光学元件制造技术

一种光学元件，其特征在于： 具有基体基片和波导基片以及薄膜层， 上述薄膜层设置在上述基体基片和波导基片之间，是包含以Ｔａ↓［２］Ｏ↓［５］或Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］为主要成分的膜在内的单层或多层结构。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在接合基片上形成的光学元件及光学元件的制造方法。
技术介绍
把2块基片接合起来形成的光学元件，对一块基片进行薄片化后进行脊形加工，即可形成脊形光波导。在对该基片进行接合的情况下，不使用粘接剂等使基片之间牢固接合的技术，已知的是直接接合技术。利用直接接合，能对玻璃、半导体、强电介质、压电陶瓷等各种材料进行高精度的接合，有希望应用于光学元件。作为电介质基片、半导体基片、玻璃基片等直接接合基片中的光学元件的一例提出了光波导型元件。例如在专利第2574594号公报和特开平06-222229号公报中，公开了使强电介质结晶基片铌酸锂和钽酸锂与同种类基片或玻璃基片进行直接接合而形成光波导的方法。并且，在二块基片之间通过薄膜使其接合而形成的光学元件，也已提出了几种方案。用2块基片，一块作为波导层的光学元件，成为波导层的基片，折射率不高不行。因此，在基片间布置折射率比波导层低的薄膜，能不受基片波导率的影响，对光进行波导。例如，在上述专利第2574594号公报和特开平06-222229号公报中，说明采用SiO2和SiN作为薄膜材料。并且，在专利第2574606号公报中，说明采用低熔点玻璃作为薄膜材料。并且，专利特开平06-289347号公报中，说明采用金属氧化物等作为薄膜材料。如前所述，不设置薄膜层，而是用折射率相等的同种类的基片构成的光学元件，不能作为光波导使用。并且，例如，像直接接合铌酸锂基片和Mg掺杂铌酸锂基片的情况那样，即使在直接接合折射率不同的2种基片的情况下，也不能在折射率小的基片上形成光波导。在2块基片之间设置薄膜，就能解决上述问题。但是，在2块基片之间设置薄膜很困难。如专利2574594号公报和特开平06-222229号公报所示，例如在采用SiO2作为薄膜的情况下，很难控制薄膜层的表面光洁度，通过溅射和蒸发淀积的薄膜，其表面光洁度差。这种表面光洁度不适合直接接合。例如，用CVD(化学汽相淀积)设备等来形成薄膜，能提高表面光洁度。但CVD设备存在的问题是价格昂贵，体积大。并且，根据薄膜形成条件等不同，薄膜和基片的贴紧性和接合强度分布不均匀，在对已接合的基片进行机械加工时，达不到足够的适应强度。此外，如专利2574606号公报所示，在采用低熔点玻璃作为薄膜层的情况下，例如采用的方法是，在基片上涂敷浆状的溶化玻璃，进行接合的基片在贴紧后进行烧结。所以，很难控制膜厚的均匀性。再有，在特开平06-289347号公报所述的技术中，不能具体特定薄膜所用的金属氧化物材料，缺乏实用性。并且，在直接接合基片上，形成光波导时的光波导的高度控制和光波导的高度均匀性控制，重要的措施是对直接接合的基片中形成光波导的基片的厚度和均匀性进行测量。但是，存在的问题是，一般，上述光波导相对于形成基片的厚度均匀性测量很难用光学方式来进行，而是依靠直接接合基片整体的厚度测量，所以，光波导的厚度均匀性很差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种容易制作且所用基片的选择性强、对基片进行接合的结构的。本专利技术的光学元件具有基体基片和波导基片以及薄膜层，上述薄膜层设置在上述基体基片和波导基片之间，是包含以Ta2O5或Nb2O5为主要成分的膜在内的单层或多层结构。因此，能形成厚度控制精度高，表面光洁度也高的薄膜。并且，不管基体基片和波导基片的折射率如何，均能获得良好的光波导特性。并且，最好是，上述基体基片和薄膜层之间、以及上述波导基片和薄膜层之间的至少其一用直接接合法进行接合。这样，能实现高精度接合。再者，希望，上述波导基片由LiNbxTa(1-x)O3(0≤x≤1)构成。这样，在波导光范围内透射率高。并且，具有非线性光学效应，所以，能用于波长变换元件等。并且，希望，在上述波导基片上形成光波导。这样，能制成光波导型光学元件。再者，希望上述薄膜层的厚度不小于50nm。这样，没有波导损耗，能获得良好波导特性。并且，希望上述薄膜层在用直接接合法进行接合的面上，形成以Ta2O5或Nb2O5中的某一种为主要成分的膜。这样，接合面的表面光洁度好，也能直接接合。再者，希望上述薄膜层是在不低于100℃的温度气氛中在上述基体基片和波导基片上成形的膜。这样，能加强波导基片和薄膜层的贴紧性。并且，希望上述薄膜层是具有金属层的多层膜，上述金属层不是形成在上述波导基片侧的表面上，上述波导基片与上述薄膜层相接合。这样，用干扰条纹观测法能够很容易地测量出波导基片的厚度均匀性。而且，所谓干扰条纹观测，是指对反射光的干扰状态进行观测，检查基片厚度均匀性的方法。再者，希望上述金属层形成在上述薄膜层的上述基体基片侧的表面上。这样利用干扰条纹观测，能很容易地测量出波导基片的厚度均匀性，在薄膜层为2层的情况下，尤其很容易测量。并且，希望上述金属层的上述波导基片侧的面和上述波导基片的上述金属层侧的面距离不小于50nm。这样，没有波导损耗，能获得良好的波导特性。再者，希望上述金属层和光入射端表面的距离超过1μm。这样，没有波导损耗，能获得良好的波导特性。并且，希望上述波导基片是对波长λ的光透明的晶体，由对波长λ的光的折射率n1的材料构成；上述基体基片是由对上述波长λ的光的折射率为n2的材料构成，上述薄膜层由对上述波长λ的光的折射率为n3的材料构成，在n1＞n3，n2＞n3的情况下，上述薄膜层的厚度T为T≠(k×λ)/(2×n3)，在n1＞n3＞＞n3的情况下，T≠((2k-1)×λ)/(4×n3)式中，n3≠n1≠n2，k为自然数，这样，利用干扰条纹观测能测量出波导基片的厚度均匀性。并且，上述波长λ可以采用380nm、410nm、441.6nm、488nm、532nm、632.8nm中的任一种。并且，希望上述波导基片是透明的晶体，上述薄膜层是由折射率不同的多种电介质材料构成的多层膜结构，在上述预定波长光垂直地射入到上述波导基片内的情况下，各层的反射光相位差不会互相抵消。这样，用干扰条纹观测，能测量出波导基片的厚度均匀性。并且，上述所谓透明的晶体是指对预定范围波长的光具有光透过性的晶体。再者，上述透明的晶体可以是对波长为380nm、410nm、441.6nm、448nm、532nm、632.8nm的任意光具有光透过性。并且，本专利技术的其他光学元件，具有波导基片和基体基片，上述波导基片和上述基体基片进行接合，在上述波导基片和上述基体基片的接合面上，一部分具有不接合的非接合区。这样，没有薄膜层，不管波导基片和基体基片的折射率如何，均能获得良好的光波导特性。再者，希望上述波导基片和基体基片，利用直接接合法进行接合。这样，能实现高精度接合。并且，希望上述波导基片和上述基体基片的折射率大致相等。这样，在上述波导基片和上述基体基片的接合中，能实现高精度接合。尤其，在直接接合中，能实现高精度接合。再者，也可以使上述波导基片和上述基体基片之间通过薄膜层进行接合。并且，希望上述波导基片和上述薄膜层之间、以及上述基体基片和上述薄膜层之间至少一边利用直接接合法进行接合。这样，能实现高精度接合。再者，希望在上述波导基片上形成光波导，上述非接合区域的宽度超过上述光波导向垂直方向的投影面的宽度，上述投影面位于上述间隙内。这样，没有波导损耗，能获得良好的波导特性。并且，上述光波导也可以采用脊形光波导。再者，上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杉田知也，水内公典，山本和久，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：