JPH09318980A - Optical waveguide element - Google Patents
Optical waveguide elementInfo
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- JPH09318980A JPH09318980A JP13016296A JP13016296A JPH09318980A JP H09318980 A JPH09318980 A JP H09318980A JP 13016296 A JP13016296 A JP 13016296A JP 13016296 A JP13016296 A JP 13016296A JP H09318980 A JPH09318980 A JP H09318980A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光導波路素子、特
に、光コンピュータの光スイッチや光変調器、光通信の
光スイッチや光分波器や光変調器、レーザビームプリン
タ・複写機・レーザディスプレイ・スキャナ等の光偏向
器や光変調器等に用いられる光導波路素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide device, in particular, an optical switch and an optical modulator of an optical computer, an optical switch and an optical demultiplexer and an optical modulator of optical communication, a laser beam printer, a copying machine and a laser display. The present invention relates to an optical waveguide device used for an optical deflector such as a scanner or an optical modulator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、圧電性薄膜を光導波路として
用い、この圧電性薄膜を進行する光ビームを圧電性薄膜
を伝搬する表面弾性波と音響光学相互作用（ブラッグ回
折）させることによって偏向や変調させる音響光導波路
素子が種々提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric thin film is used as an optical waveguide, and a light beam traveling through the piezoelectric thin film is deflected by acousto-optic interaction (Bragg diffraction) with a surface acoustic wave propagating in the piezoelectric thin film. Various acousto-optic waveguide elements for modulation have been proposed.
【０００３】ところで、表面弾性波フィルタにダイヤモ
ンド薄膜を利用し、インターデジタルトランスジューサ
の電極指の幅を大きくして加工を容易にしたものが提案
されている（例えば、特開平８−８６８６号公報参
照）。しかしながら、光導波路は有しておらず、光導波
路素子に適したものではなかった。By the way, there has been proposed a surface acoustic wave filter in which a diamond thin film is used to increase the width of the electrode fingers of an interdigital transducer to facilitate processing (see, for example, JP-A-8-8686). ). However, it did not have an optical waveguide and was not suitable for an optical waveguide element.
【０００４】一方、光導波路素子として、従来より、Ｔ
ｉを拡散して導波路としたＬｉＮｂＯ3基板が知られて
いる。On the other hand, as an optical waveguide device, a T
A LiNbO 3 substrate is known in which i is diffused and used as a waveguide.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光導波路素子にあっては、表面弾性波の伝搬速度が遅
く、極めて高速の走査を必要とするレーザディスプレイ
等には利用することができなかった。また、近年、複写
機等についても高速化が進み、特にデジタル複写機やカ
ラー複写機は高速走査が要求されており、従来の光導波
路素子ではこれらの要求に応じることが困難になってき
た。However, the conventional optical waveguide device cannot be used for a laser display or the like which requires a very high speed scanning because the propagation velocity of surface acoustic waves is slow. . Further, in recent years, the speed of copying machines and the like has increased, and particularly high speed scanning is required for digital copying machines and color copying machines, and it has become difficult for conventional optical waveguide devices to meet these requirements.
【０００６】そこで、本発明の目的は、表面弾性波の伝
搬速度が速く、高速走査や高速変調が可能な光導波路素
子を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide an optical waveguide device in which the propagation speed of surface acoustic waves is high and which enables high-speed scanning and high-speed modulation.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る光導波路素子は、（ａ）基板と、
（ｂ）前記基板上に積層された、ダイヤモンド薄膜から
なる光導波路並びに圧電性薄膜と、を備えたことを特徴
とする。ここに、圧電性薄膜として、例えばＺｎＯ薄膜
等が用いられ、基板としてガラス基板やＳｉ基板等が用
いられる。In order to achieve the above object, an optical waveguide device according to the present invention comprises (a) a substrate,
(B) An optical waveguide made of a diamond thin film and a piezoelectric thin film, which are laminated on the substrate. Here, for example, a ZnO thin film or the like is used as the piezoelectric thin film, and a glass substrate, a Si substrate, or the like is used as the substrate.
【０００８】[0008]
【作用】以上の構成により、ダイヤモンド薄膜は極めて
弾性率が高いため、ダイヤモンド薄膜を進行する表面弾
性波の伝搬速度は極めて速い。そして、ダイヤモンド薄
膜を進行する光が、この表面弾性波と音響光学相互作用
（ブラッグ回折）することによって高速の光偏向や光変
調が行なわれる。With the above structure, since the diamond thin film has an extremely high elastic modulus, the propagation velocity of the surface acoustic wave traveling through the diamond thin film is extremely high. Then, the light traveling through the diamond thin film undergoes acousto-optic interaction (Bragg diffraction) with this surface acoustic wave, whereby high-speed light deflection and light modulation are performed.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光導波路素子
の実施形態について添付図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an optical waveguide device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１０】［第１実施形態、図１及び図２］図１に示
すように、光偏向素子１は、Ｓｉ基板２と光学的バッフ
ァ層３とダイヤモンド薄膜４と圧電性薄膜６の積層体構
造を有している。[First Embodiment, FIGS. 1 and 2] As shown in FIG. 1, the optical deflecting element 1 has a laminated structure of a Si substrate 2, an optical buffer layer 3, a diamond thin film 4 and a piezoelectric thin film 6. have.
【００１１】Ｓｉ基板２の屈折率は約３．５であり、ダ
イヤモンド薄膜４の屈折率（約２．４）より高いので、
Ｓｉ基板２上に直接にダイヤモンド薄膜４を形成して
も、ダイヤモンド薄膜４は光導波路として利用すること
ができない。光がダイヤモンド薄膜４からＳｉ基板２側
に透過するからである。そのため、屈折率がダイヤモン
ド薄膜４より低い光学的バッファ層３を設けて導波光Ｌ
をダイヤモンド薄膜４内に閉じ込めている。光学的バッ
ファ層３は、第１実施形態の場合、屈折率が約１．５の
ＳｉＯ2薄膜からなり、Ｓｉ基板２上に熱酸化法等の方
法により形成される。ただし、光学的バッファ層３はス
パッタリング法、ＣＶＤ法等の方法により形成してもよ
い。Since the Si substrate 2 has a refractive index of about 3.5, which is higher than the refractive index of the diamond thin film 4 (about 2.4),
Even if the diamond thin film 4 is formed directly on the Si substrate 2, the diamond thin film 4 cannot be used as an optical waveguide. This is because light is transmitted from the diamond thin film 4 to the Si substrate 2 side. Therefore, by providing the optical buffer layer 3 having a refractive index lower than that of the diamond thin film 4, the guided light L
Are confined in the diamond thin film 4. In the case of the first embodiment, the optical buffer layer 3 is made of a SiO 2 thin film having a refractive index of about 1.5 and is formed on the Si substrate 2 by a method such as a thermal oxidation method. However, the optical buffer layer 3 may be formed by a method such as a sputtering method or a CVD method.
【００１２】光学的バッファ層３の膜厚は、単一モード
の光が導波できる範囲であれば、薄い方が製作上望まし
い。導波光Ｌの導波損失は、光学的バッファ層３の膜厚
が所定の膜厚より薄くなると急激に増大するが、その膜
厚は導波光Ｌの波長及びモード、ダイヤモンド薄膜４の
膜厚、基板２とダイヤモンド薄膜４と光学的バッファ層
３のそれぞれの屈折率に依存している。The film thickness of the optical buffer layer 3 is preferably as thin as possible in the range where single mode light can be guided. The waveguide loss of the guided light L rapidly increases when the film thickness of the optical buffer layer 3 becomes smaller than a predetermined film thickness. The film thickness depends on the wavelength and mode of the guided light L, the film thickness of the diamond thin film 4, It depends on the respective refractive indices of the substrate 2, the diamond thin film 4 and the optical buffer layer 3.
【００１３】この光学的バッファ層３上に、例えばレー
ザアブレーション法、スパッタリング法、真空蒸着法、
ＣＶＤ法、ゾル−ゲル法等の方法によりダイヤモンド薄
膜４が形成される。ダイヤモンド薄膜４の膜厚は、光導
波路として光を導波できるモードが存在する範囲であれ
ば、できるだけ薄い方が製作上都合が良い。On the optical buffer layer 3, for example, laser ablation method, sputtering method, vacuum deposition method,
The diamond thin film 4 is formed by a method such as a CVD method or a sol-gel method. The film thickness of the diamond thin film 4 is preferably as thin as possible within the range where a mode capable of guiding light as an optical waveguide exists.
【００１４】ダイヤモンド薄膜４上には、図１上中央部
手前寄りにトランスジューサの櫛歯状電極１１が、フォ
トリソグラフィ法やリフトオフ法やエッチング法や電子
線描画法等の方法によりＡｌ等にて形成されている。櫛
歯状電極１１は、高周波信号発生器１５で発生した高周
波電気信号を表面弾性波に変換するためのものである。
次に、ダイヤモンド薄膜４上にスパッタリング法、真空
蒸着法、レーザアブレーション法、ＣＶＤ法、ゾル−ゲ
ル法等により圧電性薄膜６が形成される。圧電性薄膜６
の材料としては、具体的にはＺｎＯやＬｉＮｂＯ3等が
用いられる。第１実施形態では圧電性薄膜６の材料とし
てＺｎＯを用いた。On the diamond thin film 4, a comb-shaped electrode 11 of a transducer is formed in front of the center of FIG. 1 by Al or the like by a photolithography method, a lift-off method, an etching method, an electron beam drawing method or the like. Has been done. The comb-shaped electrode 11 is for converting a high frequency electric signal generated by the high frequency signal generator 15 into a surface acoustic wave.
Next, the piezoelectric thin film 6 is formed on the diamond thin film 4 by a sputtering method, a vacuum deposition method, a laser ablation method, a CVD method, a sol-gel method or the like. Piezoelectric thin film 6
Specifically, ZnO, LiNbO 3 or the like is used as the material. In the first embodiment, ZnO is used as the material of the piezoelectric thin film 6.
【００１５】さらに、圧電性薄膜６上の図１上左右両側
部に入射用グレーティングカプラ１２及び出射用グレー
ティングカプラ１３が配設されている。入射用グレーテ
ィングカプラ１２は光源から放射された光ビームＬを光
導波路であるダイヤモンド薄膜４に入射させるためのも
のである。出射用グレーティングカプラ１３はダイヤモ
ンド薄膜４を進行する導波光Ｌを外部に出射するための
ものである。これらグレーティングカプラ１２，１３
は、それぞれ一定のピッチで設けられており、その材料
としては例えば圧電性薄膜６と同様の材料が使用され
る。グレーティングカプラ１２，１３は電子線描画法、
フォトリソグラフィ法、二光束干渉法等の方法により形
成される。Further, an incident grating coupler 12 and an outgoing grating coupler 13 are arranged on the piezoelectric thin film 6 on both left and right sides in FIG. The incident grating coupler 12 is for making the light beam L emitted from the light source incident on the diamond thin film 4 which is an optical waveguide. The emitting grating coupler 13 is for emitting the guided light L traveling through the diamond thin film 4 to the outside. These grating couplers 12, 13
Are provided at a constant pitch, and as the material thereof, for example, the same material as the piezoelectric thin film 6 is used. The grating couplers 12 and 13 are electron beam drawing methods,
It is formed by a method such as a photolithography method or a two-beam interference method.
【００１６】次に、以上の構成からなる光偏向素子１の
作用効果について説明する。トランスジューサ１１は、
高周波信号発生器１５で発生した高周波信号が印加され
ると、圧電性薄膜６に表面弾性波１６を励起せしめる。
この表面弾性波１６は、圧電性薄膜６と一体的に積層体
を形成しているダイヤモンド薄膜４を、図中矢印ａ方向
に伝搬する。高周波信号発生器１５は、例えばＶＣＯ
（電圧制御発振器）等が用いられる。Next, the function and effect of the light deflecting element 1 having the above-mentioned structure will be described. The transducer 11
When the high frequency signal generated by the high frequency signal generator 15 is applied, the surface acoustic wave 16 is excited in the piezoelectric thin film 6.
This surface acoustic wave 16 propagates in the diamond thin film 4 forming a laminated body integrally with the piezoelectric thin film 6 in the direction of arrow a in the figure. The high frequency signal generator 15 is, for example, a VCO.
(Voltage controlled oscillator) or the like is used.
【００１７】ところで、ダイヤモンド薄膜４は極めて弾
性率が高いため、ダイヤモンド薄膜４を伝搬する表面弾
性波１６の伝搬速度は約１００００ｍ／秒である。これ
に対して、例えばＬｉＮｂＯ3基板にＴｉを拡散して導
波路とした従来の光偏向素子の場合は表面弾性波の伝搬
速度は約５０００ｍ／秒であり、第１実施形態の光偏向
素子１の表面弾性波１６の伝搬速度の１／２と遅い。By the way, since the diamond thin film 4 has an extremely high elastic modulus, the propagation velocity of the surface acoustic wave 16 propagating through the diamond thin film 4 is about 10,000 m / sec. On the other hand, for example, in the case of the conventional optical deflecting element in which Ti is diffused into the LiNbO 3 substrate and used as the waveguide, the propagation velocity of the surface acoustic wave is about 5000 m / sec. Of the surface acoustic wave 16 is as slow as 1/2.
【００１８】一方、図示しない光源からの入射光Ｌは、
入射用グレーティングカプラ１２によってダイヤモンド
薄膜４に入射された後、ダイヤモンド薄膜４を進行す
る。そして、図２に示すように、ダイヤモンド薄膜４を
進行する導波光Ｌは、矢印ａ方向に進行する１周期毎の
波面を表示した波長Λの表面弾性波１６と交差する。そ
の交差角をθ、導波光Ｌの波長をλとすると、 θ＝ｓｉｎ-1（λ／２Λ） の条件を満足するとき、音響光学効果によるブラッグ回
折現象が起き、導波光Ｌは回折され、偏向される。偏向
された導波光Ｌは、出射用グレーティングカプラ１３に
よって外部へ出射される。そして、トランスジューサ１
１に印加する高周波信号の周波数を変化させてダイヤモ
ンド薄膜４を伝搬する表面弾性波１６の波長を変え、ダ
イヤモンド薄膜４を進行する導波光Ｌの偏向角度を高速
かつ高精度で制御することにより、導波光Ｌの出射角度
を制御する。On the other hand, the incident light L from a light source (not shown) is
After the light is incident on the diamond thin film 4 by the incident grating coupler 12, the diamond thin film 4 advances. Then, as shown in FIG. 2, the guided light L traveling in the diamond thin film 4 intersects with the surface acoustic wave 16 of the wavelength Λ, which indicates the wavefront for each period traveling in the direction of the arrow a. When the crossing angle is θ and the wavelength of the guided light L is λ, when the condition of θ = sin −1 (λ / 2Λ) is satisfied, the Bragg diffraction phenomenon due to the acousto-optic effect occurs, and the guided light L is diffracted, Biased. The deflected guided light L is emitted to the outside by the emission grating coupler 13. And transducer 1
By changing the frequency of the high-frequency signal applied to 1 to change the wavelength of the surface acoustic wave 16 propagating in the diamond thin film 4 and controlling the deflection angle of the guided light L propagating in the diamond thin film 4 at high speed and with high accuracy, The emission angle of the guided light L is controlled.
【００１９】この結果、表面弾性波１６の伝搬速度が速
く、走査スピードの速い光偏向素子１を得ることができ
る。また、ダイヤモンド薄膜４は、熱伝導性が良いの
で、トランスジューサ１１等で発生した熱を効率良く放
熱することができ、熱ストレスによるトランスジューサ
１１の劣化を抑えることができる。さらに、ダイヤモン
ド薄膜４は硬度が高いので外部からの機械的ストレスに
対して優れている。また、ダイヤモンド薄膜４はＺｎＯ
薄膜やＬｉＮｂＯ3薄膜よりも光の透過域が広く（波長
が０．２５μｍ〜８０μｍの光を透過する）、多くの種
類の光源に対応することができ、例えばスペクトルアナ
ライザ等への応用の際に有利である。As a result, it is possible to obtain the optical deflecting element 1 in which the propagation speed of the surface acoustic wave 16 is high and the scanning speed is high. Further, since the diamond thin film 4 has good thermal conductivity, it is possible to efficiently dissipate the heat generated by the transducer 11 and the like, and suppress deterioration of the transducer 11 due to thermal stress. Further, since the diamond thin film 4 has high hardness, it is excellent against mechanical stress from the outside. Moreover, the diamond thin film 4 is ZnO.
It has a wider light transmission range (transmits light with a wavelength of 0.25 μm to 80 μm) than a thin film or a LiNbO 3 thin film, and can be applied to many types of light sources. For example, when applied to a spectrum analyzer or the like. It is advantageous.
【００２０】［第２実施形態、図３］図３に示すよう
に、光偏向素子２１は、ガラス基板２２とダイヤモンド
薄膜２３と圧電性薄膜２４の積層体構造を有している。
ガラス基板２２の屈折率は約１．５であり、光導波路と
してのダイヤモンド薄膜２３の屈折率（約２．４）より
低いので、ガラス基板２２上に直接にダイヤモンド薄膜
２３を形成しても、導波光がダイヤモンド薄膜２３から
ガラス基板２２側に透過しにくい。従って、第２実施形
態の場合、第１実施形態と異なり、光学的バッファ層を
設けることなく、ダイヤモンド薄膜２３はガラス基板２
２上に直接に形成されている。このダイヤモンド薄膜２
３表面の図３上中央部手前寄りにインターデジタルトラ
ンスジューサ２７が形成されている。ダイヤモンド薄膜
２３上には圧電性薄膜２４がトランスジューサ２７を覆
った状態で形成されている。[Second Embodiment, FIG. 3] As shown in FIG. 3, the optical deflection element 21 has a laminated structure of a glass substrate 22, a diamond thin film 23 and a piezoelectric thin film 24.
Since the refractive index of the glass substrate 22 is about 1.5, which is lower than the refractive index (about 2.4) of the diamond thin film 23 as an optical waveguide, even if the diamond thin film 23 is directly formed on the glass substrate 22, It is difficult for guided light to pass from the diamond thin film 23 to the glass substrate 22 side. Therefore, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the diamond thin film 23 is provided on the glass substrate 2 without providing an optical buffer layer.
It is formed directly on 2. This diamond thin film 2
An interdigital transducer 27 is formed near the center of FIG. A piezoelectric thin film 24 is formed on the diamond thin film 23 so as to cover the transducer 27.
【００２１】第２実施形態の場合、具体的には、ガラス
基板２２は厚さが０．５ｍｍ、ダイヤモンド薄膜２３は
厚さが１μｍ、圧電性薄膜２４は膜厚が０．５μｍのＺ
ｎＯ薄膜とした。以上の構成からなる光偏向素子２１
は、前記第１実施形態の光偏向素子１と同様の作用効果
を奏する。In the case of the second embodiment, specifically, the glass substrate 22 has a thickness of 0.5 mm, the diamond thin film 23 has a thickness of 1 μm, and the piezoelectric thin film 24 has a thickness of 0.5 μm.
It was an nO thin film. Optical deflection element 21 having the above configuration
Has the same effects as those of the light deflection element 1 of the first embodiment.
【００２２】［第３実施形態、図４］図４に示すよう
に、光偏向素子３１は、ガラス基板３２とダイヤモンド
薄膜３３と圧電性薄膜３５の積層体構造を有している。
光導波路としてのダイヤモンド薄膜３３はガラス基板３
２上に直接に形成され、このダイヤモンド薄膜３３表面
の図４上中央部手前寄りにインターデジタルトランスジ
ューサ３７が形成されている。さらに、ダイヤモンド薄
膜３３の表面の図４上左右両側部に入射用グレーティン
グカプラ３８及び出射用グレーティングカプラ３９が配
設されている。ダイヤモンド薄膜３３上の中央部手前よ
りには、マスク蒸着法、マスクスパッタリング法、マス
クＣＶＤ法等の方法により圧電性薄膜３５がトランスジ
ューサを覆った状態で形成されている。[Third Embodiment, FIG. 4] As shown in FIG. 4, the optical deflection element 31 has a laminated structure of a glass substrate 32, a diamond thin film 33 and a piezoelectric thin film 35.
The diamond thin film 33 as an optical waveguide is the glass substrate 3
An interdigital transducer 37 is formed directly on the surface of the diamond thin film 33, and on the front surface of the diamond thin film 33 in the center of FIG. Further, an entrance grating coupler 38 and an exit grating coupler 39 are arranged on the left and right sides of the surface of the diamond thin film 33 in FIG. A piezoelectric thin film 35 is formed on the diamond thin film 33 in front of the central portion in a state of covering the transducer by a method such as a mask vapor deposition method, a mask sputtering method or a mask CVD method.
【００２３】以上の構成からなる光偏向素子３１は、前
記第１実施形態の光偏向素子１と同様の作用効果を奏す
ると共に、圧電性薄膜３５を表面弾性波が発振される部
分に限定して設けているので、材料コストを削減するこ
とができると共に、入出射用グレーティングカプラ３
８，３９の加工が容易になる。The optical deflector 31 having the above-described structure has the same effects as the optical deflector 1 of the first embodiment, and limits the piezoelectric thin film 35 to the portion where the surface acoustic wave is oscillated. Since it is provided, the material cost can be reduced and the input / output grating coupler 3 can be provided.
Processing of 8,39 becomes easy.
【００２４】［第４実施形態、図５］図５に示すよう
に、光偏向素子４１は、Ｓｉ基板４２と光学的バッファ
層４３とダイヤモンド薄膜４４と圧電性薄膜４６の積層
体構造を有している。光導波路としてのダイヤモンド薄
膜４４は、ＳｉＯ2からなる光学的バッファ層４３を介
してＳｉ基板４２上に形成され、このダイヤモンド薄膜
４４表面の図５上中央部手前寄りにインターデジタルト
ランスジューサ５１が形成されている。ダイヤモンド薄
膜４４上の中央部手前寄りにはＺｎＯからなる圧電性薄
膜４６がトランスジューサ５１を覆った状態で形成され
ている。[Fourth Embodiment, FIG. 5] As shown in FIG. 5, the optical deflection element 41 has a laminated structure of a Si substrate 42, an optical buffer layer 43, a diamond thin film 44, and a piezoelectric thin film 46. ing. The diamond thin film 44 as an optical waveguide is formed on the Si substrate 42 via the optical buffer layer 43 made of SiO 2 , and the interdigital transducer 51 is formed on the surface of the diamond thin film 44 near the center of FIG. ing. A piezoelectric thin film 46 made of ZnO is formed on the diamond thin film 44 near the center of the diamond thin film 44 so as to cover the transducer 51.
【００２５】以上の構成からなる光偏向素子４１と光源
５２と入力レンズ系５３と出力レンズ系５４とで非機械
式走査光学系が構成される。光源５２から放射された光
ビームＬは入力レンズ系５３を介してダイヤモンド薄膜
４４の図５上左側の端面に集光されて、いわゆる端面結
合する。光ビームＬはダイヤモンド薄膜４４を進行し、
ダイヤモンド薄膜４４を伝搬する表面弾性波と音響光学
相互作用することによって偏向させられた後、ダイヤモ
ンド薄膜４４の図５上右側の端面から出射する。出射し
たビームＬは走査方向に対して垂直な方向に屈折力を有
する出力レンズ系５４を介して集光される。A non-mechanical scanning optical system is constituted by the light deflection element 41, the light source 52, the input lens system 53, and the output lens system 54 having the above-mentioned configuration. The light beam L emitted from the light source 52 is focused on the end surface of the diamond thin film 44 on the left side in FIG. 5 via the input lens system 53, and is so-called end-face coupled. The light beam L travels through the diamond thin film 44,
After being deflected by acousto-optic interaction with the surface acoustic wave propagating through the diamond thin film 44, the diamond thin film 44 is emitted from the end face on the right side in FIG. The emitted beam L is condensed via the output lens system 54 having a refractive power in the direction perpendicular to the scanning direction.
【００２６】［第５実施形態、図６］図６に示すよう
に、光偏向素子６１は、前記第１実施形態の光偏向素子
１と同様の積層体構造を有している。すなわち、光偏向
素子６１は、Ｓｉ基板６２と光学的バッファ層６３とダ
イヤモンド薄膜６４と圧電性薄膜６６にて構成されてい
る。インターデジタルトランスジューサ７１はダイヤモ
ンド薄膜６４上の図６上左側部手前寄りに形成されてお
り、圧電性薄膜６６にて覆われている。入射用グレーテ
ィングカプラ７２は圧電性薄膜６６上の図６上右側部手
前寄りに設けられている。以上の構成からなる光偏向素
子６１は前記第１実施形態の光偏向素子１と同様の作用
効果を奏する。[Fifth Embodiment, FIG. 6] As shown in FIG. 6, the light deflection element 61 has the same laminated structure as the light deflection element 1 of the first embodiment. That is, the light deflection element 61 is composed of the Si substrate 62, the optical buffer layer 63, the diamond thin film 64, and the piezoelectric thin film 66. The interdigital transducer 71 is formed on the diamond thin film 64 near the left side of FIG. 6 and is covered with the piezoelectric thin film 66. The incident grating coupler 72 is provided on the piezoelectric thin film 66 on the right side of FIG. The light deflection element 61 having the above-described configuration has the same effects as the light deflection element 1 of the first embodiment.
【００２７】この光偏向素子６１を用いてレンズ系７８
及び感光体７９と共に光プリンタを構成した場合におけ
る光偏向素子６１の作用効果を説明する。トランスジュ
ーサ７１は、高周波信号発生器１５で発生した高周波信
号が印加されると、圧電性薄膜６６に表面弾性波７６を
励起せしめる。この表面弾性波７６は圧電性薄膜６６と
一体的に積層体形成しているダイヤモンド薄膜６４を図
中矢印ａ方向に極めて速い速度で伝搬し、導波光Ｌを横
切る。この導波光Ｌを横切る時間が１ラインの走査に要
する最低時間となる。表面弾性波７６と音響光学相互作
用することによって偏向させられた導波光Ｌは、ダイヤ
モンド薄膜６４の左側の端面から出射し、レンズ系７８
を介して感光体７９に照射される。こうして高速走査が
可能な光プリンタを得ることができる。A lens system 78 is formed by using this optical deflection element 61.
The function and effect of the light deflection element 61 in the case where an optical printer is configured with the photoconductor 79 will be described. When the high frequency signal generated by the high frequency signal generator 15 is applied, the transducer 71 excites the surface acoustic wave 76 in the piezoelectric thin film 66. The surface acoustic wave 76 propagates in the diamond thin film 64 integrally formed with the piezoelectric thin film 66 in the direction of arrow a in the figure at an extremely high speed to cross the guided light L. The time to traverse the guided light L is the minimum time required to scan one line. The guided light L deflected by the acousto-optic interaction with the surface acoustic wave 76 is emitted from the end face on the left side of the diamond thin film 64, and then the lens system 78.
The photoconductor 79 is irradiated with the light through. Thus, an optical printer capable of high speed scanning can be obtained.
【００２８】［第６実施形態、図７］図７に示すよう
に、光偏向素子８１は、Ｓｉ基板８２と、圧電性薄膜８
３とダイヤモンド薄膜８４の積層体構造を有している。
圧電性薄膜８３は、Ｓｉ基板８２上に直接に形成され、
この圧電性薄膜８３表面の中央部手前寄りにインターデ
ジタルトランスジューサ９１が形成されている。第６実
施形態では圧電性薄膜８３の材料としてはＺｎＯを用い
た。[Sixth Embodiment, FIG. 7] As shown in FIG. 7, the optical deflector 81 includes a Si substrate 82 and a piezoelectric thin film 8.
3 and the diamond thin film 84 have a laminated structure.
The piezoelectric thin film 83 is directly formed on the Si substrate 82,
An interdigital transducer 91 is formed near the center of the surface of the piezoelectric thin film 83. In the sixth embodiment, ZnO is used as the material of the piezoelectric thin film 83.
【００２９】この圧電性薄膜８３上に光導波路としての
ダイヤモンド薄膜８４が形成されている。ＺｎＯからな
る圧電性薄膜８３の屈折率は約２．０であり、ダイヤモ
ンド薄膜８４の屈折率（約２．４）より低いので、圧電
性薄膜８３上に直接にダイヤモンド薄膜８４を形成して
も、ダイヤモンド薄膜８４は光導波路として利用でき
る。さらに、ダイヤモンド薄膜８４を表面の図７上左右
両側部に入射用グレーティングカプラ９２及び出射用グ
レーティングカプラ９３が配設されている。A diamond thin film 84 as an optical waveguide is formed on the piezoelectric thin film 83. Since the piezoelectric thin film 83 made of ZnO has a refractive index of about 2.0, which is lower than the refractive index of the diamond thin film 84 (about 2.4), even if the diamond thin film 84 is formed directly on the piezoelectric thin film 83. The diamond thin film 84 can be used as an optical waveguide. Further, an incident grating coupler 92 and an emitting grating coupler 93 are arranged on the left and right sides of the diamond thin film 84 in FIG.
【００３０】以上の構成からなる光偏向素子８１は、前
記第１実施形態の光偏向素子１と同様の作用効果を奏す
る。The light deflecting element 81 having the above-described structure has the same function and effect as the light deflecting element 1 of the first embodiment.
【００３１】［他の実施形態］なお、本発明に係る光導
波路素子は前記実施形態に限定するものではなく、その
要旨の範囲内で種々に変更することができる。光導波路
素子は、前記実施形態のように光プリンタに利用される
他に、ヘッドマウントディスプレイや走査型レーザ顕微
鏡や光メモリの書込み／読出し用、レーザディスプレ
イ、あるいは、光コンピュータの光スイッチや光変調
器、光通信の光スイッチや光分波器や光変調器等にも利
用することができる。[Other Embodiments] The optical waveguide device according to the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but can be variously modified within the scope of the gist thereof. The optical waveguide device is used in the optical printer as in the above-described embodiment, and is also used for writing / reading of a head mounted display, a scanning laser microscope or an optical memory, a laser display, or an optical switch or an optical modulator of an optical computer. It can also be used as an optical switch for optical communication, an optical demultiplexer, an optical modulator, or the like.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、基板上にダイヤモンド薄膜からなる光導波路と
圧電性薄膜とを積層したので、ダイヤモンド薄膜を進行
する光が、ダイヤモンド薄膜を極めて速く伝搬する表面
弾性波と音響光学相互作用して、走査スピードが速い光
偏向素子や変調スピードが速い光変調素子等を得ること
ができる。そして、ダイヤモンド薄膜は熱伝導性が良い
ので、トランスジューサ等で発生した熱を効率良く放熱
することができ、熱ストレスによるトランスジューサ等
の劣化を抑えることができる。さらに、ダイヤモンド薄
膜は硬度が高いので、外部からの機械的ストレスに対し
て優れている。As is apparent from the above description, according to the present invention, since the optical waveguide made of a diamond thin film and the piezoelectric thin film are laminated on the substrate, the light propagating through the diamond thin film causes the diamond thin film to pass through. It is possible to obtain an optical deflection element having a high scanning speed, an optical modulation element having a high modulation speed, and the like by acousto-optic interaction with a surface acoustic wave propagating extremely fast. Further, since the diamond thin film has good thermal conductivity, it is possible to efficiently dissipate heat generated by the transducer or the like and suppress deterioration of the transducer or the like due to thermal stress. Further, since the diamond thin film has high hardness, it is excellent against mechanical stress from the outside.
【図１】本発明に係る光導波路素子の第１実施形態を示
す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of an optical waveguide device according to the present invention.
【図２】ブラッグ回折現象を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a Bragg diffraction phenomenon.
【図３】本発明に係る光導波路素子の第２実施形態を示
す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the optical waveguide device according to the present invention.
【図４】本発明に係る光導波路素子の第３実施形態を示
す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a third embodiment of the optical waveguide device according to the present invention.
【図５】本発明に係る光導波路素子の第４実施形態を示
す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing a fourth embodiment of the optical waveguide device according to the present invention.
【図６】本発明に係る光導波路素子の第５実施形態を示
す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing a fifth embodiment of the optical waveguide device according to the present invention.
【図７】本発明に係る光導波路素子の第６実施形態を示
す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing a sixth embodiment of the optical waveguide device according to the present invention.
【符号の説明】 １，２１，３１，４１，６１，８１…光偏向素子 ２，２２，３２，４２，６２，８２…基板 ４，２３，３３，４４，６４，８４…ダイヤモンド薄膜 ６，２４，３５，４６，６６，８３…圧電性薄膜[Description of reference numerals] 1, 21, 31, 41, 61, 81 ... Optical deflection element 2, 22, 32, 42, 62, 82 ... Substrate 4, 23, 33, 44, 64, 84 ... Diamond thin film 6, 24 , 35, 46, 66, 83 ... Piezoelectric thin film
Claims (3)
導波路並びに圧電性薄膜と、 を備えたことを特徴とする光導波路素子。1. An optical waveguide element comprising: a substrate; and an optical waveguide made of a diamond thin film and a piezoelectric thin film, which are laminated on the substrate.
を特徴とする請求項１記載の光導波路素子。2. The optical waveguide device according to claim 1, wherein the piezoelectric thin film is a ZnO thin film.
ることを特徴とする請求項１記載の光導波路素子。3. The optical waveguide device according to claim 1, wherein the substrate is a glass substrate or a Si substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13016296A JPH09318980A (en) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Optical waveguide element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13016296A JPH09318980A (en) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Optical waveguide element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318980A true JPH09318980A (en) | 1997-12-12 |
Family
ID=15027495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13016296A Pending JPH09318980A (en) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | Optical waveguide element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09318980A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004055560A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber having diffractive optical film on end and method for manufacturing same |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP13016296A patent/JPH09318980A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004055560A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-07-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber having diffractive optical film on end and method for manufacturing same |
| US7181106B2 (en) | 2002-12-16 | 2007-02-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber capped at end with diffractive film, and manufacturing method therefor |
| CN1332227C (en) * | 2002-12-16 | 2007-08-15 | 住友电气工业株式会社 | Optical fiber having diffractive optical film on end and method for manufacturing same |
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