度を５００℃以上に上昇させ
た。次に、カウフマン型イオン源３、３から加速電圧１
０００ＶのＡｒイオンビーム６を発生させ、それぞれイ
オンビーム電流２４ｍＡ、３８ｍＡでＬｉ3ＮｂＯ4ター
ゲット４と、Ｎｂ2Ｏ5ターゲット５とにビームを照射し
て、試料上にＬｉＮｂＯ3膜を気相エピタキシャル成長
させた。得られた膜の常光屈折率は２．２８であった。
したがって、固相エピタキシャル成長させた前記膜がバ
ッファ層（常光屈折率２．２４）となり、気相エピタキ
シャル成長させた上記膜（常光屈折率２．２８）が光導
波層となる導波路が得られた。
【００１５】次に、バッファ層のＬｉ量を多くした場合
について説明すると、上記実施例と同様にして、表面を
光学研磨した、常光屈折率２．２８のＺカットＬｉＮｂ
Ｏ3単結晶を基板７としてスパッタリング装置８内に設
置する。この状態で基板７の温度は５００℃以上に保っ
ておく。次いでカウフマンイオン源３、３から加速電圧
１０００ＶのＡｒイオンビーム６を発生させて、Ｌｉ3
ＮｂＯ4ターゲット４と、Ｎｂ2Ｏ5ターゲット５にイオ
ンビーム電流２２ｍＡ、３７ｍＡで照射した。このとき
２つのターゲットからＬｉ、Ｎｂ、Ｏのスパッタ粒子が
発生し、ＺカットＬｉＮｂＯ3単結晶基板上に付着し
て、Ｌｉ／Ｎｂ比が１．０以上のでＬｉリッチのＬｉＮ
ｂＯ3膜が気相エピタキシャル成長によって形成され
た。この膜の常光屈折率は２．２６であった。
について説明すると、上記実施例と同様にして、表面を
光学研磨した、常光屈折率２．２８のＺカットＬｉＮｂ
Ｏ3単結晶を基板７としてスパッタリング装置８内に設
置する。この状態で基板７の温度は５００℃以上に保っ
ておく。次いでカウフマンイオン源３、３から加速電圧
１０００ＶのＡｒイオンビーム６を発生させて、Ｌｉ3
ＮｂＯ4ターゲット４と、Ｎｂ2Ｏ5ターゲット５にイオ
ンビーム電流２２ｍＡ、３７ｍＡで照射した。このとき
２つのターゲットからＬｉ、Ｎｂ、Ｏのスパッタ粒子が
発生し、ＺカットＬｉＮｂＯ3単結晶基板上に付着し
て、Ｌｉ／Ｎｂ比が１．０以上のでＬｉリッチのＬｉＮ
ｂＯ3膜が気相エピタキシャル成長によって形成され
た。この膜の常光屈折率は２．２６であった。
【００１６】次に、各ターゲット４、５にそれぞれ照射
されるイオンビーム電流を２２ｍＡ、３７ｍＡから２１
ｍＡ、３８ｍＡに変更して、ＬｉリッチのＬｉＮｂＯ3
膜上にＬｉ、Ｎｂ、Ｏのスパッタ粒子を付着させて、Ｌ
ｉ／Ｎｂ比が１で、常光屈折率は２．２８のＬｉＮｂＯ
3膜を気相エピタキシャル成長させた。この試料では、
先に気相エピタキシャル成長させたＬｉリッチのＬｉＮ
ｂＯ3膜（常光屈折率２．２６）がバッファ層となり、
後で気相エピタキシャル成長させたＬｉＮｂＯ3膜（常
光屈折率２．２８）が光導波層となる導波路が得られ
た。上記のようにして得られた各導波層を反射高速電子
線回折により観察したところ、結晶性良好な単結晶薄膜
であることが確認された。これらの導波路にプリズム結
合によりＨｅ−Ｎｅレーザ光を導入して光伝播損失を測
定したところ、損失はいずれも０．１ｄＢ／ｃｍ以下
で、非常に高効率であった。
されるイオンビーム電流を２２ｍＡ、３７ｍＡから２１
ｍＡ、３８ｍＡに変更して、ＬｉリッチのＬｉＮｂＯ3
膜上にＬｉ、Ｎｂ、Ｏのスパッタ粒子を付着させて、Ｌ
ｉ／Ｎｂ比が１で、常光屈折率は２．２８のＬｉＮｂＯ
3膜を気相エピタキシャル成長させた。この試料では、
先に気相エピタキシャル成長させたＬｉリッチのＬｉＮ
ｂＯ3膜（常光屈折率２．２６）がバッファ層となり、
後で気相エピタキシャル成長させたＬｉＮｂＯ3膜（常
光屈折率２．２８）が光導波層となる導波路が得られ
た。上記のようにして得られた各導波層を反射高速電子
線回折により観察したところ、結晶性良好な単結晶薄膜
であることが確認された。これらの導波路にプリズム結
合によりＨｅ−Ｎｅレーザ光を導入して光伝播損失を測
定したところ、損失はいずれも０．１ｄＢ／ｃｍ以下
で、非常に高効率であった。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本願発明の光導波路
によれば、基板と光導波層とが同一構成元素からなり、
この基板と光導波層との間に、基板および光導波層を構
成する元素と同一の元素で構成され、かつ、光導波層よ
りも屈折率が低いバッファ層が形成されているので、光
導波層とバッファ層、基板との結晶の整合性に優れてお
り、結晶性の優れた光導波層が容易に得られる。この光
導波層は光伝播性能にも優れている。また、本願発明の
導波路の製造方法によれば、結晶基板と同一の構成元素
からなる材料であって、構成元素を変えることなく屈折
率を低くしたバッファ層をエピタキシャル成長により形
成し、その上に上記構成元素と同一の構成元素からな
り、バッファ層よりも屈折率の高い材料をエピタキシャ
ル成長させて光導波層を形成するので、基板に起因する
光導波層の結晶性の低下が防止され、屈折率の低いバッ
ファ層上に良質の光導波層が得られ、優れた光伝播性能
を有する導波路を製造することができる。
によれば、基板と光導波層とが同一構成元素からなり、
この基板と光導波層との間に、基板および光導波層を構
成する元素と同一の元素で構成され、かつ、光導波層よ
りも屈折率が低いバッファ層が形成されているので、光
導波層とバッファ層、基板との結晶の整合性に優れてお
り、結晶性の優れた光導波層が容易に得られる。この光
導波層は光伝播性能にも優れている。また、本願発明の
導波路の製造方法によれば、結晶基板と同一の構成元素
からなる材料であって、構成元素を変えることなく屈折
率を低くしたバッファ層をエピタキシャル成長により形
成し、その上に上記構成元素と同一の構成元素からな
り、バッファ層よりも屈折率の高い材料をエピタキシャ
ル成長させて光導波層を形成するので、基板に起因する
光導波層の結晶性の低下が防止され、屈折率の低いバッ
ファ層上に良質の光導波層が得られ、優れた光伝播性能
を有する導波路を製造することができる。
【図１】図１は、この発明の製造に用いられる装置の概
略図である。
略図である。
【図２】図２は、ＬｉＮｂＯ3結晶におけるＬｉ／Ｎｂ
比が屈折率に及ぼす影響を示すグラフである。
比が屈折率に及ぼす影響を示すグラフである。
【図３】図３は、従来の導波路の一例を示す拡大断面図
である。
である。
３ イオン源 ７ 基板 ８ イオンスパッタリング装置
フロントページの続き (72)発明者 佐野 一也 千葉県四街道市鷹の台１−３ 株式会社日 本製鋼所内 (72)発明者 山口 毅 千葉県四街道市鷹の台１−３ 株式会社日 本製鋼所内
Claims (4)
- 【請求項１】 電気光学材料または誘電体からなる結晶
基板に、エピタキシャル成長によって光導波層が形成さ
れた光導波路において、基板と光導波層とが同一構成元
素からなり、この基板と光導波層との間に、基板および
光導波層と同一の元素で構成され、かつ、光導波層より
も屈折率が低いバッファ層が形成されていることを特徴
とすると光導波路 - 【請求項２】 電気光学材料または誘電体からなる結晶
基板に、エピタキシャル成長によって光導波層を形成す
る光導波路の製造方法において、前記結晶基板上に、こ
の結晶基板と同一の構成元素からなる材料であって、構
成元素を変えることなく屈折率を低めたバッファ層をエ
ピタキシャル成長により形成し、このバッファ層上に結
晶基板と同一の構成元素からなり、バッファ層よりも屈
折率の高い材料をエピタキシャル成長させて光導波層を
形成することを特徴とする光導波路の製造方法 - 【請求項３】 バッファ層は、その組成比を基板と変え
ることにより屈折率を低めたことを特徴とする請求項１
記載の光導波路の製造方法 - 【請求項４】 バッファ層は、バッファ層結晶中の空孔
数を調整することにより屈折率を低めたことを特徴とす
る請求項２記載の光導波路の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12037493A JPH06308343A (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 光導波路およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12037493A JPH06308343A (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 光導波路およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06308343A true JPH06308343A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14784631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12037493A Pending JPH06308343A (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 光導波路およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06308343A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6950591B2 (en) * | 2002-05-16 | 2005-09-27 | Corning Incorporated | Laser-written cladding for waveguide formations in glass |
-
1993
- 1993-04-26 JP JP12037493A patent/JPH06308343A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6950591B2 (en) * | 2002-05-16 | 2005-09-27 | Corning Incorporated | Laser-written cladding for waveguide formations in glass |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0515682B1 (en) | Thin film of lithium niobate single crystal | |
| US4938836A (en) | Process for locally increasing the refractive indexes of an electrooptical material usable in guided optics and material obtained by this process | |
| US5209917A (en) | Lithium niobate single crystal thin film and production method thereof | |
| US4849080A (en) | Method of manufacturing an optical stripline waveguide for non-reciprocal optical components | |
| US5347608A (en) | Optical waveguide and optical waveguide device | |
| JPH06308343A (ja) | 光導波路およびその製造方法 | |
| NL9301058A (nl) | Optische enkelvoudige-mode golfgeleider. | |
| US5453325A (en) | Nonlinear optical waveguide multilayer structure | |
| JP4665162B2 (ja) | 光学素子及びその製造方法 | |
| US5363462A (en) | Multilayer waveguide using a nonlinear LiNb Ta1-x O3 optical film | |
| JPH06331843A (ja) | 光導波路およびその製造方法 | |
| US5650006A (en) | Process for producing a lithium niobate-lithium tantalate single crystal substrate | |
| JP4309571B2 (ja) | 光導波路素子 | |
| JPH05313033A (ja) | 光導波路、製造方法、および光素子 | |
| JP3203003B2 (ja) | 光波長変換素子 | |
| JP2945107B2 (ja) | 光波長変換素子及びその製造方法 | |
| KR100439960B1 (ko) | 열확산법을 이용한리드마그네슘니오베이트-리드티타네이트 광도파로 및 그의제조방법 | |
| JPH04191711A (ja) | 光導波路 | |
| JPH0566315A (ja) | ＬｉＮｂＯ３ 薄膜光導波路装置とその製法 | |
| JP2965644B2 (ja) | 波長変換光学素子の製造方法 | |
| JP3128332B2 (ja) | 表面形態の改善された拡散型光導波路の形成方法 | |
| JP2951583B2 (ja) | 光導波路部品、第二高調波発生デバイスおよび光導波路部品の製造方法 | |
| JPH05896A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜 | |
| JPH0723927B2 (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JPH0412094A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶薄膜 |