DE102009001451A1

DE102009001451A1 - Oberschwingungen erzeugende Vorrichtungen

Info

Publication number: DE102009001451A1
Application number: DE102009001451A
Authority: DE
Inventors: Takashi Nagoya Yoshino
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: US7643205B2; JP2009217009A; CN101533200A; US20090231680A1; DE102009001451B4

Abstract

Eine Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung umfasst ein Stützsubstrat 2; eine Wellenlängenumwandlungsschicht 3 mit einem dreidimensionalen optischen Wellenleiter 24 mit einer darin bereitgestellten periodischen Domäneninversionsstruktur, wobei die Schicht eine X-Platte oder versetzte X-Platte mit einem ferroelektrischen Einkristall aufweist; eine Basishaftschicht 21 zum Anhaften einer unteren Fläche 3d der Wellenlängenumwandlungsschicht 3 an das Stützsubstrat 2; ein Oberseitensubstrat 5, das auf der Seite einer oberen Fläche der Wellenlängenumwandlungsschicht 3 bereitgestellt ist; eine Oberseitenhaftschicht 20 zum Anhaften der Wellenlängenumwandlungsschicht 3 an das Oberseitensubstrat 5; einer Einfallsfläche 1a für eine Grundwelle, eine Projektionsfläche für Oberschwingungen; eine erste Seitenfläche 1c zwischen der Einfallsfläche und derd gegenüber der ersten Seitenfläche. Ein erstes leitendes Material 10A steht in Kontakt mit der ersten Seitenfläche 1c, ein zweites leitendes Material 10B steht in Kontakt mit der zweiten Seitenfläche 1d, und das erste leitende Material 10A und das zweite leitende Material 10B sind zueinander elektrisch leitend.

Description

Die Erfindung betrifft eine Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung für ein quasi-phasenanpassendes System.
Ein nicht linearer optischer Kristall wie etwa ein Einkristall aus Lithiumniobat oder Lithiumtantalat weist eine hohe sekundäre nichtlineare optische Konstante auf. Wenn in den vorstehend angeführten Kristallen eine periodische Domänenpolarisationsinversionsstruktur ausgebildet wird, kann eine Vorrichtung für die Erzeugung einer zweiten Oberschwingung bzw. Frequenzverdopplung (SHG: Second Harmonic Generation) für ein quasi-phasenangepasstes (QPM: Quasi Phase Matched) System verwirklicht werden. Wenn zudem innerhalb dieser periodischen Domäneninversionsstruktur ein Wellenleiter ausgebildet wird, kann eine hocheffiziente SHG-Vorrichtung verwirklicht werden und zudem in der optischen Kommunikationstechnologie, in der Medizinwissenschaft, in der Fotochemie und bei verschiedenen optischen Messungen über einen breiten Bereich angewendet werden.
Bei der in der Druckschrift WO 2006/41172 A1 offenbarten Oberschwingungen erzeugenden Vorrichtung haftet eine dünne Platte aus einem ferroelektrischen Einkristall an einem Stützsubstrat an, und darauf haftet ein Oberseitensubstrat durch eine Pufferschicht und eine Haftschicht an, wodurch ein optischer Wellenleiter in Kanalbauart innerhalb der dünnen Platte ausgebildet wird. Zudem ist die periodische Domäneninversionsstruktur innerhalb dieses optischen Wellenleiters ausgebildet, wodurch eine in den optischen Wellenleiter einfallende Grundwelle einer Wellenlängenumwandlung in höhere Oberschwingungen unterzogen wird.
Eine Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung wie etwa eine SHG-Erzeugungsvorrichtung muss stabil arbeiten, selbst falls sie wiederholt Änderungen der Umgebungstemperatur ausgesetzt wird. Es zeigte sich jedoch, dass die in der Druckschrift WO 2006/41172 A1 offenbarte Vorrichtung in einigen Fällen eine verschlechterte Wellenlängenumwandlungseffizienz zeigte, nachdem die Vorrichtung wiederholt einem Wärmezyklus zwischen –40°C und +80°C ausgesetzt war.
Bei Ausbau und Untersuchung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung mit der verschlechterten Wellenlängenumwandlungseffizienz ergab sich, dass die periodische Domäneninversionsstruktur verschlechtert war. Darüber hinaus ergab sich, dass dieses Phänomen beobachtet werden konnte, wenn eine X-Platte (Y-Platte) oder eine versetzte X-Platte (versetzte Y-Platte) verwendet wird, aber nicht beobachtet wird, wenn eine dünne Z-Platte verwendet wird. Ferner ergab sich, dass das Phänomen charakteristisch für eine Vorrichtung ist, bei der eine ferroelektrische dünne Platte zum Durchführen der Wellenlängenumwandlung zwischen dem Stützsubstrat und dem Oberseitensubstrat angeordnet wird, wie es in der Druckschrift WO 2006/41172 A1 offenbart ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Verringerung bei der Wellenlängenumwandlungseffizienz der Oberschwingungen erzeugenden Vorrichtung zu vermeiden, die eine Struktur aufweist, bei der eine periodische Domäneninversionsstruktur in einer dünnen Platte aus einer X-Platte oder einer versetzten X-Platte ausgebildet ist, und die zwischen einem Stützsubstrat und einem Oberseitensubstrat angeordnet ist, nachdem die Vorrichtung Wärmezyklen ausgesetzt wurde.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung bereitgestellt, mit: einem Stützsubstrat; einer Wellenlängenumwandlungsschicht mit einem optischen Wellenleiter in Kanalbauart, der eine darin bereitgestellte periodische Domäneninversionsstruktur aufweist, wobei die Schicht eine X-Platte oder eine versetzte X-Platte mit einem ferroelektrischen Einkristall aufweist; einer Basishaftschicht zum Anhaften einer unteren Fläche der Wellenlängenumwandlungsschicht und des Stützsubstrates; einem Oberseitensubstrat, das auf einer oberen Flächenseite der Wellenlängenumwandlungsschicht bereitgestellt ist; einer Oberseitenhaftschicht zum Anhaften der Wellenlängenumwandlungsschicht und des Oberseitensubstrates; einer Einfallsfläche für eine Grundwelle; einer Projektionsfläche für Schwingungen höherer Ordnung; einer ersten Seitenfläche zwischen der Einfallsfläche und der Projektionsfläche; und einer zweiten Seitenfläche gegenüber der ersten Seitenfläche, wobei die Vorrichtung ferner umfasst: ein erstes leitendes Material in Kontakt mit der ersten Seitenfläche; und ein zweites leitendes Material in Kontakt mit der zweiten Seitenfläche; wobei das erste leitende Material und das zweite leitende Material zueinander elektrisch leitend sind.
Die Wellenlängenumwandlungsschicht ist an der ersten bzw. der zweiten Seitenfläche freigelegt, und das erste und zweite leitende Material kontaktiert die Wellenlängenumwandlungsschicht an der ersten und der zweiten Seitenfläche.
Die Erfinder untersuchten eine Ursache der Reduktion bei der Wellenlängenumwandlungseffizienz in der Oberschwingungen erzeugenden Vorrichtung mit einer Struktur, bei der die periodische Domäneninversionsstruktur in der dünnen Platte aus der X-Platte oder versetzten X-Platte ausgebildet ist, und zwischen dem Stützsubstrat und dem Oberseitensubstrat angeordnet ist, nachdem die Vorrichtung Wärmezyklen ausgesetzt war. Wenn danach die dünne Platte der Oberschwingungen erzeugenden Vorrichtung einem Ätzvorgang unterzogen wurde, zeigte sich, dass die periodische Domäneninversionsstruktur verschlechtert oder lokal zerstört war. Dies verursachte die Reduktion bei der Wellenlängenumwandlungseffizienz.
Als Ergebnis weiterer Untersuchungen bezüglich der Ursache einer derartigen Verschlechterung bei der periodischen Domäneninversionsstruktur ergab sich erfindungsgemäß, dass eine zwischen den beiden Seitenflächen der Vorrichtung erzeugte Pyroelektrizität die Verschlechterung verursacht. Auf der Grundlage dieser Erkenntnis werden erfindungsgemäß leitende Materialien jeweils in Kontakt mit den beiden Seitenflächen der Oberschwingungen erzeugenden Vorrichtung gebracht, und diese Materialien werden zueinander leitend ausgebildet, wodurch die Reduktion in der Wellenlängenumwandlungseffizienz verhindert wird, nachdem die Vorrichtung Wärmezyklen ausgesetzt wird.
Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung. Es zeigen:
1(a) eine Perspektivansicht von einer Oberschwingungen erzeugenden Vorrichtung 1, auf die die Erfindung angewendet werden kann, und 1(b) eine vergrößerte Ansicht eines optischen Wellenleiters 24 in Kanalbauart in der Vorrichtung 1 und eine Umgebung des Wellenleiters 24;
2 eine Vorderansicht der Vorrichtung 1 aus 1, die auf einem Sockel installiert ist;
3 eine Vorderansicht der Vorrichtung 1 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn sie auf dem Sockel 8 installiert ist;
4 eine Perspektivansicht der Vorrichtung 1 nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 eine Vorderansicht der Vorrichtung 1 nach 4, wenn sie auf dem Sockel 8 installiert ist;
6 eine Perspektivansicht einer weiteren Vorrichtung 1 nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
7 eine Vorderansicht der Vorrichtung 1 nach 6, wenn sie auf dem Sockel 8 installiert ist.
1(a) zeigt eine Perspektivansicht einer Oberschwingungen erzeugenden Vorrichtung 1, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, und 1(b) zeigt eine vergrößerte Ansicht eines optischen Wellenleiters 24 in Kanalbauart der Vorrichtung 1 und eine Umgebung des Wellenleiters 24. 2 zeigt eine Vorderansicht von einem Zustand, bei dem die Vorrichtung 1 nach 1 auf einem Sockel 8 installiert ist.
Gemäß 1 ist ein Paar länglicher Nuten 6A und 6B in einer Wellenlängenumwandlungsschicht 3 bereitgestellt, die eine X-Platte (eine Y-Platte, eine versetzte X-Platte oder eine versetzte Y-Platte) aus einem ferroelektrischen Einkristall beinhaltet. Die Nuten 6A und 6B sind parallel zueinander angeordnet, und ein Gratabschnitt 4 ist durch diese Nuten ausgebildet. Der optische Wellenleiter 24 in Kanalbauart ist durch diesen Gratabschnitt 4 und die Nuten 6A und 6b ausgebildet. Auf der Außenseite der Nuten 6A und 6B sind jeweils Erweiterungsteile 7A und 7B ausgebildet, und die Teile bilden eine dünne Platte aus.
Im Falle der X-Platte (Y-Platte), ist die horizontale Richtung die Z-Richtung, und in den 1(a) und 1(b) ist der ferroelektrische Einkristall in der Z-Richtung polarisiert. Die X-Achse (Y-Achse) ist senkrecht zu einer oberen Fläche 3a der Wellenlängenumwandlungsschicht 3. Im Falle der versetzten X-Platte und der versetzten Y-Platte ist die X-Achse (Y-Achse) gegenüber einer zu der Hauptfläche der Wellenlängenumwandlungsschicht 3 senkrechten Fläche geneigt. Der Neigungswinkel beträgt erfindungsgemäß vorzugsweise 10 Grad oder weniger.
Innerhalb des optischen Wellenleiters 24 in Kanalbauart ist die Polarisation in der Z-Richtung senkrecht zu der Lichtausbreitungsrichtung ausgebildet, und die Polarisationsrichtung ist periodisch invertiert. Folglich unterliegt eine von einer Einfallsfläche 1a der Vorrichtung 1 einfallende Grundwelle einer Wellenlängenumwandlung innerhalb des optischen Wellenleiters 24, und Schwingungen höherer Ordnung werden aus einer Projektionsfläche 1b projiziert.
Eine untere Fläche 3b der Wellenlängenumwandlungsschicht 3 haftet an einer oberen Fläche 2a des separaten Stützsubstrates 2 durch eine Basishaftschicht 21 an. Eine obere Fläche 3b der Wellenlängenumwandlungsschicht 3 haftet einer unteren Fläche 5a des separaten Oberseitensubstrates 5 durch eine Oberseitenhaftschicht 20 an. Die Bezugszeichen 1c und 1d bezeichnen ein Paar Seitenflächen, die sich zwischen der Einfallsfläche 1a und der Projektionsfläche 1b erstrecken, und die Seitenflächen 1c und 1d sind einander zugewandt. Typischerweise ist gemäß 2 ein Sockel 8 mit Installationsflächen 8a und 8b ausgebildet, und die Vorrichtung 1 ist auf dem Sockel 8 für eine Installation mit externen Zuleitungen installiert. Die Seitenfläche 1d der Vorrichtung 1 steht in Kontakt mit der Installationsfläche 8b, und eine untere Fläche 2b der Vorrichtung 1 steht in Kontakt mit der Installationsfläche 8a des Sockels 8.
Nach der erfindungsgemäßen Erkenntnis verschlechtert sich eine in dem optischen Wellenleiter 24 in Kanalbauart ausgebildete periodische Domäneninversionsstruktur, nachdem sie Wärmezyklen ausgesetzt wurde, aufgrund der zwischen den Seitenflächen 1c und 1d der Oberschwingungen erzeugenden Vorrichtung 1 erzeugten Pyroelektrizität. Folglich werden erfindungsgemäß leitende Materialien in Kontakt mit den Seitenflächen 1c bzw. 1d gebracht, und die Materialien werden miteinander elektrisch leitend ausgebildet, wodurch die Verschlechterung in der periodischen Domäneninversionsstruktur vermieden wird, nachdem sie Wärmezyklen ausgesetzt war.
Die Form des leitenden Materials ist nicht besonders beschränkt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das erste leitende Material die leitende Platte, und das zweite leitende Material ist der Sockel zum Installieren der Oberschwingungen erzeugenden Vorrichtung.
3 zeigt eine Vorderansicht von einem Zustand, bei dem die Vorrichtung 1 nach einem Ausführungsbeispiel auf dem Sockel 8 installiert ist. Die bei diesem Beispiel verwendete Vorrichtung ist dieselbe, wie die in den 1 und 2 gezeigte. Es versteht sich, dass eine Metallplatte 9 auf dem Sockel 8 installiert ist, und die Metallplatte 9 steht in Kontakt mit der Seitenfläche 1c der Vorrichtung 1. Die andere Seitenfläche 1d der Vorrichtung 1 steht zudem in Kontakt mit der Installationsfläche 8b des leitenden Sockels 8. Der Sockel 8 und die Metallplatte 9 sind zueinander elektrisch leitend.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite leitende Material leitende Schichten. 4 zeigt eine Perspektivansicht der Vorrichtung 1 nach dem Ausführungsbeispiel, und 5 zeigt eine Vorderansicht von einem Zustand, bei dem die Vorrichtung 1 nach 4 auf dem Sockel 8 installiert ist.
Die bei diesem Beispiel verwendete Vorrichtung ist dieselbe, wie die aus den 1 und 2. Es versteht sich, dass eine erste leitende Schicht 10a auf der Seitenfläche 1c der Vorrichtung ausgebildet ist, und eine zweite leitende Schicht 10b auf der Seitenfläche 1d der Vorrichtung ausgebildet ist. Die leitenden Schichten 10a und 10b sind zudem durch eine leitende Einrichtung 18 wie etwa einem Leitungsdraht miteinander kurzgeschlossen.
Folglich sind die leitenden Schichten 10a und 10b zueinander elektrisch leitend.
6 zeigt eine Perspektivansicht von einer weiteren Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 7 zeigt eine Vorderansicht von einem Zustand, bei dem die Vorrichtung nach 6 auf dem Sockel 8 installiert ist.
Die bei dem vorliegenden Beispiel verwendete Vorrichtung ist dieselbe wie die gemäß den 1 und 2. Es versteht sich, dass die erste leitende Schicht 10A auf der Seitenfläche 1c der Vorrichtung ausgebildet ist, und dass die zweite leitende Schicht 10B auf der Seitenfläche 1d der Vorrichtung ausgebildet ist. Ferner ist die leitende Schicht 28 auf einer oberen Fläche 5b der Vorrichtung 1 ausgebildet. Die leitende Schicht 28 steht in Verbindung mit den leitenden Schichten 10A und 10B, wodurch die leitenden Schichten 10A und 10B zueinander elektrisch leitend sind.
Das Verfahren zur Herstellung der leitenden Schicht unterliegt keinen Beschränkungen, und Beispiele dafür sind nachstehend angeführt.

(1) Eine Metalldünnschicht wird auf der Seitenfläche der Vorrichtung gemäß einem Zerstäubungsverfahren ausgebildet.
(2) Eine leitende Paste wird auf die Seitenfläche der Vorrichtung durch einen Druckvorgang aufgebracht und gebacken.
(3) Ein leitendes Band wird an die Seitenfläche der Vorrichtung geklebt.

Erfindungsgemäß steht das leitende Material vorzugsweise auf über 80% oder mehr der Fläche der Seitenfläche der Vorrichtung in Kontakt mit der Vorrichtung, und noch bevorzugter auf über 90% oder mehr der Fläche der Seitenfläche der Vorrichtung. Es gibt keine besondere Einschränkung für die Obergrenze, und das leitende Material kann auf über 100% der Fläche der Seitenfläche der Vorrichtung in Kontakt mit der Vorrichtung stehen.
Das leitende Material unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, und ein Metall sowie eine leitende Paste können beispielhaft genannt werden. Insbesondere sind Pasten aus Al, Ti, Ta, Cu, Ag und In bevorzugt.
Die Dicke der leitenden Schicht unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Erfindungsgemäß beträgt die Dicke der leitenden Schicht vorzugsweise 0,1 μm oder mehr und noch bevorzugter 0,5 μm oder mehr. Obwohl die Obergrenze der Dicke der leitenden Schicht nicht besonders definiert ist, kann sie ferner vorzugsweise 10 μm oder weniger unter dem Gesichtspunkt einer leichten Ausbildung betragen.
Der in der Wellenlängenumwandlungsschicht ausgebildete optische Wellenleiter in Kanalbauart unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und kann einen optischen Wellenleiter in Gratbauart, einen optischen Wellenleiter in Diffusionsbauart oder dergleichen beinhalten. Der optische Wellenleiter in Diffusionsbauart kann durch einen Metalldiffusionsvorgang (beispielsweise einen Titandiffusionsvorgang) oder einen Protonenaustauschvorgang ausgebildet sein. Ein Verarbeitungsverfahren zur Ausbildung einer Gratstruktur unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und eine spanende Verarbeitung, ein Ionenfräsen, ein Trockenätzen, eine Laserabtragung oder dergleichen können verwendet werden.
Der ferroelektrische Einkristall zur Ausbildung der Wellenlängenumwandlungsschicht unterliegt keiner besonderen Beschränkung, und Lithiumniobat, Lithiumtantalat, eine Festkörperlösung aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat, K₃Li₂Nb₅O₁₅ oder La₃Ga₅SiO₁₄ sind beispielhaft genannt.
Das Haftmittel zum Anhaften der Wellenlängenumwandlungsschicht an das Stützsubstrat oder das Oberseitensubstrat kann ein anorganisches Haftmittel, ein organisches Haftmittel oder eine Kombination aus anorganischen und organischen Haftmitteln sein.
Obwohl spezifische Beispiele für das organische Haftmittel keinen besonderen Beschränkungen unterliegen, kann dies ein Epoxydharzhaftmittel, ein Acrylharzhaftmittel, ein Haftmittel aus einem wärmehärtenden Harz, ein Haftmittel aus einem unter Ultraviolettstrahlen aushärtenden Harz oder ein Haftmittel mit der Handelsbezeichnung „Alon ceramics C” (Marke der Toa Gosei Co. Ltd.) mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten (Wärmeausdehnungskoeffizient: 13 × 10^–6/K) relativ nah zu dem des Materials mit einem elektrooptischen Effekt wie etwa Lithiumniobat sein.
Zudem weist das anorganische Haftmittel vorzugsweise eine niedrige dielektrische Konstante und eine Anhaftungstemperatur (Arbeitstemperatur) von etwa 600°C oder weniger auf. Ferner ist bevorzugt, dass eine ausreichend hohe Anhaftfestigkeit während der Verarbeitung erhalten werden kann. Im Einzelnen ist ein Glas mit einer Zusammensetzung aus Siliziumoxid, Bleioxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Kalziumoxid, oder Boroxid oder dergleichen, oder einer beliebigen Kombination aus diesen bevorzugt.
Ferner beinhaltet ein anderes anorganisches Haftmittel beispielsweise Tantalpentoxid, Titanoxid, Niobpentoxid oder Zinkoxid.
Das Verfahren zur Ausbildung der anorganischen Haftschicht ist nicht besonders beschränkt und beinhaltet ein Zerstäubungsverfahren, eine Gasphasenabscheidung, eine Aufschleuderungsbeschichtung, oder ein Sol-Gel-Verfahren.
Zudem kann eine Schicht aus einem Haftmittel zwischen der ferroelektrischen Schicht 3 und dem Stützsubstrat 2 sowie der ferroelektrischen Schicht 3 und dem Oberseitensubstrat 5 angeordnet sein, um diese zu verbinden. Bevorzugt wird eine Schicht aus einem wärmehärtenden, lichthärtenden oder unter Licht verdickendem Harzhaftmittel zwischen der ferroelektrischen Schicht 3 und dem Stützkörper 2 sowie der ferroelektrischen Schicht 3 und dem Oberseitensubstrat 5 angeordnet, und danach die Schicht gehärtet. Für eine derartige Schicht ist eine Harzschicht mit einer Dicke von 10 μm oder weniger zweckmäßig.
Spezielle Beispiele für das Material des Stützsubstrates und des Oberseitensubstrates sind nicht besonders beschränkt. Lithiumniobat, Lithiumtantalat, ein Glas wie etwa Quarzglas, Quarz, Silizium oder dergleichen können beispielhaft genannt werden. Unter dem Gesichtspunkt einer Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten können dabei die Materialien für die Wellenlängenumwandlungsschicht, das Stützsubstrat und das Oberseitensubstrat vorzugsweise dieselben sein, und noch bevorzugter aus einkristallinem Lithiumniobat sein. Die Dicke des Oberseitensubstrates und die des Stützsubstrates sind nicht besonders beschränkt, können aber bevorzugt unter diesem Gesichtspunkt 100 μm oder mehr betragen. Obwohl die Obergrenze für die Dicke des Stützsubstrates und die des Oberseitensubstrates nicht besonders definiert ist, beträgt sie zudem unter praktischen Gesichtspunkten vorzugsweise 2 mm oder weniger.
BEISPIELE
(Vergleichsbeispiel 1)
Die in den 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 1 wurde hergestellt. Insbesondere wurde die periodische Domäneninversionsstruktur mit einer Periode von 6,6 μm auf einem um 5 Grad versetzt geschnittenen Y-Substrat aus mit 5% Magnesiumoxid dotiertem Lithiumniobat ausgebildet. Ein Haftmittel (ein Acrylhaftmittel) wurde auf einem undotierten Lithiumniobatsubstrat mit einer Dicke von 0,5 mm aufgebracht, auf das das vorstehend beschriebene mit Magnesiumoxid dotierte Lithiumniobatsubstrat 2 geklebt wurde. Die Fläche des mit Magnesiumoxid dotierten Lithiumniobatsubstrats wurde abgeschliffen und poliert, bis seine Dicke 3,7 μm erreichte, damit eine dünne Platte erhalten wurde. Danach wurde durch das Laserabtragungsverarbeitungsverfahren eine Gratstruktur 4 (optischer Wellenleiter 24) auf dieser dünnen Platte ausgebildet. Nach Ausbilden des optischen Wellenleiters wurde eine obere Mantelschicht aus SiO₂ mit einer Dicke von 0,5 μm durch ein Zerstäubungsverfahren ausgebildet.
Sodann wurde das Oberseitensubstrat 5 aus Lithiumniobat mit einer Dicke von 500 μm an die obere Mantelschicht aus SiO₂ unter Verwendung eines Epoxydhaftmittels angehaftet, um eine Vorrichtung zu erhalten. Die Vorrichtung wurde in eine Länge von 9 mm und eine Breite von 1,0 mm mit einer Chipschneideeinrichtung für den Erhalt eines Chips 1 geschnitten. Dann wurden die Einfallsfläche 1a und die Projektionsfläche 1b des Chips 1 poliert. Danach wurde eine Antireflexionsschicht auf beide Flächen des Chips aufgebracht.
Die optischen Eigenschaften der Vorrichtung wurden unter Verwendung eines Nd-YAG-Lasers gemessen. Die Oszillationsausgabe des Lasers wurde auf 500 mW eingestellt, und das Grundlicht wurde auf die Endfläche des Wellenleiters durch eine Linse kondensiert; folglich wurde eine SHG-Ausgabe von 200 mW erhalten. In diesem Moment betrug die Wellenlänge des Grundlichts 1064,3 nm.
Diese Vorrichtung wurde dem Wärmezyklustest von –40°C/80°C unterzogen. Nach 500 Zyklen wurde die Ausgabe von Oberschwingungen zweiter Ordnung (SHG) erneut gemessen, und folglich verschlechterte sich die SHG-Ausgabe auf 70 mW.
(Beispiel 1)
Dieselbe Vorrichtung wie bei dem Vergleichsbeispiel 1 wurde hergestellt. Es versteht sich, dass gemäß den 6 und 7 Aluminiumschichten 10A, 10B und 28 auf der oberen Fläche 5b bzw. den Seitenflächen 1c und 1d der Vorrichtung 1 durch ein Zerstäubungsverfahren ausgebildet wurden. Die Dicke der Aluminiumschicht betrug 0,2 μm. Die Aluminiumschichten 10A und 10B wurden so eingestellt, dass sie 100% jeder Fläche der Seitenflächen 1c bzw. 1d bedeckten.
Die optischen Eigenschaften der Vorrichtung wurden unter Verwendung eines ND-YAG-Lasers gemessen. Die Oszillationsausgabe des Lasers wurde auf 500 mW eingestellt, und das Grundlicht wurde auf die Endfläche des Wellenleiters durch eine Linse kondensiert; folglich wurde eine SHG-Ausgabe von 200 mW erhalten. In diesem Moment betrug die Wellenlänge des Grundlichts 1064,3 nm.
Diese Vorrichtung wurde dem Wärmezyklustest von –40°C/80°C unterzogen. Nach 500 Zyklen wurde die SHG-Ausgabe erneut gemessen, und es ergab sich keine Verschlechterung der SHG-Ausgabe.
(Beispiel 2)
Dieselbe Vorrichtung wie bei Beispiel 1 wurde hergestellt. Es versteht sich, dass die Aluminiumschichten 10A und 10B so eingestellt wurden, dass sie 80% jeder Fläche der Seitenflächen 1c bzw. 1d bedeckten.
Diese Vorrichtung wurde dem Wärmezyklustest von –40°C/80°C unterzogen. Nach 500 Zyklen wurde die SHG-Ausgabe erneut gemessen, und es ergab sich keine Verschlechterung bei der SHG-Ausgabe.
(Beispiel 3)
Dieselbe Vorrichtung wie bei Beispiel 1 wurde hergestellt. Es versteht sich, dass die Aluminiumschichten 10A und 10B so eingestellt wurden, dass sie 70% jeder Fläche der Seitenflächen 1c bzw. 1d bedeckten.
Die Vorrichtung wurde dem Wärmezyklustest von –40°C/80°C unterzogen. Nach 500 Zyklen wurde die SHG-Ausgabe erneut gemessen, und es ergab sich eine SHG-Ausgabe von 191 mW.
Gemäß vorstehender Beschreibung wird eine Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung bereitgestellt, mit einem Stützsubstrat 2; einer Wellenlängenumwandlungsschicht 3 mit einem dreidimensionalen optischen Wellenleiter 24 mit einer darin bereitgestellten periodischen Domäneninversionsstruktur, wobei die Schicht eine X-Platte oder versetzte X-Platte mit einem ferroelektrischen Einkristall aufweist; einer Basishaftschicht 21 zum Anhaften einer unteren Fläche 3d der Wellenlängenumwandlungsschicht 3 an das Stützsubstrat 2; einem Oberseitensubstrat 5, das auf der Seite einer oberen Fläche der Wellenlängenumwandlungsschicht 3 bereitgestellt ist; einer Oberseitenhaftschicht 20 zum Anhaften der Wellenlängenumwandlungsschicht 3 an das Oberseitensubstrat 5; einer Einfallsfläche 1a für eine Grundwelle, einer Projektionsfläche für Oberschwingungen, einer erste Seitenfläche 1c zwischen der Einfallsfläche und der Projektionsfläche, und einer zweite Seitenfläche 1d gegenüber der ersten Seitenfläche. Ein erstes leitendes Material 10A steht in Kontakt mit der ersten Seitenfläche 1c, ein zweites leitendes Material 108 steht in Kontakt mit der zweiten Seitenfläche 1d, und das erste leitende Material 10A und das zweite leitende Material 10B sind zueinander elektrisch leitend.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/41172 A1 [0003, 0004, 0005]

Claims

Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung mit: einem Stützsubstrat (2); einer Wellenlängenumwandlungsschicht (3) mit einem optischen Wellenleiter (24) in Kanalbauart mit einer darin bereitgestellten periodischen Domäneninversionsstruktur, wobei die Schicht eine X-Platte oder versetzte X-Platte mit einem ferroelektrischen Einkristall aufweist; einer Basishaftschicht (21) zum Anhaften einer unteren Fläche (3d) der Wellenlängenumwandlungsschicht (3) und des Stützsubstrates (2); einem Oberseitensubstrat (5), das auf der Seite einer oberen Fläche der Wellenlängenumwandlungsschicht (3) bereitgestellt ist; einer Oberseitenhaftschicht (20) zum Anhaften der Wellenlängenumwandlungsschicht (3) und des Oberseitensubstrates (5); einer Einfallsfläche (1a) für eine Grundwelle; einer Projektionsfläche für Oberschwingungen; einer ersten Seitenfläche (1c) zwischen der Einfallsfläche (1a) und der Projektionsfläche; und einer zweiten Seitenfläche (1d) gegenüber der ersten Seitenfläche (1c), die Vorrichtung umfasst ferner: ein erstes leitendes Material (10A) in Kontakt mit der ersten Seitenfläche (1c); und ein zweites leitendes Material (10B) in Kontakt mit der zweiten Seitenfläche (1d); wobei das erste leitende Material (10A) und das zweite leitende Material (10B) zueinander elektrisch leitend sind.
Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste leitende Material (10A) und das zweite leitende Material (10B) jeweils leitende Schichten aufweisen.
Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste leitende Material (10A) eine leitende Platte aufweist, und das zweite leitende Material (10B) einen Sockel (8) zum Installieren der Wellenlängenumwandlungsvorrichtung aufweist.